철도서비스 개선을 위한 기존선의 복선, 전철화, 상호직결운행 등 철도네트워크의 기능강화사업이 활발히 추진되고 있다. 본 논문에서는 철도네트워크 기능강화와 같이 새로운 철도서비스가 제공될 경우 타 교통수단으로부터 어느정도의 전환수요가 발생되며, 철도이용패턴은 어떻게 변화될 것인지에 대해 대구권 철도서비스 개선의 사례연구를 대상으로 SP와 TP자료에 의한 전환수요분석모형을 검토하였다. 모형분석 결과, 총통행시간과 통행비용의 파라미터 추정치가 충분한 설명력을 나타내고 있으며, 특히 SP의 보완적 조사로서 TP데이터를 이용할 경우, 철도요금과 통행시간 설정에 따라 전환수요경계치를 쉽게 파악할 수 있어서 대구권 광역철도를 비롯하여 타 지역에서도 보다 실용적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
철도서비스 개선을 위한 기존선의 복선, 전철화, 상호직결운행 등 철도네트워크의 기능강화사업이 활발히 추진되고 있다. 본 논문에서는 철도네트워크 기능강화와 같이 새로운 철도서비스가 제공될 경우 타 교통수단으로부터 어느정도의 전환수요가 발생되며, 철도이용패턴은 어떻게 변화될 것인지에 대해 대구권 철도서비스 개선의 사례연구를 대상으로 SP와 TP자료에 의한 전환수요분석모형을 검토하였다. 모형분석 결과, 총통행시간과 통행비용의 파라미터 추정치가 충분한 설명력을 나타내고 있으며, 특히 SP의 보완적 조사로서 TP데이터를 이용할 경우, 철도요금과 통행시간 설정에 따라 전환수요경계치를 쉽게 파악할 수 있어서 대구권 광역철도를 비롯하여 타 지역에서도 보다 실용적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
A diversity of railway network function enhancement projects such as the double tracking, electrification, and direct operation have been actively executed to improve the railway service. When the new rapid railway is provided, how many people will use it instead of other transports? How will the ra...
A diversity of railway network function enhancement projects such as the double tracking, electrification, and direct operation have been actively executed to improve the railway service. When the new rapid railway is provided, how many people will use it instead of other transports? How will the railway choice behavior be changed? Accordingly, in this paper, the applicability of diverted travel demand forecast method by Stated Preference(SP) and Transfer Price(TP) data was reviewed for Daegu metropolitan railway service. As the result of implementing the Revealed Preference(RP) and RP+SP model, the total travel time and travel cost parameters are of the right sign and are highly significant. In particular, when TP data is used as the complementary investigation of SP, the boundary value of diverted travel demand can be easily identified by railway fare and travel time service level. Therefore, it is considered that this will practically apply even in other regions as well as Daegu metropolitan railway.
A diversity of railway network function enhancement projects such as the double tracking, electrification, and direct operation have been actively executed to improve the railway service. When the new rapid railway is provided, how many people will use it instead of other transports? How will the railway choice behavior be changed? Accordingly, in this paper, the applicability of diverted travel demand forecast method by Stated Preference(SP) and Transfer Price(TP) data was reviewed for Daegu metropolitan railway service. As the result of implementing the Revealed Preference(RP) and RP+SP model, the total travel time and travel cost parameters are of the right sign and are highly significant. In particular, when TP data is used as the complementary investigation of SP, the boundary value of diverted travel demand can be easily identified by railway fare and travel time service level. Therefore, it is considered that this will practically apply even in other regions as well as Daegu metropolitan railway.
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문제 정의
또한, 철도서비스 개선을 위해 기존의 모든 역을 정차하는 일반열차의 운행에서 <그림 2>와 같이 일반열차와 급행열차를 모두 도입하는 방안이 제시되어 있다. 간선형 전기동차 TEC(Trunk line Electric Car, 150km/h)를 도입하여 전체적인 표정속도를 향상시키고, 선로용량을 고려하여 철도 서비스를 개선하고자 하였다.
대구권 광역철도 도입에 대한 수단선택 선호의식과 전환의식 조사는 철도 운영서비스 개선에 따른 전환수요 분석에 대한 TP자료의 적용성 검토를 목적으로 하고 있다. 경부선(김천∼동대구∼밀양, 125.
