2014년도 연구보고서 목록
제Ⅰ장 연구의 개요 및 목적
제Ⅱ장 ACTOR의 모형구조와 S/W 개발 제Ⅲ장 ACTOR의 교통모형 개발 제Ⅳ장 ACTOR의 적용과 검증 : 실증분석 제Ⅴ장 결론 및 향후 과제
교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형 개발 및 적용방안(II)
교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형 개발 및 적용방안(II)
교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형 개발 및 적용방안(II)
국토연 2014-43
국토연 2014-43
이백진 | 윤서연 | 이춘용 | 오성호
Development and Application of Activity-based Simulation Models for Promotion of Transportation Policy Effectiveness(II)
이백진(李百鎭)
일본 히로시마대학교(広島大学) 교통공학 박사 (현) 국토인프라연구본부 연구위원 연구실적 및 논문
「교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형 개발 및 적용방안(I)」 (2013)
「통일시대를 향한 한반도 개발협력 핵심 프로젝트 선정 및 실천과제 연구」 (2013)
「스마트 지식사회에 대응한 교통인프라 정책 연구」 (2012)
「북한 국토개발을 위한 남북협력 100대 과제와 추진방향」 (2012)
「미래지향적 통합인프라 개발 방향」 (2012) 등 윤서연(尹瑞捐)
미국 University of California Santa Barbara, 지리학박사(교통모델링 및 공간분석) (현) 국토인프라연구본부 책임연구원
연구실적 및 논문
「과학적 국토계획을 위한 공간지식플랫폼 구축 및 활용방안(Ⅰ)」 (2014)
「교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형개발 및 적용방안(Ⅰ)」 (2013)
「빅데이터를 활용한 국토정책반응 모니터링 및 정책수요 예측방안」 (2013) 이춘용(李椿鏞)
한양대학교 대학원 도시공학과 공학박사 (현) 국토인프라연구본부 선임연구위원 연구실적 및 논문
해안권 발전종합계획 효율화 방안 연구 (2014)
교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형 개발 및 적용방안 (2013) 서해안권 발전종합계획 수립 연구 (2010)
오성호 (吳盛浩)
미국 University of Wisconsin-Madison, 공학박사 (현) 국토인프라연구본부 연구위원
연구실적 및 논문
「지속가능·녹색성장을 유도하는 메콩유역국 철도망 연구」 (2014)
「신성장동력을 위한 전국도로망 재편 방안」 (2013)
「신교통수단 특화 전략 및 가이드라인 연구」 (2012)
「스마트 인프라 투자평가방법론」 (2010)
• 지속가능한 발전을 위한 지역 회복력 진단과 활용 방안 연구
• 지속가능한 국토계획 수립지원을 위한 기법개발 및 활용방안 연구
• 행위자 기반의 공간변화 시뮬레이션 모형구축과 국토도시정책 활용방안 연구
• 공간 빅데이터를 활용한 국토도시 정책방안 연구
• 동북아 평화번영을 위한 두만강유역 초국경협력 실천전략 연구
• 산업도시의 진단 및 지속적 발전방안 연구
• 생활밀착형 수자원정책을 위한 지표개발과 투자 방향 연구
• 지역간 문화격차 해소방안 연구
• 지역개발사업 과다수요추정의 원인과 개선방안에 관한 연구
• 지역행복생활권 실현을 위한 지역 간 연계협력 활성화방안 연구
• 통일기반 강화를 위한 북한 거점도시 발전모형과 남북협력 실천전략 연구
• 미래 국토발전 장기전망과 실천전략 연구(III)
• 국토변화를 고려한 홍수분석방법 개발연구
• 국토분야 남북한 제도통합을 위한 정책과제
• 소프트웨어 산업 집적지의 장소만족도 제고 방안
• 안전의 사회적 가치와 비용부담에 관한 기초 연구
• 인구감소기 읍면중심의 농촌지역정주체계 특성분석 및 정책과제
• 중추도시생활권의 공간적 특성과 대응과제
• 지역보행환경개선지구 지정에 따른 보행환경 평가모형 구축연구
• 지역행복생활권 단위 문화서비스의 효과적 공급방안
• 도시계획 규제방식 전환에 대응하기 위한 비도시지역 개발행위허가에 관한 연구
• 인구과소지역 공공시설 공급 및 활용방안
• 창조산업 창조계층 입지특성을 활용한 도시재생 방안
• 혁신 생활기반 강화를 통한 산업단지 복합화 전략 연구
• 도시재생에 대한 민간비즈니스 부문 참여 활성화 방안 연구
• 웰빙사회를 선도하는 건강도시 조성방안 연구(II)
• KSP 사업과 연계한 해외도시개발사업 추진전략 연구
• 대도시내 준공업지역 정비의 방향설정에 관한 기초연구
• 도시 기후변화 재해 취약성 분석 지원 플랫폼 구축방안 연구
• 도시재생 중간지원조직 연구
• 저성장 시대에 대응한 도시기본계획제도 개선방안 연구
• 친환경 에너지 타운 사업 추진을 위한 도시계획적 대응방안 연구
• 부동산 산업의 경제적 파급효과 및 육성방안 연구
• 주거복지 평가지표 개발 연구
• 건설산업의 협력적 기업 생태계 조성방안
• 부동산보유세 변화의 경제적 파급효과 분석 연구
• 임차시장 구조변화에 따른 맞춤형 주거안정 제고방안 연구
• 주택시장 환경 및 구조변화에 대응한 주택금융지원체계 정립방안 연구
• 포스트 개발시대의 택지공급체계 정립방안 연구
• 부동산시장 여건 변화에 대응한 주거지재생 효과분석 시스템 구축(II)
• 지역 부동산시장의 미시적 동태분석과 정책시뮬레이션 모형 구축 연구(II)
• 공공건설사업의 시공·관리 불공정행위 근절방안 연구
• 농촌 다문화가구 주거실태와 주택정책과제
• 사회경제변화에 따른 주거비용 산정방법 및 변화 분석
• 안전사회 실현을 위한 건설 안전관리 개선방안 연구
• 통화정책의 주택시장 파급경로 연구
• 교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형 개발 및 적용방안(II)
• 스마트 셀 기반 활동인구의 공간정책 활용방안
• 메가트렌드에 대응한 교통 SOC 정책방향 연구
• 교통사고에 안전한 국토 구현
• 지역균형발전을 도모하는 네트워크형 중추도시생활권 광역교통 거버넌스 체계 개선방향 연구
• 과학적 국토계획 수립을 위한 공간지식플랫폼 구축 및 활용방안 연구(I)
• 국민공감 국토정책 실현을 위한 지표 개발 연구
• 공공부문 공간정보시스템 활용실태 분석을 통한 정부3.0구현방안
• 국민행복과 건강국토를 위한 가축재난GIS 고도화 방안
• 국토정책 수요 변화에 대응한 공간-통계 융합모델 개발 및 적용방안 연구
• 여론 모니터링을 위한 비정형 빅데이터의 시공간분석 방법론 연구
• 해외선진국의 공간데이터 개방동향 및 전략분석
위 보고서는 실비로 보급하고 있습니다.
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(전화 : 031-380-0425, E-mail : skkim@krihs.re.kr)
국토연구원(Korea Research Institute for Human Settlements)
국토연구원은 국토자원의 효율적인 이용·개발·보전에 관한 정책을 종합적으로 연구함으로써 국토의 균형발전과 국민생활의 질 향상에 기여하기 위하여 1978년 설립되었다. 설립 이래 지속가능한 국토발전, 개발과 보전의 조화, 주택과 인프라시설 공급을 위한 연구를 수행함으로써 아름다운 국토를 창조하여 국민의 행복을 향상하기 위해 노력해왔다. 국토연구원은 국토개발과 보전뿐만 아니라 국가의 경제발전과 국민의 삶의 질 개선에도 중요한 역할을 하고 있다.
