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ㆍ	기고칼럼
ㆍ년/월/일	2012-10

VISSIM을 통한 고속도로 화물차 전용차로 도입효과 분석 연구
Ⅰ. 서론
1. 연구 배경 및 목적
산업혁명 이후 경제성장은 자동차의 급속한 증가를 가져왔다. 이에 정부는 늘어나는 자동차 수요를 충족하기 위해 도로 확폭과 신설 등 공급 위주의 정책을 펼쳤으나 아직 역부족이다. 특히 높은 물류비의 경우 산업경쟁력 저하로 이어지고 있으며, 물류비 감소를 위해 도로화물운송비를 줄일 수 있는 방안을 연구하게 됐다.
따라서 물류이동의 주 교통수단인 화물차의 이동시간을 줄이기 위한 많은 노력을 실시하고 있는데, 화물차의 통행속도를 높여 운행시간을 줄임으로써 물류비용 절감을 유도하고 고속도로 화물차 전용차로를 통해 타 차로의 쾌적한 도로환경을 제공하는 등이다.
이미 유럽에서는 교통안전 향상을 위해 화물차 전용차로 도입을 연구하고 있으며 북미에서는 국가물류비 및 도로 유지관리비 절감을 위해 전용차로에 대한 연구를 실시하고 있다. 국가마다 화물차 전용차로에 관한 도입배경은 상이하지만 각 정부의 재정 지원 아래 화물차 전용차로에 대한 연구는 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 고속도로에 화물차 전용차로 도입에 관한 연구를 실시하고자 한다. 기존의 고속도로에 화물차 전용차로를 설치해 시뮬레이션을 구현하고 통행속도, 밀도 등의 비교를 통해 화물차 전용차로 설치에 대한 효과를 도출해 내고자 한다.

Ⅱ. 관련이론 및 선행연구 검토
1. 화물차 전용차로 개념
일반적으로 전용도로와 전용차로의 경우에는 비슷한 의미로 사용될 수는 있지만, 그 의미를 놓고 살펴본다면 분명히 다른 의미로 재해석할 수 있다. 전용도로와 전용차로 개념을 살펴보면 [표 1]과 같이 정의할 수 있다.
화물차 전용도로의 경우에는 건설되어 있는 도로에 구현하는 것이 아니라 건설 초기부터 화물차만 이동하도록 설계하는 것으로, 일반도로와의 설계기준과 다르게 화물차의 운영요건 및 제원을 적용해 설계한다.
이와 달리 화물차 전용차로는 전용도로와 달리 기존에 운영하고 있는 도로나 신설되는 도로에 한 차로를 부여해 운행하는 방식이다. 버스전용차로와 같이 시간제로 제어해 운영하거나 타 일반차량에 대해 화물차 전용차로 또한 차로 운영에 대한 경제성으로 인해 버스전용차로와 병행해 사용하고 있거나 일반차량에 대해서도 요금을 지불할 경우 조건부로 통행을 허용하고 있다. 또한 교통 정체가 정기적으로 발생하는 도로구간이나 주말, 공휴일 등 차량 통행이 증가해 지체가 발생하는 시간 때에 적용해 사용할 수 있다.
2. 화물차 전용차로 도입 효과
1) 사회비용 절감
화물차의 경우에는 한 지점에서 발생되는 화물을 다른 지점으로 옮기는 것으로 시간에 대한 많은 제약을 받게 된다. 도로가 정체됨에 따라 화물차의 운행시간이 길어지면 길어진 시간 만큼 연료의 사용량이 많아지게 되며 자연스럽게 물류비용이 증가할 수 밖에 없다. 또한 화물차의 경우에는 많은 대기오염 물질을 발생하게 되므로 한경오염에 대한 사항 또한 증가할 수 밖에 없다.
해외 연구를 살펴보면 미국의 RPPI(Reason Public Policy Institute)와 SCAG(Southern Califormia Association Of Government) 연구사례에서는 화물차 전용도로의 가능성을 분석하고자 경제성 분석과 효용성을 분석해 건설이 가능한 지역에는 현재의 도로와 같은 등급의 화물차 전용도로를 건설하는 것이 효과적이고 제한된 지역에는 도로 위에 전용차로를 설치하는 것이 효과적이라는 연구가 있다.
따라서 화물차의 통행량이 높은 지역은 화물차와 소형차를 분리시켜 운행한다면 도로유지관리비용 대상 도로가 전체도로에서 화물차 전용도로 및 차로에 국한되는 효과를 낳아 비용절감 효과를 도출할 수 있으며 이런 비용절감 예산으로 새로운 화물차 전용도로와 같은 새로운 교통시스템 건설을 할 수 있는 예산을 확보할 수 있을 것이다. 이렇게 되면 도시환경에 순기능적 영향을 줄 뿐만 아니라 물류비 절감효과를 누릴 수 있을 것이다.
