Ⅰ. 서 론

1. 연구 배경 및 목적

보호/비보호 겸용 좌회전(Protected/Permitted Left-Turn, 이하 PPLT)은 대향직진 신호시간에 비보호좌회전을 허용한 다음 계속되는 좌회전 신호에 보호좌회전을 허용하여 직진 용량을 감소시키지 않고 좌회전 용량을 증대시켜 교차로에서 좌회전 교통량을 효율적으로 처리하는 방법이다. PPLT는 비보호 좌회전과 보호 좌회 전(Protected Left-Turn, 이하 PLT)의 특성을 동시에 가지고 있어 비보호 좌회전 교통류와 대향 직진 교통류와 의 상충위험이 발생한다. 이러한 특성으로 PPLT 적용 시 신호교차로의 평가지표인 지체시간만을 사용하거 나 비신호 교차로의 평가지표인 평균운영지체, 시간당 상충위험수 등만을 분석하여 적용하는 것은 바람직하 지 않다. 그러나 기존 연구들은 지체시간을 PPLT 도입의 주요 효과척도(Park, 2000;Lee, 2003;Song, 2010)로 적용하거나 지체시간을 이용한 효율성 및 상충·사고 관계를 고려한 안전성을 단편적으로 평가(Bae, 2003;Kim, 2015;Yun et al., 2015;Ha et al., 2002;Kim et al., 2008)하였다. 따라서 PPLT 도입에 따른 소통개선 효 과를 극대화하고 사고발생 위험이 증가하는 안전 문제를 줄일 수 있는 PPLT 통행 특성을 반영하는데는 한 계가 있다. 즉 합리적인 PPLT 적용을 위해 좌회전 접근로의 지체시간 감소, 비보호 좌회전 허용으로 인한 통 과 좌회전 교통량 증가 및 상충위험 등을 고려하는 것이 필요하다.

따라서 본 논문의 목적은 PPLT 운영에 큰 영향을 미치는 대향 직진 차로수 및 교통량 그리고 좌회전 교 통량 등을 고려하여 PLT와 PPLT의 지체시간 차이, 통과 좌회전 교통량 차이, PPLT의 상충위험수 등을 종합 적으로 분석하는 것이다. 이를 통해 PLT와 PPLT의 통행 특성을 반영할 수 있는 평가지표를 설정하고 이를 적용하여 상충위험은 줄이고 소통증진 효과를 최대화하는 PPLT 적용방안을 제시하는데 있다.

2. 연구 범위 및 방법

본 논문에서는 다양한 시나리오를 작성하고 PLT와 PPLT의 통행 특성 차이를 비교․분석하기 위해 시나 리오별 시뮬레이션은 VISSIM을 이용하고 상충 분석은 상충 이론에 기반을 두고 미시 교통 시뮬레이션 모형 에서 생산된 개별 차량 경로 자료를 이용하여 상충을 분석하는 소프트웨어인 SSAM을 이용한다. 이를 통해 PPLT와 PLT의 통행 특성을 파악하고 평가지표를 산정하며 PPLT 적용방안을 제시한다. 본 논문의 흐름도는 <Fig. 1>과 같다.

<Fig. 1>

Process of Study

3. 선행 연구 고찰

PPLT 관련 주요 연구를 살펴보면, Bae(2003)은 교통사고 및 상충 발생 형태를 분석하여 PPLT의 현시 적용 에 관한 방법을 제시하였다. Won(2010)은 v/c 분석을 통한 PPLT를 포함한 적절한 좌회전 현시체계를 제시하 였다. Kim(2015)과 Yun et al.(2015)은 특정 지점에 대해 PPLT의 지체와 상충·사고 분석으로 효율성과 안전성 을 평가하였다. Ha et al.(2002)는 상충과 사고를 상관 분석하여 위험도 측정의 적합성을 평가하였다. Kim et al.(2008)은 PPLT를 포함한 교차로 운영방법에 따른 안전성을 평가하였다.

