홍수 발생 시 고속도로 비상대응: 사건 지속시간·운전자 행동 불확실성 고려

초록

본 연구는 이탈리아 A1 고속도로의 국지적 홍수를 가정하고, 사건 지속시간과 운전자들의 대체 경로 이용 반응률이 매크로·마이크로 우회 경로 활성화 시점에 미치는 영향을 분석한다. 1.5시간 이하의 단기 사건에서는 대체 경로가 필요 없으며, 사건이 길어질수록 다수의 우회 경로가 총 여행시간을 최소화한다. 운전자 반응률이 높을수록 매크로 경로 활성화 후 마이크로 경로를 추가로 활성화해야 한다. 또한, 도시 지역 대피 시 최적 출구 배치와 주민 대비시간이 전체 대피 시간을 크게 감소시킴을 확인하였다.

상세 분석

이 논문은 교통 비상관리(Transportation Emergency Management, TEM)의 핵심 과제인 ‘사건 발생 시 신속하고 효율적인 우회 경로 제공’에 초점을 맞추었다. 연구 대상은 이탈리아 주요 남북 연결 고속도로인 A1이며, 국지적 침수로 인한 차단 구간을 가정하였다. 저자는 먼저 매크로(Itinerary)와 마이크로(Itinerary) 두 종류의 우회 경로 체계를 정의한다. 매크로 경로는 주요 고속도로망을 이용한 장거리 우회이며, 마이크로 경로는 지역 도로망을 활용한 단거리 우회이다.

핵심 변수로는 (1) 사건 지속시간(Duration)과 (2) 운전자들의 대체 경로 이용 의사(Response Rate)를 설정하였다. 사건 지속시간은 0.5시간, 1시간, 1.5시간, 2시간, 3시간 등 다중 시나리오로 변형했으며, 운전자 반응률은 30 %, 50 %, 70 %, 90 % 등 네 단계로 가정하였다. 각각의 조합에 대해 시뮬레이션 기반 교통 흐름 모델을 구축하고, 총 여행시간(Total Travel Time)과 차단 구간의 혼잡도 지표를 산출하였다.

시뮬레이션 결과는 두 가지 중요한 패턴을 드러낸다. 첫째, 사건 지속시간이 1.5시간 미만일 경우 매크로·마이크로 경로를 모두 활성화하지 않아도 차단 구간의 평균 여행시간이 기존 상황과 크게 차이 나지 않는다. 이는 짧은 사건에서는 운전자들이 자연스럽게 우회 없이 대기하거나, 인근 출구를 이용해 소규모 우회를 수행하기 때문이다. 둘째, 사건이 1.5시간을 초과하면 매크로 경로를 먼저 활성화하는 것이 전체 여행시간 감소에 가장 효과적이며, 운전자 반응률이 70 % 이상일 경우 매크로 경로 활성화 후 추가로 마이크로 경로를 순차적으로 도입해야 최적의 성능을 얻는다. 이는 높은 반응률이 있을 때 마이크로 경로가 지역 교통량을 분산시켜 매크로 경로에 과부하가 걸리는 것을 방지하기 때문이다.

또한, 논문은 도시 지역 대피 시나리오를 별도로 모델링하였다. 대피 전략으로는 (① 전역적 출구 할당, ② 지역별 출구 우선순위, ③ 혼합형) 세 가지를 비교했으며, 주민들의 대피 준비시간(Preparedness Time)을 5분, 10분, 15분으로 변동시켰다. 결과는 최적 출구 배치가 대피 경로 길이를 평균 12 % 단축시키고, 주민 준비시간이 10분 이상일 경우 전체 대피 시간이 20 % 이상 감소한다는 점을 보여준다. 이는 대피 계획 수립 시 ‘출구 위치 최적화’와 ‘주민 교육·훈련’이 동시에 이루어져야 함을 시사한다.

이러한 분석을 통해 저자는 (1) 사건 지속시간과 운전자 행동을 고려한 단계적 우회 경로 활성화 정책, (2) 고속도로와 도시 대피를 연계한 통합 비상계획, (3) 실시간 교통 데이터와 행동 모델을 결합한 의사결정 지원 시스템(DSS)의 필요성을 강조한다. 특히, 불확실성을 정량화하고 시나리오 기반 시뮬레이션을 적용한 방법론은 다른 국가·지역의 교통 비상관리에도 적용 가능한 일반화 가능한 프레임워크를 제공한다.