[논문]교통카드자료를 이용한 통행패턴분석과 정책활용방안 연구 -경기도를 중심으로-

빈미영; 문주백; 조창현

doi:10.23841/egsk.2012.15.4.615

문제 정의

셋째, 관광지주변의 정류소 시설개선이다. 관광지를 이용하는 이용자들을 위하여 막차정보와 환승정보를 제공하기 위한 것이다. 시나리오 1과 시나리오 2는 의사결정나무 방법론으로 CHAID (Chi-squared automatic interaction detection)론을 이용하였으며, 시나리오3은 군집분석으로 수행하였다.
관광지에 대중교통을 이용하여 접근하게 되는 경우, 노선이나 환승정보의 접근이 어려울 수 있다. 따라서 관광지 정류소에서 환승거점으로 안내할 수 있는 노선안내와 환승정보를 추가적으로 설치하는 방안을 검토할 수 있다.
버스정류소에 어린이의 안전한 승·하차를 위하여 방범시설을 설치하려고 할 때 우선 대상이 되는 정류소를 파악하고자 한다.
본 연구는 경기도 교통카드 자료를 이용하여 정책시나리오를 설정하여 활용방안을 검토하였다. 본 연구를 통해 교통카드 자료를 이용하는 것은 기존의 대중교통 서비스지표를 도출하는 것뿐만이 아니라, 다양한 정책에 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.
본 연구는 이러한 배경 하에서 교통정책 의사결정자가 교통카드 데이터를 이용하여 정책을 수립할 때 활용할 수 있는 방안을 제시하였다. 교통정책 의사결정자가 정류장시설을 개선하기 위하여 제한된 예산집행 환경에서 정류장의 대상지를 선정한다고 가정하고 시나리오를 구상하였다.
본 연구는 경기도 교통카드 자료를 이용하여 정책시나리오를 설정하여 활용방안을 검토하였다. 본 연구를 통해 교통카드 자료를 이용하는 것은 기존의 대중교통 서비스지표를 도출하는 것뿐만이 아니라, 다양한 정책에 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다. 교통카드 데이터를 이용하여 기초분석으로써 통행패턴을 분석하였는데, 하루에 대중교통을 이용하는 이용건수는 최대 12회까지 나타났으며, 대중교통을 연속해서 이용하는 행태는 이용건수의 92%가 환승을 포함하여 2회이하인 것으로 나타났다.

가설 설정

둘째, 교통약자를 위한 버스정류소 시설개선 방안이다. 교통약자의 대표적인 대상은 노인을 들 수가 있으나, 본 연구에서 카드데이터에서 얻을 수 있었던, 초등학생을 대상으로 버스정류소 시설개선을 위한 대상 정류소를 선정한다고 가정하였다. 셋째, 관광지주변의 정류소 시설개선이다.
본 연구는 이러한 배경 하에서 교통정책 의사결정자가 교통카드 데이터를 이용하여 정책을 수립할 때 활용할 수 있는 방안을 제시하였다. 교통정책 의사결정자가 정류장시설을 개선하기 위하여 제한된 예산집행 환경에서 정류장의 대상지를 선정한다고 가정하고 시나리오를 구상하였다. 본 연구에서 시나리오는 3개를 구상하였는데, 첫째, 환승거점 정류장을 선정하는 방안, 둘째, 교통약자(어린이)가 많이 이용하는 정류장의 시설개선을 위하여 대상정류장을 선정하는 방안, 마지막으로는 관광지주변 정류장의 시설개선을 위해 정류장을 선정하는 방안을 제안하였다.
교통약자의 대표적인 대상은 노인을 들 수가 있으나, 본 연구에서 카드데이터에서 얻을 수 있었던, 초등학생을 대상으로 버스정류소 시설개선을 위한 대상 정류소를 선정한다고 가정하였다. 셋째, 관광지주변의 정류소 시설개선이다. 관광지를 이용하는 이용자들을 위하여 막차정보와 환승정보를 제공하기 위한 것이다.
교통정책의 일환으로 정류소 시설개선을 위하여 대상지점을 선정하는 방법을 시나리오를 설정하여 분석하였다. 시나리오는 버스정책 의사결정자가 버스정류소의 시설개선을 위해 예산의 한계 내에서 우선순위를 선정한다고 가정하였다. 3가지 활용방안을 검토하였는데, 첫째, 환승거점 정류소를 선정하는 방안이다.
활용방안으로는 정류소 개선사업을 위해 대상지를 선정하는 시나리오를 3개 제안하여 분석하였다. 시나리오는 환승거점 선정, 교통약자 시설개선 우선대상정류소 선정, 관광지 정류소 환승정보 제공을 위한 우선 대상 정류소 선정사업으로 가정하여 제시하였다. 방법은 CHAID와 군집분석을 적용하였으며, 환승거점을 선정하기 위해서는 정류소이용수요, 차량수요, 평균대기시간 변수를 적용하였다.
임의의 정류소에서 이용수요, 버스차량 대수가 많으면 매우 혼잡한 정류소라고 볼 수 있으며, 평균 차량도착 대기시간이 길면, 수송체계 서비스 질이 낮은 정류소라고 볼 수 있다. 환승거점 정류장 선정은 이러한 정류장을 선정한다고 가정하였다. 해석의 편의상 의사결정나무의 노드수를 차량수요는 3개, 평균대기시간은 2개 그룹을 사전에 정하여 실행하였다.

