交 通 工 學
大 韓 土 木 學 會 論 文 集第31卷 第3D 號·2011年 5月 pp. 383~389
GIS를 이용한 시내버스와 도시철도 공급서비스 수준 측면의 대중교통 사각지대 분석에 관한 연구
A Study of Blind Spot Analysis for Public Transportation by Level of Service (LOS) in Public Transportation Supply Service
장경욱*·김황배**·김영석***·오재학****
Chang, Kyung Uk·Kim, Hwang Bae·Kim, Young Seok·Oh, Jae Hak
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Abstract
The purpose of this paper is to analyze the blind spot for public transportation by level of service(LOS) in public trans- portation supply service. For the purpose, we proposed indices of service coverage area, service frequency and hours of service and analysis method for them. Service coverage area analysis is to decide station location and network design for the max- imum beneficiary area. Moreover, we can use the service frequency is for the maximum service frequency decision and hours of service is for the minimum operation hours. The results of this study are applied to the plan of minimum supply service, minimum service frequency and minimum operation hours for city and national public transportation plan.
Keywords : blind spot for public transportation, minimum service, service coverage area, service frequency, hours of service
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요 지
본 연구는 교통기본법(안)에 명시된 대중교통 사각지대 설정과 평가를 위한 3가지 평가척도를 제시하였다. 평가척도는 행 정동 단위의 대중교통 노선 및 운행실태에 대한 기초 DB를 적용하여 대중교통 서비스권역, 대중교통 배차간격, 1일 총 운 행시간을 각각 A-F(6등급)으로 구분하였다. 대중교통 사각지대 평가척도는 정부 및 지자체에서 대중교통 서비스 낙후지역의 최저 대중교통 공급 및 연계노선 계획, 최저배차계획, 1일 대중교통 총 운행시간 계획에 기준으로 활용할 수 있을 것이다.
핵심용어 : 대중교통 사각지대, 최저교통서비스, 서비스권역, 배차간격, 운행시간
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1. 서 론
1.1 연구의 배경 및 목적
사각지대의 사전적 의미는 어느 위치에 섬으로써 사물이 눈으로 보이지 아니하게 되는 각도 또는 어느 위치에서 거 울이 사물을 비출 수 없는 각도를 의미하며, 군사적으로 레 이더 관측범위에 있으면서도 지형 따위의 장애로 인하여 영 향력이 미치지 못하는 구역이나 무선 송신기로 송·수신거 리 안에 있으면서도 신호를 받을 수 없는 구역을 의미한다.
국민의 생활과 밀접한 관련이 있는 전기공급의 경우 「농 어촌 전기공급사업 촉진법」에서 전기수용자가 10호 이상인 도시지역 및 5호 이상인 벽지지역에 대하여 의무적으로 전 기를 공급하고 있으며,「농어촌 등 보건의료를 위한 특별조 치법」에서도 인구 500인 이상(도서지역은 300인 이상) 5천 인 미만인 지역에 보건의료소의 설치를 의무화 하는 법을
시행하고 있다.
정부가 추진하고 있는 「교통기본법(안)」에서 “최저교통 서비스”란 국민들이 건강하고 문화적인 생활을 유지하기 위 하여 필요한 최소한의 대중교통 서비스 수준을 제공하기 위 하여 정량적이고 정성적인 평가기준에 미달하는 지역을 대 중교통 서비스 개선이 시급한 대중교통 사각지대라고 규정 하고 있다.
그러나 현재까지 대중교통 서비스 개선지역에 대한 정확한 정의와 지표는 없는 상황으로 객관적이고 과학적으로 평가 가 가능한 지표를 설정할 필요가 있다.
따라서 본 연구에서는 대중교통 공급 및 운행서비스 자료 를 이용한 대중교통사각지대 선정 및 평가방법을 제시하고, 사례지역에 적용하여 평가척도의 적용과 유용성을 평가하 겠다.