그러나 의사결정 시, 한 번에 비교 판단할 수 있는 정보량에 한계가 있고, 피설문자별로 고유수준을 파악하는 데 일부수준치와 범위가 한계를 벗어날 수 있다(Green and Srinivasan). 따라서 이점을 보완하고자 TP조사를 실시하였다.
본 연구에서는 기존철도 서비스 이외에 광역철도 서비스가 추가될 경우, 타 교통수단으로부터 철도로의 전환여부와 열차이용패턴이 어떻게 변화될 것인지에 관한 평가를 목적으로 선호의식(SP；Stated Preference)과 전환가격(TP；Transfer Price)자료 이용에 대한 모형 적용성을 검토하고자 한다.
본 연구에서는 대구권 사례연구를 대상으로 새로운 광역철도 서비스에 따른 전환수요모형을 구축하고 평가하였다. 연구의 시사점을 정리하면 다음과 같다.
본 연구에서는 전환수요 분석에 있어 보다 실용적인 활용을 목적으로 TP자료를 이용한 수단선택 모형을 구축 평가하여 1)SP조사에서 설정된 철도서비스 요인이나 그 수준치에 대한 유효성을 밝히고, 2)RP, RP+SP모형의 추정결과와 비교함으로써 새로운 철도 서비스 도입에 대한 요금과 소요시간 등 철도정책에의 시사점을 도출한다.
본 장에서는 새로운 철도 서비스가 도입될 경우 수단 선택패턴의 변화에 대한 평가를 목적으로 수단선택모형을 구축하였다. 수단선택패턴 변화의 평가에서는 현황재현은 RP모형을, 새로운 철도서비스 도입에 따른 재현은 SP모형을 적용하며, RP+SP모형은 SP자료의 복수 응답문제의 한계와 가상적인 상황에 따른 bias 문제를 극복하기 위해 구축하였다.
본 장에서는 승용차와 버스 이용자를 대상으로 새롭게 서비스되는 철도로의 전환의식 분석을 목적으로 TP자료를 이용한 전환수요모형을 구축하고, 이 결과에 근거하여 전환수요 특성과 TP자료 적용성에 대해 검토한다.
여기서는 SP자료를 이용한 수단선택모형과 TP자료를 토대로 실제 광역철도의 요금과 시간변화에 따른 전환수요의 일치성여부를 비교하기 위하여, TP모형에 의한 전환율을 추정하였다. TP모형은 광역철도 요금과 통행시간의 설명변수를 TP의 서비스 범위3)와 동일하게 변화시켜 승용차와 버스 이용자별로 BL모형에 의해 수단선택 확률을 추정해 광역철도로의 전환율(전환수요)을 평가한다.
여기서는 새로운 철도 서비스 도입에 따른 기존철도와 광역철도에 대한 선호도를 분석하고자 한다. 기존철도는 주요 역만 정차하고, 30분 간격으로 서비스되는 급행철도에 해당되며, 광역철도는 모든 역에 정차하고 15분 간격으로 서비스되는 완행철도에 해당된다.
제안 방법
BL모형구축은 SP자료 전체를 이용한 경우와 SP자료 중 조건22)가 제외된 자료를 이용한 경우로 구분하여 2개모형을 구축하였다. BL모형2의 경우 조건2의 수준 값에 대한 철도이용자 설문비율이 다른 조건과 다르게 급행열차가 35%로 높기 때문에 이를 제외한 모형을 구축하였고, 그 결과 모형 적합도가 BL모형1 보다 BL모형2가 우수하였다.
2. SP설계
SP조사는 대구권 철도 서비스 개선방안에 근거하여 수단별 요금, 승차시간, 도보 및 대기시간 등 3개 속성, 각 속성에 대한 수준을 2수준으로 설정하고, 문헌 및 현장조사에 근거하여 수준값을 설정하였다.
가상적인 시나리오 작성에는 속성 간의 직교성이 보증되고 RP자료에서 문제시되고 있는 다중공선성을 피할 수 있도록 실험계획법을 이용하였다. 구체적으로는 상기 3속성 각 2수준을 조합한 대체안은 최대 2³=8개로, 완전요인배치계획(Full factorial design)이 적용된다.
이상의 철도서비스 차이에 따른 기존철도(급행열차)와 광역철도(완행열차)에 대한 선호의식은 이항선택모짓모형(BL;Binary Logit)으로 평가한다. 또한 BL 모형구축을 전제로 SP설문에서는 철도선택(완행열차+급행열차)에 대한 1:1비교의 선호도는 Rating으로 평가하였다.
