3-1

도로의 계획목표연도

 

 

	제6조(도로의 계획목표연도) ① 도로를 계획하거나 설계할 때에는 예측된 교통량에 맞추어 도로를 적절하게 유지ㆍ관리함으로써 도로의 기능이 원활하게 유지될 수 있도록 하기 위하여 도로의 계획목표연도를 설정하여야 한다. ② 도로의 계획목표연도는 공용개시 계획연도를 기준으로 20년 이내로 정하되, 그 기간을 설정할 때에는 도로의 종류, 도로의 기능별 구분, 교통량 예측의 신뢰성, 투자의 효율성, 단계적인 건설의 가능성, 주변 여건, 주변 지역의 사회ㆍ경제계획 및 도시ㆍ군계획 등을 고려해야 한다.

 

 

3-1-1 계획목표연도의 정의

도로의 계획목표연도를 정의하면 다음과 같다.

｢도로를 계획하거나 설계할 때 예측된 교통량에 따라 도로를 건설하여 적절하게 유지ㆍ관리하는 경우 적정한 수준 이상의 기능이 유지될 수 있을 것으로 보는 기간(도로의 공용개시 계획연도를 시점으로 한다)｣으로 정의한다.

3-1-2 계획목표연도 설정기준

(1) 교통량 예측의 정확성을 신뢰할 수 있는 범위

계획목표연도의 설정은 적정한 정확도로 신뢰할 수 있는 교통량 예측의 범위를 기준으로 한다. 도로의 영향권 범위 내에서 지역 경제, 인구, 토지 이용 등의 변화를 고려하여 예측을 신뢰할 수 있는 범위 내로 결정해야 한다.

대체로 신뢰할 수 있는 범위로 장래 교통량이 현재 교통량에 대해 세 배 이하일 때로 보고 있다.

국외(미국)의 경우, 신뢰할 수 있는 교통량의 예측 가능한 범위로 15~20년의 범위를 최대치로 보고 있으며, 요금소의 규모 등 단계건설이 용이한 경우는 10년 정도로 보고 있다.

(2) 자본의 효율적 투자 측면(경제성)

계획도로 건설 사업에 대한 계획목표연도와 시설 규모를 설정하여 적정 할인율을 적용한 경제성 분석 결과에 따라 단계건설을 고려한 가장 유리한 최종 목표연도를 산정한다.

(3) 도로의 기능별 구분

도로의 계획목표연도는 도로의 기능별 구분(주간선도로, 보조간선도로, 집산도로, 국지도로)에 따라 다르게 적용한다. 기능이 높은 도로의 경우 시설의 확장이 어렵고, 도로 건설에 장기간이 소요되며, 교통 체증에 대한 영향이 매우 크므로 기능이 낮은 도로에 비하여 계획목표연도를 보다 길게 정해야 한다.

(4) 도로의 시설 종류별 구분

시설의 확장이 곤란한 터널이나 장대 교량이 많은 도로와 상대적으로 확장이 용이한 토공 구간의 도로는 구분이 될 수 있다. 따라서 터널 및 교량이 많은 도로는 계획목표연도를 가급적 20년 정도로 길게 하고, 토공으로 이루어진 도로는 10년 정도까지 축소가 가능하다.

(5) 계획도로의 위치(지역 여건)에 따른 검토

계획도로 위치가 도시지역이냐 지방지역이냐에 따라 계획목표연도를 달리할 수 있다. 이는 도시지역의 경우 교통량의 증가가 심하거나 토지 이용의 변화가 크게 예상될 수가 있고, 지방지역에서도 관광도로의 경우는 계절별 교통량의 차이가 크고 변동이 심할 수 있기 때문이다.

이런 경우에는 계획목표연도를 다소 짧게 잡아 불확실한 장래에 대한 오차를 줄여야 한다.

(6) 도시․군계획 등 다른 계획과의 관계

도시 내 도로는 도시․군계획시설로서 도시․군계획상에 도로 폭이 명기되어 있어 실제로 20년 후의 예측 교통량에 맞추기는 불가능한 경우가 많다. 그러나 최소한의 계획목표연도(예를 들어 개통 후 10년 후 등)는 만족을 시킬 수 있도록 도시․군계획 변경을 고려해야 한다.

이러한 변경을 최소화하기 위하여 도시교통정비기본계획에서는 계획목표연도(20년 후)에 대한 정확한 교통수요예측을 통하여 교통 계획을 수립해야 하며, 이 계획은 20년 목표의 도시․군기본계획 및 10년 목표의 도시․군계획(재정비)에 빠짐없이 반영하여 계획의 일관성은 물론이고 법적 뒷받침으로 시행해야 한다.

3-1-3 계획목표연도 기준

1. 기본 개념

계획목표연도는 공용개시 계획연도를 기준으로 20년을 넘지 않는 범위 내에서 교통량 예측의 신뢰성, 자본 투자의 효율성, 도로의 기능 및 주변 여건을 감안하되 주변 지역의 사회․경제계획 및 도시․군계획 등의 계획목표연도를 고려하여 가급적 사회․경제 5개년 계획의 5년 단위 계획목표연도와 일치토록 한다.

2. 도로의 기능별 구분에 따른 계획목표연도

도로의 기능별 구분에 따른 계획목표연도를 개략 제시하면 표 3-1과 같다.

 

도로의 기능별 구분		계획목표연도
		도시지역	지방지역
간선도로	고속국도	15~20년	20년
	그 밖의 도로	10~20년	15~20년
집산도로		10~15년	10~15년
국지도로		5~10년	10~15년

 

주) 1. 터널, 교량 등으로 확장이 어려운 노선은 큰 값, 토공 등으로 확장이 용이한 노선은 작은 값을 적용2. 토지 이용 변화가 심한 곳은 작은 값을 적용3. 광역계획에 포함된 노선일 경우는 광역계획상의 계획목표연도 적용4. 도시․군계획 등의 제약을 받을 경우 도시․군계획상의 계획목표연도 적용, 필요 시 도시․군계획 변경5. 단계건설일 경우 경제성 분석 후 결정6. 도로의 부분 개량일 경우 작은 값 적용

3-1-4 공용개시 계획연도

도로의 계획목표연도를 결정하는 공용개시 계획연도는 도로 설계 시점에 예상하는 도로 준공 후 이용자에게 도로가 공용(개방)되는 연도를 말한다. 경우에 따라서 해당 도로의 예상 준공 시점이 애초 계획보다 늦어질 경우는 시설 규모에 대한 조정을 검토해야 한다. 이 경우, 계획되는 시설 규모가 변경되는 계획교통량을 평균 일교통량(ADT : average daily traffic) 수준으로 비교하였을 경우 계획한 시설 규모에서 수용할 수 있는 정도라면 기존 설계 내용을 수용할 수 있다.