제안 방법

시나리오는 버스정책 의사결정자가 버스정류소의 시설개선을 위해 예산의 한계 내에서 우선순위를 선정한다고 가정하였다. 3가지 활용방안을 검토하였는데, 첫째, 환승거점 정류소를 선정하는 방안이다. 정류소의 이용자 수요와 차량수요, 평균대기시간의 변수를 이용하여 선정하였다.
교통약자를 위한 정류소시설개선의 대상정류소 선정에는 초등학생이 주로 이용하는 정류소를 대상으로 하였으며, 초등학생 이용수요, 일반이용수요, 평균대기시간을 고려하였다. 관광지 정류소는 이용수요만을 가지고 분석하였다.
교통정책의 일환으로 정류소 시설개선을 위하여 대상지점을 선정하는 방법을 시나리오를 설정하여 분석하였다. 시나리오는 버스정책 의사결정자가 버스정류소의 시설개선을 위해 예산의 한계 내에서 우선순위를 선정한다고 가정하였다.
교통카드를 이용한 연구로는 국내에서 박진영·김동준(2007; 2008a, 2008b)이 처음으로 체계적인 분석을 시도하였다. 교통카드 데이터를 이용하여 교통수단별 이용자, 환승 승객수, 탑승시간, 교통수단별 통행시간을 산출하였다.
교통카드 활용을 3가지로 분류하였는데 장·단기 정책(long-term planning), 도로 네트워크 개발과 서비스 조정(service adjust-ments and network development), 그리고 이용자통계와 운영지표(ridership statistics and perfor-mance indicators)로 구분하여 기대효과와 함께 정리하였다.
군집분석을 이용하여 대구시내 버스정류소를 3개로 그룹화 하였으며 입지 조건에 따라 시계유출입권, 시내외곽, 도심·부도심권, 광역외곽권 환승센터로 구분하였다.
김기혁·이승철(2011)은 대구시의 교통카드자료를 이용하여 환승정류소의 특성을 분석하였다. 대구시의 교통카드자료와 BMS(Bus Management Systems)를 매칭하여 환승통행 데이터를 구축하였다. 환승통행의 행태를 분석하기 위하여 노선수(개), 평균 대기시간(분), 승차인원(명/일), 도심으로부터 거리(Km), 환승량(명/일), 평균접근거리(Km),평균접근시간(분) 등의 환승통행 변수를 이용하였다.
시나리오는 환승거점 선정, 교통약자 시설개선 우선대상정류소 선정, 관광지 정류소 환승정보 제공을 위한 우선 대상 정류소 선정사업으로 가정하여 제시하였다. 방법은 CHAID와 군집분석을 적용하였으며, 환승거점을 선정하기 위해서는 정류소이용수요, 차량수요, 평균대기시간 변수를 적용하였다. 교통약자를 위한 정류소시설개선의 대상정류소 선정에는 초등학생이 주로 이용하는 정류소를 대상으로 하였으며, 초등학생 이용수요, 일반이용수요, 평균대기시간을 고려하였다.
