박병호 임진강 백태헌 충북대학교공과대학도시공학과 (2011. 8. 12. 접수 / 2012. 3. 16. 채택 ) Traffic Accident of Domestic Rotary by Day and Nighttime Byung Ho Park Jin Kang Lim Tae Hun Back Department of Urban Engineering, Chungbuk National University (Received August 12, 2011 / Accepted March 16, 2012) Abstract : This study deals with the accident models of rotary. The objectives is to develop the models by day and nightime. In pursuing the above, this study gives particular attentions to collecting the data of geometric structure and accidents of 20 rotaries and developing the and negative binomial regression models using NLOGIT 4.0. The main results are as follows. First, the numbers of accident of nighttime (1.03 per 1,000 entering vehicles) were analyzed to be very higher than those of day (0.47 per 1,000 entering vehicles). Second, 4 models which were all statistically significant were developed, in which the dependent variable were both the number of accident and EPDO (equivalent property damage only). Finally, the number of entry/exit (X 1) and the number of entering lane (X 5) in the models of the number of accident, and X 1 in the EPDO models were adopted as the common variables. The variables were analyzed to be all positive to the dependent variables. Key Words : accident models, day and nighttime, NLOGIT 4.0, dependent variables, poisson and negative binomial regression models 1. 서론 * 회전교차로는교차로중앙에원형의교통섬을설치하여차량이교통섬을우회하여통과하는교차로이다. 이것은진입차량에우선권을주어끼어들기방식으로운영되는로터리와는달리회전하는차량에양보하는방식으로운영된다. 현재회전교차로는그우수성이인정되어미국, 호주및유럽등을비롯한세계여러나라에서기존의로터리가폐기되고회전교차로로전환되거나새로이회전교차로를설치하고있는추세이다. 그러나아직국내에서는로터리가운영되고있으며, 회전교차로의전환이적극이루어지지않고있다. 회전교차로는오염물질배출감소, 연료절감, 차량지체감소등여러가지장점이있으며, 가장대표적인장점으로사고감소의효과가뛰어난것이알려져있다. 이는회전교차로의특성상차량이교 To whom correspondence should be addressed. bhpark@chungbuk.ac.kr 차로를저속으로통과하며, 제어되지않은교차로에비해상충점이감소되기때문이다. 최근국내회전교차로설계지침 (2010) 이수립되었지만아직까지많은교차로가로터리형식으로운영되고있다. 따라서회전교차로로전환하기위해서는많은연구가필요하며, 회전교차로의가장큰특징인사고와관련된연구가필요하다. 전국에서운영되고있는 2007~2009 년 20 개로터리의사고자료를수집분석한결과, 주간사고건수는 95 건으로전체의 55%, 야간사고건수는 78 건으로 45% 이다. 사고건수로보면주간사고와야간사고의차이가미미한것으로볼수있지만, 교차로의 1 일교통량이야간보다주간이훨씬많다는것을감안하면야간사고비율이매우높은것을판단할수있다. 이는어둠으로인해운전자의시거확보가어렵고, 기하구조및운영시설등이야간운전자의안전성을전혀확보하지못하는것으로판단된다. 이러한야간사고의심각성을인지하고, 주 야간사고의특성및원인을파악할필요성이있다. 따라서이연구의목적은로터리사고모형의개발에 104