도로를 계획한 경험에 비추어 보면, 많은 도로들이 계획목표연도 이전에 도로용량에 도달하는 경우가 있었다. 만약 계획한 도로의 교통량이 급격히 증가하여 지나치게 많은 차로수의 확장이 검토될 경우라면, 차로수의 과다 증설보다는 새로운 노선 선택을 먼저 고려하여 도로 간의 간격을 좁혀 접근성 제고에 노력해야 한다.

 

3-2

계획교통량 산정

 

3-2-1 개요

계획 도로의 교통수요를 정확하게 예측하는 것은 그 도로에 대한 투자 사업의 경제적 타당성 검토에 실질적인 도움을 준다. 즉, 수요 예측 결과에 따라 대상 투자 사업의 실시 여부가 판가름 날 정도로 수요 예측은 도로 계획의 중요한 부분을 차지하고 있다.

 

그림 3-1 장래 교통수요예측 과정

실제로 예측된 교통수요는 계획 대상 도로의 제공으로 기대할 수 있는 여러 가지 편익의 산출에 기본 자료로 이용된다.

일반적으로 교통수요예측 방법에는, 계획 대상 도로가 포괄하는 지역적 범위가 넓은 대규모의 경우에 사용되는 단계적인 수요 추정 방법(예 : 4단계 예측방법)과 해당 사업이 소규모이거나 영향 범위가 좁을 경우에 사용되는 보다 간편한 방법(예 : 대상노선 분석방법)이 있다.

그림 3-1은 고속국도 건설과 같은 광역적인 투자 사업의 수요 예측 과정에 일반적으로 사용되는 4단계 교통수요예측 과정을 나타낸 것이다. 그림에서 분포 교통량 예측과 교통수단별 교통량 예측은 순서가 바뀔 수 있다.

교통수요를 예측할 때는 국가교통데이터베이스에서 제공한 장래의 수단별 기종점 통행량을 활용하여 분석하므로 각 사업별로 모든 단계의 데이터를 새롭게 구축할 필요는 없으나, 장래 개발계획 및 존 세분화 등 추가적인 O/D의 보완 작업이 필요한 사업의 경우 4단계 교통수요예측 방법에 따라 통행발생 및 통행분포를 예측해야 하며, 대규모 기간교통망사업(고속국도사업, 고속철도사업 등을 말한다) 및 네트워크에 큰 영향을 미치는 사업의 경우 다른 수단에서 전환되는 수요가 클 수 있으므로 이와 같은 사업의 경우 수단분담모형을 적용하여 수단분담과정을 수행해야 한다.

3-2-2 교통수요예측

교통수요예측 방법 중 가장 많이 사용되어 오면서 대표적인 수요예측 과정의 위상을 갖고 있는 4단계 예측방법을 적용한다.

4단계 교통수요예측 방법은 통행발생, 통행분포, 수단선택, 통행배정의 4단계로 나누어 순차적으로 교통수요를 예측하는 방법이다.

(1) 통행발생

통행발생은 토지 이용 관련 자료를 토대로 구분된 각 교통 존(zone)에 대해 사람 통행과 화물 통행의 유출 및 유입 교통량을 예측하는 단계이다. 통행발생의 예측 방법에는 원단위에 의한 방법, 증가율에 의한 방법, 모형식을 이용하는 방법 등이 있다. ｢교통시설 투자평가지침(국토교통부)｣에서는 원단위에 의한 방법으로 예측한다.

통행발생 단계에서는 각 교통 존에서 만들어지는 유출 교통량과 각 존으로 들어오는 유입 교통량을 구한다.

유출 교통량이 생기는 대표적인 예로는 주거지역을 들 수 있으며, 유입 교통량이 생기는 대표적인 예로는 학교, 업무지역 등을 들 수 있다.

(2) 통행분포

통행분포는 통행발생에서 예측한 각 존의 발생 교통량이 각 존 간에 어떻게 분포되는가를 예측하는 단계이며, 이를 토대로 장래 시종점표가 작성된다. 예측 방법에는, 현재의 통행 경향이 앞으로도 계속될 것이라는 가정 아래에서 장래의 시종점표를 구하는 성장률 방법과 모형식을 이용하는 방법 등이 있다.

교통시설 투자평가지침(국토교통부)에서 국가교통DB는 중력모형을 사용하였으며, 저항함수의 형태는 수정혼합모형을 적용하였다.

계획목표연도별 통행분포 예측 결과를 직접 영향권과 간접 영향권을 구분하여 지역별로 제시해야 한다.

(3) 수단선택

각 존 간에 분포된 예측 교통량이 어떤 교통수단을 이용하여 통행할 것인가를 예측하는 과정이 수단분담 단계이다. 수단분담 단계는 다른 예측 단계에 포함될 수 있고, 독립적으로 시행될 수도 있다.

수단분담 단계는 전체 4단계 중에서 놓이는 위치가 달라질 수 있고, 또 다른 예측 단계에 포함할 수도 있다. 우선 첫 번째로, 통행발생 단계에서 아예 수단분담을 예측하는 방법이 있는데, 이 방법을 이용하면 전체 예측 과정은 세 단계로 줄어들게 된다. 두 번째로는 통행발생을 예측하고 난 뒤 전환곡선(diversion curve)을 이용하여 수단분담을 구하는 방법이 있다. 세 번째로 통행분포를 예측할 때 수단분담을 예측하는 방법이 있다. 마지막으로 통행분포를 예측하고 예측된 통행분포를 교통수단별로 나누는 방법이 있다.

교통시설 투자평가지침(국토교통부)에서는 개개인의 통행행태 특성을 파악하여 수단분담률을 예측하는 개별 통행행태모형 중 로짓모형을 제시하고 있다.

