보행자의 의사결정과정을 고려한 이동행태모형 개발

Abstract

지속가능한 친환경 수단으로 보행이 활성화되면서 보행공간에 대한 계획 및 운영이 중요하게 인식되고 있다. 이와 함께 보행행태에 대한 관심이 증가하고, 보행행태를 반영한 보행공간 평가 툴의 필요성이 대두되었다. 보행행태는 보행행태 선택단계에 따라 전략, 전술, 실행단계로 구분되며, 보행자 분석단위에 따라 거시적 관점, 미시적 관점으로 분류된다. 거시적 관점의 연구는 모형구조가 단순하고 적용이 용이하여 널리 활용되었으나, 보행자 간 상호작용을 고려하지 못하는 단점을 가지고 있다. 이에 최근 개별보행자 단위의 미시적 관점 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 대부분 연구가 보행행태가 보행자의 의사결정과정이라는 사실을 간과하고 있다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 보행행태의 기초가 되는 개별보행자 단위의 의사결정과정이 반영된 보행이동행태모형을 개발하고, 이를 보행자 시뮬레이터(P-Sim)에 구현하였다. P-Sim은 전략, 전술, 실행의 전 단계에 걸쳐 보행행태 평가가 가능하여, 보행공간의 분석에 유용하게 활용될 수 있다. 본 연구의 보행이동행태모형은 실행단계에 해당하고, 개별보행자 단위의 방향 또는 속도 선택 행태를 다루고 있다. 보행이동행태모형은 크게 5가지 특성을 가지고 있다. 첫째, 개별보행자 단위의 미시적 행태를 구현하며, 둘째, 본 모형의 보행자는 스스로 의사결정을 수행하는 지적 행위자이다. 셋째, 보행이동행태는 의사결정과정이며, 개인의 주관성, 불확실성, 애매함 등 특성을 가지고 있기 때문에 본 연구에서는 퍼지추론 접근방식을 활용하였다. 넷째, 보행이동행태의 영향범위는 인간의 시각을 기준으로 설정된다. 마지막 특성으로 보행이동행태는 의사결정단계와 실제행동단계 2가지로 구분된다. 의사결정단계는 환경적 요인, 개별특성에 따른 보행자의 방향 또는 속도 수정가능성을 도출하는 과정이며, 이때 수정가능성은 IF-THEN 규칙, 소속도 함수, 퍼지연산, 비퍼지화 과정을 통해 산정된다. 실제행동단계는 의사결정단계의 수정가능성을 고려하여 실제 이동을 구현하는 과정으로, 본 연구에서는 널리 활용되고 있는 Social Force Model를 이용하였다. 보다 정교하고 객관적인 보행이동행태모형을 위해, 본 연구에서는 설문조사에 근거하여 보행이동행태 의사결정요인을 살펴보았다. 이항로짓모형을 이용하였고, 분석결과, 보행행태에 영향을 미치는 요인으로 보행자 개별특성(성별, 연령, 통행목적), 사회적 환경 요인(장애물과의 거리, 장애물이 위치한 각도, 상대속도), 물리적 환경 요인(보행공간의 폭)이 선정되었다. 남성이 여성보다, 연령이 적을수록, 업무통행일수록 또한 장애물과의 거리가 가까울수록, 장애물이 정면에 위치할수록 보행자의 방향 또는 속도 수정가능성은 높아지는 것으로 분석되었다. 통계적으로 유의미한 변수를 퍼지추론의 영향요인으로 선정하고, 설명변수와 종속변수간 관계를 통해 IF-THEN 규칙을 생성하였다. 또한 실제 장애물을 회피하는 보행이동행태 특성 조사를 통해 퍼지추론의 소속도 함수를 생성하여, 보다 현실적인 모형을 구축하고자 하였다. 마지막으로 개발된 모형을 P-Sim에 구현하고 현장조사자료와의 비교를 통해 검증 및 평가를 수행하였다. 현장조사자료는 2012년 서울시 유동인구 영상촬영자료를 활용하였다. 모형의 검증은 크게 개별자료가 집계된 거시적 보행교통류 특성비교와 개별보행자 단위의 행태비교로 구성된다. 거시적 보행교통류 특성인 속도, 밀도, 보행교통량를 대상으로 모형과 관측자료를 비교하고, 이때 평가지표는 RMSE, MAE, Theil의 부등계수를 사용하였다. 개별행태 검증은 보행자 궤적을 토대로 속도 분포, 이동방향 변화량 분포를 산정하고, 모형과 관측 분포의 동일성을 검정을 통해 살펴보았다. 분석결과, 개별보행자 단위의 의사결정과정을 고려한 본 모형이 거시적 보행교통류 특성을 설명하는 것으로 판명되었고, 개별행태 역시 관측과 동일한 분포를 보이는 것으로 조사되었다. 교통분야에서 차량교통에 비해 보행교통 연구는 상대적으로 소외되어 온 것이 사실이다. 보행은 인간이 선택할 수 있는 가장 기본적인 교통수단으로써 모든 통행의 시작과 끝을 담당하고 있다. 또한 보행은 교통분야 외 다양한 측면(개인, 지역, 국가 차원)에서 편익을 창출하는 기능을 수행한다. 최근 보행의 중요성에 많은 사람들이 공감하고 있고, 이러한 변화와 함께 본 연구에서는 보행공간의 미시적 분석을 위한 보행이동행태모형을 개발하였다. 본 모형은 개별보행자 단위의 행태를 반영하고 인간의 사고에 기반을 둠으로써 기존 모형의 한계를 극복한 점에 있어서 의미가 있다. 이를 기반으로 보행공간의 계획 및 운영단계에서 다양하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 단순히 보행공간의 용량분석에 제한되지 않고, 새로운 보행시설 또는 보행정책의 도입 시 다양하고 미세한 보행공간 변화를 효과적으로 분석할 수 있을 것으로 기대된다.