Ⅰ. 서 론

1. 연구의 배경 및 목적

2008년 우리나라의 자동차 1만 대당 교통사고 사망자는 2.8명으로 주요 선진국에 비해 여전히 높 은 수준이며, 지·정체 등으로 야기되는 교통혼잡비 용은 2007년 기준 25.8조 원으로 GDP의 약 3%(교 통운영체계 선진화 연구, 2010)나 차지하고 있다. 이러한 문제점의 주요 원인으로 교통신호와 도로 운영체계가 불합리하고 현실에 맞지 않는다는 지 적이 지속적으로 제기되어 왔다. 경찰청에서는 우 리나라의 교통여건이 교통사고 다발, 과다한 혼잡 비용, 빈번한 법규위반, 온실가스 배출과다 등의 문제를 야기 시킨다고 판단하여 교통운영 선진화 방안 연구의 7대 핵심과제 중 하나로 회전교차로 를 채택하여 각 지방자치단체에 적용할 것을 권장 하고 있다. 회전교차로는 영국, 프랑스 등에서 70 년대 이후부터 발전하여 현재 유럽을 비롯한 호주, 미국 등 세계 여러 나라에서 교차로 설계 시 적극 적으로 적용되며 관련 연구가 끊임없이 지속되고 있으며 우리나라도 이에 맞춰 적극적인 홍보 및 관련연구가 계속 되고 있다. 그러나 회전교차로와 관련한 국내의 선행연구들은 안전성 및 운영 효율 성에 관한 것들이 대부분을 차지하고 있고, 회전교 차로의 설계지침 및 관련연구에서 명확하게 보행자 와 관련한 설치기준 및 영향을 제시하지 않고 있다.

국토해양부의 회전교차로 설계지침(2010)에서는 교통소통 측면에서 신호교차로를 회전교차로로 전 환하는 기준을 접근로별 최대 교통량을 시간당 400~500대로 제시하고 있지만, 이는 보행자 수를 고려하지 않은 기준으로 최대 교통량에서 보행자 에 의한 영향까지 고려한다면 이 시점에서는 오히 려 회전교차로가 비효율적으로 운영 될 수 있다. 즉, 첨두시간 이외의 시간에는 회전교차로가 효율 적으로 운영 되지만, 특정 시간대에는 교통량 및 보행자 수에 따른 지체가 발생할 수 있으므로 그 에 따른 회전교차로 운영개선 방안이 필요하다.

회전교차로에 신호가 운영된다는 것은 회전교차 로의 기본 운영 원리에 모순이 되지만, 지방부 도 로의 어린이 보호구역이나 상업지역, 양로원, 병원 등의 인근에 설치되는 경우나, 회전교차로의 건설 후의 예상치 못한 보행자 통행이 발생되는 경우에 회전교차로의 운영방안 개선이나 ITS를 통한 운영 효율 개선 방안을 검토해 볼 수 있다. 첨두시와 같 이 교통량 및 보행자 수가 많아지는 일부 시간대에 회전교차로의 효율성이 떨어지는 지점을 대상으로 보행신호를 적용함으로써 교차로의 효율성을 높일 수 있고, 보행약자의 통행권을 보장할 수 있다.

따라서 본 연구에서는 특정시간이나 첨두시의 교통량 및 보행자수를 가정하여 보행자수에 따른 회전교차로의 접근로별 용량변화를 살펴보고, 보 행자 수의 증감에 따른 회전교차로에서 보행신호 적용 타당성 및 신호운영 방안을 제시하고자 한다. 또한 현장자료를 이용한 시뮬레이션 분석을 통해 회전교차로 보행신호의 설치효과 및 적용방안을 제시하고자 한다.

