경량전철의 도시별 적용실태조사와 적정성에 관한 연구 - 수도권을 중심으로 - A Study on the Application Status and Appropriateness of Light Railway Systems - In the Seoul Metropolitan Area -원문보기
우리나라는 1990년대부터 도시공간구조 재배치와 지역 간 균형발전계획에 따라, 경전철, 모노레일, 자기부상열차, 간선급행버스 등 신교통수단 도입이 구체적으로 논의되어 왔고 일부는 건설 중에 있다. 그러나 경량전철 사업추진과정에서 일관성 있게 조율할 수 있는 전담기구역할이 부족하여 사업주체간에 심각한 혼선을 빗고 있으며, KDI 공공투자관리센터에서 시행하고 있는 예비타당성조사도 경제성(B/C)에만 비중을 두고 사업을 시행하고 있는 형편이다. 따라서 경량전철형식에 대한 적정성 연구가 필요함으로 도시별 유형과 특성에 맞는 효율적인 경량전철형식을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 서울과 경기도의 지역을 요인분석을 이용하여 6개 군집으로 분류하고 각 군집에 적합한 경량전철을 선정하기 위해 선호도 분석을 실시하였다.
우리나라는 1990년대부터 도시공간구조 재배치와 지역 간 균형발전계획에 따라, 경전철, 모노레일, 자기부상열차, 간선급행버스 등 신교통수단 도입이 구체적으로 논의되어 왔고 일부는 건설 중에 있다. 그러나 경량전철 사업추진과정에서 일관성 있게 조율할 수 있는 전담기구역할이 부족하여 사업주체간에 심각한 혼선을 빗고 있으며, KDI 공공투자관리센터에서 시행하고 있는 예비타당성조사도 경제성(B/C)에만 비중을 두고 사업을 시행하고 있는 형편이다. 따라서 경량전철형식에 대한 적정성 연구가 필요함으로 도시별 유형과 특성에 맞는 효율적인 경량전철형식을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 서울과 경기도의 지역을 요인분석을 이용하여 6개 군집으로 분류하고 각 군집에 적합한 경량전철을 선정하기 위해 선호도 분석을 실시하였다.
Nowadays, Light railway system is attracted public attention as solution for metropolitan traffic congestion. But it is difficult to decide an appropriate light railway system. It is especially hard in the Seoul metropolitan to decide an appropriate system, because there are many factors that must c...
Nowadays, Light railway system is attracted public attention as solution for metropolitan traffic congestion. But it is difficult to decide an appropriate light railway system. It is especially hard in the Seoul metropolitan to decide an appropriate system, because there are many factors that must considered. So we research application status of light railway system that is scheduled or promoted in the Korea and the foreign nations. And we selected systems by types of city. In this paper, we divided into 6 types of city through factor analysis and cluster. And we considered various factor such as technology, transportation, environment etc that used previous research and feasibility study. To determine the priority among the factors, AHP(Analytic Hierarchy Process) was applied as a method for multi-standard decision method.
Nowadays, Light railway system is attracted public attention as solution for metropolitan traffic congestion. But it is difficult to decide an appropriate light railway system. It is especially hard in the Seoul metropolitan to decide an appropriate system, because there are many factors that must considered. So we research application status of light railway system that is scheduled or promoted in the Korea and the foreign nations. And we selected systems by types of city. In this paper, we divided into 6 types of city through factor analysis and cluster. And we considered various factor such as technology, transportation, environment etc that used previous research and feasibility study. To determine the priority among the factors, AHP(Analytic Hierarchy Process) was applied as a method for multi-standard decision method.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
경량전철의 형식은 매우 다양한 형태로 서로 다른 안내방식과 동력방식, 차륜방식, 운전방식 등의 특성이 있어 궤도계 교통수단을 대상으로 수도권의 도시유형을 조사하여 대표도시를 선정하고 국내외 경량전철현황을 조사하여 도시별 유형과 특성에 맞는 효율적인 경량전철형식 대하여 연구하고자 한다.
그리고 본 연구에서는 위의 중요도 산정 결과를 기준으로 도시유형에 따른 적정시스템선정을 위한 선호도를 산출하였다.
