SIMULATION 한 장 · 지퍼식 합류
차로가 하나 막힐 때, 미리 옮겨 타는 게 나을까 끝에서 번갈아 들어가는 게 나을까?
가장 나쁜 건 반반 섞인 경우였습니다. 절반은 표지를 보자마자 옮겨 타고 절반은 끝까지 가니, 평균 대기 줄이 292m로 세 방식 중 가장 길었습니다(모두 일찍 110m, 지퍼식 182m).
지퍼식은 가장 길게 늘어진 순간의 줄을 줄였습니다. 끼워 주지 않는 운전자가 20%일 때 최대 대기 줄은 일찍 합류 633m, 지퍼식 411m였고, 모두가 양보하면 693m 대 277m로 차이가 더 커졌습니다. 두 차로를 다 써서 줄이 길게 한 줄로 늘어지지 않기 때문입니다. 다만 20분 평균으로 보면 모두가 일찍 합류한 경우의 줄(110m)이 지퍼식(182m)보다 짧았습니다. 모두가 같은 규칙을 지키면 일찍 합류도 나쁘지 않고, 문제는 규칙이 섞일 때입니다.
반면 공사 구간을 빠져나가는 차의 수는 어떤 방식이든 시간당 1,686~1,689대로 거의 같았습니다. 병목은 결국 한 차로입니다. 지퍼식은 길을 넓히지 않고 줄을 덜 길게, 덜 다투게 만듭니다. 한산할 때(0.7배)는 줄이 거의 생기지 않아(최대 95.3m) 어떤 방식이든 큰 차이가 없습니다.
무엇을 시뮬레이션하나요?
공사 구간 앞에서 "전방 공사, 차로 감소" 표지가 보이면 운전자는 둘로 나뉩니다. 바로 옆 차로로 옮겨 타는 사람, 그리고 막히기 직전까지 비어 있는 차로로 달려가는 사람. 앞의 사람에게 뒤의 사람은 종종 '얌체'로 보입니다.
미국 미네소타 교통부(MnDOT)와 독일 도로교통법은 정체가 생겼을 때는 두 차로를 끝까지 쓰고, 합류 지점에서 한 대씩 번갈아 들어가라고 안내합니다. 지퍼의 이가 맞물리듯 들어간다고 해서 지퍼식 합류(zipper merge)라고 부릅니다.
이 시뮬레이터는 08:00부터 20분 동안 2차로 도로의 오른쪽 차로가 공사로 막히는 상황을 재현합니다. 왼쪽 패널에서 합류 방식, 교통량, 끼워 주지 않는 운전자의 비율, 공사 구간 길이를 바꿀 수 있습니다.
시나리오별 결과
| 시나리오 | 가장 길었던 대기 줄 | 평균 대기 줄 | 공사 구간 시간당 통과량 | 평균 통과 시간 (도착~공사 구간 끝) | 끼어들기 거절 |
|---|---|---|---|---|---|
| 기본 (반반 섞임) | 605m | 292m | 1,686대/시 | 113초 | 68.7번 |
| 모두 일찍 합류 | 633m | 110m | 1,689대/시 | 105초 | 70번 |
| 지퍼식 | 411m | 182m | 1,687대/시 | 105초 | 38.1번 |
| 반반 섞임 · 모두 양보 | 586m | 262m | 1,687대/시 | 108초 | 0번 |
| 일찍 합류 · 모두 양보 | 693m | 123m | 1,680대/시 | 112초 | 0번 |
| 지퍼식 · 모두 양보 | 277m | 126m | 1,677대/시 | 99초 | 0번 |
| 지퍼식 · 안 끼워 줌 50% | 446m | 205m | 1,683대/시 | 103초 | 81번 |
| 한산할 때 (0.7배) · 일찍 | 95.3m | 4.5m | 1,263대/시 | 65.7초 | 12번 |
| 한산할 때 (0.7배) · 지퍼식 | 69.8m | 4m | 1,238대/시 | 65.6초 | 3.7번 |
각 시나리오를 손님 흐름(난수 시드)만 바꿔 30번씩 돌린 평균입니다. 시나리오 이름을 누르면 같은 조건으로 위 시뮬레이터가 열립니다.
기본 (반반 섞임) · 모두 일찍 합류 · 지퍼식 · 반반 섞임 · 모두 양보 · 일찍 합류 · 모두 양보 · 지퍼식 · 모두 양보 · 지퍼식 · 안 끼워 줌 50% · 한산할 때 (0.7배) · 일찍 · 한산할 때 (0.7배) · 지퍼식
어떻게 계산하나요?
도로를 7.5m 길이의 칸으로 나누고 1초마다 차를 움직이는 Nagel–Schreckenberg 셀룰러 오토마타 모델을 썼습니다. 차는 매초 (1) 최고 속도까지 한 칸씩 가속하고, (2) 앞차와의 간격보다 빨리 가지 않게 줄이고, (3) 15% 확률로 괜히 한 칸 늦추고, (4) 움직입니다. 이 단순한 규칙만으로도 실제 도로처럼 이유 없는 정체(유령 정체)가 생깁니다.
- 속도: 공사 구간 전 최고 시속 81km(초당 3칸), 공사 구간 안 시속 54km(초당 2칸).
- 도착: 두 차로 합쳐 시간당 약 1,800대(1.0배)가 무작위로 도착하고, 반씩 나뉘어 들어옵니다.
- 일찍 합류: 표지(합류 지점 약 400m 전)를 지나면 왼쪽 차로에 틈이 생길 때 옮겨 탑니다. 틈이 없으면 왼쪽 뒤차가 50% 확률로 속도를 줄여 끼워 줍니다.
