고속도로 2차 사고 심각도 감소 방안 연구 : 전통 통계모형과 머신러닝 기반 비교

국문 초록 (Abstract)

최근 고속도로 2차 사고는 전체 교통사고 중 발생 빈도는 낮으나, 치사율이 1차 사고 대비 약 6배 이상 높아 집중적인 안전 관리가 요구되는 고위험 사고유형이다. 그러나 기존 연구는 주로 사고 발생 빈도 분석에 치중하거나 심각도를 단순 범주형 변수로 취급하여, 사고 피해 규모를 정량적으로 규명하고 예방 대책을 수립하는 데 한계가 있었다. 이에 본 연구는 대물피해환산법(EPDO)을 활용하여 사고 심각도를 연속형 지표로 정량화하고, 전통적 통계모형과 머신러닝 기법을 결합하여 2차 사고의 심각도 영향요인을 심층 분석하였다.
본 연구는 2014년부터 2023년까지의 고속도로 2차 사고 데이터 509건을 대상으로 분석을 수행하였다. 분석 방법으로는 강건 회귀(Robust Regression)와 분위수 회귀(Quantile Regression)를 통해 통계적 유의성을 검증하고, Elastic Net, Random Forest, XGBoost, EBM(Explainable Boosting Machine) 등 머신러닝 알고리즘을 적용하여 비선형적 위험 요인을 탐색하였다.
연구 결과, 사고차량수(Number of Vehicles)와 차대사람(Vehicle to Pedestrian) 사고유형이 심각도를 결정짓는 핵심 요인으로 도출되었다. 특히 EBM 분석을 통해 차량이 1대 증가할 때마다 위험도가 선형적으로 증가하는 것이 아니라, 단독사고에서 다중추돌로 전환되는 시점에 위험도가 급증하는 비선형적 패턴을 확인하였다. 또한 야간(Ningt), 램프 구간 등 시야 확보가 어려운 환경 요인도 심각도와 밀접한 연관이 있음을 밝혔다.
이러한 분석 결과를 바탕으로 본 연구는 영향권 기반의 2차 사고 데이터 기록 체계 개선, EPDO 가중치 세분화, AI 기반 각 기관별 상황처리센터 고도화, 실시간 사고 인지 기반 가변속도 제어(VSL), 전방사고 알림 시스템 도입 등 실효성 있는 예방 대책을 제시하였다. 본 연구는 빈도가 높지는 않지만 발생시 치명적인 결과를 초래하는 고속도로 2차 사고의 위험 구조를 데이터 기반으로 실증하고, 설명 가능한 인공지능(XAI)을 활용하여 정책적 활용도가 높은 과학적 근거자료를 마련했다는 데 의의가 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
• 1. 연구의 배경 및 필요성 1
• 2. 연구의 목적 4
• 제 2 절 연구의 범위 및 방법 6
• 1. 공간적 범위 6
• 2. 시간적 범위 6
• 3. 내용적 범위 6
• 제 2 장 관련이론 및 선행연구 고찰 9
• 제 1 절 2차 사고 정의 및 연구방법론 9
• 1. 2차 사고 정의 9
• 2. 사고 심각도 분석 방법론 13
• 3. 대물피해환산법(EPDO) 15
• 제 2 절 연구의 차별성 20
• 제 3 장 2차 사고 심각도 영향요인 분석 23
• 제 1 절 기초통계 분석 23
• 1. 요인별 사고발생건수 및 치사율 23
• 2. 인명피해 30
• 3. 사고차량수 30
• 제 2 절 EPDO 분포 특성 진단 및 보정 31
• 제 3 절 상관관계 분석 38
• 1. 변수 선정 38
• 2. 상관관계 분석 39
• 제 4 절 다중회귀 분석 43
• 제 5 절 머신러닝 기반 심각도 영향요인 분석 52
• 1. 머신러닝 도입의 필요성 및 목적 52
• 2. 분석 모형 및 방법론 53
• 3. 분석 환경 및 모델 구축 56
• 4. 분석 결과 57
• 제 6 절 분석결과 비교 및 해석 64
• 1. 전통적 통계모형과 머신러닝 기법의 비교 64
• 2. 주요 변수의 심층 해석 및 시각화 65
• 3. 시사점 69
• 제 4 장 2차 사고 예방 대책 도출 및 정책적 제언 71
• 제 1 절 국내 2차 사고 대응체계의 현황 및 구조적 한계 71
• 1. 국내 교통사고 인지 및 대응 프로세스 71
• 2. 사고 대응 체계 및 한계 분석 73
• 제 2 절 2차 사고 예방을 위한 기술 및 운영 대안 75
• 1. 사고 대응형 가변속도 제어(Variable Speed Limits) 시스템 도입 76
• 2. 실시간 전방사고 알림 시스템(Forward Incident Warning System)도입 79
• 3. 교통관제시스템 고도화 82
• 4. 홍보방안 84
• 제 3 절 2차 사고 정책 제도 개선 방안 85
• 1. 2차 사고 재정의 및 데이터 기록 체계 개선 85
• 2. EPDO 세분화 89
• 제 5 장 결론 및 향후 연구 92
• 제 1 절 결론 92
• 제 2 절 연구의 한계 및 향후 연구 95
• 참고문헌 98
• Abstract 104