교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형 개발 및 적용방안(Ⅱ)
Development and Application of Activity-based Simulation Models for Promotion of Transportation Policy Effectiveness(II)
이백진, 윤서연, 이춘용, 오성호
▪ 연구진
연구책임 이백진 연구위원 공동연구책임 윤서연 책임연구원 이춘용 선임연구위원
오성호 연구위원
▪ 외부연구진
서승환 부장, ㈜유신 조창현 교수, 경희대학교
▪ 연구심의위원
김동주 국토연구원 부원장 이상건 국토연구원 선임연구위원 정진규 국토연구원 연구위원 김동한 국토연구원 책임연구원
｜ P ｜ R ｜ E ｜ F ｜ A ｜ C ｜ E ｜
발간사
교통정책이 실효성을 가지기 위해서는 현 교통상황을 잘 재현하고, 장래 다양한 사회·경제 변화에 따른 사람들의 통행행태 변화를 정교하게 예측할 수 있는 교통계 획모형의 개발은 매우 중요하다. 이를 통해 필요한 곳에 적절하고 합리적인 교통정 책이 집행될 수 있도록 정책효과의 사전 예측력을 개선할 수 있으며, 장래의 중장기 교통투자 방향을 정하는데도 기여할 수 있기 때문이다. 미국이나 유럽과 같이 일부 선진국들에서는 국가 또는 주 단위의 교통계획모형을 개발하는 프로젝 트를 활발하게 시도하고 있다. 개발기간도 최소 5년 이상의 중장기 과제로서 지속적이고 장기적인 투자가 이뤄지고 있으며, 충분한 개발기간을 통해 각종 모형들의 검증과 개선과정을 거치고 있다.
최근 주요 선진국들을 중심으로 활동기반 모형을 이용한 교통계획모형을 개발 하여 적용하는 사례가 증가하고 있다. 활동기반 모형(Activity-based Model)은 통행을 활동의 파생수요로서 간주하고 개인의 일일활동에서 교통행태의 본질을 규명하여 정책에 이용하고자 하는 교통계획모형의 접근방법론이다. 우리나라에 서도 교통정책 수립을 위해 지금까지 사용되고 있고, 대표적인 교통계획모형인 4단계모형의 한계를 극복하기 위해 제안되었다. 활동기반 모형에 대한 본격적인 연구는 1990년대부터 시작되었다고 할 수 있는데, 이 당시 도시의 교통수요관리를 위한 교통정책들에 관심이 높아지면서 교통행태에 대한 보다 근본적인 이해가 필요했기 때문이다. 또한 컴퓨터 계산능력 향상으로 과거에 비해 복잡하지만 보다 현실에 가까운 시뮬레이션이 가능해진 것도 중요한 요인일 것이다.
우리나라의 교통정책 수립에 영향을 주는 인구, 경제, 사회적 여건들이 지속적으로 변화하고 있다. 즉 전체 인구수의 감소, 노령인구의 증가, 경제의 저성장 기조 등에 따라 과거 성장 중심의 중장기 교통정책들이 변화되고 있다. 또한 단기적으로도 친환경 도시건설, 첨단통신기술의 일상화, 사회적 형평성, 사회기반시설의 유지관리
중요성 증가 등에 따라 교통정책들도 다양화되고 함께 고려해야 할 요인들도 증가하고 있다. 이러한 시점에서 개인들의 통행행태를 보다 현실적이고 제현가능하고, 다양하 고 복합적으로 발생하는 교통정책의 효과를 정교하게 예측할 수 있는 교통계획모형은 실효성 높은 교통정책 수립과 시행에 매우 중요한 근간이 될 것이다.
이러한 관점에서 본 연구는 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형을 개발하고자 시도하였다. 2년의 비교적 짧은 연구기간동안 전체 모형을 개발하는 것은 현실적 으로 한계가 있어, 이 연구에서는 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형 개발을 위한 기초연구로서 원형모형(prototype model)을 개발하고 적용방안을 제시하였다.
물론 이 연구에서 제시된 세부 모형들은 보다 정교하게 다듬어져야하고 검증되어 야 할 것이다. 또한 향후 토지이용 모형과의 결합 등 모형의 지속적인 확장을 통해 향후 국토 전체의 변화를 예측할 수 있다면 더욱 좋을 것이다. 아무쪼록 이번 연구가 우리나라에 새로운 교통계획모형을 도입하는 논의의 출발점이 되고 향후 국내에 관련 연구들이 활성화되는 계기가 되기를 기대한다.
끝으로 이 연구를 수행하는데 노력을 아끼지 않은 이백진 연구위원, 윤서연 책임연구원, 이춘용 선임연구위원, 오성호 연구위원의 노고를 치하하며, 외부연구 진으로 참여해 주신 경희대학교 조창현 교수와 서승환 원광대학교 박사과정 학생에게도 깊이 감사드린다.
2014년 12월 국토연구원장 김 경 환
｜ F ｜ I ｜ N ｜ D ｜ I ｜ N ｜ G ｜ S ｜
주요 내용 및 정책제안
요 약
주 요 내 용
교통정책 실효성 제고를 위해 기존 해외모형을 기반으로 한국형 활동기반 시뮬레 이션(ACTOR)의 원형모형을 개발하고 실증분석을 통해 검증
수도권 가구통행실태조사 자료를 활용해 한국의 활동-통행특성을 반영한 모형 구조 개선과 신규 교통모형을 추정하고, 2천만명 이상인 수도권 인구에 대한 시뮬레이션이 가능토록 분석 소프트웨어를 개선함
ACTOR를 이용해 수도권 활동-통행행태에 대한 모형적용 결과 개발모형이 실제 교통현상을 유의하게 재현함을 검증하였으며, 기존 교통모형인 4단계 모형 대비 다양한 시나리오 검토 및 새로운 정책평가가 가능함을 제시함
ACTOR를 이용해 정책효과를 예시하기 위해 실증분석 결과, 유연근무제를 실시하더라도 퇴근 후 활동 빈도 보다는 활동시간이 증가 하였으며, 이는 해당정 책의 일반적인 기대효과(통행빈도 증가)와 다를 수 있음을 보여줌
요 약
정책제안: 국가단위 활동기반 시뮬레이션의 지속개발 필요
❶ 실효성 있는 교통정책의 수립과 시행을 위해서는 국가 단위의 교통시뮬레이션 모형개발이 필요하며(특히 개인 및 가구의 활동을 반영), 장기적인 관점에서의 모형 개발계획과 지속성을 확보하여 추진 필요
❷ 통행기반 4단계 모형이 적용되고 있는 기존의 교통 관련 주요 법정계획 수립에 있어 ACTOR 모형 등과 같은 신규 분석방법론을 시도함으로써, 보다 실효성 있는 교통정책의 개발과 효과평가방법론 개선 필요
❸ 현 교통조사기법(예, 수도권 가구통행실태조사)은 활동-통행행태에 한계가 있어
개선이 필요하고, 향후 교통카드 데이터 등 빅데이터를 보다 적극적으로 활용하기
위해서도 활동기반 교통시뮬레이션의 지속적인 개발 노력 필요
｜ S ｜ U ｜ M ｜ M ｜ A ｜ R ｜ Y ｜
요약
1. 연구의 배경 및 목적
❏ 지금까지 교통계획모형은 모형식의 단순성과 적용 편의성 등으로 통행기반 (Trip-based)의 4단계 모형(Four-step model)이 널리 사용되고 있으나, 교통정책 의 수립과 시행여건이 변화하고 정교한 계획모형이 필요한 시점에서 한계 존재
￮ 즉 4단계 모형은 통행발생 원인인 활동(Activity)을 고려하지 않고, 통행과 토지이용의 상호 효과 고려 미흡, 개인과 집단(가구)의 의사결정을 위한 상호작용 고려 미흡, 통행과 통행이 연속적 연관관계 배제 등의 내재적 한계
￮ 이에 따라 실효성 높은 교통정책 수립을 위해 다양한 정책 시나리오에 대한 정교한 사전효과평가가 곤란하고 또한 교통수요 모형들의 예측정확성에 한계
❏ 이 연구는 우리나라에서는 비교적 새로운 접근방법론인 활동기반(Activity-based) 모형을 적용한 한국형 활동기반 시뮬레이션(ACTivity-based micro-simulatOR, 이하 ACTOR)의 원형모형 개발을 목적으로 하고 총 2개년도의 기초연구로 수행됨