두고있다. 이연구는국내회전교차로의전환및도입을위한기초연구로, 전국에서운영되고있는로터리를조사한자료를바탕으로주 야간사고모형을개발한다. 연구의결과는로터리사고의원인을파악하여이에대처하는개선방안을마련하는데도움을줄수있을것으로판단된다. 이연구는다음과같은절차로진행한다. 첫번째로국내 외문헌과사례를살펴본다. 두번째로조사된국내로터리의기하구조및사고자료를바탕으로종속변수와독립변수로구분한다. 세번째로통계프로그램인 NLOGIT 4.0 을이용하여포아송및음이항회귀모형을개발한다. 마지막으로선정된변수를통해주 야간사고의특성을분석하여결론으로제시한다. 2.1. 기존문헌검토 2. 기존연구의고찰 Yongsheng Chen 등 (2011) 은미국 8 개주에서 14 개의회전교차로를대상으로 33 개의속도자료를이용하여속도와사고와의관계를규명하는모형을개발하였다. 또한속도와기하구조변수와의관계를연구하기위해다중선형회귀모형을개발하였다. 또한모형에는내접원직경, 진입폭및회전차로폭의 3 가지변수가채택되었다. Isebrands Hillary(2009) 는지방부교차로의높은사고원인을높은접근속도에있는것으로판단하였다. 지방부교차로중회전교차로전환된지점을대상으로전환되기전 후의사고자료를수집하였다. 이를바탕으로회전교차로의사고감소및안전성을통계분석을통해결론으로제시하였다. 전우훈등 (2005) 은시간대를중심으로교통사고발생건수와사망자수를분석하였다. 국내교통사고와일반국도에서발생한사망건수등을분석한결과, 그들은 18~20 시간대에가장많은사고가발생하는것으로분석하였다. 유두선등 (2008) 은청주시 4 지신호교차로를중심으로주간과야간의교통사고특성과사고모형을비교 분석하였다. 사고현황및특성분석을통해주간사고와야간사고의차이점을발견한결과, 야간의사고율 ( 백만진입차량당 ) 이주간보다 2.56 배많아야간사고가심각한것으로분석되었다. 또한이연구에서는통계적으로설명력이높은 12 개의주 야간사고모형이개발되었다. 김태영등 (2011) 은 2007 년청주시가로구간사 고자료를바탕으로주 야간사고모형을개발하였다. 그들은통계적으로유의한 4 개의사고모형을개발하였으며, 채택된독립변수를활용하여주 야간사고의특성을비교분석하였다. 2.2. 기존연구와의차별성 기존연구에서는일반적인신호교차로나비신호교차로혹은가로구간사고에관한연구가대부분이었으며, 국내로터리사고에관련된연구는거의없었다. 이연구의차별성은다음과같다. 첫째, 전국 20 개지점의로터리를선정하여교차로의운영현황, 기하구조및사고자료를수집하여분석하였다. 둘째, 조사된사고자료를통해주간및야간사고로유형을구분하여그특성을분석하였다. 마지막으로구축된자료를기반으로로터리의주 야간사고모형을개발하였다. 3. 자료수집및분석방법론정립 3.1. 자료수집및분석전국 20개지점의로터리를대상으로현장조사를통해로터리의운영현황및기하구조자료를수집하였다. 또한도로교통공단에서운영하고있는 교통사고분석시스템 TAAS 에서 2007년부터 2009년까지의 3년간사고자료를수집하였다. 조사결과총 173건의사고자료가수집되었으며, 사고유형으로는차대차사고 127건, 보행자사고 44건및차량단독사고 2건으로나타났다. 주간사고의경우차대차사고 68건, 보행자사고 25건및차량단독사고 2건으로나타났으며, 야간사고는차대차사고 59건및보행자사고 19건으로수집되었다. 사고건수비율은주간사고 95건과야간사고 78건으로, 각각 55% 및 45% 의비율을차지하는것으로분석되었다. 또한대물피해환산계수 (EPDO: equivalent property damage only) 를적용한결과, 주간사고는 396 EPDO 그리고야간은 327 EPDO 로조사되었다. Table 1은이를정리하여나타낸것이다. Table 2는주간사고및야간사고의기술통계를분석한것이다. 주간사고와야간사고의평균사고건수는각각 4.75건및 3.90건으로주간사고가높은것으로분석되었다. 가장많은사고건수는주간 14건그리고야간 20건으로야간의사고건수가높은것으로분석되었다. 주간과야간의평균 EPDO는각각 19.80 및 16.35로분석되었다. 한국안전학회지, 제 27 권제 2 호, 2012 년 105