2. 연구의 범위 및 방법

본 연구는 지방부 단속류 교차로에서 회전교차 로의 적용 시, 보행자를 고려하여 보행자 신호를 설치하기 위한 타당성과 그 운영방안을 제시하는데 목적이 있다. 공간적 범위로는 지방부의 1차로 소 형 회전교차로를 대상으로 오전 첨두시 현장조사를 통해 접근로별 교통량 및 보행자 수를 조사·분석하 여, 그 자료를 토대로 회전교차로의 문제점을 파악 하고, 보행 신호운영 시의 접근로별 용량산정 및 지체변화를 분석하여 보행신호 운영을 통한 회전교 차로의 개선방안을 제시하였다. 내용적 범위로는 국내·외 회전교차로의 용량분석을 위한 모형들을 살펴보고, 보행신호 운영 시의 변화된 접근로의 차 량 주행환경을 고려하기 위하여 신호교차로의 모형 을 회전교차로 용량산정에 적용하여 분석을 수행하 였다. 또한 시뮬레이션 분석을 통하여 보행자수에 따른 보행자 신호 설치의 효과를 검증하였고, 차량 지체와 보행자의 서비스 수준을 고려한 최적의 회 전교차로 보행신호 운영방안을 제시하고자 한다.

Ⅱ. 관련연구의 검토

1. 회전교차로 및 보행자 관련 연구

현재 우리나라에서 국외 연구들을 토대로 회전 교차로의 활성화와 적용을 위해 많은 연구가 진행 되고 왔다. 국토해양부의 회전교차로 설계지침 (2010)에 따르면 회전교차로의 설치기준을 교통소 통을 기준으로 첨두시 차로당 1시간 교통량인 400~500대로 판단하고 있으며, 일교통량을 기준으 로 소형은 12,000(대/일), 1차로형은 20,000(대/일), 2차로형은 32,000(대/일)로 하고 있다. 그 밖의 종 단경사 4%와 교차로 내 시거확보, 내접원지름 등 의 기하구조 조건을 충족해야 한다. 하지만 보행자 와 관련해서는 보행자의 통행여건을 감안하여 설 계할 것을 권장할 뿐, 명확한 기준이 제시되지 않 고 있다.

회전교차로의 안전성은 다양한 연구와 사례를 통해 증명되었으며, 가장 큰 이유는 차량의 상충 횟수 감소이다. 4지 교차로의 경우 상충 횟수가 32 개로 나타나지만 회전교차로로 변경 시 8개로 감 소한다. 이러한 상충 수 감소는 차량들의 마찰을 감소시켜 높은 안전성을 제공하게 된다. Maycock, G(1984)는 영국의 회전교차로 보행자 사고에 대한 분석 결과 회전교차로 보행사고는 신호교차로에 비해 적은 것으로 나타났으며 접근속도가 낮고 상 대적으로 상충점이 작기 때문이라고 분석하였다.

회전교차로의 효윬성과 관련해서는 박창수(2002), 김승종(2007), 박병호(2009)의 연구에서 시뮬레이션 분석을 통해 분석한 결과, 전반적으로 신호교차로 보다 회전교차로의 효율성이 높은 것으로 나타났 으며, 진입교통량이 2,000대/시 이상일 경우 신호교 차로보다 효율성이 떨어지며, 2,400대/시 이상일 경 우 회전교차로 내에서 포화교통량 상태로 소통상 태가 악화되는 것으로 분석되었다.

2. 회전교차로 신호운영 관련연구

회전교차로의 신호운영은 크게 두 가지로 나누 어진다. 불균등한 교통량으로 인해 교통량이 많은 접근로의 차량이 지속적으로 회전부로 진입하면서 다른 접근로에서 회전하는 차량사이의 차간간격을 찾지 못해 대기행렬이 발생하는 현상을 방지하기 위해 영국, 미국 등 에서는 회전교차로에 미터링을 사용하고 있으며, 그에 따른 회전교차로 신호운영 효과 및 사례들을 제시하고 있다. 다른 하나의 신 호운영은 보행자 수의 증가로 인해 회전교차로 접 근로의 용량이 감소하여 보행신호를 운영하는 경 우가 있다. Rahmi Akcelik(2004)은 진입교통의 불균 형에 따라 회전교차로의 용량은 감소되고, 중앙섬 직경, 회전차로 폭 등이 용량에 큰 영향을 미친다 는 결과를 제시하고, 임계간격이 확보되지 않아 부 도로 진입이 어려운 회전교차로에 Signal Metering 도입 필요성을 제시하였다. Emmanuel Natalizio (2005)은 Signal Metering의 운영을 위한 검지기의 구축 가이드라인을 제시하였으며, 시간대별 진입 교통량과 회전교통량에 따라 운영 여부 필요가 판 단된다고 하였다.

