비상상황 시 교통회복력 분석 (Emergency Traffic Resilience Analysis)

 

1. 교통회복력의 개념과 분석 필요성

현대 도시의 교통체계는 재난, 사고, 기상이변, 감염병, 사이버 공격 등 다양한 비상상황에 노출되어 있다. 이러한 상황이 발생하면 교통망은 평시의 흐름을 유지하지 못하고 심각한 혼잡과 기능 정지를 겪게 된다. 특히 도심 지역이나 주요 간선도로에서 발생하는 비상사태는 전체 도시의 기능과 시민의 생존권까지 위협할 수 있다. 이 때문에 도시교통시스템이 단지 ‘효율적인 운영’에 초점을 맞추는 것을 넘어, 급변하는 외부 충격에 얼마나 잘 견디고, 빠르게 회복하는지를 정량적으로 분석하고 계획하는 것이 필수적이다.

‘교통회복력(Traffic Resilience)’은 이러한 배경에서 등장한 개념으로, 교통체계가 외부의 비정상적 충격에 대응하여 기능 저하를 최소화하고, 조기에 원래 상태 또는 안정적 상태로 복귀하는 능력을 의미한다. 교통회복력 분석은 기존의 혼잡도, 통행속도, 수송능력 같은 단기적 운영 지표에서 벗어나, 시간에 따른 복원 패턴과 시스템 복잡성 전반을 평가하는 분석 틀로 활용된다.

특히 재난 상황에서의 신속한 응급수송, 대피, 물류 보급은 교통회복력과 직결되며, 적절한 회복 전략 없이는 시민 생명 보호와 도시 기능 유지에 실패할 수 있다. 따라서 국가 재난관리계획, 도시 비상운영계획, 스마트시티 전략 모두에서 교통회복력은 핵심 성능 지표로 자리매김하고 있다.

2. 비상상황 유형과 교통에 미치는 영향 구조

교통회복력을 분석하기 위해서는 먼저 다양한 비상상황이 교통망에 어떤 방식으로 영향을 미치는지를 구조적으로 이해해야 한다. 비상상황은 발생 형태에 따라 다음과 같은 유형으로 구분된다.

▷ 자연재해형

태풍, 폭우, 지진, 폭설 등은 물리적으로 도로의 기능을 마비시키는 대표적 재난이다. 특히 침수나 지반 붕괴는 도로 단절로 이어지며, 교차로나 교량의 붕괴는 전체 네트워크의 연결성 상실을 초래한다. 이러한 경우 단일 구간의 정체가 아닌, 도시 전체의 통행 재구성이 필요하다.

▷ 인적 재난형

대형 교통사고, 산업재해, 화재, 시위, 테러 등은 특정 지역에서 돌발적으로 발생하여 지역적 혼잡과 공포심에 의한 대규모 통행 변화가 동시에 발생한다. 특히 긴급차량의 접근이 제한되거나 도심 전체가 봉쇄되는 경우, 교통망은 통제 불능 상태에 빠질 수 있다.

▷ 감염병 및 사회 위기형

COVID-19 같은 팬데믹 상황에서는 시민의 이동 자체가 제한되거나 급격하게 변화하며, 대중교통 기피, 개인차량 이용 증가, 특정 시간대 집중현상 등 새로운 통행 패턴이 등장한다. 이는 정상 운영 기준이 모호해지고, 비정형적인 회복 곡선이 나타나는 특징이 있다.

▷ 시스템 기반 재난형

스마트 교통시스템 해킹, 전력망 중단, 통신 장애 등은 물리적 도로망은 유지되지만 정보기반 시스템이 마비되는 상황을 의미한다. 이 경우 신호 제어, 경로 안내, 교통량 조절이 불가능해지며, 통제 불가능한 정체와 혼란이 발생한다.

이러한 상황은 단지 ‘일시적 혼잡’을 유발하는 것이 아니라, 교통망의 구조적 취약성을 드러내고, 도로의 회복 역량, 대체 경로 존재 여부, 응급 수송 우선권 확보 구조 등의 실질적 복원 능력을 검증하는 기회가 된다.

3. 교통회복력 평가 프레임워크

교통회복력 분석을 위해서는 단순한 속도·혼잡도 지표를 넘어, 시간축과 시스템 상태 변화를 반영한 복합 지표 체계가 필요하다. 대표적인 회복력 분석 프레임워크는 다음과 같은 구성으로 정리된다.

▷ ① 성능 저하 및 회복 곡선 모델

시스템이 비상상황 발생 시 어느 정도까지 성능이 저하되었으며, 시간이 지남에 따라 어떻게 회복되었는지를 성능-시간 그래프(performance-time curve)로 나타낸다. 이때 성능은 전체 평균속도, 통행완료율, 교통량 수용률, 통과차량 비율 등으로 정의할 수 있다.

