<B5E5B6F3C0CCBAF920BDC3B9C4B7B9C0CCBCC7C0BB20C0CCBFEBC7D120422D53616E D20C8BFB0FABAD0BCAE28C3D6C1BE292DBAAFC8AF2E687770>

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1 교통기술자료집 통권 제38호 드라이빙 시뮬레이션을 이용한 B-Sang System 효과 분석 김 영 준 선임연구원

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3 차례 요약 ⅹ Ⅰ. 서론 1 1. 연구의배경및필요성 1 2. 연구목적 2 3. 연구범위및수행절차 3 1) 공간적범위 3 2) 내용적범위 4 Ⅱ. 기존문헌고찰 5 1. 속도와교통사고의관계 5 1) 속도와교통사고관련연구 5 2) 속도, 분산과교통사고관련연구 5 2. 가시거리증감에따른주행속도및교통사고실태 7 3. 기상상태와교통류및교통사고와의관계연구 9 4. 안개발생시대응대책관련연구 안개특성 16 1) 안개의정의와발생원인 16 2) 안개의종류 17 3) 안개강도구분기준 기상상태별교통사고통계현황 19 1) 기상상태에따른교통사고 19 2) 기상상태에따른도로종류별교통사고 20 - i -

4 7. 기상상태및돌발상황에따른교통사고사례 23 1) 집중호우에의한토석류 ( 토사유출 ) 23 2) 안개로인한대형교통사고 24 3) 위험물운반차량사고 27 4) 노면결빙에의한사고 27 5) 포트홀에의한사고 28 Ⅲ. 기구축시스템및신기술동향 기구축시스템현황 29 1) 돌발정보즉시알림서비스 ( 국토교통부 ) 29 2) 척척해결서비스 ( 국토교통부 ) 29 3) 도로위험상황예보시스템 ( 경찰청 ) 30 4) 스마트하이웨이 (Smart Highway) 31 5) 안개대응시스템 국내외안전시설물현황 32 1) 국내안개관련교통안전시설현황 32 2) 해외안개관련교통안전시설현황 신기술동향 36 1) 자율주행기술 36 2) e-call시스템 소결 38 Ⅳ. B-Sang System 개요및시나리오구성 B-Sang System 소개 39 1) 돌발상황에따른 LED 표출방안 40 2) 버스통행방안 41 - ii -

5 3) 기대효과 드라이빙시뮬레이터 42 1) Driving Simulation 개요 42 2) Driving Simulation 활용연구 Driving Simulation 활용사례 44 1) 차량용블랙박스개발을위한모의사고발생시뮬레이션 44 2) 차량실내패키지평가활용 44 3) VMS평가및차량시뮬레이터납품 45 4) 고령자고속도로서비스이용방안 실험시나리오구성 46 1) 시나리오및이벤트개요 46 2) 평가항목및방법 피실험자구성 48 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 비안개구간과안개구간의주행속도차이 50 1) 비안개구간과안개구간의주행속도차이분석방법 50 2) 안개구간에서의주행속도분석방법 돌발상황시운전행태 52 1) 돌발상황시운전행태분석방법 52 2) 돌발상황시감속도분석방법 설문조사분석결과 53 1) 설문조사분석방법 53 2) 설문조사분석결과 통계검증방법 56 1) 모수검정 (parametric test) 57 2) 비모수검정 (non-parametric test) 59 - iii -

6 4. 통계검정방법의선정 64 1) 방법론선정 64 2) 비모수검정방법 66 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 비안개구간과안개구간의주행속도차이 69 1) 비안개구간과안개구간의주행속도차이분석결과 69 2) 독립표본 Kruskal-Wallis 검정통계분석 70 3) Kruskal-Wallis의짝비교 (Bonferroni-Duncan방법) 통계검정 안개구간에서의주행속도 72 1) 안개구간에서의주행속도분석결과 72 2) 독립표본 Kruskal-Wallis 검정통계분석 73 3) Kruskal-Wallis의짝비교 (Bonferroni-Duncan방법) 통계검정 돌발상황시운전행태 돌발상황시감속도 79 1) 돌발상황시감속도분석결과 79 2) 독립표본 Kruskal-Wallis 검정통계분석 80 3) Kruskal-Wallis의짝비교 (Bonferroni-Duncan방법) 검정 81 Ⅵ. 결론및향후연구과제 결론 향후연구과제 84 Ⅶ. 참고문헌 85 - iv -

7 표목차 < 표 1> 기상상태에따른교통사고치사율 (`11~`15) 1 < 표 2> 차량시뮬레이터실험 Group 3 < 표 3> 속도분산과교통사고관련연구 6 < 표 4> 관측교통량별평균통행속도분포 8 < 표 5> 이상기후와교통류의속도관련연구 10 < 표 6> 기상상태와교통사고관련연구 11 < 표 7> 기상및심각도에따른교통특성 11 < 표 8> 안개대응시스템 Type 14 < 표 9> 가시거리제약조건속도관리방안 16 < 표 10> 안개의종류별특징 18 < 표 11> 시정에따른안개의국제분류기준 18 < 표 12> 안개강도에따른기상청분류기준 ( 기상청 ) 18 < 표 13> 기상상태에따른교통사고발생현황 (`11~`15) 19 < 표 14> 기상상태에따른교통사고치사율 (`11~`15) 19 < 표 15> 기상상태에따른교통사고발생건수 (`11~`15) 20 < 표 16> 기상상태에따른도로종류별교통사고현황 (`15) 21 < 표 17> 안개상태에따른교통사고월별현황 (`11~`15) 22 < 표 18> 안개지역안전시설설치위치및설치기준 32 < 표 19> 국내안개관련교통안전시설현황 33 < 표 20> 피실험자구성 48 < 표 21> 설문조사문항 54 < 표 22> 짙은안개시평소운행속도보다감속하는정도 분석결과 54 < 표 23> 짙은안개시평소보다위험하다고생각되는요소 분석결과 54 < 표 24> 안개시전방상황에대한정보제공의필요성여부 분석결과 55 - v -

8 < 표 25> 평소, 도로전광표지등으로안개상황정보가제공되는지의인지여부 분석결과 55 < 표 26> 가상주행시버스에장착한 LED 판의안전운전유도문구의효과여부 분석결과 55 < 표 27> 가상주행시안전운전유도문구중가장효과적인것 분석결과 56 < 표 28> 비모수검정의장 단점 60 < 표 29> 통계적가설검정의비교 64 < 표 30> 통계적가설검정의특성 66 < 표 31> 차량시뮬레이터실험 Group 69 < 표 32> 그룹별비안개구간과안개구간의주행속도차이분석결과 69 < 표 33> 통계적가설검정의비교 ( 비안개구간과안개구간주행속도차 ) 71 < 표 34> 그룹별안개구간주행속도분석결과 72 < 표 35> 통계적가설검정의비교 ( 안개구간주행속도 ) 74 < 표 36> A그룹돌발상황시운전행태분석결과 75 < 표 37> B그룹돌발상황시운전행태분석결과 77 < 표 38> C그룹돌발상황시운전행태분석결과 78 < 표 39> 그룹별돌발상황시감속도분석결과 79 < 표 40> 통계적가설검정의비교 ( 돌발상황시감속도 ) 82 - vi -

9 그림목차 < 그림 1> 연구수행절차도 4 < 그림 2> 속도분포와사고위험도 6 < 그림 3> 시정거리별속도편차분석결과 7 < 그림 4> 기상상태별교통사고사망자수 9 < 그림 5> 기상에따른점유율-교통량관계 10 < 그림 6> 안개다발지역의안전관리시스템현장설치예시도 12 < 그림 7> 안개의종류 17 < 그림 8> 기상상태에따른교통사고비교 19 < 그림 9> 기상상태에따른도로종류별교통사고비교 20 < 그림 10> 기상상태에따른도로종류별치사율 (`15년도) 21 < 그림 11> 안개상태에따른월별교통사고현황 22 < 그림 12> 88고속도로토사유출사고 23 < 그림 13> 경부고속도로영천구간붕괴사고 23 < 그림 14> 2013년 7월 22일집중호우로인한토사유출 24 < 그림 15> 제주서부관광도로추돌사고 24 < 그림 16> 미국텍사스주 100중추돌사고 25 < 그림 17> 천안-논산고속도로추돌 26 < 그림 18> 영종대교 106중추돌사고 26 < 그림 19> 상주-청원고속도로연쇄추돌사고 27 < 그림 20> 중앙고속도로연쇄추돌사고 28 < 그림 21> 부산자동차전용도로포트홀로인한사고 28 < 그림 22> 돌발정보즉시알림서비스구성도 29 < 그림 23> 척척해결서비스구성도 30 < 그림 24> 도로위험상황예보시스템구성도 30 - vii -

10 < 그림 25> 스마트하이웨이구성도 31 < 그림 26> 안개대응시스템구성도및설치사례 32 < 그림 27> 해외의 VSL 설치사례 34 < 그림 28> 호주 VSL 설치사례 34 < 그림 29> 안개관련안전시설물설치사례 ( 해외 ) 35 < 그림 30> 자율주행시스템개념도 36 < 그림 31> 자율주행자동차자동화단계별주요이슈 36 < 그림 32> 자율주행관련 R&D 로드맵 ( 산업통상자원부 ) 37 < 그림 33> 미래성장동력종합실천계획 ( 미래창조과학부 ) 37 < 그림 34> e-call 시스템 38 < 그림 35> 기구축시스템분석결과 38 < 그림 36> B-Sang System 구성도 39 < 그림 37> B-Sang System 정보흐름도 40 < 그림 38> LED 정보표출방안 41 < 그림 39> 버스통행방안 41 < 그림 40> 차량시뮬레이터전경 42 < 그림 41> 차량시뮬레이션실험 45 < 그림 42> VMS평가시뮬레이션 45 < 그림 43> 시나리오구성도 46 < 그림 44> 시나리오구간 47 < 그림 45> 시나리오흐름도 47 < 그림 46> IPDE 평가항목및평가방법 48 < 그림 47> 20대시뮬레이션실험자 49 < 그림 48> 30~40대시뮬레이션실험자 49 < 그림 49> 50~70대시뮬레이션실험자 49 < 그림 50> 구간주행속도차이분석방법 50 < 그림 51> 구간주행속도차이분석예 50 - viii -

11 < 그림 52> 안개구간의주행속도분석방법 51 < 그림 53> 안개구간의주행속도분석예 51 < 그림 54> 돌발상황시운전행태분석방법 52 < 그림 55> 돌발상황시운행행태분석예 52 < 그림 56> 감속도분석방법 53 < 그림 57> 감속도분석예 53 < 그림 58> 비모수검정방법선정이유 65 < 그림 59> Kruskal-Wallis 검정이론 67 < 그림 60> 독립표본 Kruskal-Wallis 검정 ( 비안개-안개구간주행속도차 ) 71 < 그림 61> 독립표본 Kruskal-Wallis 검정 ( 그룹별안개구간주행속도 ) 74 < 그림 62> 독립표본 Kruskal-Wallis 검정 ( 돌발상황시운전행태 ) 81 - ix -

12 요약 최근영종대교에서안개로인해 106중추돌사고가발생하여 2명이사망하고 73명이중경상을입는대형교통사고가발생하였다. 2006년에발생한서해안고속도로서해대교의 29중추돌사고발생후안개관련사고대책이발표되고시행되었으나안전시설물의한계와운전자의안전불감증이해마다이러한대형교통사고를초래하고있다. 기상상태 ( 안개, 비, 눈 ) 는운전자의시야를방해하여교통사고를야기시키는주요요인이되고있으며, 현재까지안개에대비한안전시설은안전표지판, 안개차단망, LED시선유도등, 안개등, 과속단속장비등을설치하여운영하고있다. 이러한안전시설물은상습적으로발생하는안개지역에국한되어설치 운영되고있어시 공간적으로불특정하게발생하는안개에효과적으로대응하지못하고있는실정이다. 또한, 도로위험상황을통합적으로수집 관리하는기관및업체가없다보니해마다돌발상황으로인한사고가빈번하게발생하고있다. 이에기상상태 ( 안개 ) 뿐만아니라사고, 공사, 낙하물, 포트홀등교통사고를유발하는돌발상황을버스운전자의목측 ( 目測 ) 을통해수집하고돌발지점주변운전자에게신속히제공하여교통사고를예방할수있는 B-Sang System 을개발하였다. B-Sang System 은버스운전자의제보를바탕으로정보를생성하고도로상에서바로주변차량에게제공 (B2V) 해줌으로써신속하게전달할수있고버스에설치된 LED경로안내표시장치를활용하기때문에적은비용으로설치가가능하여빠른상용화를기대할수있다. 본연구는최근발생한영종대교안개구간에서의대형사고와같은돌발상황시교통사고를예방하기위해연구중인 B-Sang System 에대한효과를분석하였다. B-Sang System 은 Bus 운전자의목측 ( 目測 ) 을통해수집한비상상황정보를버스 LED 경로안내표지판을이용하여제공하는시스템을말한다. - x -

13 이러한시스템은운전자가주행중인도로의교통및도로상황을미리인지할수있어안개등의돌발상황이발생했을때감속등주의운전을유도할것으로기대된다. 이를실제도로에서효과분석하기엔한계점이많으므로가상주행시뮬레이션 (Driving Simulation) 을이용하여효과분석을실시하였다. 가상주행시뮬레이션실험은안개상황에서 B-Sang System 을운영하지않은그룹과안개상황에서 B-Sang System 을운영하였으나운전자에게정보를주지않은그룹, 그리고운전자에정보를준그룹으로나누어각각 30명씩실시하였다. 실험결과 B-Sang System 을운영하지않은그룹에비해서운영한그룹이안개구간에서감속하는운전자비율이많고, 감속의폭도큰것으로나타났다. 이는비모수검정을통해서통계적으로차이가있는것으로나타났다. 또한안개구간에서전방에사고상황이발생한시나리오에서 B-Sang System 을운영하고, 이를운전자에게정보를준그룹이 2차충돌없이정상적인회피가가장많은것으로나타났으며, 감속도측면에서도급감속하지않고안정적인것으로나타났다. 분석결과 B-Sang System 을운영할경우, 운영하지않을때보다안개구간에서의감속이나돌발상황에서의운전자행태, 감속도측면에서효과가있는것으로나타났다. 다만운전자에게사전에 B-Sang System에대한정보를인지시켰을경우효과가의미있게나타나는것으로보아향후실제도로에서운영할경우에는사전홍보가중요할것으로판단된다. 이러한홍보방안에대해서다양한방법을연구할필요가있으며, 향후시스템을시범적으로적용하여운영하는도로도버스의교통량이나노선, 도로이용자의특성을고려하여선정되어야할것으로보인다. 본연구에서는 B-Sang System 의수집정보를 LED표지판으로표출하여주는버스운전자를컨트롤하지못하고속도등을설정하여실험한것이한계점이라고할수있다. 향후버스운전자들의주행차로, 적정간격, 속도, LED 표지판의문구등이정보를보는다른운전자들의주행에큰영향을미칠것으로판단되어이에대해서심층적으로분석할필요가있다. - xi -