*정회원·남서울대학교 첨단교통환경연구소 연구교수 (E-mail : [email protected])
**정회원·교신저자·남서울대학교 GIS공학과 교수·첨단교통환경연구소 소장 (E-mail : [email protected])
***정회원·남서울대학교 GIS공학과 석사과정 (E-mail : [email protected])
****한국교통연구원 글로벌녹색융합연구본부장 (E-mail : [email protected])
1.2 연구의 범위 및 방법론
본 장에서는 대중교통 서비스수준을 평가하는 지표에 대하 여 검토하였으며, 대중교통 수단은 다양하게 존재하나 본 연 구에서는 버스수단에 대하여 서비스수준 평가기법에 대하여 검토하였다. 이를 통해 기존 연구의 시사점과 기존 연구와의 차별성에 대하여 논하였다.
1.2.1 기존 연구 검토
대중교통 서비스수준을 평가하는 대표적인 지침으로 미국 의 TCRP Report 100 (Transit Cooperative Research Man- ual) 의 TCQSM (Transit Capacity and Quality of Service Manual, 2th Edition) 을 들 수 있다.
TCQSM 의 평가지표로 정량적 지표(Availability)와 정성적 지표(Comfort and Convenience)로 구분하고 있으며, 각각의 평가지표는 표 1과 같이 제시하고 있다.
각각의 평가지표에 대하여 서비스수준을 A-F까지 6단계로 설정하여 평가하고 있다.
CTA(Chicago Transit Authority, 2001) 에서는 서비스 범 위, 서비스 빈도, 최소 생산성, 서비스 시간을 이용하여 서 비스 수준을 평가한다.
신성일 등(2008)은 대중교통 카드자료를 활용하여 지역간 대중교통 서비스 평가 방안에 대하여 논의하였으며, 제시된 지표로 평균 통행시간, 평균 통행속도, 총 환승횟수, 평균 환승시간, 평균 요금, 지역간 통행특성, 혼잡도, 정류장 접근 시간, 승용차대비 통행시간이 있다. 그러나 개별 지표에 대 한 서비스 수준과, 지표간의 상관관계 분석을 통한 구체적인 서비스 평가방법이 제시되지 않았다.
이외의 국내 대중교통 서비스 평가는 지자체를 중심으로 수행되었으며, 정성적인 평가에 중점을 두어 평가하였다. 황 정훈등(2006)에서는 버스 개편이후 접근통행시간 개선효과 및 비용감소에 대한 평가와 버스서비스에 대한 만족도 분석 을 수행하였다. 만족도 평가지표로는 운전기사 태도, 안전운 행여부, 교통법규 준수, 정시성 향상, 안내정보 등에 대하여 평가하였다.
노현수 등(2005)에서는 지역간 이동성 지표로 승용차 대비 대중교통 통행시간 비율과 대안경로의 수에 따른 평가를 수 행하였으며, 소수 존간 상대적인 값에 대한 비교분석을 수행 하였다.
권용석 등(2007)은 버스 운전기사의 직무만족도에 따라 난 폭운전, 친절도, 양보운전등 운행서비스 제공수준을 달리하 는가에 대한 영향요인 분석에 초점을 두었다.
1.2.2 기존 연구의 시사점
대중교통 사각지대라 함은 공급측면의 사각지대와 서비스 측면의 정성적인 사각지대로 구분할 수 있다. 공급측면의 사
각지대라 함은 대중교통 운영자 측면에서 시설투자로 평가 가 가능한 반면, 서비스측면의 정성적인 사각지대는 통행안 락감, 교통안전성 등을 설문조사를 통하여 평가할 수 있다.
기존의 연구들은 대중교통서비스 수준을 평가함에 있어 정 성적인 평가지표에 초점을 두고 분석하였으며, 최저교통서비 스 평가를 위한 지표로 활용될 수는 있으나 설문조사의 결 과로 분석되는 정성적인 평가지표는 설문 응답자 집단에 따 라 차이를 보이는 한계가 존재한다.
1.2.3 연구의 범위
본 연구에서는 첫째, TCQSM의 대중교통 서비스 평가지 표를 활용하여 공급서비스 측면에서 정량적으로 평가가 가 능한 대중교통 서비스 권역비율, 배차간격, 노선운영시간을 활용하였다.
둘째, 수요와의 상관관계는 고려하지 않았다. 수요와의 상 관관계를 고려함과 동시에 최저교통서비스 이하인 사각지대 의 개념과 배치되게 된다.
