Fuel Consumption as a Spatial Proxy: Measuring Urban Infrastructure Performance in Juba, South Sudan

자동차 엔진 소리만 듣고 도로가 얼마나 울퉁불퉁한지 알아내는 방법을 상상해 보십시오. 도시 계획과 공학의 세계에서 이 작업은 보통 첨단 센서, 위성 지도, 그리고 값비싼 교통 데이터를 통해 수행됩니다. 하지만 만약 당신이 그런 화려한 도구들이 존재하지 않는 곳에 살고 있다면 어떨까요? 이것이 많은 개발도상국의 빠르게 성장하는 도시들이 직면한 현실입니다. 그곳의 도로 지도는 종종 추측에 불과하며 교통 데이터는 누락되어 있습니다. 이를 해결하기 위해 과학자들은 때때로 복잡한 데이터를 대신할 수 있는 단순하고 일상적인 것, 즉 '대리 지표(proxies)'를 찾곤 합니다. 그러한 아이디어 중 하나가 바로 자동차가 연료를 얼마나 소비하는지를 살펴보는 것입니다. 보통 우리는 연료 소비를 자전거 타는 사람이 페달을 얼마나 잘 밟는지와 같이 자동차의 효율성을 측정하는 척도로 생각합니다. 하지만 도로 상태가 좋지 않은 도시에서 연료 사용량은 다른 이야기를 들려줍니다. 그것은 도로 자체가 자동차에 얼마나 저항하고 있는지를 측정합니다. 만약 자동차가 매끄러운 고속도로에서는 연료를 조금씩 마시지만, 짧은 시내 주행에서는 연료를 꿀꺽꿀꺽 삼킨다면, 그것은 자동차의 잘못이 아니라 도로의 문제입니다. 이 논문은 단순하고 호기심 어린 질문을 던집니다. 자동차의 연료 탱크를 도시의 도로가 실제로 얼마나 잘 작동하고 있는지 알려주는 비밀 스파이로 사용할 수 있을까요?

이야기는 데이터가 부족하고 도로가 난관이 될 수 있는 남수단의 주바(Juba)에서 시작됩니다. 저자인 아다르 마차르 말록 마차르(Adhar Machar Malok Machar)는 문화 축제에 가던 중 우연히 이상한 경험을 했습니다. 주바에서 테레케카(Terekeka)까지 매끄러운 고속도로를 따라 65~70km를 운전하는 동안 자동차의 연료 게이지가 거의 떨어지지 않은 것처럼 보였습니다. 너무나 놀라웠던 나머지 저자는 축제를 포기하고 차를 돌려 이론을 테스트하기 위해 곧장 주바로 돌아왔습니다. 아이디어는 자동차가 킬로미터당 사용하는 연료량이 '공간적 마찰(spatial friction)'의 대리 지표 역할을 할 수 있는지 확인하는 것이었습니다. '공간적 마찰'은 마치 깊은 물 속에서 달릴 때 느끼는 저항과 트랙 위를 달릴 때 느끼는 저항의 차이와 같습니다. 도시에서 이 마찰은 포트홀, 잦은 정지와 출발, 그리고 엔진을 더 힘들게 만드는 거친 흙길으로부터 발생합니다.

이를 테스트하기 위해 저자는 2010년형 닛산 쥬크(Nissan Juke)를 가지고 특정 경로를 왕복하는 방식인 '횡단(transect)' 주행을 실시했습니다. 그들은 비교를 위해 네 가지 다른 경로를 선택했습니다:

1. 경로 A: 주바와 테레케카 사이의 길고 매끄러운 고속도로 (140km).
2. 경로 B: 도시 내부의 100% 흙길(marram) (18.2km).
3. 경로 C: 흙길과 포장된 구간이 섞여 있는 도시 내부의 혼합 도로 (11.5km).
4. 경로 D: 포트홀이 가득한 도시 내부의 포장 도로 (12.8km).

