Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 18, No. 12 pp. 93-99, 2017 https://doi.org/10.5762/kais.2017.18.12.93 ISSN 1975-4701 / eissn 2288-4688 조중연 1, 임홍규 2, 이민재 3* 1 유니콘스 ( 주 ), 2 ( 주 ) 트리니티윙, 3 충남대학교토목공학과 Development of ICT-based road safety integrated facilities for pedestrian crossing Choong-Yuen Cho 1, Hong-Kyu Yim 2, Min-Jae Lee 3* 1 R&D Division, Unicons co.,ltd. 2 R&D Division, Trinitywing 3 Department of Civil Engineering, Chungnam University 요약지난해국내에서발생한교통사고사망자수는 OECD 회원국가운데인구 10만명당 10명으로 35개국중 6위를기록하고있고, 어린이나노인과같은교통약자의사고율도높은수준에있다. 본연구에서는관련문헌검토, 교통사고분석시스템자료를이용한사고요인분석및교통사고특성분석등을통하여국내비도심지역교통약자의교통사고저감을위해개발하고있는교통안전시설물을소개하고자한다. ICT기반횡단보도용교통안전통합시설물은어린이보호구역의횡단보도를우선검토대상으로하여불법주차차량을배제하며, 보행자에게횡단보도에접근차량이있음을알려주는스마트안전휀스와횡단보도보행자가있음을인지하지못한운전자에게경고하는스마트방지턱으로구성하여상호작동하도록설계하였다. 횡단보도용교통안전시설물의적정형태및규모를표준화하기위하여도로기능, 보도구분, 전력, 차로수, 기학적형태등을고려한타입별표준모델을구축하였고, 시설물의요구기능을정의하여아이디어를구체화하였다. 이에따라, 교통약자의교통사고를저감하고, 태양광전력공급, 기존설치된안전휀스와의호환성을염두에둔디자인으로유지관리비용절감효과를얻을수있을것으로기대한다. Abstract The rate of traffic accidents that occurred in Korea last year is 10 out of every 100,000 people, ranking it 6th among the 35 OECD member countries. The accident rate of children with disabilities and elderly people is also high. The purpose of this study is to introduce traffic safety facilities which have been developed for the reduction of traffic accidents in non-urban areas in Korea through an analysis of the related literature, the accident factors using traffic accident analysis system data and traffic accident characteristics. Traffic safety integrated facilities for ICT-based pedestrian crossings are subject to cross-sectional coverage of child protection zones. The smart safety fence prevents vehicles from parking illegally and informs pedestrians that there is an access vehicle on the pedestrian crossing. The smart bump is designed to warn drivers who are not aware of the pedestrians. In order to standardize the appropriate form and size of the traffic safety facilities for pedestrian crossings, we constructed a standard model for each type, considering the road function, press classification, power, lane number, geometric form, etc. As a result, the rate of traffic accidents involving vulnerable people was reduced. In addition, it is anticipated that the maintenance costs will be reduced by the use of a solar power supply and their compatibility with the existing installed safety fences. Keywords : Bump, Safety Facilities, Safety Facilities Design, Safety Fance, Traffic Accident 본논문은국토교통부 / 국토교통과학기술진흥원의연구과제로수행되었음.(17TBIP-C125411-01) * Corresponding Author : Min-Jae Lee(Chungnam Univ.) Tel: +82-42-821-5677 email: lmjcm@cnu.ac.kr Received October 17, 2017 Revised (1st November 16, 2017, 2nd November 23, 2017) Accepted December 8, 2017 Published December 31, 2017 93