또한, 의 대구권 철도서비스 운행패턴 대안에 따라 광역철도 열차운영에 다소 차이가 발생할 수 있지만, 요금은 2,000원 수준, 배차간격은 첨두시 15분, 비첨두시 20분으로 책정하였다.
본 연구에서는 이러한 Nested Logit Model을 이용하여 동일하게 RP, SP모델의 각 변수를 구분하고 실제 변수의 2배가 되는 변수를 갖는 인위적 트리구조를 구성한 후 규모인자 scale factor μ와 각 설명변수별 파라메터들을 동시에 추정하였다.
본 장에서는 새로운 철도 서비스가 도입될 경우 수단 선택패턴의 변화에 대한 평가를 목적으로 수단선택모형을 구축하였다. 수단선택패턴 변화의 평가에서는 현황재현은 RP모형을, 새로운 철도서비스 도입에 따른 재현은 SP모형을 적용하며, RP+SP모형은 SP자료의 복수 응답문제의 한계와 가상적인 상황에 따른 bias 문제를 극복하기 위해 구축하였다. 또한 새로운 서비스 철도와 기존철도에 관한 수단선택패턴분석은 이항선택모형을 적용하였다.
완행열차와 급행열차 선호도 결과는 설문조사와 BL모형에 근거하여 에 제시하였다.
구체적으로는 상기 3속성 각 2수준을 조합한 대체안은 최대 2³=8개로, 완전요인배치계획(Full factorial design)이 적용된다. 하지만 이것은 실제 노측면접조사시 피설문자에 대한 충분한 시간을 확보할 수 없으므로 대체안수 삭감을 위해 가장 일반적으로 사용되고 있는 일부요인배치계획법을 이용하여 8개에서 4개안으로 축소하여 피설문자의 회답오차를 최소화 하였다.
대상 데이터
경부선(김천∼동대구∼밀양, 125.1㎞)과 대구선(동대구∼영천, 36.1㎞) 연선 중심을 공간적 범위로 설정하였다.
본 연구의 대상지는 대구권 지역으로, 경부고속철도 2단계 개통(2014년)이후, 기존 경부선의 여유 선로용량을 활용하여 대구권 철도 서비스를 향상시키기 위해 「김천~밀양」구간을 대상으로 지역간 철도 이외 광역철도 운행방안과 일반철도 증편방안이 검토되고 있다( 참조).
여기서 서비스 수준 설정을 위하여 이용된 승용차의 평균통행속도 및 유류비 등은 기 조사된 대구광역권 여객 기종점 통행량 전수화(한국교통연구원, 2008b)자료를 적용하였고, 각 구간별 시외버스 및 고속버스의 운행 현황은 전국고속(시외)버스 운송사업조합의 자료, 새마을호 무궁화호 및 KTX의 예상소요시간 및 운임자료는 한국철도공사의 구간별 철도운행현황을 활용하였다.
조사대상자는 경부선 축을 통행자를 대상으로 철도역과 시외ㆍ고속버스 터미널 에서 면접조사하였으며, 대구∼서울, 대구∼부산, 구미∼대전 등 광역통행이 아닌 통행자는 제외하였다.
이론/모형
RP와 SP자료를 이용한 수단선택행동분석 모형은 승용차, 철도, 버스의 3개 수단을 대상으로 다항로짓(ML : Multinomial Logit)모형으로 정식화하여 분석하고, 열차이용행동 특성분석은 급행열차와 완행열차로 구분하여 이항선택 로짓모형(BL: Binary Logit Model)을 구축하여 평가한다1).
수단선택패턴 변화의 평가에서는 현황재현은 RP모형을, 새로운 철도서비스 도입에 따른 재현은 SP모형을 적용하며, RP+SP모형은 SP자료의 복수 응답문제의 한계와 가상적인 상황에 따른 bias 문제를 극복하기 위해 구축하였다. 또한 새로운 서비스 철도와 기존철도에 관한 수단선택패턴분석은 이항선택모형을 적용하였다.
본 연구에서 설정한 동시추정 artificial tree 구조는 로 표현되고, 모형추정은 Hielow을 이용하였다.
따라서 기존철도와 광역철도는 요금과 배차간격, 차내시간 등에 대해 서비스 차별성이 명확히 존재하고 있다. 이상의 철도서비스 차이에 따른 기존철도(급행열차)와 광역철도(완행열차)에 대한 선호의식은 이항선택모짓모형(BL;Binary Logit)으로 평가한다. 또한 BL 모형구축을 전제로 SP설문에서는 철도선택(완행열차+급행열차)에 대한 1:1비교의 선호도는 Rating으로 평가하였다.
