설계시간교통량(DHV)이란? AADT로 도로 차로 수를 결정하는 방법

도로를 설계할 때 가장 먼저 필요한 자료 중 하나가 교통량입니다.

그런데 도로의 차로 수를 결정할 때 하루 동안 지나가는 교통량인 AADT(연평균일교통량)​를 그대로 사용하지는 않습니다.

도로는 하루 전체가 아니라 교통량이 집중되는 특정 시간대에도 원활하게 차량을 처리할 수 있도록 설계해야 하기 때문입니다.

이때 사용하는 교통량이 바로 설계시간교통량(DHV, Design Hourly Volume)​입니다.

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1. 설계시간교통량(DHV)이란?

설계시간교통량(DHV)​은 도로의 차로 수, 용량 등을 결정하기 위해 사용하는 설계 기준이 되는 1시간 교통량입니다.

쉽게 말하면,

"이 도로를 몇 차로로 만들어야 할까?"

를 결정하기 위해 선정하는 대표적인 시간당 교통량이라고 볼 수 있습니다.

기본적인 관계는 다음과 같습니다.

DHV = AADT × K

여기서,

• DHV : 설계시간교통량(대/시)
• AADT : 연평균일교통량(대/일)
• K : 설계시간계수

입니다.

예를 들어,

• AADT = 30,000대/일
• K = 0.10

이라면,

DHV = 30,000 × 0.10 = 3,000대/시

가 됩니다.

즉, 이 도로의 설계에서는 하루 30,000대가 아니라 시간당 3,000대의 교통량을 처리할 수 있는지를 검토​하게 됩니다.

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2. 왜 AADT를 그대로 사용하지 않을까?

하루 교통량이 30,000대라고 하더라도 24시간 동안 차량이 똑같이 지나가는 것은 아닙니다.

단순하게 24시간으로 나누면,

30,000 ÷ 24 = 1,250대/시

가 됩니다.

하지만 실제 도로에서는 출근시간이나 퇴근시간에 교통량이 집중됩니다.

예를 들어 실제 교통량이 다음과 같을 수 있습니다.

시간대교통량

시간대	교통량
새벽	300대/시
낮	1,200대/시
출근시간	2,700대/시
퇴근시간	3,000대/시

따라서 평균값인 1,250대/시를 기준으로 도로를 설계하면 출퇴근시간에는 용량이 부족할 수 있습니다.

그래서 하루 교통량 중 어느 정도가 설계 대상 시간에 집중되는지를 나타내는 K계수가 필요합니다.

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3. 그렇다면 하루 중 가장 많은 1시간을 기준으로 하면 될까?

가장 교통량이 많은 연중 최대 첨두 1시간을 기준으로 도로를 설계하면 혼잡은 줄어들 수 있습니다.

하지만 1년에 몇 시간밖에 발생하지 않는 극단적인 교통량을 처리하기 위해 도로를 지나치게 크게 건설해야 할 수도 있습니다.

반대로 너무 낮은 교통량을 기준으로 하면 도로 건설비는 줄지만 매일 반복적으로 혼잡이 발생할 수 있습니다.

결국 도로 설계에서는

경제성 ↔ 서비스 수준

사이에서 적절한 기준을 찾아야 합니다.

이러한 개념에서 설계시간교통량이 사용됩니다.

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4. 30번째 시간 교통량이란?

설계시간교통량을 이해할 때 자주 등장하는 것이 제30순위 시간교통량(30th Highest Hourly Volume)​입니다.

1년 동안 측정된 시간별 교통량을 큰 순서대로 정렬한다고 생각하면 됩니다.

1위 → 2위 → 3위 → … → 30위 → …

이 가운데 30번째로 교통량이 많은 시간의 교통량을 설계시간교통량 선정의 대표적인 기준으로 활용하는 개념입니다.

극단적으로 교통량이 많은 몇 시간을 제외하면서도 상당히 높은 교통수요를 처리할 수 있도록 하기 위한 것입니다.

다만 모든 도로에서 무조건 제30순위 교통량을 적용하는 것이 아니라 도로의 기능과 지역 특성, 교통량 변동 특성, 적용 설계기준 등을 함께 검토해야 합니다.

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5. K계수란?

K계수(K-factor)​는 AADT 가운데 설계시간교통량이 차지하는 비율입니다.

