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S ․ U ․ M ․ M ․ A ․ R ․ Y
요 약
본 연구는 통행수요 추정과정에서 이용되는 다양한 입력 자료의 불확실성을 수요추정과정에 반영하여 장래통행수요 예측 시 신뢰수준을 판단할 수 있는 가 이드라인을 제시하고자 한다. 이를 위하여 구간추정방법을 통해 수요분석의 가 변성이 미치는 영향을 4단계로 파악하고, 도로 관측교통량의 시간에 따른 교통량 분포를 파악하여 구간 기종점통행량(OD : Origin Destination) 자료 구축을 목적으 로 한다. 본 보고서는 모두 6개의 장으로 구성되어 있다. 먼저 제1장에서는 서론 으로 연구의 배경 및 목적, 연구의 범위 및 방법 등을 밝히고 있다.
제2장에서는 도로 건설 전의 통행수요추정치와 도로 건설 후의 현시 교통량을 비교분석하여 예측 통행량의 과소․과대 문제점을 파악하고, 정부와 주요 연구 기관에서 제시하는 통행수요추정법과 교통수요분석과정 문제점을 분석하여 쟁 점사항과 시사점을 제시하였다.
제3장에서는 기존의 통행수요 추정방법에 대한 검토하였다. 4단계 수요추정 방법에 대해 각 단계별 모형의 유형 및 특징을 상세히 살펴보았고, 또한 관측교 통량을 이용한 수요추정 방법을 함께 검토하였다.
제4장에서는 4단계 모형 중 첫 번째 단계인 통행발생단계에서 회귀분석을 이 용하여 구간 발생량을 예측함으로써, 마지막 단계인 통행배정단계에서 구간 추 정통행량을 예측하는 모형에 대해 구체적으로 서술하였으며, 대전시를 통한 사 례분석 결과값을 제시하였다.
제5장에서는 기존의 단일 관측교통량을 이용한 기종점통행량 보정과정을 응 용하여, 구간 관측교통량을 이용한 구간 기종점통행량을 추정하는 모형에 대해
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구체적으로 서술하였으며, 제주도를 대상으로 모형의 효용성에 대해 검증하였다.
제6장에서는 이상의 연구결과를 종합한 결론도출 및 향후 연구과제를 제시하 였다. 각 장별 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
제1장 서론
서론에서는 연구의 배경과 연구목적, 연구의 범위, 연구방법이 제시되었다. 연 구의 배경에서는 경제적 편익 산출은 물론 민자사업의 수익성을 판단하는 중요 한 결정변수인 교통수요예측값이 단순히 점추정(point estimate)로 제시됨에 따라, 수요추정 시 이용되는 각종 사회경제지표나 기준년도 기종점통행량자료의 불확 실성을 담고 있지 못하는 한계가 언급되었다. 또한 수요추정모형 자체의 결점으 로 발생되는 장래 통행수요예측치의 오차에 대한 판단 근거가 없어 신뢰성 평가 방안이 필요하며, 이에 대한 대안으로서 통행수요의 구간추정(interval estimate)예 측법이 대두됨을 제시하였다. 이러한 배경하에서 본 연구는 첫째, 4단계의 첫 단 계인 통행발생에서 회귀분석을 이용한 구간통행발생량을 예측하여 마지막 단계 인 통행배정에서 구간통행량을 추정하는 방법과 둘째, 도로 관측교통량의 시간 대별 분포를 파악하여 이를 이용한 구간 기종점통행량 자료를 구축하는 방법 개 발에 목적이 있음을 제시하였다.
제2장 통행수요 추정 현황과 문제점
제2장에서는 도로 건설 전의 통행수요추정치와 도로 건설 후의 현시 교통량 을 비교분석하였다. 2005년 현재 운영 중인 4개 민자고속도로의 현시 교통량을 예측교통량과 비교하여 보면 현시교통량이 예측교통량의 22%~63%에 불과한 것 으로 나타났다. 사용중인 고속도로구간에 대해서는 수도권 지역에서는 과소추정 이 대두되었으며, 수도권 이외의 지역에서는 대부분 과대추정된 것으로 판단되 었다. 또한 고속철도의 수요예측에 있어서는 경부선의 경우 52.4%, 호남선은 32.1%에 불과한 것으로 나타나, 도로교통분야 뿐만 아니라, 철도교통수요예측도 과대추정의 문제가 대두되었다.
ⅶ 현재 많이 쓰이고 있는 추정방법론은 천안-논산 고속도로 교통수요예측에서 사용된 방법을 살펴보았으며, 정부와 국책연구소의 연구자료를 중심으로 문헌 검토를 시행하였다. 즉, 도로교통량 분석 및 예측방법 연구(국토연구원, 1994), 예 비타당성조사 수행을 위한 일반지침 연구(한국개발연구원, 2001), 공공교통시설 개발사업에 관한 투자평가지침(건설교통부, 2002), 교통수요 예측을 위한 기준 및 절차 지침 연구(국토연구원, 2004)를 중심으로 검토하였다.