2) 교통사고 감소
국민 소득 증가로 과거에 비해 월등히 삶의 질이 높아짐에 따라 자동차 보유대수는 계속 증가하고 있다. 자동차 증가는 도로 신설 및 확장 교통사고 증가 등을 유발하고 각종 사회적인 비용, 즉 자동차 배기가스로 인한 대기오염, 교통사고, 교통혼잡 등 각종 교통문제를 발생시키고 있다.
그 중 가장 문제점으로 대두되는 사항은 교통사고에 관한 문제점이다. 국내 교통사고 감소건수는 감소하고 있지만, 화물차 교통사고에 대한 치사율은 줄어들지 않고 있다. 화물차 사고의 경우에는 차량의 특성상 다른 차량에 비해 치사율이 높아 인명에 큰 피해를 줄 수 있다.
화물차의 경우에는 주로 주간보다는 야간에 운행하는 경우가 많기 때문에 주간에 비해 시야, 판단능력 등 운전자 능력이 저하되므로 많은 교통사고가 발생하고 있다. 또한 화물차의 경우에는 일반차량에 비해 차량의 부피가 커 뒤의 상황을 전혀 예측할 수 없으므로 뒤에 오는 차량과의 사고도 배제할 수 없다.
이같은 인위적인 상황 외에도 눈이나 비 등 자연적인 현상에 대해서도 많은 사고가 우려된다. 따라서 화물차 전용도로, 차로의 도입은 이러한 교통사고 위협으로부터 승용차 운전자를 보호할 수 있고 교통사고 치사율이 높은 화물차량과 분리됨으로써 교통사고 사망자 수도 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
3) 환경적 측면
자동차에 사용하는 연료에는 휘발유와 액화석유가스(LPG) 및 경우가 있다. 경유를 주연료로 하는 화물차의 경우에는 디젤엔진을 사용한다. 디젤엔진은 대기오염의 주범인 매연과 오전 전 단계인 실소산화물의 87%를 배출한다. 또한 대기오염의 경우에는 5톤 화물차 한 대가 승용차에 비해 환경오염비용이 22배가 넘는 것으로 서울시정개발연구원 연구결과가 나온 바 있다.
이같은 이유로 인해 화물차의 운행시간이 길어질 경우 환경오염이 점차 심해진다는 것을 알 수 있다. 교통량이 많은 도로에서 화물차의 운행시간이 길어질수록 환경오염에 대한 문제는 가중되는 것이다. 따라서 화물차 전용도로 및 전용차로를 설치한다면 정체시에도 화물차의 운행기간이 짧아져서 대기오염을 예방할 수 있는 것이다.

Ⅲ. 화물차 전용차로 도입효과 실험 및 분석
1. 연구대상지 현황
본 연구 구간은 금호 JCT~남구미 IC를 선정했으며 구간의 총 길이는 27.9km이다. 이 지역의 경우에는 구미국가산업단지가 있다. 구미공업단지 또는 구미공단이라고 불리는 이 지역은 총 면적 24.6㎢이며, 공해없는 공업단지 건설이라는 전제 아래, 전자기기의 수출과 전자공업체의 전문화 계열화를 목적으로 조성된 내륙공업단지로서 1969년 1단지를 착공해 1973년 완공한 뒤 2006년 4단지를 조성하기까지 단계적으로 확장됐다.
2. 시뮬레이션 대상 네트워크 선정
고속도로 화물차 전용차로의 효과분석을 위해 화물차의 통행량이 많고 전용차로가 용이하도록 하기 위해 왕복 8차선 도로인 경부고속도로 구미지역을 선정해 네트워크를 설정했다. 구간은 금호 JCT~남구미 IC를 선정했으며 구간의 총 길이는 27.9㎞이다. 이 구간에 남구미 IC, 왜관 IC, 칠곡물류 IC의 진출입로가 존재하며, 도로는 전 구간 왕복 8차선으로 모두 일반차로로 구성되어 있다. 화물차 전용차로의 경우 가로변 차선에 적요오디고 차선 변경은 진출입로, 엇갈림 구간에서만 가능하도록 했다.