영국에서의 회전교차로 보행신호 설치 기준은 교통량이 시간당 500대이고 보행량이 시간당 400 명 이상이면 회전교차로에 보행신호를 운영하는 것이 타당하다고 제시하고 있다. 미국의 MUTCD 는 4시간 동안 100명/시, 1시간 동안 190명 이상이 거나 보행자 횡단 간격이 1시간 동안 60번 이하 일 때 보행신호를 운영하도록 하며, FHWA는 4시간 동안 60명/시, 2시간 동안 90명/시, 1시간 동안 110 명 이상일 때 보행신호를 운영하도록 제시하였다. 미국의 FHWA guide는 보행신호 운영 시 회전부의 교통류를 방해하지 않도록 회전부로부터 최소한 20m 이상 이격거리를 둬야 한다고 권장하고 있다. 각 나라별로 회전교차로의 보행신호를 적용하기 위해 진출부에 최소 15m에서 50m의 이격거리를 두도록 기준을 두고 있다. 인병철(2009)은 보행자 횡단에 의해 발생하는 지체가 회전교차로의 운영 효율에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위해 VISSIM 모형을 사용하여 분석한 결과, 보행자가 없을 경우에는 3,200대/시까지 회전교차로의 운영 효율이 좋아지지만, 보행자 수가 300~400인/시 경 우, 회전교차로의 운영 효과가 크게 감소하는 것으 로 분석하였다. 김경환(2012)은 보행신호 운영에 따른 회전교차로의 차량지체를 시뮬레이션을 통해 분석하였으며. 그에 따른 평균지체가 감소하는 것 으로 평가하였다.

3. 검토 결과 및 연구의 차별성

회전교차로의 효율성과 안전성에 관련해서는 국 내외의 많은 연구를 통해 그 효과를 증명하고 있 으며, 회전교차로 신호운영과 관련해서 국외연구 에서는 보행신호를 운영하는 예외의 경우에 대한 기준을 제시하고 있다. 하지만 국내에서는 단순히 교통량 및 보행자 수에 따른 회전교차로의 영향을 연구하였으며, 회전교차로의 보행신호 도입 시의 효과에 대한 연구사례가 있다. 그러나 회전교차로 의 설치 시에 보행자를 고려하기 위한 명확한 기 준을 제시하고 있지 못하고 있다. 따라서 본 연구 에서는 지방부 도로의 회전교차로에 보행자의 영 향에 따른 운영개선이 필요할 경우, 회전교차로 내 보행자 신호의 지체분석 방안과 회전교차로의 영 향을 최소화하기 위한 보행신호의 여러 가지 운영 방안에 대해서 연구를 수행하였다.

Ⅲ. 회전교차로의 보행신호 운영방안

1. 신호 회전교차로 분석 모형

회전교차로 진입용량 산정 모형은 크게 두 가지 접근 방식을 취하고 있다. 회전교통량(Circulating Flow)과 기하구조와의 관계를 회귀식으로 산정한 경험 모형식과 회전차로에 자동차가 진입하는 행 태를 간격수락 이론에 의해 모델링한 이론 모형식 이 있다. 국내의 회전교차로 설계지침(건설교통부, 2004)에서 제시한 용량 모형은 회귀모형을 사용한 영국의 회전교차로 용량 모형식과 동일한 식을 사 용하고 있다. 본 연구에서는 아직 우리나라의 도로 용량편람에 회전교차로 용량관련 내용이 자세하게 제시되어 있지 않아 국가별로 제시되어 있는 서로 다른 변수들을 살펴보고, 회전교차로의 용량산정 에 있어 교통량과 보행자 수에 대한 변수를 고려 하는 USHCM(2010)의 회전교차로 모형식을 사용하 였다.