(4) 통행배정

통행배정은 목적에 따라 수요 배분 교통량 예측, 실제 배분 교통량 예측 및 최적 배분 교통량 예측의 3가지가 있으며, 계획 존 내의 각 노선별 배분 교통량을 예측하는 방법에는 전량 배분법, 용량 제약 배분법, 다중경로 배분법, 확률적 노선 배분법 등이 있으며, 그 밖에 컴퓨터를 이용하여 최적의 해를 구하는 방법이 계속 개발되고 있다.

교통수요예측에 대한 상세한 내용은 ｢교통시설 투자평가지침(국토교통부)｣을 참조한다.

 

3-3

설계서비스수준

 

 

	제7조(도로의 설계서비스수준) 도로를 계획하거나 설계할 때에는 도로의 설계서비스수준이 국토교통부장관이 정하는 기준에 적합하도록 하여야 한다.

 

 

3-3-1 설계시간교통량

1. 설계시간교통량의 정의

설계시간교통량(DHV : design hourly volume)이란 도로의 계획목표연도에 그 도로를 통행할 것으로 예상되는 1시간 교통량을 말한다.

2. 설계시간교통량 산출 방법

설계시간교통량을 산출하기 위하여 일반적으로 사용하는 방법은 대상 도로구간의 교통량 변화 특성을 반영하기 위하여 평균 일교통량(ADT : average daily traffic)에 대한 비율을 결정하는 것이다. 평균 일교통량은 어느 주어진 시간 동안에 도로의 한 지점을 통과한 교통량을 주어진 시간으로 나눈 값이며, 여기서 주어진 시간은 일반적으로 하루보다는 길고 1년보다는 작은 시간을 사용한다. 보통은 도로의 한 지점에 대한 평균 일교통량을 산출할 때 상시 교통량 조사를 이용하게 되지만, 만약 지속적인 교통량 조사 결과가 아니라면 교통량 조사 결과를 계절, 월, 요일에 따라 보정해서 사용하게 된다. 평균 일교통량은 도로의 타당성 조사 등에서 유용하게 사용되는 반면에 도로의 시설 선정단계에는 직접적으로 사용되기 곤란하다. 왜냐하면, 하루의 전체 교통량으로는 하루에 변화하는 교통량 추이를 판단하기 곤란하여, 특히 첨두시간(peak hour)의 교통량 정도를 고려해야 하는 차로수의 결정과 같은 주요 결정 과정에서 사용할 수 없다.

도로 시설의 규모를 결정할 때에는 하루보다 짧은 시간대를 사용해야 교통수요를 정확히 표시할 수 있으며, 특히 매일 반복되는 첨두시간교통량을 설계에 반영하기 위해서는 설계시간교통량 개념 도입이 필수적이다.

평균 일교통량의 주어진 시간을 1년으로 사용할 경우 연평균 일교통량을 결정할 수 있으며, 여기서 연평균 일교통량(AADT : annual average daily traffic)은 1년 동안 도로의 어느 지점 또는 구간을 통행한 양방향의 총 자동차 대수를 1년 동안의 일수로 나눈 교통량으로 대상 도로를 통과하는 자동차들의 24시간 교통량을 파악하여 교통수요를 알기 위함일 뿐이며, 이는 도로의 설계에서 고려해야 할 지역적 특성 및 시간적 특성을 충분히 포함하지 않은 수치이다. 보통 출․퇴근 시의 첨두시간에는 교통량이 증가하여 연평균 일교통량을 하루 동안의 총 시간수인 24로 균등 배분한 수치보다는 큰 값을 나타낼 것이 분명하지만 그 값이 어느 정도인지 분명치 않으며, 계절에 따라 그 값이 변화할 수 있기 때문에 일반적으로 많이 쓰이는 방법은 다음과 같은 절차에 따른다.

① 연중 조사된 8,760시간(=365일×24시간/일)의 시간 교통량을 교통량이 많은 순서부터 내림차순으로 정렬한다.

② 이를 시간 교통량-순위 관계곡선으로 부드럽게 연결한다.

③ 이 곡선이 급격히 변하는 지점의 시간교통량을 선정하여 활용하며, 설계대상 도로 주변의 유사 교통수요 변동 특성을 가지는 도로 구간을 대상으로 교통량 상시조사 자료(국토교통부, 도로교통량 통계연보, 각 연도) 등을 활용하여 해당 사업에 맞게 도출하여 적용한다. 국내에서는 일반적으로 연평균 일교통량에 대한 30번째 시간 교통량에 대한 비( )를 설계시간계수로 적용하고 있다.

④ 표 3-2는 우리나라의 평균적인 설계시간계수 분석 사례를 제시한 것으로 주변 도로 구간의 교통량 상시조사 자료 등을 통하여 설계시간계수를 산출할 수 없는 경우에 참조할 수 있으며, 이를 적용하고자 할 때에는 장래 교통수요 변동 특성을 충분히 고려하여 계획목표연도에 적합한 지역 구분이 선택될 수 있도록 해야 한다.

표 3-2 설계시간계수(K)

 

도로 구분		지역 구분
		도시지역도로	지방지역도로	관광지역 도로
일반 국도	2차로	0.12* (0.10~0.14)**	0.16 (0.13~0.20)	0.23 (0.18~0.28)
	4차로 이상	0.10 (0.07~0.12)	0.12 (0.09~0.15)	0.14 (0.12~0.17)
고속국도 (4차로 이상)		0.10 (0.07~0.13)	0.14 (0.09~0.19)

 

주) *설계시간계수 적용범위 중 상한값과 하한값의 산술 평균**설계시간계수의 범위

 

설계시간계수는 도로의 효율성 면에서 상당히 중요한 변수이므로 설계시간계수를 너무 높게 설정할 경우 설계시간교통량이 과다하게 산출되어 비경제적인 도로건설을 초래할 우려가 있고, 반대로 설계시간계수를 너무 낮게 설정할 경우 교통량이 설계시간교통량보다 많은 시간대가 자주 발생하여 잦은 교통 혼잡을 일으킬 수 있다.

이러한 관점에서 볼 때, 도로를 계획할 때 합리적인 연평균 일교통량의 예측과 더불어 도로가 통과․연결하는 지역의 특성 및 이로 인한 교통수요 변동 특성을 반영한 설계시간계수를 산출하는 것이 가장 중요하다.

그림 3-2는 시간당 교통량 순위와 시간당 교통량의 연평균 일교통량에 대한 백분율의 일반적인 관계를 나타내고 있다. 그림 3-2는 국외(미국)에서 얻어진 교통량 조사 자료에 따른 것이다.

