Study of the Development of Guidelines for Collecting the Information on the Design of Passenger Facilities in the Railway Station -Focused on the Information on Pedestrians’s Use Behaviors of Passenger Facilities-

상필 정; 용흠 유; 진욱 김

doi:10.9798/KOSHAM.2016.16.6.53

Abstract

The increase of rail passengers and the changes in the use behaviors of passenger facilities necessitates a change of the present criteria for the design of railway stations. For this change of the criteria for design, above all, information on the users’ use behaviors required for the design of railway stations is necessary. Therefore, this study aims to define the design information necessary for the design of the passenger facilities in the railway station and to develop guidelines for collecting it objectively and systematically.

To achieve this goal, through analyzing the present criteria for the size of the concourse in high-speed railway stations, the design information necessary for calculating the size was defined, the components of the design information were examined, and a measuring tool to measure it was drawn. In addition, an analysis by persons and an analysis by other programs were conducted though an on-site pilot test to check errors, and the measuring tool for each type of design information was installed in an actual high-speed railway station to present guidelines for collecting information on pedestrians’ behaviors in the space of the concourse.

Keywords: Railway Station, Design Information, Technology of Collection, Guidelines

요지

철도 이용객의 증가와 여객시설 이용 행태 변화는 현재의 철도역사 설계 기준의 변화를 필요로 하고 있다. 이러한 설계 기준의 변화를 위해서는 무엇보다 철도역사의 설계에 필요한 이용자들의 이용 행태 정보를 필요로 한다. 이에 본 연구에서는 철도역사 여객시설 설계에 필요한 설계 정보를 정의 하고 이를 객관적이고 체계적으로 수집할 수 있는 가이드라인을 개발하는데 목적이 있다. 이를 위하여 기존의 고속철도 역사 콘코스 면적 산출식 분석을 통하여 면적산출에 필요한 설계정보를 정의하고, 이후 설계정보의 구성요소를 살펴보고 이를 측정할 측정도구를 도출하였다.

또한 이를 현장 파일롯 테스트를 통하여 사람에 의한 분석과 기타 프로그램에 의한 분석을 실시하여 오차를 확인 하고, 이후 설계정보별 측정도구를 실제 고속철도역사에 현장설치를 진행하여 콘코스 공간 보행자 행태 정보 수집 가이드라인을 제시하였다.

1. 서론

1.1 연구목적 및 필요성

국내 철도 산업은 고속철도의 성장에 따라 꾸준히 이용객이 증가하여 고속철도 개통 전후로 비교 하면 2003년 105,393천명에서 2013년 132,033천명, 25.3% 증가¹ 하였다. 또한 인터넷과 스마트 폰의 발달은 승차권의 인터넷 발권과 같은 서비스를 제공하게 되었으며, 2012년 기준으로 인터넷 및 스마트폰으로 발권한 비율이 전체 발권의 45%를 차지하는 것으로 나타났다.² 이러한 변화는 기존의 철도역사의 공간적인 변화를 요구하고 있다. 이는 구체적으로 Table 1.과 같은 기존의 철도역사 면적산출식의 세부 변수의 변화로 나타 날 것이며 이는 현재의 철도역사 설계 기준의 변화를 필요로 하는 것이다. 이러한 설계 기준의 변화를 위해서는 무엇보다 철도역사의 설계에 필요한 이용자들의 이용 행태 정보를 필요로 한다.

Table 1

Calculating Formula for Concourse Area in Railway Stations.

A=S₁+S₂+S₃+S₄
S1=M1×a′	M1=P′×αT×13×T2
S2=Wc×L	Wc=1V⋅p×P″3600+W
S3=M2×a″	M2=P′×αT×23×T2

이에 본 연구에서는 철도역사 여객시설 설계에 필요한 설계 정보를 정의 하고 이를 객관적이고 체계적으로 수집할 수 있는 가이드라인을 개발하는데 목적이 있다. 이는 정보수집 방법을 체계적으로 제시하여, 누구나 쉽고 정밀하게 정보를 수집할 수 있게 하며, 향후 이러한 정보를 자동으로 수집하고 분석할 수 있는 프로그램 개발에 기초 자료로 사용 할 수 있을 것으로 판단된다.

1.2 연구방법 및 필요성

본 연구는 고속철도 역사내의 콘코스 공간을 연구의 공간적 범위로 한다. 연구방법으로는 선행연구를 분석과 기존의 고속철도 역사 콘코스 면적 산출식 분석을 통하여 면적산출에 필요한 설계정보를 정의한다. 이후 설계정보의 구성요소를 살펴보고 이를 측정할 측정도구를 도출한다. 또한 이를 현장 파일롯 테스트를 통하여 사람에 의한 분석과 기타 프로그램에 의한 분석을 실시하여 오차를 확인 하고 적정 분석 방법을 도출한다.