• 급격한 저하 후 천천히 회복 → 구조적 취약성이 높고 회복성이 낮은 구간
• 점진적 저하 후 빠른 복귀 → 적응성이 높고 복원력이 강한 시스템
• 반복적 진동형 회복곡선 → 제어 불안정 또는 외부 상황 변동이 큰 구조

▷ ② 복원도(Recovery Index)와 탄력성(Resilience Score)

복원도는 사고 발생 이후 일정 시간 내에 정상 운영 수준의 몇 %까지 회복되었는지를 정량화한 지표이며, 탄력성은 총 손실 대비 회복 면적(통행량, 속도, 용량 기준)으로 산출된다.

예:

• 복원도 70% 이상 / 1시간 내 복귀 → 고탄력 시스템
• 복원도 40% 미만 / 회복지연 3시간 이상 → 저탄력 구간

▷ ③ 네트워크 측 지표

전체 도로망을 하나의 그래프로 보고, 연결성(Connectivity), 중요도(Betweenness), 회복성(Robustness) 등을 정량적으로 분석한다. 예를 들어 특정 구간이 단절되었을 때 대체 경로가 존재하는지, 경로 길이가 얼마나 증가하는지 등을 시뮬레이션하여 회복 구조를 평가할 수 있다.

▷ ④ 기능별 회복 분석

도로 구간, 교차로, 버스노선, 철도망 등 각 기능별로 회복 패턴을 따로 분석하고, 특히 응급차량 통행, 물류 수송, 보행자 안전 등 핵심 기능에 대한 회복속도와 성능 회복률을 추적한다.

이러한 프레임워크는 현장 센서 데이터, 교통정보, 시민 이동 이력, 도시 구조 정보 등을 결합하여 시뮬레이션 모델 또는 실제 사례 기반 분석에 활용된다.

4. 실증 사례와 정책 적용

국내외에서는 이미 다양한 비상상황을 경험하며 교통회복력 분석이 실질적인 정책 도구로 적용되고 있다.

예를 들어 일본 고베시는 1995년 한신대지진 이후 주요 고속도로가 붕괴되었고, 도시 교통망의 70%가 일시적으로 마비되었다. 하지만 고베시는 사전에 설정된 대체 우회도로망과 긴급차량 우선 통행 구조, 지역 간 수송 연계 시스템을 통해 3일 만에 주요 간선기능을 80% 수준으로 회복한 바 있다. 이후 이 경험을 기반으로 ‘도시 교통 복원 시나리오 매뉴얼’을 국가 차원에서 정립하였다.

미국 플로리다 주는 허리케인 대피 시, 고속도로 일부 구간을 역방향 전용차로(Contraflow Lane)로 전환해 통행량 수용능력을 2배로 높였으며, 이를 통해 대피 소요시간을 40% 단축하는 데 성공하였다. 해당 사례는 도시 고속도로의 유연성 확보가 회복력에 결정적임을 보여준다.

국내에서는 2022년 수도권 집중호우로 일부 지하차도 및 간선도로가 침수되어 통행이 전면 차단되었고, 지하철 일부 구간도 운행이 중단되었다. 당시 스마트시티 통합플랫폼과 연계된 교통상황 전파 시스템을 통해 우회 경로 안내, 버스노선 조정, 신호 재조정 등이 신속히 이루어졌으며, 이는 고속도로에 비해 도시 내부도로의 회복력이 더 우수하게 작동했음을 입증하였다.

이러한 사례들은 단순한 피해 복구를 넘어서, 사전 회복 시나리오 설계, 기능 우선 순위 설정, 시스템 복원 전략 설계가 얼마나 중요한지를 보여준다.

5. 향후 과제와 resilient mobility 전략

비상상황에 강한 교통시스템을 설계하기 위해서는 회복력 개념을 도시 전체 운영 전략과 연계하는 통합적 접근이 필요하다. 이를 위해 다음과 같은 과제가 있다.

▷ 첫째, 회복력 지표의 정량화와 표준화

현재 회복력 평가는 도시별, 연구기관별로 서로 다른 지표를 사용하고 있다. 향후에는 국가표준 또는 국제지침에 따라 회복지표를 통일하고, 도시간 비교, 정책 우선순위 설정, 투자효과 분석 등에 활용할 수 있도록 해야 한다.

▷ 둘째, 회복력 중심의 교통인프라 계획

신설도로, 교차로, 터널, 교량 등 교통 인프라 설계 시 단순한 용량 중심이 아닌 복원력 중심의 설계 기준을 적용해야 한다. 예를 들어 침수에 강한 구조, 대체도로 확보, 빠른 전환 가능 신호기 구조 등을 사전에 반영해야 한다.

▷ 셋째, 시뮬레이션 기반 훈련과 자동 대응 시나리오 구축

AI 기반 시나리오 생성, 디지털 트윈 기반 도시 재현, 가상 훈련 체계를 통해 반복 훈련과 학습 기반 대응 시나리오 축적이 필요하다. 이는 비상 시 반응속도 향상과 체계적 대응 전략 수립의 핵심이다.

▷ 넷째, 시민 중심의 정보 공유 및 의사결정 참여

회복력은 기술과 정책만으로는 한계가 있다. 시민이 자신의 위치, 경로, 대피 방향 등을 스스로 판단할 수 있도록 신뢰할 수 있는 정보 시스템을 제공하고, 시민 참여형 복원 시나리오 설계가 병행되어야 한다.