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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 도로망을 기반으로 마을단위의 접근성을 평가하고, 기후에 따른 도로의 기능적 상실과 산사태에 의한 기능적 상실을 평가하여 마을단위의 교통취약성을 평가하고자 한다.
- 본 연구에서는 지리적 접근성과 도로기능성을 기반으로 농촌마을 단위의 도로 취약성을 파악하고자 한다. 지리적 접근성은 리 단위별 마을회관 및 노인정 등 마을을 대표할 수 있는 기반시설로부터 공공시설, 의료시설, 교육시설, 고속도로 IC까지의 접근시간을 기준으로 산정하였다.
- 본 연구에서는 충청북도 통합 청주시 리 단위 마을의 도로망을 기반으로 한 시간적 접근성과 강설과 산사태에 따른 도로의 기능성으로부터 취약성을 평가하였다. 접근성의 평가 기준은 도시지역 평균시간과 편차거리에 따른 등급별 접근성을 산정하였으며, 기능성은 확률적 등판 가능성과 산사태 가능성을 기준으로 산정하였다.
- 마지막으로 고속도로는 일정한 사용료를 지불하고 이용하는 도로로써 고속도로 이용차량에 따른 경제적인 여건에 따라 고속도로가 배치되며, 국가의 정책에 따라 유동적으로 개발 되는 도로이다. 이에 본 연구에서는 통합청주시를 통과하는 고속도로의 IC를 대상으로 접근성을 파악하였다. 위와 같은 조건을 기반으로 본 연구에서는 접근성 지표는 도시지역과의 상대적인 접근성으로 도시지역의 평균 접근시간과 편차시간을 이용하여 아래의 식 (1)과 같이 설정하였다.
가설 설정
- 산사태위험지도는 수치지형도, 수치임상도, 수치입지도, 수치지질도 등 도로의 속성을 직접적으로 사용하지 않은 상태에서 구축된 데이터이다. 그러나 수치지형도에서는 도로의 속성을 포함하여 제작된 데이터이기 때문에 본 연구에서는 도로의 속성이 포함되었다고 가정하였다. 산사태위험지도를 이용하여 살펴본 결과 남부의 일부 지역에서만 산사태 위험도가 파악되었다.
- 42의 범주로 보고 있다(Sokolovskij, 2007). 이에 마찰계수를 0.15로 채택하여 최악의 상황으로 가정하였다. 이를 기준으로 한 등판 가능성 지표(Climbing ability Index, CI)는 아래의 식 (2)로 산정하였다.
제안 방법
- 다음으로 산림청에서 제공하고 있는 산사태위험지도를 이용하여 도로의 토사 재난가능성을 파악하였다. 산사태위험지도는 수치지형도, 수치임상도, 수치입지도, 수치지질도 등 도로의 속성을 직접적으로 사용하지 않은 상태에서 구축된 데이터이다.
- 도로 기능성을 판단하기 위하여 수치지형도로부터 지형의 속성을 가지고 있는 7111번 레이어와 7114번 레이어를 추출하고(Table 2), 불규칙삼각망(Triangulated Irregular Network, TIN) 추출모듈을 실행하여 수치표고모형(Digital Elevation Model, DEM)을 작성하였다. 또한DEM으로부터 지형의 경사도를 추출하여 도로별 경사도를 구축하였다.
- 도로망도를 기반으로 리단위 마을회관에서 공공시설, 의료시설, 교육시설, 고속도로 IC까지의 접근시간을 파악하였다. 분석된 결과 도시지역에서 공공시설까지 평균접근시간은 4.
- 도로의 기능성을 파악하기 위하여 도로망 DB와 1:25,000에서의 등고선을 이용한 DEM과 경사도 지도를 작성하여 도로의 차량별 등판 가능성을 파악하였으며, 식 (2)를 이용하여 차종별 등판 가능성지표를 1등급에서 5등급까지를 산정하였다. 분석된 결과를 살펴보면, 전체 도로 가운데 55.
- 농촌지역의 주민이 사용하는 교통수단으로는 가까운 거리일 때는 도보를 이용하지만, 거리가 멀어질수록 자가용과 버스를 이용이 전체의 90%를 넘는 것으로 조사되어(Kim, 2012), 차량별 등판 가능성을 고려하여 산정하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 또한 도로 주변부의 산사태 위험지도로부터 산사태 취약지역을 산정하였다.