회전교차로 HCM모형의 용량의 분석을 위한 기 본 개념은 회전교차로를 이용하는 이동류를 진입 (Entering flow), 진출(Exiting flow), 회전(Circulating flow)의 이동류로 분류하여 진입교통류가 회전 및 진출 교통류와 경험하는 상충에 따른 임계차두시 간(Critical gap)과 추종시간(Follow-up headway)를 조사하여 경험적 모형(Regression model)과 해석적 (Analytical model)모형의 결합을 통해 각 접근로의 용량을 산정한다.

- 이론식모형

여기서,

- 경험식모형

교차로에 회전교통류가 많은 경우, 우선권이 없 는 진입차량은 정지시간이 길어지므로 보행자 횡 단에 의한 영향을 적게 받지만 회전교통류가 적은 경우에는 진입용량은 횡단 보행자 수요에 영향을 크게 받게 된다. 따라서 모형식에 제시된 용량 산 출과정에서 6단계의 횡단 보행자의 저항계수 산정 을 통해 용량에 대한 보행자의 영향을 반영하였다.

회전교차로의 각 차로별 지체는 [수식 3]에 의해 산정되며, 이는 기존 HCM 2000에서 제시하고 있 는 양방향 정지교차로의 지체 산정식과 유사하다. 회전교차로의 진입차량은 양방향 정지 교차로와는 달리 회전차량이 없다면 완벽하게 정지하지 않아 도 되므로, 이를 보정하기 위해 포화도에 따른 보 정값을 적용하게 된다.

여기서,

회전교차로에 신호교차로 분석모형을 적용한 이 유는 회전교차로 보행 신호운영 시, 일반적인 회전 교차로에서 발생하지 않는 신호에 의한 지체가 발 생하기 때문이다. 따라서 본 연구에서 회전교차로 접근로별 보행신호 운영에 따라 발생하는 진입부 와 진출부에서 정지하는 차량들의 지체는 물론 보 행신호에 의한 정지로 대기차량의 지체를 포함하 여 교차로 전체 지체를 산정하고자 한다.

차량 당 평균제어지체란 분석기간에 도착한 차 량들이 교차로에 진입하면서부터 교차로를 벗어나 서 제 속도를 낼 때까지 걸린 추가적인 시간손실 의 평균값을 말한다. 또 여기에는 분석기간 이전에 교차로를 다 통과하지 못한 차량으로 인해서 분석 기간 동안에 도착한 차량이 받는 추가지체도 포함 된다. 평균 제어지체는 각 차로군 별로 계산되며, 이를 각 접근로별로 종합하고, 또 각 접근로별 지 체를 종합하여 교차로 전체에 대한 평균 지체 값 을 계산한다. 지체는 현장에서 측정하거나 계산에 의해서 구할 수 있는 것으로 주기길이, 녹색시간 비, 연동형식 및 차로군의 v/c에 의해 좌우된다.

회전교차로의 보행신호 운영에 따른 지체를 산 정하기 위해 기존에 개발된 다양한 지체 모형 중 대기행렬모형, 충격파 모형, 정상상태 확률적 모형 (Webster 모형), 시간종속 확률적 모형(HCM 모형), 거시적 시뮬레이션 모형(TRANSYT 모형), 미시적 시뮬레이션 모형(NETSIM 모형)등을 검토해 본 결 과, 회전교차로 모형과 동일한 HCM 모형을 선정 하여 지체를 산출하는데 사용하였다.

여기서,

회전교차로에서 접근로별 보행신호를 운영할 경 우, 위의 지체 산정식을 이용한 신호교차로 분석 과정을 통해서 보행신호에 의해 발생하는 정지지 체를 산정하여 신호회전교차로에 반영하고자 한다.