셋째, 대중교통 용량제약 없다고 가정하였다. 즉, 용량 초 과시 혼잡도와 비만족수요를 고려하지 않았다.
넷째, 대중교통 공급서비스 차원에서 세가지 지표들을 GIS 분석툴을 이용하여 서비스 권역사각지대, 배차간격 사각지대, 운행시간 사각지대를 평가하는 구체적인 방법을 각각 제시 하였다. 특히, 대중교통서비스 권역분석시 분석의 용이성을 위해 총면적을 이용하여 분석하는 것을 TCRP에서는 제시하고 있으나, 본 연구에서는 실면적을 이용한 평가를 병행하였다.
다섯째, 대전광역시 75개존을 이용하여 사례분석을 실시하 였으며, 대중교통 공급서비스 측면에서 대중교통 사각지대를 평가하였다.
2. 본 론
2.1 평가척도의 개념정립
2.1.1 대중교통 서비스 권역(Service Coverage Area, SCA) 사각지대
이용자는 이상적인 도보 가능권역내에 출발지와 목적지가 존재하는가에 따라 대중교통 통행 유무를 판단하며, 버스의 보도권은 반경 500m, 도시철도는 1,000m가 일반적인 도보 권역이다.
여기서 교통약자를 고려하여 일반인 보행속도 1.2m/s 대비 교통약자 1.0m/s를 적용하여 버스의 보도권은 반경 450m, 도시철도는 900m를 도보권으로 설정하여 분석하도록 한다.
존별 총 면적 대비 대중교통 서비스 권역면적(Service Cov- erage Area, SCA) 을 이용하여 존별 대중교통 서비스 권역 서비스 수준을 결정한다.
2.1.2 배차간격(Service Frequency, SF) 사각지대
배차간격은 적정한 도보거리내에 존재하는 대중교통서비스 가 한시간당 몇 회의 서비스가 제공되는가의 문제이다. 특히 선택통행자에게 총 통행시간의 영향요인으로 작용하는 것으 로 정류장 대기시간이 길면 대중교통 통행을 포기하게 된다.
하나의 정류장에서 목적지가 같은 다수의 노선이 존재할 경우 동일한 목적지를 가지는 다른 노선과 3분 이내에 서비 표 1. 대중교통 서비스 평가지표
구분 평가지표
정류장 노선 시스템
정량적지표 배차간격 운행시간 서비스권역
정성적지표 승객부하 정시성 통행시간
스가 제공되는 경우에는 1회 서비스로 평가한다.
개별노선에 대한 평가를 수행하는 것은 통행사슬 측면에서 불합리한 접근 방법으로 구간분석을 통해 서비스 수준을 평 가한다.
2.1.3 운행시간(Hours of Service, HOS) 사각지대
운행시간은 하루중 첫차 운행시각과 막차 운행시각까지의 시간을 말하며, 중간에 운행하지 않는 시간이 존재하는지는 중요치 않으며, 이용자가 원하는 시간에 서비스가 종료되었 다면, 어디에 얼마나 많은 서비스가 제공되는가는 중요치 않다.
운행시간 평가방법은 개별노선 평가기법, 정류장간 평가기 법, 출발지와 목적지간 평가기법이 있으며, 배차간격 서비스 수준 평가 절차와 동일한 구간 평가기법을 이용한다.
개별노선 평가를 수행할 경우에는 예를 들면 오전만 운행 하는 급행버스와 이외의 시간에는 지선버스가 운행하고 있 다면 급행버스의 운행시간 서비스 수준은 매우 낮게 평가되 는 문제점이 존재하며, 따라서 존간 구간 평가기법을 적용하 여 두 노선을 결합시켜 평가하는 것이 합리적이며 현실성이 있는 평가 기법이다.
2.2 대중교통 사각지대 평가방법 및 척도
2.2.1 대중교통 서비스 권역(Service Coverage Area, SCA) 사각지대
존별 총 면적(Gross Area, GA) 대비 대중교통 서비스 권 역면적(Service Coverage Area, SCA)을 이용하여 존별 대 중교통 서비스 권역 서비스 수준(Level of Service for Service Coverage Area, LSSCA) 을 결정한다.
