도로의 교통량을 분석하다 보면 PHF(Peak Hour Factor, 첨두시간계수)라는 값을 자주 보게 됩니다.
특히 도로용량 분석, 서비스수준(LOS) 분석, 교차로 분석, 차로수 산정 등을 할 때 PHF가 중요하게 사용됩니다.
그런데 처음 접하면 이런 의문이 생길 수 있습니다.
"이미 첨두시간 1시간 교통량을 조사했는데 왜 또 PHF로 나누는 걸까?"
PHF는 쉽게 말하면 첨두 1시간 안에서도 차량이 얼마나 특정 시간대에 몰렸는지를 나타내는 값입니다.
1. PHF란?
PHF는 Peak Hour Factor의 약자로 우리말로는 보통 첨두시간계수라고 합니다.
쉽게 말하면,
"첨두시간 1시간 동안 교통량이 얼마나 균등하게 들어왔는가?"
를 나타내는 지표입니다.
예를 들어 오전 첨두시간이 08:00~09:00이고 교통량이 1,600대라고 해보겠습니다.
시간교통량
| 시간 | 교통량 |
| 08:00~08:15 | 300대 |
| 08:15~08:30 | 350대 |
| 08:30~08:45 | 500대 |
| 08:45~09:00 | 450대 |
| 합계 | 1,600대 |
1시간 전체로 보면 1,600대이지만 실제로는 08:30~08:45의 15분 동안 500대가 집중되어 있습니다.
PHF는 바로 이런 첨두시간 내부의 교통량 집중 정도를 나타내기 위한 계수입니다.
2. PHF 계산식
일반적으로 15분 교통량을 이용하면 다음과 같이 계산합니다.
PHF = 첨두시간 교통량 ÷ (4 × 첨두 15분 교통량)
식으로 표현하면,
PHF = V / (4 × V₁₅)
여기서,
- V : 첨두 1시간 교통량
- V₁₅ : 해당 1시간 중 가장 교통량이 많은 15분 교통량
- 4 : 15분을 1시간으로 환산하기 위한 값
앞의 사례를 적용하면,
PHF = 1,600 / (4 × 500)
= 1,600 / 2,000
= 0.80
따라서 이 도로의 PHF는 0.80입니다.
3. 왜 15분 교통량에 4를 곱할까?
이 부분을 이해하면 PHF의 개념이 상당히 쉬워집니다.
첨두 15분 동안 500대가 지나갔다고 해보겠습니다.
이러한 교통상태가 1시간 동안 계속된다고 가정하면,
500대 × 4 = 2,000대/시
가 됩니다.
즉 실제 첨두시간 교통량은 1,600대였지만, 가장 혼잡했던 15분의 교통상태를 1시간 기준으로 환산하면 2,000대/시 수준이었다는 의미입니다.
그래서 PHF는
1,600 / 2,000 = 0.80
이 됩니다.
4. PHF가 1.0이면 무슨 뜻일까?
이번에는 다음과 같은 도로를 생각해보겠습니다.
| 시간 | 교통량 |
| 08:00~08:15 | 400대 |
| 08:15~08:30 | 400대 |
| 08:30~08:45 | 400대 |
| 08:45~09:00 | 400대 |
| 합계 | 1,600대 |
PHF를 계산하면,
PHF = 1,600 / (4 × 400) = 1.00
즉 PHF가 1에 가까울수록 1시간 동안 교통량이 균등하게 분포했다는 의미입니다.
반대로 PHF가 작아질수록 특정 15분에 차량이 집중되었다는 의미입니다.
쉽게 정리하면,
PHF ≈ 1.0 → 차량이 비교적 고르게 들어옴
PHF가 작음 → 특정 시간에 차량이 몰림
이라고 이해하면 됩니다.
5. PHF가 왜 중요할까?
도로를 설계하거나 교통용량을 분석할 때 단순히 1시간 교통량만 사용하면 실제 짧은 시간 동안 발생하는 교통수요의 집중을 충분히 나타내지 못할 수 있기 때문입니다.
앞의 사례를 다시 보겠습니다.
첨두시간 교통량은
1,600대/시
입니다.
그런데 가장 혼잡한 15분에는 500대가 들어왔습니다.
이를 시간 교통류율로 환산하면,
500 × 4 = 2,000대/시
입니다.
즉 한 시간 전체 교통량은 1,600대이지만 가장 혼잡한 15분 동안에는 시간당 2,000대 수준의 교통류가 발생한 것과 같은 상태가 나타난 것입니다.
PHF는 이러한 차이를 반영합니다.
6. PHF를 이용한 교통류율 계산
PHF의 중요한 역할 중 하나가 첨두시간 교통량을 첨두 교통류율로 환산하는 것입니다.
기본적인 관계는 다음과 같습니다.
교통류율 = 첨두시간 교통량 / PHF
예를 들어,
- 첨두시간 교통량 = 1,600대/시
- PHF = 0.80
이라면,
교통류율 = 1,600 / 0.80
= 2,000대/시
입니다.
앞서 계산했던
500대/15분 × 4 = 2,000대/시
와 동일합니다.
즉,
V / PHF = 4 × V₁₅
의 관계가 성립합니다.
따라서 PHF는 단순히 교통량을 크게 만드는 보정계수가 아니라 첨두시간 내부에서 가장 집중된 15분의 교통상태를 시간 단위 교통류율로 환산하기 위한 개념으로 이해하는 것이 좋습니다.
7. PHF가 낮으면 왜 교통상태가 불리할까?
두 도로의 첨두시간 교통량이 똑같이 1,800대라고 해보겠습니다.