3. 분석방법
1) 분석 개요
앞에서 언급한 고속도로 구간에 각각 네 개의 시나리오를 가지고 분석했다. 네 개의 시나리오는 각각 일반차로, 1개의 버스전용차로, 1개의 화물차 전용차로, 1개의 버스전용차로와 1개의 화물차 전용초로로 구성해 각 시나리오별 통행속도, 밀도 그리고 시간당 통과교통량을 비교해 분석했다. 차량의 입력비율의 경우에는 승용차가 63%, 버스 3%, 화물차 34%로 이 값은 AADT(연평균 일 교통량)의 비율로 [표 3]과 같다. VISSIM을 이용해 기본구간을 설정했으며 각각의 구간별 교통량은 AADT(연평균 일 교통량) 값을 가지고 설정했다. 각 시나리오별 교통량은 같은 교통량을 가지고 비교·분석했다.
2) 분석 시나리오
고속도로에서 화물차 전용차로 도입시의 밀도, 통행속도, 시간당 통과교통량의 변화를 알아보기 위해 아무것도 설치되지 않은 구간, 버스전용차로, 화물차 전용차로, 마지막으로 버스전용차로와 화물차 전용차로를 모두 설치했을 때를 설정했다.
버스전용차로의 경우에는 버스 이외의 다른 교통류는 진입을 불가능하게 했으며, 화물차 전용차로 역시 화물교통량 외에 일반 승용차가 진입할 수 없도록 설정했다. 진출입에 대한 차선변경은 진출입구를 기준으로 전후 600m 안에서 이루어지도록 설정했다. 버스전용차로의 경우에는 중앙, 즉 1차로에 설치했으며, 화물차 전용도로의 경우에는 4차로에 설치해 각각의 값을 비교·분석했다.
4. 분석 결과
분석은 모든 차로의 분석결과에 대한 평균값으로 밀도, 평균통행속도, 통과교통량을 나타냈다. 시뮬레이션을 통해 화물차 전용차로의 효과를 평가하기 위한 척도로 앞서 설명한 바와 같이 고속도로 기본구간의 효과척도인 차로별 밀도, 통행속도, 시간당 통과교통량을 비교해 각각의 차로 설치에 따른 결과를 제시했으며, 그에 대한 시뮬레이션 결과값은 [표 4]와 같다.
1) 밀도
화물차 전용차로 도입에 따른 시뮬레이션 결과 밀도의 경우에는 버스전용차로만 주었을 때 32.49veh/km로 가장 높게 나타났으며 그 다음으로 버스 및 전용차로를 동시에 부여했을 때 29.18veh/km로 나타났다. 다음은 일반차로가 13.46veh/km, 화물차 전용차로가 22.47veh/km 순으로 나타났다.
2) 평균통행속도
평균통행속도의 경우에는 화물차 전용차로가 83.40km/h로 평균통행속도가 가장 높은 것으로 나타났다. 그 다음으로는 일반차로가 79.79km/h, 화물차 및 버스전용차로 73.27km/h, 마지막으로 버스전용차로 속도가 68.09km/h로 가장 낮게 나타났다. 버스전용차로의 경우에는 버스교통량이 전체 교통량의 3%밖에 되지 않으나, 진출입구에서 버스전용초로로 진출입할 때까지 많은 시간이 소요되어 통행속도가 낮아진 것으로 분석된다.
3) 교통량
시간당 지점별 통과교통량의 경우에는 버스전용차로가 가장 많고, 그 다음 버스 및 화물차 전용차로, 일반차로, 화물차 전용차로 순으로 나타났으며, 각각 2,214veh/h, 2,138veh/h, 1,968v, 1,873veh/h 순으로 나타났다.
5. 종합분석 결과
분석 결과 고속도로에서 화물차 전용도로 설치·운영시 밀도값이 22.47veh/km로 가장 낮은 것으로 나타났고, 버스전용차로 시행시에 밀도값이 32.49veh/km로 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서 고속도로 서비스 수준의 척도인 밀도값이 가장 낮은 화물차 전용도로 구축시에 그 효율성이 있다 하겠다.
반면, 버스전용차로 구축시 밀도값이 높게 나왔는데, 이는 버스 교통량은 전체 교통량의 3%로 비율적으로 보면 작으나, 4차로 중에서 버스전용차로가 한 차로를 점유해 다른 교통량이 버스전용차로를 이용하지 못하는 이유로 인해 전체 도로 밀도값이 높은 것으로 나타났다. 버스전용차로와 화물차 전용차로가 같이 설치될 경우가 통행속도가 더 높은 이유도 이같은 이유라 할 수 있겠다. 다만 버스전용차로 한 차로만 가지고 분석을 시행할 경우에는 밀도값이 가장 낮고 통행속도가 가장 빠를 것으로 분석된다.
