대중교통 중심위계 진단 및 토지이용과의 관계성 분석 : 사회 네트워크 중심성 이론의 적용

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The center of public transportation serves as the key for ‘low carbon green growth’, a global task to mitigate global warming, and for this, it is important to increase the use of public transportation. As an alternative to increasing the use of public transport, there are transport and land-use policies, and it is necessary to apply these policies to “public transport centers” such as public transport nodules. However, it is difficult to find a uniform and standardized definition of a “transportation center”, and most tend to regard the center system established in urban planning as a transportation center. The land-use policy is also limited to a uniform policy that does not take into account the network characteristics of public transport, such as high-density and complex development for the station catchment areas.
Public transport has a network structure composed of a network of stops and routes between each stop, so the network connection relationship should be considered when establishing the center and setting the land-use policy direction in consideration of the network structure. In the social science sector, the central tendency according to the network structure is diagnosed mainly through the theory of social network centrality, and it is expected that the central hierarchical methodology of the social science sector can be sufficiently applied to public transportation.
In consideration of this, this study diagnoses the center of public transportation by applying the theory of centrality of social networks to public transportation, and presents the necessity of diagnosing the central hierarchy in consideration of the network connection of urban public transportation by analyzing the relationship between centrality and land-use. After re-defining the social network centrality theory and model as a public transport sector, applying the centrality model with Daejeon as a case area, the center setting using the centrality calculation result and the analysis of the impact relationship with land-use. Through this, it was proved that the theory of social network centrality is applicable to public transportation networks.
In this study, the concepts of 'degree','closeness', and 'betweenness' centralities are used among social network centrality indicators. In the public transport sector, centralities are re-defined as the degree centrality is 'convenience based on the possibility of direct connection through public transport', the closeness centrality is 'efficiency in terms of travel time and cost when traveling to all points', and the betweenness centrality is 'connection in terms of intersection between means of transportation or activities'.
As a result of calculating three centrality indicators for Daejeon Metropolitan City, the deviation of the degree and closeness centrality is relatively constant and increases in a first order linearity. However, in the case of betweenness centrality, the pattern showed a sharp increase in the value at a specific stop. In other words, at the overall level, it was found that the points of connection of traffic such as transfers are not uniform and are concentrated in a specific area. In terms of physical aspects of the city such as land-use, the central tendency of the Dunsan area, which is expressed as a new city center, is higher than that of the original city center, but the central hierarchy of public transportation networks is lower than that of the original city center. In other words, due to new developments such as new-city development and the location of government agencies, the city center moved from the old city center to Dunsan, but the public transportation system was found to have a dual central system of land-use and transportation, which is still centered toward the old city center.
After setting the public transport centrality indicator and commercial density as the central hierarchy of each stop, the central hierarchy in terms of public transport and land-use was established by considering the utility of the central hierarchy and the transit time of public transport between the stops. As a result, in the case of the center of degree and the center of betweenness, the center and the periphery have a specific core. In addition, as a result of establishing the center by using the comprehensive centrality indicator that considers three centrality indicators together, five centers were derived. The result of establishing a center using commercial density also showed a pattern similar to the result of establishing a public transport center, so it was verified that the methodology for establishing a public transport center based on centrality suggested in this study is sufficiently applicable.
Next, an analysis of the impact relationship between the centrality of public transport and urban land-use was performed, and what kind of relationship existed in urban land-use was diagnosed when the different central hierarchical characteristics of each stop were considered together. As a result, in terms of land-use, the relative influence was smaller than that of the other two indicators, but the betweenness centrality showed a positive influence relationship on the commercial density, and this influence relationship was more pronounced in urban areas. In addition, when comparing the degree and closeness centrality, the relative influence of the degree centrality is more pronounced, and the gap is widening in urbanized areas. When this is divided into residential and commercial areas, in rural areas, both residential and commercial densities have a greater influence on the degree centrality. However, in urbanized areas, the intensity of influence of connection centering is greater than that of degree centrality in the case of commercial density in urbanized areas, but in the case of residential density, unlike the previous results, closeness centrality has a greater influence on the formation of residential density. Through this, it was proved that the impact relationship of each centrality indicator on land-use has different influences depending on the region and land-use.
