Ⅰ. 서 론

운전자 의식수준 변화와 교통사고를 줄이고자 하는 범정부적 노력에 따라 교통사고는 감소추세이나 어린 이보호구역 내 횡단 중 교통사고 비중은 52.7%를 차지하였다. 어린이보호구역을 운영하고 있으나 단속, 규제 를 통한 강제적 방안으로만 수행, 자발적인 안전운전행동 유도는 미비한 수준으로 나타났다. 스쿨존 내 횡단 중 어린이 교통사고가 지속적으로 증가함에 따라 어린이 보행자의 시인성을 증가시키기 위한 목적으로 옐로 카펫은 2015년부터 설치를 시작, 2016년부터 본격적으로 보급되었다. 옐로카펫 설치는 단순한 시설물 설치뿐 만 아니라 학생과 학부모, 주변 주민들의 자발적 참여에 따른 안전운전 의식 고취 효과도 기대하고 있다.

옐로카펫 보급이 시작된 이후부터 어린이 교통사고는 감소세인 것으로 나타났지만 아직 옐로카펫 설치와 교통사고간의 인과관계에 대한 설명력은 부족한 상황이다. 기존 실차 조사를 통한 옐로카펫 효과 분석 연구 가 진행 된 바 있지만 상황 구현의 어려움이나 위험성 등의 이유로 제한된 환경에서 수행하였다.

따라서 보다 확대된 여러 환경에서의 실험으로 옐로카펫의 효과를 검증하고, 설치확대의 당위성을 확보하 기 위한 개선 방안 탐색이 필요하다. 이를 위해 옐로카펫이 설치되어 있는 어린이 보호구역 중 대상지를 선 정하였고, VR 환경을 구축, 다양한 가상주행 실험 시나리오를 작성하였다. 드라이빙 시뮬레이터와 시선위치 추적이 가능한 HMD를 활용하여 가상주행실험을 수행하였다.

Ⅱ. 기존 문헌 고찰

1. 선행 연구 요약

Korea Road Traffic Authority(2017)은 옐로카펫 설치효과를 분석하기 위한 연구를 수행하였다. 실제 옐로카 펫이 설치된 대상지를 선정하고, 옐로카펫 설치구역에 얼마나 많은 횡단대기자가 대기를 하는지 조사하였으 며, 주행하는 차량의 속도를 조사하였다. 또한 옐로카펫 인지여부에 대한 인식조사를 수행하였다. 횡단대기 자와의 횡단대기구역 점유율을 조사한 결과 옐로카펫이 설치되면 90%이상의 횡단대기자가 횡단대기구역 내 에서 대기하는 것으로 조사되었다. 옐로카펫의 인지여부 조사에서는 옐로카펫이라는 시설물에 대한 지식이 있는 사람보다 모르고 있는 사람이 높게 나타났으며, 옐로카펫에 대한 설명 후 인식 조사를 한 결과 옐로카 펫의 설치가 교통사고 감소에 효과적일 것이라고 인식하는 비율이 높게 나타났다. 실차를 통한 주행행태 실 험 분석에서는 36.7%만이 옐로카펫을 주행 중 보았다고 응답하여 인지율이 높지 않은 것을 나타났고, 옐로 카펫을 알고 있는 경우 인지율이 더 높게 나타났다. 옐로카펫이 설치된 경우 설치되지 않은 경우에 비해 주 행속도 감속율이 높게 나타났으며, 옐로카펫에 대해 알고 있는 경우 효과가 더 높은 것으로 나타났다. 위 결 과를 종합해보면 많은 사람이 옐로카펫에 대해 잘 알지 못하지만 옐로카펫을 알면 사고감소에 분명한 효과 가 있을 것으로 판단된다.