Agency(1987)는 교통량과 평균 지체시간을 조사하고 이를 교통량의 곱(좌회전 교통량 × 대향 직진 교통 량)과의 그래프로 작성하고 PLT와 PPLT의 교차점을 이용하여 적용 기준을 제시하였다. Park(2000)은 연구대 상인 PLT와 PPLT 운영 교차로를 각 1개소씩 선정하고 좌회전 교통량, 대향 직진 교통량 등의 교통류 특성을 분석하였다. 분석결과 좌회전 교통량은 증가할수록 PPLT가 효과 있으며 대향 직진 지체시간 기준으로 좌회 전 교통량은 270대/시 이하를 PPLT 적용기준으로 설정하였다. 그러나 비보호 좌회전은 직진 차량에 영향을 주면 안되므로 비보호 좌회전이 대향 직진 교통량에 영향을 주는 것을 고려한 기준은 한계가 있다. 또한 지 체시간만을 기준으로 적용기준을 분석하고 연구대상 교차로를 한정함으로써 PLT와 PPLT의 통행 특성을 고 려한 적용방안을 제시하는데는 한계가 있다. Lee(2003)와 Song(2010)은 PPLT 적용을 위해 좌회전 교통량, 대 향 직진 교통량 및 차로수를 고려하여 시뮬레이션 분석을 하였다. 그리고 대향 직진 교통량 변화에 따른 처 리 가능한 비보호 교통량 및 PPLT 좌회전 교통량을 제시하였다. 이 연구에서는 PPLT 좌회전 처리 기준으로 비보호 교차로와 PPLT만을 비교하여 주로 사용되는 PLT를 고려하지 않고 있어 PLT와 PPLT 차이를 고려하 지 못하였다. 또한 지체시간만을 비교하여 PLT와 PPLT의 통행특성을 반영하는데는 한계가 있다. Nam(2018) 은 신호교차로의 좌회전 운영 효율성 연구에 있어 대향 직진 차로수와 교통량뿐만 아니라 대향 직진 신호시 간, 좌회전 신호시간 등의 신호 조건을 포함시켜 좌회전 처리방안(PLT, 비보호 좌회전, PPLT)을 분석했다. 또한, 변수 변화에 따른 상호관계를 고려하여 교차로에서의 효율적인 좌회전 처리방안을 제시하였다. 차로별 대향 직진 교통량과 통과 좌회전 교통량, 대향 직진 신호시간, 좌회전 신호시간, 신호주기 등을 분석하여 효 율적인 좌회전 처리방식인 PPLT와 신호시간 운영 계획 수립에 활용할 수 있도록 제시하였다.

관련 연구를 종합하면 지체시간 관련 기준 연구 3건, PPLT의 안전성 평가 및 현시 제시 연구 3건, PPLT의 지체와 안전성 평가 2건, 기타 3건으로 지체시간과 통과 좌회전 교통량, 상충 분석을 통한 적용방안을 종합 적으로 제시한 연구는 부족하다. 따라서 기존 연구들은 전술한 것처럼 제각각 한계점이 있고 소통과 상충측 면의 PLT와 PPLT의 통행 특성 비교․분석을 통한 적용방안을 제시하는데는 한계가 있다.

Ⅱ. 관련 이론 및 연구 고찰

본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 PLT와 PPLT 통행 특성을 파악하고 이를 잘 나타낼 수 있는 평가지표를 산정한다. 이를 위해 기존 논문에서 사용한 좌회전 지체시간 외에 교차로 통과 좌회전 교통량과 상충 위험수 를 사용하여 대향 직진 교통량 및 차로수, 좌회전 교통량 변화에 따른 PPLT의 적용방안을 제시한다. PPLT 적용 시 비보호 좌회전으로 통과하는 좌회전 교통량과 상충위험율(비보호 좌회전 교통량/전체 좌회전 교통 량)이 증가하기 때문에 이 두 가지 지표는 PPLT 통행 특성을 잘 반영할 수 있다.

<Fig. 2>는 PLT와 PPLT로 운영되는 교차로에서 대향 직진과 좌회전 교통량 변화(용량 이상, 용량 미만)에 따른 교통 흐름 개념도이다. <Fig. 2>의 case 1은 대향 직진 교통량이 용량 미만이고, 좌회전 교통량은 용량 초과인 경우로 PLT 운영시 보호 좌회전 교통량 8대가 통과한다. 반면 PPLT 운영시 대향 직진 시간에 비보호 좌회전으로 3대, 보호 좌회전으로 8대, 총 11대가 통과하여 지체시간은 PLT보다 감소하고 통과 좌회전 교통 량(3대)과 상충위험율(비보호좌회전교통량/통과좌회전교통량, 0.273)은 증가한다. <Fig. 2>의 case 2는 대향 직 진 교통량과 좌회전 교통량이 용량 미만인 경우로 PLT 운영 시 보호 좌회전 교통량 7대가 통과한다. 반면 PPLT 적용 시 대향 직진 시간에 좌회전 대기차량 3대는 대향 직진 신호시간에 비보호로 교차로를 통과하게 되고, 보호 좌회전으로 4대가 통과하여 통과 좌회전 교통량은 7대로 동일하며 지체시간는 <Fig. 2>의 case 1 보다는 작지만 감소하며 상충위험율(0.43)은 <Fig. 2>의 case 1 보다는 크게 증가한다. <Fig. 2>의 case3은 대 향 직진 교통량과 좌회전 교통량 모두 용량 초과인 경우로 PLT 운영시 보호 좌회전 교통량 8대가 통과한다. PPLT 적용시 비보호 좌회전으로 통과하기 어렵고 보호 좌회전 교통량이 8대 통과하여 통과 좌회전 교통량, 지체시간, 상충위험율은 동일하다. 본 논문에서는 다양한 시나리오에 대한 시뮬레이션을 통하여 이러한 PLT 와 PPLT의 교통흐름 특성을 파악하고 분석결과를 토대로 합리적인 PPLT 적용방안을 제시한다.

