1990년대 이후 에너지소비량과 온실가스 배기량을 최소화하기 위한 전 세계적인 노력에 맞춰 국내에서도 자전거교통에 대한 관심이 증가하기 시작하였으며, 정부와 지자체에서는 자전거를 생활형과 레저형 수단으로 활용하기 위한 많은 노력을 기울이고 있다. 이에 자전거 교통량은 매년 기하급수적으로 증가하여 자전거인구는 2015년에 약 1,200만명에 이르는 것으로 추정되고 있으며, 주로 4대강 자전거도로와 강변 자전거도로 등의 자전거도로 및 속초와 임진각 등의 자동차도로를 주행하는 수요가 많이 발생하고 있다. 자전거이용자의 증가에 따라 자전거사고 역시 증가하고 있는데, 서울시의 경우 사망자수는 2008년부터 2010년까지 3년 동안 108명에 이르고 부상자도 9,108명이 발생하여 자전거이용의 안전성을 향상시키기 위한 노력이 요구되고 있다. 자전거이용자의 안전성을 향상시키기 위해서는 자전거의 교통류에 대한 기초적인 연구가 필수적이나, 국내뿐만 아니라 국외에서도 관련 연구는 많이 부족한 실정이다. 이는 아직까지 자전거를 독립적인 교통수단으로 인지하지 않고 있기 때문이며, 점차 자전거수요의 증가에 따른 자전거교통사고의 증가로 인해 자전거교통류에 대한 연구에 대한 필요성은 지속적으로 증가하고 있다.
국내 자전거이용자가 가장 많이 이용하는 자전거도로는 한강과 안양천 등의 강변에 설치된 연속류 자전거전용도로이다. 이러한 강변 자전거도로는 특정한 목적지를 향해 빠르게 주행하는 동호회 위주의 교통류와 가족 단위로 낮은 속도를 유지하면서 주행하는 교통류가 1.5m 내외의 도로폭 내에 혼재되고 있어 많은 교통사고가 발생하는 등 안전성 측면에서 매우 위험하다. 동호회 위주의 자전거 교통류는 기본적으로 정해진 시간 내에 목적지를 다녀오는 통행이 대다수이며, 이러한 자전거 교통류의 평균 주행속도는 제한속도인 30kph를 초과하여 주행하곤 한다. 반면 가족 단위의 자전거 교통류는 대부분 15kph 내외의 저속으로 운영됨으로 인해 2개 교통류의 속도차이로 인한 상충이 빈번하게 발생하고 있는 실정이다. 이질적인 교통류의 분석을 위해서는 차두시간의 분포 및 이를 설명할 수 있는 차두시간 분포모형을 이용하는 것이 일반적이나, 현재 국내뿐만 아니라 국외에서도 연구사례가 부족하다. 교통류의 차두시간에 대한 분석은 교통류분석의 기초적인 단계이므로, 본 연구에서는 종적(Longitudinal)인 주행 안전성 분석의 일환으로 연속류 자전거교통류의 차두시간 분포모형을 개발하고자 한다. 이를 위해 관측된 자전거교통류의 차두시간 데이터의 적용범위와 모형적용을 위한 교통량의 구분, 차두시간의 집계간격 구분, 기존의 기초적 모형과 전이된 모형의 적용 등에 대해 제시하였으며, 실제 연속류 자전거교통의 차두시간 데이터를 활용하여 적용가능성을 검토하였다. 차두시간 데이터는 0.7초 이하의 데이터는 적용범위에서 제외하였으며, 1분당 8대를 기준으로 낮은 교통량과 높은 교통량으로 구분하였다. 차두시간 분포모형은 기초적인 모형인 정규분포와 음지수분포, 피어슨 Ⅲ분포모형을 적용하였고 전이된 모형에 대한 검토를 위해 기존의 음지수분포에서 전이값을 0.5초를 적용하여 비교분석하였다. 분석결과 0.5초 단위분석에서 음지수분포와 전이된 음지수분포에서 방향과 교통량 구분 모두에서 이론치와 관측치간에 관계가 유의한 것으로 나타났다. 반면, 정규분포와 피어슨 Ⅲ분포는 통계적으로 유의하지 않은 것으로 나타났다. 음지수분포와 0.5초 전이된 음지수분포는 둘다 유의한 것으로 나타났으나, 통계치를 비교하였을 때 전이된 음지수분포가 더욱 적합도가 높은 것으로 판단된다.