￮ 1차년(2013년)에는 교통정책의 실효성을 높이는데 활동기반 시뮬레이션 모형이 어떻게 기여할 수 있으며, 모형의 이론적 배경은 무엇이고, 우리 현실에 적용가능 한지 등에 대해 검토하였으며, 단계적인 개발계획을 수립함
￮ 금년(2014)은 2차년 연구로서 ACTOR의 원형모형을 개발하고, 수도권을 대상 으로 실증분석을 통해 개발모형을 검증하고 실제 활용사례를 제시함
2. ACTOR의 모형구조와 S/W개발
1) ACTOR 개발의 개요
❏ ACTOR 개발 목표
￮ 이 연구에서 개발되는 ACTOR의 원형모형은 해외 참조모형을 우리 실정에 맞도록 수정, 변경한 것으로 참조모형은 미국의 SimAGENT(Simulator of Activities, Greenhouse Emission, Networks, and Travel)를 선정함
￮ 특히 활동기반 교통수요 추정에 가장 핵심적인 부분인 각 에이전트(개인 또는 가구)의 시공간상 움직임과 활동과 통행의 시뮬레이션을 수도권에 적합한 형태 로 구현하는데 집중하였는데, SimAGENT의 여러 모듈 중 CEMDAP1) 에 해당함
￮ 원형모형 개발은 차후 궁극적으로 개발하고자하는 ACTOR의 기초를 만드는 것을 목표로 하며, 확장성과 유연성을 갖도록 모형구조를 설계하고자 함
❏ ACTOR 개발 과정
￮ ACTOR 개발은 크게 프로그래밍 부분과 데이터분석 및 모형추정 부분으로 구분하여 병행 추진됨
￮ 프로그래밍 부분에서는 수도권에 적합한 시뮬레이션의 논리적인 구조를 프로그 램화하고 시뮬레이션을 안정적으로 수행할 수 있도록 취약점을 개선도록 함
￮ 데이터 분석 및 모형추정 부분에서는 가구통행데이터에서 모형화 할 변수를 추출하고 ACTOR의 교통모형을 추정하여 이를 적용함
￮ 마지막으로 프로그래밍과 모형추정 완료 후 추정된 계수를 적용한 시뮬레이션을 수행하고 프로그램 수정과 모형 재 추정 등 피드백을 실시함
1) CEMDAP(Comprehensive Econometric Micro-simulator for Daily Activity-travel Patterns)은 10년 이상 미국의 활동행태와 데이터 형식에 맞추어 개발된 모형으로써, 본 연구에서는 국내에 적용되는 활동기반
2) ACTOR 모형구조
❏ 한국의 활동-통행행태를 반영한 모형구조 설계
￮ 미국의 활동·통행 행태와 수도권의 행태는 여러 측면에서 매우 다른 양상을 보이므로, 수도권의 행태를 시뮬레이션하기 적합하도록 모형구조를 도출함
￮ 미국은 자동차 위주의 통행행태를 대상으로 논리구조가 짜여 있어 수도권의 통행행태에 적합하도록 시뮬레이션의 논리구조를 일부 수정할 필요가 있음
￮ 또한 모형구조는 개인들의 통행특성을 반영할 필요성이 있기에 이 연구에서는 통근통행을 한 근로자, 통학을 한 학생 그리고 통근이나 통학을 하지 않는 경우로 구분하여 모형구조를 각각 도출함
￮ <그림 1>은 수도권 가구통행실태조사를 이용해 수도권 거주 근로자의 활동-통행 행태 분석을 이용해 ACTOR모형의 논리적 구조를 구성한 예임
<ACTOR 시뮬레이션의 논리적 구조 : 근로자>
3) ACTOR S/W 개발
❏ S/W개발 주요내용
￮ S/W프로그램은 ACTOR 시뮬레이션의 논리적 구조를 반영하고 참조모형인 CEMDAP S/W의 문제점과 이용자의 사용성(User Interface)을 개선하는 것임
￮ 이에 따라 먼저 ACTOR의 S/W를 설계하고 구현하였는데 ACTOR 모형 구조에 따라 CEMDAP의 입출력(I/O), 데이터베이스 및 시스템 구조를 분석하여 ACTOR에 적용할 부분을 도출하고 전산화 모형을 구현함
￮ 또한 CEMDAP 프로그램 소스 분석을 통해 활용 시 문제가 있었던 다양한 버그를 수정하고 대용량 처리가 가능하도록 프로그램을 개선함
3. ACTOR의 교통모형 개발
1) 교통모형 개발 개요
￮ ACTOR의 교통모형은 개인의 일일 활동-통행행태를 추정하기 위한 것으로 활동-발생분담 모형2)과 활동 스케줄링 모형3)으로 세분화되며, 수도권의 활동- 통행행태를 반영하기 위해 주요 교통모형을 선정하고 새롭게 추정
￮ 이에 따라 ACTOR의 교통모형을 구축하기 위해서는 먼저 참조모형인 CEMDAP 의 SCAG 지역과 수도권의 활동-통행행태를 비교하고 차이점을 분석하고, 이를 통해 CEMDAP의 일부 모형의 구조를 수정하거나 다른 모형을 채택함
￮ 분석에 사용된 자료는 2010년 수도권 가구통행실태조사의 원시데이터를 사용하 였으며, 이 조사는 기본적으로 통행기반(trip-based) 자료이기에 이를 활동기반 (activity-based)자료로 변환이 필요하며, 변환하는 과정 중 가구, 개인 속성 누락, 이상치 및 논리오류 등을 검토하여 관련 자료들은 분석에서 제외함
2) 개인별 주요 외부활동 유무, 주요 활동의 시작과 종료 시간 등의 의사결정 단계에 대한 모형임
2) 수도권과 SCAG지역의 활동-통행행태 비교
❏ 개인당 통행횟수
￮ 한국의 활동-통행행태의 특성이 반영된 교통모형 개발을 위해 미국(SCAG 지역)과 한국(수도권)의 활동-통행 행태를 비교함
￮ 먼저, 개인당 통행횟수는 수도권이 평균 2.1(회/일)인 반면 SCAG은 2.59(회/일) 로 차이가 있으며, 연령대별로는 두 지역 모두 35-45세 기준 평균 통행횟수가 증가하다 감소하나, 15세 이하에서는 수도권이 보다 많음(2.69>2.27)
❏ 직장인 출퇴근 시간대
￮ SCAG 지역의 출퇴근 시간분포가 수도권에 비해 상대적으로 넓게 분포되는데, 수도권은 오전 8시대에 출근이 집중(약 42.7%)되고, 퇴근시간대는 17시대 이전에 퇴근하는 비율이 매우 낮고 늦은 퇴근(오후 8시 이후)의 비율이 높음
￮ 출퇴근 시간분포는 퇴근 이후(또는 출근 이전) 쇼핑·레저 등 외부 활동과 관련되는 데, 예를 들면 SCAG에 비해 수도권의 개인당 통행횟수가 적은 이유 중 하나도 늦은 퇴근시간에 따라 추가적인 외부활동에 시간적 제약을 갖기 때문임
❏ 교통수단 분담율
￮ SCAG 지역의 승용(합)차 분담율이 약 61.0%인 반면 수도권은 대중교통과 기타 교통수단(예, 도보)의 분담율이 각각 30.6%와 35.8%로 나타남
￮ 즉 SCAG지역은 자동차 중심의 통행이 잦은 반면, 수도권은 버스·지하철 등 대중교통수단 이용이 보다 많으며 이에 따라 도보와 같은 기타 교통수단의 분담율도 상대적으로 높게 나타난 것으로 판단됨
￮ CEMDAP의 경우 교통수단 대안이 총 4개(승용(합)차, 동승, 대중교통, 기타)로 설정된 반면, ACTOR의 교통모형은 수도권의 대중교통 특성을 반영하여 버스와 전철·지하철로 구분된 총 5개의 교통수단 대안으로 설정함
￮ 이와 같이 본 연구에서는 수도권 지역의 교통수단 이용특성을 반영하기 위해 모형 추정의 방법론과 구조를 수정하였음
<수도권과 SCAG의 통행행태 비교: 연령대별 개인당 통행 횟수>
<수도권과 SCAG의 통행행태 비교: 직장 퇴근시간대>
<수도권과 SCAG의 통행행태 비교: 교통수단 분담율>
3) ACTOR의 교통모형 추정결과4)
❏ 활동-발생분담 모형
￮ 자영업자들과 일반 회사원간 업무시작 시간대의 차이가 모형을 통해 구분됨을 알 수 있는데, 이는 출근 전 활동-통행행태의 다양성(즉, 자영업자들이 일반 회사원에 비해 상대적으로 다양한 활동 가능)에서 영향이 있는 것으로 분석됨