<Fig. 2>

Traffic characteristics difference of PLT and PPLT

교차로 운영 방법에 대한 기준은 도로용량편람, 교차로설계지침 등에서 신호교차로, 비신호교차로, 입체교 차로 등에 대한 적용 기준이 있으나 PPLT에 대한 명확한 기준이 없는 실정이다. 또한 PPLT 적용 지점 선정 에 있어서도 현장 특성을 고려해 개별적으로 이루어지고 있어 적용방안에 대한 기준 마련이 필요하다.

Ⅲ. 분석 시나리오 작성

PPLT 운영 효과에 영향을 미치는 변수를 고려한 시나리오를 설정하기 위해 좌회전 차로수는 1차로, 좌회 전 포켓 길이는 600m로 가정한다. 좌회전 차로수를 1차로로 가정한 이유는 좌회전 차로수가 2차로 이상인 경우는 많지 않고, 다차로로 비보호 좌회전할 경우 좌회전 차량의 안전성에 문제가 발생될 수 있기 때문이 다. 좌회전 포켓 길이는 좌회전 차량이 직진 차량에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 600m로 가정한다. 또 한 비보호 좌회전은 대향 직진 교통량과 좌회전 교통량의 용량 초과 여부에 따라 차이가 크므로 대표적인 신호운영을 반영한 신호주기 120초, 대향 직진 시간 40초(용량 730대/시), 좌회전 시간 20초(용량 360대/시)로 신호시간을 가정한다.

<Table 1>과 같이 PPLT에 영향을 미치는 변수들에 대한 다양한 시나리오를 작성하고 PLT와 PPLT를 각각 분석하고 비교한다. 대향 직진 차로수는 1, 2, 3차로로 설정한다. 그리고 좌회전 교통량은 용량 미만은 300대/ 시(v/c=0.83), 용량 이상은 과포화 정도에 따라 수준을 구분하여 400대/시(v/c=1.11)와 500대/시(v/c=1.38)로 설 정한다. 이는 좌회전 교통량의 용량 기준 전후로 PPLT의 통행 특성을 파악하기 위해서이다. 또한 비보호 좌 회전은 대향 직진 교통량에 영향을 받기 때문에 다양한 대향 직진 교통량을 100, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1200대/시로 시나리오를 설정한다. 시나리오별 운영 분석은 VISSIM을 이용하고, 1)상충위험수 분석은 SSAM을 이용하여 분석한다.

Ⅳ. 시나리오 분석

PPLT는 신호교차로와 비신호교차로의 통행 특성을 모두 가지고 있으므로 이러한 점을 고려하여 소통뿐만 아니라 상충위험 측면을 반영해야 한다. PLT와 PPLT의 비교·분석은 동일한 조건에서 PLT와 PPLT를 각각 VISSIM으로 분석하여 좌회전 지체시간과 통과 좌회전 교통량을 산출하고 PLT와 PPLT의 결과값 차이를 비 교한다. 이는 PPLT를 동일한 조건의 PLT에서 적용함으로써 얻게 되는 효과를 정량적으로 평가하기 위해서 이다. 또한 PPLT의 비보호 좌회전 허용으로 인한 상충위험수1)를 산정한다.

1. 시뮬레이션 파라미터 설정

시나리오는 변수에 따라 구축하고 시뮬레이션을 통해 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간과 통과 좌회전 교 통량 변화를 비교한다. 이를 위해 시나리오별로 seed number 5개를 구축하여 시뮬레이션을 수행하고 평균값 을 평가지표로 사용한다. 또한 PLT와 PPLT의 시뮬레이션 구현을 위한 신호등 설치는 대향 직진 차로와 좌 회전 차로에 설치하고 PLT과 PPLT 운영 방법에 따라 현시를 부여한다. 즉 PLT는 1현시에 대향 직진 2현시 에 좌회전 그리고 3, 4현시에 교차도로 현시를 부여한다. 또한 PPLT는 1현시에 대향 직진과 비보호 좌회전, 2현시에 좌회전 그리고 3, 4현시에 교차도로 현시를 부여한다.