박병호 임진강 백태헌 Table 1. Number of accident by rotary Rotaries Number of accident EPDO Day Nighttime Day Nighttime 동해시시청로터리 13 17 33 81 서산시 1 호광장로터리 14 4 90 12 논산시동산교차로 2 1 6 3 김제시시청오거리 11 2 45 15 김제시경찰서오거리 3 7 15 24 영주시꽃동산로터리 9 20 27 93 진주시오죽광장사거리 9 5 36 21 진주시봉곡광장사거리 11 11 36 39 화천군화천대교오거리 2 0 6 0 청원군오산원형교차로 3 0 9 0 청원군서평원형교차로 1 0 3 0 진천군원동교차로 1 0 3 0 무주군적상삼거리 0 0 0 0 무주군라제통문삼거리 0 0 0 0 고창군월곡원형교차로 2 4 9 18 진안군남광교차로 0 0 0 0 구례군군청앞오거리 5 2 18 6 화순군교리교차로 4 3 12 9 제주시금악교차로 2 2 12 6 서귀포시서광서리교차로 3 0 36 0 계 95 78 396 327 Table 2. Descriptive statistics of dependent variables Classification Number of accident EPDO Day Nighttime Day Nighttime Minimum 0 0 0 0 Maximum 14 20 90 93 Mean 4.75 3.90 19.80 16.35 Std. Deviation 4.61 5.78 21.86 26.41 Variance 21.25 33.36 477.85 697.71 Accident per 1,000 vehicles 0.47 1.03 1.96 4.32 진입차량천대당사고건수는주간 0.47 건야간 1.03 건으로나타났고, EPDO 는주간 1.96 그리고야간 4.32 로분석되어, 야간사고가상대적으로매우많은것을알수있다. 3.2. 변수의선정및분석 이연구는국내에서운영되고있는로터리를대상으로조사된사고자료를주간과야간으로구분하였으며, 사고건수및 EPDO 를모형의종속변수로선정하였다. Table 3. List of variables Classification Symbol Dependent Y 1 사고건수 variables Y 2 EPDO X 1 진출입구수 ( 개 ) X 2 내접원직경 (m) X 3 분리교통섬 ( 돌출 ) 수 ( 개 ) X 4 조명시설수 ( 개 ) X 5 평균진입차로수 ( 차로 ) X 6 평균진입차로폭 (m) Independent X 7 평균횡단거리 (m) variables X 8 과속방지턱수 ( 개 ) X 9 횡단보도안전지대확보수 ( 개 ) X 10 상충횟수 ( 회 ) X 11 상충시진입차량우선횟수 ( 회 ) 주간교통량, 야간교통량 X 12 ( 첨두시간교통량 일평균보정계수 주야간교통량비 ) * 주 야간교통량은 2008도로교통량통계연보의주야율 (72.8%) 를적용 또한로터리의사고와밀접한관련성이있을것으로판단되는독립변수 12 개를선정하였으며, 모형개발에앞서변수들과의관계와다중공선성을알아보기위해 SPSS 17.0 통계패키지프로그램을통해신뢰수준 95% ( =0.05) 를기준으로종속변수와독립변수간의상관관계분석을수행하였다. 4. 모형개발 일반적으로포아송과음이항회귀모형은종속변수인사고자료의과분산정도에따라선별되어사용된다. 사고자료의과분산정도를나타내는과분산계수 (Φ) 값이 0 에가까우면포아송회귀모형이적합하며, 0 에가깝지않으면음이항회귀모형을사용하는것이바람직하다 4). McFadden(1976) 은모형의 2 값이 0.2~0.4 사이의값을가지면설명력이좋은모형이라고평가하고있기때문에, 본연구에서도이를적용하여설명력을평가하였다. 4.1. 주 야간사고건수모형주간사고건수의모형을구축한결과 Table 4와같이 및평균진입차로수 (X 5) 가변수로채택되었다. 이모형에서는모두양의관계를갖기때문에진출입구수와진입차로수가많을수록사고발생을높이는것으로평가되었다. 이 106 Journal of the KOSOS, Vol. 27, No. 2, 2012