신호 회전교차로의 용량 분석을 위해 회전교차 로 운영 시 용량에 영향을 주는 교통류는 진입차 로에서 회전차로로 진입하는 유입교통류(Entering flow,υ_e)와 진입한 후, 회전하여 우선순위를 가지 는 회전교통류(Circulating flow,υ_c), 차량이 진입하 여 회전부를 지난 후, 교차로를 벗어나는 유출 교 통류(Exiting flow,υ_ex)로 구분한다. 일반적인 회전 교차로 모형식의 경우에는 유출 교통류를 고려하 지 않지만, 본 연구에서는 보행신호 운영에 의해 발생하는 유출지체를 고려한다. 또한 회전교차로 에서 진입하는 차량들이 진입부와 회전부가 만나 는 지점에서 통행하고 있는 교통량을 상충 교통량 (Conflicting flow)라고 정의하며, 남측 접근로에서 의 상충교통량의 예는 아래와 같다.

분석모형을 제시하기 전, 보행신호 운영 시 기존 의 무통제 횡단보도와 같이 약 1대(6m)의 대기공간 을 이격할 경우, 그에 따른 대기행렬이 발생하며 회 전부까지 영향을 받아서 전체 교차로 지체에 영향 을 미칠 수 있다. 따라서 국가별 해외연구 사례에서 제시된 바와 같이 유출 교통류에 따라 어느 정도의 이격거리가 필요하며, 본 연구에서도 유출 교통량에 따른 보행신호에 의해 대기할 수 있는 차량의 대수 를 고려하여 이격거리를 20m로 가정하였다.

신호회전교차로 모형식의 취지는 일반적인 회전 교차로의 무통제 횡단보도로 운영 할 경우에 첨두 시에 보행자에 의한 접근로별 용량이 급격히 감소 하므로 시간대별 보행신호 운영을 통해 변화하는 접근로별 용량을 토대로 신호운영 대안별 차량지 체 및 보행자지체의 변화를 분석하고, 그에 따른 적용 효과를 제시하고자 한다. 회전교차로 횡단보 도 신호운영에 따른 영향을 살펴보면, 보행신호가 운영되는 접근로에서는 <그림 4>과 같이 3가지의 지체가 발생하게 된다. 접근로로 진입하는 차량의 보행신호에 의한 진입지체와 회전교차로 진출 시 보행신호에 의해 발생하는 진출 지체, 보행 신호 후 대기하던 차량이 회전부에 진입하면서 생기는 지체인 진입지체를 고려하도록 한다.

보행신호 운영의 첫 번째 대안은 정주기식 보행 신호 대안으로 남측 접근로에서부터 하나의 접근 로씩 순차적으로 보행신호를 제공하도록 한다. 보 행신호가 없는 세 개의 방향은 회전교차로 모형에 의한 산정식을 이용하여 지체를 산출하고, 보행신 호를 운영하는 접근로는 신호교차로 모형에 의해 지체를 산정하여 교차로 전체 평균지체를 산출하 도록 한다. 회전교차로에서 보행신호를 운영함으 로써 각 현시별로 접근로별 용량의 차이가 발생하 며, 이러한 용량의 차이는 교차로 전체 지체에도 영향을 미친다. 신호운영 대안1의 교차로 평균지체 는 다음 형태로 산출한다.

여기서,

보행신호 운영의 두 번째 대안은 남북 두 방향과 동서 두 방향의 접근로를 나눠 보행신호를 제공하는 대안이다. 최소 녹색시간(최소 주기)이 30초로 대기 하는 차량이 다른 접근로로 유출할 수 있도록 그 이 상의 주기가 주어져야 하며, 회전교통량이 많을 경 우 대기 공간 부족으로 인한 대기행렬로 인해 회전 부에 까지 영향을 미칠 염려가 있기 때문에 교차로 현황상황에 따라 신호 운영 방안을 결정해야 한다.

신호운영 대안1에서 설명한 바와 같이 현시별 진입차량의 평균지체와 보행신호에 의한 진출차량 의 지체를 고려하여 교차로 전체 지체를 산정하도 록 하며, 주기의 변화에 따라 3현시가 1현시와 2현 시 사이에 운영된다. 신호운영 대안2의 교차로 평 균지체도 역시 대안1과 같은 형태로 산출한다.