- 통합청주시에 포함되는 수치지형도 20매를 병합하여 데이터를 구축하였고, 도로의 속성을 가지고 있는 3111번 레이어에서 3117번 레이어까지 추출하였다. 또한 도로데이터의 최대 시속과 차선수를 입력하기 위하여 국토해양부의 지능형교통체계관리시스템(Intelligent Transportation System, ITS)에서 제공하고 있는 표준노드링크데이터를 병합하였다. 표준노드링크에서 제공되는 데이터 속성이 포함되지 않는 도로데이터는 “도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙”에 따라 최대시속을 레이어 별로 입력하였으며(Table 1), 차선 수는 양방향 1차선으로 등록하였다.
- 또한, 접근성과 기능성은 앞절에서 1등급에서 5등급까지의 지표로 설정하였다. 본 연구에서는 접근성과 기능성을 포함하는 하나의 도로 기반의 취약성으로 설정하기 위하여 1등급에서 5등급까지를 순차적으로 5점에서 1점까지 점수로 변환하여 AHP로부터 산정된 가중치를 곱하여 접근성과 기능성 점수로 변환하였으며, 각 평가인자들에 대한 계산은 아래의 식 (5)와 같이 표현할 수 있다.
- 도로 기능성을 판단하기 위하여 수치지형도로부터 지형의 속성을 가지고 있는 7111번 레이어와 7114번 레이어를 추출하고(Table 2), 불규칙삼각망(Triangulated Irregular Network, TIN) 추출모듈을 실행하여 수치표고모형(Digital Elevation Model, DEM)을 작성하였다. 또한DEM으로부터 지형의 경사도를 추출하여 도로별 경사도를 구축하였다. 단, 터널은 땅속을 진입하는 도로로 경사도는 포함되지 않기 때문에 터널구간은 제외하였다.
- 분석에 사용된 마을회관 및 노인정 등 마을을 대표할 수 있는 기반시설과 공공, 의료, 교육, 고속도로 IC의 위치데이터는 농촌진흥청 어메니티정보시스템의 마을중심지 주소와 Google Map을 이용한 경위도 데이터를 수집하여 이용하였다. 마을중심지 주소는 오픈 API를 이용하여 경위도 좌표로 변환하였으며, 데이터의 일관성을 유지하기 위하여 ITRF2000 좌표계로 기하보정을 실시하였다. 통합청주시의 리 단위 마을의 개수는 행정리를 기준으로 총 465개의 마을이 위치하고 있으나, 본 연구에서는 법정리의 중심마을만을 산정하여 총 243개 마을을 대상으로 분석하였다.
- 마지막으로 기능성은 벡터기반의 등고선으로부터 레스터기반의 DEM을 이용하여 산정하고 있기 때문에 폴리라인의 속성인 선의 개념을 사용하지 않고 일정한 면적을 가지는 픽셀 개념을 이용하여 산정하였다. 따라서 선의 길이가 아닌 등급별 면적을 기준으로 최종등급을 산정하였다.
- 또한, 접근성과 기능성은 앞절에서 1등급에서 5등급까지의 지표로 설정하였다. 본 연구에서는 접근성과 기능성을 포함하는 하나의 도로 기반의 취약성으로 설정하기 위하여 1등급에서 5등급까지를 순차적으로 5점에서 1점까지 점수로 변환하여 AHP로부터 산정된 가중치를 곱하여 접근성과 기능성 점수로 변환하였으며, 각 평가인자들에 대한 계산은 아래의 식 (5)와 같이 표현할 수 있다. 여기서, A.
- 본 연구에서 설정한 접근성과 기능성을 기반으로 한 교통취약성을 평가하기 위하여 중요도를 계층분석기법(AHP)를 이용하여 산정하였다. 신뢰할 수 있는 중요도를 산정하기 위해 관련 전문가 및 실무전문가를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 전문가로는 농촌계획과 관련이 있는 농촌계획학회 소속의 교수 및 박사과정을 대상으로 조사였다.
