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과제기본정보

다수단 VR 시뮬레이터 기반 어린이 보호구역 내 교통안전 설계기술 평가시스템2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 22CTAP-C164344-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 원자력 | None | None 과제유형 기초
과제명 다수단 VR 시뮬레이터 기반 어린이 보호구역 내 교통안전 설계기술 평가시스템
주관연구기관 울산과학기술원
총괄연구 책임자 성명 조기혁
소속 울산과학기술원 직위 부교수
전화번호 052-217-1450 FAX 052-217-1289
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 210,000,000 0 0 0 210,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 다수단 VR 시뮬레이터와 보행안전영향평가지수를 개발하여 어린이 보호구역 내 교통안전 설계기술을 평가할 수 있는 시스템을 개발함

○ 개발 대상의 주요 용도
- 기존의 어린이 보호구역 평가 및 새로운 보호구역 설계 및 평가 방안 수립에 활용
- 다양한 통행주체간의 상호영향 분석 가능한 VR 실험

○ 개발 대상의 적용분야
- 어린이 보호구역 보행안전 설계 기법
- 신교통수단 도입에 따른 도로설계 가이드라인 마련
- 인지 특성 및 행태 분석 결과를 반영한 보행환경 평가도구 마련
최종목표 다수단 VR 시뮬레이터 기반 어린이 보호구역 내 교통안전 설계기술 평가시스템 개발

□ 어린이 보행안전 위험요소 도출
- 비디오 레코딩 방법을 이용하여 설치하여 등하교 시간대의 보행행태를 녹화하고 이를 딥러닝 기반 (CNN) 분석을 통하여 보행행태 지표화
- 기존 TAAS에서 제공하는 교통사고 통계 자료를 기반을 둔 기존 연구에서 제공하지 못하였던 어린이의 위험회피 행동을 DB화 및 분석함으로써 보행행태 이론에 근거한 설계 지침 및 가이드라인을 제시

□ 다수단 VR 시뮬레이터 개발
- 자전거-보행자-PM간 상호작용 유형을 정의하고 도로환경적 요인(도로유형, 보행안전 넛지설계)와 인적요인 (수단별 속도제한, 수단별 주행방향)으로 반영하여 시나리오 개발
- 초등학생을 대상으로 보행안전 넛지 기술을 포함한 도로환경적 요인의 영향 분석을 위한 VR 실험 수행

□ 인지기반 행동결정모형 구축
- 개별 피실험자의 인구학적 특성, VR 시나리오의 물리적 환경특성과 가로사용자 인지 및 태도의 변화, 가로사용자의 행태 변화를 종합적으로 설명하는 이론적 프레임워크 제시
- 물리적 환경의 변화에 따른 인지-행위간의 관계를 확률론적 결과로 제시

□ 어린이보호구역 보행안전영향 평가도구 개발
- 가상현실 기술을 활용하여 다양한 어린이보호구역 설계안과 해당 공간 내에서의 수단 간 상충 시나리오를 구현하고, 해당 공간의 주체인 어린이들로 하여금 이를 체험 및 평가하도록 하는 ‘시험 평가’를 통해 최적의 보행안전영향평가 도구를 개발함
- 나아가 이를 활용하여, 보행안전영향을 최소화하는 어린이보호구역 설계 가이드라인을 제안함
연구내용 및 범위 ○ 어린이 보행자 행태 관찰 실험
- 어린이 보행자 행태 관찰 실험 대상지는 어린이 보행량이 집중된 초등학교 인근 주 통학로로 설정. 가급적 넛지를 통한 교통안전 개선사업이 시행된 지역을 중심으로 대상지 선정
- 관찰 대상지(초등학교 통학로 인근 교차로)에 비디오리코딩을 활용하여 등하교 시간대를 중심으로 어린이 보행행태 녹화
- 딥러닝 기반 객체인식 기술을 활용하여 어린이 보행자 식별 및 이동경로 추적이 가능한 알고리즘을 개발하고, 해당 구역 내 차량을 객체로 인식시켜 차량 평균 속도 및 통행량 측정