교통정책 의사결정자가 정류장시설을 개선하기 위하여 제한된 예산집행 환경에서 정류장의 대상지를 선정한다고 가정하고 시나리오를 구상하였다. 본 연구에서 시나리오는 3개를 구상하였는데, 첫째, 환승거점 정류장을 선정하는 방안, 둘째, 교통약자(어린이)가 많이 이용하는 정류장의 시설개선을 위하여 대상정류장을 선정하는 방안, 마지막으로는 관광지주변 정류장의 시설개선을 위해 정류장을 선정하는 방안을 제안하였다.
관광지는 경기도 280개 지점을 사전에 선정하여 각 지점주변에 도보로 접근할 수 있는 정류장을 GIS를 이용하여 선정하였다. 이를 바탕으로 4월 24일 일요일에 해당 정류장에서 하차한 이용객의 통행자료를 만들었다. 그 결과, 총 127개의 정류소에서 평균 11.
3가지 활용방안을 검토하였는데, 첫째, 환승거점 정류소를 선정하는 방안이다. 정류소의 이용자 수요와 차량수요, 평균대기시간의 변수를 이용하여 선정하였다. 둘째, 교통약자를 위한 버스정류소 시설개선 방안이다.
정류장시설개선을 위하여 교통카드데이터를 이용하여 대상 사업지를 분류하는 방안을 시나리오별로 분류하여 나타냈다. 교통정책 의사결정자는 이와 같이 선정된 정류장의 시설을 개선하기 위해서 정류소 유형별 시설설치 가이드라인이 필요하다.
환승거점을 선정하기 위해서 종속변수는 환승정류소 이용수요, 설명변수는 환승정류소에 정차하는 차량수요, 각 환승정류소에서 환승했던 이용자들이 대기했던 평균 대기시간을 선정하였으며, CHAID분석을 수행하였다. 환승거점을 선정하기 위한 기본 룰을 정의하면, 식 3과 같다.
대구시의 교통카드자료와 BMS(Bus Management Systems)를 매칭하여 환승통행 데이터를 구축하였다. 환승통행의 행태를 분석하기 위하여 노선수(개), 평균 대기시간(분), 승차인원(명/일), 도심으로부터 거리(Km), 환승량(명/일), 평균접근거리(Km),평균접근시간(분) 등의 환승통행 변수를 이용하였다. 군집분석을 이용하여 대구시내 버스정류소를 3개로 그룹화 하였으며 입지 조건에 따라 시계유출입권, 시내외곽, 도심·부도심권, 광역외곽권 환승센터로 구분하였다.
이 중 하루에 2회 대중교통을 이용한 이용자들을 대상으로 분석하였다. 활용방안으로는 정류소 개선사업을 위해 대상지를 선정하는 시나리오를 3개 제안하여 분석하였다. 시나리오는 환승거점 선정, 교통약자 시설개선 우선대상정류소 선정, 관광지 정류소 환승정보 제공을 위한 우선 대상 정류소 선정사업으로 가정하여 제시하였다.