 

그림 3-2 지방지역 간선도로의 시간당 교통량 순위(30번째)와 AADT에 대한 백분율의 관계

주) A Policy on Geometric Design of Highways and Streets(AASHTO, 2004)

 

다음은 설계시간계수( )의 일반적인 특성이다.

① 연평균 일교통량이 증가할수록 해당 도로의 설계시간계수는 감소한다.

② 설계시간계수가 클수록 교통수요 변동이 크다.

③ 해당 도로 구간 인접지역의 개발이 많이 이루어질수록 설계시간계수는 감소한다.

④ 설계시간계수는 관광지역 도로에서 가장 크고 지방지역도로, 도시지역도로의 순으로 감소하는 경향을 보인다. 관광지역 도로는 휴가지 및 관광지와 인접하여 휴가·관광철에 통행이 집중되는 교통수요 특성을 보이며, 지방지역도로는 평일보다는 주말과 휴가·관광철에 교통수요가 집중되나 관광지역 도로에 비해서는 집중 정도가 적은 교통수요 특성을 보이고, 도시지역도로는 출퇴근 등 평일 교통수요가 꾸준히 발생하고 주말 교통수요가 상대적으로 적은 특성을 보인다.일단 대상도로 구간의 설계시간계수가 결정되고 나면 다음 식에 따라 설계시간교통량을 정한다.

여기서, DHV : 설계시간교통량(대/시/양방향)AADT : 연평균 일교통량(대/일) K : 설계시간계수

 

한편 첨두시간과 같이 교통량의 방향별 분포가 뚜렷한 차이를 나타내는 경우 교통량이 많은 방향(중방향)을 도로의 설계 대상 방향으로 설정해야 한다.

방향별 분포를 고려했을 경우 중방향설계시간교통량(DDHV : directional design hourly volume)을 산출하는 식은 다음과 같다.

여기서, DDHV : 중방향설계시간교통량(대/시/중방향) D : 중방향계수

표 3-3 중방향계수(D)

 

도시지역도로	지방지역도로
0.60 (0.55~0.65)	0.65 (0.60~0.70)

 

3-3-2 도로용량 산정 절차

1. 도로용량의 정의

도로용량이란 주어진 도로 조건에서 15분 동안 무리 없이 최대로 통과할 수 있는 승용자동차 교통량을 1시간 단위로 환산한 값이다.

도로용량을 분석하는 목적은 도로의 운행 상태를 평가하여 기존 도로의 개선 방안을 세우거나 도로 계획할 때 도로 시설의 적정 규모를 결정하는 데 있다.

2. 도로용량 산정 방법

도로용량 산정 방법은 크게 두 가지 연속되는 절차를 통하여 수행된다.

첫째로, 주어진 도로가 수용할 수 있는 최대 교통량을 추정하는 것이다. 일반적으로 도로는 용량 상태 또는 용량에 근접한 상태가 발생하지 않도록 적절하게 조치해야 한다.

다음으로, 도로에서 일정한 서비스수준을 유지하기 위한 도로의 교통운행 상태를 평가하는 것이다.

도로용량에 영향을 미치는 요소는 각 도로 유형별로 다양하다. 도로용량을 산정할 때 해당 도로가 어떤 유형의 도로인지에 따라 적절한 요소를 반영하여 도로용량을 산정할 수 있다. 도로용량 산정에 대한 상세한 내용은 「도로용량편람(국토교통부)」을 참조한다.

3. 효과척도

효과척도(MOE : measure of effectiveness)는 자동차 통행 상태의 질을 나타내는 기준을 말한다.

도로용량편람(국토교통부)에서는 도로 시설 유형을 총 13개로 분류하여 용량 및 서비스수준 분석 방법을 제시하고 있다. 그 중 대표적인 유형에 대한 효과척도는 아래의 표와 같다.

표 3-4 도로 시설 유형별 효과척도(MOE)

 

교통 흐름	도로의 구분			효과척도(MOE)
연속류	고속국도	기본구간		∙ 밀도(승용차/km/차로) ∙ 교통량 대 용량비(V/C)
		엇갈림구간		∙ 평균 밀도(승용차/km/차로)
		연결로 접속부		∙ 영향권의 밀도(승용차/km/차로)
	다차로 도로			∙ 평균통행속도(km/h) ∙ 교통량 대 용량비(V/C)
	2차로 도로			∙ 총지체율(%) ∙ 평균통행속도(km/h)
단속류	신호교차로			∙ 평균제어지체(초/대)
	연결로-접속도로			∙ 평균제어지체(초/대)
	비신호교차로		양방향정지	∙ 평균운영지체(초/대)
			무통제	∙ 방향별 교차로 진입 교통량(대/시) ∙ 시간당 상충횟수(회/시)
	회전교차로			∙ 평균지체(초/대)
	도시 및 교외 간선도로			∙ 평균통행속도(km/h)

 

 

① 밀도는 고속국도의 운영 상태를 설명하는 데 있어 가장 중요한 척도로서, 특정 시각, 단위 구간에 들어 있는 자동차의 대수를 말한다. 밀도는 운전자들이 원하는 대로 움직일 수 있는지의 여부 또는 도로 통행의 안전 측면에서 매우 중요한 앞뒤 자동차와의 거리를 나타낸다.

 

② 교통량 대 용량 비(V/C)는 통과 교통량 대 용량의 비를 말하며, 해당 시설을 이용하는 교통류의 상태를 설명하여 주는 또 다른 효과척도로서 계획 및 설계 단계에서 유용하게 이용된다.

③ 평균통행속도(단위 시간당 통행할 수 있는 거리의 평균값)는 주어진 도로 및 교통 조건에서 자동차들이 나타내는 평균속도의 평균으로 다음의 식으로 구할 수 있다. 다만, 고속국도에서 교통량의 변화에 따른 속도의 변화가 거의 없으므로 속도를 효과척도로 사용하지 않는다.

여기서, : 전체 구간의 평균통행속도(km/h)

: 전체 구간 길이(km)

: 분할된 구간의 개수

: 구간 n의 길이(km)

: 구간 n의 평균통행속도(km/h)

④ 총지체율이란 일정 구간을 주행하는 자동차 무리 내에서 자동차가 평균적으로 지체하는 비율을 말하며, 운전자가 희망하는 속도에 대한 지체 정도를 표현하는 척도이다. 교통량이 적을 때에는 자동차들은 거의 지체되지 않으며, 평균 자동차 간격도 커지므로 앞지르기 가능성이 높아진다. 교통량이 적은 조건에서 총지체율은 낮지만 용량에 가까워질수록 앞지르기 기회가 줄어들어 거의 모든 자동차들이 무리를 형성하게 되고, 총지체율은 높아진다. 총지체율은 다음의 식으로 구할 수 있다.