Ahn and Kim(2016)은 옐로카펫이 운전자 시인성 향상에 미치는 영향을 분석하기 위해 VAS(Visual Attention Software)를 활용하여 분석하였다. 서울시 소재 7개 초등학교, 13개 지점에 설치된 옐로카펫의 사진 을 수집한 후 처음 보았을 때 시선이 집중하게 될 확률을 온도지도(Heat Map)과 영역지도(Region Map)로 분 석하였다. 그 결과 옐로카펫 설치 후 보행자 대기공간의 시인성이 약 71.3% 증가하는 것으로 나타났다.

Lee et al.(2021)은 음영이 지속되는 산악구간을 대비한 감응형 교통안전표지판의 시인성을 분석하기 위해 가상주행실험을 수행하고, 주행행태와 시각행태를 분석하였다. 임의의 지방도를 VR환경으로 구축하고, 대안 별 표지판 디자인을 VR상에서 표출하도록 하였다. 드라이빙 시뮬레이터를 활용하여 가상주행 시 Tobii glasses pro3을 활용하여 운전자의 시선데이터를 수집하였고, 최초 주시지점, 주시횟수와 주시시간을 효과척도로 하 여 분석하였다.

2. 선행 연구와의 차별점

운전자의 주행행태나 시선위치 등 Human Factor를 실험하기 위해서는 실차를 이용한 주행실험이 가장 정 확한 데이터를 수집할 수 있다. 그러나 앞서 관련 연구 고찰에서 언급한 것처럼 실차 실험은 사고 위험성이 높은 실험을 수행할 수 없고, 여러 상황을 가정하거나 외부요인 통제, 반복재현성 실현 등의 한계가 있다. 이 러한 문제를 극복하는 방법으로 가상환경에서 실험 시나리오를 구축하고, 차량 시뮬레이터(Driving Simulator, 이하 DS)를 활용하는 방법이 활용되고 있다.

가상환경에서의 주행실험은 실차 실험에서 구현할 수 없는 실험 시나리오를 구축할 수 있고, 실험 비용을 낮 출 수 있으며 사고 위험성이 없다는 장점이 있다. 안경과 같이 머리에 착용하는 영상표시장치(Head Mounted Display, 이하 HMD)와 DS 등 장비 기술의 발전으로 몰입도 측면이 대폭 개선되었고, 실험데이터 수집이 용 이하여 많은 연구에서 가상주행실험이 활용되고 있다. 본 연구에서는 횡단대기공간의 보행자 대기 유무, 옐 로카펫 설치 유무, 보행자 횡단 이벤트 등 다양한 조건에서의 실험을 수행하고 운전자의 시각행태와 주행행 태를 분석하여 안전성 증대효과를 확인하고자 한다.

또한 기존 연구의 경우 옐로카펫 설치 사업 초기로 대부분의 사람들이 옐로카펫에 대해 잘 알지 못했으나 현재 옐로카펫 설치가 많이 확대되었고, 옐로카펫의 설치 효과만을 분석하기 위해 옐로카펫을 알고 있다는 가정 하에 실험을 수행하였다.

따라서 다른 변수를 통제하기 위해 교통류나 신호현시 등 수시로 변화하는 교통상황을 고정하고, 동일한 실험 환경을 제공할 수 있어야 한다. 이러한 이유로 가상주행실험을 활용한 분석기법으로 옐로카펫의 설치 효과를 검증하고자 하였다.

Ⅲ. 실험 및 분석방법

1. 실험 대상지 및 시나리오 설계

옐로카펫이 실제로 설치되어 있는 초등학교 일대를 중심으로 대상지를 선정하였다. 대상지의 선정 기준으 로는 주변에 양방향 2차로, 4차로 등 다양한 조건의 도로가 존재하고 단지의 규모가 너무 작아 실험하기 위한 도로 연장이 짧지 않은 곳으로 선정하였다. 서울시 구로구 구로동 소재의 구일초등학교와 강서구 내발산동 소재의 수명초등학교를 대상지로 선정하였다. 구일초등학교와 수명초등학교는 실제로 옐로카펫이 설치되어 있고 대로변과 양방향 2차로의 어린이보호구역을 모두 포함하고 있어 실험대상지로 적합하다고 판단하였다.