대상 데이터

최근에는 일부 시·군에서 교통카드 데이터를 이용하여 계획수립에 반영하는 노력을 보이고는 있으나, 교통카드 데이터를 이용한 사례가 많지 않기 때문에 데이터의 수집과 이용방법의 이해가 어려워 활용하고 있지 못하고 있다. 1년 365일 24시간동안 수집, 관리되고 있는 교통카드 데이터는 경기도 대중교통이용자의 이용패턴을 알 수 있는 모집단 자료이다. 중앙정부는 대중교통기본계획과 지방대중교통기본계획 수립시 교통카드 데이터가 적극활용되어 불필요한 현장 동원 조사를 지양하여 조사비 등을 절감할 수 있도록 제도화 혹은 인증화를 추진해야 할 것이다.
관광지는 경기도 280개 지점을 사전에 선정하여 각 지점주변에 도보로 접근할 수 있는 정류장을 GIS를 이용하여 선정하였다. 이를 바탕으로 4월 24일 일요일에 해당 정류장에서 하차한 이용객의 통행자료를 만들었다.
교통약자를 위한 정류소시설개선의 대상정류소 선정에는 초등학생이 주로 이용하는 정류소를 대상으로 하였으며, 초등학생 이용수요, 일반이용수요, 평균대기시간을 고려하였다.
본 연구는 경기도 버스에서 이용된 교통카드데이터를 수집하고 활용하였다. 시간적 범위는 2011년을 기준으로 하였으며, 분석날짜는 일반적인 통행패턴을 고려하기 위하여 학생들의 방학이나, 직장인의 휴가철을 제외하여 통행패턴 변화가 가장 적게 일어나는 시기로 결정하여 아래와 같이 선정하였다.
따라서 2회까지 누적비율을 보면, 92%로 대부분이 하루에 2회 대중교통을 이용하고 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 승차횟수 2회까지의 통행수 2,434,652건을 가지고 분석하였다.
본 연구에서는 평일데이터는 4월 27일 수요일 자료를 이용하였으며, 주말데이터는 4월 24일 일요일 데이터를 이용하였다. 승·하차의 패턴을 파악하기 위해서는 버스 하차 시 카드를 단말기에 대지 않았던 하차 미태그 정보를 제거해야하는데, 이를 제거하여 집계하면, 표 3과 같이 6,746,651건으로 나타났으며, 하차 시 단말기에 카드를 대지 않는 비율은 약 2.
본 연구는 경기도 버스에서 이용된 교통카드데이터를 수집하고 활용하였다. 시간적 범위는 2011년을 기준으로 하였으며, 분석날짜는 일반적인 통행패턴을 고려하기 위하여 학생들의 방학이나, 직장인의 휴가철을 제외하여 통행패턴 변화가 가장 적게 일어나는 시기로 결정하여 아래와 같이 선정하였다.
교통카드 데이터를 이용하여 기초분석으로써 통행패턴을 분석하였는데, 하루에 대중교통을 이용하는 이용건수는 최대 12회까지 나타났으며, 대중교통을 연속해서 이용하는 행태는 이용건수의 92%가 환승을 포함하여 2회이하인 것으로 나타났다. 이 중 하루에 2회 대중교통을 이용한 이용자들을 대상으로 분석하였다. 활용방안으로는 정류소 개선사업을 위해 대상지를 선정하는 시나리오를 3개 제안하여 분석하였다.
총 3개의 그룹으로 분류되었으며, 가장 많은 곳은 239명이 하차하였다. 그 위치는 그림 5에 나타난 지점으로 경기도 수원 팔달문에 위치한 정류소로 나타났다.

이론/모형

18을 이용하였다. 마지막으로 도출된 결과들을 이해하기 쉽게 도식화하기 위해서 ArcGIS ver 10.0을 활용하였다.
본 연구에서는 정류소시설 개선을 위한 대상지를 분류하여 선정하는 방법으로 CHAID방법을 적용하였다. 정류소의 이용수요, 평균대기시간 등을 이용하기 위해서는 연속변수도 이용할 수 있어야 하며, 분류된 변수가 재사용되지 않는다는 점 등을 고려하여 여러 의사결정분류법 중에서 CHAID방법론을 선정하였다(조창현 외, 2009).
관광지를 이용하는 이용자들을 위하여 막차정보와 환승정보를 제공하기 위한 것이다. 시나리오 1과 시나리오 2는 의사결정나무 방법론으로 CHAID (Chi-squared automatic interaction detection)론을 이용하였으며, 시나리오3은 군집분석으로 수행하였다. 정리하면, 표 8과 같다.
본 연구에서는 정류소시설 개선을 위한 대상지를 분류하여 선정하는 방법으로 CHAID방법을 적용하였다. 정류소의 이용수요, 평균대기시간 등을 이용하기 위해서는 연속변수도 이용할 수 있어야 하며, 분류된 변수가 재사용되지 않는다는 점 등을 고려하여 여러 의사결정분류법 중에서 CHAID방법론을 선정하였다(조창현 외, 2009).
하루 이용건수 6백만 건이 넘는 대량의 교통카드데이터를 이용하였는데 이를 분석하기 위해서 MS-Access를 이용하였으며, 시나리오별 분석을 위해서는 군집분석과 CHAID(Chi-Squared Automatic Interaction Detection)를 이용하였다. 계산은 SPSS ver.