그리고 사업주체마다 중복투자우려와 경량전철의 형식의 무분별한 도입시행은 새로운 교통수단형식에 대한 기술적 발전을 저해하고, 경쟁력 약화가 예상된다. 따라서 경량전철형식에 대한 적정성 연구가 필요함으로 도시별 유형과 특성에 맞는 효율적인 경량전철형식을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 경량전철형식의 선정기준 정립을 위해 대표도시의 도시유형별 특성과 경량전철시스템 특성의 연계 분석을 위한 기준 정립과 경량전철형식의 선정을 위해 AHP분석을 통한 쌍대비교에 대한 중요도를 측정하였고 중요도 산정 결과를 기준으로 도시유형에 따른 적정시스템선정을 위한 선호도를 산출하여 도시별 유형과 특성에 맞는 경량전철 형식을 선정하는 방법을 제시하였다. 분석 결과 1, 2군 도시는 AGT(고무차륜, 철제차륜, LIM)형식, 3, 4군 도시는 간선도로축은 지하건설이 가능한 AGT 경량전철형식, 간선과 지선간 또는 지선과 지선은 지상건설이 가능한 모노레일과 노면경량전철형식, 5, 6군 도시는 지상건설이 유리한 모노레일, 또는 SLRT형식의 경량전철을 도입함이 적정하다고 판단되었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 경량전철 시스템의 선정에 대하여 연구하고자 한다. 그리고 사업주체마다 중복투자우려와 경량전철의 형식의 무분별한 도입시행은 새로운 교통수단형식에 대한 기술적 발전을 저해하고, 경쟁력 약화가 예상된다.
경량전철형식의 선정기준 정립을 위해 앞서 분류한 대표도시의 도시유형별 특성과 경량전철시스템 특성의 연계 분석을 위한 기준을 정립하고, 경량전철형식의 선정을 위해 의사결정 기법인 AHP분석을 통한 쌍대비교를 실시하여 각 기준의 중요도를 측정하였다. 중요도 산정 결과를 기준으로 도시유형에 따른 적정시스템선정을 위한 선호도를 산출하여 도시별 유형과 특성에 맞는 경량전철형식을 선정하는 방법을 제시하고자 한다.
제안 방법
설문조사는 경량전철 전문가 10인을 대상으로 하며, 엔지니어링 업계 종사자 5인, 철도기술 전문 연구자 5인으로 구성되어 있으며, 설문조사의 개수는 도시 군집별(6개 군집)로 전문가 10인이 모두 설문에 응답, 총 60개의 설문조사 데이터를 수집하여 분석을 수행하였다. 설문조사 내용은 AHP 기법에 근거, 1) 평가요소별(기술, 교통, 환경) 쌍대비교를 통한 가중치 산정2) 경량전철 시스템의 형식별 평가를 수행하였다.
본 연구에서는 경량전철시스템 선정시 고려해야 할 판단기준 22개를 선정하여 판단기준의 우선순위 및 중요도를 산정하였다. 22개의 항목은 국내 설계회사의 실제 설계 자료를 근거로 하여 본 연구에서 다루고 있는 기본계획수립단계에서 경량전철형식 선정 시 요구되는 평가항목으로 정리하였다.
AHP 분석기법의 적용을 위해 의사결정 계층구조(Decision hierarchy)를 설정하고, 관계분석 의사결정기법의 활용을 위해 의사결정요소 상호간의 쌍대비교와 이를 바탕으로 한 상대적 중요도를 측정한다. 본 연구에서는 경량전철시스템 선정시 고려해야 할 판단기준 22개를 선정하여 판단기준의 우선순위 및 중요도를 산정하였다.
경량전철시스템 특성과 도시유형을 상대 비교분석하기 위하여 표 6의 분석을 위한 경량전철시스템 특성에 따른 판단 기준 항목과 일치되도록 하여 표 1의 분류된 대표도시의 유형을 분석하기 용이하게 재구성하였다(표 7).