실험 시나리오는 횡단대기자 유무, 옐로카펫 설치 유무, 우회전 여부, 어린이 돌발출현 이벤트로 구분하여 설정하였다. 횡단대기자가 있을 때와 없을 때 옐로카펫 설치 유무에 따른 주행/시각행태를 비교하였다. 옐로 카펫은 직진 구간과 우회전 구간에 각각 설치되도록 하였다.

설치유무 및 횡단대기자 유무와 이벤트, 우회전 여부로 구분하여 가상현실 내 배치하고 주행경로를 구성 하였다. 주행시간이 길고 주행경로가 좌회전, 우회전이 많게 구성되면 피실험자가 어지러움을 느낄 것을 우 려하여 주행길이를 짧고 여러 번 주행하도록 구성하였다.

2. 실험 장비

가상환경 구축을 위한 소프트웨어는 UC-win/Road ver.16을 사용하였다. UC-win/Road는 도로의 선형, 단면, 지형처리부터 교통설정까지 간단하게 작성과 편집이 가능하여 다양한 가상주행실험 시나리오를 간편하게 작성할 수 있다. 또한 드라이빙 시뮬레이터와 연동하여 주행을 하고, 주행기록데이터를 자동으로 저장하는 기능이 있어 시각행태/주행행태 분석 실험에 적합하다.

드라이빙 시뮬레이터는 차량운전석과 3개의 32인치 디스플레이로 구성된 드라이빙 시뮬레이터(Dr. Sim)를 활용하였다. 실제 차량과 동일한 주행감을 모사하기 위해 실차형 스티어링 휠, 가·감속 페달, 기어, 계기판 등이 장착되어있다. 시뮬레이터에 자체 진동을 생성하여 현실적인 주행감을 모사하였다.

시선위치를 추적하기 위한 장비로는 Eye-tracking HMD FOVE(이하 FOVE)를 사용하였다. FOVE는 영상을 각안에 출력하기 때문에 몰입감 및 원금감을 증대시키고, 현실과 거의 유사한 시야각을 제공할 수 있다. 또 한 디스플레이를 통해 제공되는 화면 외에 다른 것은 볼 수 없기 때문에 몰입감이 뛰어나다. 양안에 각각의 화면을 제공하기 때문에 사물에 대한 원근감을 현실적으로 느낄 수 있다. 주변의 빛이 차단되기 때문에 VR 환경을 사실적으로 느낄 수 있으며, 외부 빛에 의한 영향을 차단할 수 있다. VR상의 공간을 능동적으로 움 직이며 볼 수 있기 때문에 상하좌우 모든 방향으로 시야를 제공한다.

<Fig. 1>

Driving simulator

<Fig. 2>

Eye-tracking device(FOVE)

<Fig. 3>

Eye-tracking screen

3. 분석 항목

드라이빙 시뮬레이터를 이용한 가상주행실험 후 수집된 데이터를 통해 옐로카펫의 설치유무에 따른 우전 자 주행행태 및 시각행태를 분석하였다. 실험을 통해 얻은 데이터 중에서 유효한 데이터를 선별하고 연구목 적에 적합한 분석을 하기 위해 데이터를 추출하였다. 데이터 분석 소프트웨어 및 통계 소프트웨어를 통해 데 이터를 정리하고 데이터의 유의성을 확인하였다.

분석결과를 통해 옐로카펫 설치 유무 효과 평가를 수행하였다. 시각행태 분석결과 비교를 통한 옐로카펫 에 따른 어린이 보행자 주시여부 확인, 주행행태 분석을 통해 옐로카펫에 따른 감속 행태를 확인, 옐로카펫 설치 전·후의 행태를 비교 분석 하여 옐로 카펫의 설치 효과를 평가하였다.