성능/효과
대체적으로 3개 모형의 수단분담율 예측결과 적합도는 충분함을 보여주고 있으며, 실제 광역철도와 같이 15분 배차간격의 정시성이 확보된 철도교통이 버스보다 경쟁력이 높고, 장거리 통행자일수록 철도이용확률이 높다는 것을 보여주고 있다.
이것은 버스 터미널과 철도역에서의 RP조사 데이터가 많기 때문이다. 더욱이 RP+SP모형에서는 SP모형에 비해 철도 분담율이 많이 증가하는 결과가 나타났다. 이러한 문제를 보완하기 위해서 승용차이용자에 대한 RP조사자료를 비례적으로 추가하면 RP+SP결합모형의 타당성(Validity)은 더욱 높일 수 있을 것으로 판단된다.
이것은 철도운영 서비스의 다양화 정책이 철도이용 활성화에 긍정적인 효과로 작용할 수 있는 점을 시사한다. 둘째, 급행열차의 선호지각의식이 완행열차보다 높지만, 열차선택행동은 저렴한 요금과 운행빈도를 고려하여 완행철도를 선호하고 있었다. 이에 근거하면 광역철도는 기존철도와 명확하게 차별성 있는 철도수단이다고 말할 수 있다.
분석 결과, 새로운 철도서비스에 대해 요금수준에 민감한 행동변화를 보이는 것은 버스 이용자이며, 소요시간 단축에 민감한 행동변화는 승용차 이용자에게서 나타났다. 특히 광역철도 전환의향은 시간보다는 요금에 민감하다는 것을 알 수 있었다.
이 결과는 광역철도의 이용수요층이 별도로 존재한다는 것을 의미한다. 셋째, SP의 보완적 자료로써 TP조사를 통하여 새롭게 도입할 광역철도의 요금과 서비스(소요시간) 정책 평가가 가능한 전환수요 모형을 제안하였고, 이에 관한 적용성 평가 결과, 전환수요 경계치를 쉽게 파악할 수 있었다. 그리고 향후 대구권 광역철도의 운행패턴(완행+급행철도)이 확정되면 보다 실용적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
TP조사에 근거한 광역철도(완행열차) 전환의향 집계결과는 <표 8>에 제시되어 있다. 승용차와 버스 이용자가 요금과 소요시간 수준에 따라 광역철도로의 전환되는 누적비율을 보면, 승용차 이용자는 요금이 3,000원 일 때 47.7%, 버스이용자는 2,000원 수준에서 36.2%, 3,000원일 때 37.5%로 약 74%가 광역철도로 전환할 의사가 있는 것으로 분석되었다. 광역철도의 소요시간이 50분까지는 승용차 이용자 51.
완행열차와 급행열차 선호도 결과는 설문조사와 BL모형에 근거하여 <표 7>에 제시하였다. 이 결과, 수단 분담율은 완행열차 67%, 급행열차 33%로 나타났다. 이것은 승차시간이 일반열차보다 20분 빠른 급행열차보다는 짧은 배차간격과 저렴한 요금의 철도 서비스를 선호하고 있다는 점을 시사하고 있다.
철도의 시간가치는 3,300원/시간으로 한국교통연구원(2008b)에서 제시한 대구광역권 철도시간가치 3,988원과 유사하게 나타났다. 이상의 결과에 근거하면 BL모형2로 일반열차와 급행열차에 대한 선호도를 평가하는 데 큰 문제점이 없다는 것을 알 수 있다. 급행열차의 선호특성을 보면, 급행열차 더미가 0.
첫째, 대구권 통행자의 교통수단에 대한 선호지각의식은 승용차, 철도, 버스 순이며, 새로운 광역철도 서비스가 도입될 경우 철도에 대한 선호지각 수준이 높아져 중·장거리 승용차 통행자는 철도로 수단전환 가능성이 있음이 확인되었다.
본 연구의 한계점 및 향후과제는 다음과 같다. 첫째, 사례연구 표본구성 중 철도이용자 자료 비율이 높아 SP모형 및 RP+SP결합모형 추정결과 철도분담율이 다소 높게 추정되었고, 실제 시간가치에 대하여 민감하지 않은 점이 나타났다. 따라서 시간가치는 수도권 지역 등과 비교할 때 다소 민감하지 않기 때문에 사례연구에서 구축한 모형의 타 지역 이전성(Transferability)에는 한계가 존재한다.