한국산학기술학회논문지제 18 권제 12 호, 2017 1. 서론 1.1 연구의배경및목적 지난해국내에서발생한교통사고는 OECD 회원국가운데높은순위를차지하고있다. 국내에서교통사고로인한사망자수는인구 10만명당 10.0명으로 35개국중 6위를기록하고있다. 그중어린이및노인등교통약자의사고율은높은비율을차지하고있다. 따라서본연구는비도심지역의어린이및노인등교통약자에대한보행중교통사고를감소시킬수있도록횡단보도용교통안전통합시설물개발을목표로한다. 본연구에서개발하려는교통안전시설물 ( 안전휀스및방지턱 ) 은기존의수동형교통시설물에서사용자 ( 보행자및운전자 ) 를감지하는센싱기술을이용하여차량과보행자간에정보를통신하고교통정보를상호인식시키는 ICT기반능동형교통시설물이다. 1.2 어린이교통사고현황 최근도로교통공단보도자료에따르면 12세이하어린이보행자교통사고는 2013년~2015년 3년간 14,401 건이발생하였고 124명이사망하였다. 이가운데 9% 가어린이보호구역안에서발생하였고, 나머지 91% 는동네이면도로, 교차로주변, 아파트등에서발생하고있어별도의대책마련이시급한실정이다 [1]. 학년별사고비율은취학전아동이사망자의 52.4%, 부상자의 25.9% 를차지해가장많았고, 초등학교저학년 (1~3학년) 이전체사망자의 34.7%, 부상자의 41.6% 로연령대가낮을수록사고노출위험이높았다. 시간대별교통사고발생은 [fig.1] 과같이오후 2시~8시에사망사고의 61.3%, 부상사고의 66.8% 가발생해초등학교정규수업이끝나고귀가하거나학원수업을위해이동하는시간대가가장위험한것으로분석되었다 [1]. Fig. 1. Trends of walking children's ideologies over the last three years(2013~2015) Fig. 2. In the past three years, the violation status of child pedestrian driving laws (2013 ~ 2015) 사고발생원인으로는 [fig.2] 와같이가해운전자의위반법규별로 안전운전의무불이행 이사망사고의 64.5%, 부상사고의 60.8% 를차지했고 보행자보호의무위반 이사망사고의 18.5%, 부상사고의 21.6% 로뒤를이었다 [1]. 특히, 초등학교및유치원의주출입문에서반경 300m 이내의어린이보호구역에서는시속 30km/h를유지해야되지만, 표지판이미설치되거나가로수등으로인하여어린이보호구역표시가가려져운전자가자신이주행하고있는도로가어린이보호구역임을인지하지못한상태에서운전하는경우도있다. 또한비도심지역의경우어린이보호구역내에신호등이설치되어있더라도원활한교통흐름을위하여황색신호점멸로관할기관이운용하고있는경우도있다. 따라서이러한지역의교통사고를저감하기위해서는 ICT 기반의교통안전시설물이필요하다. 1.3 노인교통사고현황 도로교통공단의 2016년교통사고통계자료에따르면노인교통사고는매년증가추세이다. 노인교통사고는교통상황에대한이해부족및무단횡단, 보행속도에따른교통사고노출이주요원인으로분석되었다. 때문에농촌이나비도심지역의보행자특성에맞는교통안전시설물을설치하여안전한교통환경을조성하는것이필요하다. 이를위하여경로당, 노인복지시설등노인들의통행량이많은구역에노인보호구역 (Silver Zone) 을지정하고, 노인보호표지판, 과속방지턱, 미끄럼방지시설등의시설물을설치하여운전자에게주의를주고있으나운전자사각지대, 노인행동특성등을고려한교통안전시설물이필요한실정이다. 94
Fig. 3. Model building by test bed type 2. 본론 2.1 횡단보도용교통안전통합시설물개요 2.1.1 교통안전시설물의타입별표준모델구축본연구의적용장소는비도심지역가운데신호등, 과속방지카메라등교통안전시설물이부족하고교통사고가반복적으로발생하는지역이다. 이러한적용장소에 ICT 기반횡단보도용교통안전통합시설물의적정형태및규모를표준화하기위하여도로기능, 보도구분, 전원, 차로수, 기하학적형태등을고려한교통안전시설물의타입별표준모델을 [fig.3] 와같이구축하였다. 도로기능은간선도로와국지도로로구분한다. 도시의주요지점을연결하는주요한도로인간선도로와속도가낮고교통량이적으며이동거리가짧은하위도로인국지도로 ( 이면도로 ) 는인허가기관과관리주체기관이각각다르기때문에관계기관협의및교통안전시설물의규모등을고려해야한다. 보도의구분은양측, 편측, 미설치지역으로나눌수있다. 또한, 보도는안전휀스를신설로설치해야하는지역과기존에설치된지역이있으며기설치된안전휀스를활용할지교체할지를판단하여야한다. 전력은태양광을이용한경우와일반전력을이용한경우가있다. 태양광은가로수및인접건물에의한태양광차폐로발전이불가능한지역을피해야하고시설규모및사용전력량에따른태양광패널의크기를고려해야한다. 