이후 설계정보별 측정도구를 실제 고속철도역사에 현장설치를 진행하여 설계정보를 수집한다. 이를 통하여 수집된 설계정보를 분석하여, 수집과정의 문제점을 보완한 설계정보 수집 가이드라인을 제시한다.

2. 선행연구 분석

2.1 철도역사 면적 산출 필요 설계정보

정보(information)의 정의는 인간의 모든 활동에 필요한 의사결정을 뒷받침해 주는 지식이나 유·무형의 자료를 적합한 기준에 의해 정리하여 수집·검사·평가·종합하는 단계를 거쳐 저장시킨 것으로 가공된 형태의 자료(data)를 말한다.

설계정보는 곧 프로젝트에서 필요로 하는 자료의 성격, 소재, 대상 등이며, 건축가 자신의 경험과 지식으로부터 축적된 내부정보와 건축가가 외부로부터 수집하는 외부정보로 구분된다.

정보의 대상에 따른 유형은 Table 2.와 같이 인간적 요인, 물리적 요인, 외적 요인으로 분류될 수 있다. 이와 같은 설계정보의 정의에 따라 본 연구에서는 다양한 외적 요인을 제외한 인간적 요인, 물리적 요인만을 설계 정보를 한정 한다.

Table 2

Factors Affecting Palmer’s Plan.

Human Factors	Physical Factors	External Factors
activity Act target composition: rank, group, location, Classification, Leadership, Characteristic Social groups Political groups Interaction: Communication, relation Examples of materials Policy, Law attitude, value customer, trust perception preference quality: ease, productivity, efficiency, security, stability, accessibility, Privacy, Area, support, convenience	location: area, Place, Community, Land near Conditions building, facility ocean structure system: engineering, Communication, lighting, security space: type, size, relation equipment, furniture material, deadline Auxiliary Services: warehouse, parking, accessibility, Waste treatment, Public facilities use function behavior, Calculation behavior operation Communication Environment: geniality, Audiovisual, Energy use, preservation, durability, Variability	Legal restrictions: building, Land use, system, energy, Environment, material, security sunshine topography climate ecology Possibility use of resources Energy supply, price: Everyday things, Solar Energy, alternative plan economy finance time: Scheduling, Deadline, operation cost, budget: construction, material, service, operation Benefit costs

2.2 고속철도 콘코스 공간 면적산정기준

국내 철도역사 콘코스 면적산정기준을 살펴보면 앞의 Table 1.과 같이 총 4개의 면적을 산출하여 이를 합산하는 식으로 도출된다. 주요 면적으로 S₁=콘코내 유동면적, S₂=콘코스내 하차객 유동면적, S₃-콘코스내 체류면적, S₄= 콘코스내 편의시설면적 등이다. 이들 공간을 산출하기 위한 변수로는 M1=콘코스내의 유동인원, M2=콘코스내 체류인원, P’:피크시 1hr 승차 인원 등 이다. 이와 같이 고속철도 콘코스 면적산출을 위해 필요한 변수들을 정리하면 다음 Table 3과 같다.

Table 3

Concourse Space Output Area Necessary Parameters.

space	Area calculation elements(Information)
Concourse	Concourse area of passenger flow
	Concourse Get off guests area of passenger flow
	Concourse sojourn area
	Concourse accommodation area
	Concourse flux personnel
	Concourse sojourn personnel
	Get off guests flow width-round
	Concourse space module
	free flow territory
	Concourse average Walking Distance
	Peak hours 1hr Passenger
	Peak hours 1hr Dismounted personnel
	Non-riding premium proportion
	Calculation unit
	Concourse residence time
	Walking speed
	Walking density
	Margin-round

3. 세부 설계정보 정의

3.1 설계정보 정의

앞에서 살펴본 각각의 필요 정보의 정의는 다음과 같이 정의 할 수 있다. 먼저 밀도/공간모듈은 단위 공간 안에 얼마나 많은 사람이 존재하는가를 나타내며, 수식으로는 밀도=사람수/단위면적으로 나타낼 수 있다. 보행속도는 여객이 콘코스 공간을 이동할 때의 속도를 나타내며, 수식으로는 보행속도=이동거리/시간(S)로 나타 낼 수 있을 것이다. 체류시간은 콘코스 공간에 여객이 머무는 시간을 나타내며 이를 수식으로 나타내면 체류시간=퇴장시간-입장시간으로 나타낼 수 있다. 체류인원은 단위 시간동안 콘코스 공간에 머무르는 사람을 이야기 하며, 수식으로는 체류인원=인원/시간(S)로 나타낼 수 있다. 이를 표로 정리하면 아래 Table 4.와 같다.