￮ 소득에 따른 차이점도 나타났는데, 소득이 낮을수록 업무시작 시간대가 상대적으 로 빠르거나(5시∼6시) 또는 늦었으며(9시∼12시), 출퇴근 교통수단 또한 버스 나 지하철/전철을 보다 선호하는 것으로 분석됨
￮ 출퇴근 이외의 활동 유무에 관해서도 소득이 높거나 6세 미만 어린이가 없는 경우 추가 활동이 증가하고, 특히 직장까지의 거리가 짧을수록 추가활동이 증가하여 직주 거리가 개인의 활동빈도에 영향이 있음을 알 수 있음
❏ 활동 스케줄링 모형
￮ 활동 스케줄링 모형의 경우, 각 활동 시점별로 활동의 횟수, 유형, 지속시간, 이용교통수단 등에 대해 순차적으로 모형을 추정함
￮ 퇴근 중 경유(STOP)활동은, 직장 업무 종료 시간대가 빠를수록 추가 활동이 증가하고, 소득이 높거나 승용차를 이용하는 경우 추가 활동수가 증가함
￮ 소득에 따라서는, 가구 월 소득이 낮을수록 추가활동 횟수는 감소하고 활동종류도 주로 업무와 쇼핑인 반면, 500만원 이상인 경우는 추가활동 횟수가 증가하고 학원 또는 기타 활동이 증가하는 경향이 존재함
￮ 직주거리에 따라서는, 거리가 짧을수록 퇴근 중 배웅/쇼핑/기타 활동이 증가하고, 활동장소도 직장에서 통행시간이 상대적으로 짧은(가까운) 곳인 것으로 분석됨
￮ 출퇴근 교통수단에 따라서는, 승용차 이용자는 퇴근 중 추가활동으로 업무나 배웅을 하는 반면, 도보자는 쇼핑과 기타활동이 증가하는 경향이 있음
4) 여기에서 추정되는 교통모형은 2장에서 한국(수도권)의 활동-통행행태를 반영하여 새롭게 제시한 ACTOR 시뮬레이션의 논리적 구조에 따라 순차적으로 추정됨. 단, 이 연구에서는 수도권에 거주하고 통근통행을 한 근로자만을 대상으로 모형을 추정하였음
4. ACTOR의 적용과 검증 : 실증분석
1) 실증분석 1 : ACTOR 시뮬레이션 결과의 검증과 분석사례
❏ ACTOR 시뮬레이션 결과의 검증 개요
￮ 실증분석을 위해 본 연구의 1차년 결과물로 생성한 수도권 가상인구에서 랜덤 추출한 10%(2,283,712명)을 대상으로 시뮬레이션을 시행하였음
￮ 분석결과 총 5,627,803 통행이 도출되어 1인당 하루 평균 2.46 통행이 발생하였는 데, 이는 실측치(2.1회)와 일부 차이가 있으나 향후 모형의 정교화로 개선 가능함
❏ 시뮬레이션 검증결과 : 근무 시작시간과 지속시간 분석결과
￮ 기존 4단계모형의 근무시작시간은 시간대별(오전 첨두, 비첨두, 오후첨두)로 출근 목적 통행의 유입량으로 산정되는 반면 활동모형은 근무시작시간을 세밀한 시간단위로 모형화화 가능함
￮ ACTOR 시뮬레이션 결과 근무 시작시간과 지속시간에 대해 실측치인 가구통행 실태조사 자료의 분포를 유효하게 재현이 가능한 것을 확인함
￮ 그러나 일부 근무시작시간과 근무지속시간의 분포가 유효하게 재현되지 않은 경우도 있어 향후 업종특성, 직무특성 등 가구통행실태조사에 포함되지 않은 설명변수를 추가적으로 반영하는 등 모형의 개선이 필요함
❏ 시뮬레이션 검증결과 : 출근통행의 수단별 분담률 비교
￮ 출근통행의 수단 분담률을 통행실태조사 및 전수화 수치와 비교했을 때, 걷기, 자전거, 버스의 분담비율은 상대적으로 작게 나타난 반면, 지하철과 자가용 운전이 높게 나타나 수단 분담률 추정에 오차가 존재
￮ 이는 ① 존간 거리(걷는 거리)와 대중교통 접근시간이 행정동 기준의 교통존 기반으로 일괄적인 평균값이 적용된 점, ② 현재 적용한 모형의 개선 필요성,
③ 걷기, 자전거, 대중교통 이용을 잘 반영할 수 있는 입력데이터가 구축되지 않은 점 등을 고려됨
통행실태조사 전수화 수치 ACTOR
자가용(운전) 38.9%
41.8% 49.9%
자가용(동승) 4.6% 0.6%
걷기, 자전거 13.1% 12.2% 2.1%
버스 19.6 18.2% 9.5%
지하철 18.4 11.7% 37.9%
지하철+버스 7.9% -
택시 0.7% 4.1% -
화물 등 - 4.1% -
기타 4.7% - -
<출근통행의 수단별 분담률 비교>
가구통행실태조사 시뮬레이션 적용
근무 시작시간
(전일제)
근무 지속시간
(전일제)
<가구통행실태조사, ACTOR 시뮬레이션의 근무시작시간과 근무지속시간>
❏ ACTOR 시뮬레이션 분석사례
￮ ACTOR 시뮬레이션을 이용한 분석사례는 근로자들의 출근시간대 정체와 대중 교통 혼잡이 심한 강남지역 일대를 대상지역5)으로 선정하여 분석을 실시하였음
￮ 대상지역으로 출근하는 인구의 출근통행 출발시간을 시뮬레이션으로 도출하여 교통분석존 단위로 평균값을 구한 결과는 아래 그림과 같음
<출근통행의 평균 출발시간 및 지역별 타임 버짓(Budget)>
5) 대상 지역은 2호선 교대역에서 삼성역까지를 포함하는 9개의 교통분석존으로 선택함. 이 구간은 업무지구가 집중되어 있어(2010년 기준 약 50만명 근무), 출근시간이 집중된 9시를 전후하여 대중교통을 포함한 교통상황이 매우 악화되며 이러한 교통상황은 4단계 모형의 시간대별·수단별 존간 통행량만으로는 충분히
￮ 대상지역을 중심으로 동심원 구조로 출발시간이 분포하고 있으나, 분당선, 3호선, 4호선으로 대중교통 연결이 좋은 분당, 양재, 과천 지역은 동심원의 분포보다도 출근 출발시간이 늦춰지고 있음을 알 수 있음
￮ 특히, 그림의 1번 지역과 2번 지역은 대상 지역까지의 물리적 거리가 유사하지만, 교통 연결성의 차이로 출퇴근 시간이 30분~1시간까지 더 벌어져 있음
￮ 이러한 경우 이 두 지역에 사는 사람들 사이에는 평균적으로 업무 외 활동에 사용할 수 있는 시간(양)에 차이가 있으므로 활동과 통행에 영향을 주는 정책이 시행되어도 그 영향이 다르게 나타날 수 있음을 알 수 있음
2) 실증분석 2 : 유연근무제에 따른 영향 분석
❏ 분석의 개요
￮ ACTOR의 정책 활용성을 검증하기 위해 4단계 모형에서는 불가능하지만 활동기 반모형에서 특징적으로 고려할 수 있는 ‘유연근무제 (시차출퇴근형)’ 정책이 개인의 시간활용에 미치는 영향에 대해 분석하였음
￮ 분석대상지역은 실증분석(1)과 동일한데 해당지역은 다수의 IT기업이 있고 유연근무제를 실시하는 사례가 다수 존재함
❏ 분석의 결과
￮ ACTOR 시뮬레이션을 통해 유연근무제의 영향을 분석한 결과 먼저, 출근시간이 변경되면 일차적으로 수단별 근무지 도착시간 분포의 집중도가 분산되는 것을 확인할 수 있음
￮ 또한 2차 영향으로 출근시간을 앞당겼을 때 근무 외 활동 변화를 분석한 결과, 출퇴근 시간을 전체적으로 60분 앞당겼을 경우 퇴근 후 근무 외 외부활동 빈도는 오히려 감소한 반면, 활동지속시간이 60분 이상인 활동 비율은 증가하여 평균이 56.06분에서 56.43분으로 증가함
￮ 이는 퇴근 후 여가시간이 늘어 짧은 활동에 분절된 형태로 시간을 사용하기 보다는 긴 시간동안 여가 및 사회적 활동을 하는 결과로 해석할 수 있음
￮ 즉 대체적으로 퇴근 시간이 늦은 수도권 근로자는 외부 활동을 하는 것보다는 일찍 귀가하는 것이 효용이 높은 경우가 많아 외부 활동이 크게 증가하지 않은 것으로 판단됨
<출퇴근시간 조정 전후의 업무외 활동 지속시간 비교>
(점선: 조정 전의 비율이 높은 경우, 실선: 조정 후의 비율이 높은 경우)
5. 결론 및 향후과제
❏ 연구의 주안점
￮ 이 연구는 한국형 활동기반 시뮬레이션인 ACTOR의 원형모형을 개발하는 것을 목적으로 2개년도로 수행하였는데, 연구의 주안점은 다음과 같음
￮ 첫째, 수도권 가구통행실태조사의 면밀한 분석을 통한 수도권 행태프로그램 논리구조의 한국화 및 행태모형의 한국화