차로수는 1차로, 2차로, 3차로이상으로구분하며차로수에따라보행자의횡단시간에따른적정동작시간과보행자센싱거리를고려해야한다. 기하학적형태는직선도 로, 삼거리및사거리와같은교차로로구분하며교차로의경우인접횡단보도에설치된교통안전시설물과정보연계방안을고려해야한다. 구축된모델중에서가장일반적인타입은 2차선도로이고양측으로보도및안전휀스가설치된지역이며사회적이슈가되고있는어린이보호구역을우선대상지역으로선정하여검토한다. 2.1.2 교통안전시설물의요구기능본연구의주된적용대상인어린이는상황변화에대한반응속도가느리고판단력이부족하지만학교교육을통하여도로횡단시횡단보도를이용해야한다는것을기본적으로숙지하고있기때문에무단횡단보다는횡단보도주변에서사고발생이가능성이높다. 어린이보호구역횡단보도주변에요구되는첫번째기능으로는운전자가보행하려는어린이를빠르게인지하게하여사고를예방하는것이다. 보행사고원인중어린이들이뛰어서도로를횡단하는경우 (21.2%) 사고발생비율이높으며, 불법주차된차량의뒤쪽사각지대에서갑자기도로로뛰어나오는어린이는더욱사고에노출될위험성이높다. 따라서도로에불법주차된차량을우선적으로배제시켜야한다. 주행하는차량의속도가규정속도인 30km/h 이내더라도갑자기뛰어나오는어린이가큰부상을입는사례가많기때문에불법주차차량을감지하여불법주차차량에게경고를주는기능이필요하다. 따라서본연구에서는안전휀스센서부에거리센서를이용하여불법주차를감지하고전광판에문구를표시하여차주에게차량을이동하게끔작동하도록한다. 95
한국산학기술학회논문지제 18 권제 12 호, 2017 두번째요구기능은접근하고있는주행차량이있음을보행자에게인지시켜안전하게횡단할수있도록하는기능이다. 이는방지턱에설치된거리센서를통하여접근차량을감지하고전광판에차량이접근하고있음을알려주게된다. 세번째요구기능은보행자를감지하여접근하는주행차량에게보행자가있음을알려주는기능이다. 보행자가접근시안전휀스에설치된인체감지센서로감지후방지턱의 LED가점멸하여운전자에게주의를주게된다. 네번째요구기능으로는보행자의유무와상관없이횡단보도와가까워졌을때주행차량의속도를기본적으로감속시키는기능이다. 따라서과속방지턱을설치하여운전자로하여금감속주행을유도하는것이필요하다. 이러한요구기능들을반영한개념도는 [Fig.4] 와같으며, [Table.1] 에시설물별주요요구기능을정리하였다. 추가했다. 2.2 교통안전시설물상세설계 2.2.1 횡단보도스마트휀스설계횡단보도스마트휀스는센서부, 전광판, 철제휀스로크게구성된다. 센서부는보행자및불법주차차량을감지하고 LED 전광판에표시한다. 또한, 센서부에블랙박스를내장하여보행자인체감지또는주행차량감지등이벤트발생시주변화상정보를저장하도록한다. 스마트안전휀스및스마트방지턱에지속적인전원공급을위하여태양광패널을지주형태로설치후전력선을연결한다. 안전휀스와방지턱의동작시간및규모에따른소요전력량을현장설치전에검토하여태양광패널의크기를결정한다. 전광판은횡단보도로접근중인차량을방지턱의센서에서감지한차량정보를보행자에게표시하고불법주차된차량에게는경고를표시한다. 안전휀스는일반적인철제휀스로보행자구역과차량운행구역을구분하여보행자의안전을확보한다. 횡단보도스마트휀스의특징으로는안전휀스가기존시설물로설치되어있는경우안전휀스에추가적으로부착이가능하다. 따라서과다한비용이발생하지않으며호환성이우수하다. 또한운용중시설물이고장시고장부분만부분교체가가능하여유지관리비용을절감할수있다. Fig. 4. Traffic safety facilities design concept Table 1. Major functions by Traffic safety facilities Spec. Function Display Vehicle access indication board Illegal parking indication Safety Detect illegal parking vehicles sensor fence Pedestrian crossing detection Prevention of unauthorized crossing Steel fence Drive pedestrians to crosswalk Bump body Induction of over speed Vehicle detection (pressure sensor) sensor Bump Vehicle detection (distance sensor) Emission on pedestrian LED crossing detection Solar panel Power supply (a) Fig. 5. safety fence (a)standard safety fence (b)crosswalk smart fence design concept (b) 이밖에환경성과유지관리경제성을고려해태양광을이용한지속적인전원공급방식과안전휀스센서부에이벤트발생시순간촬영하는방식의블랙박스기능을 Fig. 6. Crosswalk smart fence 96
