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문제 정의
- 본 연구는 교통부문 탄소배출 저감을 위한 토지이용 계획 기법을 개발하고 그 효과를 정량적으로 검증하는데 목적이 있다. 이를 위해 기존 연구들을 활용하여 토지이용계획 단계에서 적용할 수 있는 탄소저감 설계요소를 도출하고 실제 대상지에 적용하여 교통부문 탄소배출량을 산정하였다.
- 본 연구는 토지이용계획 과정에 적용할 수 있는 탄소저감 설계요소를 도출하고 실제 대상지에 적용하여 정량적인 교통부문 탄소저감효과를 분석했다는 측면에서 의미가 있다. 본 연구의 결과물은 탄소저감도시를 계획하는 과정에 활용할 수 있으며, 또한 향후 도시계획 심의 등에 탄소배출량 평가기준이 포함할 경우 평가기준으로 활용 가능할 것으로 생각된다.
- 본 연구에서 탄소저감효과를 검증을 하기 위해 LH공사에서 수립한 기존 계획안과 탄소저감설계를 적용한 계획안을 비교하여 교통부문 탄소배출량을 산정하였다. 완공시점은 공사기간을 고려하여 2017년도로 설정하였다.
- 하지만 토지이용계획 단계에서 발생하는 교통 부문 탄소배출량을 추정하고 모니터링 할 수 있는 전체적인 시스템은 아직까지 갖추어져 있지 않으며, 특히 실제 대상지에 토지이용계획을 적용하고 탄소배출량을 검증하는 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 이에 본 연구는 교통부문 탄소배출 저감을 위한 토지이용계획 기법을 개발하고 그 효과를 정량적으로 검증하는데 목적이 있으며, 이를 위해 실제 대상지에 탄소저감설계를 적용하고 교통부문 탄소저감 효과를 분석하고자 한다.
제안 방법
- 이어서 토지이용계획도를 참고하여 시나리오별 교통 모형(교통존, Network)을 Table 3과 같이 구축하였다. 교통존은 블록 단위로 세분화된 교통존을 구축하였으며, Network는 토지이용계획도를 참고하였다. 시나리오별 교통존을 살펴보면 차이가 있음을 확인할 수 있다.
- 구축한 데이터를 통해 교통존 간 O/D를 분석하여 Link별 교통수요를 예측하였으며, 최종적으로 계획안의 자동차 총 주행거리(km/일), 하루 발생교통량(대/일)을 추정하였다. 전체적인 과정은 Figure 4와 같다.
- 첫째, 대상지 외곽개발 및 용도복합을 통해 차량의 이동거리 감소를 유도하였다. 대상지 외부에서 내부로 들어오는 차량의 이동거리를 감소시키기 위해 외곽을 고밀로 개발하였고, 용도복합을 통해 차량 이용을 줄이고자하였다. 또한 통행량이 많이 발생하는 지역에 상업시설을 배치하고 차량의 이동거리를 최소화시킴으로써 차량 통행에 의한 탄소배출량을 줄이도록 하였다.
- 둘째, 대상지 전역에 걸쳐 보행네트워크를 구축하였다. 대상지 전역을 보행자도로로 연결시켜 대상지 내에서 걸어서 이동할 때 불편함이 없도록 계획하였고, 차량 동선과 보행자 동선을 분리시킴으로써 보행자가 안전하게 걸어 다닐 수 있도록 하였다. 또한 대상지를 가로지르는 매곡천 주변에 수변공원을 조성하여 보행자 네트워크와 연결시킴으로써 쾌적성을 증진시키도록 하였다.
- 둘째, 대상지 전역에 걸쳐 보행네트워크를 구축하였다. 대상지 전역을 보행자도로로 연결시켜 대상지 내에서 걸어서 이동할 때 불편함이 없도록 계획하였고, 차량 동선과 보행자 동선을 분리시킴으로써 보행자가 안전하게 걸어 다닐 수 있도록 하였다.