교통수요예측의 경우는 사회경제지표에 의한 교통량과 분포를 파악하여 수단분담결과에 의한 통행배정이 이루어져 교통수요가 판단되어야 한다. 그러나 도시유형에 따른 경량전철의 건설연장, 교통영향권과 현재 운행되고 있는 타 교통수단과의 중복, 경쟁, 연계사항, 그리고 통행특성조사 등을 정확히 판단하여 기준으로 설정할 수가 없어, 이미 예비타당성조사가 이루어진 자료를 참고하여 인구 규모에 따라 설정하였다.
도시의 분류상 중도시는 5만 명 이상이나, 경량전철도입 적정인구가 30만 명 이상을 요구하고 있어, 수도권도시 중 향후 인구증가를 고려하여 20만 명의 시급 이상의 19개 도시 일반현황의 자료를 근거하여 요인분석(Factor Analysis)을 실시하였다. 변수로는 행정구역면적, 도시계획면적, 세대수, 인구, 인구증가율, 인구밀도, 주택수, 학생수, 사업체수, 도로 연장, 차량대수 등 총 11개 변수를 사용하였다.
또한 기존 경량전철형식의 선정 방식이 예비타당성조사에 근거하여 경제성 검토, 정책적 검토 등을 검토하여 경제성(B/C)에 중점을 두고 있는 반면, 본 연구에서 제안한 기준은 도시별 특성에 따라 경량전철형식의 기술적 측면과 교통측면, 환경적 측면으로 평가항목을 구분하여 도시특성에 맞는 적절한 도시철도 시스템과 건설규모의 범위를 정하여 체계적인 계획을 수립할 수 있도록 제안하였다.
도시의 분류상 중도시는 5만 명 이상이나, 경량전철도입 적정인구가 30만 명 이상을 요구하고 있어, 수도권도시 중 향후 인구증가를 고려하여 20만 명의 시급 이상의 19개 도시 일반현황의 자료를 근거하여 요인분석(Factor Analysis)을 실시하였다. 변수로는 행정구역면적, 도시계획면적, 세대수, 인구, 인구증가율, 인구밀도, 주택수, 학생수, 사업체수, 도로 연장, 차량대수 등 총 11개 변수를 사용하였다. 이외에 경량전철 사업추진과 관련되는 속성 중에서도 중요한 부분이라 할 수 있는 교통여건지수를 추가하여 분류하였다.
따라서 경량전철시스템을 분석하는데 필요한 선정항목의 판단기준은 본 연구에서 지금까지 조사되고 파악한 자료를 근거로 하여 아래 표 6과 같이 적용하였다(김훈, 2007; 유신코퍼레이션, 2007). 본 연구에서 제안한 기준은 기존에 수행되었던 연구를 근거로 항목을 선정하지 않고, 국내 설계회사에서 실제로 설계한 사례 자료를 근거로 하여 평가항목의 객관적 타당성을 확보하였다.
AHP 분석기법의 적용을 위해 의사결정 계층구조(Decision hierarchy)를 설정하고, 관계분석 의사결정기법의 활용을 위해 의사결정요소 상호간의 쌍대비교와 이를 바탕으로 한 상대적 중요도를 측정한다. 본 연구에서는 경량전철시스템 선정시 고려해야 할 판단기준 22개를 선정하여 판단기준의 우선순위 및 중요도를 산정하였다. 22개의 항목은 국내 설계회사의 실제 설계 자료를 근거로 하여 본 연구에서 다루고 있는 기본계획수립단계에서 경량전철형식 선정 시 요구되는 평가항목으로 정리하였다.
본 연구의 수행 방법은 수도권 도시현황을 조사하여 특성별로 군집을 분류하여 대표도시를 선정하고 경량전철의 종류와 특징에 대한 사전조사를 실시하였으며, 국내·외 전철사업의 추진현황 및 도입운영사례분석을 통해 경량전철사업의 동향을 파악하였다.
본 표에서 정량적으로 표시하기 곤란한 부분은 경량전철 형식별 장단점을 기준하여 최적합, 적합, 보통, 부적합, 상, 중, 하로 구분하였다.
이에 따라 본 연구에서는 도시철도 기본계획수립단계에서 요구되는 경량전철 형식상 필요한 항목을 기준으로, 본 연구를 수행하면서 조사하고 파악한 실태를 근거로 하여 선정기준을 정립하였다.