PPLT 비보호 좌회전은 대향 직진에 영향을 주지 않고 교차로를 통과해야 한다. 이를 위해서 비보호 좌회 전 차량에 의한 대향 직진 차량의 상충이 없도록 한다. 이는 minimum gap time이 충분히 주어져야 하는데 너 무 크면 비보호 좌회전이 어려워지게 되어 적정 값이 주어져야 한다. 본 논문에서는 minimum gap time은 <Table 2> 도로용량편람(Ministry of Land, Infrastructure, and Transport, 2013)의 대향 직진 교통량별 한 gap당 비보호 좌회전 할 수 있는 평균 차량 대수를 이용하여 보간법으로 gap당 비보호 좌회전 가능 대수가 1대일 때를 산정한 5.5초로 적용한다. 그리고 비보호 차량에 의한 대향 직진 영향과 상충위험수를 분석하여 시뮬레 이션의 적정성을 평가한다.

2. 시뮬레이션 적정성 검토

시뮬레이션 적정성 검토는 전 절에서 구축한 PPLT의 시뮬레이션 결과가 비보호 좌회전이 대향 직진에 영 향을 미치지 않는다는 원칙을 검증하는 것이다. 즉 PPLT 운영시 비보호 좌회전 차량이 대향 직진 차량에 영 향을 미치거나 비보호 좌회전에 의한 상충이 발생하는지를 확인한다. 모든 시나리오에 대해 검증한 결과 모 두 만족하였으며 <Table 3, 4>는 이 중 대표적인 시나리오로 대향 직진 차로수 1차로, 좌회전 교통량 500대/ 시, 대향 직진 교통량 변화에 따른 결과이다.

대향 직진 교통류에 대한 비보호 좌회전의 영향을 검토한 결과, <Table 3>에서 보는 바와 같이 대향 직진 교통량의 지체시간과 통과 교통량은 PLT와 PPLT가 동일하여 PPLT로 인한 대향직진 차량에 대한 비보호 좌 회전의 영향은 없는 것으로 판단된다. 또한 대향 직진 교통류와 비보호 좌회전 교통류의 상충 여부를 확인한 결과, <Table 4>에서 보는 바와 같이 PLT와 PPLT에서 비보호 좌회전과 대향 직진 교통류와의 상충은 일어나 지 않는 것으로 분석되어 시뮬레이션은 적정한 것으로 판단된다.

3. PLT와 PPLT와의 지체시간 및 통과 좌회전 교통량 차이 비교 분석

1) 좌회전 교통량이 300대/시 일 때

좌회전 교통량이 300대/시(좌회전 용량 미만)일 때의 분석 결과는 <Fig. 3>와 같이 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이는 7.3～48.2초/대로 분석되었다. 그러나 <Fig. 4>와 같이 PLT와 PPLT의 통과 좌회전 교통량 차이는 거의 동일한 것으로 분석되었다. 이는 좌회전 교통량이 PLT 용량 미만인 경우로 PPLT를 적용하더라 도 실제 교차로를 통과하는 좌회전 교통량은 증가하지 않고, 보호 좌회전 차량이 비보호로 교차로를 통과하 게 되어 좌회전 지체시간이 감소한 것이다.(Fig. 4의 case 1 참조) 따라서 PLT로 운영해도 혼잡하지 않은 좌 회전 교통류를 PPLT로 운영할 경우 지체시간은 줄어들지만 보호 좌회전 할 수 있는 차량이 비보호 좌회전 하여 사고위험성이 증가할 수 있다.

<Fig. 3>

Left-turn Delay difference of PLT and PPLT (LT Traffic 300v/h)

<Fig. 4>

Passing Left-turn Traffic Volume difference of PLT and PPLT(300v/h)

2) 좌회전 교통량이 400대/시일 때

좌회전 교통량이 400대/시(근접 과포화)일 때의 분석 결과는 <Fig. 5>와 같이 PLT와 PPLT의 좌회전 지체 시간 차이는 62.5～291.4초/대로 좌회전 교통량이 300대/시일 때 보다 좌회전 지체시간이 55.2～242.8초/대 개 선되는 것으로 분석되었다. 또한 <Fig. 6>과 같이 PLT와 PPLT의 좌회전 교통량 차이는 16～59대/시로 좌회 전 교통량이 300대/시일 때 보다 증가하였다.(Fig. 4의 case 2) 이는 좌회전 차량이 비보호로 통과하고 PLT로 통과하지 못하는 차량이 감소하기 때문이다. 이 경우는 PPLT로 운영함으로써 지체시간을 줄이고 통과 좌회 전 교통량을 증가시킬 수 있다.

