도시지역 도로네트워크 특성을 고려한 방재도로 선정 및 대피효과에 관한 연구 = A Study on the Selection and Evacuation Effect of Disaster Prevention Road Considering Road Network Characteristics in Urban Area

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 도시지역 내 도로방재계획에 있어 도로네트워크의 기능 및 연결성을 고려한 방재도로 선정방안을 제시하고 재난 발생 시 방재도로를 통한 대피효과를 분석하고자 한다.
이를 위해 대상지역의 GIS자료를 이용한 연결정도 중심성 및 근접 중심성 지표를 통해 도로 네트워크의 기능적 측면에서의 네트워크 분석을 수행하였다. 분석 결과, 일반국도 1호선과 세종시 내 행정중심복합도시 및 시청 주위 도로위에서 연결정도 중심성 값이 큰 것을 확인 할 수 있었다. 또한 주요 역, 산업단지, 인근도시 지역을 연결하는 도로에서 상대적으로 큰 값을 가지는 노드들이 존재함을 확인하였다. 근접 중심성 지표 또한 행정중심복합도시와 시청 근처노드들에서 중심성 값이 높아 세종시의 주요기관 및 거점 지역들이 네트워크 공간적 분포형태 측면에서도 중심에 위치하는 것을 확인하였다.
그리고 TranCAD프로그램을 활용하여 재난 발생 시 통행배정단계에서의 도로 이용자의 통행 패턴변화와 통행시간 변화를 분석하여 네트워크의 연결성이 저하될 경우 각 도로가 전체 네트워크에 미치는 영향력을 분석하였다. 시뮬레이션 분석 결과, 교량, 터널, 지하차도 등이 있는 도로 상에서 블록(Block) 발생 시 우회 경로가 길어져 지체⋅고립 등의 2차 재난으로 인한 통행시간 및 사회적 비용이 크게 발생한 것을 확인 하였다.
네트워크 기능 및 연결성 측면에서의 각 노드와 링크에 대한 군집분석(cluster analysis)을 수행하였으며 군집별 특성에 따라 도시주요 거점 지역을 중심으로 외부도시와 연결된 1차 방재도로 및 내부 주요 방재 거점지역을 연결하는 2차 방재도로가 선정되었다.
마지막으로 최악의 재난 상황을 가정한 대피 시나리오 분석을 통해 방재도로의 선정과 그 효과 및 적합성을 검증하였다.
대피 시나리오 분석 결과, 마지막 차량의 대피 시간 까지 걸린 시간 및 총 통행시간, 총 지체시간 모두 방재도로를 이용한 시나리오에서 가장 적게 나왔다. 또한 시간당 대피 비율이 방재도로를 이용할 경우 가장 크게 나와 긴급재난 발생 시 사전 선정된 방재도로를 통한 대피가 이루어질 경우 최적의 시스템(system optimum)인 것으로 나타났다. 그리고 경로유도방식은 도로 내 신호제어, 바리케이트 설치 등을 통해 지체시간을 줄여 신속히 대피시키는 것으로 방재도로 내 차로기반 경로 유도방식을 적용할 경우 도로의 용량이 포화상태가 된 이후에 큰 효과가 있음을 확인하였다.
본 연구를 통해 도시지역 방재계획 및 재난 대응 방안을 위한 의사결정시 기초자료로 사용될 수 있을 것이라 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is fundamental research to select disaster prevention road considering road network characteristics in urban and to evaluate evacuation effect through the determined disaster prevention road.
Targeted region for study is Sejong City where major administrative organs of nation, research institutions and various types of industrial complexes are situated. To determine the disaster prevention road, the functional and connectional aspects of road network(node, link) was analyzed, and to evaluate evacuation effect through the selected disaster prevention road, microscopic traffic simulation tool, VISSIM, was used based on scenario analysis alternatives.
First of all, quantitative analysis of the road network was performed using ‘network analysis’ based on GIS Database. In this study, distribution pattern and impact of the nodes in network were examined using the centrality analysis; closeness centrality(CC) and degree centrality(DC) which are one of the methods of network analysis.
As a result of CC analysis, it was found that there were relatively isolated nodes on network because the distribution pattern was biased, and that major institution and organs in the targeted city was situated in central of network in the aspect of spatial distribution.
In the result of DC, it was also confirmed that nodes on the roads around ‘Multifunctional Administrative City(MAC)’ in targeted area and city hall had a high degree centrality value, and nodes having relatively high degree centrality value were distributed throughout the national roads and the provincial roads which are the functional road to access neighbor areas (Oseong city, Gongju city, Daejeon metropolitan city, Cheonan city).
Secondly, for analysis of an aspect of connectivity, two things were mainly examined; when disaster is happen, how disconnection of road on network changes user’s travel pattern and travel time in trip assignment process, and how it affects the whole network. Trip Assignment was performed based on user equilibrium (UE) model via TransCAD(Caliper Cooperation) simulation program. Simulation analysis showed that most of the roads with heavy traffic volume had higher level of cost in the disaster, and that the roads with bridge, tunnel, and underground road and the metropolitan roads in city had more critical impact on the whole network.
For the final decision in selecting the disaster prevention road, cluster analysis of each nodes and links was preceded, and the priority of roads on network was determined.
According to the characteristics of groups, 1st and 2nd disaster prevention road were finally determined.
Finally, based on the scenarios analysis assuming the worst of disaster situations, evacuation effect through the determined disaster prevention road was examined. In the result of scenario analysis, evacuation through selected disaster prevention road was effective in shortening the evacuation time of all the vehicles under the emergency situation.
It could be observed as well that evacuation through the disaster prevention road and the lane-based routing method was able to evacuate more vehicles on a hourly basis. Especially, the lane-based routing method, which means decreasing confusion on network by simplifying the traffic flow and guiding traffic to the outskirt, was considerably effective after the capacity of road was saturated with vehicles.
In the conclusion, this study is possibly able to be utilized as a basic data for decision making in establishing the plan for disaster prevention system.

목차 (Table of Contents)

• 표 목 차 ⅲ
• 그 림 목 차 ⅳ
• 국 문 요 약 ⅵ
• 1. 서 론
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위 및 방법 3
• 1.3 선행연구 고찰 5
• 2. 관련이론 검토
• 2.1 교통재난 정의 및 분류 10
• 2.2 네트워크 이론 15
• 2.3 통행배정 모형 18
• 3. 방재도로 선정방안
• 3.1 분석지역 현황 19
• 3.2 네트워크 분석 22
• 3.3 연결정도 중심성 및 근접 중심성 24
• 3.4 교통재난에 따른 도로영향력 분석 30
• 3.5 통행시간 및 통행패턴 변화 39
• 4. 방재도로선정 및 효과 분석
• 4.1 방재도로선정 45
• 4.2 방재도로를 통한 대피효과 분석 49
• 5. 결론 및 향후연구
• 5.1 결론 60
• 5.2 향후연구 62
• 참 고 문 헌 63
• ABSTRACT 67