Table 4

Design Information Definition.

Design information	Definition
movement time	The time in which persons move in the space
sojourn personnel	The number of persons who stay for a certain time in a limited space
body dimension/Elliptical body	The scope of a space occupied by persons when viewed from above
private space/avoidance distance	The minimum distance in which individuals can be concentrated
interpersonal distance	The interval between persons standing in a space
frequency of utilization	The frequency of the use of a space
residence time	The time in which persons stay in a space
satisfaction	The satisfaction level of passengers for using the facilities in the railway station
time interval	The time interval of the occurrence of incidents
Waiting Time	The time in which persons stay in the space

3.2 설계정보 구성요소

앞의 설계정보 정의와 수식을 통하여 각각의 설계정보별 구성요소를 분리 할 수 있다. 또한 이를 측정할 측정도구 또한 정의 할 수 있을 것이다. 이를 정의한 그림은 다음 Fig. 1.과 같다. 세부적인 내용을 확인 보행속도가 이동거리와 시간으로 구성된 만큼 측정도구는 이를 측정할 수 있는 줄자, 초시계가 될 것이다. 이러한 측정도구를 통한 측정은 대도시 고속철도 콘코스 공간은 대형화 대고 복합화 되고 많은 인원이 이용하는 만큼 측정자가 현장에서 바로 측정하기에는 문제가 많다. 이에 캠코더와 같은 영상장비를 통하여 측정하고, 영상을 통하여 세부 정보를 분석하는 것이 효율적일 것이다.

Fig. 1

Design Information, Components and Measurement Tools.

4. 파일롯 테스트

4.1 파일롯 테스트 개요

앞서 정의된 필요 설계정보 수집 및 분석 작업시 나타날 수 있는 문제점을 파악하고자 실제 철도 역사를 중심으로 파일롯 테스트를 실시하였다. 특히 이번 테스트는 설계정보 수집이후 분석과정에서 사람에 의한 수동 분석과 현재 개발된 영상 분석 프로그램에 의한 분석을 실시하여 이를 비교 분석해 보았다.

장소는 콘코스 공간이 대공간으로서 단순하며, 콘코스위에 상업공간이 있고 콘코스 공간을 간단한 측정 장비를 통하여도 측정이 가능한 KTX 용산역으로 진행하였다. 테스트 시간은 2015년 7월 11일 오후 3시~3시30분까지 약 30분 동안 진행하였으며 주요 장비로는 아래 Fig. 2.와 같이 액션 캠과 이를 설치할 흡착기 그리고 휴대폰을 통하여 설계정보를 수집 하였다. 콘코스 내부를 영상 프레임의 종 방향이 오도록 구도를 배치하였으며 열차의 발착시 승객의 움직임을 확인할 수 있도록 하였다.

Fig. 2

Equipments for Site-Shooting in Yongsan Station

4.2 수동 분석 결과

본 테스트는 앞서 촬영한 영상을 사람에 의한 분석과 영상 분석 프로그램에 의한 분석으로 진행 하였으며, 설계정보 중 체류인원 만을 분석하였다.

먼저 사람에 의한 수동 분석을 진행한 결과는 다음과 같다. 콘코스에 사람이 많이 모인 1분을 선택하여 1분 동안의 평균 콘코스내 체류 인원을 측정함으로 인원 측정속도에 대한 것을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 1초당 하나의 비율로 1분간의 영상을 이미지화 하여 이를 ImageJ라는 공개 프로그램을 사용하여 분석하였다. ImageJ는 사진 속 인물을 마우스로 체크하면 자동 계측하는 플러그인을 측정하는 프로그램 이다. 촬영된 역사 내부공간의 콘코스를 기둥내부로 한정하고, 내부인원을 측정하였다.

수동분석을 통한 영상속 사람을 계수한 결과는 용산역에서 사람이 많을 때의 콘코스내 최대 사람 수는 153명이였으며, 적을 때는 122명이였다. 그림 1장당 평균 측정시간은 1분 42초가 소요되는 것으로 확인되었고, 영상분석에서 카메라 주변부 및 일정거리 이상의 장소는 카메라 렌즈특성상 영상의 왜곡 및 픽셀의 뭉개짐으로 인해 인식이 불가능하였다. 따라서 측정 장소가 카메라 구도의 가운데에 올 수 있도록 카메라 설치시 주의가 필요하였다. 또한 기둥 및 사람에 의해 가려지는 인원수는 세기 어려웠다.