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15 Ⅰ. 서론 Ⅰ. 서론 1. 연구의배경및필요성최근영종대교에서안개로인해 106중추돌사고가발생하여 2명이사망하고 73명이중경상을입는대형교통사고가발생하였다. 2006년에발생한서해안고속도로서해대교의 29중추돌사고발생후안개관련사고대책이발표되고시행되었으나안전시설물의한계와운전자의안전불감증이해마다이러한대형교통사고를초래하고있다. 서해대교의안개사고 ( 06.10) 이후대응체계를강화하였으나, 최근영종대교에서발생한다중추돌사고로인하여안개등기상악화시대형교통사고에대한우려가증대되고있다. 최근국내뿐만아니라미국, 유럽등선진국에서도안개로인한사고가빈번하게발생하고있고다른기상상태에비해사고발생가능성이크며, 치사율이맑음상태보다약 3배높다. < 표 1> 기상상태에따른교통사고치사율 (`11~`15) 구분 맑음 흐림 비 안개 눈 발생건수 1,293,271 68, ,025 4,114 16,957 사망자 19,970 1,949 2, 치사율 1.54% 2.83% 2.05% 4.47% 1.46% 기상상태 ( 안개, 비, 눈 ) 는운전자의시야를방해하여교통사고를야기시키는주요요인이되고있으며현재까지안개에대비한안전시설은안전표지판, 안개차단망, LED시선유도등, 안개등, 과속단속장비등을설치하여운영하고있다. 이러한안전시설물은상습적으로발생하는안개지역에국한되어설치 운영되고있어시 공간적으로불특정하게발생하는안개에효과적으로대응하지못하고있는실정이다. 운전자가주행중인도로의교통및도로상황에대한정보를미리인지할 도로교통공단 1

16 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 수있다면, 안개와같은돌발상황이발생했을때대응이가능하여사고의위험성을현저히낮출수있을것이다. 특히, 안개는발생지역과영역이다양하게형성되므로안개를탐지하고가시거리를측정하는기술이필요하나이러한돌발상황을감지하는센서기술개발에막대한비용이소요되고검지하는데오류 (error) 가발생하여상용화까지는상당한시일이필요할것이다. 또한, 도로위험상황을통합적으로수집 관리하는기관및업체가없다보니해마다돌발상황으로인한사고가빈번하게발생하고있고향후중국으로부터유입되는미세먼지도운전자의시야를방해함으로써교통사고의주요변수로작용할것으로예상되기때문에안개와같은돌발상황정보를신속하게수집하여주변차량에전파하는새로운아이템개발이필요하다. 최근돌발상황에의한교통사고예방을위해다양한연구와신기술이개발되고교통안전정책이발표되고있다. 이에새로운돌발상황대응방안으로운전자의목측 ( 目測 ) 및제보를통해돌발상황을수집하고버스에설치된 LED 경로안내표시장치를통해제공하여돌발지점부근의운전자들이신속히대응할수있는 B-Sang System 1) 개발이필요하다. 2. 연구목적운전자가주행중인도로의교통및도로상황을미리인지할수있다면돌발상황이발생했을때대처할수있어도로안전성이크게향상될것이다. 주행중인차량이안개상태및장애물등교통상황을모니터링하여주변차량들에게전파한다면돌발 ( 비상 ) 상황 2) 발생시교통사고를예방할수있을것으로기대되며이에 B-Sang System 이라는새로운아이템을개발하고차량시뮬레이션을 1) B-Sang System : Bus 운전자의목측 ( 目測 ) 을통해수집한비상상황정보를버스 LED 경로안내표지판을이용하여제공하는시스템 2) 돌발 ( 비상 ) 상황 : 사고, 낙하물, 공사, 고장, 정체및기상상태 ( 안개, 강설, 강우, 결빙, 강풍 ) 에따른비정상적인교통상황 2 교통기술자료집

17 Ⅰ. 서론 이용하여효과를분석하고자한다. 따라서본과업은안개구간주행시시인성불량에따른식별불능에의한추돌사고발생에초점을맞추고, 안개발생구간의운전자의인지반응정도를드라이빙시뮬레이터를이용하여확인하는것을목적으로한다. 3. 연구범위및수행절차본연구에서는 B-Sang System 이개발되어도로에서운영되는것을가정하고, 운전자들의행태변화에대한효과를드라이빙시뮬레이션 (Driving Simulation) 을이용하여분석하였다. 안개구간에서아무런정보를주지않았을경우와, 안개구간에서운전자에게 B-Sang System 을제공하였지만사전에정보를주지않은경우, 안개구간에서운전자에게 B-Sang System 을제공하고, 사전에해당정보도준경우 3가지로나누어운전자의행태를비교분석하였다. < 표 2> 차량시뮬레이터실험 Group 구분 내용 비고 Group 1 안개상황에서운전자의운전행태실험독립집단으로 Group 2 안개상황에서 B-Sang System 미숙지후실험구성하여실험 Group 3 안개상황에서 B-Sang System 숙지후실험 B-Sang System의효과를분석하기위해계량적효과분석은드라이빙 시뮬레이션 (Driving Simulation) 을이용하였고비계량적효과분석을위해설문 조사를실시하였다. 1) 공간적범위 비교적안개발생이빈번하고제한속도 100km/h, 왕복 6 차로의영종대교 구간을설정하여실험하였다. 도로교통공단 3

18 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 2) 내용적범위실험구간운전자의 IPDE 를평가하여제고방안별유효성을확인하는것을평가내용으로하며, 모의주행의결과는 UC-win/Road 의 Log 기록과진행요원의체크리스트를통합하여분석하였다. 1 실험세부시나리오수립및주행시뮬레이터프로그램제작 2 피실험자모집및실험 3 실험결과통계분석 - Identity( 인지 ) : 전방의화물차량인지시차간거리 ( 브레이크작동시점 ) - Predict( 예측 ) : 차간거리유지정도 차량간거리 - Decide( 결정 ) : 브레이크작동시점 - Execute( 조작 ) : 감속도, 브레이크파워, 제동위치, steering velocity 기존문헌고찰및신기술동향분석 기구축시스템및신기술동향분석 안개로인한속도와교통사고의관계 안개특성및안전시설물의국내외현황 주행시뮬레이션관련연구 기상상태에따른교통사고통계분석 기구축시스템현황 신기술동향및문제점 B-Sang System 개요및주행시뮬레이터시나리오구성 B-Sang System 개발개요 실험구성및시나리오작성 평가항목및통계분석방법 B-Sang System 효과분석 각시나리오별주행결과통계분석 - 주행속도, 사고회피등 설문조사 - B-Sang System 의필요성 - 기타문제점등 결론및제언 결론및향후연구방안도출 < 그림 1> 연구수행절차도 4 교통기술자료집

19 Ⅱ. 기존문헌고찰 Ⅱ. 기존문헌고찰 1. 속도와교통사고의관계 1) 속도와교통사고관련연구 ETSC( 유럽교통안전연합, 1995) 의연구결과에따르면차량의속도가 30~50km/h 사이에서사망사고로발전할가능성이결정되고, 충돌당시속도가 20km/h 일경우 10% 의사망확률이있으나 60km/h일경우 85% 로증가한다고제시하였다. U.S. DOT(2008) 의교통안전과관련된보고서에서 2007년미국내사망과관련된교통사고중 31% 정도가과속에의해발생된것으로나타났으며차량의속도와교통사고와의관계는일반적으로운전자의돌발상황발생시회피가능시간과교통사고발생시충격량의두가지관점에서설명된다. 차량의속도가높아지면운전자가돌발상황을회피할수있는시간이짧아지므로급선회, 급정지등의운전행동으로이어질수있으며, 사고발생확률또한증가한다. 물리적으로질량과속도에관련되는충격량이속도의제곱에비례하기때문에속도가높아질수록충격량이증가하여사고발생시그심각도가증가하게된다. 2) 속도, 분산과교통사고관련연구 Solomon(1964) 은속도와사고율간의관계분석에서사고율은차량평균속도와근접한속도로주행할경우가장낮고, 평균속도보다높거나낮아져도사고율이증가한다는결과를얻었다. 특히, 평균속도보다낮은속도로주행할경우높은속도로주행하는경우보다사고율이증가하는것으로나타났다. Cirillo(1968) 은주간및야간에주행속도와교통사고와의관계분석에서속도의편차가 0에가까울때사고발생률이가장낮으며, 편차의절대값이클수록사고발생률은증가한다고제시하였다. 도로교통공단 5

20 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 그림 2> 속도분포와사고위험도속도분산과교통사고의관계는차량간속도분산이클수록사고발생개연성은증가하게된다. 교통사고와관련하여교통사고를계량화할수있는방안에대하여국내 외에서활발한연구가진행되었으며, 그중속도분산은교통사고와관련된대표적측정도구로사용되어왔다. < 표 3> 속도분산과교통사고관련연구 연구자연도연구내용 Solomon 1964 Cirillo 1968 사고율은차량평균속도와근접한속도로주행할경우가장낮고, 평균속도보다크거나낮아져도사고율이증가함속도의편차가 0에가까울때사고발생률이가장낮으며, 편차의절대값이클수록사고발생률은증가함 Garber 와 Gadiraju 1989 평균속도가증가한다고해서반드시사고가증가하지는않으나속도분산의증가에따라사고율이증가한다는결과를얻어차량속도분산이사고발생과밀접한관계가있음 자료 : 기상및교통조건이사고심각도에미치는영향분석 (2011. 최새로나 ) 6 교통기술자료집

21 Ⅱ. 기존문헌고찰 2. 가시거리증감에따른주행속도및교통사고실태시정거리가짧아지더라도평균주행속도에는차이가없었다. 다만시정거리 150m이하의안개발생시운전자의주행속도선택에차이가커져차량간속도편차가급격하게증가하였다.( 출처 : 가시거리제약조건주행실태와속도관리방안, 연구보고서 , 삼성교통안전문화연구소 ) < 그림 3> 시정거리별속도편차분석결과 속도편차가증가하는이유는저속차량분포비율이높아지기때문으로가시거리제약시제한속도를상회하여주행하는차량은거의없었으나, 일정속도범위를하회하여주행한차량비율은증가하였다. 상위 85% 차량의평균속도는시정거리에관계없이도로제한속도수준의통행속도를유지하였으나하위 15% 차량의평균속도는시정거리가제약됨에따라급격한감소를보였다. 시정거리에따라교통사고비율에는큰차이가없으나사고심각도가증가하며, 시정거리 150m 기준으로 1.45배의차이가나타났다. 도로교통공단 7

22 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 Brooks 외 (2010) 는안개가낀상황에서운전자가속도선택을할경우반응을조사하기위하여속도인지반응에중점을두고운전자의운전행태를분석하였다. 그결과, 안개의농도에따라시정거리가짧아질수록운전자가차로를유지하는시간이짧게나타났다. 손영태외 (2013) 는수도권내고속도로를대상으로기상자료와교통자료를수집하여시정거리수준을선정하고, 시정거리변화에따른고속도로의교통류특성변화를분석하였다. 시정거리 60m, 120m, 150m 는안개경보에해당되는범위이며, 200m~700m 는안개주의보, 800~2,000m 는보통에해당되는범위로구분하였다. 분석결과, 평균통행속도는시정거리가감소할수록속도가낮아지는경향을보였으며속도감속율의증가폭또한시정거리가낮아질수록증가하는것으로분석되었다. < 표 4> 관측교통량별평균통행속도분포 시정거리 (m) 교통량 (vehph) 0~ ~ ~1,200 1,200~1,600 1,600~2, kph 28kph 40.1kph kph 42.4kph 58.2kph kph 66.8kph 63.9kph ~ kph 78.7kph 78.0kph 69.0kph 58.9kph 800~2, kph 88.8kph 81.4kph 73.5kph 78.8kph 조혜진외 (2003) 는안개로인한시정감소가운전자에게미치는영향을설문을통하여분석하였다. 분석결과, 안개로인한시정감소를극복하기위하여운전자는주행속도를줄이고앞차량과의간격을유지하면서주변시설물에의존하여주행하는것으로나타났다. 평상시주행속도는 80~100km/h, 안개가발생한경우 60~70km/h, 짙은안개가발생한경우 40~50km/h 로안개가짙어질수록 8 교통기술자료집

23 Ⅱ. 기존문헌고찰 속도를낮추어주행하는것으로나타났다. 감속의이유로는안전성확보, 정확한전방상황식별등이있었으며, 시정감소로인해정보획득이제한된상황에서대부분의운전자들이도로전광표지 (VMS) 를신뢰하는것으로나타났다. 이석기외 (2012) 는다음그림과같이기상상태별교통사고사망자수를비교했을때, 안개가있는날이 6.2 명으로가장높았으며, 흐림 3.7 명, 비 2.8 명, 눈과맑음일때 2.3명의순서로나타났다. 안개가있는날사망자수가높은것은사고발생시시거불량으로인한후미연쇄추돌로대형사고화가능성이높아피해자가많은것으로판단되었다. < 그림 4> 기상상태별교통사고사망자수 3. 기상상태와교통류및교통사고와의관계연구 Thomas 외 (2005) 는날씨가교통흐름에영향을미친다고판단하여, 날씨변화에따른도로용량, 속도, 안전, 수요등의관계를분석하였다. 다음그림은기상상황을양호, 강우, 강설로구분하여점유율과교통량의관계를분석한것이다. 날씨가악화될수록시정거리가감소하여운전자들의차간거리가증가하고, 교통량이감소하는것을알수있다. 도로교통공단 9

