-중요한 건 '도로의 흐름'과 '한계 용량'
-'유령 정체 현상'의 과학
고속도로를 달리다 보면 이상한 정체를 만날 때가 있다. 사고가 난 것도 아니고 공사를 하는 것도 아니다. 차로가 줄어드는 것도 아닌데 속도는 시속 100㎞에서 80㎞, 50㎞, 급기야 20㎞까지 떨어진다. 한참을 가다 보면 더 황당하다. 정체의 원인이라고 할 만한 것은 아무것도 없는데 갑자기 도로가 뚫린다.
도대체 왜 막히는걸까. 운전자라면 한 번쯤 가져봤을 의문이다. 답은 의외로 앞쪽에 있지 않을 수 있다. 이미 수㎞ 앞을 지나간 누군가가 브레이크를 살짝 밟았던 것이 시작일 수도 있다.
교통정체는 단순히 도로 위에 차가 많아져서 발생하는 현상이 아니다. 일정 수준을 넘어선 교통량과 운전자의 가감속, 차로 변경, 합류와 오르막 등 여러 요인이 맞물리며 안정적으로 움직이던 교통 흐름이 무너진 결과다. 물이 흐르듯 움직이던 자동차 행렬에도 일종의 '파동'이 만들어지는 셈이다.
흥미로운 점은 이 파동이 차와 반대 방향으로 움직인다는 것이다. 앞차가 살짝 속도를 줄이면 뒤차는 조금 더 크게 감속하고 그 뒤의 차는 다시 더 강하게 브레이크를 밟는다. 작은 감속이 뒤로 전달되며 점차 커지고 결국 수백m 또는 수㎞ 뒤에서는 차가 완전히 멈춰서는 현상으로 이어질 수 있다.
교통공학에서는 이를 '쇼크웨이브'로 설명한다. 정체를 만든 최초의 차는 이미 멀리 사라졌지만 감속의 파동은 도로 위에 남아 뒤따라오는 차들을 계속 세운다. 사고도 공사도 없는데 정체가 발생하는 이른바 '유령 정체'다.
도로의 처리 능력에도 한계가 있다. 교통량이 적을 때는 차가 늘어날수록 일정 시간 동안 도로를 통과하는 차량도 많아진다. 그러나 교통량이 임계점에 가까워지면 상황이 달라진다. 차간거리가 좁아지면서 작은 감속이나 차로 변경 하나에도 주변 차량들이 연쇄적으로 영향을 받는다. 흐름이 한 번 무너지면 평균속도가 급격히 떨어지고 도로가 처리할 수 있는 차량 수도 오히려 감소한다.
고속도로 나들목과 분기점이 상습 정체구간이 되는 이유도 여기에 있다. 본선으로 진입하는 차와 빠져나가는 차가 뒤섞이고 차로 변경이 집중되면서 일정하게 유지되던 차간거리가 깨진다. 차로가 줄어드는 구간에서는 이런 현상이 더욱 뚜렷하다.
의외의 복병도 있다. 바로 오르막이다. 운전자가 가속페달을 일정하게 밟고 있더라도 경사가 시작되면 차의 속도는 자연스럽게 떨어질 수 있다. 한산한 도로라면 별문제가 없지만 이미 도로가 포화상태에 가까워졌다면 몇 ㎞/h의 작은 속도 저하가 뒤따르는 차량의 연쇄 감속으로 확대될 수 있다.
터널 입구와 급커브에서도 비슷한 일이 일어난다. 시야와 주변 환경이 갑자기 달라지면서 운전자가 본능적으로 가속페달에서 발을 떼거나 브레이크를 밟기 때문이다. 결국 물리적으로 차로가 좁아지지 않았는데도 실제 통행량은 줄어드는 '심리적 병목'이 만들어진다.
운전자의 행동도 영향을 미친다. 조금이라도 빨리 가겠다며 반복해서 차로를 바꾸면 주변 차량은 새로운 차가 들어올 공간을 만들기 위해 감속해야 한다. 앞차와 간격을 지나치게 좁힌 채 가속과 제동을 반복하는 운전 역시 속도 변화를 뒤쪽으로 전달한다. 개인에게는 몇 초를 줄이는 행동일지 몰라도 도로 전체에서는 교통 흐름을 불안정하게 만드는 요인이 될 수 있다.
반대로 충분한 차간거리를 확보하고 일정한 속도로 주행하면 앞에서 전달되는 속도 변화를 어느 정도 흡수할 수 있다. 최근 자동차에 널리 적용되는 어댑티브 크루즈 컨트롤과 향후 고도화된 자율주행 기술이 교통 흐름 개선 수단으로 연구되는 이유도 여기에 있다. 자동차가 주변 차량의 움직임에 즉각적으로 과민 반응하는 대신 적절한 간격과 속도를 유지한다면 감속의 파동이 커지는 것을 억제할 가능성이 있기 때문이다.
결국 교통정체는 단순히 '차가 많다'는 한마디로 설명하기 어렵다. 도로의 한계 용량과 병목, 지형, 차량의 합류와 차로 변경, 그리고 운전자들의 작은 가감속이 서로 영향을 주고받으며 만들어내는 집단적인 현상이다. 명절 귀성 및 귀경길 도로가 막혔을 때 정체의 원인을 찾겠다며 앞만 바라볼 필요가 없는 이유다.
지금 자신을 멈춰 세운 정체는 어쩌면 수㎞ 앞에서, 이미 한참 전에 누군가가 밟았던 작은 브레이크에서 시작됐을지도 모른다.
박홍준 기자 hj.park@autotimes.co.kr