보행신호 운영의 세 번째 대안은 전 방향 보행 신호를 운영함으로써 모든 접근로의 대기차량들이 녹색시간 후, 한꺼번에 교차로에 진입함에 따라 회 전교통류 내부차량에 의해 차간간격을 찾기 힘들 어 다른 대안에 비해 지체가 비교적 크며, 주기가 증가할 경우에는 차량지체는 충분히 감소하겠지만 보행자 지체는 증가하게 된다. 대안3의 모형식은 하나의 현시만으로 운영될 수 없기 때문에 최소 녹색시간을 30초로 가정 하였으며, 1현시에서 전 방향 진입 접근로에서의 신호에 의한 지체와 2현 시에서는 전 방향 회전교차로 운영으로 모든 접근 로에 회전교차로 모형식을 사용하여 교차로 전체 지체를 산정하도록 한다.

대안3의 교차로 평균지체를 구하는 식은 다음과 같으며 수식의 변수들은 대안1, 대안2와 동일하다.

2. 보행자 지체 분석 모형

도로용량 편람에 제시되어 있는 보행자 평균 지 체 분석은 분석 대상 신호교차로의 주기와 유효 녹색시간을 측정하여 만든 산정 모형식이다. Virkler(1998)는 실제 횡단하는 보행자의 분석을 토 대로 원칙적으로 보행을 시작 할 수 없는 점멸 시 간에도 보행자가 69%는 횡단을 시작한다는 것을 실제 교차로 현황 분석을 토대로 보행자 지체 산 정식을 제시하였다. 따라서 본 연구에서는 보행자 지체 모형을 현실적으로 반영한 [수식 8]을 사용하 여 지체를 산정하였다.

여기서,

3. 신호 회전교차로 지체 분석

앞서 제시한 신호 회전교차로의 분석 방법을 통 해 회전교차로 보행 신호운영 시, 교통량과 보행량 의 변화에 따른 접근로별 용량의 변화에 따른 교 차로 전체 지체의 변화를 분석하였다.

무통제 횡단보도의 경우, 용량 산정에 있어서 보행자에 의한 영향이 증가하는 기준을 시간당 300명을 적용하여 보행자 수에 의한 저항계수도 함께 적용하여 분석하였다.

교통량이 시간당 400대 일 때에는 보행자 수가 증가 할수록 교차로의 평균 지체가 서서히 증가하 지만, 교통량이 시간당 500대 일 때는 보행자 수가 증가 할수록 지체가 급격하게 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 교통량이 시간당 400대이며 보행자 수가 300명일 때의 평균지체는 15.4(초/대)로 나타났 으며, 교통량이 시간당 500대이며, 보행자 수가 300 명 일 때의 평균지체가 28.5(초/대)로 나타났다.

주기변화에 따른 지체변화를 살펴보면, 동일한 조건에서 교통량이 400(대/시)일 때 대안1은 최소 주기 60초부터 무통제 횡단보도 운영 시 보다 차 량지체가 낮은 것으로 나타났으며, 주기가 커질수 록 교차로 지체가 감소하였다. 대안2는 최소주기 30~40초 사이에서 무통제 횡단보도 운영보다 차량 지체가 높게 나타났지만, 50초 이후부터는 주기가 증가 할수록 지체가 감소하는 결과를 나타냈다. 신 호 대안3은 전 방향 보행신호로 주기가 커질수록 지체가 낮게 나타났지만 다른 대안에 비해 전체적 으로 지체가 높게 나타났다.

회전교차로의 접근로별 교통량이 시간당 500대 일 때의 무통제 횡단보도 운영 시, 차량 당 지체가 28.5초로 나타났고, 동일한 조건에서 신호 대안1은 무통제 보행신호 운영보다 더 나은 효과를 보였다.