통행속도의 경우에도 화물차 전용차로 도입시 83.40km/h로 가장 빠른 통행속도를 보이고 있다. 일반차로 79.79km/h로 비교했을 때 큰 차이는 나지 않으나, 화물차 전용차로 도입시에 통행속도가 빠른 것을 알 수 있다. 이 경우에는 화물차 전용도로를 구축함에 따라 상대적으로 승용차, 버스보다 차량속도가 느린 화물차에게 한 차선을 부여함으로써 다른 차선의 운행속도가 빨라져 평균 운행속도가 빨라지는 것으로 예측된다. 일반도로의 경우에는 화물차가 1~4차로까지 자유롭게 통행할 수 있음으로 느린 통행속도로 인해 승용차의 운행을 방해함으로 전체적인 평균통행속도가 감소한 것이다.

Ⅳ. 결론 및 향후 연구과제
1. 결론
경제성장으로 인한 삶의 질 향상은 우리 삶을 윤택하고 편리하게 했으나, 동시에 많은 문제점을 내포했다. 특히 차량의 증가는 도심내 심각한 도시교통난을 유발했으며 자동차에서 나오는 CO2 등은 대기환경을 파괴시켜 환경에도 많은 악영향을 미치게 됐다. 일반 승용차보다 대기오염물질을 더 많이 배출해내는 화물차량의 경우, 차량의 증가로 인한 정체로 인해 운행시간이 더욱 길어지게 됐으며, 이로 인해 환경오염 문제점을 가중시켰고 사회적인 측면에서는 물류비용 증가로 경쟁력을 약화시키는 문제점으로 대두됐다.
이에 본 연구에서는 고속도로에 화물차 전용차로 도입에 관한 연구를 실시했다. 일반차로, 버스전용차로, 화물차 전용차로, 버스전용차로 및 화물차 전용차로, 이 네가지의 시나리오를 가지고 분석을 실시했다. 분석 결과, 고속도로 기본구간 서비스 수준의 척도인 밀도에서 22.47veh/km로 가장 낮은 것으로 나타났고 버스전용차로 시행시에 밀도값이 32.49veh/km로 가장 높은 것으로 나타났다. 또한 평균운행속도에서도 화물차 전용차로 설치시가 83.40km/h로 가장 높은 것으로 나타나 화물차 전용차로 도입시에 효과가 있다고 할 수 있다.
본 연구는 경부고속도로 금호 JCT~남구미 IC 구간을 가지고 연구를 진행했다. 8차선 도로로 구간길이는 총 27.9km로 중간에 남구미 IC, 왜관 IC, 칠곡물류 IC의 진출입로가 존재했다. 이 지역의 경우 부산과 울산에서 올라오는 화물과 인근의 구미공업단지의 영향으로 화물차량의 통행량이 많은 곳이다. 이에 이 지역에 화물차 전용차로를 설치함으로써 그에 따른 개선효과를 도출해 내고자 했다.
현재까지의 자동차 증가 추세를 본다면 앞으로 자동차의 차량대수는 더욱 증가하게 될 것이다. 현재에도 자동차 수요에 맞춘 도로 공급 위주의 정책을 실시했으나 이미 한계점에 달했으며 이에 따른 새로운 개선책이 필요할 것으로 보인다. 따라서 수요관리 방안의 하나인 화물차 전용차로를 도입해 운영한다면 교통혼잡의 문제점은 물론, 대기오염, 물류비 감소 등의 효과와 함께 화물차의 문제점을 해결할 수 있어 교통선진국으로 다가가는 또하나의 계기가 될 수 있을 것이다.
2. 향후 연구과제
외국의 경우에는 화물차 전용차로에 대한 연구가 진행되어 이미 시행되고 있으나 국내는 아직 전무하다. 연구 진행상태 또한 화물차 전용차로 도입에 대한 몇몇 연구만 이루어졌을 뿐 아직 활발히 이루어지고 있지 않은 상태다. 이같은 점을 고려한다면 본 논문은 고속도로 화물차 전용차로 도입에 대한 연구였다는 점에서 의미있는 연구였다 할 수 있다.
하지만 국한된 지역을 가지고 연구를 진행한 점과 버스 전용차로, 화물차 전용차로 등 차로에 대한 분석을 실시하지 못한 점, 그리고 VISSIM이라는 프로그램을 통해 분석을 실시했으나 시뮬레이터의 한계로 인한 정확도의 부족성이라는 점에서는 아쉬움이 남는다. 향후 연구에서는 구간이 아닌 노선 전체를 통한 분석과 차로별 분석을 통한 화물차 전용차로의 효율성을 입증할 수 있는 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.