또한, 총 면적을 이용할 경우 산지와 호소등의 영향으로 서비스수준이 열악하게 나타날 수 있어, 실면적(Net Area)을 이용하여 서비스권역 서비스수준을 산정하도록 한다.
(1)
: 존 의 서비스권역 서비스 수준 : 존 의 서비스 권역 면적(m
2) : 존 의 총 면적(m
2)
2.2.2 배차간격(Service Frequency, SF) 사각지대
배차간격 서비스수준(Level of Service for Service Fre- quency, LSSF) 은 가장 긴 배차간격(Longest Headway, LH) 을 가진 구간에 의해 결정되며, 해당구간의 존이 결과적 으로 가장 열악한 지역인 사각지대로 설정된다.
[1 단계 : 버스 네트워크 구축]
[2 단계 : 노선별 배차간격 서비스수준평가]
[3 단계 : 구간별 배차간격 서비스수준평가]
LSSCA
iSCA
iGA
i---
=
LSSCA
ii
SCA
ii
GA
ii
표 2. 서비스 권역 서비스수준 평가척도
LOS 교차면적 비율(%) 설명
A 90.0-100.0 전체 권역에 서비스 B 80.0-89.9 대부분 권역에 서비스 C 70.0-79.9 3/4 권역에 서비스 D 60.0-69.9 2/3 권역에 서비스 E 50.0-59.9 1/2 권역에 서비스 F < 50.0 1/2 이하 권역에 서비스 자료 : TCRP report 100 part 3.
그림 1. 대중교통 네트워크 구축
그림 2. 대중교통 노선별 서비스수준 평가
그림 3. 구간별 배차간격 서비스수준 평가 표 3. 구간별 배차간격 서비스수준 평가
O/D 2 3 4 5 6
1 A(B+E)
2 C D C(D+E)
3 4
5 E
[4 단계 : 존간 배차간격 서비스 수준 평가]
[5 단계 : 배차간격 사각지대 선정]
최소서비스 수준을 “D”로 설정한다면 서비스 수준 “E”
가 되는 6번 존이 개선지역으로 선정되며, 최소서비스 수 준을 “C”로 설정하면 4번 존과 6번 존이 사각지대로 선 정된다.
2.2.3 운행시간(Hours of Service, HOS) 사각지대
운행시간 서비스수준 평가기법은 배차간격 서비스수준 평 가 방법과 동일하게 가장 짧은 운행시간을 가진 구간에 의 해 결정되며, 해당구간과 연결되는 존이 결과적으로 가장 열 악한 지역인 사각지대로 설정된다.
운행시간은 6시에 1대, 7시에 한 대가 운행된다면 2가 되 며, 6시부터 7시까지 운행된다면 1이 되며, 또한 운행시간 산정은 소수점내림을 적용하여 산정한다.
3. 사례분석
본 연구에서는 대전광역시를 대상으로 사례분석을 실시하 여 대중교통 사각지역을 선정하였다.
3.1 기초자료 수집 및 GIS DB 구축
GIS 프로그램인 Arcview3.2, Arcgis9.3 프로그램을 이용 하여 대전광역시 75개 존의 모든 버스노선과 철도노선의 정 류장 위치 그리고 운행현황인 배차간격과 운행시간을 입력 하여 분석에 임하였다.
구축된 총 버스노선은 마을버스 3개, 급행버스 2개, 지선 버스 64로 총 69개 버스노선으로 2549개의 정류장 위치자 료를 구축하였으며, 대전시 지하철 노선을 포함하여 구축하 였다.
정류장별 정차하는 노선수는 그림 5에서 0-4개 노선, 5-9 개노선, 10-14개 노선, 15-20개 노선이 정차하는 정류장별로 구분한 예시를 제시하였다.
정류장별 운행노선수, 운행횟수, 운행시간등을 각각 입력하 였으며, 급행버스 정류장과 지하철 역사를 중심으로 연계되 는 노선수가 높게 형성되었다.
3.2 대중교통 사각지대 분석 3.2.1 서비스권역 사각지대
개별존의 총면적을 기준으로 대중교통 서비스권역 평가를 수행한 결과 서비스수준 D미만인 E지역이 2개 존, F 지역 이 16개 존으로 분석되었다.