분석 결과, 새로운 철도서비스에 대해 요금수준에 민감한 행동변화를 보이는 것은 버스 이용자이며, 소요시간 단축에 민감한 행동변화는 승용차 이용자에게서 나타났다. 특히 광역철도 전환의향은 시간보다는 요금에 민감하다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
셋째, SP의 보완적 자료로써 TP조사를 통하여 새롭게 도입할 광역철도의 요금과 서비스(소요시간) 정책 평가가 가능한 전환수요 모형을 제안하였고, 이에 관한 적용성 평가 결과, 전환수요 경계치를 쉽게 파악할 수 있었다. 그리고 향후 대구권 광역철도의 운행패턴(완행+급행철도)이 확정되면 보다 실용적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 시간가치는 수도권 지역 등과 비교할 때 다소 민감하지 않기 때문에 사례연구에서 구축한 모형의 타 지역 이전성(Transferability)에는 한계가 존재한다. 둘째, SP자료를 이용한 ML 수단선택모형의 분석에서 서비스 수준을 일률적으로 2수준으로 설정하여 피설문자의 회답오차는 줄일 수 있었지만 SP모형의 적합도 지표인 우도비(p2)가 다소 낮게 나타났으므로 이 점을 보완하기 위해 TP조사 시 동일 개인에게 1대비교법(예를 들면, 광역철도와 승용차, 광역철도와 버스)에 의한 별도 SP조사를 수행하여 각 수단별 전환율을 TP모형과 비교하는 등 모형 적합도 향상에 관한 연구가 필요하다.
더욱이 RP+SP모형에서는 SP모형에 비해 철도 분담율이 많이 증가하는 결과가 나타났다. 이러한 문제를 보완하기 위해서 승용차이용자에 대한 RP조사자료를 비례적으로 추가하면 RP+SP결합모형의 타당성(Validity)은 더욱 높일 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
철도의 역할을 강화시키는 계기가 된 것은 무엇인가?
초고유가시대에 즈음한 신 국가비전인 ‘저탄소 녹색성장’을 위한 교통 패러다임의 변화는 철도의 역할을 강화시키는 계기가 되었다. 이에 따라, 철도의 경쟁력 강화에 대한 필요성이 증가하였으며 철도의 경쟁력 강화 방안은 크게 철도망의 확충 및 기능 강화로 나눌 수 있다.
철도의 경쟁력 강화를 위해 어떤 사업을 추진하고 있는가?
이에 따라, 철도의 경쟁력 강화에 대한 필요성이 증가하였으며 철도의 경쟁력 강화 방안은 크게 철도망의 확충 및 기능 강화로 나눌 수 있다. 철도의 경쟁력 강화를 위해 최근 철도인프라의 효율적 활용과 함께 철도를 개선하고자하는 기존선의 복선 및 전철화, 선로용량 개량화 등의 사업이 증가하고 있다. 그러나 철도망의 기능강화 사업에 대해서는 철도투자평가편람과 예비타당성조사표준지침에 수요예측방법론이 구체적으로 정립되어 있지 않다.
SP조사의 한계는 무엇인가?
SP조사는 철도서비스요인이나 그 수준의 선정에 있어 어느 정도 현실적인 수준치가 설정되었다는 전제조건을 기반으로 하고있다. 그러나 의사결정 시, 한 번에 비교 판단할 수 있는 정보량에 한계가 있고, 피설문자별로 고유수준을 파악하는 데 일부수준치와 범위가 한계를 벗어날 수 있다(Green and Srinivasan). 따라서 이점을 보완하고자 TP조사를 실시하였다.
참고문헌 (20)
김강수？조혜진(2006), 'SP 조사설계 및 분석방법론', 보성각
김강수？조혜진(2004), 'SP 순위 자료별 오차를 고려하는순위로짓모형추정에 관한 연구', 대한교통학회지, 제22권 제6호, 대한교통학회, pp.197-206
Bonsall, P.(1983), 'Transfer Price Data - Its use and Abuse', The 11th PTRC, Transportation Planning Methods, pp.47-59
Bradley, M.A. and Daly A. J.(1994), Uses of The Logit Scaling Approach to Test for Rank-order and Fatigue Effects in Stated Preference Data, Transportation 21
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