- 또한 O/D 구축을 위해 탕정지구가 속한 아산시의 사회경제지표와 가구통행실태조사 결과를 이용하였는데, 구축과정에서 유사한 통행행태를 갖는 인구그룹(Person Group)의 통행체인(Trip-Chain)을 이용하여 통행분포 및 패턴을 구축하였다. Trip-Chain은 Figure 5와 같이 하루 동안 사람이 활동한 순서로 묘사되는데, 예를 들면 HJWH(집-출근-업무-집)와 같이 Trip-Chain은 하나의 지점에서 다른 지점으로 움직임을 설명한다.
- 대상지 전역을 보행자도로로 연결시켜 대상지 내에서 걸어서 이동할 때 불편함이 없도록 계획하였고, 차량 동선과 보행자 동선을 분리시킴으로써 보행자가 안전하게 걸어 다닐 수 있도록 하였다. 또한 대상지를 가로지르는 매곡천 주변에 수변공원을 조성하여 보행자 네트워크와 연결시킴으로써 쾌적성을 증진시키도록 하였다. 이를 통해 대상지 내부에서 이동할 때 차량을 통한 이동에서 보행을 통한 이동으로 변화할 수 있도록 유도하였다.
- 대상지 외부에서 내부로 들어오는 차량의 이동거리를 감소시키기 위해 외곽을 고밀로 개발하였고, 용도복합을 통해 차량 이용을 줄이고자하였다. 또한 통행량이 많이 발생하는 지역에 상업시설을 배치하고 차량의 이동거리를 최소화시킴으로써 차량 통행에 의한 탄소배출량을 줄이도록 하였다.
- 본 연구는 먼저 문헌연구 및 사례조사를 통해 토지이용계획 단계에서 적용할 수 있는 탄소저감 설계요소를 도출하고 도출한 설계요소를 실제 대상지에 적용하여 탄소저감 측면에서 개선된 토지이용계획안을 제시하였다. 이어서 교통부문 탄소저감 효과를 분석하였으며, 이를 위해 교통시뮬레이션 프로그램 VISUM을 이용하였다.
- 본 연구는 서승연·이경환(2013), 진장원·박민관 (2012), 류경무·백기영·김영환·박종광(2011), 이재준·최석환(2009) 등의 연구를 토대로 토지이용계획 단계에서 적용가능한 탄소저감 설계요소를 도출하였으며 자세한 내용은 Table 1과 같다.
- 본 연구의 설계 지침과 비통력·무탄소 교통수단 활성화 종합계획에서 제시된 전략의 방향이 같으므로 본 연구의 대상지의 보행/기타의 수단분담률을 보행과 자전거의 계획지표를 이용하여 분석하였다.
- 분석대상권은 대상지 내부 토지이용계획에 따른 블럭 단위로 구축하였으며, 직접 및 간접영향권은 국가교통DB센터(KTDB)에서 제공하는 2014년 전국 네트워크를 활용하였다. 분석대상권의 세부 분석을 위해 아산시를 대상으로 Sub-Area(대상권 분석 시 Network 추출) 작업을 진행 후 대상권에서 외부(직접영향권, 간접영향권)의 유출/입 통행을 고려하였다. 따라서 본 연구에서 사용된 O/D는 대상권에서의 내부통행량과 외부통행량을 모두 포함한 것이다.
- 분석대상권의 토지이용계획에 따라 사회경제지표를 수집하였다. 본 연구에서 조사한 사회경제지표 항목은 Table 4와 같다.
- 이를 통해 시나리오별 수단분담률은 Table 5와 같이 설정하였다. 설정된 수단분담률 중 승용차와 승합차, 화물차의 경우 차종에 따라 탄소배출량이 다르므로 차종별 수단분담률을 설정하였다.
- 셋째, 대상지 중앙을 가로지르는 Community Corridor(커뮤니티 회랑)을 적용하였다. 학교, 공공시설, 체육시설 및 공원 등 생활에 필요한 여러 시설들을 도시 중심에 배치하여 일상생활축을 형성하여 이동성과 편리성을 높여 보행 활동이 늘어날 수 있도록 유도하였다.
- 수단선택의 경우 시나리오Ⅰ은 기존의 계획안을 참고하여 아산시 수단분담률 예측값(2017년)을 이용하여 분석하였으며, 시나리오Ⅱ의 수단분담률은 제2차 대중교통기본계획과 제1차 비동력·무탄소 교통수단 활성화 종합계획을 참고하였다.
