본 연구는 겨울철 발생하는 차량 고립 사고에 대응하기 위해 고속도로의 오르막 급경사구간을 도출하고, 고도 데이터의 공간해상도에 따라 결과를 비교하였다. 이를 위해 경기도와 강원도를 지나는 영동고속도로의 호법 JC ~ 강릉 JC 구간을 대상으로 연구를 진행하였다. 강원도는 태백산맥의 영향으로 도로 결빙 현상이 자주 발생하여 차량 주행에 적합하지 못한 환경이 조성되기 때문에 연구지역으로 선정하였다. 도로 데이터는 고속도로의 양방향 지오메트리를 제공하는 국가교통DB센터 데이터를 활용하였다. 고속도로의 고도 정보는 중해상도인 수치지형도와 고해상도인 MMS LiDAR 포인트클라우드 데이터를 활용하여 DEM을 구축하였다. 수치지형도(중해상도)로부터 생성한 DEM은 5m 단위이고, LiDAR(고해상도)로부터 구축한 DEM은 0.25m 단위이다. 이를 활용하여 연구지역의 종단경사를 산정하였다.
차량 고립이 발생하는 오르막 기준을 설정하기 위해 한국도로공사에서 제공하는 설해취약구간을 분석하였다. 설해취약구간은 과거에 발생한 차량 고립 사고 구간의 종단경사, 연장 길이, 그리고 기상 조건을 참고해서 지정된다. 이때, 설해취약구간의 지정 조건 중 기하학적인 요소를 살펴보면 3% 이상의 종단경사를 가진 도로구간을 대상으로 지정한다. 이를 참고하여 본 연구에서는 3% 이상의 종단경사를 오르막 급경사구간으로 간주하였다. 설해취약구간은 차량 고립 사고가 발생했던 도로구간을 반영하므로 설해취약구간의 종단경사 평균, 오르막 급경사 평균, 오르막 급경사 비율 등을 분석하여 오르막 기준을 설정하였다. 설정된 오르막 기준을 토대로 구간 분리 방법을 비교 ‧ 분석하여 최대한 설해취약구간을 반영할 수 있는 방법을 선정하였다. 연구지역에 해당하는 영동고속도로 구간에 대해 1km 구간씩 이동하는 경우와 1km 구간을 일정한 간격씩 이동하는 경우로 구분하여 살펴보았다. 분석 결과 1km 구간을 50m씩 이동할 때 설해취약구간을 최대한 반영하는 것을 확인하였다.
공간해상도가 다른 두 공간 데이터에 선정된 구간 분리 방법을 적용하여 오르막 급경사구간을 도출하였다. 도출된 결과를 비교하기 위해 수치지형도(중해상도)에서 도출된 오르막 급경사구간 중 LiDAR(고해상도)에서는 도출되지 않은 구간과 수치지형도(중해상도)에서 도출되지 않은 구간 중 LiDAR(고해상도)에서는 도출된 경우를 살펴보았다. 이때, 실제 도로의 표면 고도를 반영하는 LiDAR 데이터의 고도값을 활용해서 해당 구간의 오르막 급경사구간의 평균과 비율을 검토하였다. 검토 결과 수치지형도(중해상도) 기반 오르막 급경사구간에는 급경사가 아닌 불필요한 구간이 포함되어 있었고, 급경사구간임에도 반영되지 않은 구간이 존재하였다. 따라서 고속도로의 오르막 정보를 도출할 때에는 수치지형도(중해상도)보다 LiDAR(고해상도)의 공간 정보를 활용해야 함을 확인할 수 있었다.
마지막으로 기하학적 요소와 함께 기상 조건을 고려하기 위해 본 연구에서 도출한 오르막 급경사구간과 국토교통부에서 제공하는 결빙취약구간을 비교하였다. 결빙취약구간은 결빙 노면을 반영할 수 있는 결빙 일수, 일사량, 응달지역 등을 고려해서 지정된다. 이를 통해 오르막 급경사구간이면서 결빙이 자주 발생하는 구간, 오르막 급경사구간이지만 결빙이 자주 발생하지 않는 구간, 결빙취약구간이지만 오르막 급경사가 아닌 구간을 확인할 수 있었다. 이때, 본 연구에서 도출한 오르막 급경사구간은 기존의 결빙취약구간을 약 60% 포함하였다. 따라서 오르막 급경사구간을 먼저 도출하고, 결빙취약구간을 함께 반영함으로써 결빙사고 위험구간을 최종적으로 도출할 수 있었다.
본 연구는 폭설 시 차량 고립 사고의 피해를 최소화할 수 있는 기초자료를 구축하였다는 점에서 의의가 있다. 연구지역에 해당하는 전체 고속도로 구간에 대해서 1km 구간을 50m씩 이동하면서 오르막 급경사구간을 도출함으로써 설해취약구간을 최대한 반영할 수 있었고, 설해취약구간이 아닌 구간에 대해서도 오르막 정보를 확인할 수 있었다. 또한, 공간해상도가 오르막 정보 도출에 미치는 영향을 분석함으로써 수치지형도(중해상도)보다 LiDAR(고해상도)의 공간 정보가 오르막 정보를 도출하는데 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 도출된 오르막 급경사구간은 향후 결빙사고에 대응하기 위한 제설 장비의 배치 등 정책 수립 시 의사결정에 활용될 것으로 기대할 수 있다.