기초적인 교통류 특성분석과 종적 주행 안전성 측면에서 차두시간과 함께 대표적을 사용되는 지표는 도로용량이다. 만약 자전거교통류에서 용량상태의 차두시간이 현장에서 관측된다면 도로구간의 용량은 쉽게 구해질 수 있다. 하지만 자전거도로는 자동차도로와는 달리 현실적으로 용량상태를 관측하기가 쉽지 않으므로 본 연구에서는 자전거 교통류군(群)의 개념을 통해 용량을 산출하고자 하였다. 즉, 연속된 자전거 교통류군은 일시적인 자전거교통류의 용량상태를 모사하며, 각 자전거 교통류군의 평균 차두시간은 자전거 교통류군을 대표한다고 가정하였다. 총 556대의 자전거교통류에서 189개의 자전거 교통류군에 대한 차두시간을 수집하였으며, 평균 차두시간은 1.01초가 관측되어 자전거도로의 용량은 약 3,600대/시인 것으로 제시하였다.
자전거운전자가 강변의 자전거도로와 같은 전용도로가 없는 일반도로를 주행할 때는 도로교통법에 따라 도로 우측 가장자리로 통행을 할 수 있도록 하고 있다. 그러나 대부분의 자동차 운전자는 저속류인 자전거가 차도를 주행하는 것을 꺼리고 있으며, 위협적인 운전행태로 인해 종종 자전거운전자의 안전성을 저하시키고 있다. 도로교통법에는 자동차가 자전거를 추월할 경우 안전한 거리를 유지하도록 하고 있으나, 안전한 거리의 기준에 대해서는 정해진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 횡적(Lateral) 주행 안전성의 분석을 위해 자동차가 자전거를 추월할 때의 회피행태를 현장조사를 통해 검토하였다. 자동차와 자전거의 동일선상에서의 회피거리를 추정하였으며, 이를 통해 자전거를 추월하는 자동차의 안전 이격거리를 제시하고자 하였고, 안전 이격거리는 99%신뢰수준에서 신뢰구간의 하한치와 상한치가 1.49m~1.67m인 것으로 나타났다. 또한 기하구조 측면에서 자동차가 자전거와의 이격거리를 최소화하는 길어깨폭을 제시하였다. 자전거가 없을 때와 추월할 때의 이격거리를 통해 자동차가 회피행태를 최소화할 수 있는 길어깨폭을 제시하고자 하였으며, 분석결과 최소 길어깨폭은 2.08m인 것으로 나타났다.
본 연구에서 제시된 종적 주행안전성의 지표인 연속류 자전거교통류의 차두시간 분포모형과 교통용량, 그리고 횡적 주행안전성의 지표인 자동차와의 안전이격거리 및 최소길어깨폭 등은 자전거도로의 계획과 설계에서 적용이 가능하다. 또한 기존 자전거도로 및 자전거통행이 많은 자동차도로의 기하구조 개선에도 반영이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 자전거도로의 안전성 향상을 위한 다양한 정책(예: 도로 및 교통안전시설 설치, 추월차로 설치, 길어깨 확폭 등) 결정시 의사결정 지원수단으로 활용도 가능하다. 뿐만 아니라 자전거도로 관련 지침과 매뉴얼 등의 설계 및 운영기준 정립에도 적용이 가능하다. 학술적으로는 자전거교통류의 안전성 증진을 위한 시뮬레이션 분석 등 다양한 연구의 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.