서울시립대 이승재 교수팀, 서울시 도로 혼잡도 문제 해결의 단서를 찾다

프랙탈(Fractal) 차원 분석으로 교통체계 신진대사 역학 규명

[서울=뉴시스] 서울시립대학교 교통공학과 이승재 교수팀 (왼쪽부터) 김시온 연구원, 정일호 연구원, 이승재 교수) (사진=서울시립대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박지은 인턴 기자 = 서울시립대 교통공학과 이승재 교수 연구팀이 프랙탈(Fractal) 차원 분석을 통해 교통체계의 신진대사 효율을 분석하는 새로운 방법을 제시했다.

연구 결과는 SSCI에 등재된 국제 저명 학술지 Transportmetrica A: Transport Science에 2024년 8월 19일 자로 게재됐다.

이번 연구는 서울시 도로에서 차량이 많아질 때 일어나는 변화를 분석한 것으로 연구진은 서울 도로 시스템의 트래픽(traffic)이 혼잡해짐에 따른 프랙탈 차원의 변화를 관찰하고, 이를 신진대사 지표와 연결해 교통체계의 효율성을 조명했다.

여기서 신진대사 지표는 생물체의 신진대사 원리에서 착안한 자원의 이용 효율성을 의미하며, 교통체계에서 투입된 자원 대비 실제 활용 비율로 정의된다.

[서울=뉴시스] (상단) 서울 도로 시스템의 트래픽 성장 패턴 (하단 오른쪽) 생물체와 교통시스템의 신진대사 (하단 왼쪽) 프랙탈 차원과 신진대사 지표의 관계 (사진=서울시립대 제공) *재판매 및 DB 금지

연구 결과, 서울시 도로 시스템은 차량이 많아지면 일정한 패턴을 보이기 시작한다.

이 패턴은 '프랙탈 차원'으로 표현되며, 이 수치가 높아질수록 교통 흐름이 더 복잡해진다는 것을 뜻한다.

서울 도로의 프랙탈 차원은 6.7에서 7.7 사이로 측정됐고, 이 수치와 교통 효율성을 나타내는 신진대사 지표는 간단한 직선 관계를 보였다.

연구진은 이러한 관계가 운전자가 자유롭게 경로를 선택할 때만 성립하며, 이는 도시가 외부의 개입 없이 자연스럽게 성장할 때 나타나는 '지프의 법칙(Zipf’s law)'과 본질적으로 유사하다고 설명했다.

이번 연구에는 교통공학과의 김시온 연구원이 제1저자로 참여했고, 이승재 교수가 교신저자, 옥스퍼드 대학 TSU(Transport Studies Unit)에 파견 중인 정일호 연구원 등이 공동저자로 함께했다.

이승재 교수는 "교통체계는 다양한 요소가 상호작용해 예측하기 어려운 복잡한 시스템이다."라며, "프랙탈 이론과 같은 복잡계 이론은 이러한 교통체계를 깊이 이해하는 데 중요한 통찰력을 제공할 수 있다."고 밝혔다.


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