Ⅰ. 서 론

간선도로는 도로가 가지고 있는 이동 기능, 접근 기능, 공간 기능 중에서 차량의 이동 기능이 제일 우선시 되는 도로이다. 도시지역 간선도로는 도시의 복잡화 및 과밀화로 인해 급격히 늘어난 교통량으로 교통정체 와 간선도로의 기능 상실 등의 문제점을 가지고 있어 적절한 도로 위계정립이 필요하다. 현재 서울시에서 주 간선도로와 보조간선도로를 분류한 것은 있으나 교통량과 같은 교통특성을 반영한 것이 아니라 도시계획 도 로분류 기준에 의해 분류되어 있어 각 간선도로의 특성을 잘 반영한다고 볼 수 없다. 본 논문에서는 서울시 내 간선도로를 교통특성을 반영한 주요변수를 사용하여 특성에 따른 기능분류를 한다. 서울시내 교통량 상 시 조사지점 중 55개 지역을 대상으로 하였으며 교통특성을 분석하기 위해 사용된 자료는 서울특별시와 서 울지방경찰청이 합동으로 조사한 서울시 교통량 조사 자료와 SK에서 조사한 속도자료를 이용하였다. 교통량 자료는 차량검지기(LOOP검지기)를 통해 검지된 자료이며 속도 자료는 Probe Car로부터 GPS위치정보를 5분 단위로 전송받아 분석된 자료이다. 도로의 기능분류에 관한 기존 연구를 조사와 도로의 기능 및 분류체계에 대한 검토 및 현재 서울시 교통현황을 조사하여 문제점을 제기한다. 수집된 교통자료를 가지고 필요한 차선 당 교통량, 주야율, 주말계수 등 교통변수를 도출하여 군집분석을 하는데 사용한다. 군집분석 방법은 K-means 방법을 사용하며 군집분석 후 분류된 각 군집의 특성을 분석한다.

Ⅱ. 선행연구검토

1. 도로의 기능 및 분류체계

도로의 기능은 크게 이동 기능, 접근 기능, 공간 기능으로 나눌 수 있다. 이 3가지의 도로 기능 중 가장 중 요한 것은 이동 기능인데 이는 도로의 가장 큰 목적은 교통수단을 통해 사람이나 물자를 이동하는 것이기 때문이다(Japan Civil Engineering Research, 1983). 도로의 분류 기준에는 규모, 법, 사용목적, 계획상 기능 등 여러 가지가 있다. 각 기준에 따라 도로의 명칭이 다르며 관리주체 또한 다름에도 불구하고 일반적으로 각기 다른 기준으로 분류된 도로의 명칭을 혼용하여 사용함으로서 도로 기준에 대한 혼란만 가중시켜왔다.

도로법에 의한 도로 분류는 도로 분류의 가장 기본이 되며 도로의 종류를 소재 지역과 기능에 따라 고속 국도, 일반국도, 특별시도·광역시도, 지방도, 시도, 군도, 구도 등 7개로 분류를 하였으며 기능 과 노선 지정 요건 및 도로의 관리주체와 관리권한대행 등에 대해 규정하고 있다. 도로 계획 시설 기준에 관한 규칙에서는 도로를 도로의 사용 및 형태에 따른 구분, 도로의 규모에 따른 구분, 도로의 기능에 따른 구분을 하고 있다 (Kang, 2001). “도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙”에서는 도로를 크게 고속도로와 일반도로로 구분하고 있 으며, 고속도로는 소재 지역에 따라 구분하고 있으며 일반도로의 경우에는 기능에 따라 분류하고 있다.<Table 1>

2. 기존 연구

기존 연구들을 살펴보면 지방 국도 기능 분류에 관한 연구는 많이 되어 있으나 도시 간선도로에 관한 연 구의 거의 없는 실정이어서 지방 국도 기능분류에 관한 내용 위주로 살펴보도록 하겠다. Yu and Jung(2004) 연구에서는 AADT(연평균 일일교통량), 차로별 교통량, 승용차 구성비율, 승합차 구성비율, 화물차 구성비율, 30번째 시간교통량의 중방향비율(D₃₀), 계절별 교통량 변동 및 주말 주중 교통량차이 등 교통량 특성변수를 가지고 Ward법을 사용하여 도로를 기능별로 5개의 군집으로 분류하였다(Yu and Jung, 2004).<Table 2>

Lim et al.(2005) 연구에서는 일반국도 전국 353개 상시조사지점을 대상으로 분석을 실시하였다. 군집분석 에 사용될 특성요인 추출을 위해 AADT, K₃₀(설계시간계수), D₃₀, 중차량 비율, 주간 교통량 비율, 첨두율, 일 요일 계수, 휴가철 계수, COV(변동계수)를 사용하여 2개의 요인을 추출하였다. 추출 된 2개의 요인을 가지고 군집분석 방법 중 하나인 K-means법을 사용하여 총 3개의 도로유형으로 분류하였다(Lim et al., 2005).<Table 3>