평가요소 가중치 산정을 위해 Expert Choice를 이용하여 그림 2와 같이 평가 요소별 가중치를 산정하였다. 평가 요소를 모두 같은 비중으로 평가할 수 없기에, 중요한 평가요소는 가중치를 설정해야 한다.
대상 데이터
국내에서 추진되고 있는 경량전철 사업의 경우, 앞서 열거한 경량전철 모두를 적용하고 있는 바, 본 연구의 대상은 표 2의 경량전철 모두를 포함하였다.
이를 위하여 평가 요소별 쌍대비교를 실시하게 되며, 그림 3과 같이 매트릭스 형태의 Spread sheet에 설문자가 비교 우위의 정도를 입력한다. 그림 2는 전문가 1인의 도시유형 1군에 대한 실제 예시 이며, 본 논문에서는 10인의 쌍대비교 가중치의 기하평균을 사용하였다.
본 연구에서는 3개의 대분류 기술·교통·환경적 측면과 8개의 대분류 차량 성능, 건설 시공성, 도시규모, 교통수요, 교통이용성, 소음, 진동, 미관과 22개의 소분류로 평가요소를 선정하였다.
이와 같은 평가 프로세스를 6개 도시유형별로 수행한 결과를 표 9에 정리하였다. 본 연구에서는 전문가 10인의 설문 조사 데이터를 이용하였으며, 이는 전문가 5인을 대상으로 하는 일반적인 AHP 분석 보다 신뢰도가 높을 뿐만 아니라 일관성 지수가 0.1 이하인 자료만 선별하여 사용, 신뢰도를 극대화 하였다. 또한 설계자 및 기술자의 두 분류로 나누어 설문을 수행하여 설계/기술의 측면을 반영한 설문이기에 AHP 분석 결과의 신뢰도는 충분히 높다고 할 수 있다.
설문조사는 경량전철 전문가 10인을 대상으로 하며, 엔지니어링 업계 종사자 5인, 철도기술 전문 연구자 5인으로 구성되어 있으며, 설문조사의 개수는 도시 군집별(6개 군집)로 전문가 10인이 모두 설문에 응답, 총 60개의 설문조사 데이터를 수집하여 분석을 수행하였다. 설문조사 내용은 AHP 기법에 근거, 1) 평가요소별(기술, 교통, 환경) 쌍대비교를 통한 가중치 산정2) 경량전철 시스템의 형식별 평가를 수행하였다.
연구대상도시는 도시교통시설 중 경량전철을 건설하고 있거나 계획 중인 서울시를 포함한 수도권 중소도시 및 그 교통권역을 포함한다.
데이터처리
본 연구에서는 3개의 대분류 기술·교통·환경적 측면과 8개의 대분류 차량 성능, 건설 시공성, 도시규모, 교통수요, 교통이용성, 소음, 진동, 미관과 22개의 소분류로 평가요소를 선정하였다. 6가지 경량전철 시스템의 형식에 대하여 22개 평가 요소별로 성능 평가를 수행하게 되는데, 그림 3에서와같이 경량 전철의 형식별 평가 역시 앞서 언급한 방식과 동일한 매트릭스 형식의 쌍대 비교를 이용하였다.
본 연구의 수행 방법은 수도권 도시현황을 조사하여 특성별로 군집을 분류하여 대표도시를 선정하고 경량전철의 종류와 특징에 대한 사전조사를 실시하였으며, 국내·외 전철사업의 추진현황 및 도입운영사례분석을 통해 경량전철사업의 동향을 파악하였다. 경량전철형식의 선정기준 정립을 위해 앞서 분류한 대표도시의 도시유형별 특성과 경량전철시스템 특성의 연계 분석을 위한 기준을 정립하고, 경량전철형식의 선정을 위해 의사결정 기법인 AHP분석을 통한 쌍대비교를 실시하여 각 기준의 중요도를 측정하였다. 중요도 산정 결과를 기준으로 도시유형에 따른 적정시스템선정을 위한 선호도를 산출하여 도시별 유형과 특성에 맞는 경량전철형식을 선정하는 방법을 제시하고자 한다.