표 4. 존간 배차간격 서비스수준평가
O/D 2 3 4 5 6
1 A C D C E
2 C D C E
3 D C E
4 D E
5 E
그림 4. 배차간격 최소서비스 선정
표 5. 운행시간 서비스수준 평가척도
LOS 운행시간 설명
A 19-24 야간(Night) 혹은 심야(Owl) B 17-18 Late Evening Service C 14-16 Early Evening Service D 12-13 Day Time Service
E 4-11 Peak or Limited Midday Service F 0-3 Very Limited or No Service 자료 : TCRP report 100 part 3.
그림 5. GIS DB 구축
표 6. 총면적 대비 서비스권역 분석결과
서비스수준 존 수(총 존수, 비율)
C 5 (75 ,6.67%)
D 3 (75, 4.00%)
E 2 (75, 2.67%)
F 16 (75, 21.33%)
실면적을 기준으로 대중교통 서비스권역 평가를 수행한 결 과 서비스수준 D 이하인 지역이 0개 존으로 분석되었으며, 대중교통 서비스권역 측면에서는 사각지대가 존재하지 않는 것으로 분석되었으며, 총면적 대비 서비스권역 분석보다 현 실적인 결과로 판단된다.
3.2.2 배차간격 사각지대 분석
배차간격 서비스수준 분석을 통해 서비스수준 D 미만이 E 지역이 2개 존, F 지역이 0개 존으로 분석되었으며, 배차간 격 사각지대 기준을 D 미만으로 설정할 경우 2개존이 사각 지대로 설정될 수 있다.
2 개 지역의 개선방안으로 환승정류장 건설을 통해 현재 운 행중인 노선길이와 차량사이즈 조정을 통해 배차간격 서비 스수준을 개선할 수 있으며, 배차간격 사각지대를 해소할 수 있는 방안이 될 수 있다.
3.2.3 운행시간 사각지대 분석
운행시간 서비스수준 분석을 통해 서비스수준 D 미만이 E 지역이 1개 존, F 지역이 0개 존으로 분석되었으며, 운행시 간 사각지대 기준을 D 미만으로 설정할 경우 1개 존이 사 각지대로 설정될 수 있다.
해당 존을 운행하는 노선이 이용하는 도로의 특성을 고려 하여 운행안전성 특히 야간 운전의 안전성을 고려하여 첫차 와 막차시간 조정을 통해 사각지대 해소가 가능할 것으로 판단된다.
그림 6. 총면적 대비 서비스권역 분석결과
표 7. 실면적 대비 서비스권역 분석결과 서비스수준 존 수 (총 존수, 비율)
C 17 (75, 22.67%)
D, E, F 0
그림 7. 실면적 대비 서비스권역 분석결과
표 8. 배차간격 서비스수준 분석결과
서비스수준 존 수 (총 존수, 비율)
C 6 (75, 8.00%)
D 1 (75, 1.33%)
E 2 (75, 2.67%)
F 0
그림 8. 배차간격 서비스수준 분석결과
표 9. 운행시간 서비스수준 분석결과
서비스수준 존 수 (총 존수, 비율)
D 1 (75, 1.33%)
E 1 (75, 1.33%)
F 0
그림 9. 운행시간 서비스수준 분석결과
3.3 대중교통 사각지대 평가
대중교통 사각지대 평가는 AND기법과 OR 기법으로 구분하였다. AND 기법은 세가지 항목을 모두 만족시키는 권역을 분석하는 기법이며, OR 기법은 세 가지 항목중 하나만 만족시키더라고 사각지대로 선정될 수 있는 기법 이다.
본 연구에서는 최소교통서비스 기준을 "C"로 설정하여 분 석에 임하였다.
3.3.1 AND 기법을 적용한 사각지대 평가
AND 기법을 적용하여 사각지대를 분석한 결과 서비스권역 이 제약조건으로 작용하여 사각지대로 선정되는 지역이 없 는 것으로 평가되었다.
3.3.2 OR 기법을 적용한 사각지대 평가
OR 기법을 적용하여 사각지대를 분석한 결과 서비스권역에 해당하는 지역은 없지만 배차간격과 운행시간 사각지대가 존 재하여 총 3개 지역이 선정되었다.