(a) (b) Fig. 7. Sensor unit of Crosswalk smart fence Fig. 8. Bump (a)standard Bump (b)crosswalk smart bump design concept 2.2.2 스마트방지턱설계방지턱의설치장소는국토교통부의 도로안전시설설치및관리지침 에따라 1 학교앞, 유치원, 어린이놀이터, 근린공원, 마을통과지점등으로차량의속도를저속으로규제할필요가있는구간, 2 보도, 차도의구분이없는도로로서보행자가많거나어린이의놀이로교통사고위험이있다고판단되는도로, 3 공동주택, 근린상업시설, 학교, 병원, 종교시설등차량의출입이많아속도규제가필요하다고판단되는구간, 4 차량의통행속도를 30km/h 이하로제한할필요가있다고인정되는도로이며, 방지턱설치불가능장소는 1 교차로로부터 15m 이내, 2 건널목으로부터 20m 이내, 3 버스정류장으로부터 20m 이내, 4 교량, 지하도, 터널, 어두운곳, 5 연결되는도로진입에방해되는곳또는맨홀등의작업차량진입을방해하는장소이다. 본연구에서개발하는스마트방지턱은 어린이 노인및장애인보호구역의지정및관리에관한규칙 제3조에의해지정된제한속도 30km/ 시이하설정구역인어린이보호구역, 노인보호구역, 장애인보호구역및생활도로구역을대상으로한다. 방지턱의재료는기본적으로도로를만들때사용된주재료 ( 아스팔트 ) 를사용하여노면과일체가되도록설치함을원칙으로하지만특수한경우에한하여고무, 플라스틱등으로제작설치할수있다. 최근에는고무, 플라스틱으로만들어진기성품을많이사용하는추세이며, 본연구에서는고무, 플라스틱제품을우선적용대상으로하고, 추후아스팔트에도적용가능한제품을개발하려한다. 스마트방지턱은 [fig.10] 과같이거리감지센서 #1로접근하는차량을 1차로감지하고, 거리감지센서 #2로방지턱을통과하는차량 2차로감지하여안전휀스에부착된전광판에정보를표시한다. LED 표시등은보행자가있을시점멸작동하여운전자에게경고를표시한다. Fig. 9. Crosswalk smart bump Fig. 10. Configuration of sensor module 3. 결론본연구는비도심지역의교통약자를위한교통안전시설물에대해연구하고자하였다. 도심지역은사용자 ( 보행자, 운전자 ) 가많아비도심지역에비하여사고발생가능성이높으나신호등, CCTV, 횡단보도조명등과같은다양한교통안전시설물또한비도심지역에비하여많이설치되어있는것이현실이다. 따라서, 비도심지역및농촌지역의교통사고발생에대한사회적관심이낮고이러한지역의어린이및노인과같은교통약자를위한교통안전시설물이부족하기때문에비도심지역을대상으로한교통안전시설물에대해연구하였다. 교통사고문헌조사를통하여사고특성을파악하였고이를예방할수있는횡단보도용스마트휀스와방지턱을개발하였다. 본연구의기대효과로는어린이보호구역내교통사고발생을저감할것으로예상한다. 또한, 태양광기반 97
한국산학기술학회논문지제 18 권제 12 호, 2017 자생기술을도입하여전력사용비용을제로화하고, 부분교체및기존시설활용을고려한디자인으로교체비를절감하는효과를기대할수있다. 본논문은국토교통과학기술진흥원의국토교통기술사업화지원사업연구과제중 1차년도연구결과를바탕으로작성하였다. 이에따라, 어린이보호구역및노인보호구역에필요한새로운교통안전시설물에대한아이디어를도출하고태양광기술과센싱기술을안전휀스및방지턱에접목하여아이디어를구체화한전체적인개념에대한내용을기술하였다. 후속연구로는 2차년도, 3차년도에걸쳐실물모형제작과특허출원, 테스트베드를선정하여실제작동및사고저감효과, 사용자만족도조사등을수행할예정이다. 사고저감효과는안구운동측정장치인 TalkEye Lite를활용하여운전자의주행중사물을주시하는과정에서발생하는시각행태특성을분석하는모니터링등을수행하여분석할예정이다. 시공실적부족으로적정테스트베드를구축하는데애로사항이있을것으로예상되나, 공인인증기관의안전성검증및가격경쟁력등을향상하여문제점을해결하고자한다. 추가적으로신호등및 CCTV 등의시설물과의연계성을검토한다. 또한, 방지턱과휀스간의무선통신방식검토를통해유선통신방식시통신망설치공정간소화및비용을절감할수있도록한다. 본연구는국토교통부 / 국토교통과학기술진흥원의지원으로수행되었음 (17TBIP-C125411-01). References [1] Road Traffic Authority. Press Releases of "91% of pedestrian accidents in children, out of protected area... Countermeasures needed", 2016. [2] C. Y. Cho, Y. S. Kim, Y. J. Lee, M. J. Lee, Traffic Safety Technology Proposal for Chungcheong Region, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 16 no. 2, pp. 1524-1532, 2015. DOI: https://doi.org/10.5762/kais.2015.16.2.1524 [3] Small and Medium Business Administration. Advanced Crosswalk safety system development report. 2007. [4] Small and Medium Business Administration. security light for pedestrian safety. 2014. [5] Seoul Metropolitan Government. Final Report on Environmental Impact Assessment and Measurement Investigation of Light Pollution in Seoul. 