이외에 경량전철 사업추진과 관련되는 속성 중에서도 중요한 부분이라 할 수 있는 교통여건지수를 추가하여 분류하였다. 그리고 1 이상이 되는 요인을 추출하고, 추출된 요인 중에서 유의미한 변수를 가려내기 위하여 적재치가 0.9이상 되는 변수를 선정하여 군집분석(Cluster Analysis)을 실시하여 대표도시를 분류하였다.
성능/효과
표 8은 경량전철시스템 선정의 판단요인 간 가중치 분석 결과를 나타내었다. 3가지 대분류를 비교 분석한 결과 기술적 측면이 가장 중요한 요인이고, 중분류 항목은 건설 시공성, 소분류 항목의 경우 곡선반경이 가장 중요한 항목으로 분석되었다.
그리고 도시유형에 맞는 경량전철시스템의 선정자체가 복잡한 조건하에서 세분화된 문제들의 상대적 중요도에 따라 최적선택을 해야 하는 어려움도 있다. 따라서 이와 같은 불확실한 상황에서의 분석은 쌍대 비교하여 계층구성요소들 간의 속성을 체계적, 계층적으로 규명할 수 있는 AHP(Analytic Hierarchy Process)분석 기법이 적절하다 판단되었다.
1 이하인 자료만 선별하여 사용, 신뢰도를 극대화 하였다. 또한 설계자 및 기술자의 두 분류로 나누어 설문을 수행하여 설계/기술의 측면을 반영한 설문이기에 AHP 분석 결과의 신뢰도는 충분히 높다고 할 수 있다.
본 논문에서는 경량전철형식의 선정기준 정립을 위해 대표도시의 도시유형별 특성과 경량전철시스템 특성의 연계 분석을 위한 기준 정립과 경량전철형식의 선정을 위해 AHP분석을 통한 쌍대비교에 대한 중요도를 측정하였고 중요도 산정 결과를 기준으로 도시유형에 따른 적정시스템선정을 위한 선호도를 산출하여 도시별 유형과 특성에 맞는 경량전철 형식을 선정하는 방법을 제시하였다. 분석 결과 1, 2군 도시는 AGT(고무차륜, 철제차륜, LIM)형식, 3, 4군 도시는 간선도로축은 지하건설이 가능한 AGT 경량전철형식, 간선과 지선간 또는 지선과 지선은 지상건설이 가능한 모노레일과 노면경량전철형식, 5, 6군 도시는 지상건설이 유리한 모노레일, 또는 SLRT형식의 경량전철을 도입함이 적정하다고 판단되었다.
쌍대비교를 통한 요소들의 평가결과를 통합하여 분석하기 이전에 각 의사결정에 대한 논리적 일관성에 대한 검증이 필요하다. 비일관성비율이 0.1 이상이면 의사결정자의 판단이 논리적일관성이 결여되었다고 간주하게 되는데, 본 연구에서는 Microsoft Excel 2003과 Expert Choice 11을 이용하여 일관성지수가 0.1 이상인 평가 데이터를 사용하지 않음으로써, 일관성지수를 0.1 이하로 유지하였다.
후속연구
그러나 이 결과는 도시유형에 따른 경량전철의 노선과 건설연장확정에 따라 교통영향권과 현재 운행되고 있는 타 교통수단과의 중복, 경쟁, 연계사항, 그리고 통행특성조사에 의한 교통량과 분포, 수단분담결과에 의한 교통수요가 정확히 판단되어 이를 반영하여야 하나, 경량전철 노선과 연장 등의 미결정으로 반영되지 못하였다. 그리고 경량전철형식, 통행 경로와 속도 등의 교통현상의 변화를 계량화한 편익산정, 재무적, 경제적 타당성평가가 이루어지지 않고 도시규모와 경량전철의 특성에 따른 기술적인 측면과 교통적인 측면, 환경적인 측면만을 고려한 결과이므로, 향후연구에서는 통행경로와 속도 등의 교통현상의 변화를 계량화한 편익산정, 재무적, 경제적 타당성평가 등을 반영한다면 경량전철형식 선정 과정의 타당성을 높일 것으로 예상된다.