3.3.3 효용성과 시사점
대중교통 사각지대 평가를 AND 기법과 OR 기법으로 평 가한 결과 AND 기법은 사각지대로 선정되는 지역이 없는 결과가 도출되었으며, OR 기법으로 선정한 결과 총 3개지역 이 대중교통 사각지대로 평가되었다.
본 연구에서 제시한 세가지 지표는 각각 개별적인 특성이 존재하기 때문에 OR 기법을 적용하여 사각지대를 평가하고 개선되어야 하는 지표별 개선사항을 도출하여 대중교통 사 각지대의 개선안을 도출하는 것이 타당하다고 본다.
4. 결론 및 향후 연구과제
본 연구에서는 대중교통 공급서비스 평가척도를 이용하여 대중교통 사각지대를 평가하는데 목적이 있으며, 대전광역시 를 대상으로 사례분석을 실시하였다.
먼저, 대중교통 공급서비스 수준을 평가할 수 있는 세가지 지표를 이용하여 대중교통 서비스권역 사각지대, 배차간격 사각지대, 운행시간 사각지대에 대한 개별 평가방법을 구체 적으로 제시하였다.
대중교통 서비스권역은 대중교통을 이용하는 이용자에게 적절한 도보권내에서 대중교통 이용가능여부를 판단하는 평 가척도로 서비스권역 사각지대 분석을 통해 대중교통 서비 스를 수혜지역과 비수혜지역으로 구분하여 신규노선 설계 또 는 정류장 위치선정에 중요한 역할을 할 수 있다.
배차간격은 이용자들에게 수용 가능한 정류장 대기시간 내 에서 대중교통을 이용할 수 있는가를 판단하는 척도로 현재 운영중인 노선의 효율화 방안 및 신규노선의 최소 배차간격 을 결정하는데 활용이 가능하다.
운영시간은 이용자의 하루 활동시간과 밀접한 관계가 있으 며, 원하는 목적통행 혹은 귀가통행시 대중교통 운행시간이 종료되었다면 이용자는 대중교통을 이용할 수 없는 상황이 된다. 따라서 노선운영시 최소한의 첫차와 막차시간의 간격 을 결정하는데 중요한 역할을 하게 된다.
사례분석을 통하여 세가지 지표에 대하여 AND 기법과 OR 기법을 각각 적용하여 대중교통 사각지대를 평가하였다.
AND 기법의 경우 사각지대가 선정되지 않았으며, OR 기법을 적용한 결과 대중교통 사각지대가 선정되었으며, 세가지 지표의 개별적인 특성을 감안할 때 OR 기법을 적 용하여 대중교통사각지대를 평가하고 선정된 사각지대의 지표별 개선방안을 수립하는 것인 효과적이라는 결론은 얻 었다.
본 연구에서는 공급서비스 측면에서 대중교통사각지대 평 가방법을 이용하여 대중교통 사각지대를 설정하였으나, 기존 연구들에서 활용한 정성적인 평가지표을 활용할 수 있는 방 안이 모색되어야 할 필요가 있다.
이는 특히 수도권의 첨두시 광역버스와 도시철도 평가시 공급서비스가 최대로 제공되더라도 용량을 초과하는 경우 차 내 혼잡으로 인해 현재 도착한 차량에 탑승하지 못하는 상 황에 대한 평가지표로 활용하는데 한계가 있다.
또한 미국의 기준인 TCRP의 서비스수준 평가척도를 이용 하여 대중교통사각지대 평가를 수행하였으며, 최저서비스 수 준에 대한 기준은 충분한 논의가 필요할 것으로 판단되며, AND 기법과 OR 기법 이 외에 AHP를 통한 지표별 우선 순위를 설정하거나 가중치를 설정하여 평가할 수 있고, 우리 나라 실정에 맞는 도시특성별 평가지표 및 최저서비스 수준 에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.
감사의 글
본 연구는 국토해양부「국가교통핵심기술개발사업」(과제 번호 06교통핵심A02-02)의 연구비 지원에 의해 수행되었습 니다.
참고문헌