Ⅲ. 간선도로의 특성분석

1. 군집분석

군집분석(Clustering Analysis)은 조사 또는 관측된 개체나 다수의 대상들이 가지고 있는 특성을 토대로 유 사한 성격을 가진 개체 또는 대상들을 그룹핑하는 다변량 통계기법이며 사회과학과 인문과학을 비롯한 여러 학문 분야에서 응용되어 사용되고 있다. 군집분석은 목적은 주어진 많은 수의 관측체계를 몇 개의 군집으로 나눔으로써 대상이나 객체집단을 이해하고 군집을 효율적으로 활용하고자함에 있으며 군집분석 시 우선시 되어야할 기본 가정은 같은 군집에 속한 개체들끼리 밀접한 유사성이, 다른 군집에 속한 개체들끼리는 비유 사성이 존재해야한다는 것이다. K-means법은 비 계층적 군집화 방법의 가장 대표적인 방법으로 여기서 K는 사전에 지정하는 군집의 수를 의미하며 자료의 상호 연관성을 판단하는 지표로 Euclidean 거리를 사용하며 K-means법의 군집절차 방법은 <Fig. 1>과 같다.

2. 간선도로 특성분석

서울시 내에서 24시간 상시 교통량 조사지점은 총 102개이다. 그중 교통량 자료가 누락되어 있는 곳과 교 량지역을 뺀 총 55개의 간선도로를 조사지역으로 선정하였다(Table 7 참조). 자료는 서울시 교통량 조사 자료 를 사용하였다. 조사 시간은 24시간 상시조사이다. 수집된 교통자료를 분석을 통해 도로제원, 교통량, 속도, 교통류 특성으로 분류하였으며 세부내용은 <Table 4>와 같다.

차선 당 교통량에서 알 수 있는 특성은 차선의 수가 적어 전체 교통량은 다른 도로에 비해 많지 않으나 차선 당 교통량의 수는 높은 도로를 도로의 규모만으로 집산 또는 국지도로로 분류되지 않고 여러 교통특성 을 반영하여 기능분류가 될 수 있는 근거가 된다. 여기에서는 차선 당 교통량을 주요 특성변수로 사용하지만 도로의 전체 교통량 또한 도로의 용량과 기능을 가늠할 수 있는 중요한 변수이다. 속도변수는 속도 절대 값 과 교통량을 통해 도로의 상태를 판단할 수 있는 근거로 사용되며 서울시의 간선도로 평균 속도가 2 ~ 30km 정도로 수치적으로 큰 차이가 없는 점을 보완하기 위하여 평균 전일 평균속도에 대한 오전, 낮, 오후 평균 속도의 계수를 구했는데 하루 중 세 개의 시간대가 어느 정도의 혼잡한지를 알 수 있다.

적정하게 기능분류가 되어있지 않은 서울시 간선도로를 대상으로 도로제원, 교통량, 속도 등 교통특성 변 수를 사용하여 비슷한 교통특성을 가지는 도로끼리 그룹핑을 하고자 한다. 수집된 데이터를 가공하여 차선 당 교통량, 주말계수, 주야율 등의 변수를 도출한다. 차선 수, 첨두율, 전체 교통량과 가공하여 만든 특성변수 차선 당 교통량, 주말계수, 주야율 등을 사용하여 군집분석을 실시한다. 본 논문에서 제시한 교통특성을 이 용한 군집분석 결과를 도출한 후 기존에 많이 사용된 AADT를 사용한 기능분류방법을 이용하여 결과를 도 출한다. 두 방법의 결과를 비교분석하는 이유는 기존 국도에서는 AADT를 많이 사용하였으나 본 논문에서는 도시간선도로를 대상으로 하기 때문에 AADT보다는 차선 당 교통량이 도시간선도로의 특성을 나타내는데 보다 적합한 변수임을 증명해보이기 위해서이다(Kim et al., 2002). 최종적으로 차선 당 교통량을 사용하여 군 집 분석한 결과와 기존 서울시에서 분류한 간선도로체계를 비교분석하여 현 교통상황에 맞는 간선도로기능 분류체계를 정립한다.

3. 분석결과

위의 변수들을 사용하여 군집분석을 실시한 4개의 군집으로 분석되었으며 각 군집의 변수 당 중심 값은 <Table 5>와 같다. 군집 Ⅰ의 방향별 총 교통량이 20000대 미만이 전체의 62%이며 차선 당 교통량은 10000 대 미만이 전체의 79%로 총 교통량과 시간당 교통량 모두 다른 군집들에 비해 적은 집산 또는 국지도로의 성격을 가진다. 첨두율과 주야율은 다른 군집들에 비해 가장 높은 것으로 보아 주간시간 교통량이 많은 도로 로 볼 수 있으며 주말계수가 낮은 것으로 보아 주말교통량이 평일에 비해 높은 교통량을 보인다. 군집 Ⅱ의 방향별 총 교통량은 20000~59999대가 전체의 98%를 차지하며 차선 당 교통량은 10000대 이하가 27%, 10000~12999대와 13000~15999대가 각각 27%, 29%, 16000이상이 17%로 고르게 분포되어있다. 도로의 규모와 전체 교통량과 차선 당 교통량을 보면 보조 간선도로의 성격이 강하다고 판단된다. 총교통량은 유사하게 분 포되어있으나 차선 당 교통량이 차이가 나는 이유는 차선 수 차이 때문이다.<Table 6>