For low-carbon green growth, public transportation use should be promoted by implementing transportation and land-use policies that take into account central characteristics such as the nodules of public transportation. However, in transportation policy, the center of urban transport tends to be regarded as the center of the city, and sufficient consideration has not been made on what kind of land-use policy should be devised according to the urban transport network structure. Prior to the diagnosis of urban public transport centers, and based on the results of the analysis of correlations with land-use, the structure of 'linear' urban transport interconnected by networks such as urban public transport was diagnosed, and the characteristics of urban transport itself were identified. To do this, network-based analysis methods such as social network centrality theory, which have similar structures and accumulated numerous research techniques and case analysis, are required. In addition, the theory of social network centrality has sufficient influence to establish the direction of public transport use promotion based on public transport network structure, such as diagnosis of nodules in the center of public transport according to the characteristics of public transport in the city and diagnosis of land-use policy direction according to the network structure.

국문 초록 (Abstract)

대중교통에 있어 중심지는 지구온난화를 완화시키기 위한 전 세계적인 과제인 ‘저탄소 녹색성장’을 위한 핵심 열쇠로 작용하고, 이를 위해서는 대중교통 이용을 높이는 것이 중요하다. 대중교통 이용을 높이기 위한 대안으로 교통 및 토지이용 정책이 있으며, 대중교통 결절지 등 ‘대중교통 중심지’에 대한 이들 정책의 적용이 필요하다. 하지만 ‘교통의 중심지’에 대한 일률적이고 표준화된 정의를 쉽게 찾을 수 없는 실정이고, 대부분 도시계획에서 설정한 중심지체계를 교통의 중심지로 간주하는 경향이 있다. 토지이용 정책 또한 역세권에 대한 고밀, 복합개발 등 대중교통의 네트워크 특성을 고려하지 않은 일률적인 정책에 그치고 있다.
대중교통은 각 정차지와 정차지 간의 노선망으로 구성된 네트워크 구조를 가지고 있어, 중심지 설정과 네트워크 구조에 고려한 토지이용정책 방향 설정 시 네트워크 연결관계를 고려하여야 한다. 사회과학 분야에서는 주로 사회 네트워크 중심성 이론을 통하여 네트워크 구조에 따른 중심적 경향을 진단하고 있으며, 대중교통 또한 이와 같은 사회과학분야의 중심적 위계 설정방법론을 충분히 적용 가능할 것으로 예상된다.
이를 고려하여 본 연구에서는 사회 네트워크의 중심성 이론을 대중교통에 적용하여 대중교통의 중심지를 진단하고 중심성과 토지이용의 영향관계를 분석하여 도시 대중교통의 네트워크 연결관계를 고려한 중심위계 진단의 필요성을 제시하였다. 사회 네트워크 중심성 이론 및 모형을 대중교통 기준으로 재정의하고, 대전을 사례지역으로 하여 중심성 모형을 적용한 후, 중심성 산정결과를 이용한 중심지 설정 및 토지이용과의 영향관계 분석을 통하여 사회 네트워크 중심성 이론이 대중교통 네트워크에 적용 가능함을 입증하였다.
본 연구에서는 사회 네트워크 중심성 지표들 중 ‘연결중심성’과 ‘근접중심성’, ‘매개중심성’의 개념을 사용하였다. 그리고 대중교통 부문에서 연결중심성은 ‘대중교통을 통한 직결 연결 가능성에 기반한 편리성’으로, 근접중심성은 ‘전체 지점을 대상으로 한 통행 시 통행시간 및 비용 측면에서의 효율성’으로, 매개중심성은 ‘교통수단 또는 활동 간 교차가 이루어지는 측면에서의 연계성’으로 중심성 개념을 재정립하였다.
