1. 개요

고속도로 시스템의 성능에 대한 목표는 시스템의 바람직한 상태에 대한 표시이고, 그 사용자들에게 제공되는 서비스의 수준 (level of service) 임. 적절한 수준의 성능 목표를 설정하는 것은 고속도로 유관기관들이 비즈니스를 수행하는 방식에 상당한 영향을 미침. 니즈는 증가하고 제한된 자원으로 인해서, 성능 목표를 다른 수준으로 설정할 때 발생하는 결과는 검토될 필요가 있고 네트워크 단위에서 고속도로 인프라 니즈를 최적하기 위해 비교될 필요가 있음.

고속도로 프로젝트의 완벽한 경제적 평가를 위해 다음의 세 개의 (서로 상호작용을 하는) 비용들이 일반적으로 고려됨: 건설 비용, 유지관리 비용, 및 도로 사용 비용. 설계 및 건설 위주 (design-and build mode) 에서 수리 및 유지관리 위주 (repair-and maintain mode) 로 변화함에 따라, 이 연구는 유지관리와 관련된 비용 및 도로 사용자 비용에 중점을 둠. 도로포장 인프라에 대한 유지관리 및 수선 활동은 전체 도로 네트워크에 필요한 절차임. 장기간의 계획 기간 및 지역적으로 광대한 네트워크 때문에 이러한 활동은 상당한 재정적 니즈에 봉착하게 됨. 일반적으로 고속도로 유관기관들은, 시스템에 대한 목표 상태의 수준과 같은 정책 결정을 유지관리 및 수선 활동에 예산 니즈에 맞추어 왔음.

대부분의 경우에 자금에 대한 니즈는 가용한 예산을 상회하기 때문에, 필요한 예방적 정기적 유지관리 활동들은 완전히 간과하게 됨. 유지관리 활동을 적절히 하지 못하면 도로 포장이 더욱 빨리 열화하여 더 값비싼 수선활동을 필요로 하는 단계에 이르게 됨. 시간이 흐름에 따라 네트워크의 유지관리 및 수선 니즈는 매년 계속해서 증가함으로써 악순환이 시작되게 됨. 대부분의 고속도로 관리자들이 도로포장의 보존이 가용한 예산의 제한 안에서 가장 효과적인 방법이라는 것을 알고 있을지라도, 유지관리 활동을 늦추는 것과 관련된 비용은, 그 시스템에 대한 성능 목표를 설정할 때 종종 소홀히 다루어 짐.

차량 운영에 대한 비용의 형태로써의 도로 사용자 비용은 전체 교통 관련 비용의 또다른 큰 요소라고 인정되어 왔음. 이 비용은 완전한 경제적 평가를 위해 고려해야 하는 가장 중요한 요소임. 역설적으로, 중요한 정책 결정을 내릴 때 이 비용은 종종 간과되었음. 공사와 유지관리 활동으로 인한 교통 혼잡 및 우회의 영향과 같은 또다른 사용자 비용은 수치화하기가 어렵고 이 연구에서는 포함되지 않았음.

적절한 성능 목표를 설정하는 것이 시스템의 유지관리 및 보존에 필수적이라는 것은 폭넓게 받아들여지고 있지만, 최소한의 유지관리 및 수선 비용, 지연된 유지관리 비용, 및 사용자에 대한 차량의 운영비용이라는 충돌되는 목표들 간의 상호 관계를 고려하는 프레임워크는 존재하지 않음. 이 보고서는 사회에 부담되는 전체 교통비용을 최소화하고자 하는 고속도로 네크워크에 대한 성능 목표의 측면에서, 고속도로 유관기관들이 정책 결정을 객관적으로 분석하는 것을 도와 주기 위한 방법론적 프레임워크를 제안함. 제안된 프레임워크의 사례 연구에서, 텍사스 주 교통부 (Texas Department of Transportation) 에 의해 관리되는 고속도로 네트워크가 여러 성능 목표에 대해 시험되었음. 이 사례 연구로부터의 결과에 의하면, 낮은 성능 목표를 설정하는 것은 유지관리 및 수선 니즈의 절감으로 이어지지만, 동시에 지연된 유지관리 비용과 차량의 운영 비용과 같은 외부 비용 (exogenous costs) 을 상당히 증가시킴.