본 연구에 적용되는 도시유형 중 인구가 많은 서울시, 인천시의 경량전철의 적용은 도심에서 부도심과 부도심에서 부도심을 연결하는 노선이 될 것이라고 판단할 수 있다. 그러나 3군 이하의 도시경량전철은 대부분 도시내부 간선도로의 교통난 해결을 위한 통과노선이지만, 아직 계획단계에 있거나 노선 미정으로 통과노선의 기하학적 구조, 교통수요, 교통이용성, 환경측면 등을 적정하게 적용하기에는 한계가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수도권이란?
수도권이라 함은 서울특별시, 인천광역시 및 경기도 전역을 말하며, 수도권의 면적은 11,730km2로 전국의 11.8%에 불과하나, 인구는 23,782천명으로 전국의 48.3%에 해당되며 인구밀도는 전국의 487인/km2에 비해 약 4배나 높은 상태이다. 경기도의 인구증가율이 높으며, 서울은 지속적으로 감소추세이나 최근 감소율이 둔화되고 있음은 일시적일 뿐, 신도시개발 등으로 유동인구는 감소되지 않을 것으로 예상된다.
여러 지방자치단체에서 건설 또는 계획을 수립하여 추진 중인 경량전철 건설 사업의 예는?
경기도 용인시에 운전실이 없는 LIM(Linear Induction Motor) 구동방식의 경전철 18.5km의 노선이 2009년 개통을 목표로 건설 중이고, 의정부시는 무인자동운전 AGT 고무차륜방식 경전철 11km 2011년 개통목표로 건설 중에 있다. 최근 인천공항 자기부상열차 시범노선 6.1km와 인천 월미 관광 특구에 모노레일 6.2km가 설계를 착수한 바가 있다. 정부시범사업으로는 서울~하남, 김해~부산 간을 시작으로 민자유치사업으로 추진 중에 있으며, 지방자치시대를 맞아 장기적인 지역발전을 도모하기 위한 방안으로 향후 경량전철 건설계획은 더욱 늘어날 것으로 예상된다(박광복 외, 2003).
경량전철을 처음으로 시작한 것은?
첨단지능형 교통시스템인 경량전철은 AGT(Automatic Guideway Transit), LRT(Light Rapid Transit), 모노레일, BRT(Bus Rapid Transit) 등과 같은 새로운 도시형 대중교통수단을 통칭한다. 경량전철을 처음으로 시작한 것은 도시로의 현저한 인구집중이 도시문제를 발생시킨 1960년대 초 미국이다. 그 이후 1970년대 이래 세계적으로 140여개의 도시에 건설되었고 이들은 대부분 과도한 도로교통, 토지이용, 환경문제를 개선하고, 교통서비스 질의 향상과 도시개발의 유연성을 확보하기 위해 도입되었다.
참고문헌 (9)
김훈(2007) 도시교통 특성을 고려한 도시철도 시스템 평가방안, 연구보고서, 한국교통연구원.
동명기술공단(2006) 전주시경전철 기본설계.
박광복, 한국환(2003) 우리나라 경전철 도입 현황과 개선방안에 관한 연구, 한국철도학회 추계학술대회 논문집, 한국철도학회.
유신코퍼레이션(2007) 인천시 도시철도2호선 기본설계.
이창운 등(2000) 도시유형별 적정도시철도시스템 및 규모에 관한 연구, 연구보고서, 한국건설기술연구원.
조도형, 김대현, 윤지영, 손기민(2007) 경량전철 최적 노선 선정을 위한 평가지표 연구, 2007 대한토목학회 정기학술대회, 대한토목학회, pp. 1059-1062.
하승우, 강상혁, 서종원(2008) 다속성 효용이론에 기초한 경량전철 시스템의 선정, 2008 대한토목학회 정기학술대회, 대한토목학회, 1847-1850.
Leroy W. Demery, J. Wallace Higgins, and Michael D. Setty (2005) Traffic Density Thresholds for Rail Transit Akira Nehashi (1998), New Urban Transit Systems Reconsidered, JRTR.
Roger L. Mackett and Marion Edwards (1998) The Impact of New Urban Public Transport Systems:will the expectations be met, Transportation Research Part A: Policy and Practice, Vol. 32, No.4, pp. 231-245.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.