<Fig. 5>

Left-turn Delay difference of PLT and PPLT (LT Traffic 400v/h)

<Fig. 6>

Passing Left-turn Traffic Volume difference of PLT and PPLT(400v/h)

다만 대향 직진 교통량 증가에 따른 PPLT 효과가 줄어드는 <Fig. 5>와 <Fig. 6>의 변곡점을 초과하는 경 우에는 제한적으로 적용이 가능할 것이다. 여기서 변곡점은 좌회전 지체시간 차이 기준으로 대향 직진 1차 로의 경우는 대향 직진 교통량이 400대/시(v/c≒0.6)이고, 대향 직진 2, 3차로의 경우는 800대/시(v/c≒0.6, 0.4) 이다. 통과 좌회전 교통량 차이 기준으로는 대향 직진 1차로의 경우는 대향 직진 교통량이 600대/시(v/c≒0.8) 이고, 대향 직진 2차로의 경우는 1000대/시(v/c≒0.7)이다. 또한 PLT와 PPLT의 통과 좌회전 교통량 기준이 PLT와 PPLT의 지체시간 기준보다 적용가능한 범위가 크게 분석되었다.

3) 좌회전 교통량이 500대/시 일 때

좌회전 교통량이 500대/시(과포화)일 때의 분석 결과는 <Fig. 7>과 같이 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이는 30.8～479.5초/대로 좌회전 교통량이 300, 400대/시 경우보다 좌회전 지체시간이 23.5～430.8초/대 개 선되는 것으로 분석되었다. <Fig. 8>과 같이 PLT와 PPLT의 통과 좌회전 교통량의 차이도 14～151대/시로 좌 회전 교통량이 300, 400대/시 경우보다 증가하였다. 이는 PPLT 좌회전 차량에서 비보호로 통과하는 차량은 증가하고 PLT로 통과하지 못하는 차량이 더욱 감소하기 때문이다. 다만 대향 직진 교통량 증가에 따른 PPLT 효과가 줄어드는 <Fig. 7>와 <Fig. 8>의 변곡점을 고려할 필요가 있다. 여기서 변곡점은 좌회전 지체시 간과 통과 좌회전 교통량 차이 기준으로 대향 직진 1차로의 경우는 대향 직진 교통량이 400대/시(v/c≒0.6)이 고, 대향 직진 2, 3차로의 경우는 600대/시(v/c≒0.4, 0.3)이다.

<Fig. 7>

Left-turn Delay difference of PLT and PPLT (LT Traffic 500v/h)

<Fig. 8>

Passing Left-turn Traffic Volume difference of PLT and PPLT(500v/h)

지체시간 차이의 변곡점을 좌회전 교통량 400대/시와 비교하면 약 268초/대에서 약 400초/대로 증가하고 통과 좌회전 교통량 차이의 변곡점은 약 54대에서 150대로 증가하였다. 즉, 좌회전 교통량이 증가할수록 PPLT 도입효과와 적용 범위는 증가하게 된다.

4) 지체시간과 통과 좌회전 교통량과의 상관관계 분석

전 절에서 언급한 PPLT의 적용 여부를 판단할 수 있는 기준인 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이와 통 과 좌회전 교통량 차이에 대해 상호연관성을 파악하기 위해 상관분석을 수행한다. <Table 5>에서 보는 바와 같이 대향 직진 교통량 변화에 따른 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이와 통과 좌회전 교통량 차이의 상 관관계는 좌회전 교통량이 300대/시일 때는 좌회전 교통량 차이가 거의 없어 상관관계가 없다. 즉 좌회전 교 통량이 용량보다 적은 경우, 좌회전 교통류의 지체시간은 감소하나 통과 좌회전 교통량은 비슷하고 보호좌 회전 할 수 있는 차량이 비보호좌회전하여 사고위험성이 증가할 수 있다. 따라서 PLT로 운영하는 것이 바람 직하다. 반면 좌회전 교통량이 400대/시일 때 상관계수는 대향 직진 차로별로 0.763～0.897이고, R ²값은 0.582～0.906이며 p-value는 0.05보다 작아 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다. 또한, 좌회전 교통량이 500 대/시일 때도 상관계수는 대향 직진 차로별로 0.984～0.990이고, R ²값은 0.938～0.979이며 p-value는 0.05보다 작아 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다. 또한, 종합적인 상관계수는 0.867이고, R ²값은 0.751이며 p-value 는 0.05보다 작아 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다. 따라서 좌회전 교통량이 PLT 용량 이상일 경우 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이와 통과 좌회전 교통량 차이의 상관관계는 높으며 통계적으로도 유의한 것으로 분석되었다. 즉 통과 좌회전 교통량 차이가 클수록 지체시간 차이도 커지게 된다. 따라서 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이와 통과 좌회전 교통량 차이를 PPLT의 평가 지표로 사용할 수 있다. 그러나 죄회전 교통량이 용량보다 적은 경우, 통과 좌회전 교통량은 보호 좌회전 차량이 대향 직진 신호시간에 비보 호로 교차로를 통과해서 지체시간이 감소 되는 특성을 잘 반영해 주지만 지체시간만으로는 이런 특성을 파 악할 수 없다. 따라서 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이와 통과 좌회전 교통량 차이를 함께 고려하여 PPLT를 적용해야한다. 또한 대향 직진 교통량이 400대/시이고 대향 직진 차로수가 2차로일 때의 분석값은 샘플수가 적고 이상치의 영향으로 상관계수와 결정계수의 값이 감소하는 것으로 판단된다.