2. 소개

2.1 배경

미국의 고속도로 인프라 시스템은 ASCE의 2005년 미국의 인프라에 대한 리포트 카드 (2005 Report Card for America’s Infrastructure) 에서 D 등급을 받았음. 2007년 ASCE 연례 토목공학 컨퍼런스에서 ASCE의 최고 관리자인 Patrick J. Natale은 다음과 같이 언급하였음: “인프라 투자의 지연 년수 및 인프라 니즈에 대한 공무원들의 활동 부재는 대중들에게 위험을 초래하며 미국의 경제 성장 및 경쟁력을 저해함.” 노후화된 고속도로 인프라에 대한 유지관리 및 수선 (maintenance and rehabilitation: M&R) 의 니즈는, 증가하는 비용과 이러하 니즈를 맞추기에 적합치 않은 수익으로 인해 시스템 관리자들에게 상당한 부담을 지움. 경제적 불황은 더욱 상황을 악화시켜 왔으며 교통부는 운영 및 자본 예산에 대해 전반적인 삭감을 경험하고 있음. 이러한 상황은 신중한 계획과 더 나은 경영 방식을 요청하고 있음.

고속도로 공학에서 건전한 인프라 관리 사례의 중요성은 오래전 고속도로 관리자들에 의해 인식되었음. 1991년의 상호모드 지상교통 효율화에 관한 법 (Intermodal Surface Transportation Efficiency Act of 1991: ISTEA) 은 주 교통부를 위한 6개의 관리시스템을 특정함으로써 인프라 자산의 보존에 대해 강조를 해왔음. 여기서 6개의 관리시스템은 도로포장, 교량, 안전, 혼잡, 대중교통, 및 다중모드임. 그때 이후로 교통 인프라 관리의 절차를 지원하기 위해 다양한 도구들과 시스템이 개발되어 왔음. 연방 고속도로청 (Federal Highway Administration: FHWA) 은 또한 각 주가 1993년 2월까지, 승인된 도로포장 관리 시스템 (pavement management system: PMS) 을 시행하도록 강제하였음. 도로포장 관리 시스템은 정책결정자들이 도로포장 인프라가 여러 시간에 걸쳐 서비스 가능한 상태로 제공하고, 평가하며, 유지관리하기 위한 최적의 전략을 찾는데 필수적인 도구로 진화해 왔음.

3. 연구의 필요성

유지관리 및 수선 프로그램의 전체적인 효과성은 예산 전용의 권한을 가진 최고 경영자 차원의 정책결정자에 의해 통제됨. 가용한 예산은 고속도로 시스템의 성능 및 사용자의 효용 (utility) 에 영향을 미침. 최고 경영층에 의한 잘못된 결정은 고속도로 유관기관이 현재의 고속도로 네트워크 상태를 개선하고 유지하려는 노력을 상당히 방해할 수 있음. 이러한 네트워크 단위의 전략적 결정은 프로젝트 단위에서 내려진 결정에 차례로 영향을 끼치게 됨.

네트워크 단위에서, 정책 결정에서는 종종 여러 목표들이 충돌하게 됨. 예를 들어, 고속도로 유관기관은 네트워크의 성능을 최대화하면서 기관의 비용을 최소화하는 유지관리 전략을 찾기를 바랄지도 모름. 하지만, 도로포장의 성능을 최대화하기 위해서는 도로포장이 높은 수준의 서비스로 유지되는 전략이 필요할 것이고, 이는 기관의 비용을 증가시킬 것임. 추가적으로, 예산의 삭감으로 인해 고속도로 유관기관은 종종 시스템 보존 활동을 연기하게 되고 차후 더 값비싼 수선활동을 필요로 하게 됨. 이전의 연구들에 의하면, 유지 및 보수, 타이어 마모, 및 차량의 가속화된 감가상각으로 인한 비용의 증가 때문에 시스템이 차선의 상태 (sub-optimal condition) 로 운영되고 유지된다면 사용자에 대한 운영비용은 확대된다고 함. 이렇게 복잡한 상호관계 속에서, 고속도로 인프라의 니즈에 대한 완벽한 경제적 평가를 위한 이성적인 방법은, 이렇게 충돌하는 목표들을 고려하고, 관리자들로 하여금 결국 사회가 부담해야하는 전체 교통비용을 최소화하는 적절한 정책을 수립할 수 있도록 도울 수 있어야 함.

4. 연구 방법

이 보고서의 목표를 달성하기 위해, 계단식 방법론 (step methodology) 이 채택되었고, 상세한 문헌 검토가 수행되었음. 이를 통해 이 연구에 대한 토대를 마련하였음. 이러한 결과에 근거하여, 방법론적 프레임워크가 만들어졌음. 사례 연구에 대한 적절한 분석은 의사결정 지원 시스템인 PaveNEST를 사용하여 수행되었으며, 이러한 목표들을 지원하기 위해 결론이 유도되었음. 고속도로 인프라를 관리하기 위한 더 이성적인 방법들 (예를 들어, 다중계층 (multi-tier) 접근방법에 근거한 효용 측정) 에 대한 검토가 이루어졌음. 마지막으로, 문헌 검토 및 분석 결과로 부터 결론이 도출되었고 지침서가 마련되었음.