24 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 그림 5> 기상에따른점유율 - 교통량관계 최새로나 (2011) 는기상상태와교통사고관련연구, 이상기후와교통류의속도관련연구등에대해검토하였다. 기상상태와교통사고와의관계를연구한기존문헌검토결과는다음과같다. < 표 5> 이상기후와교통류의속도관련연구 연구자연도연구내용 Hogema et al 속도 5km/h 감소할때사고건수가약 15% 감소 안개가심한경우속도가매우감소하는경향을보임 차두시간, 차간거리, TTC 등의변수는안개신호시스템으로인해속도가다소감소하는경향을보임 오주삼등 2002 주간자유속도는강우시 2%, 강설시 7%, 야간시 5% 감소 영종대교의경우야간시속도가 3% 감소 자유교통흐름에서안개에따른속도감소량은 1차로상행은 3.33%, 하행은 16.69%, 2차로에서는상행 4.08%, 하행 6.21% 로감소 자료 : 기상및교통조건이사고심각도에미치는영향분석 (2011. 최새로나 ) 10 교통기술자료집

25 Ⅱ. 기존문헌고찰 < 표 6> 기상상태와교통사고관련연구 연구자연도연구내용 Edwards 1998 이종학외 2004 이호영외 강우, 안개, 강풍의기상조건과정상기후를비교분석한결과, 안개가교통사고와의상관관계가가장높으며, 사고심각도또한높게나타남 - 강우, 강설, 안개시차량단독사망사고가맑은날보다많이발생함 - 안개가단일로사망사고에영향이큼 - 안개발생시시계및노면상태불량으로치사율이다른기상상태에비해월등하게높음 자료 : 기상및교통조건이사고심각도에미치는영향분석 (2011. 최새로나 ) 최근 3년간 (2008~2010) 고속도로사고자료, 검지기자료, 기상자료를매칭하여기상조건및심각도에따른속도, 속도표준편차, V/C 등의교통특성을분석하였다. 기상및심각도에따른교통특성을비교분석한결과, 속도의경우정상, 비, 눈으로갈수록평균이감소하였다. 각분석시나리오에따른주요결과는다음과같이나타났다. < 표 7> 기상및심각도에따른교통특성 분석시나리오방법론주요결과 기상별속도비교 기상별속도표준편차 ANOVA ANOVA - 정상-> 비-> 눈의순서로속도평균감소 - 이상기후는교통류의속도평균을감소시켜도로의소통능력을저하시킴 - 정상-> 비-> 눈의순서로속도표준편차평균감소 - 이상기후는차량간속도분산을증가시켜사고발생개연성을증가시킴 정상기후시심각도별 V/C t-test - 심각한사고의 V/C가경미한사고보다낮음 - V/C가낮으면속도선택의자유도증가, 고속주행확률증가, 사고발생심각도증가 강설시심각도별속도 t-test - 심각한사고의속도가경미한사고보다높음 자료 : 기상및교통조건이사고심각도에미치는영향분석 (2011. 최새로나 ) 도로교통공단 11

26 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 4. 안개발생시대응대책관련연구한국건설기술연구원 (2003) 은안개다발지역의특성을분석하고, 안전관리대책을결정하여시행하는시스템을개발하고자하였다. 이를위해제주도의첨단교통모델도시 5개지점중서부산업도로의납읍사이트를시범사업구간으로선정하였다. 해당구간에서수집된데이터를분석한결과, 시정이감소하면서속도의변화보다는속도편차의변화폭이크게나타났으며, 시정이 200m 이하로감소하면속도의편차가증가하는경향을나타냈다. 따라서, 안전관리시스템대책에서는시정감소에따라교통류의위험정도와더불어안개발생정보를제공하여운전자자신이속도를감소시킬수있도록하였고경보등을통해제한속도를연속적으로제시함으로써운전자가자신이주행하고있는속도를체크하고속도를유지해나갈수있도록유도하도록하였다. 안전관리시스템의데이터수집단위는기상정보, 노면정보, 교통량수집단위로구성되며, 입력데이터에기초해서시스템의가동여부, 대안의결정, 대안에따른세부사항등을결정하게된다. 마지막으로가변도로전광표지와 LED 안개경보등을통해정보를제공하여운전자의의사결정을돕는역할을하도록한다. < 그림 6> 안개다발지역의안전관리시스템현장설치예시도 12 교통기술자료집

27 Ⅱ. 기존문헌고찰 Cooper&Sawyer(2005) 는안개경고시스템연구에서영국의고속도로에안개경고시스템을설치하여효과를검토하였다. 시정거리가 250m 이하이면, 안개발생지역전방 0.8~2.2km에설치된 VMS 에 FOG 메시지가표출되었다. 조건이좋은도로에서 VMS 경고메시지는특별한효과가없으며, 곡선부등열악한도로에서의운전자는해당 VMS 의경고메시지를비교적잘따르는것으로나타났다. VMS 에 80km/h 속도표시만할때보다 60km/h VMS 표시와 slippery road symbol을함께사용할때평균속도는 2.5km/h 감소하였고, 1초이하의차량간격또한 18% 의감소효과를가져왔다. 따라서일반적인고정사인보다는속도표시 VMS 와전방위험상황을알리는메시지를함께사용하는것이보다효과적인방법으로판단하였다. 이석기외 (2012) 는안개발생시안개농도에따른경고앞차의위치를알려주는안개대응시스템 (FDWS, Fog Detect & Warning System) 에대한효과평가를위해실험대상구간에서운전자경고등타입및설치간격, 시정거리별운전자주행속도분포를측정하였으며, 차량시뮬레이터실험주행후피험자 ( 운전자 ) 의서면설문을실시하였다. 안개대응시스템은안개발생시시스템내의시정계로가시거리를측정하고안개등을점등하여감속및차간거리확보가가능하도록하는시스템으로두가지의타입이있다. 첫번째타입은시정계로가시거리를측정하고노측에서과속및차간거리미확보차량에게안개등을점등하게된다. 노측의안개등 (Light Bar) 이원형등화와정사각형의 LED Cluster 방식으로표시면이구성되어적정권장주행속도나차간거리를제공한다. 두번째타입은안개발생시현재차량의위치를후방차량에알려주어짙은안개시에도자신의전방에차량유 무를인식할수있도록한다. 주발광원은고휘도 LED 를사용하여높은시인성을가지고있어먼곳에서도인식이가능하다. 보조발광원의경우운전자눈부심을최소화하기위하여낮은광원을사용한후, 면발광기능을추가해평소에시선유도등의역할을한다. 도로교통공단 13

28 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 8> 안개대응시스템 Type 안개대응시스템 (Type1) 안개대응시스템 (Type2) 차량시뮬레이터실험은실험구간에대한전체주행속도그래프와차간거리그래프로주행패턴을분석하고, 운전자경고등의설치간격에대한운전자의반응속도차이를분석하고시스템에대한전반적인순응률을살펴보았다. 운전자주행패턴은 Type1 의경우시정거리 30m, 제한속도 30km/h 인짙은안개상황에서는시스템이설치되어있는지점이후속도를약 10km/h 감소시켜주행하였으며, 시정거리 80m, 제한속도 50km/h 인옅은안개상황에서는시스템설치에따른속도변화는거의없었다. Type2 의경우시정거리 30m, 제한속도 30km/h 인짙은안개상황과시정거리 80m, 제한속도 50km/h 인옅은안개상황모두각상황에서차간거리주행패턴은큰변화가없었다. 운전자경고등설치간격 (25m 와 30m) 에따른주행속도와차간거리의차이는거의나타나지않았으며, Type1 과 2의순응률을비교해보면, 제한속도를제시해주는 Type1 에비해차간거리를제시해주는 Type2 의순응률이높게나타났다. 이는안개구간을주행하는운전자에게노측의제한속도표출보다는차간거리를안내해주는것이보다효과적이라는것을나타낸다. 피험자 ( 운전자 ) 정성적서면설문결과, 차량시뮬레이터실험후안개대응시스템도움여부에대한질문에 61% 가앞차량과의간격조절이가능하다고응답하였으며, 68% 가안전운전에도움이된다고응답하였다. 14 교통기술자료집

29 Ⅱ. 기존문헌고찰 정은비외 (2015) 는평균적으로정상기상시보다옅은안개의경우속도가약 2.92kph 감소하며, 짙은안개의경우약 5.36kph 의속도가감소하는것으로나타났다. 이러한패턴을분석하여알고리즘을제시하고, 교통정보제공시보다정확한정보를제공하여도로교통운영및관리에효율적으로활용하고자하였다. 서울시도시고속도로의안개발생정보와통행자료를이용하여분석한결과, 옅은안개의경우주간보다야간에안개발생시속도가 kph 만큼더큰폭으로감소하며교통량이 1대증가할수록속도감소량은 배증가하는것으로나타났다. 삼성교통안전문화연구소 (2015) 는국내외가시거리제약시속도관리현황을파악하고, 가시거리제약에따른속도관리방안을제시하였다. 국내외가시거리제약시속도관리현황은국내의경우, 제도적으로감속및속도관리기준, 안전시설물설치기준등이마련되어있으나그효과는미비한상황이다. 도로교통법시행규칙상시정거리가 100m 이하로줄어들시 50% 감속규정이있음에도불구하고, 현실적으로감속규정을준수하는차량은 1% 미만의수준으로나타났다. 국외의경우, 안개시안전관리의핵심요소를차량의주행속도로규정하고대책의방향성을수립하고있다. 그방안으로는첫째, 가변속도제한시스템을운영하여저속차량비율을줄이고차량간속도편차를감소시킴으로써교통류를안정화시키고자하였다. 둘째, 주행이어려울정도의가시거리제약이발생하여차량의속도제어가어려울경우도로를차단하고우회경로를안내할수있도록하였다. 테네시는가시거리 240ft(73m) 이하, 알라바마는 175ft(58m) 이하의경우도로를차단하였다. 가시거리제약조건속도관리방안으로는다음표와같이총 3가지를제시하였다. 도로교통공단 15

30 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 9> 가시거리제약조건속도관리방안 1 구분제도적근거개선 세부내용 1 가시거리별감속기준현실화 - 가시거리 150m 이하안개발생시 20% 감속규정적용 - 가시거리 50m 이하안개발생시 50% 감속규정적용 2 가시거리제약시도로차단근거수립 - 가시거리 30m 이하안개발생시도로차단규정적용 2 시설물설치 1 안개다발구간시점부교통안전표지설치및주행구간 LED 경광등설치 2 안개다발구간시인성증진시설물설치 - 소무네트 ( 안개제거장치 ) 설치로안개유입차단 - 낮은조명설치 3 시스템운영 1 가변속도제한 (VSL) 시스템운영 - 안개다발장거리구역 (10km 이상 ) 에시정계, 속도표시장치등필요인프라설치및운영 5. 안개특성 1) 안개의정의와발생원인안개는수증기가응결핵을중심으로응결하여생성되는것으로구름과안개의차이는그것이지표면에접하여생성되는것은안개, 지표면에서떨어져생성되는것은구름으로결정되며, 본질적인차이는없다. 수직으로된것을안개라고하고빙적으로된것을빙무 (Ice Fog) 라하며, 시정이 1km이하일때는안개 (Fog) 라함. 또한시정이 1km이상이지만미소한빙적으로되어있을때이를엷은안개 ( 박무, Haze, Dry haze) 라한다. 안개는대기중의수증기가응결로생성된것이므로응결이일어나려면기본적으로다음과같은 4가지조건을필요로한다. 공기가수증기를다량함유하고있을것 16 교통기술자료집

31 Ⅱ. 기존문헌고찰 대기중에흡습성의미립자 ( 응결핵 ) 를많이부유하고있을것 공기덩어리가노점온도이하로냉각될것 공기덩어리에외부에서다량으로수증기를공급할것안개의중요정량적지표는시정거리와지속시간이며, 이중시정거리는가시거리를객관적으로정량화하는지표이다. 시정거리 (Visibility) 는대기혼탁의정도를표시하는척도로통상수평시정을말하며, 일정부피의공기에포함된물방울이나미세먼지의양을토대로계산되어지는값이다. 가시거리 (Visual range) 는정상시력의사람이어떤목표물 ( 주간검은색, 야간 1,000칸델라등불 ) 을인식할수있는최대거리를의미하며, 일반적으로시정거리와동일한개념으로통용된다. 2) 안개의종류안개의발생방식에따라냉각안개와증발안개로분류하고냉각안개는지면과접해있는공기층의온도가이슬점이하가되면서발생하는안개를말하며, 복사안개 이류안개 활승안개로구분한다. < 그림 7> 안개의종류 도로교통공단 17

32 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 10> 안개의종류별특징 안개종류 특징 주요발생장소 대부분육상에서복사냉각이심하게나타나는가을, 육상의가을, 복사겨울철에많이발생함겨울에산간, 안개 발생조건은날씨가맑고, 바람이약하게불며, 분지지역냉각습도가높아야함 복사안개보다두께가두꺼우며, 발생하는범위가아주넓음안개이류봄 ~ 가을 지속성이커서한번발생되면수일또는한달동안안개서해, 남해지속되기도함 활승 바다와산이맞닿아있어바다의습윤한공기가높은 영동지방등 안개증기안개증발안개전선안개 산으로활승하면서발생함 해안인접산지 수면으로부터증발에의한수증기의공급과함께 늦은가을, 발생함 겨울호수나 하층이급속히가열되므로대기가불안정해짐 강부근 온도가다른공기가만나전선을형성함내륙, 특히 온난전선에서따뜻한공기가찬공기의경사면을타고고원올라갈때구름이만들어져비가내릴때발생 3) 안개강도구분기준 국내외동일하게시정거리 1km 이하를안개라지칭하고 200m 이하를강도 가높은안개로분류한다. < 표 11> 시정에따른안개의국제분류기준 시정 설명 40m 농밀한안개 (Dense for) 40~200m 짙은안개 (Thick fog) 200~1000m 안개 (Fog) 자료 : Highway Meteorlogy, E&FN spon. London, England, 1991 < 표 12> 안개강도에따른기상청분류기준 ( 기상청 ) 강도 0 ( 약 ) 강도 1 ( 중 ) 강도 2 ( 강 ) 1.0~0.5km 0.5~0.2km 0.2km 미만 18 교통기술자료집