4.3 영상 분석 프로그램을 이용한 검증

용산역 콘코스 및 플랫폼 촬영영상을 iOmniscient사에 분석을 의뢰하였다. 주요 분석 정보로는 사람의 동선추적, 군중계수, 이동방향의 계수, 혼잡도 등의 분석에 대해 의뢰하였다. 설계정보 지능형 영상감시 시스템분석 결과 군중 혼잡도의 경우 iQ-125로 분석하였는데 혼잡도 %에 따라 Low/Mid/High의 3단계로 분류하여 표시하는 것을 확인할 수 있었으며, 사람이 이동시에도 혼잡도와 계측이 가능하였다.

플랫폼 내의 군중계수는 iQ-110을 사용하여 분석하였는데 이는 수동계측의 19명~18명과 플랫폼의 인원수가 일치하였으나 범위가 한정적이고 인원수가 많지 않았으므로 신뢰성을 속단하기에는 아직 이르다 할 수 있다.

사람의 동선추적 기능은 해당 소프트웨어에서 지원되지 않았으며, 이동방향에 따른 군중의 계수는 iQ-110에서 가능하지만 촬영한 영상으로는 이를 측정할 수 없었다. 이를 계측하기 위해서는 카메라가 지면으로부터 3.2m 위에 90도 각도로 설치되는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

iQ-110의 경우 계측시 수직상방에서 95%내외, 거리 센서 병행시 99%까지의 정확도가 나오며 경사진 각도로 촬영 시에는 각도와 무리 특성에 따라 85%내외의 정확도가 나온다고 제작사는 주장하였다. 그러나 본 연구에서는 iOmniscient사에서 구체적인 데이터를 공개하지 않아 직접적인 확인을 할 수 없었다.

4.4 소결

수동분석과 자동분석의 효용성과 정보 수집과정의 문제점을 도출하기 위해 실시한 테스트 결과, 사람에 의한 수동 분석의 경우 분석과정에서 많은 시간이 소요 될 것으로 분석됐다. 또한 영상 퀼리티와 기둥에 의한 가려지는 공간의 경우 분석이 어려움 또한 있었다. 이는 영상 수집시 철도 역사 공간에 대한 철저한 분석이 이루어져 각각의 공간에 충분한 카메라를 설치하여야 함을 알 수 있었다. 자동 분석 프로그램에 의한 분석결과 일부 정보의 경우 정확하게 분석되었으나 카메라 측정 위치에 따라 분석 결과 정확도에서 문제가 있었다. 그리고 사람의 동선추적은 할 수 없었으며, 기타 철도 역사 면적 산출과정에서 필요로 하는 필요 정보에 대한 측정 간능정도를 알아본 결과 대부분의 정보가 측정 불가능 한 것을 알 수 있었다.

5. 보행자 행태 정보 수집 가이드라인

5.1 보행자 행태 정보 수집

앞서 실시한 설계정보 수집 테스트 결과를 바탕으로 철도 역사 보행자 행태 특성 정보를 수집을 실시하였다. 본 과정에서 수집하고자 한 정보는 콘코스 공간에서의 체류시간과 이동 동선, 개인점유면적, 할증률 등이다.

대상 역으로는 서울역, 대전역, 포항역, 광주송정역으로 진행 하였으며, 포항역 콘코스 공간의 카메라 배치는 Fig. 8.과 같다. 앞서 언급한 정보들을 분석하기 위하여 아래 Fig. 9.와 같은 시트를 개발하였다.

Fig. 3

ImageJ – Program.

Fig. 4

Decision of Measuring Space.

Fig. 5

Results of Manual Analysis of Videos.

Fig. 6

Measurable Range.

Fig. 7

Measuring Screen for Congestion.

Fig. 8

Camera Arrangement Plan.

Fig. 9

Sheet for Passenger Characteristic.

세부 항목을 살펴보면 성별과 나이에 따른 이용행태 특성을 살피고자 남녀 성별 및 이용자 나이를 구별을 하였으며, 개인 점유면적을 확인하고자 수화물 개수를 체크하게 하였다. 또한 교통약자 특성을 고려하고자 이 또한 체크 항목으로 진행 하였다.

또한 선행연구에서 콘코스 공간분류 기준을 통하여 공간코드를 부여하고 여객이 각각 공간을 이동한 시간을 체크하게 하였다.

또한 여객 이동 경로를 쉽게 분석하기 위해 영상 분석프로그램을 이용하여 개별 영상을 하나의 영상으로 편집하였다. 이용객을 체계적 추출방법에 따라 표본을 추출하여 295명(역 근무자포함)을 대상으로 추적조사를 진행하였다.