○ PM/자전거와의 사고 분석
- 교통사고분석시스템(TAAS)에서 제공하는 교통사고 정보와 해당 사고지점 위치정보를 기반으로 수치지형도, 토지이용도 등 각종 공간정보를 결합하여 분석 DB를 구축하고, 사고 위험성은 크게 사고 심각도와 발생 빈도 측면으로 나눠서 분석
- 초등학교 어린이 및 안전 담당자를 대상으로 설문조사 및 인터뷰를 진행하여 사고 위험요인 파악
- 초등학교 어린이들을 대상으로 PM 사고 위험 관련 설문조사 진행
- 해당 초등학교 교통 안전 담당 선생님을 대상으로 PM 사고 위험 관련 인터뷰 진행

○ 신모빌리티 수단 반영한 VR 시뮬레이터 시나리오 개발
- 앞서 검토한 어린이보호구역 설계 지침 등을 분석하여, 보행로 존재유무, 무단횡단 방지용 펜스 설치여부, 어린이보호구역 내 횡단보도 설치여부 등 어린이보호구역을 구성하는 물리적 설계요소들을 유형화함
- 최근 확대되고 있는 옐로우카펫, 노란발자국, 아스콘스탬핑 포장 등 넛지 효과(nudge effect)를 통해 행태변화를 유도하는 설계기법 및 사례를 수집
- 최근 이용이 확대되고 있는 PM과 공공자전거의 경우 종종 보행자의 이동 공간을 공유하거나 침범하는 경우가 많아 이를 중심으로 상충 시나리오를 설정함
- 시나리오 설계요소는, ‘인적 요인’으로 ‘개인형 이동수단의 속도제한’, ‘VR 유저간 주행방향(개인형 이동수단, 자전거, 보행자)’을 선정하였고, ‘도로환경적요인’에는 ‘도로유형’, ‘보행안전 넛지 설계요소’를 선정함
- 다수단이 동시에 VR 가상환경에 접속이 가능하게 제작되어야 함으로 보행자, 개인형 이동수단, 자전거의 주행 환경과 유사하게 실험 환경을 구축


○ 초등학생 VR 실험자료 DB 구축
- 성인을 대조군으로 함께 모집하여 성인과 어린이의 보행 시 행동 변화와 의사 결정 요인을 각각 도출하고 비교하여 어린이의 행동 특성을 도출하고자 함
- 1차년도에는 본 실험을 진행하기 전 세부사항을 검토하고 수정하기 위한 예비조사 단계(파일럿 테스트)를 수행하며 최종적인 실험완료는 2차년도 2분기로 예상함

□ 보행안전 영향평가지수
○ 인지기반 행동결정 이론적 프레임워크 제안
- 본 연구에서 개발하고자 하는 ‘인지기반 행동결정 불일치 프레임워크’는 가로사용자 (보행자, PM, 자전거) 의 환경-인지-행동의 상호작용을 고려한 이론적 틀임
- 1) 인구학적 특성-가로사용자 인지 및 태도의 관계, 2) 가로환경 특성-가로사용자 인지 및 태도의 관계 3) 가로 환경특성-가로사용자 행태의 직접적 관계 4) 가로사용자 인지 및 태도와 가로사용자의 행태 변화 간 관계를 구분하여 체계적으로 기존 문헌을 검토함

○ 확률론적 행동결정 모형 구축
- ‘인지기반 행동결정 프레임워크 개발’에서 정립한 프레임워크를 활용하여 인구학적 특성, 가로환경 특성, 가로사용자 인지 및 태도, 가로사용자 행태 측정지표 간 상호관계의 확률을 산출함


○ VR기반 어린이보호구역 평가도구 개발 및 시험평가
- 어린이보호구역 평가지표 연구와 설계지침 등을 검토하여 기존 지표 중 본 연구에서 활용한 지표를 채택함
- 어린이보호구역 평가도구는 전문가, 어린이, 행태모니터링 자료를 종합한 세부 평가도구로 구성
- 반복적인 실험 및 조정 과정을 통해 최종 지표를 확정