성능/효과

정류소 이용수요에 영향을 미치는 변수는 차량수요로 나타났으며, 차량수요에 영향을 미치는 변수는 평균대기시간으로 나타났다.
또한 관광지 정류소로서주변 개선사업이 필요한 정류소로서는 하차건수기준으로 가장 많은 이용객들이 이용하는 정류장을 선정하는 것이 타당함을 확인하였다. 결론적으로 정책의사 결정자의 직관적인 판단을 지원하는 의사결정 방법으로는 유용할 것으로 판단된다.
본 연구를 통해 교통카드 자료를 이용하는 것은 기존의 대중교통 서비스지표를 도출하는 것뿐만이 아니라, 다양한 정책에 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다. 교통카드 데이터를 이용하여 기초분석으로써 통행패턴을 분석하였는데, 하루에 대중교통을 이용하는 이용건수는 최대 12회까지 나타났으며, 대중교통을 연속해서 이용하는 행태는 이용건수의 92%가 환승을 포함하여 2회이하인 것으로 나타났다. 이 중 하루에 2회 대중교통을 이용한 이용자들을 대상으로 분석하였다.
이를 바탕으로 4월 24일 일요일에 해당 정류장에서 하차한 이용객의 통행자료를 만들었다. 그 결과, 총 127개의 정류소에서 평균 11.84명이 관광지 주변의 정류장에 하차한 것으로 나타났다. 이를 하차건수를 기준으로 군집분석을 수행하였다.
넷째, 대중교통기본계획 수립시 교통카드데이터를 적극 활용할 수 있도록 제도화해야한다. 예로, 경기도는 대중교통의육성및이용촉진에관한법률에 의해 31개 시·군이 5년마다 지방대중교통기본계획을 수립해야 한다.
하루에 1회 이용하는 이용자가 전체의 46%이며, 2회 통행이 46%를 차지하고 있다. 따라서 2회까지 누적비율을 보면, 92%로 대부분이 하루에 2회 대중교통을 이용하고 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 승차횟수 2회까지의 통행수 2,434,652건을 가지고 분석하였다.
분석 결과, 환승거점으로는 차량이 많아 혼잡하고 차량도착 대기시간이 긴 정류장에 필요한 시설을 설치하는 것이 타당함을 보였으며, 어린이를 위한 시설 보완이 필요한 정류소로서는 이용객 수가 적고 평균대기시간이 긴 정류장들을 선정할 필요가 있음을 확인하였다. 또한 관광지 정류소로서주변 개선사업이 필요한 정류소로서는 하차건수기준으로 가장 많은 이용객들이 이용하는 정류장을 선정하는 것이 타당함을 확인하였다. 결론적으로 정책의사 결정자의 직관적인 판단을 지원하는 의사결정 방법으로는 유용할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 경기도 교통카드데이터를 이용하였기 때문에 서울에서 서울인허가 버스만 이용한 ‘서울순수통행’과 인천에서 인천인허가 버스만 이용한 ‘인천순수통행’은 누락되어있으나, 경기도의 대표성은 나타낼 수 있을 것으로 판단하였다.
분석 결과, 환승거점으로는 차량이 많아 혼잡하고 차량도착 대기시간이 긴 정류장에 필요한 시설을 설치하는 것이 타당함을 보였으며, 어린이를 위한 시설 보완이 필요한 정류소로서는 이용객 수가 적고 평균대기시간이 긴 정류장들을 선정할 필요가 있음을 확인하였다. 또한 관광지 정류소로서주변 개선사업이 필요한 정류소로서는 하차건수기준으로 가장 많은 이용객들이 이용하는 정류장을 선정하는 것이 타당함을 확인하였다.
승·하차의 패턴을 파악하기 위해서는 버스 하차 시 카드를 단말기에 대지 않았던 하차 미태그 정보를 제거해야하는데, 이를 제거하여 집계하면, 표 3과 같이 6,746,651건으로 나타났으며, 하차 시 단말기에 카드를 대지 않는 비율은 약 2.8%로 나타났다.