Table 4. and negative binomial regression models of day accident (Y 1) Coefficient -3.425(-4.540) -3.424(-4.326) p-value 0.000 0.000 Coefficient 0.611(6.308) 0.611(7.156) p-value 0.000 0.000 평균진입차로수 Coefficient 1.450(6.347) 1.450(4.199) (X 5) p-value 0.000 0.000 Alpha( ) - 0.000(0.999) 2 0.440 - Y 1 = exp(-4.540+6.308x 1+6.347X 5) * ( ) 의수는 t 값임 Table 5. and negative binomial regression models of nighttime accident (Y 1) 평균진입차로수 (X 5) Coefficient -2.297(-2.563) -2.297(-2.183) p-value 0.010 0.029 Coefficient 0.367(2.539) 0.367(2.142) p-value 0.011 0.032 Coefficient 0.998(3.254) 0.998(1.890) p-value 0.001 0.059 교통량 (X 12) Coefficient 0.001(2.209) 0.001(1.395) p-value 0.027 0.163 Alpha( ) - 0.000(0.999) 2 0.473 - Y 1 = exp(-2.563+2.539x 1+3.254X 5+2.209X 12) 변수들의 p 값은신뢰수준 90%(a = 0.10) 기준에모두유의하며, 과분산계수 ( ) 가 0 으로나타나포아송회귀모형이적합한것으로분석되었다. 우도비 ( 2 ) 는 0.440 으로통계적으로설명력이높은모형이평가되었다. 야간사고건수의모형을구축한결과는 Table 5 와같다. 표에나타나듯이,, 진입차로수 (X 5) 및교통량 (X 12) 이독립변수로채택되었다. 이모형에서는모두양의관계를갖는것으로나타나진출입구수, 진입차로수가및야간교통량이많을수록사고의발생을높이는것으로분석되었다. 과분산계수 ( ) 는 0 으로포아송회귀모형이적합하며, 우도비 ( 2 ) 는 0.473 으로통계적으로유의한것으로평가되었다. 4.2. 주 야간 EPDO 모형 주간 EPDO 모형을구축한결과는 Table 6 과같다. 및교통량 (X 12) 이독립변수로채택되었으며, 모두양의관계를갖는것으로나타나진출입구수및주간교통량이많을수록사고가많이발생하는것으로분석되었다. 과분산계수 ( ) 가 1.703 으로나타나포아송회귀모형이적합한것으로분석되었으며, 우도비 ( 2 ) 가 0.499 로나타나통계적으로유의한것으로평가되었다. Table 7 은야간 EPDO 모형을개발한결과이며,, 돌출된분리교통섬수 (X 3), 조명시설 Table 6. and negative binomial regression models of day EPDO (Y 2) Coefficient 1.084(5.835) 0.378(0.275) p-value 0.000 0.783 Coefficient 0.192(4.242) 0.378(1.189) p-value 0.000 0.234 교통량 (X 12) Coefficient 0.796E-05(9.024) 6.610E-05(1.510) p-value 0.000 0.131 Alpha( ) - 1.703(0.089) 2 0.499 - Y 2 = exp(5.835+4.242x 1+9.024X 12) Table 7. and negative binomial regression models of nighttime EPDO (Y 2) Coefficient -5.823(-8.438) -1.449(-0.400) p-value 0.000 0.689 Coefficient 1.332(9.740) 0.234(0.328) p-value 0.000 (0.743) 돌출된 Coefficient -0.221(-2.817) -0.050(-0.083) 분리교통섬수 (X 3) p-value 0.005 (0.934) 조명시설수 (X 4) 평균진입차로수 (X 5) 횡단보도안전지대확보수 (X 9) Coefficient -0.496(-4.369) 0.225(0.460) p-value 0.000 (0.646) Coefficient 2.671(11.923) 1.464(0.686) p-value 0.000 (0.493) Coefficient -0.566(-5.220) -0.361(-0.601) p-value 0.000 (0.548) 상충횟수 (X 10) Coefficient 0.008(3.803) 0.005(0.276) p-value 0.0001 (0.783) Alpha( ) - 1.698(0.895) 2 0.738 - Y 2 = exp(-8.438+9.740x 1+2.817X 3-4.369X 4 +11.923X 5-5.220X 9+3.803X 10) 한국안전학회지, 제 27 권제 2 호, 2012 년 107
박병호 임진강 백태헌 수 (X 4), 평균진입차로수 (X 5), 횡단보도안전지대확보수 (X 9) 및상충횟수 (X 10) 가독립변수로채택되었다. 진출입구수, 평균진입차로수및상충회수가많을수록사고가심각해지는것으로분석되었고, 돌출된분리교통섬수, 조명시설수및횡단보도안전지대확보수가적을수록사고심각도가높은것으로분석되었다. 과분산계수 ( ) 가 1.698 로나타나포아송회귀모형이적합한것으로분석되었으며, 우도비 ( 2 ) 가 0.738 로나타나설명력이매우높은모형이개발된것으로평가되었다. 4.3. 모형별비교분석 Table 8 은개발된모형에대한독립변수를공통변수와특정변수로구분한것이다. 주 야간사고건수모형 (Y 1) 의공통변수는진출입구수및평균진입차로수이며, 특정변수는교통량으로분석되었다. EPDO 모형 (Y 2) 의공통변수는진출입구수, 그리고특정변수는돌출된분리교통섬수, 조명시설수, 평균진입차로수, 횡단보도안전지대확보수, 상충횟수및교통량으로분석되었다. 공통변수는주간과야간모두의사고발생및심각요인이라할수있다. 따라서주간및야간의사고발생과사고심각도의주요인을특정변수를통해판단할수있으며, 야간사고발생의주요인은교통량, 심각도의주요인은돌출된분리교통섬수, 조명시설수, 평균진입차로수, 횡단보도안전지대확보수및상충횟수인것으로분석되었다. Table 8. Common and specific variables Classification Y 1 Y 2 Common variables Specific variables 진출입구수 (X 평균진입차로수 (X 1) 5) 돌출된분리교통섬수 (X 3) 조명시설수 (X 4) 평균진입차로수 (X 5) 교통량 (X 12) 횡단보도안전지대확보수 (X 9) 상충횟수 (X 10) 교통량 (X 12) 일반적으로상충횟수의증가와사고는비례관계를갖고있으며, 로터리의진출입구수, 평균진입차로수및교통량의증가는차량간상충횟수를높이는작용을한다. 특히야간의경우운전자의시야가좁아지므로상충횟수의증가는사고의증가에도큰영향을미칠것으로판단된다. 돌출된분리교통섬및횡단보도안전지대는비신호로운영되는로터리에서보행자의안전성을높이는유일한시설이다. 이는보행자의횡단거리를최소화하여차량상충의노출을감소시켜주며, 야간의경우어둠으로인해시거가짧아지고, 보행자의발견이어렵기때문에안전성을높이기위해반드시설치되어야한다. 조명시설의경우야간에운전자가교차로시설, 안내표지판, 진출로및교차로를횡단하는보행자등을식별하여교차로를안전하게통과하기위한필수시설이다. 조명시설을설치하여야간운전자의시야를확보해야하며, 이것은야간사고를사전에방지하는효과를가질것으로판단된다. 4.4. 모형의검증구축된모형의적합성을검증하기위해본연구에서는모형의개발과정에서적용된독립변수를구축된모형식에적용하여실제치와예측치와의평균치를비교하였다. 대응표본 t 검정 (paired sample t-test) 을통해실제치와예측치사이의차이여부를통계적으로입증하였으며, 검증결과는 Table 9와같다. 사고건수모형 (Y 1) 의주간및야간모두 t값이 0.001, 유의확률 0.999로나타나귀무가설 (H0 : d0 = 0) 을기각하지못하여, 실제치와예측치간에차이가있는것으로증명되지못했다. EPDO모형 (Y 2) 의경우 t값이주간 -0.507, 그리고야간 0.019로나타났고, 유의확률이각각 0.618 및 0.985로분석되었다. 