33 Ⅱ. 기존문헌고찰 6. 기상상태별교통사고통계현황 1) 기상상태에따른교통사고최근 5년간 (2011년 ~2015년 ) 발생한기상상태에따른교통사고자료를분석한결과맑은날이 85.7% 으로가장많고안개낀날이 0.3% 로가장낮은사고를보였으나안개낀날이차지하는비중이절대적으로적음에도불구하고치사율 3) 은맑은날대비약 3배수준으로가장높게분석되었다. < 표 13> 기상상태에따른교통사고발생현황 (`11~`15) ( 단위 : 건 ) 구분 2011년 2012년 2013년 2014년 2015년 합계 맑음 237, , , , ,863 1,293,271 흐림 16,061 13,834 13,368 12,873 12,782 68,918 비 26,918 27,579 21,826 23,261 26, ,025 안개 ,033 4,114 눈 3,371 5,125 3,287 3,340 1,834 16,957 자료 : 도로교통공단 < 표 14> 기상상태에따른교통사고치사율 (`11~`15) ( 단위 : 건, 명 ) 구분 맑음 흐림 비 안개 눈 발생건수 1,293,271 68, ,025 4,114 16,957 사망자 19,970 1,949 2, 치사율 1.54% 2.83% 2.05% 4.47% 1.46% 3) 사고 100 건당사망자수 < 그림 8> 기상상태에따른교통사고비교 도로교통공단 19

34 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 2) 기상상태에따른도로종류별교통사고최근 5년간 (`11년 ~`15년 ) 발생한기상상태에따른도로종류별사고자료를누적하여분석한결과 ( 기타, 미분류제외 ) 특별광역시도 (39.7%), 시도 (33.5%), 일반국도 (12.9%), 지방도 (8.0%), 고속국도, 군도순으로나타났다. 또한, 단위연장에따른교통사고발생건수는특별광역시도 (25.1건/km), 일반국도 (11.9건 /km), 시군도, 지방도, 고속국도순으로나타났고안개상황시특별광역시도 (4.1건/km), 고속국도 (2.3건/km) 으로분석되었다. < 표 15> 기상상태에따른교통사고발생건수 (`11~`15) ( 단위 : 건 ) 구분일반국도지방도특별광역시도 시도 군도 고속국도 합계 맑음 138,186 85, , ,072 31,716 28,426 1,089,102 흐림 9,425 5,627 22,765 18,585 2,004 2,385 60,791 비 15,074 9,877 47,410 34,521 2,855 5, ,164 안개 , ,758 눈 2,570 1,360 5,353 4, ,512 합계 165, , , ,720 37,123 37,333 1,283,327 연장 13,948 18,087 20,313 50,985 4, ,527 건 /km 자료 : 도로교통공단 < 그림 9> 기상상태에따른도로종류별교통사고비교 20 교통기술자료집

35 Ⅱ. 기존문헌고찰 2015년도기상상태에따른도로종류별치사율을분석한결과, 아래의표와같이군도가가장높게분석되었으며고속국도상에서안개의치사율이맑은날에비해약 3배정도높게나타났다. 안개시치사율은군도 (14.0%) 가가장높게분석되었으며지방도, 일반국도, 고속국도순으로나타났다. < 표 16> 기상상태에따른도로종류별교통사고현황 (`15) ( 단위 : 건 ) 구분 일반국도 지방도 특별광역시도 시도 군도 고속국도 발생건수 26,927 17,714 87,793 84,670 6,998 6,911 맑음 사망자수 , 치사율 2.5% 2.8% 1.0% 1.2% 3.4% 2.6% 발생건수 1,524 1,086 3,998 3, 흐림 사망자수 치사율 5.1% 5.3% 2.2% 2.3% 5.6% 4.4% 발생건수 2,705 2,068 9,658 8, ,173 비 사망자수 치사율 2.9% 3.3% 1.1% 1.8% 4.3% 2.4% 발생건수 안개 사망자수 치사율 9.2% 9.4% 0.4% 4.7% 14.0% 7.9% 발생건수 눈 사망자수 치사율 5.4% 4.6% 0.3% 1.1% 1.7% 3.1% 자료 : 도로교통공단 < 그림 10> 기상상태에따른도로종류별치사율 (`15 년도 ) 도로교통공단 21

36 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 3) 안개상태에따른월별교통사고최근 5년간 (`11 년 ~`15 년 ) 발생한안개상태에월별교통사고를누적하여분석한결과 ( 기타, 미분류제외 ) 사고발생건수가 11월이가장높게나타났으며 6월이가장낮게분석되었다. 사망자는 10월이가장높았으나치사율은 9월부터상승하여 10월이가장높고 11월부터낮아지는것으로분석되었다. < 표 17> 안개상태에따른교통사고월별현황 (`11~`15) ( 단위 : 건, 명 ) 구분 01월 02월 03월 04월 05월 06월 07월 08월 09월 10월 11월 12월 `11 발생건수 사망자수 `12 발생건수 사망자수 `13 발생건수 사망자수 `14 발생건수 사망자수 `15 발생건수 사망자수 합 발생건수 계 사망자수 치사율 (%) < 그림 11> 안개상태에따른월별교통사고현황 22 교통기술자료집

37 Ⅱ. 기존문헌고찰 7. 기상상태및돌발상황에따른교통사고사례 1) 집중호우에의한토석류 ( 토사유출 ) 2012년 9월 17일오후 1시경경남함양군수동면과거창군남사면을지나는 88고속도로확장구간 3km 구간에걸쳐절개지사이의계곡부에서토사가도로로쏟아지는사고가있었다. 태풍 산바 의영향으로전날부터약 250mm가넘는비가내렸고태풍경보가발효된상황이었다. < 그림 12> 88 고속도로토사유출사고 2013년 7월 5일오후경부고속도로영천시금호읍구암리일원서울방면 99km 지점의비탈면이붕괴된사고가있었다. 시간당최대 28.5mm 가내린강우에의한물고임및절리발달에의해발생하였다. 암반과토사수백톤이순식간에도로로쏟아져경부고속도로상행선 3개차로가막혀뒤쪽으로수 km 넘게정체가발생하였으며고속도로통행이 14시간동안통제되었다. < 그림 13> 경부고속도로영천구간붕괴사고 도로교통공단 23

38 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 2013 년 7 월 22 일전날부터밤새내린집중호우로인해영동 중부 중부내륙 고속도로에토사가유출되어통행이제한되는사고가있었다. 토사가유출되어 고속도로운행이통제되고극심한정체가발생되었다. < 그림 14> 2013 년 7 월 22 일집중호우로인한토사유출 2) 안개로인한대형교통사고 2006년 4월 13일제주도남제주군안덕면제주시방면 2km지점서부관광도로에서관광객을태운버스가승용차와탱크로리등차량 3대를잇따라추돌하였다. 짙은안개속에서접촉사고가난차량들을관광버스가발견하지못하여속도를줄이지못하고추돌하면서사고가커진것이다. < 그림 15> 제주서부관광도로추돌사고 2012 년 11 월 22 일미국텍사스주고속도로에서 100 여대차량이짙은안개로 인해연쇄추돌하였다. 일부차량은미처속도를줄이지못하고잇따라추돌하여 앞차량지붕위로까지올라갔고차량들이겹겹이쌓이는대참사가빚어졌다. 24 교통기술자료집

39 Ⅱ. 기존문헌고찰 < 그림 16> 미국텍사스주 100 중추돌사고 2013 년 12월 3일벨기에의수도브뤼셀에서 120km 떨어진조네베커의고속도로에서 130 여대의차가연쇄추돌하였다. 짙은안개로인해코르트레이크쪽으로향하던차량여러대가먼저추돌했고, 이후이프르로가려던차량들까지연쇄추돌하였다 년 2월 11일오전 9시 40분경인천항고속도로영종대교서울방면 13.9km 지점상부도로에서차량 106대가추돌한사고가있었다. 사고당일매우짙은해무가발생하여운전자의시야가거의확보되지않았으며가시거리는 10m 안팎이었다. 사고는 1차로를달리던택시가앞서가던택시를추돌하면서시작되었고, 뒤따라오던공항리무진버스가사고차량을추돌하면서이어짙은안개속에서안전거리를확보하지않고달리던후속차량들의연쇄추돌로이어졌다. 2006년 10월 3일 07시 50분경경기도평택시서해안고속도로서해대교북단에서약 1km 지점 ( 목포기점 279.3km) 3차로에서 25t화물트럭이앞서가던 1t 트럭을들이받으면서시작되었다. 추돌후 25t트럭은 2차로로튕겨져나갔고뒤따라주행하던봉고승합차와버스, 화물트럭, 승용차 27대가연쇄적으로충돌하였다. 당시서해대교에는짙은안개로인해시야가확보되지않는상황이었다. 추돌사고시한화물트럭의엔진이떨어져나오며폭발과함께화재가발생하였으며, 추돌한차량 12대에불이옮겨붙으면서사망피해가크게발생하였다. 2011년 12월 24일오전 10시경충남논산시연무읍천안-논산고속도로 도로교통공단 25

40 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 논산방향에서 100여대가추돌하는사고가있었다. 연쇄추돌은아니었으나논산방향 4km 구간, 10여곳에서 104 대가추돌하였다. 밤사이내린눈도원인이되었으며, 짙게깔린안개로인해앞에서일어난사고를뒷차가발견하지못해일어난사고이다. 사고로인해도로가전면통제되며극심한혼잡을발생시켰다. < 그림 17> 천안 - 논산고속도로추돌 < 그림 18> 영종대교 106 중추돌사고 26 교통기술자료집

41 Ⅱ. 기존문헌고찰 3) 위험물운반차량사고 2006년 1월 23일오후경부고속도로와구마고속도로가만나는금호분기점부근에서화물트럭이싣고가던시너가떨어져화재가발생하였다. 시너를싣고달리던트럭은옆에대형차가지나가자균형을잃고쏠림현상으로전복된것이다. 수십여개의시너통이한꺼번에터지면서불길이치솟아시커먼연기와함께시너통이흩어져불길이도로옆야산까지번진사고이다. 이사고로인해차량통행이 1시간이넘도록통제되었고, 중앙고속도로와서대구IC에서경부고속도로서울방향으로진입하는차량들이극심한정체를빚었다. 4) 노면결빙에의한사고 2010년 12월 13일새벽 4시경경북상주시내서면상주-청원간고속도로청원기점 71km 부근에서노면결빙으로인하여차량다중추돌사고가발생하였다. 빗길에미끄러진탱크로리를트레일러와카고트럭등이추돌하였으며뒤따르던승용차또한충돌하였다. 이사고로상주-청원고속도로남상주IC 부근구간이 7시간가까이전면통제되었고, 사고지점후방으로차량수백대가교통정체를빚었다. < 그림 19> 상주 - 청원고속도로연쇄추돌사고 2015 년 1 월 16 일강원도횡성군중앙고속도로부산방면 345km 지점에서 차량 43 대가연쇄추돌한사고이다. 사고는왼쪽으로굽은내리막구간을운행 도로교통공단 27

42 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 하다미끄러진승용차가가드레일을들이받고정차한것을뒤따르던차들이 추돌하면서발생했다. 당시의적설량은 0.3cm 이었고, 싸리눈이내리고있었고 기온도낮아도로가미끄러웠다. 또한심한안개도사고의원인이되었다. < 그림 20> 중앙고속도로연쇄추돌사고 5) 포트홀에의한사고 2013년 10월 6일오후, 경기도김포시고촌읍향산리국도테리IC인근에서주말동호회활동을마치고귀가하던경찰관이도로가파인포트홀로인한교통사고로숨졌다. 사고는도로가파인포트홀을운전자가미처피하지못해중심을잃고중앙분리대와충돌하며일어났다 년 3월 4일오후, 부산강서구봉림동자동차전용도로김해방향 2차로에지름 40cm 크기의포트홀 3개가발생했다. 이때문에도로를지나던차량 8대의타이어가파손되었다. 해당도로를관리하는부산시건설안전사업소는파손신고를접수한뒤차량통행을위해임시조치를취했다. < 그림 21> 부산자동차전용도로포트홀로인한사고 28 교통기술자료집

43 Ⅲ. 기구축시스템및신기술동향 Ⅲ. 기구축시스템및신기술동향 1. 기구축시스템현황 1) 돌발정보즉시알림서비스 ( 국토교통부 ) 고속도로에서돌발상황 4) 이발생했을때차량내운전자가미리알고신속히대처할수있도록스마트폰을활용한 돌발정보즉시알림서비스 가개발되었다. 그간도로상황정보는주로도로전광판을통해제공되고있어전광판이없는지역에서사고, 정체등이발생하면운전자에게즉시알리기어려운실정이었다. 주요돌발상황정보를국가교통정보센터를통해민간기업에서실시간으로제공할수있도록시스템을구축하여사고확인즉시민간기업에서스마트폰앱을통해운전자에게직접알려주는방식이다. < 그림 22> 돌발정보즉시알림서비스구성도 2) 척척해결서비스 ( 국토교통부 ) 도로이용시포장파손, 낙하물, 낙석발생, 시설물파손등불편사항발생시스마트폰앱등으로신고하면도로보수반이조속히해결하고그결과를알려주는서비스방식이다. 4) 돌발정보 ( 사고, 낙하물, 공사, 고장, 정체 ), 기상정보 ( 안개, 강설, 강우, 결빙, 강풍 ), 부가정보 ( 갓길차로, 졸음쉼터, 역광, 노면습기 ) 도로교통공단 29