- 산출식에 대입할 차량이동거리를 구하기 위해 계획안 변경에 따른 시나리오별 교통수요 변화예측이 가능한 시뮬레이션 프로그램인 VISUM을 활용하였다. 시뮬레이션 분석 시 대상지 내부는 분석대상권, 대상지 외부는 직접영향권과 간접영향권으로 구분하여 구축하였다. 분석대상권은 대상지 내부 토지이용계획에 따른 블럭 단위로 구축하였으며, 직접 및 간접영향권은 국가교통DB센터(KTDB)에서 제공하는 2014년 전국 네트워크를 활용하였다.
- 본 연구는 교통부문 탄소배출 저감을 위한 토지이용 계획 기법을 개발하고 그 효과를 정량적으로 검증하는데 목적이 있다. 이를 위해 기존 연구들을 활용하여 토지이용계획 단계에서 적용할 수 있는 탄소저감 설계요소를 도출하고 실제 대상지에 적용하여 교통부문 탄소배출량을 산정하였다. 본 연구의 주요 분석결과를 요약하면 다음과 같다.
- 또한 대상지를 가로지르는 매곡천 주변에 수변공원을 조성하여 보행자 네트워크와 연결시킴으로써 쾌적성을 증진시키도록 하였다. 이를 통해 대상지 내부에서 이동할 때 차량을 통한 이동에서 보행을 통한 이동으로 변화할 수 있도록 유도하였다.
- 이어서 개별행태모형을 이용하여 통행 발생·통행배분·수단선택 과정을 분석하였다.
- 제1차 비동력·무탄소 교통수단 활성화 종합계획에서는 비동력·무탄소 교통수단 즉, 보행 및 자전거 이용이 교통수단으로써 수송분담을 증대하는 것을 목표로 보행과 자전거의 수단분담률을 제시하였다.
- 첫째, 문헌연구 및 사례조사를 통해 토지이용계획 단계에서 적용할 수 있는 탄소저감 설계요소 도출하였으며, 구체적으로 대상지 외곽개발 및 용도복합, 보행네트워크 구축, 커뮤니티 코리더 등의 계획기법을 제안하였다. 둘째, 탄소저감설계 적용으로 인한 차량 주행거리 감소 정도를 추정하기 위해 탄소저감 설계요소를 아산 탕정지구에 적용하고 VISUM 프로그램을 이용하여 분석을 수행한 결과 탄소저감설계를 적용할 경우 승용차와 승합차의 교통량과 주행거리가 크게 줄어드는 것으로 나타났으며, 교통 부문 탄소배출량은 약 17.
- 셋째, 대상지 중앙을 가로지르는 Community Corridor(커뮤니티 회랑)을 적용하였다. 학교, 공공시설, 체육시설 및 공원 등 생활에 필요한 여러 시설들을 도시 중심에 배치하여 일상생활축을 형성하여 이동성과 편리성을 높여 보행 활동이 늘어날 수 있도록 유도하였다.
대상 데이터
- 대상지 세부존 및 내부통행량 구축 시 아산시 가구통행실태조사 데이터를 활용하여 Trip Chain을 구축하였으며, 대상지에서 외부통행량 구축 시 국가 교통DB센터에서 제공하는 아산시 탕정면 동산리 유출· 입 통행량(내부통행량 제외)을 이용하였다.
- 본 연구의 대상지는 도·농복합도시로 2016년 예측치를 이용하여 분석하였다.
- 본 연구의 대상지는 충청남도 아산시 탕정면 동산리 일원으로 (구)아산신도시 탕정지구 2단계 개발예정지의 일부 지역이다. 대상지 면적은 약 69.
- 시뮬레이션 분석 시 대상지 내부는 분석대상권, 대상지 외부는 직접영향권과 간접영향권으로 구분하여 구축하였다. 분석대상권은 대상지 내부 토지이용계획에 따른 블럭 단위로 구축하였으며, 직접 및 간접영향권은 국가교통DB센터(KTDB)에서 제공하는 2014년 전국 네트워크를 활용하였다. 분석대상권의 세부 분석을 위해 아산시를 대상으로 Sub-Area(대상권 분석 시 Network 추출) 작업을 진행 후 대상권에서 외부(직접영향권, 간접영향권)의 유출/입 통행을 고려하였다.