이는주간및야간모두귀무가설 (H 0 : d 0 = 0) 을기각하지못하여, 실제치와예 Table 9. Paired-sample t-test Classification Mean Standard deviation Paired-sample t-test Error of mean 95% Confidence interval Minimum Maximum t-value Correlation p-value (two-tailed) Y 1 (day) 0.001 2.136 0.478-0.999 1.000 0.001 19 0.999 Y 1 (nighttime) -0.001 1.702 0.381-0.796 0.796 0.001 19 0.999 Y 2 (day) -1.735 15.311 3.424-8.900 5.431-0.507 19 0.618 Y 2 (nighttime) 0.071 16.553 3.701-7.676 7.818 0.019 19 0.985 108 Journal of the KOSOS, Vol. 27, No. 2, 2012
측치간에차이가있는것을증명하지못했다. 5. 결론 본연구는국내로터리를회전교차로로전환하거나회전교차로를도입하기위한기초연구로주요연구결과는다음과같다. 첫째, 로터리의진입차량천대당사고건수는야간 1.03 건으로주간 0.47 건에비해매우높은것으로분석되었다. 둘째, 사고건수와 EPDO 를종속변수로한통계적으로유의한 4 개의포아송회귀모형이개발되었다. 모형의우도비 ( 2 ) 가 0.440~0.738 사이의값으로분석되어설명력이매우높은것으로평가되었다. 마지막으로, 사고건수모형의공통변수로는 및평균진입차로수 (X 5) 가채택되었으며, EPDO 모형에서는 가공통변수로채택되었다. 공통변수모두양의관계를갖는것으로분석되었다. 현재국내에서는국가경쟁력강화위원회의 교통운영체계선진화운영 의일환으로회전교차로의보급확대를적극추진하고있다. 이러한시점에서이연구는국내에서운영되고있는로터리의사고모형을개발하여사고특성을분석하였으며, 이는향후로터리의폐지및회전교차로로전환하는데있어주요연구결과중하나가될것으로기대된다. 향후모형의설명력을높이기위해보다많은지점을조사하고, 다년도의사고자료를구축한분석이필요하다. 또한변수의추가와다중비선형, ZAM, 패널자료분석등모형의다양화가이루어져야할것으로판단된다. 참고문헌 1) 회전교차로설계지침, 국토해양부, 2010. 2) 김태영 임진강 박병호, 청주시간선가로구간의주 야간사고특성및모형개발, 한국도로학회논문집, 제 13 권제 1 호, pp. 13~19, 2011. 3) 유두선 오상진 김태영 박병호, 주 야간교통사고의특성및사고모형비교분석 - 청주시 4 지신호교차로를중심으로, 대한토목학회논문집, 제 28 권제 2 호, pp. 181~189, 2008. 4) 이기영 이용택, 확률회귀모형을이용한고속도로의사고요인분석, 도로교통, 제 94 호, pp. 51~64, 2003. 5) 전우훈 조혜진, 야간교통사고의특성분석연구, 대한토목학회학술대회, 제 10 호, pp. 4729~ 4732, 2005. 6) McFadden, D. The Theory and Practice of Disaggregate Demand Forecasting for Various Modes of Urban Transportation, Berkeley, Institute of Transportation Studies, Working Paper No. 7623, 1976. 7) Isebrands, Hillary, Crash Analysis of Roundabouts at High-speed Rural Intersections, TRB Annual Meeting CD-ROM, 2009. 8) Yongsheng Chen ㆍ Bhagwant Persaud ㆍ Craig Lyon, Effect of speed on roundabout safety performance -Implications for use of speed as a surrogate measure-, TRB Annual Meeting CD-ROM, 2011. 9) Vaughan W. Inman ㆍ Teddy Shafer ㆍ Bryan J. Katz, Field Observations of Path and Speed of Motorists at Double-Lane Roundabout, Urban Street Symposium, July 28-30, 2003. 한국안전학회지, 제 27 권제 2 호, 2012 년 109