- 이중 가축 전염병 발생은 불확실요소가 많으며, 전염병 발생을 사전에 차단하기에는 한계가 있기 때문에 하나의 지표로서 관리하기에는 어려움이 많다. 이에 따라 전염병 발생에 대한 기능성은 배제를 하고 기상 요인이 따른 기능성만을 평가하였다. 기상요소에 따른 기능성은 강설시 도로 노면의 상태에 따른 차량의 등판 가능성과 집중호우에 따른 산사태의 발생에 따른 요소로 분류될 수 있다.
- 본 연구에서는 충청북도 통합 청주시 리 단위 마을의 도로망을 기반으로 한 시간적 접근성과 강설과 산사태에 따른 도로의 기능성으로부터 취약성을 평가하였다. 접근성의 평가 기준은 도시지역 평균시간과 편차거리에 따른 등급별 접근성을 산정하였으며, 기능성은 확률적 등판 가능성과 산사태 가능성을 기준으로 산정하였다. 산정된 결과는 다음과 같다.
- 본 연구에서는 지리적 접근성과 도로기능성을 기반으로 농촌마을 단위의 도로 취약성을 파악하고자 한다. 지리적 접근성은 리 단위별 마을회관 및 노인정 등 마을을 대표할 수 있는 기반시설로부터 공공시설, 의료시설, 교육시설, 고속도로 IC까지의 접근시간을 기준으로 산정하였다. 공공시설은 도청, 시청, 구청, 읍면사무소로 설정하였으며, 의료시설은 응급실을 기준으로 하였다.
- 기상요소에 따른 기능성은 강설시 도로 노면의 상태에 따른 차량의 등판 가능성과 집중호우에 따른 산사태의 발생에 따른 요소로 분류될 수 있다. 차량의 등판 가능성을 파악하기 위하여 도로의 경사도와 차량의 중량, 기상상태를 고려한 도로의 상태를 기준으로 산정하였다. 차종별 및 노면상태 별 등판가능각도를 최대등판능력(Gmax)을 기준으로 산정한 바 있다(Raad et al.
대상 데이터
- 고속도로 IC는 통합청주시를 관통하는 경부·중부·청주-상주간 고속도로의 IC를 대상으로 하였다.
- 지리적 접근성은 리 단위별 마을회관 및 노인정 등 마을을 대표할 수 있는 기반시설로부터 공공시설, 의료시설, 교육시설, 고속도로 IC까지의 접근시간을 기준으로 산정하였다. 공공시설은 도청, 시청, 구청, 읍면사무소로 설정하였으며, 의료시설은 응급실을 기준으로 하였다. 의료시설의 경우에는 1차, 2차, 3차 의료시설로 분류되지만, 지역보건법령에 따라 보건소 및 보건지소를 읍면동 단위로 설치하고 있기 때문에 평상시의 의료 접근성은 제외하고, 응급환자를 위한 응급실이 존재하는 3차병원만을 대상으로 산정하였다.
- 본 연구에서는 통합청주시의 도로를 기반으로 한 취약성을 파악하기 위하여 2014년도에 제작된 1:25,000 축척의 수치지형도 데이터를 수집하였다. 통합청주시에 포함되는 수치지형도 20매를 병합하여 데이터를 구축하였고, 도로의 속성을 가지고 있는 3111번 레이어에서 3117번 레이어까지 추출하였다.
- 분석에 사용된 마을회관 및 노인정 등 마을을 대표할 수 있는 기반시설과 공공, 의료, 교육, 고속도로 IC의 위치데이터는 농촌진흥청 어메니티정보시스템의 마을중심지 주소와 Google Map을 이용한 경위도 데이터를 수집하여 이용하였다. 마을중심지 주소는 오픈 API를 이용하여 경위도 좌표로 변환하였으며, 데이터의 일관성을 유지하기 위하여 ITRF2000 좌표계로 기하보정을 실시하였다.
- 연구에 사용된 사회적 편의시설은 크게 공공기관, 교육기관, 응급의료기관, 고속도로로 구분하여 사용하였다. 공공기관은 지역기반의 성장 발전을 주도하고, 지역민의 행정서비스를 효율적으로 지원해주기 위한 기반시설로써, 농촌공간에서 공공기관의 지리적 위치는 읍·면의 시가지 내에 위치하는 경우가 많다(Kim and Kim, 2006, Lim and Lee, 2010).