K = DHV ÷ AADT

따라서,

DHV = AADT × K

가 됩니다.

예를 들어,

• AADT = 50,000대/일
• DHV = 5,000대/시

라면,

K = 5,000 ÷ 50,000 = 0.10

즉 **K = 10%**입니다.

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6. 방향별 설계시간교통량 DDHV

DHV가 양방향 교통량이라면 실제 한 방향의 차로 수를 결정하기 위해서는 방향별 교통량으로 바꿔야 합니다.

이때 사용하는 것이 D계수(Directional Distribution Factor)​입니다.

DDHV = AADT × K × D

또는

DDHV = DHV × D

입니다.

예를 들어,

• AADT = 40,000대/일
• K = 0.10
• D = 0.60

이라면,

DHV = 40,000 × 0.10 = 4,000대/시

이고,

DDHV = 4,000 × 0.60 = 2,400대/시

입니다.

따라서 첨두방향의 설계시간교통량은 2,400대/시​가 됩니다.

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7. 도로용량편람에서는 차로 수를 어떻게 결정할까?

여기서부터 실제 도로설계와 연결됩니다.

단순히 DDHV를 구했다고 해서 바로 차로 수가 결정되는 것은 아닙니다.

「도로용량편람」에서는 목표 서비스수준에서 차로 1개가 실제로 어느 정도의 교통량을 처리할 수 있는지를 검토하여 필요한 차로 수를 산정합니다.

이를 이해하기 위해 중요한 개념이 바로 MSFi와 SFi입니다.

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8. MSFi란?

MSFi(Maximum Service Flow Rate)​는 서비스수준 i에서의 차로당 최대 서비스교통류율을 의미합니다.

쉽게 표현하면,

기본적인 도로·교통조건에서 서비스수준을 유지하면서 차로 하나가 처리할 수 있는 기준 교통량

이라고 이해할 수 있습니다.

단위는 일반적으로

pcphpl = 승용차/시/차로

로 표현합니다.

예를 들어 목표 서비스수준이 C이고 해당 조건에서

MSF_C = 1,350 pcphpl

이라면,

기본조건에서 서비스수준 C를 유지할 수 있는 최대 교통류율이 차로당 약 1,350 승용차/시/차로​라는 의미입니다.

MSFi는 서비스수준별 V/C비와 기본용량의 관계로 이해할 수도 있습니다.

개념적으로는 다음과 같습니다.

MSFi = C × (V/C)i

여기서,

• C : 기본조건에서의 차로당 용량
• (V/C)i : 서비스수준 i에 해당하는 교통량/용량비
• MSFi : 서비스수준 i의 최대 서비스교통류율

입니다.

따라서 서비스수준을 높게 요구할수록 허용할 수 있는 교통량은 작아지고, 낮은 서비스수준까지 허용할수록 차로당 처리 가능한 교통량은 커집니다.

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9. 서비스교통량 SFi란?

실제 도로는 항상 기본조건과 같지 않습니다.

예를 들어,

• 차로폭이 좁을 수도 있고
• 측방여유폭이 부족할 수도 있으며
• 대형차가 많이 다닐 수도 있습니다.

따라서 기본조건에서 구한 MSFi를 실제 도로조건에 맞게 보정해야 합니다.

도로용량편람의 기본적인 관계는 다음과 같이 이해할 수 있습니다.

SFi = MSFi × fW × fHV

여기서,

• SFi : 실제 도로조건에서 서비스수준 i의 서비스교통량
• MSFi : 기본조건에서 서비스수준 i의 최대 서비스교통류율
• fW : 차로폭 및 측방여유 관련 보정계수
• fHV : 중차량 보정계수

입니다.

적용하는 도로 유형에 따라 필요한 보정계수와 분석방법은 달라질 수 있습니다.

핵심은 간단합니다.

MSFi = 기본조건

SFi = 실제조건을 반영한 값

이라고 생각하면 됩니다.

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10. MSFi와 SFi 계산 예제

예를 들어 어떤 도로에서 목표 서비스수준을 LOS C로 정했다고 가정해보겠습니다.

도로용량편람의 해당 조건에서 기본 서비스교통류율이 다음과 같다고 가정합니다.

MSF_C = 1,350 pcphpl

그리고 실제 도로조건을 조사한 결과,

• 차로폭·측방여유 보정계수 fW = 1.00
• 중차량 보정계수 fHV = 0.88

이라고 해보겠습니다.