44 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 그림 23> 척척해결서비스구성도 3) 도로위험상황예보시스템 ( 경찰청 ) 돌발정보 / 교통안전데이터 / 기상정보 / 도로파손정보를실시간으로수집 통합하고이를빅데이터분석처리를거쳐상황별위험예보를생성한다. 위험상황예보서비스는공단중앙교통정보센터에서 UTIS 내비게이션 / 스마트폰앱 ( 교통알림e) 등을통한 직접제공 과민간기업 / 유관기관과연계하여국민들에게제공하는 간접제공 으로구분하여시행하고있다. < 그림 24> 도로위험상황예보시스템구성도 30 교통기술자료집

45 Ⅲ. 기구축시스템및신기술동향 4) 스마트하이웨이 (Smart Highway) 한국도로공사에서추진하고있는사업으로 ITS시스템을적용하여운행중인차량과통제시스템간정보를전송하여실시간교통정보뿐만아니라돌발상황정보를제공하는고속도로시스템이다. < 그림 25> 스마트하이웨이구성도 5) 안개대응시스템안개대응시스템은시정계, 차량검지기, 컨트롤러등세가지구성품으로이루어져안개가자주발생하는도로주변에시정계를설치하여안개의농도를측정해가시거리를계산하고적외선을이용한차량검지기는차량이통과될때자동으로경고등이점멸하도록한다. 또한, 컨트롤러는실시간으로도로상황을파악하고감시한다. 시스템작동후평균주행속도가약 10km/h, 속도편차는약 8km/h 감도된것으로나타나도로에설치된안개대응시스템이통행차량의주행속도로를감소시킴과동시에속도편차도줄여안정적인교통흐름에기여하고있다. 도로교통공단 31

46 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 그림 26> 안개대응시스템구성도및설치사례 2. 국내외안전시설물현황 1) 국내안개관련교통안전시설현황서해대교안개사고 (06 년 10월 ) 이후정부부처에서는안개사고대응체계강화을위한각종정책및매뉴얼, 현장시설물을설치하도록하는제도를만들어시행하고있다. < 표 18> 안개지역안전시설설치위치및설치기준구분설치위치설치기준교통안전표지안개지역의진입부 교통안전표지 (128, 508) 안개시정 간격 : 50m~200m 안개지역표지 설치높이 : 120cm 시인성증진시설 도로전광표지 안개지역의진입부, 안개지역내 터널전방도로전광표지설치기준참조 시정계및 시정계 : 안개짙은곳 (1 개소이상 ) 안개 안개지역 안개시선유도등 : 시선유도표지와 시선유도등 동일간격 미끄럼저항및주의 안개지역의진입부, 안개지역내 안개지역내 수지계 : 전면식, 이격식 그루빙 : 횡방향그루빙 배수성포장 포장형식 : 다짐형, 절삭형 바깥차선에서 100mm~300mm 32 교통기술자료집

47 Ⅲ. 기구축시스템및신기술동향 < 표 19> 국내안개관련교통안전시설현황 구분시선유도표지 LED 시선유도등안개등 도로선형안내 및 낮은가로등방무벽노면요철포장 차로이탈예방 도로전광표지 (VMS) 가변속도제한표지차로제어시스템 정보제공안내 안개주의표지안개예고표지안개시정표지 CCTV 시정계 ( 안개센서 ) 정보수집 도로교통공단 33

48 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 2) 해외안개관련교통안전시설현황 선진국에서는가변형속도제한표지 (VSL) 를설치하여운영하고있으며 LED, 혼합식, 재귀 +LED, CMS 등다양한방식이있다. < 그림 27> 해외의 VSL 설치사례 < 그림 28> 호주 VSL 설치사례 34 교통기술자료집

49 Ⅲ. 기구축시스템및신기술동향 미국 1 ( 안전시설 ) 짙은안개로위험한구간에는시정감시경고시스템, 포장조명, 점등형표지병및고광도표지판등다양한시설설치중 2 ( 속도제한 ) 경찰이아닌주교통부에서직접속도제한을실시하며, 도로전광판에서도트럭우측통행등다양한행동요령제공 이탈리아 1 ( 안전시설 ) 안개시운전자스스로가시정거리를인지해안전운전을유도시키기위해시정거리안내표지를설치 * 노측에안개시정거리노면표지 ( 반원형노면표시 ) 를 20m간격으로설치하여인지가능한도색수에따라속도를낮추어주행하도록안내표지설치 일본 1 ( 안전시설 ) 방무벽, 안개전용경고표지판등의장비운용중이나주로통행제한을실시 2 ( 교통운영 ) 시거 70m미만의경우통행금지규정을적용하여도로관리기관에서통행금지조치중 - 통행금지시레이더를갖춘도로관리차량이에스코트한사례도있음 < 그림 29> 안개관련안전시설물설치사례 ( 해외 ) 도로교통공단 35

50 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 3. 신기술동향 1) 자율주행기술자율주행자동차는스스로주변환경을인식하여위험을판단하고, 주행경로를계획하는등운전자주행조작을최소화하며, 스스로안전주행이가능한자동차를지칭한다. 국내외모두아직까지자율주행차량에대한일반적이고구체적인법 제도는마련되지않았으며자동차와운전자, 제조사에대한법 제도의신설및개정이필요하다. < 그림 30> 자율주행시스템개념도 < 그림 31> 자율주행자동차자동화단계별주요이슈 36 교통기술자료집

51 Ⅲ. 기구축시스템및신기술동향 해외에서는 2025 년완전자율주행을목표로기술개발중이며, 국내에서도 2030 년완전자율주행을실현하기위해국가와기업이신성장동력사업으로 추진하고있다. < 그림 32> 자율주행관련 R&D 로드맵 ( 산업통상자원부 ) < 그림 33> 미래성장동력종합실천계획 ( 미래창조과학부 ) 2) e-call 시스템차량내통신장치를통해운전자가돌발상황이발생하였을시즉각적으로작동시켜병원, 경찰, 보험사를동시에연계하여신속하게사고를처리하고 2차사고를예방하기위한시스템으로 EU( 유럽연합 ) 에서는 2018년부터모든자동차에장착할수있도록의무화하였다. 도로교통공단 37

52 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 그림 34> e-call 시스템 4. 소결돌발정보에대한기구축시스템은스마트폰으로제보하고제공하는형태로써운전중제보의어려움과고속도로에한정하여서비스를제공하고있으며돌발정보에대해통합 관리하는주체가없어신속한제공이어려운실정이다. 자율주행차량의개발이전세계적으로활발히진행되고있으나고가의센서장비와인식성능의한계로상용화하는데상당한시일이필요한것으로보인다. < 그림 35> 기구축시스템분석결과 38 교통기술자료집

53 Ⅳ. B-Sang System 개요및시나리오구성 Ⅳ. B-Sang System 개요및시나리오구성 1. B-Sang System 소개버스운전자가목측 ( 目測 ) 한돌발상황을음성또는버튼방식으로장비를작동시키면경유지를표시하는 LED경로판에빨간색점멸형태로표시되어주변차량에게제공하는시스템으로기존장비를최대한활용함으로써설치비용을최소화시킬수있고시스템적용이용이하여빠른상용화가가능하다. 버스가모든차량을대상으로정보를제공하는 B2V(BUS To Vehicle) 방식으로돌발지점 ( 지역 ) 주변차량에게신속하고정확하게제공할수있다. 향후정보통신기술을활용하여교통정보수집기관및업체의정보를돌발지역을주행하는버스에제공하거나버스의제보를타기관에제공하는등의연계가가능하고버스간통신 (B2B) 을통해인접버스에게제공할수있다. < 그림 36> B-Sang System 구성도 아래그림의정보흐름도와같이기설치된버스의통신장비와연계하여 돌발상황발생지점의위치좌표와블랙박스영상을관제센터로전송할수있다. 낙하물의경우운전자가낙하물의종류, 발생지점의위치, 진행방향등을운전 도로교통공단 39

54 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 중에제보하기어렵고제보는받는기관에서도위치파악이어렵기때문에낙하물처리과정에상당한시간이소비되고이는교통사고및교통혼잡을초래하게된다. 따라서 B-Sang System 의제보기능은교통사고를미연에방지할수있을뿐만아니라교통사고및낙하물등을신속하게처리하여교통혼잡로인한피해를줄일수있다. < 그림 37> B-Sang System 정보흐름도 1) 돌발상황에따른 LED 표출방안반대방향에서돌발상황이발생할경우버스정면의 LED경로안내표지판에빨간색점멸및돌발상태, 돌발지점까지의거리등다양한형태의메시지를제공할수있고주행방향에서돌발이발생할경우버스뒷면의 LED표지판에서빨간색점멸로제공한다. 안전운전, 절대감속, 버스의주행속도등을표출하여뒤따르는차량이안전운전할수있도록유도한다. 추가적으로사이렌과같은음성장치를설치하여소리로돌발상황을제공할수있다. 40 교통기술자료집

55 Ⅳ. B-Sang System 개요및시나리오구성 < 그림 38> LED 정보표출방안 2) 버스통행방안버스운전자는돌발상황이발생하면 1차로로차로를변경하여서행운전함으로써뒤따르는운전자들이추월및과속하지않도록유도하고또한, 반대방향에서발생한돌발상황에대해서도반대방향운전자들이쉽게돌발정보를습득할수있도록돌발지역에서아래그림과같이 1차로차로변경통행을제안한다. < 그림 39> 버스통행방안 3) 기대효과본시스템은돌발지역내주변차량에게신속한정보제공이가능하고특히안개, 낙하물과같은시공간적으로불특정하게발생하는돌발상황에즉각적으로대응할수있는시스템이다. 이동식 VMS 역할이가능하기때문에다양한형태의메시지를제공할수있고교통사고및돌발상황을신속하게처리할수있어 2차교통사고예방과교통혼잡으로인한사회적비용을절감시킬수있다. 도로교통공단 41

56 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 2. 드라이빙시뮬레이터 1) Driving Simulation 개요차량시뮬레이터는 I-drive 3ch., 2DOF MP품종으로서, PCIG영상엔진, 32인치 3채널, 1/4차량형태캐빈및 CFLS, 2축전기식 1인승모션플랫폼, 운영 computer 1식, 조명및 Air Conditioner 1식으로구성되어있다. 시뮬레이션 data는 Data Log 기록장치를통해서엑셀형태로저장되며, 주요 data 항목은차량위치, 속도, 가속도, RPM, 브레이크파워등이있다. < 그림 40> 차량시뮬레이터전경 가상주행실험을위한맵구축은 Forum8 社의 UC-Win/Road 를이용하여제작하였으며, 설계도면을통해조사한곡선반경, 도로폭, 직선길이등의수치를바탕으로실제도로와유사한가상주행도로를구축하였다. 또한실제도로위치의위성지도를이용하여도로구축주변의지형, 모습을구축하였다. 드라이빙시뮬레이터의장점 - 복잡한도로구조를정밀하고간단하게작성가능 - 기상설정, 돌발상황구현등실시간시나리오편집이가능 - 드라이빙시뮬레이터와연동하여모의주행실험가능 42 교통기술자료집

57 Ⅳ. B-Sang System 개요및시나리오구성 2) Driving Simulation 활용연구고한검 (2012) 등은실시간으로차량및도로교통상황에대한정보의수집및전송이가능한스마트하이웨이의도로및통신환경이조성되었을때를가정하여, 도로인프라기반의정보제공수단을통해전방도로교통상태정보및안전정보를다수의운전자에게공통적으로제공하여네트워크차원의안전운행을유도할수있는방안을마련하고자하였다. 기존의델리네이터에서위험도등급에따라색깔을달리해표출하는기능을추가한장비를스마트델리네이터로명명하였다. 스마트델리네이터는기존의델리네이터의기능과같은선형정보기능뿐만아니라, 시시각각변화하는교통상황정보및노면상태정보를실시간으로제공받아전방도로교통상황에대해제공된경고정보를운전자가직관적으로인지하고이를수용하여충분한여유거리와시간을갖고대응할수있도록안전정보를제공하는시설물이다. 운전자의안전운전유도에미치는영향을살펴보고자도로주행시뮬레이터를이용한모의시뮬레이션평가결과와만족도설문조사를통해안전운전유도효과를도출해보았다. 도로주행시뮬레이션을이용한운전자반응평가결과스마트델리네이터는이벤트발생위치에대한판단이가능하며, 사전에규정된위험도등급에따른통행속도감소율또는권장속도에따라운전자들의행동을유도하는효과가있었다. S.M. Skippon(2008) 등은운전행동및태도에대한셀프설문을통해서운전과운전자의스트레스, 그에대한대처전략을연구하였다. 예를들어사고위험에대한가능한예측인지정도와운전스타일등에관한것이었다. 이연구에서설문측정과운전스타일사이의관계를설문지의점수와실제드라이빙시뮬레이션의운전행태와비교하여조사하였다. 실험자들은영국의지방부도로에대해서편안한상황, 시간이촉박한상황에대해서 4가지시나리오로실험하였다. 운전행태는속도, RPM, 브레이크위치, 차로편측위치, 차선이탈시간등을수집하였고, 운전스트레스지수 (DSI), 운전대처설문, 운전행동설문등을수집하였다. 시뮬레이션에서과속을하는운전스타일은몇몇항목과관련이있었으며, 공격적인운전은스트레스지수에영향을받았다. 셀프설문과실제 도로교통공단 43