설치 전·후의 행태 비교는 t-test를 수행하였는데 한 명의 피실험자가 설치 전·후를 모두 경험한 후 행태 데이터를 비교하는 것이기 때문에 대응표본 t-test를 수행하였다.

4. 실험방법

옐로카펫의 설치 유무에 따른 영향만을 고려하기 위해 주행 이외의 다른 조건은 일반적인 상황으로 설정 하였다. 맑은 날의 주간상황이며 주행행태에 영향을 주는 타 교통류를 제외하였다. 도로의 요소들이 운전자 주행행태에 영향을 미치지 않도록 영향요인 제외하였는데 신호현시는 주행방향 녹색신호를 유지하였다. 피 실험자는 30명을 연령 및 성별이 운전면허 소지현황 통계와 유사한 수준이 되도록 모집하였으나, 60대 이상 은 가상주행에 익숙하지 못하고, HMD착용 시 어지러움을 심하게 느끼는 등 옐로카펫 설치 영향 도출에 적 합하지 않아 제외하였다. 모든 피실험자는 실험 전 예비주행을 실시하여 DS조작에 익숙해지는 시간을 갖게 한 후 본 실험을 실시하였고, 각 1회씩 주행하였다.

Ⅳ. 분석결과

1. 보행자 대기공간에 횡단대기자가 있을 때 옐로카펫 설치 유무에 따른 효과 분석

옐로카펫이 설치된 경우 설치되지 않은 경우보다 운전자는 더 일찍 보행자 대기공간을 주시하였고 이는 t-test 결과에서 유의미한 차이인 것으로 분석되었다. 따라서 옐로카펫 설치가 효과가 있다고 판단된다.

주시횟수는 옐로카펫이 설치된 경우 2.3회, 설치되지 않은 경우 1.77회로 약 1.3배 차이가 나타났다. 총 주시 시간은 옐로카펫이 설치된 경우 2.14초, 설치되지 않은 경우 1.54초로 약 1.39배 차이가 나타났다. 옐로카펫이 설치된 경우 설치되지 않은 경우보다 6m 먼저 보행자대기공간을 주시하였다. t-test 결과 유의확률 0.001로 최 초 주시 지점은 유의미한 차이인 것으로 분석되었다. 평균속도는 옐로카펫이 설치된 경우는 29.4km/h로 미설 치된 경우 30.1km/h보다 0.6km/h 적게 나타났고 t-test 분석결과 유의확률 0.097로 90% 신뢰수준에서는 차이가 있는 것으로 나타났다.

<Fig. 4>

Virtual driving experiment VR data (Go straight and pedestrian waiting)

2. 보행자 대기공간에 횡단대기자가 없을 때 옐로카펫 설치 유무에 따른 효과 분석

옐로카펫 유무에 따른 차이가 분명하게 도출되었다. 주시횟수는 옐로카펫이 설치된 경우 1.37회, 설치되지 않은 경우 0.8회로 약 1.7배 차이가 나타났다. 총 주시시간은 옐로카펫이 설치된 경우 1.0초, 설치되지 않은 경우 0.31초로 약 3.2배 차이가 나타났다. 옐로카펫이 설치된 경우 설치되지 않은 경우보다 14m 먼저 보행자 대기공간을 주시하였다. t-test 결과 모든 지표에서 유의미한 차이인 것으로 분석되었다.

<Fig. 5>

Virtual driving experiment VR data (Go straight and no pedestrian)

3. 우회전 시 보행자 대기공간에 횡단대기자가 있을 때 옐로카펫 설치 유무에 따른 효과 분석

우회전 시 옐로카펫 설치 유무를 비교·분석히였다. 우회전 시 옐로카펫 설치한 경우와 옐로카펫 미설치 경우, 시각행태에서 큰 차이가 나타나므로 우회전 시 옐로카펫이 효과가 있다고 판단된다. 설치한 경우는 3 명이 정지 후 출발, 5명이 감속하고 보행자대기공간을 한번 더 주시하는 행태를 보였다.