⑤ 자동차당 평균제어지체란 분석 기간에 도착한 자동차들이 교차로에 진입하면서부터 교차로를 벗어나서 제 속도를 낼 때까지 걸린 추가적인 시간 손실의 평균값을 말한다. 또 여기에는 분석기간 이전에 교차로를 다 통과하지 못한 자동차로 인해서 분석기간 동안에 도착한 자동차가 받는 추가지체도 포함된다.

3-3-3 서비스수준

교통 운행 상태의 질을 정의한 서비스수준(LOS : level of service)은 일반적으로 표 3-5와 같이 A~F의 6단계로 구분된다.

이 중에서 설계서비스수준으로는 서비스수준 C와 D가 사용된다.

특히, 표 3-5의 서비스수준 F는 자동차 행렬(queue) 또는 와해(breakdown) 발생의 운행 상태를 설명하는데 사용된다. 도착 교통량이 통과되는 교통량보다 많으면 자동차 대기 행렬이 형성되며, 서비스수준 F는 이러한 상태를 나타낸다. 그러나 와해가 발생한 지점을 벗어난 자동차의 운행 상태는 대부분의 경우 매우 좋다.

서비스수준에 대한 상세한 내용은 도로용량편람(국토교통부)을 참조한다.

 

서비스 수준	구분	교통류의 상태
A	자유 교통류	사용자 개개인들은 교통류 내의 다른 사용자의 출현에 실질적으로 영향을 받지 않는다. 교통류 내에서 원하는 속도 선택 및 방향 조작 자유도는 아주 높고, 운전자와 승객이 느끼는 안락감이 매우 우수하다.
B	안정된 교통류	교통류 내에서 다른 사용자가 나타나면 주위를 기울이게 된다. 원하는 속도 선택의 자유도는 비교적 높으나 통행 자유도는 서비스수준 A보다 어느 정도 떨어진다. 이는 교통류 내의 다른 사용자의 출현으로 각 개인의 행동이 다소 영향을 받기 때문이다.
C	안정된 교통류	교통류 내의 다른 자동차와의 상호작용으로 인하여 통행에 상당한 영향을 받기 시작한다. 속도의 선택도 다른 자동차의 출현에 영향을 받으며, 교통류 내의 운전자가 주위를 기울여야 한다. 이 수준에서 안락감은 상당히 떨어진다.
D	안정된 교통류 높은 밀도	속도 및 방향 조작 자유도 모두 상당히 제한되며, 운전자가 느끼는 안락감은 일반적으로 나쁜 수준으로 떨어진다. 이 수준에서는 교통량이 조금만 증가하여도 운행 상태에 문제가 발생한다.
E	용량 상태 불안정 교통류	교통류 내의 방향 조작 자유도는 매우 제한되며, 방향을 바꾸기 위해서는 자동차가 길을 양보하는 강제적인 방법을 필요로 한다. 교통량이 조금 증가하거나 작은 혼란이 발생하여도 와해 상태가 발생한다.
F	강제류 또는 와해 상태	도착 교통량이 그 지점 또는 구간 용량을 넘어선 상태이다. 이러한 상태에서 자동차는 자주 멈추며, 도로의 기능은 거의 상실된 상태이다.

 

 

3-3-4 설계서비스교통량

설계서비스교통량은 앞에서 설명한 서비스수준의 A~F 중에서 어느 수준을 선택해서 해당 도로의 기준을 정할 것인가를 결정한 후 그 결정된 서비스수준에서의 교통량을 말한다.

먼저 설계서비스수준을 결정할 때 생각할 점은 도로 설계자는 가능한 한 가장 좋은 서비스수준을 설계서비스수준으로 해야 한다는 것이다.

그러나, 현실적으로 조건에 따라 도시지역 간선도로의 경우 C 혹은 D, 그 밖의 도로의 경우 D가 현실적으로 선택 가능하다. 이론적으로 볼 때는 설계서비스교통량보다 교통량이 많은 경우 그 도로는 교통 혼잡을 겪게 될 것이 분명하다. 따라서 설계서비스수준은 상당히 신중히 결정되어야 할 설계 요소이다.

설계서비스수준이란 설계 대상 도로의 서비스수준(혼잡 상태)을 어느 수준까지 허용할 것인가 하는 상황과 관련된 것이다. 이 수준은 해당 도로의 기능과 특성, 입지, 교통 특성 등을 고려하여 결정한다.

설계 대상 도로가 도시지역에 위치하는 경우 운전자들이 도로이 혼잡 상태에 비교적 익숙해 있고 도로 부지의 확보가 어려운 점 등을 감안하여 설계서비스수준을 낮게 잡을 수 있다.

반면, 지방지역에 위치하는 지역 간 고속국도의 경우 장거리 통행이 많은 교통 특성과 부지 확보가 상대적으로 쉽다는 점 등을 고려하면 도시지역도로보다는 나은 서비스수준으로 설계한다.

따라서, 이 수준에 따라 차로수도 다르게 결정될 수 있다. 표 3-6은 도로를 설계할 때 일반적으로 사용하는 설계서비스수준이다.

 

지역 구분 도로 구분	지방지역	도시지역
고속국도	C	D
고속국도 제외한 그 밖의 도로	D	D

 

 

국외(미국 A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, AASHTO, 2004)에서 제시하는 도로별 설계서비스수준은 표 3-7과 같다. 우리나라의 경우 사회적 여건 변화가 안정된 국외 국가보다는 장래 사회․경제의 변화가 심하기 때문에 교통량 변화를 20년 후까지 정확히 예측한다는 것은 쉽지 않다. 따라서 설계서비스수준에 근접하는 규모를 제시하는 것이 도로 투자와 운영 체계에서 더 합리적이라 보는 것이다.

