『교통계획』을내면서

『교통수요분석』이라는 제목으로 처음 책을 낸 것이 2001년이다. 이 책이 출판된 후 저자는 독자들로부터 많은 격려와 조언을 받았다. 이러한 격려와 조언을 바탕으로 이번에 책의 제목과 내용을 수정·보완하여 새로운 책을 내게되었다.
이번에 새로운 책을 내게 된 것은 다음과 같은 이유 때문이다. 첫째는 교통수요분석이 교통계획의 가장 핵심적인 부분이어서 기존의 『교통수요분석』에다 일부 내용만 추가하면 『교통계획』이라는 책을 만들 수 있다고 판단했기 때문이다. 물론 『교통계획』에서 다루어야 할 내용적 범주에 대해서는 교통수요분석에 초점을 둘 수도 있고, 교통계획과 관련된 의사결정이나 정책에 초점을 둘 수도 있다. 아무튼 이번에 새롭게 내는 책은 전통적인 『교통계획』 교과서들의 내용적 범주를 따라 교통수요분석에 초점을 둔다. 한편 새로운 책을 내게 된 두 번째 동기는 그동안의 강의경험을 바탕으로 책의 내용을 재구성하고 최근의 교통계획관련 이슈들을 포함해야 할 필요성을 느꼈기 때문이다.
이 책에서는 기존 『교통수요분석』의 내용을 바탕으로 수정·보완이 이루어졌다. 수정·보완이 이루어진 주요내용은 다음과 같다.
첫째, 기존 『교통수요분석』에다 새로운 장(章)으로 교통계획의 의의를 다루는 장(章)과 교통계획대안의 평가(비용-편익분석)를 다루는장(章)을 추가하였다. 새로운 2개장(章)을 추가하면서 기존 『교통수요분석』과 융합과 조화를 시도하였다.
둘째, 기존 『교통수요분석』에서 내용의 개정이 필요하거나 추가적으로 논의가 필요한 부분에 대해 수정·보완이 이루어졌다. 예컨대 최근 새로운 이슈가 되고 있는 빅 데이터의 활용이나 자율주행차의 도입과 관련된 내용을 ‘교통계획의 미래와 새로운 가능성’을 다루는 제14장에서 추가하였다.
셋째, 기존 『교통수요분석』에서 발견된 부적합한 표현이나 오류를 수정하고 보완하였으며, 부분적인 내용의 추가나 삭제가 이루어졌다. 아울러 부록에는 책의 내용을 이해하고 예제와 연습문제를 푸는 데 필요한 확률분포표를 실었다. 이러한 일부내용의 추가나 삭제는 그동안의 강의경험을 바탕으로 내용의 중요도와 필요성을 고려하여 이루어졌다.
새로운 책을 내는 과정에서 몇사람의 도움을 받았다. 영남대학교 도시공학과의 정연식 교수는 강의와 연구로 바쁜 일정에도 불구하고 원고의 일부를 읽고 소중한 의견을 주었다. 그리고 영남대학교 대학원에 재학중인 김종진 군은 독자의 입장에서 원고를 검토하고, 교정작업을 적극적으로 도와주었다. 아울러 새로운 책의 출판을 위해 여러 모로 힘써 주신 박영사의 안종만 회장님과 관계자 여러분께 고마운 마음을 전한다.
2018년 1월
저자씀

제 1 편 교통계획의 의의
제 1 장 교통계획의 의의 ………………………………………………… 3
제 1 절 교통의 의의 ……………………………………………………… 3
1. 교통의 개념 ……………………………………………………………… 3
2. 교통의 구성요소 ………………………………………………………… 3
3. 교통의 공간적 분류 …………………………………………………… 5
4. 교통의 연구영역과 학문적 분류 ……………………………………… 6
제 2 절 교통계획의 의의 ………………………………………………… 7
1. 교통계획의 개념 ………………………………………………………… 7
2. 교통계획의 목표 ………………………………………………………… 8
3. 교통계획의 수단 ………………………………………………………… 8
(1) 토지이용 …………………………………………………………… 9
(2) 도 로 망 ……………………………………………………………… 9
(3) 대중교통 …………………………………………………………… 10
(4) 교통운영 …………………………………………………………… 11
(5) 녹색교통 …………………………………………………………… 12
제 3 절 교통계획과정 …………………………………………………… 12
1. 일반적인 계획과정 …………………………………………………… 12
2. 교통계획과정 …………………………………………………………… 14
?연습문제 …………………………………………………………………… 16
?참고문헌 …………………………………………………………………… 16

