과연 내가 지나고 있는 이 도로는 차가 몇 대나 지날 수 있을까요? 자세히 따지고 들어가면 복잡한 문제가 됩니다. 그래서 아주 간략하게 만들어서 생각해 보겠습니다.
먼저 문제를 단순하게하기위해 조건을 만들어보겠습니다.
1. 도로는 1차로에 폭이 넓은 고속도로입니다.
2. 끼어들거나 빠지는 차도 없이 쭉 직진만 하면 되는 평지의 고속도로입니다.
3. 날씨도 좋아서 운전하기 좋습니다.
4. 차는 전부 승용차입니다. 버스나 화물차 전혀 없습니다.
5. 이 도로에 진입하기 위해 대기하고 있는 차는 아주 많아서 자리가 나는대로 차가 들어옵니다.
이 도로의 옆에 서서 내 앞을 한시간 동안 몇 대의 승용차가 지나가는지 세어 봅니다.
무지 빠른 속도로 지나가면 제일 많이 지나가지 않을까? 네 맞습니다. 사람대신 기계가 운전한다면 말이죠.
사람들은 앞차와 거리를 두고 운전합니다. 갑자기 정지해야 하는 상황이 생길 수도 있으므로 자기가 원하는만큼 거리를 벌리고 갑니다. 이 거리는 운전하는 사람에 따라, 차의 속도에 따라 다양합니다. 교통공학에서 운전자가 앞의 상황을 인식하고 브레이크를 밟기까지의 시간을 2초로 봅니다. 이 2초는 평균시간입니다. 운동능력이 좋은 사람에게는 1초로 충분할 수도 있습니다.
쉽게 계산하기위해 운전자는 앞차와 2초 간격으로 운행한다고 합시다. 이것은 시속 100km로 달릴 때, 앞차와 55m 정도 떨어져 운행하는 시간입니다. 한 시간이 3,600초이므로 2초 간격으로 차량이 지나가면, 한 시간 동안 1,800대의 승용차가 지나갈 수 있습니다.
속도가 빠를수록 앞차와의 거리가 벌어져 통과할 수 있는 대수가 줄어들고, 속도가 느릴수록 앞차와의 거리가 좁혀져 통과대수가 늘어납니다. 그러다 속도가 더 떨어지면 통과대수가 줄어들기 시작합니다.
2010년 10월 고속도로 검지자료 중의 일부를 그래프로 표현한 것입니다. 제일 많이 지날 때는 속도가 60km/h에서 80km/h 정도일 때입니다. 최대 약 2,800대 정도까지 통과하는 것으로 나옵니다. 그림 아래의 붉은색 동그라미 구간은 차량이 늘어 정체가 발생하면서 속도가 떨어지고 있는 상황입니다.
미국쪽의 자료를 볼까요. 샌디에고의 I805는 2,600대 정도까지 올라갑니다.
출처 : HCM2010, TRB, 2010, 4-8쪽, 그림4-4
엄밀히 말하면 교통량(Volume)과 교통류율(Flow rate)은 다른 개념입니다. 교통량은 실제로 통과한 차량 대수이고, 교통류율은 단위시간(통상 15분) 동안 통과한 최대 교통량을 한 시간으로 환산한 것입니다. 즉, "15분 조사해보니 500대가 통과하네. 그럼 이런 추세라면 한 시간에 2,000대가 통과할 수 있겠네." 하면 2,000대가 교통류율이 되는 겁니다. 위의 그림들은 검지기의 5분이나 15분 자료를 1시간으로 표현한 교통류율입니다.
이것이 용량(Capacity)의 개념입니다.
도로용량이란 주어진 도로 조건에서 15분 동안 최대로 통과할 수 있는 승용차 교통량을 1시간 단위로 환산한 값이다. (도로용량편람, 2001, 대한교통학회, 19쪽)
한국도로용량편람(2001)에서는 설계속도가 120km/h인 경우 한 차로의 용량이 시간당 2,300대(승용차 기준)라고 봅니다. 미국 도로용량편람(2010)에서는 70mi/hr(약 112km/h)일 때 2,400대라고 봅니다.
출처 : 도로용량편람, 대한교통학회, 2001, 19쪽, 표2-1
출처 : HCM2010, TRB, 2010, 10-6쪽, 표10-5
고속도로 한 차로는 글의 맨 앞의 조건을 만족한다면 2,600대 정도의 승용차가 통과할 수 있습니다.
