교통류 친환경성 평가를 위한 트럭 모델링 방안 연구

Abstract

Among the various kinds of vehicles constituting the traffic flow, trucks may not only adversely affect the mobility of the traffic flow at uphill sections due to the increase of grade resistance, but also cause damage to the road pavement caused by the overload. Especially in terms of the environment, trucks consume a relatively large amount of fuel as well as a large amount of exhaust gas compared to passenger cars. Therefore, trucks are a very important consideration in establishing an eco-friendly transportation strategy in the transportation sector. Microscopic simulation is widely used in the research field because it has flexibility to calculate various kinds of effectiveness measures through post - processing. Especially, the historical data of the individual vehicles generated from the traffic simulation model can be used as the input data of the fuel consumption and exhaust emissions model, and is also utilized for the purpose of evaluating the eco - friendliness of the transportation operation strategy. In general, the method of modeling a truck in microscopic traffic simulation software is to use a truck model with the default parameters provided by the software. The use of default truck may not be a problem in case of flat roadways, but it can be a problem if the roadway under evaluation has hilly terrain. Therefore, this study quantitatively estimated traffic and environmental impacts by the modeling parameters of the truck and the roadway grades, and proposed a reasonable truck modeling method for the eco-friendly evaluation of traffic flow. This study modeled the traffic flow using VISSIM, which is widely used for the analysis of the effects of traffic flow, to analyze the modeling characteristics of trucks. In order to evaluate environmentally friendliness, the CMEM model was utilized to estimate the exhaust gas emissions and fuel consumption. First, the characteristics of single truck was investigated by comparing the default truck with three different trucks. Second, the impacts of default trucks and the three trucks were compared in a traffic flow composed of truck and passenger car with two different volume to capacity ratios. The simulation results showed that the characteristics of the default trucks are significantly different from those of the actual trucks in terms of the characteristics of fuel consumption and emissions. In general, it is desirable to avoid the use of VISSIM default truck when the composition of trucks is high in South Korea and the slope of roads is more than 3%, and it is recommended to create new trucks using the composition ratio of small, medium and large trucks and the load statistics.|교통류를 구성하고 있는 다양한 종류의 차량 중 트럭의 경우 화물의 적재로 인한 경사저항의 증가로 인하여 경사구간에서 교통의 소통에 악영향을 초래할 뿐만 아니라 과적으로 인한 도로포장에 손상을 초래할 수 있다. 따라서 교통류 중 트럭의 비율이 높은 경우에는 도로의 설계에서부터 운영에 이르기까지 세심한 주의를 기울일 필요가 있다. 특히 환경적인 측면에서도 트럭은 승용차보다 상대적으로 많은 양의 연료를 소모할 뿐만 아니라 많은 양의 배기가스를 배출한다. “2015년도 교통물류 부문 온실가스 배출량 조사” 보고서 (국토교통부. 2015)에 따르면 차량 1대당 온실가스 배출량은 승용차보다 트럭의 배출량은 3.4배 이상이며, 특히 대형트럭의 경우 21배 이상 CO2를 배출하므로 교통 부문에서 친환경 교통 운영전략 수립에 있어 트럭은 매우 중요한 고려요소라 할 수 있다. 교통류의 운영 상태를 분석하기 위해서는 도로용량편람에서 제시하고 있는 방법론을 활용하는 방법과 미시 교통 시뮬레이션 모형을 활용하여 교통류의 흐름을 매우 짧은 시간 단위로 모델링하는 방법이 일반적으로 많이 활용되고 있다. 특히 시뮬레이션 모형의 경우 후처리를 통하여 다양한 종류의 효과척도를 산출할 수 있는 유연성이 있어 연구 분야에서 많이 활용되고 있다. 특히 미시 교통류 시뮬레이션 모형에서 생성된 개별 차량의 속도 이력 자료는 차량의 연료 소모량과 배기가스 배출량 모형의 입력 자료로 사용될 수 있어, 교통 운영전략에서 친환경성을 평가하는 목적으로도 많이 활용되고 있다. 일반적으로 미시 교통류 시뮬레이션 소프트웨어에서 트럭을 모델링하는 방법은 소프트웨어에서 제공하고 있는 기본적인 파라미터가 적용된 트럭 모형을 사용하는 것이다. 이는 시뮬레이션 모형을 활용하여 평가하고자 하는 도로망이 평지인 경우에는 평가의 결과에 미치는 문제가 크지 않을 것으로 판단되지만, 경사구간이 포함된 도로망의 경우 무시하지 못할 만큼의 오류가 발생할 수도 있을 것으로 판단된다. 구체적으로, 경사구간의 길이, 경사도, 다양한 종류의 트럭 구성비, 트럭 적재중량 등과 같은 특성에 따라 교통의 소통, 연료 소모율, 배기가스 방출량 등의 시뮬레이션 결과에 영향을 주게 될 것으로 판단된다. 기존에 트럭과 관련되어 수행된 연구를 살펴보면 우리나라에서 운행되고 있는 트럭의 중량과 성능에 관한 연구와 화물차를 고려한 종단경사 설계에 관한 것들이 대다수를 차지하고 있으며, 교통 운영 측면에서 트럭 통행에 따른 전체 교통류의 통행속도변화에 관한 연구도 있었다.(유경수 1997, 최재성 2001, 오흥운 2006, 박준영 2009, 고한검 2012, 김영록 2015). 문헌조사 결과 시뮬레이션 모형에서 교통운영의 친환경성을 위해 트럭 모델링에 사용되는 파라미터들의 설정에 따른 영향을 심도 있게 연구한 사례는 찾기 힘들었다. 따라서 본 연구에서는 미시 교통 시뮬레이션 소프트웨어 VISSIM에서 트럭의 모델링 파라미터와 도로의 경사도에 따라 소통과 환경측면에서의 영향을 정량적으로 산출하고 이를 통하여 교통류의 친환경성 평가 시 합리적인 트럭 모델링 방법을 제시하고자 한다.