제 2 편 교통수요분석의 이론적 기초
제 2 장 교통수요의 경제이론 ………………………………………… 21
제 1 절 교통수요의 의의 ………………………………………………… 21
1. 교통수요의 개념 ……………………………………………………… 21
2. 교통수요의 특성 ……………………………………………………… 23
제 2 절 교통수요와 공급 ………………………………………………… 24
1. 수요함수 ………………………………………………………………… 24
2. 공급함수 ………………………………………………………………… 26
3. 수요와 공급의 균형 …………………………………………………… 28
?연습문제 …………………………………………………………………… 29
?참고문헌 …………………………………………………………………… 29
제 3 장 교통수요분석의 접근방법과 이슈 ……………………… 30
제 1 절 교통수요분석의 의의 …………………………………………… 30
1. 교통수요분석의 개념 ………………………………………………… 30
2. 교통수요분석의 연구범위 …………………………………………… 31
3. 존의 구분 ……………………………………………………………… 33
제 2 절 교통수요분석의 접근방법 …………………………………… 34
1. 직접수요모형 …………………………………………………………… 34
2. 4단계 교통수요 분석기법 …………………………………………… 36
3. 확률선택모형 …………………………………………………………… 42
제 3 절 교통수요분석의 기타 이슈 …………………………………… 44
1. 횡단면자료 대 시계열자료의 분석 ………………………………… 44
2. 현시선호 대 잠재선호 접근방법 …………………………………… 45
3. 통행기반 대 활동기반 접근방법 …………………………………… 45
제 4 절 책의 구성과 내용 ……………………………………………… 47
?연습문제 …………………………………………………………………… 48
?참고문헌 …………………………………………………………………… 48