대전광역시에 대하여 3개의 중심성지표를 산정한 결과 연결중심성과 근접중심성의 경우 중심성 값의 편차가 비교적 일정하게 1차 선형으로 증가하는 양상을 보이고 있으나, 매개중심성의 경우 특정 정차지에서 그 값이 급격히 증가하는 패턴을 보였다. 즉 전체 차원에서 환승 등 통행의 연계지점이 일률적이지 않고 특정 지역에 집중되어 있는 것으로 나타났다. 그리고 토지이용 등 도시의 물리적인 측면에서 신도심으로 표현되는 둔산권이 원도심과 비교하여 중심적 경향이 더욱 높지만, 대중교통 네트워크의 중심위계는 원도심권보다 낮다. 즉 신도시 개발 등 신규개발 및 정부기관등의 입지로 인하여 도시 중심지는 기존 원도심에서 둔산으로 이동하였지만, 대중교통 노선체계는 여전히 원도심 쪽으로 중심화되어 있는 토지이용과 교통의 이중적 중심체계를 갖추고 있는 것으로 나타났다.
대중교통 중심성지표와 상업밀도를 각 정차지의 중심위계로 설정한 후, 중심위계와 정차지 간 대중교통 통행시간에 따른 효용을 함께 고려하여 대중교통과 토지이용 측면에서의 중심지체계를 설정하였다. 이 결과 연결중심성과 매개중심성의 경우 도심 및 주변부로 특정 핵을 가지고 있고, 3개의 중심성지표를 함께 고려한 종합중심성지표를 이용하여 중심지를 설정한 결과 5개의 중심지가 도출되었다. 상업밀도를 이용한 중심지 설정 결과 또한 대중교통 중심지 설정결과와 유사한 패턴을 보이고 있어, 본 연구에서 제시한 중심성별 특성에 기반한 대중교통 중심지 설정방법론이 충분히 적용 가능함을 검증하였다.
다음으로 대중교통의 중심성과 도시 토지이용의 영향관계 분석을 수행하였으며, 정차지별 각기 상이한 중심적 위계 특성을 함께 고려할 때 도시 토지이용에 어떠한 관계성이 존재하고 있는지를 진단하였다. 이 결과 토지이용 측면에서 상대적 영향력은 다른 두 개의 지표에 비해 작지만 매개중심성은 상업 밀도에 긍정적인 영향관계를 보이고, 도시화지역에서 이러한 영향관계가 더욱 뚜렷히 나타났다. 그리고 연결중심성과 근접중심성을 비교하였을 때 연결중심성의 상대적 영향력이 더욱 크게 나타나고 있고, 도시화지역에서 그 격차는 더욱 커지고 있다. 이를 주거와 상업으로 구분하여 볼 때 비도시화지역에서는 주거와 상업 모두 연결중심성과 더욱 큰 영향관계가 나타난다. 도시화지역에서 상업 밀도는 비도시화지역에 비해 연결중심성의 영향강도가 근접중심성보다 더욱 크지만, 주거의 경우 대전 전체 대상 총 밀도, 주거밀도, 상업밀도와의 관계성 분석 및 지역구분별 전체 밀도 분석결과와는 달리 근접중심성이 주거밀도 형성에 더 큰 영향관계를 형성하고 있는 등 각 중심성지표의 토지이용에 대한 영향관계는 지역 및 토지이용 용도에 따라 상이한 영향력을 가지고 있음을 증명하였다.