58 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 운전행동의상관성이있는것으로판단되어향후운전스타일의예측연구에유용할것으로보인다. 이재식 (2003) 은다른연령그룹별분산주의 ( 둘이상의대상에동시에주의를주는것 ) 의효과에대해서 Driving Simulation 실험으로조사하였다. 운전자가일반적인주행상태일때와눈과귀의집중력이분산될때를 4가지상황 ( 시력- 혼란상, 시력혼란하, 청력혼란상, 청력혼란하 ) 으로나누어운전능력에대해서실험하였다. 4가지상황모두에서혼란상황이없을경우보다주행능력이모든연령에서감소하였다. 연령별차이는모든시나리오에서유의하였으며, 시력이청력보다는주행능력에영향을더욱받았다. 또한혼란의강도가감각기관의종류 ( 시력, 청력 ) 보다더욱중요한요인으로나타났다. 3. Driving Simulation 활용사례 1) 차량용블랙박스개발을위한모의사고발생시뮬레이션차량용블랙박스의새로운기능의개발을위하여 UC-win/Road 를이용하여피실험자가주행중사고가필히발생되도록시나리오를작성하고, 주행log 데이터는 TCP/IP를이용하여분석컴퓨터로 1초에 100회전송하여충돌전후기록되는데이터를분석하여연구에활용하였다.( 한국전자부품연구원, 2011) 2) 차량실내패키지평가활용차량실내디자인중시야를결정하는윈드스크린의크기와 A,B 필러의두께와위치등이중요한사항인데이것을목업으로시제품을제작해서평가하기에는시간과비용이많이들기때문에자동차콕핏디자인을 3D모델로작성하고 VR을활용하여시인성평가에활용하였다. 특히 UC-win/Road 의 3D스테레오기능을활용하여입체감있는실험을수행하였고, HeadMountDisplay(HMD) 를연결하여 6축모션센서와연동하였다.(H자동차 & 아주대학교, 2011) 44 교통기술자료집

59 Ⅳ. B-Sang System 개요및시나리오구성 < 그림 41> 차량시뮬레이션실험 3) VMS 평가및차량시뮬레이터납품 새로운형태의 VMS 연구에 VR 을활용하고피실험자를시뮬레이터를주행하게하여기록된 DS log 값을이용하여표지판인지연구에활용하였다.( 항공대학교, 2012~13) < 그림 42> VMS 평가시뮬레이션 4) 고령자고속도로서비스이용방안고령화시대를대비하여고령자의고속도로이용측면에서서비스향상을위한방안마련으로드라이빙시뮬레이터를이용한실험을하였다. 눈동자의움직임을추적하는아이트래커를설치하여표지판형식에따른시선집중을측정하였다. 향후본선진입시가속차로와설계속도등의기준을마련하기위한실험이었다. ( 한국도로공사 & 서울시립대학교, 2014) 도로교통공단 45

60 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 4. 실험시나리오구성 1) 시나리오및이벤트개요가상주행실험시나리오를위해서실험자그룹을 3가지로구분하였다. 첫번째로안개가발생하고특별한정보전달장치가없는상태 ( 이하 A그룹 ), 두번째로안개가발생하고 B-Sang System 를작동하고, 이에대한사전정보를운전자에게주지않은상태 ( 이하 B그룹 ), 세번째로안개가발생하고 B-Sang System 을작동하였으나사전정보를운전자에게준상태 ( 이하 C그룹 ) 로나누었다. B그룹과 C그룹은 B-Sang System 이작동하는시나리오기때문에, B-Sang System 이탑재된버스가다수출현하고버스의속도는 50km/h로주행하도록하였다. 또한안개구간에진입하고실험이종료되기전에돌발상황 ( 전방사고상황 ) 을시나리오로구성하여운전자들의행태를비교하였다. 본시나리오 (#A~#C) 수행전예비주행을시행하여피실험자가드라이빙시뮬레이터에적응하는기회를부여하고각시나리오는안개와돌발상황은모두같은지점에서발생하게하였다. < 그림 43> 시나리오구성도 예비주행 : 드라이빙시뮬레이터조작에적응시나리오 #1 : 평상시 ( 안개미발생 ) 운행을통행기준데이터확보시나리오 #2 : 안개상황시일반운행으로비교데이터 (1) 확보시나리오 #3 : 안개상황시진행방향및대항방향 B-Sang System 작동, 피실험자인지여부에따라실험그룹진행 46 교통기술자료집

61 Ⅳ. B-Sang System 개요및시나리오구성 가상주행맵구축구간은영종대교를포함한인천국제공항고속도로 9km 구간이다. 안개발생일수가상대적으로많고안개로인한대형사고가발생한이력이있는영종대교구간을실험구간으로선정하였다. 충분한주행시간 ( 약 10분 ) 을확보하기위해영종대교 (L=4.42km) 를포함한전후구간을실험구간으로선정하고맵을구축하였다. 1 충분한주행시간 ( 약 10분 ) 을확보하기위해영종대교 (L=4.42km) 를포함한전후구간을실험데이터로구축 2 안개발생일수가많은지역이므로향후다양한실험을위한데이터로활용가능 < 그림 44> 시나리오구간 < 그림 45> 시나리오흐름도 도로교통공단 47

62 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 2) 평가항목및방법 모의주행실험에참가한운전자의 IPDE 를평가항목별로수치화하여통합분석 하고 UC-win/Road Log 기록, 실험진행요원의체크리스트를통합분석하였다. < 그림 46> IPDE 평가항목및평가방법 4. 피실험자구성모의주행실험에참가하는실험인원은실험목적에맞게숙련운전자를모집하여운전자의능력에따른편차를최소화하기위해표본수는 90인 (A그룹 30인, B그룹 30인, C그룹 30인 ), 남녀구분없이 20대부터 70대까지다양하게구성하고교정시력이 1.0이상으로조건을통제하였다. < 표 20> 피실험자구성 구분 내용 실험장소 서울시립대학교가상주행실험실 실험기간 예비실험 ~ 본실험 ~ 총인원 90명 (A,B,C그룹각30명 ) 피실험자 연령별구성 20대 21명, 30대 42명, 40대 6명, 50대 2명, 60대 11명 성별구성 남 77명, 여 13명 48 교통기술자료집

63 Ⅳ. B-Sang System 개요 및 시나리오 구성 <그림 47> 20대 시뮬레이션 실험자 <그림 48> 30~40대 시뮬레이션 실험자 <그림 49> 50~70대 시뮬레이션 실험자 도로교통공단 49

64 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 1. 비안개구간과안개구간의주행속도차이 1) 비안개구간과안개구간의주행속도차이분석방법가상주행실험은그룹 ( 시나리오 ) #A,B,C 각각 30명의모든운전자들에게동일한방식으로특별한전달사항없이진행하였다. 비안개구간은주행시작점 (Sta ) 에서안개발생시작점 (Sta ) 까지로설정하고안개구간은안개시작점 (Sta ) 부터비안개구간과동일거리인 Sta 까지로설정하였다. 분석방법은각운전자별로비안개구간에서의주행속도와안개구간의주행속도차이를그룹별로비교하였다. < 그림 50> 구간주행속도차이분석방법 < 그림 51> 구간주행속도차이분석예 50 교통기술자료집

65 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 2) 안개구간에서의주행속도분석방법안개구간은안개시작점 (Sta ) 부터주행종료지점인 Sta 이나, 분석구간은비안개구간과거리를동일하게하기위해 Sta 까지로설정하였고분석방법은각운전자별로안개구간의주행속도를그룹별로비교하였다. < 그림 52> 안개구간의주행속도분석방법 < 그림 53> 안개구간의주행속도분석예 도로교통공단 51

66 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 2. 돌발상황시운전행태 1) 돌발상황시운전행태분석방법돌방상황 (Sta ) 시운전행태는시나리오 Sta 지점에미리사고차량을배치하여운전자들의정지 / 회피 / 충돌분포비율을분석하는것으로돌발상황시운전행태분석을위하여운전자에게돌발상황 (Sta ) 발생전미리 2차로로주행하도록하였다. 분석방법은각운전자별로돌발상황발생전의정지 / 회피 / 충돌분포비율을그룹별로비교한다. < 그림 54> 돌발상황시운전행태분석방법 < 그림 55> 돌발상황시운행행태분석예 2) 돌발상황시감속도분석방법 돌발상황시감속도는시나리오 Sta 지점에미리사고차량을배치하여 운전자들의감속도변화를분석하기위한것이다. 감속도분석을위하여운전자 52 교통기술자료집

67 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 에게돌발상황 (Sta ) 발생전미리 2 차로로주행하도록하였고분석방법은 각운전자별로돌발상황발생전의감속도를그룹별로비교하였다. < 그림 56> 감속도분석방법 < 그림 57> 감속도분석예 3. 설문조사분석결과 1) 설문조사분석방법가상주행실험종료후실험에참가한운전자들을대상으로과거안개상황시운전경험과실험중안전운전유도문구에따른인지용이성등에대한설문을진행하였고설문은총 6개문항으로다음과같이구성하였으며, 해당문항에대한빈도분석을실시하였다. 도로교통공단 53

68 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 21> 설문조사문항 구분문항1 문항2 문항3 문항4 문항5 문항6 내용 - 짙은안개시평소운행속도보다감속하는정도 - 짙은안개시평소보다위험하다고생각되는요소 - 안개시전방상황에대한정보제공의필요성여부 - 평소, 도로전광표지등으로안개상황정보가제공되는지의인지여부 - 가상주행시버스에장착한 LED 판의안전운전유도문구의효과여부 - 가상주행시안전운전유도문구중가장효과적인것 2) 설문조사분석결과가. 짙은안개시평소운행속도보다감속하는정도설문응답자중과거짙은안개시평소운행속도보다 20~50% 감속했다고응답한운전자가 62명 (68.89%) 로가장많았으며, 감속을안하는운전자는없었다. < 표 22> 짙은안개시평소운행속도보다감속하는정도 분석결과 구분 안함 0 ~ 20% 20 ~ 50% 50% 이상 합계 응답자수 비율 0.00% 18.89% 68.89% 12.22% 100% 나. 짙은안개시평소보다위험하다고생각되는요소 설문응답자중짙은안개시시야미확보로평소보다위험하다고응답한운 전자가 78 명 (86.67%) 로가장많았다. < 표 23> 짙은안개시평소보다위험하다고생각되는요소 분석결과 구분시야미확보정보습득어려움 과속하는차량들 2차사고위험성증대 합계 응답자수 비율 86.67% 6.67% 2.22% 4.44% 100% 54 교통기술자료집

69 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 다. 안개시전방상황에대한정보제공의필요성여부 설문응답자중안개시전방상황에대한정보제공이필요없다고응답한 운전자는 0 명 (0%) 이었으며모든운전자가필요하다고응답 (90 명, 100%) 하였다. < 표 24> 안개시전방상황에대한정보제공의필요성여부 분석결과 구분 없음 있음 합계 응답자수 비율 0.00% 100% 100% 라. 평소, 도로전광표지등으로안개상황정보가제공되는지의인지여부설문응답자중평소, 도로전광표지 (VMS) 등으로안개상황정보가제공되지않았다고응답한운전자는 4명 (4.44%) 이었으며, 정보가제공됐다고응답한운전자는 86명 (95.56%) 이었다. < 표 25> 평소, 도로전광표지등으로안개상황정보가제공되는지의인지여부 분석결과 구분 없음 있음 합계 응답자수 비율 4.44% 95.56% 100% 마. 가상주행시버스에장착한 LED판의안전운전유도문구의효과여부설문응답자중가상주행시버스에장착한 LED판의안전운전유도문구가효과가없다고응답한운전자는 17명 (18.89%) 이었으며, 효과가있다고응답한운전자는 73명 (81.11%) 이었다. < 표 26> 가상주행시버스에장착한 LED 판의안전운전유도문구의효과여부 분석결과 구분 없음 있음 합계 응답자수 비율 18.89% 81.11% 100% 도로교통공단 55

70 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 바. 가상주행시안전운전유도문구중가장효과적인것설문응답자중가상주행시안전운전유도문구중시속 50km 가가장효과가크다고응답한운전자는 53명 (58.89%) 이었으며, 그다음으로절대감속이 17명 (18.89%) 로많았다. < 표 27> 가상주행시안전운전유도문구중가장효과적인것 분석결과 구분 안전운전 절대감속 시속 50km 적색경보등 합계 응답자수 비율 86.67% 6.67% 2.22% 4.44% 100% 3. 통계검증방법통계학은크게기술통계학 (descriptive statistics) 과추측통계학 (inferential statistics) 으로분류하고기술통계학은데이터의특징을평균이나산포의정도로간단히정리하고기술하는통계학으로거기에는모집단이나표본이라고하는개념이없다. 한편추측통계학은전수검사에의하지않고모집단 (population) 으로부터표본 (sample) 을부분적으로추출해서그표본의표본통계량을기초로모집단의모수를검정하거나추정하는학문이다. 5) 추측통계학은모집단으로부터확률적 ( 무작위, 랜덤 ) 으로추출한표본의규모를늘려서무한히시행을반복해간다고하면, 표본평균이나표본비율의기대치는모평균, 모비율과같아진다고하는빈도론을기초로하고있다. 즉, 표본이적절히추출되어있으면, 모집단의축도이기때문에. 확률분포이론을이용하면표본의데이터로부터이론적으로전체를추측할수있다 는논리이며, 이를가설검정 (hypothesis testing) 또는유의성검정 (significance test), 구간추정 (interval estimation) 이라고한다. 추측통계학은첫번째로, 표본의특성, 즉통계치를바탕으로모수치를추정하는측면과두번째로, 표본의특성을갖고모수와관련된가설을검정하는 5) 노형진, spss 를활용한비모수통계분석및대응분석, 2015( 지필미디어 ) 56 교통기술자료집

71 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 측면 2가지로나뉜다. 6) 본연구에서는운전자들이비상상황에서의운전행태를안개상황에서운전자의운전행태, 안개상황에서 B-Sang System 미숙지와숙지 3가지그룹별로 ( 통계치, 예를들어인지거리 ) 같은지다른지를검정하는것이다. 다시말해, 통계치를바탕으로모집단의통계치 ( 모수치 ) 를추정하는것이아니라 3가지그룹별로운전행태가같다는가설이옳은지검정하는것으로이와같이표본의특성을갖고모수와관련된가설을검정하는방법은모수검정 (parametric test) 와비모수검정 (non-parameteric test) 로나눌수있다. 본절에서는이두가지에대해비교하여보고, 본연구에적합한검정방법을선정하기로한다. 1) 모수검정 (parametric test) 7) 가. 개요앞서말했듯이, 통계적추론은모집단으로부터추출된표본집단에관한자료에바탕을두고모집단의특성들에대해어떤결론을내리는방법과절차라고할수있다. 가설검정을위한통계적추론에서는표본을통해관찰된현상이그표본의모체가되는모집단내에서도동일하게나타나는지를판단하는것을말한다. 즉, 두개의표본사이에관찰된차이가그표본이추출된모집단내에서도차이가있음을의미하는지, 단순우연에의한것인지를확률에의거해판단하는방법이다. 모수검정은모집단분포의모수에대한귀무가설 ( 영가설, null hypothesis) 과대립가설 ( 연구가설, alternative hypothesis) 을설정하여통계자료분석을수행하는것이다. 모수검정의분석결과를서술할때, 아래의가정들이충족되었다는전제하에서분석결과를바탕에두고결론을제시할수있다. 6) 엄명용, 사회복지사를위한실용비모수통계, 2007( 집문당 ) 7) 안윤기외 2인, 가설검정, 2004 류근관, 통계학, 2013 김아영외 1인, 통계분석논리의기초제 2판, 2008 도로교통공단 57