 

지역 구분 도로 구분	지방지역			도시지역
	평지	구릉지	산지
고속도로	B	B	C	C
간선도로	B	B	C	C
집산도로	C	C	D	D
국지도로	D	D	D	D

 

 

 

3-4

설계속도

 

 

	제8조(설계속도) ① 설계속도는 도로의 기능별 구분 및 지역별 구분(제2조제16호 및 제17호에 따른 도시지역 및 지방지역의 구분을 말한다)에 따라 다음 표의 속도 이상으로 한다. 다만, 지형 상황 및 경제성 등을 고려하여 필요한 경우에는 다음 표의 속도에서 시속 20킬로미터 이내의 속도를 뺀 속도를 설계속도로 할 수 있다.   도로의 기능별 구분 설계속도(킬로미터/시간) 지방지역 도시지역 평지 구릉지 산지 주간선도로 고속국도 120 110 100 100 그 밖의 도로 80 70 60 80 보조간선도로 70 60 50 60 집산도로 60 50 40 50 국지도로 50 40 40 40   ② 제1항에도 불구하고 자동차전용도로의 설계속도는 시속 80킬로미터 이상으로 한다. 다만, 자동차전용도로가 도시지역에 있거나 소형차도로일 경우에는 시속 60킬로미터 이상으로 할 수 있다.

 

 

3-4-1 설계속도의 정의

설계속도는 도로의 기하구조를 결정하는데 기본이 되는 속도이다. 이 규칙에서는 설계속도를 “도로 설계의 기초가 되는 자동차의 속도를 말한다.”로 정의하고 있다.

평면곡선 반지름, 편경사, 시거와 같은 선형 요소는 설계속도와 직접적인 관계를 갖는다. 또 차로, 길어깨, 방호울타리 및 측방여유폭 같은 그 밖의 요소들은 설계속도와 직접적으로 관계가 없지만 자동차의 주행속도에 영향을 미친다.

3-4-2 지형 구분

자연지형은 크게 평지, 구릉지, 산지로 구분할 수 있다. 도로 설계와 자연지형 간의 관계를 보면, 평지는 자연지형 조건의 변화가 심하지 않으며 설계기준을 충족하는 도로선형 구현에 어려움이 없는 지형을 말한다. 구릉지란 도로를 따라 자연지반고와 도로계획고간 차이가 일정하게 반복적으로 변화되며, 간헐적인 경사면으로 인해 일반적인 도로선형 구현에 제한적인 지형을 말한다. 산지란 도로를 따라 자연지반고와 도로계획고의 차이가 크게 변화되며, 선형 기준을 충족하기 위해 대규모 지반굴착이 빈번하게 발생되어 공사비가 현저하게 발생하는 지형을 말한다.

도로 설계는 도로의 기능, 지역, 지형 조건 등을 종합적으로 고려하여 이루어지므로 자연지형을 그대로 설계에 반영할 수는 없다. 따라서 지형 구분에 대한 최종 판정은 설계 대상 구간의 도로 기능, 자연환경, 경관, 경제성 등 다양한 요소에 대한 종합적 검토를 토대로 도로 설계자가 합리적으로 결정하는 것이 바람직하다. 이 해설에서는 도로 설계자를 위한 자연지형 구분에 대한 참고자료로써 표고와 경사도를 고려한 지형 분류로 표 3-8을, 자연지반고의 변화량에 기반하여 표 3-9를 제시하였다. 앞서 언급한 바와 같이, 표 3-8 및 표 3-9는 도로 설계자가 대상 구간의 지형 구분을 위한 참고적인 목적으로만 제시된 것이며, 표에 제시된 값에 지나치게 얽매이는 경우는 오히려 바람직한 도로 설계에 역행하는 결과를 초래할 수 있음에 주의해야 한다.

 

표고 경사도	100m 미만	100m 이상∼400m 미만	400m 이상
8.75%(5°) 미만	평지	평지	산지
8.75∼17.6%(10°)	평지	구릉지	산지
17.6%(10°) 초과	구릉지	산지	산지

 

자료 : 김상엽, 최재성, 이승용, 한형관, 도로설계 적정화를 위한 새로운 지형구분에 관한 연구, 2006, 한국도로학회

 

지형 구분	지형 정의
평지	1Km 내 지반 최고점과 최저점 차이가 40m 미만
구릉지	1Km 내 지반 최고점과 최저점 차이가 40m∼60m
산지	1Km 내 지반 최고점과 최저점 차이가 60m 초과

 

3-4-3 설계속도의 적용

설계속도는 노면 습윤 상태에서 교통밀도가 낮으며, 자동차의 주행 조건이 도로의 구조적인 조건만으로 지배되고 있는 경우에 평균적인 운전 기술을 가진 운전자가 안전하고도 쾌적성을 잃지 않고 주행할 수 있는 적정 속도인 것이다.

따라서, 가령 설계속도가 80km/h인 도로에서는 교통 밀도가 낮아지면 보통인 운전자는 적어도 80km/h인 속도로 안전하고도 쾌적하게 주행할 수가 있다. 그러나 기하구조의 요소는 자동차의 주행 안전성에 대해서는 여유가 있으므로 선형 등의 조건이 양호하면 80km/h가 넘는 속도로 주행하는 것도 가능하다. 다만, 운전자는 그 도로의 설계속도로 주행하는 것이 아니고, 지형이나 도로 주변 상황 및 도로의 실제 선형 등에 따라서 자기의 주행속도를 선택하는 경향이 있으므로 주의해야 한다. 한편, 설계속도가 40km/h인 도로라 하더라도 교통량이 적으며 직선부나 평면곡선 반지름이 큰 곡선부에서는 40km/h를 초과하는 속도로도 안전하게 주행할 수가 있는 것이다. 이러한 경향은 설계속도가 낮은 경우에 특히 현저하다.

그러나 설계속도가 낮은 도로의 시설 요소는 설계속도가 높은 경우보다 상대적으로 열악하기 때문에 설계속도가 현저히 다른 도로를 이어서 접속시킬 경우에는 속도 변이구간 설치에 특별히 주의를 기울여야 한다.

이 규칙에서는 도로의 기능에 따라 운전자가 기대하는 속도를 해당 도로의 표준설계속도로로 정하는 원칙 하에서, 다만 지형 상황으로 인하여 표준 설계속도에서 20km/h 까지 낮춘 속도를 설계속도로 할 수 있도록 하였다.