후속연구

일례로 노인통행은 향후 고령화 사회에 대중교통서비스의 현황을 파악하고 정책을 제시하는데 중요한 지표이나, 현재 교통카드 데이터로는 수집할 수가 없다. 노인카드데이터가 구분되어 수집된다면, 고령화 사회에 대응할 수 있는 노인 대중교통정책에 이를 활용할 수 있을 것이다. 이를 위해서는 정산단계가 아닌 원시데이터 수집단계에서 데이터를 수집하고 분석할 수 있는 환경이 조성되어야 할 것이다.
셋째, 본 연구에서 이용된 교통카드 데이터는 정산 후 데이터를 이용하였기 때문에 데이터 신뢰성 측면에서는 별도로 검토하지 않았다. 본 연구에서 언급한 바와 같이 개인정보를 제외한 원시데이터가 공유된다면, 경기도 대중교통정책을 위해서 신뢰성 검토를 수행할 필요가 있으며, 교통카드 활용측면을 다양하게 확대할 수 있을 것이다.
본 연구의 한계를 정리하면 첫째, 시간상의 한계로 경기도 통행만을 고려하여 서울 순수통행, 인천 순수통행은 제외되었다. 따라서 경기도에서 경기도 혹은 서울과 인천으로 가는 통행은 모집단의 자료를 이용하였다고 할 수 있으나, 서울내부통행, 인천내부통행에 대해서는 다루지 못하였다.
그러나 현재 추진되지 않고 있는 실정이다. 이 사업이 추진된다면, 1차적 목표로 교통카드 정보 활용체계가 구축될 수 있으며, 앞서 통합 카드데이터를 활용할 수 있는 공유체계까지도 마련될 수 있을 것이다.
교통정책 의사결정자는 이와 같이 선정된 정류장의 시설을 개선하기 위해서 정류소 유형별 시설설치 가이드라인이 필요하다. 정류소 수요에 따른 버스정류소 적정길이를 산정하고 정류소에 설치되어야 하는 시설에 대한 표준모델과 가이드라인이 제공되어야 할 것이다. 또한, 관광지주변의 정류소 개선사업으로는 막차, 환승정보 제공방안을 검토할 수 있다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	군집분석은 어떤 경우에 사용되는가?	군집분석은 실험의 결과나 표본 등에서 얻어진 자료들을 어떤 성질에 따라 분류하여 동질적인 몇 개의 군집(cluster)으로 나누고자 할 경우에 사용한다. 아래내용은 이기영,장명순(2005)의 연구내용을 토대로 인용하였다.
	CHAID 알고리즘에서 어떤 변수가 결과변수에 영향을 많이 끼치는 변수가 되는가?	CHAID 알고리즘은 카이제곱 통계량을 통해 비율이 유지되는 정도를 파악하는데, 여러 변수 중 비율을 가장 많이 깨뜨리는 변수가 결과변수에 영향을 가장 많이 미치는 변수가 된다. 비율이 깨진 정도는 카이제곱에서 r×c 분할표(Contingency Table)로부터 계산된다.
	K평균법의 분석 절차는?	step 1: 전체 개체를 K군집수로 초기화한다. 이러한 군집의 초기 분류는 분석자가 지정할 수도 있고, 프로그램에서 제공할 수 있다. step 2: 각 군집의 각각의 변수에 대해서 중심점들을 계산한다. 'step 3: 주어진 케이스에 대해서 중심점과의 거리를 계산한다. 만약 현재 속하고 있는 군집의 중심점과 가까우면 그대로 놔두고, 그렇지 않으면 다른 군집으로 배정한다. step 4: 각 케이스에 대하여 step 3번 절차를 시행한다. step 5: 어느 케이스도 다른 군집에 재배정되지 않을 때까지 step 2, step 3, step 4과정을 반복한다.

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