￮ 둘째, 2천만명 이상의 수도권 인구에 대한 시뮬레이션을 수행하기 위하여 소프트 웨어 오류수정 및 속도개선
￮ 셋째, 시뮬레이션 수행결과에 대한 다각도의 검증을 시행하여 궁극적으로 개발하
❏ 연구의 주요 결과
￮ 상기 고려사항을 반영하여 ACTOR의 원형모형을 개발하였고 시뮬레이션을 통해 개발모형을 검증하고 적용사례를 제시함
￮ 검증결과 ACTOR는 활동-통행행태를 결정하는 중요한 요소들이 잘 반영되어 시뮬레이션 결과가 일반적인 교통행태와 어긋나지 않는 것을 확인함
￮ 특히, 활동기반모형을 활용하면 4단계 모형에 비해 다양한 시나리오 검토 및 정책영향 평가가 가능함을 제시함
❏ 향후과제
￮ 이 연구에서 원형모형으로 개발한 ACTOR를 실무에 활용되기 위해서는 다양한 추가 연구가 필요함
￮ 첫째, 본 연구는 활동모형의 추정과 구축에 중점을 둔 연구가 아니기 때문에 향후 더욱 정교한 모형을 구축할 필요가 있음
￮ 둘째, 현재의 가구통행실태조사만으로는 파악할 수 있는 활동-통행행태에 한계 가 있어 향후 더욱 심도 있는 활동조사가 이루어질 필요가 있음
￮ 셋째, 시뮬레이션 모형의 유저 인터페이스를 개선하고 최근 개발된 기술을 활용하 여 시뮬레이션을 더욱 원활하게 수행할 수 있는 환경을 구축할 필요가 있음
￮ (장기적 관점의 투자필요)또한 선진국 수준의 국가단위의 시뮬레이션 모형을 구축하여 국가의 미래 계획에 활용하기 위해서는 경우 장기 계획을 가지고 지속적인 투자와 개발이 이루어져야 한다는 점을 본 연구의 가장 중요한 시사점으 로 제시하고자 함
￮ (교통부문의 빅데이터와의 융합)현재 교통카드 데이터, 이동통신 이용자 위치분 포 데이터 등 빅데이터의 활용이 늘어나고 있어, 향후 ACTOR 개발을 통해 이러한 빅데이터를 보다 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대할 수 있음
｜ C ｜ O ｜ N ｜ T ｜ E ｜ N ｜ T ｜ S ｜
차례
발간사 ··· i 주요 결론 및 정책제안 ··· iii 요약 ··· v
제1장 연구의 개요 및 목적 ··· 1 1. 연구의 배경 및 목적 ··· 3 1) 연구의 배경 ··· 3 2) 연구의 목적 ··· 7 2. 연구의 흐름 및 추진방법 ··· 7 1) 연구의 범위와 흐름 ··· 7 2) 연구의 추진방법 ··· 9
제2장 ACTOR의 모형구조와 S/W 개발 ··· 11 1. ACTOR 모형개발의 범위와 흐름 ··· 13 1) 모형개발의 범위 ··· 13 2) 모형개발의 흐름 ··· 14 2. 참조모형(SimAGENT)의 분석을 통한 개발이슈 도출 ··· 15 1) SimAGENT 모형의 기본구조 ··· 15 2) CEMDAP의 논리구조 분석 ··· 18 3) CEMDAP의 논리구조 분석을 통한 개발이슈 도출 ··· 21 3. ACTOR의 모형구조 설정 ··· 22 1) 모형구조 설정 방법론 ··· 22 2) ACTOR 모형구조 : 근로자 ··· 23 3) ACTOR 모형구조 : 학생 ··· 27 4) ACTOR 모형의 논리적 구조 : 통근통행, 통학통행을 하지 않는 경우 30 4. ACTOR 소프트웨어 개발 ··· 33
1) 소프트웨어 개발의 흐름 ··· 33 2) 소프트웨어 설계 및 구현 ··· 33 3) 소프트웨어 기능 개선 ··· 34
제3장 ACTOR의 교통모형 개발 ··· 37 1. ACTOR의 교통모형 개발 개요 ··· 39 1) 교통모형의 개발 과정 ··· 39 2) 교통모형의 개발을 위한 자료 준비 : 활동-통행 자료의 생성 · 40 2. ACTOR의 교통모형 선정 : 한국의 활동-통행 패턴의 반영 ··· 41 1) 기초분석 : 한국(수도권) 활동-통행행태 ··· 41 2) 활동-통행행태 비교 ··· 43 3) ACTOR의 교통모형 선정 ··· 47 3. ACTOR의 교통모형 추정 ··· 49 1) 활동-발생 분담 모형 : 근로자 ··· 50 2) 활동 스케줄링 모형 : 근로자 ··· 62 4. ACTOR 교통모형 추정 결과의 요약과 시사점 ··· 71
제4장 ACTOR의 적용과 검증 : 실증분석 ··· 73 1. 실증분석 1 : ACTOR 시뮬레이션 결과의 검증 및 분석사례 ··· 75 1) 시뮬레이션 결과의 검증 ··· 75 2) ACTOR 시뮬레이션 결과의 분석사례 : 근로자 활동-통행행태 분석 · 81 2. 실증분석 2 : 유연근무제에 따른 영향 분석 ··· 85 1) 유연근무제의 개념 및 정책추진 현황 ··· 85 2) ACTOR를 이용한 유연근무제 도입 효과 평가 ··· 87 3. 실증분석 결과 요약과 시사점 ··· 90
제5장 결론 및 향후 과제 ··· 91 1. 연구의 결론 ··· 93 2. 정책제언: 교통정책 실효성 제고를 위한 ACTOR의 적용을 중심으로 ·· 96 3. 연구의 성과와 향후 과제 ··· 100 1) 연구의 성과 ··· 100 2) 향후 과제 ··· 101
참고문헌 ··· 103 SUMMARY ··· 105 부록1: 수도권 가구통행실태 기초자료 분석결과 ··· 107 부록2: ACTOR의 활동 스케줄링 모형의 추정결과 ··· 119 부록3: 프로그램 구조 분석과 수정 ··· 157 부록4: ACTOR User Manual ··· 205
｜ 표 ｜ 차 ｜ 례 ｜
<표 2-1> 근로자의 활동·통행특성 ··· 24
<표 2-2> 통학 통행이 있는 학생의 하루 중 활동·통행패턴 ··· 27
<표 2-3> 통근통행, 통학통행을 하지 않는 경우 활동 특성 ··· 31
<표 2-4> 통근·통학 통행이 없는 경우 하루 중 활동·통행패턴 ··· 32
<표 2-5> CEMDAP 소프트웨어 구조 분석 : 모듈별 기능 ··· 34
<표 2-6> CEMDAP 소프트웨어 주요 기능개선 사항 ··· 35
<표 3-1> 가구통행실태조사의 원시자료와 본 연구 적용자료 ··· 40
<표 3-2> 가구원수별 가구분포 및 활동 횟수 ··· 41
<표 3-3> 활동유형별 이용교통수단 ··· 42
<표 3-4> ACTOR의 활동 발생-분담 모형 ··· 47
<표 3-5> ACTOR의 활동스케줄링 모형 ··· 48
<표 3-6> ACTOR 모형 변수 설명: 근로자 출퇴근 유무 ··· 51
<표 3-7> 이항로짓모형(BL): 근로자 출퇴근 유무 ··· 51
<표 3-8> ACTOR 모형 변수 설명: 근로자 업무시작 시간대 ··· 52
<표 3-9> 다항로짓모형(MNL): 근로자 업무시작 시간대 ··· 53
<표 3-10> ACTOR 모형 변수 설명: 근로자 업무 지속시간 ··· 56
<표 3-11> 생존모형: 근로자 업무 지속시간 ··· 56
<표 3-12> ACTOR 모형 변수 설명: 근로자 출퇴근 교통수단 ··· 57
<표 3-13> 다항로짓모형(MNL): 근로자 출퇴근 교통수단 ··· 58
<표 3-14> ACTOR 모형 변수 설명: 출퇴근 이외 활동 유무-출근 전 활동·· 59
<표 3-15> 이항로짓모형(BL): 출퇴근 이외 활동 유무-출근 전 활동 · 59
<표 3-16> ACTOR 모형 변수 설명: 출퇴근 이외 활동 유무-업무 활동 ··· 60
<표 3-17> 이항로짓모형(BL): 출퇴근 이외 활동 유무-업무 활동 ··· 60
<표 3-18> ACTOR 모형 변수 설명: 출퇴근 이외 활동 유무-퇴근 후 활동·· 61