5.2 보행자 행태 정보 수집 가이드라인

앞의 보행자 행태 정보 수집 조사를 통하여 다음과 같은 가이드라인을 제시하고자 한다.

콘코스 공간 보행자 행태 정보 수집 가이드라인으로 보행자 행태 영상을 촬영하는 카메라의 가이드, 설치가이드, 배치 가이드, 촬영가이드, 정보 분석 가이드 등을 제시하며 각각의 가이드는 상호 연관되어 다각적으로 검토되어야 한다.

먼저 카메라 가이드는 다음과 같다. 카메라의 종류 선정을 위해 중요한 사항은 촬영 중인 카메라가 이용객의 보행 행태에 영향을 주지 않아야 자연스러운 행태를 담을 수 있다는 점이다. 이를 위해 요구되는 조건은 무인으로 촬영이 가능하며, 보행자가 인식하지 않을 만큼 크기가 작아야 하고 장시간 촬영이 가능해야 한다.

카메라 설치 가이드는 카메라 각도와 촬영 위치를 고려한 카메라의 설치가이드로 여객시설 내부에 대한 보행 행태를 추적조사하기 위하여, 철도역사 출입문 및 화장실, 상업시설 출입문 등이 잘 보이도록 촬영 각도를 설정하고, 특히 높은 위치에서 설치하여 각 이용객의 보행행태가 분명하게 구별되도록 설치하도록 계획한다.

특히 설치 후 설치 장소에 따라 추락의 위험이 있는 만큼 추락시 여객이 다치지 않는 장소를 중심으로 설치한다. 설치 전 사전 답사를 통하여 설치장소를 선정하며 사다리, 리프트 등의 장비 보유 여부를 점검한다.

설치 인원은 2인 1조, 3인 1조로 구성하며, 설치는 여객내 열차 이용을 하지 않는 시간으로 진행한다. 카메라를 설치하는 공간의 재질에 따라 설치가 쉽게 되지 않는 만큼 이를 반영한 설치 기구를 준비한다.

카메라 배치 가이드는 다음과 같다. 되도록 균등하게 공간을 분할하여 카메라를 배치한다. 각각의 카메라는 일부의 공간을 겹치게 촬영하여 보행자 추적이 원활하게 한다. 사전 답사를 통하여 이용객이 적은 공간의 경우 최대한 적은 카메라로 이를 커버하도록 한다.

다음 카메라 촬영 가이드는 다음과 같다. 카메라 촬영전 카메라의 각각의 시간을 맞추어 영상편집과정에서 싱크 작업이 원활 하게 하도록 한다. 넉넉한 영상 저장 공간을 확보하여 촬영도중 영상 저장 공간 부족에 의하여 촬영이 중단되지 않도록 한다. 카메라 전용 무선 리모트를 통하여 높게 위치한 카메라 또한 쉽게 촬영을 시작할 수 있게 한다. 카메라 촬영과정에서 카메라의 배터리가 방전될 수 있는 만큼 촬영시 이를 대비한 보조 배터리를 준비하여 함께 설치한다. 30분 간격으로 촬영된 카메라 영상을 확인한다.

Fig. 10

Space Division.

Fig. 11

Camera Installation(Camera A).

보행자 행태 정보 분석 가이드는 다음과 같다. 개별 분석자들이 보행자의 나이나 특성을 객관적으로 판단할 수 있는 예시 이미지를 제시하여 이를 중심으로 분석할 수 있게 한다. 분석시트를 준비하고 이에 분석을 진행하는 모든 인원 및 일부 정보를 함께 분석하여 혹시 있을 개별 적인 오류를 사전에 미리 차단한다.

6. 결론

철도 이용객의 증가와 여객시설 이용 행태 변화에 따른 철도 역사 여객시설 변화의 필요성이 증대되고 있는 가운데 본 연구를 통하여 기존의 여객시설 산출식의 변화를 위한 설계정보 수집 가이드라인을 제시하였다. 본 연구에서 개발한 가이드라인은 기존의 면적 산출식에서 필요로 하는 설계 정보를 중심으로 개발 하였으며, 한 번의 테스트베드와 국내 대표적인 KTX 4개 역사 설계정보수집 과정을 통하여 검증하였다.

그러나 본 연구가 콘코스 공간의 필요 설계정보 중 일부만을 중심으로 가이드를 제시한 만큼 추후 본 연구에서 제시하지 못한 다양한 설계 정보에 대한 추가적인 연구가 필요 할 것으로 판단되며, 향후 이를 진행하고자 한다.