팀은 신뢰할 수 있는 수치를 얻기 위해 각 경로를 세 번씩 왕복했으며, 자동차 대시보드의 주행 가능 거리 표시기를 사용하여 연료 감소량을 측정했습니다. 그들은 각 경로에서 킬로미터당 연료가 얼마나 소비되는지 확인하기 위해 '정규화된 연료 소비량(Normalized Fuel Consumption, NFC)' 점수를 계산했습니다.

결과는 큰 놀라움이었습니다. 고속도로 주행(경로 A)이 가장 길고 빨랐음에도 불구하고 가장 연료 효율적이었습니다. 자동차는 킬로미터당 아주 적은 양의 연료를 소비했으며, NFC 점수는 단 0.27에 불과했습니다. 마치 얼음 위를 미끄러지는 것 같았습니다.

반면, 도시 내부의 짧은 주행은 연료 괴물이었습니다. 거리는 훨씬 짧았음에도 불구하고, 도시 경로들은 고속도로보다 6.9배에서 10배 더 많은 연료를 킬로미터당 소비했습니다.

• 경로 C (혼합 노면): 가장 심각한 범인이었습니다. NFC는 2.70이었습니다. 이 경로는 가장 길거나 가장 망가진 도로가 아니었음에도 불구하고, 흙길과 포장도로를 계속 오가는 특성 때문에 자동차를 가장 힘들게 만들었습니다.
• 경로 B (100% 흙길): NFC는 2.07이었습니다.
• 경로 D (포트홀이 있는 포장도로): NFC는 1.85였습니다.

연구는 단순히 길이 흙길인지 포장도로인지의 문제가 아니라, 주행이 얼마나 일관적인지가 중요하다는 점을 시사합니다. 혼합 노면(경로 C)이 가장 비효율적이었던 이유는 도로 유형이 계속 바뀌면서 운전자의 리듬과 엔진의 효율성을 방해하여, 단일한 종류의 나쁜 도로보다 더 많은 '마찰'을 만들어냈기 때문입니다 교차로가 많고 정지와 출발이 반복되는 도로 또한 더 많은 연료를 소비했습니다.

저자는 이 결과를 돈으로 환산하여 숨겨진 비용을 보여줍니다. 예상 연료 가격을 리터당 미화 1.8달러로 설정했을 때, 짧고 울퉁불퉁한 경로 B(18.2km)의 왕복 비용은 약 4.52달러였습니다. 혼합 노면인 경로 C(11.5km)의 왕복 비용은 약 3.72달러였습니다. 140km를 달린 고속도로 주행 비용이 약 4.52달러였다는 것과 비교해 보십시오. 이는 도시의 도로가 매우 비효효율적이기 때문에 주민들이 아주 짧은 거리를 이동하면서도 거의 같은 액수의 돈을 지불하고 있음을 의미합니다.

이 논문은 연료 소비가, 특히 화려한 교통 데이터가 없는 곳에서 도시 인프라가 얼마나 잘 작동하는지 측정하는 강력하고 저렴한 도구라고 결론짓습니다. 이는 혼합 노면을 매끄럽게 다듬거나 붐비는 교차로를 정리하는 것과 같은 작고 구체적인 문제를 해결하는 것이 주민들의 많은 돈과 에너지를 아낄 수 있음을 시사합니다. 그러나 저자는 이 연구가 탐색적 연구라는 점을 주의 깊게 언급합니다. 저자는 단 한 대의 자동차(닛산 쥬크)만을 사용했다는 점과 정밀한 컵 대신 대시보드를 읽었다는 점에 한계가 있음을 인정합니다. 또한 교통량과 날씨가 변할 수 있으므로 이 수치들은 특정 시점의 스냅샷임을 밝힙니다. 하지만 핵심적인 메시지는 명확합니다. 주바와 같은 도시에서 자동차의 연료 탱크는 도로가 어디에서 가장 큰 고통을 주고 있는지 정확하게 알려주는 확성기입니다.