이론/모형
- 이는 차량이 대상지 내부로 진입할 때 우회하는 것을 방지하기 위하여 도로를 추가로 설치하였기 때문이다. 본 연구의 수요모형은 전통적 교통수요 4단계 모형보다 지역(Zone) 특성을 반영할 수 있는 개별형태모형을 활용하였다.
- 산출식에 대입할 차량이동거리를 구하기 위해 계획안 변경에 따른 시나리오별 교통수요 변화예측이 가능한 시뮬레이션 프로그램인 VISUM을 활용하였다. 시뮬레이션 분석 시 대상지 내부는 분석대상권, 대상지 외부는 직접영향권과 간접영향권으로 구분하여 구축하였다.
- 본 연구는 먼저 문헌연구 및 사례조사를 통해 토지이용계획 단계에서 적용할 수 있는 탄소저감 설계요소를 도출하고 도출한 설계요소를 실제 대상지에 적용하여 탄소저감 측면에서 개선된 토지이용계획안을 제시하였다. 이어서 교통부문 탄소저감 효과를 분석하였으며, 이를 위해 교통시뮬레이션 프로그램 VISUM을 이용하였다. VISUM은 시간대별 교통수요를 예측하는 프로그램으로 거시적 시뮬레이션이 가능하며 개별형태모형을 통해 교통존 간 O/D분석 및 Link별 교통수요 예측이 가능한 프로그램이며 본 연구의 분석과정에 적합하다고 판단하여 이를 활용하였다.
- 이와 같이 추정된 값들을 이용하여 대상지 내교통부문 탄소배출량을 산정하였으며 승용/승합차, 버스, 화물차의 탄소배출량은 국립환경과학원의 자동차 온실가스 저감 대책 연구(2005)의 CO2배출계수를 이용하여 산정하였다. 구체적인 산정식은 아래와 같다.
- 차종별 수단분담률은 아산시 차종별 등록현황을 참고하여 Table 6과 같이 설정하였다. 통행배정은 가능한 많은 경로를 검색하여 경로를 배정하는 사용자 균형배분법을 사용하였으며 시나리오별 통행 배정 결과는 Table 7과 같다.
성능/효과
- VISUM 프로그램을 이용하여 추정한 결과 승용차/승합차의 총 주행거리는 21,154.5km/일(시나리오Ⅰ)에서 15,709.0km/일로 크게 감소한 것으로 나타난다. 승용차/승합차의 교통량도 123,446대(시나리오Ⅰ)에서 90,086대(시나리오Ⅱ)로 탄소저감설계 적용 후 감소한 것을 확인할 수 있다.
- 첫째, 문헌연구 및 사례조사를 통해 토지이용계획 단계에서 적용할 수 있는 탄소저감 설계요소 도출하였으며, 구체적으로 대상지 외곽개발 및 용도복합, 보행네트워크 구축, 커뮤니티 코리더 등의 계획기법을 제안하였다. 둘째, 탄소저감설계 적용으로 인한 차량 주행거리 감소 정도를 추정하기 위해 탄소저감 설계요소를 아산 탕정지구에 적용하고 VISUM 프로그램을 이용하여 분석을 수행한 결과 탄소저감설계를 적용할 경우 승용차와 승합차의 교통량과 주행거리가 크게 줄어드는 것으로 나타났으며, 교통 부문 탄소배출량은 약 17.7% 줄어드는 것으로 분석되었다. 셋째, 교통부분 탄소저감효과를 산정한 결과 약 450.
- 7% 줄어든 것으로 나타났다. 또한 탄소저감설계 적용 후 교통부문에서 연간 약450.7t CO2의 탄소저감 효과가 있는 것으로 분석되었다.
- 7% 줄어드는 것으로 분석되었다. 셋째, 교통부분 탄소저감효과를 산정한 결과 약 450.7tCO2/yr로 나타났다.