- 연구의 공간적 범위는 2014년 7월 1일부로 청주시와 청원군이 통합된 통합청주시를 대상으로 하였다. 충청북도 청원군은 2010년 부용면 일부를 세종특별자치시로 흡수시키고, 2014년 청주시의 2개의 구(흥덕구, 상당구)와 1개의 군(청원군)에서 4개의 구(흥덕구, 서원구, 상당구, 청원구)로 통합되었다.
- 신뢰할 수 있는 중요도를 산정하기 위해 관련 전문가 및 실무전문가를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 전문가로는 농촌계획과 관련이 있는 농촌계획학회 소속의 교수 및 박사과정을 대상으로 조사였다. 조사된 설문지 가운데 일관성비율(Consistency ratio, C.
- 본 연구에서는 통합청주시의 도로를 기반으로 한 취약성을 파악하기 위하여 2014년도에 제작된 1:25,000 축척의 수치지형도 데이터를 수집하였다. 통합청주시에 포함되는 수치지형도 20매를 병합하여 데이터를 구축하였고, 도로의 속성을 가지고 있는 3111번 레이어에서 3117번 레이어까지 추출하였다. 또한 도로데이터의 최대 시속과 차선수를 입력하기 위하여 국토해양부의 지능형교통체계관리시스템(Intelligent Transportation System, ITS)에서 제공하고 있는 표준노드링크데이터를 병합하였다.
- 마을중심지 주소는 오픈 API를 이용하여 경위도 좌표로 변환하였으며, 데이터의 일관성을 유지하기 위하여 ITRF2000 좌표계로 기하보정을 실시하였다. 통합청주시의 리 단위 마을의 개수는 행정리를 기준으로 총 465개의 마을이 위치하고 있으나, 본 연구에서는 법정리의 중심마을만을 산정하여 총 243개 마을을 대상으로 분석하였다.
- 표준노드링크에서 제공되는 데이터 속성이 포함되지 않는 도로데이터는 “도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙”에 따라 최대시속을 레이어 별로 입력하였으며(Table 1), 차선 수는 양방향 1차선으로 등록하였다.
- 통합된 청주시의 지형은 동쪽은 산악지대, 서쪽은 평야와 얕은 산지가 혼재하여 저지대를 형성하고 있다. 행정구역은 4구 3읍 10면 30동 464리로 구성되어 있지만, 법정리에 해당하는 243개의 마을만을 대상으로 설정하였다(Figure 1).
데이터처리
- 마을별 교통취약성을 파악하기 위하여 AHP분석을 통해 가중치를 산정하였으며, 산정된 결과는 Table 8과 같다. 전문가 및 실무진의 관점에서 도로의 취약성은 접근성이 기능성보다 높은 것으로 조사되고 있으며, 접근성은 의료시설이 가장 중요하다고 조사되었으며, 다음으로 고속도로 IC까지의 접근성, 교육시설의 접근성, 공공시설로 접근성의 순서로 나타났다.
이론/모형
- 접근성 분석은 네트워크 이론을 기반으로 한 네트워크 분석으로 가능하다. 네트워크 분석을 위하여 ArcGISTM의 Network Analysis Tool을 이용하여 분석을 수행하였다. Network Analysis Tool은 도로망의 Network Dataset(ND)과 연결성 정보인 ND_Junction을 자동으로 설정 해주기 때문에 물류관리, 근린분석, 최적경로설정에서 많이 이용되는 Tool이다.
- 표준노드링크에서 제공되는 데이터 속성이 포함되지 않는 도로데이터는 “도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙”에 따라 최대시속을 레이어 별로 입력하였으며(Table 1), 차선 수는 양방향 1차선으로 등록하였다. 또한 기하보정을 위하여 세계측지계인 International Terrestrial Reference Frame 2000(ITRF2000)를 이용하여 좌표계를 설정하였다. 이상의 방법으로 전처리된 데이터는 Figure.
- 단, 터널은 땅속을 진입하는 도로로 경사도는 포함되지 않기 때문에 터널구간은 제외하였다. 또한 산사태의 위험지표를 산출하기 위하여 산림청(2014)에서 제공하고 있는 산사태 위험지도를 이용하였다.