<표 3-19> 이항로짓모형(BL): 출퇴근 이외 활동 유무-퇴근 후 활동 유무 · 61
<표 3-20> ACTOR 모형 변수 설명: 퇴근 중 경유(STOP)활동 횟수 ·· 64
<표 3-21> 순서형로짓모형(OL): 퇴근 중 경유(STOP)활동 횟수 ··· 64
<표 3-22> ACTOR 모형 변수 설명: 퇴근 중 경유(STOP)활동 유형 65
<표 3-23> 다항로짓모형(MNL): 퇴근 중 경유(STOP)활동 유형 ··· 66
<표 3-24> ACTOR 모형 변수 설명: 퇴근 중 경유(STOP)활동 지속시간 · 67
<표 3-25> 생존모형: 퇴근 중 경유(STOP)활동 지속시간 ··· 67
<표 3-26> ACTOR 모형 변수 설명: 퇴근 중 경유(STOP)활동 통행시간 · 69
<표 3-27> 회귀분석모형: 퇴근 중 경유(STOP)활동 통행시간 ··· 69
<표 3-28> ACTOR 모형 변수 설명: 퇴근 중 경유(STOP)활동 교통수단 · 70
<표 3-29> 다항로짓모형(MNL): 퇴근 중 경유(STOP)활동 교통수단 · 70
<표 4-1> 출근통행의 수단별 분담률 비교 ··· 80
<표 4-2> 민간․공공분야 유연근무제 유형 ··· 86
<표 4-3> 2013년 1/4분기 공공기관 유연근무제 추진실적 ··· 86
<표 5-1> 중장기 교통정책 실효성 개선을 위한 ACTOR의 활용(예시) · 97
<표 5-2> 단·중기 교통정책 실효성 개선을 위한 ACTOR의 활용(예시) · 98
｜ 그 ｜ 림 ｜ 차 ｜ 례 ｜
<그림 1-1> 연구의 흐름 ··· 10
<그림 2-1> ACTOR 모형의 개발 흐름 ··· 14
<그림 2-2> SimAGENT 모형의 기본구조 ··· 17
<그림 2-3> CEMDAP의 시뮬레이션 구조 ··· 18
<그림 2-4> 활동 발생-분담 모듈 상세 논리구조 ··· 19
<그림 2-5> 활동 스케줄링 모듈 논리구조 상세분석 및 반복실행 모듈(근로자) · 20
<그림 2-6> CEMDAP 논리구조 분석을 통한 개발이슈 도출(예시) ···· 21
<그림 2-7> CEMDAP의 근로자 모형 구조 (붉은색: 모형적용부분) ·· 22
<그림 2-8> 근로자 통행횟수별 가능한 활동·통행 패턴 ··· 23
<그림 2-9> 활동 종류별 시간대 분포 (x축: 자정 이후 경과시간(분), y축:빈도) · 25
<그림 2-10> ACTOR 모형의 논리적 구조 : 근로자 ··· 26
<그림 2-11> 활동 종류별 시간대 분포 (x축: 자정 이후 경과시간(분), y축: 빈도) · 28
<그림 2-12> ACTOR 모형의 논리적 구조 : 학생 ··· 29
<그림 2-13> 통근, 통학통행을 하지 않는 경우 시뮬레이션 모형의 논리적 구조· 30
<그림 2-14> ACTOR 모형의 논리적 구조 : 통근·통학 통행이 없는 경우 · 32
<그림 3-2> 수도권과 SCAG지역의 통행행태 비교: 연령대별 개인당 통행 횟수 · 44
<그림 3-3> 수도권과 SCAG지역의 통행행태 비교: 직장 출근시간대 · 44
<그림 3-4> 수도권과 SCAG지역의 통행행태 비교: 직장 퇴근시간대 · 44
<그림 3-5> 수도권과 SCAG지역의 통행행태 비교: 가구수입별 가구당 통행 횟수 46
<그림 3-6> 수도권과 SCAG지역의 통행행태 비교: 성별 통행 횟수 ·· 46
<그림 3-7> 수도권과 SCAG지역의 통행행태 비교: 교통수단 분담율 · 46
<그림 3-8> 활동 스케줄의 순차적 모형화 단계(예시) ··· 48
<그림 3-9> ACTOR의 단계별 추정 모형 : 근로자 ··· 49
<그림 3-10> ACTOR의 활동 스케줄링 단계별 모형 구조 ··· 62
<그림 4-1> 가구통행실태조사, ACTOR 시뮬레이션의 근무시작시간과 근무지속시간· 77
<그림 4-2> 수도권 출근통행의 수단선택(x축: 하루 중 시간) ··· 78
<그림 4-3> 출근통행의 수단별 분담률 비교 ··· 80
<그림 4-4> 분석 대상지역으로 선정된 9개의 교통분석존 ··· 81
<그림 4-5> 분석대상 업무지역으로 출근하는 통행의 평균 출발시간 및 지역별 타임 버짓 ··· 83
<그림 4-6> 분석대상지역 근로자의 거주지별 비업무 활동 수 ··· 84
<그림 4-7> 출퇴근시간 조정 전후의 업무외 활동 지속시간 비교 ··· 88
chapter 1
연구의 개요 및 목적
C ｜ H ｜ A ｜ P ｜ T ｜ E ｜ R ｜ 0 1
연구의 개요 및 목적
이 장에서는 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형을 개발하는 2차년 연구로서, 연구의 배경, 목적, 개발 범위, 주요 연구내용 등에 관하여 기술하였다. 또한 이 연구에서 수행할 실증분석의 내용과 범위, 주요 연구방법론 등 전반적인 수행 과정에 대해 간략하게 정리하였다.
1. 연구의 배경 및 목적 1) 연구의 배경
교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형의 개발 배경에 대해 설명하기에 앞서 이 연구의 위치에 대해 우선 정리하고자 한다. 이 연구는 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형을 개발하기 위한 기초연구로서 총 2개년도로 나뉘어 수행되었다. 1차년(2013년)에는 교통정책의 실효성을 높이는데 활동기반 시뮬레이 션 모형이 어떻게 기여할 수 있는지, 모형의 이론적 배경은 무엇이고, 우리 현실(예, 자료조사 등)에 적용가능한지 등에 대해 검토하였다. 또한 한국의 실정을 반영하여 활동기반 시뮬레이션 모형을 개발하기 위한 단계적인 개발계획을 수립하였다. 금년 (2014)은 2차년 연구로서 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형을 실제 개발하고 적용하 였다. 단, 이 연구의 개발모형은 원형모형(Prototype Model)인 점을 주의할 필요가
있다. 원형모형이란 기 개발된 해외모형의 기본구조를 차용하고 국내 실정에 맞도록 모형 내 모듈(교통모형, 알고리즘 등)들을 새로 개발하여 수정하는 것을 의미한다.
해외모형들의 경우 일반적으로 10년 이상 장기간 연구를 통해 개발되었다. 이에 반해, 이 연구에서는 짧은 연구기간으로 원형모형으로 개발한 점은 아쉬우나 향후 모형의 지속적인 확장이 가능할 것으로 기대한다.
활동기반 시뮬레이션 모형에 대한 이론적 배경, 기존 통행기반의 4단계 모형과의 차별성, 해외 개발 및 적용 사례 등에 대해서는 1차년 보고서(이백진 외, 2013)에 자세하게 정리하였음으로 참고하기 바라며, 이 절에서는 교통정책 실효성 제고를 위한 활동기반 시뮬레이션 모형이 왜 필요한지에 대해 간략하게 정리한다.
교통정책이 실효성을 갖기 위해서는 현실의 상황을 잘 반영하고 필요한 곳에 필요한 정책이 수행되어야 할 것이다. 예를 들면 장래 도로에 대한 교통수요를 정확하 게 예측하여 적정한 도로건설 수요를 파악하거나, 자동차에 환경세를 부담하는 경우 자동차 이용량이 어느 정도 감소할 것인가 등 정책의 파급효과를 정확하게 평가하는 것이다. 이러한 장래 교통수요를 파악하거나 정책의 파급효과를 평가하기 위해 교통계 획모형이 사용된다. 지금까지 많은 연구들이 현실의 상황을 보다 상세하게 반영한 교통계획 모형을 개발하기 위해 노력해 왔으며, 본 연구도 이러한 노력의 일환이다.