5. 결론

이 연구의 핵심적인 목표는 고속도로 인프라의 니즈에 대한 여러 목표 상태를 설정함으로써 발생하는 결과들을 평가하는 것이었음. 이러한 목표를 달성하기 위해, 고속도로 유관기관들이 핵심 정책결정 및 그 결정으로 인한 사회에의 전체 교통비용을 객관적으로 분석할 수 있도록 지원하는 방법론적 프레임워크가 제안됨. 더 구체적으로는, 이 프레임워크는 도로포장 인프라의 유지관리 니즈 및 지연된 유지관리 비용과 차량 운영비용과 같은 외부 비용 (exogenous costs) 에 대한 예측이 가능토록 함. 텍사스 주 교통부 (Texas Department of Transportation: TxDOT) 의 관리하에 있는 고속도로 인프라에 대해 사례 연구가 수행되었고, 3개의 시나리오가 다음의 질문에 대한 답을 얻기 위해 분석되었음: 만약 시스템에 대한 성능 목표가 현재의 목표 (90 퍼센트가 양호 이상) 대신에 더 낮은 임계값 (lower threshold) 으로 낮추어진다면 어떻게 될 것인가? 연구결과에 따르면 다음의 결론이 이 연구에서 도출되었음:

·         현재의 자금 수준과 미래의 자금 예측으로 볼 때, 텍사스 주 교통위원회 (Texas Transportation Commission) 에 의해 설정된 90퍼센트 양호 이상의 목표는 달성하거나 유지하기가 불가능함. 유지관리 프로그램에 대한 미래의 자금 수준에 획기적인 개선이 없다면 도로포장 인프라는 수년내에 받아들일 수 없는 수준의 상태로 열화가 진행될 것임.

·         제안된 방법론적 프레임워크는 여러 성능 목표를 평가하기 위해 실행가능한 도구라는 것이 증명되었응며, 이는 도로포장 인프라의 비용 대비 효과적인 보존에 핵심적인 역할을 하는 것이며, 지역의 데이타 및 사례를 가지고 있는 고속도로 유관기관들에 의해 채택되기에 충분히 일반적이며 유연성을 갖추고 있음.

·         제안된 방법론적 프레임워크에 근거하여, 특정 성능 목표의 상대적인 중요성이 평가될 수 있으며, 목표를 달성해야 하는 제한 속에서 정책결정자들이 안전하게 계획하는 것을 도와줄 수 있음. 이러한 맥락에서, 이 방법론은 특정 목표와 제한에 근거하여 시스템 전반의 비용을 최소화하는 것임.

·         텍사스 주 교통부에 대한 사례 연구는, 시스템에 대한 성능 목표의 변화가 기관의 유지관리 비용 (유지관리 니즈와 지연된 유지관리 비용) 과 도로 사용 비용 (road-use cost: VOC) 모두에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 보여주었음. 더 높은 수준의 성능 목표는 네트워크의 유지관리 니즈를 증가시키지만, 동시에 지연된 유지관리 활동에 관련된 비용과 사용자로의 비용 전가 (transfer of the costs to the users) 를 줄임.

·         텍사스의 사례 연구 결과에 의하면, 텍사스 고속도로 네트워크에 대한 이상적인 전략은 양호 이상의 상태로 고속도로 네트워크의 90퍼센트 이상을 유지하는 성능 목표 시나리오를 채택하는 것임. 성능 목표는 전반적인 네트워크 니즈를 살펴봄으로써 다른 목표들과 비교되었음. 이는 다른 목표들과 비교해 볼 때, 전반적인 네트워크 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 도로 사용 비용과 지연된 유지관리 비용에서 상당한 절감을 가져옴. 80퍼센트의 성능 목표의 결과에서 설명된 것처럼, 텍사스는 예방적인 유지관리에서 수선 니즈로 분류를 변화시키기 때문에 값비싼 수선 및 재건설 프로젝트에 상당한 양의 자금을 지출해야 할 것임.

·         예산 삭감에 대응하기 위해서, 고속도로 유관기관들은 그들이 자산을 관리하는 방법을 다시 생각해 볼 필요가 있을 것임. 다중계층 시스템 (multi-tier systems) 과 같이 더 이성적인 기법들은, 제한된 자원을 더 효과적이고 효율적으로 할당할 수 있게끔 하고, 사용자의 니즈 및 기대을 이해하고, 실현될 수 있는 목표의 수립을 도와줄 수 있을 것임.