- 본 연구에서 설정한 접근성과 기능성을 기반으로 한 교통취약성을 평가하기 위하여 중요도를 계층분석기법(AHP)를 이용하여 산정하였다. 신뢰할 수 있는 중요도를 산정하기 위해 관련 전문가 및 실무전문가를 대상으로 설문조사를 실시하였다.
성능/효과
- 공공시설(Figure. 3 (a))의 경우에는 대부분이 1등급 지역으로 분류되었지만 통합청주시의 외곽지역에서 일부접근성이 낮은 것으로 나타났다. 의료시설(Figure.
- 1. 접근성 평가를 수행한 결과 공공시설은 도시지역에 비하여 평균적으로 약 1.3배 정도의 시간이 더욱 소요되었으며, 응급시설은 3.2배의 시간이 소요되었고, 교육시설은 약 2.5배 정도, IC는 1.4배 정도 소요되어 상대적으로 도시지역보다 접근시간이 많이 소요되는 것으로 분석되었다.
- 2. 접근성지표로부터 살펴보면 통합청주시의 동부지역과 남부지역에서 낮은 접근성 등급이 나타나는데, 이 지역은 도로밀도가 낮은 산악지역이거나 청남대와 대청호가 위치한 지역으로 생태계 혹은 군사적인 목적에 의하여 개발이 제한된 구역으로 설정되어 접근성이 낮은 것으로 분석되었다.
- 3. 승용차를 기준으로 한 등판 가능성을 보면 50%가 넘는 도로가 1등급의 도로로 분석되었으나 5등급에 해당하는 도로가 약14%를 차지하여 많은 구간에서 강설에 의한 도로의 기능이 상실되는 것으로 분석되었으며, 대부분의 지역은 청주시의 남부에 위치하고 있으며, 청주와 보은을 잇는 피반령, 염티재, 수리티재 등의 도로가 특히 취약한 것으로 분석되었다.
- 4. 산사태에 의한 도로의 기능 상실은 대부분의 지역에서 안전한 것으로 분석되었으나 대청호 주변의 호반도로에서 일부 산사태의 가능성이 있는 것으로 분석되었으며, 보은군을 통과하는 피반령고개 일부에서 산사태의 위험이 있는 것으로 분석되었다.
- 5. 취약성지표를 최종적으로 설정하기 위하여 전문가를 대상으로 한 AHP분석을 실시하여 가중치를 설정하였으며, 이 가중치를 이용하여 취약성 점수를 산정한 결과평균 2.41점, 편차 0.81점으로 분석되었으며, 점수를 등급으로 변환하여 산정된 결과 5등급의 지역은 청주시청으로부터 약 35km 정도 떨어진 지역에 접근시간은 최대1시간 30분이 소요되는 지역으로 나타났으며, 4등급은 약 25km 정도 떨어진 지역으로 최소 25분에서 최대 1시간까지 소요되는 지역이며, 그 외의 지역은 접근시간이 30분 내외의 지역이거나 평지의 지형으로 기상에 많은 영향을 받지 않고 도로밀도가 높은 지역으로 분석되었다.
- 39분으로 농촌지역에서의 의료접근성이 낮은 것으로 분석되었다. 교육시설의 경우에는 도시지역과 농촌지역에서 교육수준이 높은 학교일수록 시간이 증가되지만, 도시지역에서 보다 농촌지역에서의 편차시간이 높은 것으로 분석되었다. 마지막으로 고속도로 IC까지의 소요시간은 도시지역에서 7.
- 그러나 5등급의 비율이 전체의 13.94%를 차지하여 많은 구간에서 강설 시 차량 등판이 불가능한 것으로 분석되었으며, 확률적으로 등판이 가능한 2∼4등급 구간은 전체의 30.71%를 차지하고 있었다(Table 7).
- 29분이 더욱 소요되는 것으로 분석되었다. 또한 편차시간으로 살펴보면, 도시지역은 2.53분, 농촌지역은 3.59분으로 농촌지역의 편차가 높은 것으로 분석되었다. 의료시설은 도시지역이 2.