72 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 모수검정을위해서는다음과같은가정이전제되어야함 1 표본의모집단이정규분포를이루어야한다. 2 집단내의분산은같아야한다. 3 변인은등간척도나비율척도로측정되어야한다. 모수검정은검정력이뛰어나고체계적인수행절차를갖추고있을뿐만아니라그방법의건수가용이하고적용이쉬운것이장점이다. 모수검정에사용되는자료는값자체의크기에관심을갖게되며주로두집단간평균값차이에주목하게된다. 나. 모수검정의종류 z검정표본집단 n의크기가 30 이상일경우정규분포로간주하고, z검정을사용한다. 표본집단이작거나모집단의표준편차를모를경우표본통계량의평균과표준편차 s를이용하여통계량을산출한다. z-검정은귀무가설에서표준정규분포를따르는 z-통계량기반의가설검정이다. t검정표본의크기가비교적작을때사용하며, 그경우 t-분포 (t-distribution) 을사용한다. 모집단분산 를모르는경우에모평균 에대한통계적가설을검정한다. 서로독립적인모집단의표준편차가동일하다고가정하고, 이들이정규분포를이룬다는전제를사용한다. 다음과같은상황에서그사용이정당화됨 1 모집단이정규분포를따른다. 2 모집단의표준편차를몰라표본표준편차를사용한다. 3 표본의크기가작다. F검정두표본집단의분산의차를검정한다. 두개의독립적인분산추정치들의비를 F 통계량이라고하고세집단이상간의차이가있는지의여부를분석할때사용하는통계방법이다. 58 교통기술자료집

73 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 -검정범주별로관찰빈도 (observed frequency) 와기대빈도 (expected frequency) 간의차이를보여주는종합적인척도이며, 모집단의분산과표본분산을비교한다. 주로범주의수가두개보다많을때에 z-검정이나부호검정대신사용한다. 확률변수들이서로독립인지검정할때사용하기도한다. 2) 비모수검정 (non-parametric test) 8) 가. 개요비모수검정은모집단에대하여구체적인분포함수를가정하지않고가설을검정하는것을말하며모집단분포에대한가정을약화하는것이오류의가능성을줄이고때로는효율도높일수있는대안이될때사용하는방법을말한다. 이러한정의에따라비모수검정을분포무관검정 (distributionfree test) 이라고부르기도하지만분포무관검정은귀무가설하에서검정통계량의분포가모집단의분포와무관한검정법을의미하며, 비모수검정방법이모두분포무관검정방법이되지는않는다. 비모수검정에서흔히사용되는모집단에대한가정은 연속성 이며, 모형에따라서 대칭성 을추가로가정하는경우가많다. 전통적인비모수검정에서흔히사용되는도구는관측값의부호 (sign) 와순위 (rank) 또는순위에기초한점수 (score) 이다. 관측값대신관측값의부호와상대적인크기인순위만사용한경우에정보의손실이클것으로예상되지만실제로많은분포에서는그정보의손실이심각하지않다. 비모수검정에서자료값은숫자값자체의크기보다는상대적인순서나서열에관심이크며이에따라중앙값 (median) 에주목한다. 8) 노형진, spss 를활용한비모수통계분석및대응분석, 2015 도로교통공단 59

74 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 28> 비모수검정의장 단점 구분 장점 단점 일반적으로최소한의가정하에서 통계량의분포는복잡하며, 이론전개에 비모수검정 개발된통계적방법으로, 가정이만족되지않음으로써생기는오류가적음 자료가순서척도로주어진경우유용한분석방법임 어려움이많아점근분포의성질에의존하는경우가많음 특정한분포를가정하고얻은모수적절차에비해그특성분포에서는효율이떨어짐 통계적의미를직관적으로이해하기 계산이단순하긴하나, 그계산이 용이하고, 접근이쉬움 통계량의계산이비교적단순한 지루하고, 단순반복적인작업을요함 경우가많음 나. 비모수검정의종류 단일표본 (one-sample) 에대한검정이검정은단일표본 (one-sample) 이어떤특정한모집단으로부터의것인지어떤지를알기위한검정이다. 단일표본검정은통상적합도형이며표본이무작위 (random) 하게추출될때이표본은어떤특정의분포를갖는모집단으로부터추출되었다고하는가설을검정하는것이다. 단일표본검정은다음상황에대한대답을할수있음 1 그표본과모집단사이의위치 ( 중심적경향 ) 에현저한차이가있는가? 2 관측도수와어떤원리에의거한기대도수와의사이에현저한차이가있는가? 3 관측비율과기대비율의사이에현저한차이가있는가? 4 이표본은어떤지정된형식 ( 예를들면, 정규분포 ) 의모집단으로부터추출된것으로믿을만한이유가있는가? 5 이표본은어떤알려진모집단으로부터의무작위표본이라고믿을만한이유가있는가? 60 교통기술자료집

75 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 단일표본의경우의비모수검정은표본평균과모평균사이의차이에 t검정을적용하는것이며이때표본의관측치는정규분포를하는모집단으로부터의것이라는것을가정하고있다. 그러나 t검정을적용할수없는데이터의경우에단일표본비모수검정을수행하게되며다음과같은상황에주로적용할수있다. 1 t검정에대한가정및요건이그의데이터에대해서는비현실적임 2 t검정의가정을피하고결론에대해서보다큰일반성을얻는것이바람직함 3 연구탐색데이터가본래순위의상태에있으면 t검정이맞지않음 4 데이터가단지분류적혹은계수적이라면 t검정이맞지않음 5 위치에대한차이에만관심이있는것이아니고, 차이라고하는것모든종류를밝히고싶은경우단일표본비모수검정의종류는이항검정, 에의한단일표본검정, 콜모고로프-스미르노프 (K-S) 단일표본검정, 단일표본런검정등이있다. 단일표본반복측정 : 2개의대응표본에대한검정두개의처리가다른지같은지 ( 양측검정 ), 또는한쪽의처리가다른쪽의처리보다좋은지나쁜지 ( 단측검정 ) 를입증하고싶을때에 2개의대응표본검정이이용된다. 위에서언급한처리라는것은사회과학분야에서어떤문제에대한대안이라고볼수있으며이대안에대한효과를파악하고싶을때주로사용할수있다. 처리를받은그룹과처리를받지않은그룹, 또다른처리를받은그룹과비교할수있다. 2개의표본을비교하였을경우에차이가있을경우, 처리에의한차이인지외생적효과에따른차이인지알수가없기때문에 2개의대응표본 (2-related samples) 을사용한다. 2개의대응표본에대한비모수검정의종류는맥네마 (McNemar) 의검정, 부호검정 (sign test), 윌콕슨 (Wilcoxon) 의부호순위검정, 윌쉬 (Walsh) 의검정, 대응표본의확률화검정등이있다. 도로교통공단 61

76 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 2개독립표본에대한검정앞서언급한 2개의대응표본을사용하는것이비현실적인경우에 2개의독립표본을사용하며, 이때표본은각각두개의모집단으로부터랜덤하게추출하거나 2개의표본에처리를랜덤하게하는방법이다. 2개의독립표본으로부터데이터를분석하기위한통상의비모수적검정은두그룹의평균에 t검정을적용하는것이며, t검정은등분산의정규분포를하는모집단으로부터의독립적인관측결과인것을가정한다. 그러나 t검정을적용할수없는데이터의경우에 2개독립표본비모수검정을수행하게되며, 다음과같은상황에주로적용할수있다. 1 t검정에대한가정및요건이그의데이터에대해서는비현실적임 2 가정을두지않음으로써결론에넓은일반성을부여하고싶은경우 3 사용하는스코어가수치적일수없고, t검정을위한측정조건에합치되지않은경우 2개의독립표본비모수검정의종류는피셔 (Fisher) 의직접확률검정, 2개의독립표본에대한 검정, 중위수검정, 맨-휘트니 (Mann-Whitney) 의 U검정, 콜모고로프-스미르노프 (K-S) 의 2개독립표본검정, 월드-월포비치 (Wald-Wolfowitz) 의런검정등이있다. 3개이상대응표본에대한검정 3개이상의표본이동일한모집단으로부터추출된것이라고하는귀무가설을검정하기위한통계적검정이다. 3개이상의표본이나조건을비교하는경우에각표본간의차이에대한유의성검정을하기전에전체표본에대한차이가있는지를검정하는방법이다. 몇개표본이동일모집단으로부터의것인지의검정을위한비모수적방법은분산분석이나 F검정이며 F검정은다음과같은가정에서성립하는데이를만족하지못할경우비모수검정방법을선택해야한다. 62 교통기술자료집

77 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 1 스코어나관측치는정규분포를하는모집단으로부터독립적으로추출될것 2 모집단은모두동일분산을가질것 3 정규분포의모집단평균은행이나열에의거한 효과 의선형결합일것, 즉효과는가법적일것 4 F검정은적어도포함되는변량에대해서간격척도로측정될것 3개이상대응표본비모수검정의종류는코크란 (Cochran) 의 Q검정, 프리드만 (Friedman) 의순위에의한이원배치분산분석등이있다. 3개이상독립표본에대한검정여러개의독립표본이동일모집단으로부터추출된것인지검정하는방법으로관측된표본차가모집단간의차이를나타내고있는지어떤지혹은그와같은표본차가동일모집단으로부터의랜덤한표본간에서생각되는단순한우연변동인지어떤지를결정한다. 세개이상독립표본이동일한모집단으로부터추출된것인지검정하기위한보통의비모수검정은일원배치분산분석이나 F검정이다. F검정의가정은관측치가정규분포를갖는모집단으로부터독립적으로추출된것이며그모두가동일한분산을가지는것이고이러한가정이성립되지않을경우비모수검정방법을이용한다. 3개이상독립표본에대한비모수검정의종류는 3개이상독립표본에대한 검정, 중위수검정의확장, 크러스컬 -월리스(Kruskal-Wallis) 의순위에의한일원배치분산분석등이있다. 모수통계와비모수통계매칭표본의개수와그들의독립여부에따라서다음과같은검정방법들중하나를선정하여사용하며각각의모수통계방법과비모수통계방법간의대응관계는다음과같이나타낼수있다. 도로교통공단 63

78 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 29> 통계적가설검정의비교 검정방법모수통계비모수통계 2 표본대응 Wilcoxon signed ranks test T-test 2표본독립 - 순서척도 2표본독립 - 명목척도 Mann-Whitney U-test Chi-square test and Fisher exact test T-test - k-표본대응 Friedman test Repeated measure ANOVA k-표본독립 Kruskal-Walls H-test One-way ANOVA 상관의비모수적측도 Spearman rank-order correlation Pearson product-moment correlation 일표본 Runs test - 4. 통계검정방법의선정 1) 방법론선정본연구에서모집단은화물자동차의후방을주행하는운전자라고할수있고이러한모집단의분포는정확히알려져있지않으며이렇게대규모모집단인경우무작위 (random) 표본수집도어렵고불분명하다. 따라서, 본연구는이러한대규모모집단의특성에따라실험에참가할수있는특정지역, 특정집단중에서표본을수집할수밖에없었고표본의크기도 35명으로모집단에비해매우작아이러한경우는비모수통계검증이적합하다고한다.(Dallal, 1988) 또한, 인간행동현상을측정하기위한정교하고신뢰성높은측정도구가없을경우에는비모수검정방법이타당하다고알려져있으며행동과학에서자료값의수치는그크기보다는상대적크기가의미가크다. 가상시뮬레이션에서도출한자료값도현실에서주행한자료값과절대적으로크기가일치할수는 64 교통기술자료집

79 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 없으며상대적인크기를비교하는데적합하다. 따라서본연구에서실험한 4 가지의 후위반사장치별로표본운전자들의자료값은상대적크기를비교하는것이 옳으며그상대적크기 ( 순위 ) 로 4 개집단이같은지검정하는것이타당하다. < 그림 58> 비모수검정방법선정이유 본연구에서는비모수검정을실시하기로하며 4개그룹의중앙값의차이가있는지비교하기위해서 Friedman 의순위이원분산분석을우선시행하고차이가있다는결론이나올경우, 짝비교검정 (Bonferroni-Duncan 방법 ) 을통해서어떤그룹간의차이가있는지검정하도록하였다. 모수검정과비모수검정방법의비교를통해서본연구에적합한방법을선정하고모수검정과비모수검정의특성은아래의표와같이요약할수있다. 도로교통공단 65

80 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 30> 통계적가설검정의특성 구분전제가정자료성격장점단점 모수검정 모집단이특정분포를이루고있음 표본들이추출된각모집단의분산이동일함 숫자값자체와그크기에관심있음 평균값이중요한지표가됨 모집단이특정분포를이룰때검정력이뛰어남 체계적수행절차 이해와적용편리 모집단의조건이만족되어야함 비모수검정 특정가정이없음 자료값의순서또는서열등상대적크기에관심있음 중앙값이중요한지표가됨 자료 : 엄명용, 사회복지사를위한실용비모수통계, 2007( 집문당 ) 모집단의분포를모를때적용이용이함 특이점 (outlier) 에대해서덜민감함 작은표본도적용이가능함 통계량의계산이단순하나그계산이지루하고반복적임 통계량의분포는복잡하여이론전개가어려움 2) 비모수검정방법 독립표본 Kruskal-Wallis 일원변량분석 (1-way ANOVA) Kruskal-Wallis 검정은 3개이상의독립표본들중에서적어도 2개의표본이그중앙값에서차이가존재하는지검정하기위해사용한다. 즉, k( 3) 개의독립표본들이동일한모집단으로부터추출되었는지여부를통계적으로검정하는방법이다. Kruskal-Wallis 가설검정에서귀무가설과대립가설은다음과같음 - 귀무가설 ( ) : ( 비교대상모집단의중앙값은동일하다 ) - 대립가설 ( ) : ( 적어도한쌍의비교짝에서또는비교대상모집단 k개중적어도 2개모집단의중앙값사이에차이가있다 ) Kruskal-Wallis 검정통계치 ( ) 는다음식과같이구할수있음 66 교통기술자료집