설치한 경우와 옐로카펫 미설치 경우, 주시횟수는 설치한 경우 2.20회, 미설치 1.3회로 약 1.69배 차이가 나고, 총 주시횟수는 설치한 경우 6.81초, 미설치 0.97초로 약 7.02배 차이가 나타났다.

우회전 시, 옐로카펫 설치되었을 때 미설치보다 보행자대기공간을 더 길게 주시하는 것으로 나타났다. 옐 로카펫 설치했을 때와 미설치 경우, 옐로카펫이 설치되어있을 때 4m 먼저 보행자대기공간을 주시한 것으로 나타났다. 이는 t-test 결과 주시횟수와 총 주시시간은 유의미한 것으로 나타났다.

<Fig. 6>

Virtual driving experiment VR data (Right turn and pedestrian waiting)

4. 어린이(횡단대기자) 돌발출현 시 옐로카펫 설치 유무에 따른 효과 분석

옐로카펫 설치 시 횡단대기자가 없을 때보다 횡단대기자가 있을 때 횡단대기자를 주의하면서 운전하는 행 태를 나타내는 것을 보아 옐로카펫 효과가 있다고 판단된다. 주시횟수는 횡단대기자가 있을 때 2.3회, 없을 때 1.37회로 약 1.67배 더 자주 주시하는 것으로 나타났다. 총 주시시간은 횡단대기자가 있을 때 2.14초, 없을 때 1.00초로 2.14배 더 길게 주시하는 것으로 나타났다. 횡단대기자가 있을 때 횡단대기자가 없을 때보다 보행 자대기공간을 약 5m 먼저 주시하는 것으로 나타났다. 평균속도는 횡단대기자가 있는 경우 29.4km/h로 횡단대 기자가 없는 경우 31.4km/h보다 2km/h 적게 나타났고, t-test 분석결과 유의확률 0.001로 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. t-test 결과, 주시횟수, 총 주시시간, 평균속도가 유의미한 차이가 있다고 나타났다.

<Fig. 7>

Virtual driving experiment VR data (Accidental jaywalking)

Ⅴ. 결 론

본 실험은 어린이 옐로카펫의 설치 효과를 분석하기 위해 VR환경을 구축하고, 드라이빙 시뮬레이터 및 시선추적장비를 활용하여 수행하였다. 피실험자 30명을 모집하여 가상주행실험을 수행하고 시각행태와 주행 행태를 분석하여 옐로카펫 설치 전·후를 비교분석하였다.

옐로카펫 설치에 따른 보행자 횡단대기공간에 대한 시인성 개선효과는 실험 데이터 분석과 설문조사 결 과 모두 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 옐로카펫 설치 전·후의 시각/주행행태 차이의 통계적 검증 을 위해 t-test를 통해 분석하였고, 모두 통계적으로 유의한 수준인 것으로 나타났다. 특히 어린이 돌발출현 시나리오에서 옐로카펫 유무에 따른 차이는 극명하게 도출되어 어린이 보행자 교통사고 감소 효과가 높은 것으로 분석되었다. 주행/시각행태 데이터 분석 결과와 설문조사 결과를 종합적으로 고려하면 옐로카펫 설치 가 어린이 횡단대기자 시인성 개선 및 교통사고 감소에 분명한 효과가 있는 것으로 판단된다.

실험 결과와 더불어 실제로 옐로카펫이 설치된 지역의 교통사고 데이터를 지속적으로 모니터링함으로써 더 의미있는 분석이 가능할 것이다.

또한 본 연구에서는 옐로카펫의 설치효과에 대해서만 분석을 수행하였는데 향후 옐로카펫 설치유형의 다양 한 대안을 설치하고, 유형별로 효과를 분석하면 더 효과가 있는 설치유형의 도출도 가능할 것으로 기대된다.