제 3 편 4단계 교통수요 분석기법
제 4 장 통행발생 …………………………………………………………… 53
제 1 절 분석의 기초개념 ………………………………………………… 53
1. 통 행 ………………………………………………………………… 53
2. 통행발생 ………………………………………………………………… 55
제 2 절 통행발생과 토지이용의 관계 ………………………………… 56
1. 교통시스템과 토지이용시스템 ……………………………………… 56
2. 교통과 토지이용의 상호작용 ………………………………………… 57
3. 통행발생에 영향을 미치는 요소 …………………………………… 58
(1) 입지(토지이용) 변수 ……………………………………………… 58
(2) 사회경제적 변수 …………………………………………………… 59
(3) 교통시스템에의 접근성 …………………………………………… 59
제 3 절 원단위법 …………………………………………………………… 59
1. 원단위법의 개요 ……………………………………………………… 59
2. 원단위법의 한계 ……………………………………………………… 61
제 4 절 교차분류 분석 …………………………………………………… 62
1. 교차분류 분석의 개요 ………………………………………………… 62
2. 교차분류 분석의 한계 ………………………………………………… 66
제 5 절 회귀분석 …………………………………………………………… 67
1. 회귀분석의 개요 ……………………………………………………… 67
(1) 존 단위의 회귀모형 ……………………………………………… 67
(2) 가구 단위의 회귀모형 …………………………………………… 69
2. 회귀모형의 추정: 최소제곱법 ……………………………………… 70
(1) 단순선형회귀모형의 추정 ………………………………………… 71
(2) 다중선형회귀모형의 추정 ………………………………………… 75
3. 결정계수 ………………………………………………………………… 79
4. 회귀계수에 대한 가설검정 …………………………………………… 82
5. 다중공선성 ……………………………………………………………… 85
6. 회귀분석의 한계 ……………………………………………………… 86
?연습문제 …………………………………………………………………… 88
?참고문헌 …………………………………………………………………… 90
제 5 장 통행분포 …………………………………………………………… 91
제 1 절 분석의 기초개념 ………………………………………………… 91
1. 통행분포 ………………………………………………………………… 91
2. 출발지-목적지 통행표 ………………………………………………… 92
제 2 절 성장인자모형 …………………………………………………… 93
1. 균일성장인자모형 ……………………………………………………… 93
2. 평균성장인자모형 ……………………………………………………… 98
3. Fratar모형 …………………………………………………………… 104
4. Detroit모형 …………………………………………………………… 118
5. 성장인자모형의 한계 ………………………………………………… 123
제 3 절 중력모형 ………………………………………………………… 124
1. 기본모형 ……………………………………………………………… 124
2. 기본모형의 수정 ……………………………………………………… 126
(1) 거리요소 …………………………………………………………… 126
(2) 규모요소 …………………………………………………………… 127
(3) 상수요소 …………………………………………………………… 128
3. 중력모형의 유형 ……………………………………………………… 129
(1) 총량제약 중력모형 ……………………………………………… 129
(2) 유출제약 중력모형 ……………………………………………… 132
(3) 유입제약 중력모형 ……………………………………………… 135
(4) 이중제약 중력모형 ……………………………………………… 139
4. 중력모형의 추정 ……………………………………………………… 146
5. 중력모형의 한계 ……………………………………………………… 147
?연습문제 ………………………………………………………………… 147
?참고문헌 ………………………………………………………………… 151
제 6 장 교통수단 선택 ………………………………………………… 153
제 1 절 분석의 기초개념 ……………………………………………… 153
제 2 절 교통수단 선택에 영향을 미치는 요소 …………………… 154
1. 통행자의 특성 ………………………………………………………… 154
2. 통행의 특성 …………………………………………………………… 154
3. 교통수단의 특성 ……………………………………………………… 155
제 3 절 통행단 교통수단 분담모형 ………………………………… 155
1. 통행단 교통수단 분담모형의 개요 ………………………………… 155
(1) 전환곡선 …………………………………………………………… 156
(2) 회귀분석 …………………………………………………………… 158
2. 통행단 교통수단 분담모형의 한계 ………………………………… 159
제 4 절 통행교차 교통수단 분담모형 ……………………………… 160
1. 통행교차 교통수단 분담모형의 개요 ……………………………… 160
(1) 전환곡선 …………………………………………………………… 161
(2) 회귀분석 …………………………………………………………… 165
2. 통행교차 교통수단 분담모형의 한계 ……………………………… 167
제 5 절 확률선택모형 …………………………………………………… 168
1. 확률선택모형의 개요 ………………………………………………… 168
2. 확률선택모형의 한계 ………………………………………………… 171
?연습문제 ………………………………………………………………… 172
?참고문헌 ………………………………………………………………… 174
제 7 장 통행배정 ………………………………………………………… 175
제 1 절 분석의 기초개념 ……………………………………………… 175
1. 링크와 통행경로 ……………………………………………………… 175
2. 통행배정 ……………………………………………………………… 176
3. 사람통행과 차량통행 ………………………………………………… 177
4. 통행의 시간대별 변동 ……………………………………………… 177
제 2 절 전량 통행배정기법 …………………………………………… 178
1. 전량 통행배정기법의 개요 ………………………………………… 178
2. 전량 통행배정기법의 한계 ………………………………………… 182
3. Dijkstra 알고리즘 …………………………………………………… 183
4. Floyd 알고리즘 ……………………………………………………… 194
제 3 절 용량제약 통행배정기법 ……………………………………… 203
1. 용량제약 통행배정의 이론적 배경 ………………………………… 203
2. 용량제약 통행배정기법의 개요 …………………………………… 205
3. 수정된 용량제약 통행배정기법 …………………………………… 209
4. 용량제약 통행배정기법의 한계 …………………………………… 212
제 4 절 확률선택모형을 이용한 통행배정기법 …………………… 213
1. 확률선택모형을 이용한 통행배정기법의 개요 …………………… 213
2. 확률선택모형을 이용한 통행배정기법의 한계 …………………… 216
제 5 절 사용자균형 통행배정기법 …………………………………… 220
1. 사용자균형 통행배정기법의 개요 ………………………………… 220
(1) Wardrop의 통행경로 선택원리 ………………………………… 220
(2) 사용자균형 통행배정기법의 기본원리 ………………………… 220
(3) 사용자균형 통행배정의 수리모형 ……………………………… 221
2. 사용자균형 통행배정기법의 한계 ………………………………… 225
?연습문제 ………………………………………………………………… 225
?참고문헌 ………………………………………………………………… 230