주기가 60초일 때 보다 70초 일 때는 차량이 진입 후 다른 접근로의 진출시간까지 제공되기 때문에 차 량지체가 더 감소하는 것으로 나타났다. 신호 대안2 는 주기가 30초 일 때는 차량지체가 오히려 크게 증 가하는 것으로 나타났으며 주기가 증가 할수록 차량 지체는 감소하는 것으로 나타났다. 주기가 70초 이 후부터는 대안1과 유사한 지체 값이 나타났다. 신호 대안3의 분석 결과 주기가 40초 이후부터는 무통제 횡단보도 보다 차량지체가 낮게 나타났지만 신호 대 안1과 대안2의 차량지체 보다는 전반적으로 높은 지 체가 나타나는 것을 확인 할 수 있었다.

보행자 지체를 산정하기 위해 앞서 제시한 모형 식을 통해 교통량이 500(대/시)일 때 보행자지체 변화를 분석하였다. 분석 결과 차량지체와 반비례 하게 주기가 60초부터는 미세하게 감소하지만 보 행자 지체는 지속적으로 증가하게 되므로, 본 연구 에서는 이러한 차량 및 보행자 지체의 서비스 수 준을 모두 고려한 대안을 제시하고자 한다.

Ⅳ. 회전교차로 보행신호 효과평가

1. 분석도구 선정

최근 회전교차로의 분석을 위해 많이 사용되는 대표적인 시뮬레이션은 SIDRA와 VISSIM 모형이 있다. 본 연구에서 필요한 보행자의 다양한 보행신 호 구성이 가능하고 상충구간(Conflict area)를 설정 하여 차량과 차량, 보행자과 차량의 우선순위를 자 연스럽게 구현 할 수 있는 VISSIM 모형을 이용하 여 분석에 활용하였다.

시뮬레이션 분석을 위해 진입차량과 보행자간의 우선순위, 진입차량과 회전차량의 우선순위를 설 정하였다. 횡단하는 보행자 수에 의한 영향을 분석 하기 위해 링크와 링크사이의 상충지점(Conflict Area)을 설정하고, 보행자에게 우선권을 100%로 설정하였다. 또한 진입차량과 회전하는 차량의 우 선순위 설정은 앞서 제시한 USHCM(2010) 모형식 과 같이 min gap time 5.2초, min headway 3.2초를 설정하였다. 또한 현실적인 시뮬레이션 분석을 위 해서 진입부에 감속구간을 설정하였다.

회전교차로의 보행신호적용을 위한 대상지점을 2011년 완공된 마장공원 앞 사거리 1차로 회전교 차로로 선정하였으며, 연구 수행에 가장 적합한 어 린이 보호구역 내의 회전교차로 운영 구간으로 첨 두시간대의 교통량 및 보행자 수가 집중되면서 교 차로의 차량지체가 증가하는 지점을 선택하여 보 행신호의 효과를 분석하였다.

2. 시뮬레이션 분석결과

마장공원 사거리 현황 자료를 토대로 현황 및 보행신호 운영 시를 분석한 결과, 무통제 횡단보도 운영 시 교차로 평균지체가 약 15초로 분석되었다. 이를 신호운영을 통해 분석한 결과 대안1의 경우 최소주기 60초 일 때부터 무통제 횡단보도 운영보 다 차량지체가 낮은 것으로 나타났으며, 대안2의 경우 주기가 30~40초 사이에는 차량지체가 무통제 운영 보다 높게 나타났지만 50초부터는 감소하는 것으로 나타났다. 대안3의 경우는 다른 대안에 비 해 주기의 증가에 따른 차량지체가 비교적 높게 나타났으며, 주기가 증가할수록 차량지체의 편차 가 모형식에 비해 크게 나타났다. 이는 아래의 그 림에서 보는 바와 같이 모형식에 의해 계산된 결 과와 크게 다르지 않음을 알 수 있다.

회전교차로 보행신호 운영 시, 주기에 따른 차 량지체 및 보행자지체의 모형식의 따른 결과는 주 기가 증가할수록 차량지체는 감소하지만 보행자지 체는 급격히 증가하는 것으로 나타났다.