저탄소 녹색성장을 위하여 대중교통의 결절점 등 중심적 특성을 고려한 교통 및 토지이용 정책 수행으로 대중교통 이용을 증진시켜야 한다. 하지만 교통정책에서 도시교통의 중심지는 주로 도시의 중심지로 간주하는 경향이 있고, 도시교통 네트워크 구조에 따라서 어떠한 토지이용 정책을 강구하여야 하는지에 대해서는 충분한 고려가 이루어지지 않고 있다. 앞서 도시 대중교통 중심지를 진단하고, 토지이용과의 상호 연관관계 분석결과를 토대로 볼 때, 도시 대중교통 등 네트워크로 상호 연결된 ‘선형’의 도시교통 네트워크 구조를 진단하고, 도시교통 자체의 특성을 파악하는 데 있어, 구조가 유사하고 수많은 연구기법 및 사례분석이 축적된 사회 네트워크 중심성 이론 등 네트워크 기반의 분석기법이 필요하다. 그리고 사회 네트워크 중심성 이론이 도시 대중교통 자체 특성에 따른 대중교통의 중심지 등의 결절점 진단 및 네트워크 구조에 따른 토지이용 정책 방향의 진단 등 대중교통 네트워크 구조 기반의 대중교통 이용 증진 방향을 설정하는 데 충분한 영향력이 있을 것으로 예상된다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 ⅰ
• 표 목 차 ⅴ
• 그림목차 ⅷ
• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 1
• 제2절 연구의 범위와 내용 7
• 제2장 이론 및 선행연구 고찰 9
• 제1절 대중교통 이용 활성화 방안 9
• 제2절 중심지 및 사회 네트워크 이론 14
• 1. 토지이용과 교통의 상호작용과 중심지 이론 14
• 1) 토지이용과 교통의 상호작용 및 영향 14
• 2) 중심지 설정 관련 이론 17
• 2. 사회 네트워크와 중심성 이론 21
• 1) 사회 네트워크의 특성 및 역사 21
• 2) 사회 네트워크 중심성의 기본 개념 23
• 3) 중심성의 유형 및 측정방법 25
• 제3절 선행연구 고찰 33
• 1. 중심지 등 도시공간구조 진단 사례 34
• 2. 교통망 기반 사회 네트워크 중심성 적용사례 37
• 제4절 소결 및 연구의 차별성 43
• 제3장 데이터 구축 및 도시현황 기초분석 47
• 제1절 토지이용 및 교통 자료 수집 48
• 1. 토지이용 및 공간정보 수집 49
• 2. 교통정보 수집 51
• 제2절 대전 도시현황 진단 59
• 1. 도시 기초현황 59
• 1) 도시 일반현황 59
• 2) 인구 및 사업체수 변화 60
• 2. 토지이용 및 도시공간구조 63
• 1) 토지이용 현황 63
• 2) 도시공간구조 64
• 3. 대중교통 현황 66
• 제3절 자료 가공 및 DB 구축 70
• 1. 대전광역시 영향권 설정 71
• 2. 토지이용 DB 구축 74
• 1) 건축물행정정보 기초가공 74
• 2) 셀별 바닥면적 및 건물 면적 DB 구축 76
• 3) 정차지별 커널 가중 면적 및 밀도 산정 77
• 3. 대중교통 DB 구축 79
• 1) 정차지별 수송실적 기반 가중치 산정 80
• 2) 출발-도착지 간 운임 기반 시간가치 산정 82
• 3) 도보 환승 네트워크 구축 84
• 4) 대중교통 대기시간 추정 85
• 5) 대중교통 출발-도착지 간 최적 통행시간 네트워크 구축 86
• 6) 최종 네트워크 구축결과 88
• 7) 대중교통 정차지 간 통행시간 산정 90
• 4. 정차지별 토지이용 및 대중교통 DB 구축 결과 91
• 제4장 대중교통 중심성을 이용한 중심지체계 설정 96
• 제1절 대중교통 중심성 산정방안 정립 97
• 1. 대중교통 네트워크 중심성 개념 정립 97
• 2. 대중교통 네트워크 중심성 산정 방법론 99
• 제2절 대중교통 중심성 산정 결과 104
• 제3절 대중교통 중심지체계 설정 112
• 1. 중심지체계 설정 방법론 112
• 2. 대중교통 중심성 지표별 중심지체계 설정 115
• 3. 종합 중심성지표 및 토지이용 기반 중심지체계 설정 118
• 제4절 소결 및 시사점 127
• 제5장 대중교통 중심성과 토지이용과의 관계 분석 131
• 제1절 분석모형 설정 132
• 제2절 분석 결과 및 해석 137
• 1. 대전 전체 대상 관계성 분석결과 137
• 2. 대전 내 지역구분별 관계성 분석결과 138
• 제3절 소결 및 시사점 142
• 제6장 결 론 146
• 제1절 주요 연구결과 146
• 제2절 정책적 시사점 152
• 제3절 연구의 한계와 향후 연구방향 154
• 참고문헌 156
• Abstract 164