활동기반 시뮬레이션 모형은 기존 교통계획 모형(예, 4단계 모형)들에 비해 현실의 상황을 보다 잘 반영할 수 있다는 측면에서 교통정책의 실효성을 제고하는데 기여할 수 있다. 즉 기존 모형들에 비해 장래 교통수요의 변화를 예측하거나 정책의 파급효과 를 보다 정확하게 평가할 수 있는 것이다. 활동기반 시뮬레이션 모형은 개인 또는 가구가 의사결정 주체가 되며 통행은 활동에 따라 발생하는 파생수요(derived demand)로서 하루 통행을 연속적 통행사슬로 분석한다(Bowman and Ben-Akiva, 1997). 즉 통행은 어떤 활동을 위해 공간적으로 이동함에 따라 파생적으로 발생하며 하루의 전체 활동을 재현함으로서 일일 총 통행횟수를 도출한다. 이를 통해 교통수요 의 변화를 예측하거나 정책의 파급효과를 평가한다(Arentze and Timmermans, 2004). 기존 4단계 모형의 한계, 활동기반 시뮬레이션 모형과의 이론적 측면과 정책 활용성 측면의 차이점에 대해서는 1차년 연구 보고서의 제2장을 참고하기 바란다.
교통정책의 실효성 제고 측면에서 활동기반 시뮬레이션 모형은 크게 세 가지 측면에서 기여 할 수 있다. 첫째, 인구, 경제, 사회 등 중장기 여건변화에 따른 교통수요 예측의 정확성 개선이 가능하다. 둘째 교통정책의 패러다임이 시설물의 ‘양적확대’
에서 개인의 삶의 질 개선을 위한 ‘질적 개선’으로 변화되고 있으며, 이러한 정책변화에 능동적으로 대응할 수 있도록 지원한다. 끝으로 필요한 곳에 적절한 교통정책이 집행(투자)될 수 있도록 정책 효과의 사전 예측력을 개선 할 수 있다.
지금까지 교통정책 수립을 위한 계획모형은 통행기반(Trip-based)의 4단계 모형 (Four-step model)이며 1980년대 이후 본격적으로 적용되었다. 4단계 모형은 모형식 의 단순성과 적용 편의성 등이 높아 현재까지 실무적으로도 널리 사용되고 있다.
그러나 교통정책의 수립과 시행여건이 변화하고 정교한 계획모형이 필요한 시점에서 4단계 모형을 계속 적용하기에는 한계가 있다. 즉 4단계 모형의 단순성은 통행발생 원인인 활동(Activity)을 고려하지 않고, 통행과 토지이용의 상호 효과 고려 미흡, 개인과 집단(가구)의 의사결정을 위한 상호작용 고려 미흡, 통행과 통행이 연속적 연관관계 배제 등의 내재적 한계가 있다. 이에 따라 최근 주요 교통정책 문제들에 대한 지원과 평가가 곤란하고 결과적으로 교통수요 모형들의 예측정확성에 문제를 발생 시킬 수 있다. 출근시간대 도로혼잡을 완화하기 위해 자가용 이용을 억제하는 정책에 대해 예를 들어 설명한다. 기존 4단계 모형을 적용한다면 개인 운전자의 출근목적 통행에만 초점을 둘 것이다. 그러나 실제 운전자들은 외근이나 가족을 위한 퇴근길 쇼핑 등을 위해 오전에 자가용을 이용할 수 있다. 즉 자가용 이용을 감소시키기 위한 교통정책을 수행했을 때 이에 따라 발생할 수 있는 영향을 현실적으로 평가하기 위해서는 통행의 연속성(출근→출장→쇼핑), 집단(가구)의 의사결정(가족 들 중 누가 쇼핑을 분담할 할 것인가), 활동(즉, 외근이나 퇴근길 쇼핑을 위해 자가용을 이용), 토지이용과 통행과의 상호관계(즉, 쇼핑활동의 위치) 등을 함께 고려할 필요가 있다(이백진 외, 2013). 그러나 기존 4단계 모형은 이러한 다양한 통행특성을 반영하는 것은 한계가 있다. 이러한 기존 통행기반 모형의 한계에도 불구하고 국내 교통시설 투자를 위한 타당성 평가지침은 통행기반의 4단계 모형만이 적용되는데 향후 모형 수정에 대한 논의도 필요하다.
【 참조 】 활동기반 시뮬레이션 모형 (Activity-based Model)
※활동기반 모형은 개인을 의사결정 주체로 통행을 활동에 따라 발생하는 유발수요로서 하루 통행을 연속적 통행사슬로 고려하는 접근방법론임. 교통수요 분석은 통행과 통행의 상호관계, 통행의 시·공간적 제약, 개인 및 가구의 의사결정을 복합적으로 고려하는 다차원 의사결정과정을 동시 모형화(조창현, 2007)
구분 교통수요 분석의 대상
실제 활동
통행 기반 모형 (4단계
모형)
활동 기반 모형
2) 연구의 목적
이 연구는 기존 4단계 모형의 한계점을 인식하고 활동기반 시뮬레이션 모형과 같은 새로운 접근방법론을 지속적으로 시도해 볼 필요가 있다는 측면에서도 중요한 의미가 있다고 할 수 있다. 주요 선진국들의 경우에도 기존 4단계 모형을 개선하고자 하는 노력이 이미 오래전부터 시도되었으며, 최근 몇몇 개발 모형들이 실제 적용되고 있다. 따라서 이 연구는 교통정책 실효성 제고를 위해 우리 실정에 부합하는 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형 개발 및 적용방안 제시를 목적으로 한다. 단계별 목표로서 1차년(2013년) 연구는 비교적 새로운 접근방법인 활동기반 시뮬레이션 모형의 국내 적용 가능성을 검토하는 것이 목적이었다. 금년도 연구는 한국형 활동기반 시뮬레이션 의 원형모형을 개발하는 것을 목적으로 한다. 본 연구의 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형은 ACTOR(ACTivity-based micro-simulatOR)로 명명하였다.
2. 연구의 흐름 및 추진방법
1) 연구의 범위와 흐름
이 연구의 시간적 범위는 입력데이터인 수도권 가구통행실태조사(수도권교통본부, 2010)를 기준으로 2010년으로 하며 해당 자료가 없는 경우 가능한 최신자료를 활용하 였다. 또한 관련 정책과 제도적 사항은 2013년을 기준으로 하였다. 실증사례를 통해 개발모형을 검증하였는데 이를 위한 공간적 범위는 수도권으로 하였다.
내용적으로는 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형을 개발하기 위한 기초연구로서 총 2개년도로 나뉘어 수행되었다. 2013년도에 수행된 1차년의 주요 연구내용은 이론검토, 실증분석, 개발계획 수립 등이었다. 구체적으로 활동기반 모형의 이론적 배경과 국내외 개발사례를 검토 하였다. 다음으로는 실증분석을 수행하였다. 실증분 석의 목적은 첫째 활동기반 모형이 국내에서는 비교적 새로운 접근방법임을 감안하여 교통정책에 어떻게 활용될 수 있는지를 구체적으로 예시하기 위해서였다. 둘째 다양한 해외 개발모형 중 우리에게 적합한 모형을 선택하기 위해서였다. 끝으로 ACTOR
모형을 구현하는데 발생가능한 문제점 및 해결방안, 단계적인 개발계획 등을 수립하기 위해서였다. 1단계 연구에서 검토한 해외 활동기반 시뮬레이션 모형은 미국의 SimAGENT(효용이론)6)(Bhat et al, 2013) 와 벨기에의 FEATHERS7)(규칙기반) (Bellemans et al. 2010)를 검토하였는데 최종적으로 SimAGENT을 선정하였다.
모형 추정의 용이성 측면에서, 개인/가구 활동 시뮬레이터의 모형구조가 비교적 단순하고 동일 분석 프레임에서 모든 활동패턴을 모형화 하는 FEATHERS가 비교적 양호하였다. 그러나 SimAGENT 모형이 ①계량경제학 모형으로 이론적 배경이 비교 적 명확하고, ②일부 모형들은 교통분야에서 지금까지 주로 적용되어왔던 것으로 개발모형에 대한 관련 전문가들의 수용성이 높은 점 등을 감안하였다. 또한 한국형 모형 개발 가능성 측면에서 SimAGENT 모형은 프로그램의 소스코드를 개방하고 있는 점도 작용하였다. 활동기반 시뮬레이션 모형이 어떻게 교통정책에 활용될 수 있는지를 예시하기 위해, 몇 가지 사례분석을 실시하였다. 먼저 수도권 지역을 대상으 로 통행비용이 증가되는 경우에 따른 파급효과를 분석하였다. 다음으로 고령화가 진행된 경우와 여성의 사회진출이 증가하는 경우에 교통에 미치는 파급효과를 분석하 였다. 1차년 연구의 마지막으로 실증분석 결과를 바탕으로 ACTOR를 개발하기 위한 요구사항 정리, 교통모형의 구조 등 단계별 개발계획을 수립하였다.