또한 이러한 문헌검토를 통해 얻은 통행수요 추정 문제점 및 시사점은 다음과 같다. 첫째, 과소추정의 문제로서 이는 교통유발수요를 감안하지 않기 때문에 발 생되는 문제이다. 도로 투자사업 후에는 기존통행수요 외에도 일반적인 교통유 발수요가 발생하는데, 이는 다른 수단으로부터 전환된 수요이다. 외국의 경우, 교 통수요분석과정에서 이러한 유발수요도 감안하는데 반해 국내의 경우 유발수요 를 고려하지 않고 있다. 유발수요의 산정이 어렵지만 사업의 성격상 유발수요가 크게 발생할 가능성이 있는 사업에 대해서는 이에 대한 고려가 필요함이 제시되 었다. 이와 더불어 교통수요예측모형 유의성의 문제가 제시되었다. 이는 교통수 요 예측치와 실제 관측 교통량의 차이가 어느 정도 수준이어야 모형의 결과 값이 유의성을 갖는 것으로 판단할 수 있을 것인가에 대한 기준을 가리킨다.
위의 주요 쟁점사항을 감안한 본 연구의 주안점으로는 첫째, 장래 도로의 교통 량을 단순히 하나의 수치로 제시함으로서 정책 결정자들의 혼란가중으로 이에 대한 대책마련 둘째, 구간 관측교통량을 이용한 기종점통행량 보정 방법론 제시 로 설정하였다.
제3장 통행수요 추정 방법 고찰
제3장에서는 통행수요 추정방법과 관측교통량을 이용한 수요추정 방법에 대 해 검토하였다. 대표적 4단계 수요추정 과정인 통행발생, 통행배분, 수단선택 및 통행배정단계에 대해 각 단계별로 주요 방법론들에 대해 살펴보았다. 통행발생 모형으로 증감율법과 원단위로 구분될 수 있는 과거추세연장법과 회귀분석법에 대해 그 방법론을 제시하였다. 회귀분석은 제 4장에서 자세하게 나오므로 비중있
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게 다루지는 않았음을 명기하였다.
통행분포는 통행발생단계에서 산출된 통행발생 및 유입량에 대해 각 존별로 관 계를 형성시켜주는 단계로서, 성장인자모형(균일․평균성장율법, 프라타법, 디트로 이트법), 중력모형(Gravity model), 엔트로피모형(Entropy model), 간섭기회모형 (Intervening opportunity model) 등의 방법론을 제시하였다. 교통수단선택은 통행발생 과 통행분포단계를 거쳐서 나온 기종점통행량 테이블값을 각 수단별로 배분하는 단 계로 개별선택모형(비집계모형)인 프로빗(Probit)모형과 로짓(Logit)모형에 대해 제 시하였다.
통행배분은 도로의 구간교통량 및 교차로 회전교통량 예측, 그리고 기종점간 통행비용을 추정하기 위한 것이다. 통행배분모형에는 정태적 모형, 확률모형, 동 태적 모형이 있으며 각 모형별 유형 및 장단점을 제시하였다.
관측교통량을 이용한 기종점통행량 통행수요 추정방법 검토도 제시되어 있다. 링크교통량으로부터의 기종점통행량행렬 추정방법의 기본원리는 직접 관측이 불가능한 기종점통행량행렬자료와 관측링크교통량과의 인과관계를 설정하여 링 크교통량으로부터 기종점통행량행렬자료를 역으로 추정하는 것이다. 여기에서 발생될 수 있는 중요한 문제 두 가지에 대해 제시되어 있다. 기종점통행량행렬 추청방법은 활용가능한 관측교통량 수가 기종점통행량행렬을 유일해로 풀어낼 수 있느냐의 유무에 따라 과소식별(또는 과소설정 : under-specified)방법과 과대 식별(또는 과대설정 : over-specified) 방법으로 분류할 수 있다. 과소식별방법은 유일해가 존재하지 않으며, 동일한 링크교통량을 구현해 낼 수 있는 수많은 기종 점통행량행렬조합이 존재한다는 것이다. 과대추정은 주로 동적 기종점통행량행 렬 추정과 관련된 문제이며, 유출관측교통량은 유입교통량과 동적인 인과관계를 가진다.
또한, 관측교통량을 이용한 기종점통행량 추정 모형을 분류하여 제시하였다.
이는 혼잡고려 유무에 따라, 즉 통행배정기법(비례배정과 균형배정)에 따라 구분 이 가능하다. 비례배정은 과소설정을 고려하기 위해 이용된 기법에 따라 다시 종 합수요모형의 정산기법, 정보이론 기법, 통계적 추론 기법으로 구분할 수 있고,
ⅸ 이용자균형배정기법은 Willumsn, Nguyen, Fisk and Boyce 기법 등으로 구분이 가 능함을 제시하였다.
제4장 회귀분석의 신뢰구간을 이용한 구간통행추정
제4장에서는 현재 가장 많이 사용되는 수요예측법, 즉 4단계 모형 중 그 첫 번 째 단계인 통행발생단계에서 구간 통행발생량을 예측하여 마지막 단계인 통행배 정단계에서 구간 통행량을 예측하는 모형에 대해 구체적으로 서술하였으며, 대 전시를 통한 사례분석 결과값을 제시하였다.