- 끝에서 합류: 오른쪽 차로 끝까지 가서 들어갑니다. 지퍼식에서는 왼쪽 차로 한 대, 오른쪽 차로 한 대씩 번갈아 들어가고, 섞인 경우에는 끼워 줄지 말지가 그때그때 다릅니다(35%).
- 끼워 주지 않는 운전자: 설정한 비율만큼의 차는 옆 차로 차가 들어오려 해도 절대 속도를 줄이지 않습니다.
"대기 줄"은 합류 지점에서 뒤로, 시속 54km 이하로 서로 40m 안쪽으로 붙어 가는 차들이 이어진 길이입니다. 두 차로 중 긴 쪽을 씁니다. "평균 통과 시간"은 도로에 들어와서 공사 구간 끝을 빠져나가기까지의 시간입니다.
이 시뮬레이션의 가정
- 모든 차는 승용차입니다. 트럭·버스처럼 길고 느린 차는 넣지 않았습니다.
- 운전자의 합류 습관(일찍/끝)과 양보 성향은 차마다 미리 정해집니다.
- 합류 지점에서 끼어드는 차는 한 번에 한 칸씩 처리합니다. 실제 차선 변경에 걸리는 몇 초는 단순화했습니다.
- 도착과 감속은 확률로 뽑으므로 같은 조건에서도 실행마다 결과가 조금씩 다릅니다. 아래 표는 30번 돌린 평균입니다.
실제와 다를 수 있는 점
- 실제 공사 구간은 차로 폭 축소, 작업 차량 출입, 운전자 주의 분산 때문에 이 모델보다 더 느릴 수 있습니다.
- 사고 위험(급차선 변경, 속도 차이)은 계산하지 않았습니다. MnDOT가 지퍼식을 권하는 큰 이유 중 하나는 안전입니다.
- 교통량, 속도, 양보 확률은 비교용 가정이며 특정 도로의 실측값이 아닙니다.
자주 묻는 질문
끝까지 가서 끼어드는 건 얌체 아닌가요?
정체가 있을 때 '끝까지 가서 번갈아 들어가기'는 미네소타 교통부(MnDOT)가 공식으로 권하는 방법입니다. 독일 도로교통법(StVO 제7조 4항)은 차로가 끝나면, 막힌 차로의 차가 좁아지기 직전에 직진 차로의 차와 한 대씩 번갈아 들어갈 수 있게 하라고 정해 두었습니다. 문제는 끝까지 가는 것 자체가 아니라, 번갈아 들어가지 않고 줄 맨 앞에 억지로 끼는 것입니다.
지퍼식으로 하면 더 빨리 통과하나요?
거의 같습니다. 이 시뮬레이션에서 공사 구간 시간당 통과량은 일찍 합류 1,689대, 지퍼식 1,687대였습니다. MnDOT도 자체 분석에서 지퍼식이 공사 구간 통과 시간에는 영향이 없었고, 대신 대기 줄이 짧아지고 합류가 안전해졌다고 밝혔습니다.
그럼 지퍼식의 장점은 뭔가요?
가장 긴 대기 줄이 짧아집니다(이 시뮬레이션에서 일찍 합류 633m → 지퍼식 411m). 줄이 짧으면 뒤쪽 나들목이나 교차로까지 정체가 번지는 일이 줄어듭니다. MnDOT는 대기 줄 길이가 최대 40%까지 줄어든다고 안내합니다. 또 모두가 같은 방식으로 들어가니 누가 새치기했는지 다툴 일이 줄어듭니다.
한산할 때도 끝까지 가야 하나요?
아닙니다. MnDOT도 차가 빠르게 흐르고 정체가 없으면 미리 옮겨 타는 것이 낫다고 안내합니다. 이 시뮬레이션에서도 교통량 0.7배에서는 최대 대기 줄이 일찍 합류 95.3m, 지퍼식 69.8m로 둘 다 짧았습니다.
끼워 주지 않는 사람이 많으면 어떻게 되나요?
지퍼식에서 끼워 주지 않는 운전자를 20%에서 50%로 늘리면 평균 대기 줄이 182m에서 205m로, 끼어들기 거절이 38.1번에서 81번으로 늘었습니다. 번갈아 들어가기는 서로 한 대씩 보내 줄 때 작동합니다.
끼워 주지 않는 사람이 있으면 누가 손해인가요?
닫히는 차로의 차입니다. 지퍼식에서 모두가 양보하면 두 차로 출발 차의 통과 시간이 108초와 104초로 비슷했지만, 끼워 주지 않는 운전자가 20%면 남는 차로 93.6초, 닫히는 차로 138초로 벌어졌습니다.
반반 섞이면 왜 가장 나쁜가요?
미리 옮겨 탄 차들로 왼쪽 차로만 길게 늘어선 상태에서, 오른쪽 끝까지 간 차가 합류 지점에서 끼어들 틈을 기다리기 때문입니다. 왼쪽 줄은 이중으로 느려집니다. 기본 조건에서 반반 섞인 경우 평균 대기 줄은 292m였습니다.
참고 자료
- Minnesota Department of Transportation (MnDOT), Zipper merge
- MnDOT, Late Merge … the Zipper System (2011)
- FHWA Work Zone Best Practices Guidebook, G4-9 Zipper Merge
- 독일 도로교통법 StVO § 7 (Benutzung von Fahrstreifen durch Kraftfahrzeuge)
- Nagel, K. & Schreckenberg, M. (1992). A cellular automaton model for freeway traffic. J. Phys. I France 2(12)
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마지막 업데이트 2026-10-22 · 만든 곳 데이터팝콘 · 유튜브 @simulation.hanjang · 인스타그램