제 4 편 확률선택모형
제 8 장 확률선택모형의 의의와 이론적 구조 ………………… 235
제 1 절 확률선택모형의 의의 ………………………………………… 235
1. 확률선택모형의 의의 ………………………………………………… 235
2. 확률선택모형의 활용이 가능한 상황 ……………………………… 236
제 2 절 확률효용이론 …………………………………………………… 237
1. 대안의 관측되지 않는 특성 ………………………………………… 238
2. 의사결정주체의 관측되지 않는 사회경제적 특성 ……………… 239
3. 측정의 오차와 불완전한 정보 ……………………………………… 239
4. 대리변수 ……………………………………………………………… 240
제 3 절 확률선택모형의 이론적 구조 ……………………………… 241
1. 확률선택모형과 효용함수 …………………………………………… 241
2. 결정적 효용함수의 모형정립 ……………………………………… 242
3. 확률적 효용의 분포 가정 …………………………………………… 243
(1) 선형확률모형 ……………………………………………………… 243
(2) 프로빗모형 ………………………………………………………… 245
(3) 로짓모형 …………………………………………………………… 248
?연습문제 ………………………………………………………………… 249
?참고문헌 ………………………………………………………………… 249
제 9 장 로짓모형 ………………………………………………………… 251
제 1 절 로짓모형의 이론적 구조 ……………………………………… 251
제 2 절 로짓모형의 정립 ……………………………………………… 254
1. 이항로짓모형의 정립 ………………………………………………… 254
2. 다항로짓모형의 정립 ………………………………………………… 257
제 3 절 로짓모형의 추정 ……………………………………………… 259
1. 최우추정법 …………………………………………………………… 259
2. Newton-Raphson 알고리즘 ………………………………………… 262
(1) Newton-Raphson 알고리즘의 개요 …………………………… 262
(2) 이항로짓모형을 위한 Newton-Raphson 알고리즘의 적용 … 264
제 4 절 로짓모형의 추정결과 검토 ………………………………… 273
1. 모형의 적합도 ………………………………………………………… 273
2. 가설검정 ……………………………………………………………… 274
(1) 추정된 하나의 모형을 대상으로 한 가설검정 ……………… 274
(2) 시장분할된 소집단별 모형의 비교를 위한 가설검정 ……… 277
제 5 절 로짓모형의 주요이슈 ………………………………………… 281
1. IIA문제 ………………………………………………………………… 281
2. 정책분석을 위한 모형의 활용 ……………………………………… 283
?연습문제 ………………………………………………………………… 284
?참고문헌 ………………………………………………………………… 287
제10장 네스티드 로짓모형 …………………………………………… 288
제 1 절 네스티드 로짓모형의 의의 ………………………………… 288
1. 표준로짓모형의 취약점 ……………………………………………… 288
2. 네스티드 로짓모형의 활용이 가능한 상황 ……………………… 289
3. 네스티드 로짓모형의 가정 ………………………………………… 291
제 2 절 네스티드 로짓모형의 구조와 추정 ………………………… 292
1. 모형의 구조 …………………………………………………………… 292
2. 모형의 정립과 추정 ………………………………………………… 295
제 3 절 네스티드 로짓모형의 추정결과 검토 ……………………… 298
?연습문제 ………………………………………………………………… 299
?참고문헌 ………………………………………………………………… 300

제 5 편 네트워크 모형
제11장 사용자균형 모형 ……………………………………………… 303
제 1 절 Wardrop의 통행경로 선택원리와 네트워크균형 ……… 303
1. Wardrop의 통행경로 선택원리 …………………………………… 303
2. 네트워크균형 ………………………………………………………… 304
제 2 절 사용자균형의 기본가정과 원리 …………………………… 306
1. 사용자균형의 기본가정 ……………………………………………… 306
2. 사용자균형의 원리 …………………………………………………… 306
제 3 절 사용자균형 모형 ……………………………………………… 313
1. 분석의 기초개념: 통행경로와 링크의 관계 ……………………… 313
2. 사용자균형의 수리모형 ……………………………………………… 316
3. 사용자균형 모형의 필요조건 ……………………………………… 321
4. 사용자균형 모형의 충분조건 ……………………………………… 324
5. 사용자균형 모형의 해법: Frank-Wolfe 알고리즘 ……………… 327
?연습문제 ………………………………………………………………… 332
?참고문헌 ………………………………………………………………… 335
제12장 시스템최적 모형 ……………………………………………… 336
제 1 절 시스템최적 모형 ……………………………………………… 336
1. 시스템최적의 수리모형 ……………………………………………… 336
2. 시스템최적 모형의 필요조건 ……………………………………… 340
3. 시스템최적 모형의 충분조건 ……………………………………… 343
제 2 절 사용자균형과 시스템최적의 비교 ………………………… 345
1. 사용자균형과 시스템최적의 비교 ………………………………… 345
2. Braess의 역설 ………………………………………………………… 346
3. 교통계획을 위한 시사점 …………………………………………… 351
?연습문제 ………………………………………………………………… 352
?참고문헌 ………………………………………………………………… 353