4. 상충위험수 분석

1) 상충 분석

PPLT를 도입하면 PLT보다 좌회전 용량이 증대되어 좌회전 소통증대 효과를 얻을 수 있지만, 비보호 좌회 전 허용으로 대향 직진 교통류와 비보호 좌회전 교통류와의 상충위험이 발생할 수 있다. 따라서 PPLT 도입 에 따른 사고위험을 분석하는 것이 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 시나리오별 VISSIM 결과인 *.trj 파일 을 SSAM으로 상충위험수를 산출한다. 비보호좌회전과 대향 직진 간의 상충위험수(Time to Collision(TTC))는 차량 간의 현재위치, 속도, 경로를 기준으로 하여 충돌에 이르기까지 걸리는 시간으로 본 연구에서는 SSAM 을 활용하여 TTC가 1초 이하인 경우를 상충위험수로 판단하고 대향 직진과 비보호좌회전과의 상충위험횟수 를 분석하였다. 그리고 보호좌회전의 경우는 서로 다른 시간대 주어진 신호시간에 교통류를 통과하기 때문 에 상충위험횟수는 없는 것으로 간주하였다.

대향 직진 차로수가 1, 2차로일 때, 각각 <Fig. 9, 10, 11>과 같이 대향 직진 교통량 변화에 따라 상충위험 수는 5～20회 사이로 크지 않지만, 대향 직진 차로수가 3차로일 때는 상충위험수가 10～36회로 크게 나타나 1, 2차로 대비 약 2배 정도 증가하였다. 따라서 같은 대향 직진 교통량이더라도 대향 직진 차로수가 3차로인 경우는 1, 2차로보다 통과 좌회전 교통량은 비슷한 반면 상충위험수가 증가하는 것으로 분석되었다. 이는 비 보호 좌회전 차량이 차로별로 랜덤하게 도착되는 대향 직진 3개 차로를 통과하기 때문으로 판단된다.

<Fig. 9>

Conflict of PET (LT Traffic 300v/h)

<Fig. 10>

Conflict of PET (LT Traffic 400v/h)

<Fig. 11>

Conflict of PET (LT Traffic 500v/h)

그러나 상충위험수는 대향 직진 교통량2), 좌회전 교통량이 변화하더라도 동일 대향 직진 차로수일 때는 유 사하게 나타났다. 즉, 좌회전 교통량에 따른 상충위험수의 변화는 미비하다. 다만 좌회전 교통량이 용량미만인 300대/시일 경우 PLT에서 보호 좌회전 할 수 있는 교통량이 PPLT에서 비보호 좌회전으로 통과하기 때문에 통과 좌회전 교통량 차이가 없었다. 따라서 이 경우는 소통향상 효과는 작고 상충위험수는 증가하게 된다.

2) 통과 좌회전 교통량 및 지체시간과 상충과의 상관관계 분석

본 논문에서 PPLT의 평가지표를 선정하기 위해 대향 직진 교통량 변화에 따른 PLT와 PPLT의 통과 좌회 전 교통량 및 지체시간 차이와 상충에 대한 상관분석을 수행한다. <Table 6>과 <Table 7>에서 보는 바와 같 이 통과 좌회전 교통량 차이와 상충과의 상관관계는 좌회전 교통량이 300대/시일 때는 이들 차이가 거의 없 어 상관관계가 없고, 400, 500대/시일 때 p-value가 0.090-0.876으로 0.05보다 커 통계적으로 유의하지 않은 것 으로 분석되었다. 다만 PLT와 PPLT의 통과 좌회전 차이가 지체시간 차이보다 상대적으로 상충위험횟수와 상관관계가 있는 것으로 분석되었다.