그러면 서비스교통량은

SF_C = MSF_C × fW × fHV

입니다.

따라서,

SF_C = 1,350 × 1.00 × 0.88

SF_C = 1,188대/시/차로

가 됩니다.

즉 기본조건에서는 차로당 1,350대/시를 처리할 수 있었지만 실제 도로에서는 중차량 등의 영향 때문에 서비스수준 C를 유지하기 위한 서비스교통량이 약 1,188대/시/차로​로 감소한 것입니다.

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11. 그렇다면 필요한 차로 수는 어떻게 구할까?

이제 앞에서 구한 설계시간교통량과 서비스교통량을 비교하면 됩니다.

기본적인 차로 수 산정 개념은 다음과 같습니다.

필요 차로 수 N = 설계방향 교통량 ÷ 차로당 서비스교통량

즉,

N = DDHV ÷ SFi

로 이해할 수 있습니다.

다만 첨두시간 내 교통량 집중을 반영해야 하는 분석에서는 PHF까지 고려하여 첨두시간 환산교통량을 사용합니다.

따라서 실무적인 계산 흐름은 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

AADT → K → D → PHF → 설계방향 첨두교통류율 → SFi와 비교 → 차로 수 결정

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12. 차로 수까지 한 번에 계산해보자

예를 들어 다음과 같은 도로를 계획한다고 가정하겠습니다.

• AADT = 40,000대/일
• K = 0.10
• D = 0.60
• PHF = 0.90
• 목표 서비스수준 = C
• MSF_C = 1,350 pcphpl
• fW = 1.00
• fHV = 0.88

① DHV 계산

DHV = AADT × K

= 40,000 × 0.10

= 4,000대/시

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② 첨두방향 교통량 계산

DDHV = DHV × D

= 4,000 × 0.60

= 2,400대/시

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③ PHF를 고려한 첨두시간 환산교통량

PHF가 0.90이라면,

Vp = DDHV ÷ PHF

= 2,400 ÷ 0.90

≈ 2,667대/시

가 됩니다.

즉 실제 용량분석에서는 약 2,667대/시 수준의 첨두 교통수요를 고려하게 됩니다.

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④ MSFi를 실제 도로조건으로 보정

SF_C = MSF_C × fW × fHV

= 1,350 × 1.00 × 0.88

= 1,188대/시/차로

입니다.

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⑤ 필요한 차로 수 계산

이제 설계 교통수요를 차로당 서비스교통량으로 나눕니다.

N = Vp ÷ SF_C

= 2,667 ÷ 1,188

= 2.24차로

차로 수는 2.24개를 설치할 수 없으므로 올림합니다.

따라서,

필요 차로 수 = 편도 3차로

가 됩니다.

결과적으로 이 조건에서는 개략적으로

왕복 6차로

가 필요한 것으로 판단할 수 있습니다.

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13. 왜 단순히 도로용량으로 나누면 안 될까?

여기서 중요한 것이 있습니다.

예를 들어 차로당 최대용량이 2,000대/시라고 해서

2,667 ÷ 2,000 = 1.33 → 2차로

라고 계산하면 안 됩니다.

왜냐하면 이것은 사실상 도로가 최대용량에 가까워질 때까지 사용하는 것을 허용하는 개념이기 때문입니다.

실제 설계에서는 목표 서비스수준(LOS)​을 정하고 그 서비스수준에서 허용되는 서비스교통량을 사용해야 합니다.

따라서,

설계교통량 ÷ 최대용량

보다는

설계교통량 ÷ 목표 LOS의 서비스교통량

으로 필요한 차로 수를 판단하는 것이 핵심입니다.

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14. 서비스수준에 따라 필요한 차로 수도 달라진다

같은 설계교통량이라도 목표 서비스수준을 어떻게 설정하느냐에 따라 필요한 차로 수가 달라집니다.

예를 들어 첨두시간 환산교통량이 2,667대/시​라고 가정하고, 각 서비스수준별 실제 서비스교통량이 다음과 같다고 가정해보겠습니다.