회귀분석을 통한 구간추정방법은 통행발생 모형 중 회귀분석모형의 점추정 방 식을 구간추정 방식으로 전환하여 통행발생량을 산출하였다. 구간추정방식으로 추정하기 위하여 신뢰수준 95%를 설정하여 발생량을 상한값, 중간값, 하한값으 로 산출하였으며 4단계 교통수요분석 과정을 동일하게 적용하여 최종적으로 구 간 통행량을 산출하였다. 구간추정 방식으로 교통수요를 분석함으로써, 분석 초 기단계에서의 차이가 수요분석 각 단계에서의 영향을 분석하고 수요분석의 가변 성으로 인한 영향을 분석하였다.
그 결과, 통행발생단계에서 추정된 통행량은 목적별로 (상한값-중간값)간의 차 이가 다르게 나타났는데 회귀분석식의 설명력에 따라 차이가 난 것으로 분석되 었다. 또한 발생량 추정값의 차이보다 도착량 추정값의 차이가 크게 나타났다.
전체 통행량으로 비교하여 보면, 발생량은 상한값과 중간값의 차이가 9.4%, 도착 량은 4.3% 정도의 차이를 보였다.
통행배분단계에서, 각 목적별로 통행분포의 차이는 통행시간대가 짧으면 변화 의 폭이 안정적이지만 통행량이 적으며, 통행시간이 길수록 변화폭이 안정적이 지 못한 것으로 분석되었다. 본 분석에서는 수단선택비율을 고정값으로 적용하 여 존별 통행에 대한 수단선택모형 적용에 따른 차이를 분석하지 못하였다.
통행배정단계에서 나타난 구간추정비율은 평균적으로 ±10차이가 가장 많으며 최대 ±25%정도의 차이가 나는 것으로 분석됐다. 링크의 배정교통량과 구간추정 비율의 관계를 추정하여 보면 일반적으로 배정교통량이 적은 구간에서 구간추정
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비율이 높게 나타났고 배정교통량이 많을수록 구간추정비율이 작게 나타났다.
제5장 구간 관측교통량을 이용한 기종점통행량 추정의 신뢰수준 평가 제5장에서는 관측교통량을 통한 기종점통행량 보정과정을 통해 구간 통행값 을 추정하는 모형에 대해 구체적으로 서술하였다. 관측교통량이 년/월/주/시간대 별로 변화함을 착안하여, 관측교통량을 이용한 기종점통행량 자료구축과정에서 는 입력자료인 관측교통량의 변동을 분석하고 교통량의 변동을 반영할 수 있도 록 하였다. 각 그룹별로 분류하고 다른 신뢰구간을 설정하여 관측교통량의 상한 값, 중간값, 하한값을 산출하였으며 각 입력자료에 대해 관측교통량을 이용한 기 종점통행량자료 구축모형을 적용하였다. 분석공간으로는 제주도 네트워크 및 관 측교통량 자료를 이용하였다. 제주도의 일부도로를 대상으로 관측교통량 추정한 결과, 하한값을 적용하였을 때의 기종점통행량자료의 총량은 471,724대/일의 값 이었으며, 중간값은 591,873대/일, 상한값은 743,032대/일로 분석되었다. 기본 (BASE) 기종점통행량자료의 총량이 553,723대/일로 중간값을 적용하였을 때의 총량과 가장 비슷한 수치를 나타냄을 알 수 있다.
제6장 결론
제6장에서는 구간 추정모형의 구체적인 결과물과 본 연구의 결과가 교통수요 예측에 미치는 영향에 대하여 서술하였다. 본 연구에서 회귀분석을 이용한 구간 통행수요추정법을 통해 수요분석 시 입력 자료의 불확실성이 가져오는 영향을 파악하였으며, 신뢰구간에 의한 결과를 비교분석함으로써 수요추정의 가변성이 미치는 영향을 평가하였다. 또한 수요분석의 가변성에 따른 링크교통량의 탄력 성을 평가할 수 있는 방법을 제시함으로써 교통수요 분석 시 분석방법의 가변성 및 탄력성을 반영하는 방법을 제시하였다.
관측교통량을 이용한 기종점통행량자료 구축방법은 저렴한 비용으로 구축되 어 지는 관측교통량을 이용하여 효과적으로 기종점통행량자료를 구축할 수 있다 는 점에서 매력적이라고 할 수 있다. 이러한 의미에서 본 연구에서는 도로의 여 건에 따른 교통량 변동을 분석하고 대상지역인 제주도의 도로를 그룹별로 분류
ⅺ 한 후 교통량 변동을 각기 다르게 적용하여 기종점통행량자료를 구축하는 방법 에 대해 연구를 하였다. 이를 통해 산출된 상한값, 중간값, 하한값의 기종점통행 량자료를 통해 기종점통행량자료가 교통량의 변동성을 반영하고 있는지에 대한 여부를 파악하였다.