이에 따라 가령, 표준 설계속도가 60km/h인 경우, 평면곡선 반지름이 크고 시거가 적정하게 확보된 구간에서는 그 정도에 따라 설계속도를 60km/h로 설계하며, 평면곡선 반지름이 작고 시거가 적정하지 않은 구간에서는 50km/h 또는 40km/h로 설계할 수 있도록 허용하고 있다. 그러나 설계속도를 하나의 설계구간 내에서 변화시킨다는 것은 주행상 문제가 많으므로 변경지점에 대해서는 특별한 주의가 필요하다.

고속국도의 경우 설계속도의 최고값인 120km/h는 자동차의 성능, 국외의 경험 및 인간의 감각적 기능의 한계 등을 고려할 때 타당한 값으로 인정되어 왔으나 지속적인 자동차 기술의 발전, 운전자들의 고속 운전 적응, 도로 설계 기술의 발전 등을 고려할 때 그 이상의 설계속도를 지향하는 것도 바람직하다 할 것이다. 이미 오스트리아 일부 구간에서는 설계속도 140km/h인 고속국도를 설계한 예가 있으며, 독일 고속국도는 원거리 고속국도인 경우는 130km/h를 권장속도(Richtgeschwindigkeit-도로 설계에서 기준이 되는 속도로 이 속도에서는 노면 습윤 상태에서 자동차의 안전한 주행을 보장함. 다만 실제 도로운영상 대부분의 구간에서는 통행속도 단속을 하지 않아 높은 통행속도로 주행할 수 있으나 권장속도보다 높은 통행속도는 운전자의 책임 아래 운영됨)로 제시하고 있고, 고속국도의 기능이나 도시지역에서는 권장속도를 80km/h까지 제안하고 있다(RAA 2008).

우리나라의 경우 산지나 도시지역의 지형 조건, 토지 이용 여건 및 경제성 등을 고려하여 부득이한 경우 80km/h까지 적용할 수 있도록 하였다.

고속국도를 제외한 그 밖의 도로의 설계속도에 대해서는 일반적으로 출입제한을 위배하지 않는 교통 제어를 시행하는 것이 전제가 되므로 그 최고값은 80km/h로 제한하도록 한 것이다. 다만, 지형 상황 등을 참작하여 부득이하다고 인정하는 경우에는 예외적으로 짧은 구간에 한하여 10km/h 또는 20km/h까지 낮춘 설계속도를 적용할 수 있도록 하고 있다(단, 20km/h보다 더 낮춰서는 안 된다).

이는 우리나라 지형의 복잡성 및 고도의 토지 이용 등으로 소정의 설계속도를 긴 구간에 걸쳐 유지하려면 산지나 도시지역에 있어서 짧은 구간에 막대한 건설비가 소요되므로 사실상 사업이 불가능한 경우가 생길 수도 있으며, 또 그 구간 때문에 전체 노선의 설계속도를 낮춘다는 것도 바람직하지 않으므로 이와 같은 규정을 설정하고 있지만 안전한 교통 처리 면에서 볼 때 권장할 것은 못된다.

이러한 의미에서 이 예외 규정을 적용할 때에는 신중을 기해야 하며, 이러한 지점이 몇 군데 있는 경우에는 오히려 전체의 설계속도를 낮추는 등의 배려가 필요하다.

자동차전용도로는 주간선도로로 구분하며, 통행의 이동성 확보를 통한 자동차의 원활한 흐름을 주 기능으로 하기 때문에 설계속도를 80km/h 이상으로 하도록 하였으며, 도시지역이나 소형차도로 계획에 따라 부득이하다고 인정되는 경우에는 예외적으로 60km/h로 적용할 수 있도록 하였다.

3-4-4 속도의 종류

도로설계 상태와 건설 후 운영 상태에서 적용할 수 있는 속도의 종류는 개별 자동차(또는 통행량이 많지 않아 자유로운 교통 흐름이 유지될 때) 관점과 자동차군이 형성될 만한 많은 교통량이 있을 경우의 관점에서 볼 때 다음과 같은 구분을 할 수 있다(독일 RAS 참조).

 

구 분	개별 자동차의 관점	전체 자동차의 관점
도로 시설 규모 결정용 속도	설계속도(VD)	설계확인속도(VB)
도로 운영 차원의 검증 속도	85백분위속도(V85)	평균주행속도(VR)

 

 

(1) 설계속도(VD, design speed)

설계속도는 선형을 설계하는 경우에 선형 요소의 한계값 결정에 직접적인 의미를 가지는 것으로 도로 설계의 기초가 되는 자동차의 속도를 말한다.

(2) 운영속도(V85, Operating Speed, 85백분위속도)

운영속도는 자유로운 교통 흐름 상태에서 운전자가 자신의 자동차를 운영할 때 관찰되는 속도이다(A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, AASHTO, 2004). 85백분위속도는 자유로운 교통 흐름이나 노면 습윤 상태에서 주행하는 승용자동차의 속도를 측정하여 측정치를 오름차순으로 정리하여 85%째에 해당하는 속도(주행 승용자동차의 85%가 초과하지 않는 속도)이다. 85백분위속도는 도로의 굴곡도(평면곡선의 변화량/km)와 차로폭에 따라 변화하는 것으로 알려져 있다.

독일의 경우 방향별로 분리된 도로에서의 85백분위속도는 다음과 같다

V85 = VD + 10km/h(설계속도 100km/h 이상)

V85 = VD + 20km/h(설계속도 100km/h 미만)

V85 = VD + 20km/h(2+1차로도로, 단, 최고 속도 100km/h)

V85 = 최고 제한속도(도시지역 외곽 또는 연계 기능이 있는 도시지역도로)

또한 설계속도와 85백분위속도는 설계의 검증에서 좋은 비교 지표로 활용할 수도 있다. 이는 설계속도가 도로의 시설 규모 및 기하구조를 결정하는 필요한 기초가 되는 반면에, 85백분위속도는 설계된 도로가 도로 운영 단계에서 나타나는 운전 행태를 예측할 수 있는 지표이기 때문에 설계된 도로의 구간 특성을 운전자가 어떻게 받아들였는지를 가늠할 수 있다. 현장에서 관측된 85백분위속도를 토대로 설계속도와 관련 기준 설정에도 활용할 수 있다. 85백분위속도는 이웃한 도로 구간과 비교하여 85백분위속도가 10km/h 이상 차이가 나면 도로 안전 점검 차원에서 설계 여건 변화 구간을 검토해 보아야 한다.