이러한 결과를 바탕으로 차량과 보행자의 지체 수준을 고려하여 최적의 회전교차로 신호운영 방안 을 선정하였고, 세 가지 신호 대안 모두 무통제 횡 단보도 운영에 비해 효율적으로 나타났지만, 대안3 의 경우 다른 두 대안에 비해 지체가 높게 나타났 다. 따라서 마장공원 회전교차로의 보행신호 운영 을 하기 위한 적절한 방안은 신호대안1은 주기는 70~80초, 신호대안2는 60~80초의 주기가 가장 효과 가 좋은 것으로 나타났다.

Ⅴ. 결론 및 향후연구

본 연구는 최근 우리나라의 교통운영체계 선진 화의 일환으로 활발하고 연구되어 도입되고 있는 회전교차로와 관련하여 회전교차로 설계지침 및 관련연구에서 명확하게 정의되지 못한 보행자 관 련 회전교차로 운영방안에 대해서 연구하고 있다.

우리나라의 회전교차로 설계지침에는 보행자수 에 따른 영향을 명확하게 정의하지 못하고 있다. 어린이 보호구역이나 상업지역과 같은 교차로 주 변시설을 고려하지 않아 첨두시 일시적으로 교차 로 효율이 감소하고 있는 것을 확인하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 회전교차로 에 보행신호를 도입하는 방안을 검토하였다.

회전교차로의 보행신호 운영 시 발생하는 차량 지체 및 보행자지체를 분석하기 위해 설계지침에 서 제시한 최대교통량의 기준인 시간당 교통량 400~500대와 보행자 수가 급격하게 영향을 미치는 시간당 300명을 기준으로 보행 신호운영의 대안 및 신호주기의 변화에 따른 영향을 살펴보았다. 보 행신호가 설치된 회전교차로의 지체를 산정하기 위해 회전교차로 및 신호교차로의 HCM 모형식을 결합하여 보행 신호운영 시 발생하는 지체를 분석 하였으며, 이 결과값을 검증하기 위해 VISSIM 모 형을 사용하여 동일한 조건에서 비교한 결과, 지체 산정값과 시뮬레이션의 지체값이 유사하게 나타났 다.

시뮬레이션 분석결과 회전교차로의 교통량 및 보행자 수에 따른 보행신호 운영 결과가 무통제 횡단보도 운영 시 보다 특정주기 이후에는 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 교통량이 시간당 400대 이며 보행량이 300명 일 때, 신호대안1은 주기 70~80초, 신호대안2는 60~80초의 신호주기 범위가 가장 적합한 것으로 나타났다. 교통량이 시간당 500대 일 경우는 대안2에서 주기 70~80초가 가장 적정한 것으로 분석되었다.

실제 현장조사 자료를 토대로 첨두시간대 현황 및 보행 신호운영의 적용에 따른 효과를 분석한 결과, 현재 운영되고 있는 무통제 횡단보도의 보행 자와 차량의 상충에 의한 차량지체보다 보행자 신 호운영을 통한 운영 이 약 33% 지체를 감소시켰 다. 주기값의 변화에 따른 보행자지체와 차량 지체 값을 분석한 결과, 마장공원 사거리 회전교차로의 보행신호 운영 시, 신호 대안1의 주기 70~80초와 신호대안2의 주기 60~80초의 운영방안이 유사한 결과값을 나타내어 두 가지 횡단보도 신호운영이 보행신호 회전교차로 운영에 가장 적합한 것으로 나타났다.

향후 연구과제로 본 연구에서는 회전교차로의 보행 신호운영을 위해 회전부로부터 이격거리를 임의로 가정하고 분석하였지만 횡단보도의 이격거 리에 따라 미치는 영향에 대해 고려하여 분석할 필요가 있으며, 연구에서 가정한 동일한 분포의 회전차량비율이 변화하거나 교통량이 편중될 때, 그에 따른 보행신호의 영향에 대해 고려할 필요가 있다. 또한 어린이 보호구역에서의 회전교차로 보 행신호 운영 시, 보행자의 안전성이 향상 될 것이 라고 예상되어 보행신호를 운영하였지만 보행자 행태를 고려한 보행자지체 해결방안 및 안전성 측 면의 보행신호 운영 방안에 대해 연구할 필요가 있다.