군집 Ⅲ의 총 교통량은 60000대 이상이 전체의 80%이며 차선 당 교통량 또한 16000대 이상이 80%를 차지 하며 전체 군집 중 가장 높은 교통량의 분포를 가지고 있는데 주간선도로Ⅰ라고 분류한다. 오전, 오후 시간 대 속도가 평일 평균속도에 비해 느린 편이며 낮 시간대 속도는 비교적 빠른 편이다. 군집 Ⅳ는 40000~59999 대가 94%로 비교적 많은 교통량을 보이며 차선 당 교통량에서는 10000~15999대가 78%로 대부분을 차지한 다. 군집 Ⅲ과 비교해서 전체 교통량은 큰 차이가 없으나 차선 당 교통량의 보다 적은 주간선도로Ⅱ로 분류 한다. 주말계수가 가장 낮아 주말 교통량이 많은 특성을 보이며 오전 도심방향 속도가 비교적 빠른 편이며 오후 시간 때에는 양방향 모두 정체를 보인다. 도출된 분석결과와 비교분석을 하기위해 AADT를 이용하여 같은 과정으로 분석을 하였다. 각 군집별 차선 수의 평균, AADT의 평균은 군집별로 차이가 있게 도출이 되 었다. AADT를 이용한 군집 분석에서 군집 Ⅰ과 Ⅱ는 본 논문 결과의 군집 Ⅰ과 유사한 특성을 지니고 있으 며 군집 Ⅲ은 본 논문 결과의 군집 Ⅲ, Ⅳ와 유사하며 군집 Ⅳ는 본 논문의 군집 Ⅱ와 유사한 특성을 지닌다. 서울시에서는 도로의 규모를 중심으로 기능분류를 하였기 때문에 교통량을 반영한 본 논문의 결과와는 많이 차이가 존재한다. 대체적으로 차선의 수도 많고 교통량도 많은 도로의 경우 주간선 도로로 분류되었으나 차 선의 수가 적은데 교통량이 많은 경우와 차선은 많으나 교통량이 적은 경우에는 보조간선도로로 분류되었고 차선의 수가 적고 교통량이 적은 경우에는 집산·국지도로로 분류되었다. 분석결과에서 주간선도로를 Ⅰ, Ⅱ 로 나누었는데 이는 주간선도로 Ⅰ과 Ⅱ는 모두 주간선 도로의 특성을 가지나 Ⅰ은 Ⅱ에 비해 매우 많은 차 선 당 교통량을 보이고 있어 주간선도로를 2개의 세부분류로 나누었다.<Table 7>

Ⅳ. 결 론

본 논문에서는 기존의 도로 기능분류 방법들을 분석 평가하여 도시간선도로의 특성에 맞는 변수를 사용 하여 기능 분류하는 방법을 제안하였다. 기존의 방법들은 도시간선도로에 AADT와 첨두율과 같은 특성 변수 를 사용하여 기능분류를 하였으나 본 논문에서는 차선 당 교통량과 시간계수, 주말계수 등의 특성변수를 사 용하여 기능을 분류하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 기존의 AADT를 사용하는 방법과 달리 차선 당 교통 량을 사용함으로서 전체 교통량과 차선에 의존하여 기능 분류했을 시 반영되지 않는 교통특성을 반영함으로 서 도시의 교통특성을 효율적으로 반영할 수 있다. 본 논문에서 제안한 방법은 기존 AADT를 사용하여 기능 분류한 결과와 비교분석하여 도시간선도로의 특성을 효과적으로 나타냄을 보여줌으로서 간선도로 기능분류 에의 적합성을 평가하였으며 실제 서울시에서 분류한 간선도로를 비교한 결과 교통특성이 반영된 기능분류 결과를 도출했음을 입증하였으며 결과는 다음과 같다. 첫째, 기존의 국도를 대상으로 한 간선도로 기능분류 방법을 도시간선도로에 적용할 때 보다 본 연구에서 제안 방법을 적용하여 도출된 결과에는 기존의 방법에 서 반영하지 못한 특성을 반영하는데 효과적이라고 판단된다. 둘째, 본 논문에서 제시한 기능분류체계는 서 울시에서 도로의 설계나 확장 등에 사용할 때 보다 효과적인 설계·계획을 할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 연구과제로는 일부 도로가 아닌 모든 도로를 대상으로 분석을 할 필요가 있으며 목적통행 및 실제 통행길이 와 주변지역 정보를 반영한다면 좋은 결과가 도출될 것으로 판단된다.