- 교육시설의 경우에는 도시지역과 농촌지역에서 교육수준이 높은 학교일수록 시간이 증가되지만, 도시지역에서 보다 농촌지역에서의 편차시간이 높은 것으로 분석되었다. 마지막으로 고속도로 IC까지의 소요시간은 도시지역에서 7.86분이 소요되며, 농촌지역에서 11.35분이 소요되는 것으로 분석되어 농촌에서의 접근성이 낮은 것으로 분석되었다. 이를 정리하면 Table 6과같이 나타난다.
- 도로망도를 기반으로 리단위 마을회관에서 공공시설, 의료시설, 교육시설, 고속도로 IC까지의 접근시간을 파악하였다. 분석된 결과 도시지역에서 공공시설까지 평균접근시간은 4.33분으로 나타났으며, 농촌지역에서의 평균접근시간은 5.62분으로 1.29분이 더욱 소요되는 것으로 분석되었다. 또한 편차시간으로 살펴보면, 도시지역은 2.
- 도로의 기능성을 파악하기 위하여 도로망 DB와 1:25,000에서의 등고선을 이용한 DEM과 경사도 지도를 작성하여 도로의 차량별 등판 가능성을 파악하였으며, 식 (2)를 이용하여 차종별 등판 가능성지표를 1등급에서 5등급까지를 산정하였다. 분석된 결과를 살펴보면, 전체 도로 가운데 55.35%가 1등급의 비율로 나타나 대부분이 강설 시 차량 등판이 가능한 것으로 분석되었다. 그러나 5등급의 비율이 전체의 13.
- 산정된 가중치와 식 (6)을 이용하여 최종적인 도로기반의 취약성을 계산한 결과 Figure 6과 같이 나타났다. 분석된 결과를 살펴보면, 취약성의 평균점수는 2.41점으로 나타났으며, 편차점수는 0.81점으로 나타났다. 청주시로 진입하는 도로가 많을수록 높은 점수로 나타났지만 동부지역과 남부지역에 낮은 취약성을 보이고 있다.
- 59분으로 농촌지역의 편차가 높은 것으로 분석되었다. 의료시설은 도시지역이 2.94분, 농촌지역이 9.39분으로 농촌지역에서의 의료접근성이 낮은 것으로 분석되었다. 교육시설의 경우에는 도시지역과 농촌지역에서 교육수준이 높은 학교일수록 시간이 증가되지만, 도시지역에서 보다 농촌지역에서의 편차시간이 높은 것으로 분석되었다.
- 마을별 교통취약성을 파악하기 위하여 AHP분석을 통해 가중치를 산정하였으며, 산정된 결과는 Table 8과 같다. 전문가 및 실무진의 관점에서 도로의 취약성은 접근성이 기능성보다 높은 것으로 조사되고 있으며, 접근성은 의료시설이 가장 중요하다고 조사되었으며, 다음으로 고속도로 IC까지의 접근성, 교육시설의 접근성, 공공시설로 접근성의 순서로 나타났다. 기능성의 관점에서는 강설에 의한 것보다는 산사태로 인하여 발생되는 기능적 상실이 높은 것으로 조사되었다.
후속연구
- 6. 농촌 지역의 주택 밀도와 교통 취약성을 상대 비교한 결과 통합청주시의 동쪽 지역과 남쪽 지역에서 낮은 취약성과 주택 밀도를 보여 서로 상관성이 있는 것으로 나타나고 있으며, 향후 주택의 밀도 분포와 교통취약성과의 상관관계로부터 지역의 발전도를 파악해야 할 것으로 판단된다.
- 또한 교육수준 높아질수록 외곽의 접근성이 두드러지게 떨어지는 경향이 나타나고 있는데, 이는 학교 설립 당시 학생들의 접근성이 좋은 위치에 우선적으로 학교가 들어섰기 때문인 것으로 판단된다. 또한 현재의 분석은 도로에 따른 최대속도를 기준으로 설정되어 있기 때문에 차후에 교통체증이나 신호체계를 반영하여 정밀한 접근시간을 파악해야 할 것으로 판단된다.
- 주택의 밀도 분포를 살펴보면 취약성의 분포와 같이 남쪽지역과 동쪽지역의 밀도가 낮은 것을 알 수 있다. 즉, 주택 밀도와 교통취약성의 상관관계가 유사하게 나타내어, 향후 주택의 밀도 분포와 교통 취약성과의 상관관계로부터 지역의 발전도를 파악할 수 있을 것으로 판단된다.
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