목표 LOS	SFi	계산	필요 차로 수
B	900대/시/차로	2,667 ÷ 900 = 2.96	3차로
C	1,188대/시/차로	2,667 ÷ 1,188 = 2.24	3차로
D	1,500대/시/차로	2,667 ÷ 1,500 = 1.78	2차로
E	1,750대/시/차로	2,667 ÷ 1,750 = 1.52	2차로

즉 동일한 교통량이라도 어느 수준의 교통상태까지 허용할 것인가에 따라 필요한 차로 수가 달라집니다.

이것이 도로설계에서 목표 서비스수준이 중요한 이유입니다.

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15. 전체 계산 흐름을 하나의 식으로 보면

지금까지 내용을 연결하면 다음과 같습니다.

① 설계시간교통량

DHV = AADT × K

② 방향별 설계시간교통량

DDHV = AADT × K × D

③ 첨두시간 환산교통량

Vp = (AADT × K × D) ÷ PHF

④ 서비스교통량

SFi = MSFi × fW × fHV

⑤ 필요 차로 수

N = Vp ÷ SFi

따라서 전체적인 개념은,

N = {(AADT × K × D) ÷ PHF} ÷ {MSFi × fW × fHV}

라고 연결해서 이해할 수 있습니다.

다만 실제 도로용량편람 적용 시에는 도로 유형별 분석방법과 보정계수가 다르므로 해당 시설 유형의 분석 절차를 따라야 합니다.

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16. 숫자로 전체 과정을 다시 정리하면

앞의 예제를 한눈에 정리하면 다음과 같습니다.

단계	계산	결과
AADT	주어진 값	40,000대/일
DHV	40,000 × 0.10	4,000대/시
DDHV	4,000 × 0.60	2,400대/시
Vp	2,400 ÷ 0.90	2,667대/시
MSF_C	기본조건	1,350 pcphpl
SF_C	1,350 × 1.00 × 0.88	1,188대/시/차로
차로 수	2,667 ÷ 1,188	2.24차로
최종	올림	편도 3차로

결국 도로의 차로 수를 결정하는 과정은 단순히 AADT를 보고 결정하는 것이 아닙니다.

40,000대/일

↓

설계시간 4,000대/시

↓

첨두방향 2,400대/시

↓

PHF 반영 2,667대/시

↓

LOS C 서비스교통량 1,188대/시/차로

↓

2.24차로

↓

편도 3차로

라는 과정을 거치게 됩니다.

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17. MSFi와 SFi를 헷갈리지 않는 방법

두 개념은 다음처럼 기억하면 쉽습니다.

구분	MSFi	SFi
의미	최대 서비스교통류율	서비스교통량
조건	기본조건	실제 도로·교통조건
단위	pcphpl	vphpl 등
보정	보정 전	보정 후
관계	기준값	MSFi에 보정계수 적용

즉,

MSFi는 '기본조건에서 이 LOS까지 받을 수 있는 교통량'이고, SFi는 '우리 도로의 실제 조건을 반영하면 실제로 받을 수 있는 교통량'이라고 이해하면 쉽습니다.

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18. 최종 정리

설계시간교통량 DHV는 단순히 시간당 교통량을 구하기 위한 개념이 아닙니다.

궁극적으로는 필요한 도로의 차로 수를 결정하기 위한 입력자료입니다.

전체 흐름은 다음과 같습니다.

AADT

↓

K계수 적용

↓

DHV

↓

D계수 적용

↓

DDHV

↓

PHF 적용

↓

첨두시간 환산교통량 Vp

↓

목표 서비스수준 결정

↓

MSFi 선정

↓

도로조건·중차량 보정

↓

SFi 산정

↓

Vp ÷ SFi

↓

필요 차로 수 결정

따라서 AADT가 '하루에 얼마나 많은 차량이 다니는가'​를 나타낸다면,

DHV는 '설계할 때 어느 정도의 시간교통량을 고려할 것인가'​를 나타내고,

SFi는 '목표 서비스수준에서 실제 차로 하나가 어느 정도의 교통량을 처리할 수 있는가'​를 나타낸다고 이해하면 됩니다.

결국 차로 수 설계의 핵심은

설계할 때 들어올 교통량(Vp)과 목표 서비스수준에서 차로 하나가 받아줄 수 있는 교통량(SFi)을 비교하는 것

이라고 할 수 있습니다.

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※ 참고자료

• 국토교통부, 「도로용량편람」
• 국토교통부, 「도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙」
• 국토교통부, 「도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙 해설」
• 도로 관련 설계지침 및 교통량 조사자료