(3) 평균주행속도(VR, average running speed)

구간 평균속도(space mean speed)라고도 하는데, 이는 일정한 도로 구간을 주행하는 자동차에 대한 통과 시간의 관측을 통하여 교통류의 속도를 측정하는 방법으로서, 구간 거리를 평균 주행시간으로 나누어 구한다. 주행시간이란 자동차가 움직이고 있는 시간만을 의미하며, 멈춤으로 인한 지체시간은 포함하지 않는다. 이 속도는 서비스수준을 측정하거나 도로 이용자 비용을 산출하는 데 사용된다. 또 평균주행속도는 날씨, 시간, 교통량에 따라 편차가 큰 것으로 알려져 있다. 따라서 평균주행속도를 제시할 때는 첨두 또는 비첨두 시간인지(이 속도는 도로 설계나 도로 운영에 사용), 하루 평균인지(도로 경제성 분석에 이용)를 분명히 밝히는 것이 좋다.

(4) 설계확인속도(VB)

독일 RAS-Q(1996)에 따른 속도 정의로 교통 흐름의 품질 평가 지표로 사용된다. 이 속도는 설계된 도로에서 허용되는 교통량(설계 교통량보다는 많고 최대 교통량보다는 적은)이 주행할 때 승용차가 나타내는 평균주행속도를 나타낸다. 설계확인속도는 독일의 도로망 형성 지침(RAS-N)에 기준 값을 제시하고 있다. 이 속도는 적용하는 도로 표준 단면의 크기에 따라 변화하며, 최고 제한속도보다는 작은 값을 나타낸다.

(5) 평균운행속도(average travel speed)

도로 일정 구간을 주행하는 자동차 통과시간 관측에 따른 교통류의 속도 측정 방법의 하나이며, 구간 거리를 지체 시간을 포함한 자동차 운행시간으로 나누어 얻어진다. 또한 평균운행속도는 일정 구간을 통과하는 자동차들의 평균운행시간을 이용하여 구해지기 때문에 이 역시 구간 평균속도이다.

(6) 시간평균속도(time mean speed)

도로의 한 지점을 통과하는 자동차들의 속도를 산술 평균한 것을 의미하며, 평균순간속도라고 하기도 한다.

교통의 흐름에 관련된 대부분의 분석 방법에 사용되어지는 속도의 효율적인 척도는 위에서 정의한 평균운행속도(average travel speed)를 사용한다. 서비스수준 F의 상태로 운행되는 등의 통행 방해가 없거나 휴게소 정차를 하지 않을 경우 평균운행속도와 평균 주행속도는 서로 같게 나타난다.

 

3-5

설계구간

 

 

	제9조(설계구간) ① 동일한 설계기준이 적용되어야 하는 도로의 설계구간은 주요 교차로(인터체인지를 포함한다)나 도로의 주요 시설물 사이의 구간으로 한다. ② 인접한 설계구간과의 설계속도의 차이는 시속 20킬로미터 이하가 되도록 하여야 한다.

 

 

3-5-1 설계구간의 정의

설계구간이란 도로의 계획교통량, 지역 및 지형 상황에 따라 동일한 설계기준을 적용하는 구간을 말한다.

지나치게 짧은 구간에서 설계속도가 변화되는 새로운 설계구간을 설정하거나 혹은 운전자가 예상하지 못한 장소에서 새로운 설계구간을 설정하는 것은 운전자를 혼란시켜 교통안전에 좋지 못하며 쾌적성도 저하시킨다.

도로의 기하구조는 가능한 한 연속적인 것이 바람직하므로 설계구간을 설정하는 경우에는 그 길이나 변경점의 선정 방법 등에 대해 신중한 배려가 필요하다.

도로의 설계구간은 노선의 성격이나 중요성, 교통량, 지형 조건 및 지역 조건이 비슷한 구간에서는 같은 설계구간으로 하는 것이 바람직하다. 그러므로 도로의 기하구조가 짧은 구간마다 변화하게 되면 운전자를 혼란시켜 교통안전에 좋지 않으므로 설계구간의 길이는 가능한 한 긴 것이 바람직하다.

3-5-2 설계구간의 길이

설계구간의 길이는 가급적 크게 설정하는 것이 바람직하지만 지형 상황 등으로 부득이한 경우의 개략 지침은 표 3-11과 같다.

 

도 로 의 구 분	바람직한 설계구간 길이	최소 설계구간 길이
지방지역 간선도로, 도시고속국도	30~20	5
지방지역도로(집산도로, 국지도로)	15~10	2
도시지역도로(도시고속국도 제외)	주요한 교차점의 간격

 

최소 설계구간 길이란 지형의 상황 등으로 부득이한 경우에 설계속도를 20km/h 내지 10km/h를 낮춘 구간이 하나의 설계구간 중에 1~2군데 정도라면 허용할 수 있다는 취지인 것이다.

또한 설계속도를 20km/h 낮출 필요가 있는 경우에는 10km/h씩 점차적으로 낮추도록 하며(그림 3-3 참조), 이러한 구간에 대해서는 교통안전시설 설치에 대한 각별한 주의가 필요하다.

그림 3-3 설계구간 접속(예시)

특히 설계속도의 변화로 인하여 횡단면을 부득이하게 변경할 필요가 있는 경우에는 횡단면의 변이구간을 테이퍼로 연결하되, 도시지역에서는 10 : 1 이상, 지방지역에서는 20 : 1 이상을 유지하도록 한다.

도시고속국도를 제외한 도시지역도로에 대해서는 주요한 교차점에서 설계구간을 변경하는 것이 좋다

3-5-3 설계구간의 변경점

설계구간의 변경점은 지형, 지역, 주요한 교차점, 인터체인지 등 교통량이 변화하는 지점, 장대 교량과 같은 구조물이 있는 지점 등으로 할 수 있으나, 해당 구간의 기하구조 등의 변화에 대한 정보를 제고하여 여유 있는 거리를 두고 운전자의 사전 인지가 가능하도록 주의를 기울여야 한다.

특히, 지형 조건, 지역 조건 등의 제한으로 인하여 설계속도에 따른 기하구조 조건을 다르게 적용하기 어려운 구간에서 설계구간의 변경점을 두는 것은 바람직한 설계라고 볼 수 없다.

따라서 지형 조건, 지역 조건 등이 유사한 구간이나 교통량이 거의 동일한 구간은 하나의 설계구간으로 하는 것이 바람직하다.