A도로
PHF = 0.95
1,800 / 0.95 ≈ 1,895대/시
B도로
PHF = 0.75
1,800 / 0.75 = 2,400대/시
두 도로 모두 한 시간 동안 지나간 차량은 1,800대입니다.
하지만 B도로는 특정 15분에 차량이 훨씬 집중되어 있다는 의미입니다.
따라서 동일한 시간교통량이라도 PHF가 낮은 도로가 단시간에 더 강한 교통부하를 받을 수 있습니다.
이것이 PHF를 교통용량 분석에서 중요하게 보는 이유입니다.
8. PHF는 왜 1보다 클 수 없을까?
PHF 공식은
PHF = V / (4 × V₁₅)
입니다.
V₁₅는 해당 첨두시간을 구성하는 네 개의 15분 교통량 중 가장 큰 값입니다.
따라서,
1시간 전체 교통량 ≤ 4 × 최대 15분 교통량
이라는 관계가 성립합니다.
결과적으로 일반적인 정의에서,
PHF ≤ 1.0
이 됩니다.
PHF가 1.0에 가까우면 균등, 값이 낮아질수록 특정 시간대에 교통량이 집중되는 특성이 강하다고 볼 수 있습니다.
9. PHF와 K계수는 무엇이 다를까?
PHF와 함께 많이 등장하는 값이 K계수입니다.
둘은 모두 첨두교통을 다루지만 의미는 다릅니다.
| 구분 | K계수 | PHF |
| 의미 | AADT 중 설계시간교통량의 비율 | 첨두 1시간 내 교통량 집중 정도 |
| 시간 범위 | 연간·일 교통량 → 시간교통량 | 1시간 → 단시간 교통류율 |
| 주요 목적 | 설계시간교통량 산정 | 첨두 교통류율 산정 |
| 값이 클수록 | 설계시간 교통량 비중이 큼 | 시간 내 교통량이 균등함 |
쉽게 말하면,
K계수는 "연평균 일교통량에서 설계시간 교통량을 얼마나 잡을 것인가?"
PHF는
"그 1시간 안에서도 차량이 얼마나 몰리는가?"
를 보는 개념이라고 이해하면 됩니다.
10. AADT부터 PHF까지 연결해서 이해하기
PHF는 K계수와 D계수를 같이 보면 더욱 이해하기 쉽습니다.
예를 들어,
- AADT = 20,000대/일
- K = 0.10
- D = 0.60
- PHF = 0.90
이라고 해보겠습니다.
먼저 설계시간교통량은,
DHV = AADT × K
= 20,000 × 0.10
= 2,000대/시
첨두방향 설계시간교통량은,
DDHV = AADT × K × D
= 20,000 × 0.10 × 0.60
= 1,200대/시
여기에 PHF를 적용하여 첨두 교통류율로 환산하면,
첨두방향 설계 교통류율 = AADT × K × D / PHF
= 20,000 × 0.10 × 0.60 / 0.90
≈ 1,333대/시
즉 흐름은 다음과 같습니다.
AADT
↓ K계수
설계시간교통량(DHV)
↓ D계수
첨두방향 설계시간교통량(DDHV)
↓ PHF
첨두방향 설계 교통류율
따라서 한 번에 표현하면,
첨두방향 설계 교통류율 = AADT × K × D / PHF
라고 볼 수 있습니다.
11. PHF를 아주 쉽게 비유하면
식당에 한 시간 동안 손님 100명이 왔다고 생각해보겠습니다.
식당 A
15분마다 25명씩 들어옵니다.
25 → 25 → 25 → 25
직원 입장에서는 비교적 일정하게 손님을 받을 수 있습니다.
PHF를 계산하면,
100 / (4 × 25) = 1.00
식당 B
10 → 15 → 50 → 25
전체 손님은 똑같이 100명이지만 특정 15분에 50명이 한꺼번에 들어왔습니다.
PHF는,
100 / (4 × 50) = 0.50
입니다.
식당 입장에서는 전체 손님 수가 같아도 B식당이 훨씬 대응하기 어렵습니다.
도로도 마찬가지입니다.
1시간 동안 몇 대가 왔느냐도 중요하지만 그 차량들이 얼마나 몰려서 왔느냐도 중요합니다.
PHF가 바로 이것을 숫자로 표현한 것입니다.
12. 정리
PHF를 한 문장으로 정리하면,
PHF는 첨두 1시간 내부에서 교통량이 얼마나 균등하게 분포되어 있는지를 나타내는 계수이다.
핵심 공식은,
PHF = 첨두시간 교통량 / (4 × 첨두 15분 교통량)
입니다.
그리고 첨두 교통류율은,
교통류율 = 첨두시간 교통량 / PHF
로 환산할 수 있습니다.
따라서,
PHF가 1에 가까움 → 1시간 동안 교통량이 비교적 균등
PHF가 작음 → 특정 15분에 교통량이 집중
이라고 이해하면 됩니다.
결국 도로의 혼잡을 제대로 판단하려면 "1시간 동안 몇 대가 지나갔는가?"뿐만 아니라 "그 1시간 안에서 얼마나 몰렸는가?"까지 봐야 합니다.
그 역할을 하는 대표적인 지표가 바로 PHF(Peak Hour Factor, 첨두시간계수)입니다.
※ 참고자료
- 국토교통부, 「도로용량편람」
- 국토교통부, 「도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙」
- 국토교통부, 「도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙 해설」
- 도로 관련 설계지침 및 교통량 조사자료
- 교통량 조사자료 중 첨두시간 및 15분 단위 교통량 자료
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