2014. [6] J. K. Lim, Vision Zero-Strategies for adopting a Target of Zero for Road Traffic Fatalities and Serious Injuries in Korea, Transportation Technology and Policy, vol. 9 no. 3, pp. 111-117, 2012. [7] J. T. Park, I. J. Chang, E. Y. Shon, S. B. Lee, Development of Traffic Accident Forecasting Models Considering Urban-Transportation System Characteristics, Journal of Korean Society of Transportation, vol. 29 no. 6, pp. 39-56, 2011. [8] J. T. Oh, I. S. Yun, J. W. Hwang, E. Han, "A Comparative Study On Accident Prediction Model Using Nonlinear Regression And Artificial Neural Network, Structural Equation for Rural 4-Legged Intersection", Journal of Korean Society of Transportation, vol. 32 no. 3, pp. 266-279, 2014. DOI: https://doi.org/10.7470/jkst.2014.32.3.266 [9] H. R. Lee, K. J. Kum, S. N. Son, "A study on the factor analysis by grade for highway traffic accident", Journal of the Korean Society of Road Engineers, vol. 13 no. 3, pp. 157-165, 2011. DOI: https://doi.org/10.4491/ksee.2011.33.3.157 [10] D. H. Ji, Y. T. O, H. H. Choi, "A Study of Qualitative and Quantitative Risk Assessment for Highway Safety Facilities", Korean Journal of Construction Engineering and Management, vol. 8 no. 2, pp. 99-109, 2007. [11] H. W. Lee, D. H. Joo, C. S. Hyun, J. H. Jeong, B. H. Park, C. K. Lee, "A Study on the Analysis for the Effects of the Section Speed Enforcement System at the Misiryeong tunnel section", The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems, vol. 12 no. 3, pp. 11-18, 2013. DOI: https://doi.org/10.12815/kits.2013.12.3.011 [12] M. J. Kwon, "Development of Traffic Accident Prediction Model using cluster analysis method based on the type of city", University of Ajou Master s Thesis, 2008. [13] M. G. Kang, G. M. Lee, Multiple Regression Equations for Estimating Water Supply Capacities of Dams Considering Influencing Factors, Journal of Korea Water Resources Association, vol. 45 no. 11, pp. 1131-1141, 2012. DOI: https://doi.org/10.3741/jkwra.2012.45.11.1131 조중연 (Choong-Yuen Cho) [ 정회원 ] 2006 년 2 월 : 한양대학교토목공학과 ( 공학사 ) 2008 년 2 월 : 한양대학교공학대학원토목구조 ( 공학석사 ) 2006 년 8 월 ~ 현재 : 유니콘스 ( 주 ) 대표이사 < 관심분야 > 토목, 교통안전, 유지관리, 건설관리, 자산관리 98
임홍규 (Hong-Kyu Yim) [ 정회원 ] 2003 년 2 월 : 한경대학교 ( 한경석사 ) 2015 년 6 월 : 트리니티윙설립 2016 년 7 월 : 주 ) 트리니티윙수석연구원 2017 년 1 월 ~ 현재 : 주 ) 트리니티윙수석연구원 < 관심분야 > 기구설계, 광학설계, 메카트로닉스 이민재 (Min-Jae Lee) [ 정회원 ] 2000 년 12 월 : 위스콘신대학교 ( 건설관리학석사 ) 2002 년 12 월 : 위스콘신대학교 ( 건설관리학박사 ) 2003 년 3 월 ~ 2003 년 12 월 : 위스콘신대학교강사및연구원 2004 년 2 월 ~ 현재 : 충남대학교토목공학과교수 < 관심분야 > 건설관리, SOC 자산관리 99