금년도의 주요 연구내용은 ACTOR의 개발과 실증분석을 수행하는 것이다. 금년 연구에서 모형의 개발과정은 다음과 같다. 먼저, ACTOR의 원형모형을 개발하기 위해 참조할 해외 모형인 SimAGENT의 전체 모형구조를 체계적으로 분석하고 주요한 개발요구사항들을 도출하였다. 실제 S/W개발을 위해 프로그램 개발 전문기업 과의 협동연구를 수행하였다. 다음으로 우리 실정에 맞는 활동-통행행태를 반영하기 위해 ACTOR의 핵심적인 교통모형들을 새롭게 개발하였다. 자료는 ‘2010년 수도권 가구통행실태조사’ 자료를 기초로 하고 필요에 따라 추가적인 자료들을 별도로 수집하 여 활용하였다. 다음으로 실증분석을 수행하였다. 실증분석의 목적은 첫째로 개발된
6) Simulator of Activities, Greenhouse Emission, Networks, and Travel (SimAGENT)
7) Forecasting Evolutionary Activity-Travel of Households and their Environmental
ACTOR를 검증(Verification)하기 위해서이다. 둘째로 ACTOR를 이용하여 어떤 분석들이 가능한지에 대해 활용사례를 예시하기 위해서이다. 활용사례 분석은 다음 두 가지에 대해 예시하였다. 먼저 수도권의 활동과 통행행태에 대해 분석하였다.
다음으로 유연근무제(Flexible Workplace)가 교통에 미치는 영향에 대해 시나리오 분석을 수행하였다. 실증분석을 통해 ACTOR 모형을 검증하고 적용사례 를 제시하여 교통정책의 실효성 개선에 기여할 수 있음을 보였다. 끝으로 이 연구를 통해 개발된 ACTOR가 교통정책 실효성 제고를 위해 어떻게 활용될 수 있는지에 대해 정리하였다.
또한 향후 ACTOR의 확장 필요성과 향후 개발사항 등을 제시하였다.
2) 연구의 추진방법
이 연구를 위해 먼저 주요 선행연구 및 국내외 자료조사를 실시하였다. 구체적으로 기존 선행연구들을 검토하고 세부 자료들을 구득하여 정리하였다. 특히 실증분석을 위해 2010년 조사된 수도권 지역 가구통행실태 조사 자료, 교통존별(TAZ) 인구 자료, 토지이용 현황, 도로망 자료 등을 입력데이터로 이용했다.
다음으로 해외 개발사례를 조사하고 외부 관련 전문가들을 활용하였다. 특히 국내 교통계획모형의 관련 전문가들과의 상시연구 협력체계를 구축하여 운영하였다. 또한 전문분야 있어서는 협력연구(원고청탁 등)를 통해 연구의 전문성과 학술적 측면의 성과를 도출하기 위해 노력하였다. 관, 학, 연의 연구협의회를 운영하여 실효성 있는 정책대안 발굴과 현장중심 연구를 수행하였다. 특히 지방자치단체 연구원들과의 연구협의회를 개최하여 연구 성과의 활용성과 적시성을 극대화하고자 하였다.
<그림 1-1> 연구의 흐름
주) ‘안양시민 일일활동상태분석’ 자료는 1차년도 연구결과임(이백진 외, 2013)
chapter 2
ACTOR의 모형구조와
S/W 개발
C ｜ H ｜ A ｜ P ｜ T ｜ E ｜ R ｜ 0 2
ACTOR의 모형구조와 S/W 개발
8)이 장에서는 한국형 활동기반 시뮬레이션 모형인 ACTOR를 개발하기 위해, 그 바탕이 된 SimAGENT, 특히 CEMDAP의 논리적 구조를 분석하고 이를 한국형으로 변형하기 위한 과정을 설명한다. 전체 인구를 직장인, 학생, 그 외로 나누어 가구통행실태조사에 나타난 활동·통행 패턴을 살펴보고 각각에 적합한 시뮬레이션의 논리구조를 도출하여 CEMDAP의 기본 틀에 적용할 수 있도록 하였다.
1. ACTOR 모형개발의 범위와 흐름
1) 모형개발의 범위
이 연구에서는 ACTOR의 원형모형을 개발하기 위해 해외 참조모형으로 SimAGENT를 선정하였다. 특히 활동기반 교통수요 추정에 핵심적인 부분인 각 에이전트의 시공간상의 움직임과 활동과 통행의 시뮬레이션을 수도권에 적합한 형태로 구현하는 데 집중하였다. SimAGENT 내에서는 CEMDAP9)에 해당하는 부분이며, 10년 이상의 시간동안 미국의 활동과-통행패턴과 데이터에 맞추어 개발된 모형을 기반으로 국내에 적용할 수 있는 활동기반모형의 원형(prototype)을 도출하고 자 하였다. 본 연구의 원형모형은 차후 궁극적으로 개발하고자하는 ACTOR의 기초를 만드는 것을 목표로 하며, 확장성과 유연성을 갖도록 모형구조를 설계하고자 하였다.
8) 이 장 전체의 SimAGENT 모형구조 분석은 Bhat et al(2013) 보고서를 기초로 작성
9) Comprehensive Econometric Micro-simulator for Daily Activity-travel Patterns
2) 모형개발의 흐름
ACTOR의 원형모형 개발은 크게 프로그래밍 부분과 데이터분석 및 모형추정 부분으로 구분하여 병행 추진하였다. 프로그래밍 부분에서는 수도권에 적합한 시뮬레 이션의 논리적인 구조를 프로그램화하고 시뮬레이션을 안정적으로 수행할 수 있도록 취약점을 개선하는 것을 목표로 하였다. 데이터 분석 및 모형추정 부분에서는 가구통
<그림 2-1> ACTOR 모형의 개발 흐름
행데이터에서 모형화 할 변수를 추출하고 모형식을 추정하여 이를 시뮬레이션에서 활용할 수 있도록 하였다. 프로그래밍과 모형추정 완료 후 추정된 계수를 적용한 시뮬레이션을 수행하고 프로그램 수정과 모형 재 추정 등 피드백을 실시하는 것까지가 전체적인 개발의 과정이다.
2. 참조모형(SimAGENT)의 분석을 통한 개발이슈 도출
1) SimAGENT 모형의 기본구조
이 절에서는 활동기반 시뮬레이션 모형의 일반적인 구조를 바탕으로 SimAGENT 모형의 구조를 기술한다. 각 모형에 대한 자세한 사항들에 대해서는 1차년 연구의 제 5장에 정리한 바 있다. 이 절에서는 관련 내용을 간단하게 요약하여 제시한다.
기존 4단계 모형이 통행만을 분석대상으로 한 반면, 활동모형은 개인의 하루 동안 상호 연관된 모든 활동들을 재현하고 가구 구성원들의 상호작용을 반영하기 때문에 상대적으로 복잡한 모형 구조를 가지고 있다(이백진 외, 2013). 활동기반 시뮬레이션 모형은 크게 5개의 기능적 모듈로 구성되어 있는데 SimAGENT 모형의 경우에도 총 5개의 모듈들을 가지고 있다.
모듈 1은 가상인구 생성 시뮬레이터이며, SimAGENT는 PopGEN(Population Generator)이라 한다. 입력자료 존(행정동)의 집계정보인 인구특성과 사회경제특성 을 기준으로 하여 이와 최대한 가까운 분포를 가지는 가상인구를 생성한다. 기존 4단계 모형 대비 활동모형은 개인들의 활동, 가구구성원들의 공동활동(Joint Activity), 가구구성원들 사이의 활동분담(예, 가사분담 등) 등이 중요한 분석대상으로 가구 단위의 가상인구 생성(Synthetic Population Generation) 단계에서 대표성 확보 가 중요하다.
모듈 2은 장기선택 시뮬레이터이며, SimAGENT에서는 CEMSELTS10)에서 해당