Ⅴ. PLT/PPLT 적용방안

시나리오 분석 결과를 종합하면 PPLT 적용 효과는 좌회전 교통량은 용량보다 클수록 효과가 있고 대향 직 진 교통량이 용량 이하이면서 적을수록 적용 효과가 커지며, 대향 직진 차로수는 3차로 이상이면 상충 위험이 크게 증가하게 된다. <Fig. 12>은 4지 교차로의 PPLT 분석 단위를 나타낸다. PPLT 분석단위의 신호시간은 교통 량과 차로수 조건이 같더라도 교차로 형태나 다른 PPLT 분석단위의 조건에 따라 다양하게 나타난다.

<Fig. 12>

Analysis Unit of PPLT

이러한 시나리오 분석 결과를 바탕으로 PPLT 적용방안을 정리하면 <Fig. 12>와 같다. 대상 교차로에 대해 서 먼저 PLT 운영 신호시간을 최적화해야 한다. 이는 PLT가 안전측면에서 유리하기 때문에 PPLT보다 우선 고려해야 한다. PPLT 적용 효과를 최대화하기 위해서는 <Fig. 12>에 제시된 PPLT 분석 단위별로(대향 직진 교통량과 좌회전 교통량) PLT 용량 초과 여부를 검토한다. 분석단위에 PPLT 적용 효과를 향상시키기 위해 서는 대향 직진 교통량은 용량보다 작고 좌회전 교통량은 PLT 용량보다 커야 한다. 대향 직진이 용량보다 작을수록 그리고 좌회전 교통량은 PLT 용량보다 클수록 통과 좌회전 교통량 차이는 커지게 되고, PPLT 적 용 효과도 커지게 된다. 이러한 분석은 PPLT 분석단위별로 판단하고 이를 순차적으로 교차로 전체에 적용한 다. 즉, 각 분석단위별로 PPLT 적용 효과를 분석하고 종합하여 신호시간 재배분, 신호주기 조정 등을 통해 PPLT의 신호시간 최적화를 구현할 수 있다.

분석단위(Fig. 12의 ①)의 대향 직진 교통량이 용량 미만인 경우는 좌회전 교통량 용량 여부를 판단한다. 좌회전 교통량이 용량 이상일 경우는 PPLT를 적용하고, 용량 미만일 경우에는 다른 분석단위(Fig. 12의 ②, ③,④)에 대해 순차적으로 대향 직진 교통량의 용량을 분석한다. 그리고 용량 이상이면 분석단위(①)의 좌회 전 신호시간 단축을 통해 다른 분석단위(Fig. 12의 ②,③,④)의 용량 이상인 대향 직진에 단축시간을 부여하 여 PPLT 최적화를 수행하고, 용량 미만이면 PLT를 유지한다.

대향 직진 교통량이 용량 이상인 경우는 좌회전 교통량 용량 여부를 판단한다. 좌회전 교통량이 용량 미 만일 경우 좌회전 시간 단축을 통해 대향 직진 신호시간에 단축시간을 부여하여 분석단위(①)의 PPLT 최적 화를 수행한다. 좌회전 교통량이 PLT 용량 이상이면 다른 분석단위(Fig. 12의 ②,③,④)에 대해 순차적으로 좌회전 교통량의 용량을 분석하되, PLT 용량 미만이면 다른 분석단위(Fig. 12의 ②,③,④)에서 단축된 좌회전 신호시간을 분석단위(①)의 대향 직진에 부여하여 PPLT 최적화를 수행한다.

1. PLT에서 PPLT 적용 예

<Table 8>은 분석 시나리오 중 하나로 PLT에서 PPLT를 도입할 경우 효과를 보여주기 위해 대향 직진 차 로수 1차로, 대향 직진 교통량 200대/시(용량 이하)이고 좌회전 교통량은 용량 미만(300대/시)과 용량 초과 (400, 500대/시)에 따른 결과이다. PLT와 PPLT의 차이를 비교하면 좌회전 교통량이 증가할수록 좌회전 지체 시간 차이는 44.0초/대에서 469.0초/대로 증가하고 통과 좌회전 교통량 차이도 0대에서 150대로 증가한다.

적용 방안으로 <Fig. 13>에 따라 좌회전 교통량이 300대/시일 경우에는 대향 직진 교통량은 용량 미만이지 만 좌회전 교통량이 용량 미만으로 <Fig. 13>의 PLT 적용에 해당되는 경우로 PPLT 효과가 크지 않다. 따라 서 이 경우에는 PLT를 적용하거나 다른 분석단위의 대향 직진 교통량이 용량을 초과하는 경우 신호시간 일 부를 이전하여 <Fig. 13>에 의해 교차로에 대한 PLT와 PPLT의 적용 여부를 판단한다. 좌회전 교통량이 400, 500대/시일 경우는 대향 직진 교통량은 용량 미만이고 좌회전 교통량은 용량 이상으로 <Fig. 13> 의 PPLT 적 용에 해당되고 좌회전 지체시간 차이는 285.6-469.0초/대로 증가하고 통과 좌회전 교통량 차이도 51-150대로 증가한다. 특히 좌회전이 더 혼잡한 좌회전 교통량 500대/시에서 더욱 효과가 크게 나타난다.