- 0km/일로 크게 감소한 것으로 나타난다. 승용차/승합차의 교통량도 123,446대(시나리오Ⅰ)에서 90,086대(시나리오Ⅱ)로 탄소저감설계 적용 후 감소한 것을 확인할 수 있다. 이어서 버스의 총 주행거리를 살펴보면 시나리오Ⅰ은 1,131.
- 최종적으로 교통부문 탄소배출량 산정한 결과는 Table 9와 같다. 시나리오Ⅰ의 교통부문 탄소배출량은 연간 2,549.2t CO2, 시나리오Ⅱ의 교통부문 탄소배출량은 연간 2,098.5t CO2으로 약 17.7% 줄어든 것으로 나타났다. 또한 탄소저감설계 적용 후 교통부문에서 연간 약450.
- 승용차/승합차의 교통량도 123,446대(시나리오Ⅰ)에서 90,086대(시나리오Ⅱ)로 탄소저감설계 적용 후 감소한 것을 확인할 수 있다. 이어서 버스의 총 주행거리를 살펴보면 시나리오Ⅰ은 1,131.8km/일, 시나리오Ⅱ는 1,153.8km/일로 약간 증가한 것으로 나타나며, 교통량도 시나리오Ⅰ은 7,136대/일, 시나리오Ⅱ는 7,588대/일로 증가하는 것으로 나타난다. 이와 같은 결과는 통행수단이 승용차/승합차에서 대중교통(버스)로 전환되기 때문에 나타나는 효과로 판단된다.
- 첫째, 대상지 외곽개발 및 용도복합을 통해 차량의 이동거리 감소를 유도하였다. 대상지 외부에서 내부로 들어오는 차량의 이동거리를 감소시키기 위해 외곽을 고밀로 개발하였고, 용도복합을 통해 차량 이용을 줄이고자하였다.
- 우리나라는 제조업 중심의 산업발전으로 인해 화석연료 의존도가 높아지면서 온실가스 배출량도 급격히 증가하였다. 특히 온실가스의 주범인 이산화탄소 배출량이 꾸준히 증가하고 있는데, 2011년 기준 우리나라의 이산화탄소 배출량은 6억1000만t CO2으로 세계에서 7번째로 많으며 1990년에 비해 144%가 증가한 것으로 나타났다.
- 이와 같은 결과는 통행수단이 승용차/승합차에서 대중교통(버스)로 전환되기 때문에 나타나는 효과로 판단된다. 화물차량의 총 주행거리를 살펴보면 시나리오Ⅰ은 1,102.4km/일, 시나리오Ⅱ는 1,115.6km/일로 약간 증가한 것으로 나타났으며, 교통량은 시나리오Ⅰ은 6,460대/일, 시나리오Ⅱ는 6,455대/일로 감소한 것으로 나타났다.
후속연구
- 그러나 본 연구는 시뮬레이션 프로그램을 활용한 연구로 실제 완공된 대상지를 대상으로 한 연구가 아니라는 한계가 있으며 따라서 향후 실제 탄소저감설계가 적용되어 완공된 주거단지에 대한 분석을 통해 탄소저감효 과를 실증적으로 검증하는 연구가 추가적으로 수행될 필요가 있다고 판단된다.
- 하지만 대부분의 연구들이 원단위를 이용하여 탄소저감효과를 검증하고 있을 뿐 실제 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 그 효과를 정량적으로 분석한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 실제 대상지에 적용할 수 있는 토지이용계획 설계요소를 개발하고 교통부문 탄소저감효과를 정량적으로 검증할 수 있는 연구가 필요하다고 판단된다.
- 본 연구는 토지이용계획 과정에 적용할 수 있는 탄소저감 설계요소를 도출하고 실제 대상지에 적용하여 정량적인 교통부문 탄소저감효과를 분석했다는 측면에서 의미가 있다. 본 연구의 결과물은 탄소저감도시를 계획하는 과정에 활용할 수 있으며, 또한 향후 도시계획 심의 등에 탄소배출량 평가기준이 포함할 경우 평가기준으로 활용 가능할 것으로 생각된다.
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