○ 어린이보호구역 설계?운영 가이드라인 제시
- 1-2차년도의 시험 평가를 통해 확보한 실험 데이터를 활용하여 어린이안전 위험요인(risk factor) 및 안전요소(safety element)를 분석함
- VR 시뮬레이션에 활용된 여러 가지 계획 요소(보도 유무, 보도 폭, 펜스 유무 등과 같은 객관적인 환경과 옐로우카펫, 노란발자국과 같은 디자인 요소 등)를 독립변수로 하고, 어린이의 주관적인 안전수준 평가결과나 반응 행태(사고 확률 등)를 종속변수로 하는 계량분석을 시행할 수 있음
- 이를 바탕으로 객관적인 근거에 기반을 둔(evidence-based) 어린이보호구역 설계 및 운영 가이드라인을 제안함
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 보행자, 자전거, PM 등 여러 교통주체가 동시에 접속하여 상호작용 할 수 있는 VR 시뮬레이터 개발 ○ 어린이 보행안전 위험요소 도출
- 비디오 레코딩을 이용하여 등하교 시간대의 보행행태를 녹화하고 이를 딥러닝 기반 (CNN) 분석을 통하여 보행행태 지표화
- 기존 TAAS에서 제공하는 교통사고 통계 자료를 기반을 둔 기존 연구에서 제공하지 못하였던 어린이의 위험회피 행동을 DB화 및 분석함으로써 보행행태 이론에 근거한 설계 지침 및 가이드라인을 제시
○ 다수단 VR 시뮬레이터 개발
- 자전거-보행자-PM간 상호작용 유형을 정의하고 도로환경적 요인(도로유형, 보행안전 넛지설계)와 인적요인 (수단별 속도제한, 수단별 주행방향)으로 반영하여 시나리오 개발
- 초등학생을 대상으로 보행안전 넛지 기술을 포함한 도로환경적 요인의 영향 분석을 위한 VR 실험 수행
연구성과 기술적 기대성과 - 어린이 보호구역내 넛지이론을 접목한 기술의 효과를 본 연구에서 개발되는 VR 보행 시뮬레이터를 활용하여 정량적 · 통계적으로 분석하고 이를 통해 실험적인 측면이 강한 넛지기술의 사례별 이론적 토대를 확보
- 본 연구과제의 최종성과물인 다수단 VR 보행 시뮬레이터 및 소프트웨어는 해외에서도 사례를 찾기 힘든 독보적이고 모험적인 기술로서, 기존에 하나의 사용자가 접속하던 기술을 개발하여 다중접속이 가능하며, 수단별 움직임 및 모션감지 시스템을 구축할 수 있을 것으로 보임
사회 경제적 파급효과 - 어린이보호구역 내 어린이 보행안전에 사회적 관심이 증대되고 있는 한편, 도로교통시스템 측면에서의 교통안전 개선 기조에 따라 넛지 기반 설계적 요소를 활용하여 운전자 및 보행자의 안전한 행위를 유도하기 위한 시도가 이루어지고 있음
- 아울러 어린이 보행안전 평가지수를 보행환경 개선사업이 필요한 장소에 대한 기초자료로 활용하는 등 지자체 교통환경개선 사업의 근거로써 교통정책 의사결정 과정의 투명성과 합리성을 제고할 수 있을 것으로 기대됨
활용방안 - 넛지효과를 반영한 환경-인지-행태 간 개념적 프레임워크 구축을 위한 이론적 근거 확보
- 인지기반 보행안전 영향평가 지수의 활용
- 지자체 중심의 교통사고 발생 선제적 대응을 위한 정책적 근거 마련
- 어린이 안전교육을 위한 기초자료로 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 다수단 VR 시뮬레이터 어린이 보호구역 보행안전영향평가지수 넛지 인지기반 행동결정모형
영문 multi-agent VR simulator School zone pedestrian safety index Nudge perception based behavior decision
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