<Fig. 13>

Process of PPLT Application at PLT

Ⅵ. 결 론

PPLT는 비보호 좌회전과 보호 좌회전의 특성을 동시에 가지고 있어 비보호 좌회전 교통류와 대향 직진 교통류와의 상충 위험이 발생한다. 따라서 통과 좌회전 교통량 증가로 인한 PPLT의 지체 감소 효과를 제대 로 파악하기 위해서는 이들 두 가지 특성과 차이를 이해해야 한다. PPLT를 지체시간 감소만을 기준으로 적 용할 경우 사고위험이 증가하거나 비효율적인 교차로 운영 등의 문제가 발생할 수 있다. 즉 기존 연구들에 의한 PPLT 적용 기준은 좌회전 지체시간 감소 효과만을 고려하여 PLT와 PPLT의 통행 특성을 파악하고 비 교 분석하는데 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 PLT와 PPLT의 통행 특성을 분석하고 이를 통해 PLT와 PPLT의 지체시간 차이와 통과 좌회전 교통량 차이, PPLT의 상충위험수 등을 비교․분석하였다. 이 결과를 토대로 PPLT의 상충위험율은 줄이고 통과 좌회전 차량을 증가시켜 지체 감소 효과를 증가시키는 PPLT 적용 방안을 제시하였다.

분석 결과를 종합하면 PPLT 적용 방안으로 좌회전 교통량이 용량 보다 클수록 효과가 있고, 대향 직진 교 통량은 용량 이하이면서 적을수록 효과가 커지며, 대향 직진 차로수는 3차로 이상이 되면 상충 위험횟수가 크게 증가하게 된다. 또한 동일한 조건에서 좌회전 교통량이 용량보다 클수록 PPLT 도입효과가 증가하고 PLT와 PPLT의 통과 좌회전 교통량 차이 기준이 PLT와 PPLT의 지체시간 차이 기준보다 적용 가능한 범위가 동일하거나 크게 나타났다.

그리고 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이와 통과 좌회전 교통량 차이의 상관관계는 높으며 통계적으 로 유의한 것으로 분석되었다. 그러나 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이 및 통과 좌회전 교통량 차이는 상충위험횟수와 상관관계가 유의하지 않은 것으로 분석되었다. 다만 통과 좌회전 교통량이 지체시간보다는 상충위험과 연관성이 큰 것으로 분석되었다. 따라서 PPLT 평가는 PLT와 PPLT의 좌회전 지체시간 차이와 통 과 좌회전 교통량 차이를 함께 평가지표로 사용할 필요가 있다. 특히, 좌회전 교통량이 용량 미만인 경우에 는 PLT와 PPLT의 통과 좌회전 교통량은 비슷하지만 신호대기하던 좌회전 차량이 대향 직진 신호시간에 비 보호로 교차로를 통과하게 되어 신호시간에 통과하는 좌회전 교통량이 줄어들어 지체시간이 일부 감소한다. 따라서 지체시간만으로는 이러한 상황을 알 수 없으므로 통과 좌회전 교통량이 필요하다. 한편, 대향 직진 차로수가 1, 2, 3차로에서 지체시간과 통과 좌회전 교통량 패턴은 비슷하지만 1, 2차로에 비해 3차로인 경우 상충위험수가 크게 증가하기 때문에 대향 직진 차로수가 3차로 이상인 경우는 지체시간과 통과 좌회전 교통 량 외에 상충위험수가 고려되어야 하고 안전측면에서 PPLT 적용은 신중한 검토가 필요하다. 따라서 PPLT 적용 시에는 지체시간과 통과 좌회전 교통량은 대향 직진 교통량과 좌회전 교통량의 영향을 많이 받고 상충 위험횟수는 대향 직진 차로수에 영향을 많이 받게 되므로 이러한 조건들의 조합에 따라 적절히 선정되어야 한다.

향후 연구 과제로는 보다 효과적인 활용을 위해 통과 좌회전 교통량과 대향 직진 신호 대기시간에 영향을 미치는 신호주기, 대향 직진 신호시간에 대한 시나리오별 분석 및 gap time 변화에 따른 분석과 비보호 좌회 전 운영에 대한 비교·분석이 필요하다. 또한, 실제 사고 자료가 누적되면 사고 원인별 상세한 분석, PPLT 통 행 방법의 준수 여부 등을 통해 적용 기준에 반영하여 분석·검증하는 연구가 필요할 것이다.