81 Ⅴ. 가상주행시뮬레이션분석방법 집단의수, 만약중복순위가발생한경우검정통계량 ( ) 은수정되어야하는데다음의 식을이용 중복순위를포함한집단의수 번째중복순위를포함한집단내중복순위의수 수정된검정통계량 < 그림 59> Kruskal-Wallis 검정이론 도로교통공단 67

82 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 Friedman 검정의짝비교 (Bonferroni-Duncan 방법 ) 짝비교는 Kruskal-Wallis 검정의결과가통계적으로유의할경우에실시 하며전체적인 Kruskal-Wallis 검정에서통계적으로유의한결과가나왔다는 것은비교대상의여러집단중에서적어도한짝의집단에서는두집단간유 의미한중앙값차이가있음을의미하는데어떤특정한비교짝에서유의미한 차이가났는지알아내기위해서짝비교 (Bonferroni-Duncan 방법 ) 를사용한다. 짝비교는짝을이룬두집단간에통계적차이가있다는결론을내리기위해 두집단간에일정정도이상의차이 (Critical Difference, CD) 가관찰되어야 한다는것이다. 이차이는모수통계에서는비교대상인두집단간평균값의 차이를관찰하는반면 Friedman 검정의짝비교에서는두집단의순위의합 ( ) 차이를비교한다는점에서차이가있다. 짝비교시에는오류율팽창 (error rate inlfation) 의문제가있기때문에전체 적인검정오류율 (familywise error rate, 이하 로표기함 ) 을유의수준으로 설정한후이 를비교가능한모든경우의수 (Comparison, C) 로나눈값을 각각의짝비교시제 1 종오류 ( ) 로설정한다.( 즉, = / C ) Friedman 검정의짝비교에서의미있는차이의양 ( ) 은다음과같이 구할수있음 표본의크기 실험조건의수 전체적인검정오류율 ( ) 를설정하고, 비교가능한모든경우의수 (C) 를 구하여 를정할수있으며, 단측검정일때, 그식은 으로나타낼수있음 68 교통기술자료집

83 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 1. 비안개구간과안개구간의주행속도차이 1) 비안개구간과안개구간의주행속도차이분석결과운전자 90명의그룹별비안개구간과안개구간의주행속도차이는 C그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육있음 ) 이평균 32.82km/h 로 A그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동없음 ) 12.77km/h 과 B 그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육없음 ) 17.01km/h 보다구간주행속도차이가높게분석되었다. 중앙값역시 C그룹이 34.56km/h 로다른그룹에비해구간주행속도차이가가장높게나타났다. < 표 31> 차량시뮬레이터실험 Group 구분 내용 비고 Group A 안개상황에서운전자의운전행태실험독립집단으로 Group B 안개상황에서 B-Sang System 미숙지후실험구성하여실험 Group C 안개상황에서 B-Sang System 숙지후실험 < 표 32> 그룹별비안개구간과안개구간의주행속도차이분석결과 ( 단위 :km/h) 피실험자 A 그룹피실험자 B 그룹피실험자 C 그룹 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 도로교통공단 69

84 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 32> 표계속 피실험자 A그룹 피실험자 B그룹 피실험자 C그룹 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 평균값 평균값 평균값 하위 15% 평균값 하위 15% 평균값 하위 15% 평균값 상위 15% 평균값 상위 15% 평균값 상위 15% 평균값 중앙값 중앙값 중앙값 ) 독립표본 Kruskal-Wallis 검정통계분석먼저, 3가지그룹별 ( 시나리오별 ) 운전자들의비안개구간과안개구간의주행속도차이가있는지검정하기위하여 Kruskal-Wallis 검정분석을실시하고본분석의귀무가설 ( ) 은 이며의미는 비교대상 3가지그룹별모집단의중앙값은동일하다 이며대립가설 ( ) 은 이며, 의미는 비교대상모집단 3가지그룹중적어도 2개모집단의중앙값사이에차이가있다 이다. 70 교통기술자료집

85 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 < 그림 60> 독립표본 Kruskal-Wallis 검정 ( 비안개 - 안개구간주행속도차 ) Kruskal-Wallis 검정분석검정결과 (N=90) 검정통계량 , 자유도 2 유의확률 ( 양측검정 ) 0.000으로유의확률 0.05( 유의수준 95%) 보다작아귀무가설 ( ) 을기각할수있다. 즉, 3가지의그룹별운전자의비안개구간과안개구간의주행속도차이는적어도 2개모집단의중앙값이차이가있다고할수있다. 3) Kruskal-Wallis의짝비교 (Bonferroni-Duncan방법) 통계검정앞서독립표본 Kruskal-Wallis 검정분석결과에서 3가지그룹중 2개이상의모집단의중앙값이차이가있으므로어떤그룹에서차이가있는지검정하도록한다. 3가지그룹을 2개씩짝을지어중앙값의차이가있는지검정하는방법으로총 3개의짝이지어진다. < 표 33> 통계적가설검정의비교 ( 비안개구간안개구간주행속도차이 ) 구분 A그룹 -B그룹 A그룹 -C그룹 B그룹 -C그룹 검정통계량 표준오차표준검정통계량 유의확률수정된유의확률 비고유의수준 > < < 0.05 도로교통공단 71

86 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 3개의짝중에서 A그룹-B그룹, A그룹-C그룹, B그룹-C그룹 3개의짝에서유의수준 0.05 보다작은유의확률이나타나중앙값의차이가있는것으로나타났다. 즉, C그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육있음 ) 은 A그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동없음 ), B그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육없음 ) 의비안개구간과안개구간의주행속도차이가중앙값과같지않다. A그룹은 B그룹과의비안개구간과안개구간주행속도차이의중앙값과차이가없다. 결과적으로 C그룹이 A, B 그룹에비해안개구간주행속도측면에서가장적합한것으로판단된다. 2. 안개구간에서의주행속도 1) 안개구간에서의주행속도분석결과운전자 90명의그룹별안개구간주행속도는 C그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육있음 ) 이평균 62.72km/h 로 A그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동없음 ) 81.24km/h 과 B그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육없음 ) 74.32km/h 보다안개구간속도가낮게분석되었다. 중앙값역시 C그룹이 61.50km/h로다른그룹에비해안개구간주행속도가가장낮게분석되었다. < 표 34> 그룹별안개구간주행속도분석결과 ( 단위 :km/h) 피실험자 A그룹 피실험자 B그룹 피실험자 C그룹 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 교통기술자료집

87 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 < 표 34> 표계속 피실험자 A 그룹피실험자 B 그룹피실험자 C 그룹 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 평균값 평균값 평균값 하위 15% 평균값 하위 15% 평균값 하위 15% 평균값 상위 15% 평균값 상위 15% 평균값 상위 15% 평균값 중앙값 중앙값 중앙값 ) 독립표본 Kruskal-Wallis 검정통계분석먼저, 3가지그룹별 ( 시나리오별 ) 운전자들의안개구간에서의주행속도차이가있는지검정하기위하여 Kruskal-Wallis 검정분석을실시하였다. 본분석의귀무가설 ( ) 은 이며, 의미는 비교대상 3가지그룹별모집단의중앙값은동일하다 임 대립가설 ( ) 은 이며, 의미는 비교대상모집단 3가지그룹중적어도 2개모집단의중앙값사이에차이가있다 임 도로교통공단 73

88 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 그림 61> 독립표본 Kruskal-Wallis 검정 ( 그룹별안개구간주행속도 ) Kruskal-Wallis 검정분석검정결과 (N=90), 검정통계량 , 자유도 5, 유의확률 ( 양측검정 ) 0.000으로유의확률 0.05( 유의수준 95%) 보다작아귀무가설 ( ) 을기각할수있다. 즉, 3가지의그룹별운전자의안개구간주행속도차이는적어도 2개모집단의중앙값이차이가있다고할수있다. 3) Kruskal-Wallis의짝비교 (Bonferroni-Duncan방법) 통계검정앞서독립표본 Kruskal-Wallis 검정분석결과에서 3가지그룹중 2개이상의모집단의중앙값이차이가있으므로어떤그룹에서차이가있는지검정하도록한다. 3가지그룹을 2개씩짝을지어중앙값의차이가있는지검정하는방법으로총 3개의짝이지어진다. < 표 35> 통계적가설검정의비교 ( 안개구간주행속도 ) 구분 A그룹 -B그룹 A그룹 -C그룹 B그룹 -C그룹 검정통계량 표준오차표준검정통계량 유의확률수정된유의확률 비고유의수준 > < < 교통기술자료집

89 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 3개의짝중에서 A그룹-B그룹, A그룹-C그룹, B그룹-C그룹 3개의짝에서유의수준 0.05 보다작은유의확률이나타나중앙값의차이가있는것으로분석되었다. 즉, C그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육있음 ) 은 A그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동없음 ), B그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육없음 ) 의안개구간에서의주행속도중앙값과같지않다. A그룹은 B그룹과의안개구간에서의주행속도중앙값과차이가없음 결과적으로 C그룹이 A, B그룹에비해서안개구간주행속도측면에서가장속도가작은것으로판단됨 3. 돌발상황시운전행태 A 그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동없음 ) 운전자 30 명의돌발상황시운전행태 분석결과, 충돌 2 명, 회피 6 명, 회피중 20m 이내급차선변경이 2 명으로나타났다. < 표 36> A그룹돌발상황시운전행태분석결과 피실험자 감속 충돌 회피 비고 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 Sta 지점 운전자 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 Sta 차선변경 운전자 도로교통공단 75

90 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 36> 표계속 피실험자 감속 충돌 회피 비고 운전자 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 운전자 운전자 총 30명충돌 2 회피 6 회피중 20m 이내급차선변경 2 B그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육없음 ) 운전자 30명의돌발상황시운전행태분석결과, 충돌 0명, 회피 11명, 회피중 20m 이내급차선변경이 4명으로 A그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동없음 ) 에비해충돌하지않고회피하는운전자가많았다. 76 교통기술자료집

91 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 < 표 37> B그룹돌발상황시운전행태분석결과 피실험자 감속 충돌 회피 비고 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 Sta 차선변경 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 Sta 완전감속이전차선변경 운전자 운전자 총 30명충돌 0 회피 11 회피중 20m 이내급차선변경 4 도로교통공단 77

92 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 C그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육있음 ) 운전자 30명의돌발상황시운전행태분석결과, 충돌 0명, 회피 10명, 회피중 20m 이내급차선변경이 1명으로 A그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동없음 ) 과 B그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육없음 ) 에비해충돌하지않고회피하는운전자가많았다. < 표 38> C 그룹돌발상황시운전행태분석결과 피실험자 감속 충돌 회피 비고 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 교통기술자료집

93 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 < 표 38> 표계속 피실험자감속충돌회피비고 운전자 운전자 운전자 Sta 차선변경 운전자 총 30 명 충돌 0 회피 10 회피중 20m 이내급차선변경 1 4. 돌발상황시감속도 1) 돌발상황시감속도분석결과운전자 90명의그룹별돌발상황시감속도는 C그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육있음 ) 이평균 1.98m/s로 A그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동없음 ) 3.25m/s 과 B그룹 ( 안개발생시 + B-Sang System 작동있음 + System 사전교육없음 ) 2.86m/s 보다감속도가낮게분석되었다. 중앙값역시 C그룹이 -1.86m/s 로다른그룹에비해감속도가가장낮게분석되었다. < 표 39> 그룹별돌발상황시감속도분석결과 ( 단위 :m/s 2 ) 피실험자 A그룹 피실험자 B그룹 피실험자 C그룹 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 도로교통공단 79

94 드라이빙시뮬레이션을이용한 B-Sang System 효과분석 < 표 39> 표계속 피실험자 A그룹 피실험자 B그룹 피실험자 C그룹 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 운전자 평균값 평균값 평균값 하위 15% 평균값 하위 15% 평균값 하위 15% 평균값 상위 15% 평균값 상위 15% 평균값 상위 15% 평균값 0.00 중앙값 중앙값 중앙값 ) 독립표본 Kruskal-Wallis 검정통계분석 먼저, 3 가지그룹별 ( 시나리오별 ) 운전자들의돌발상황시감속도의차이가있는지 검정하기위하여 Kruskal-Wallis 검정분석을실시하였다. 80 교통기술자료집

95 Ⅵ. 가상주행시뮬레이션분석결과 본분석의귀무가설 ( ) 은 이며, 의미는 비교대상 3가지그룹별모집단의중앙값은동일하다 임 대립가설 ( ) 은 이며, 의미는 비교대상모집단 3가지그룹중적어도 2개모집단의중앙값사이에차이가있다 임 < 그림 62> 독립표본 Kruskal-Wallis 검정 ( 돌발상황시운전행태 ) Kruskal-Wallis 검정분석검정결과 (N=90), 검정통계량 6.579, 자유도 2 유의확률 ( 양측검정 ) 0.037으로유의확률 0.05( 유의수준 95%) 보다작아귀무가설 ( ) 을기각할수있다. 즉, 3가지의그룹별돌발상황시감속도는적어도 2개모집단의중앙값이차이가있다고할수있다. 3) Kruskal-Wallis의짝비교 (Bonferroni-Duncan방법) 검정앞서독립표본 Kruskal-Wallis 검정분석결과에서 3가지그룹중 2개이상의모집단의중앙값이차이가있으므로, 어떤그룹에서차이가있는지검정하도록하였다. 3가지그룹을 2개씩짝을지어중앙값의차이가있는지검정하는방법으로, 총 3개의짝이지어진다. 도로교통공단 81