제 6 편 교통계획 대안의 평가
제13장 교통계획 대안의 평가: 비용-편익분석 ………………… 357
제 1 절 비용-편익분석의 의의와 절차 ……………………………… 357
1. 비용-편익분석의 의의 ……………………………………………… 357
2. 비용-편익분석의 절차 ……………………………………………… 358
3. 비용-편익분석의 이슈 ……………………………………………… 361
제 2 절 비용-편익분석의 평가기준 ………………………………… 362
1. 순현재가치 …………………………………………………………… 362
2. 내부수익률 …………………………………………………………… 364
3. 편익/비용 비 ………………………………………………………… 367
4. 자본회수기간 ………………………………………………………… 368
5. 평가기준의 비교평가 ………………………………………………… 368
제 3 절 비용과 편익의 측정 …………………………………………… 370
1. 비용과 편익의 구분 ………………………………………………… 370
2. 비용의 측정 …………………………………………………………… 371
3. 편익의 측정 …………………………………………………………… 372
(1) 완전경쟁시장에서 소비자의 가격변화로 나타나는 편익 …… 372
(2) 불완전경쟁시장에서 소비자의 가격변화로 나타나는 편익 … 375
(3) 시장이 존재하지 않는 상품 혹은 서비스의 수준변화로
나타나는 편익 …………………………………………………… 376
제 4 절 적정할인율의 선택과 분배의 문제 ………………………… 383
1. 적정할인율의 선택 …………………………………………………… 383
(1) 민간할인율 ………………………………………………………… 383
(2) 사회적 할인율 …………………………………………………… 384
(3) 자본의 기회비용 ………………………………………………… 384
2. 분배의 문제 …………………………………………………………… 385
제 5 절 불확실성의 문제 ……………………………………………… 386
1. 문제의 개요 …………………………………………………………… 386
2. 의사결정분석 ………………………………………………………… 386
(1) 미래의 상황에 대한 확률의 예측이 가능한 경우 …………… 386
(2) 미래의 상황에 대한 확률값이 주어져 있지 않는 경우 …… 389
3. 민감도분석 …………………………………………………………… 391
제 6 절 비용-편익분석의 확장 ………………………………………… 392
1. 비용-효과분석 ………………………………………………………… 392
2. 목표달성행렬 ………………………………………………………… 394
?연습문제 ………………………………………………………………… 396
?참고문헌 ………………………………………………………………… 398

제 7 편 교통계획의 미래와 새로운 가능성
제14장 교통계획의 미래와 새로운 가능성 …………………… 401
제 1 절 교통수요모형의 미래: 이슈와 전망, 그리고 발전방향 401
1. 활동수요와 통행행태의 접목 ……………………………………… 401
2. 가구 구성원 사이의 상호작용 ……………………………………… 402
3. 통행시간대 선택행태의 분석 ……………………………………… 402
4. 교통수요의 새로운 척도 …………………………………………… 403
5. 4단계 교통수요 분석과정에서의 피드백 ………………………… 404
6. 연속/이산 선택모형의 활용 ………………………………………… 406
7. 시계열자료의 활용 …………………………………………………… 406
8. 잠재선호자료의 활용 ………………………………………………… 407
제 2 절 교통계획의 새로운 가능성 ………………………………… 408
1. ITS의 활용 …………………………………………………………… 408
2. GIS의 활용 …………………………………………………………… 410
3. 빅 데이터의 활용 …………………………………………………… 411
4. 자율주행차의 도입 …………………………………………………… 413
?연습문제 ………………………………………………………………… 414
?참고문헌 ………………………………………………………………… 415

부 록
1. 표준정규(Z)분포표 …………………………………………………… 419
2. t-분포표 ……………………………………………………………… 420
3. χ2-분포표 ……………………………………………………………… 421
색 인 ……………………………………………………………………… 423

『교통계획』을내면서

『교통수요분석』이라는 제목으로 처음 책을 낸 것이 2001년이다. 이 책이 출판된 후 저자는 독자들로부터 많은 격려와 조언을 받았다. 이러한 격려와 조언을 바탕으로 이번에 책의 제목과 내용을 수정·보완하여 새로운 책을 내게되었다.
이번에 새로운 책을 내게 된 것은 다음과 같은 이유 때문이다. 첫째는 교통수요분석이 교통계획의 가장 핵심적인 부분이어서 기존의 『교통수요분석』에다 일부 내용만 추가하면 『교통계획』이라는 책을 만들 수 있다고 판단했기 때문이다. 물론 『교통계획』에서 다루어야 할 내용적 범주에 대해서는 교통수요분석에 초점을 둘 수도 있고, 교통계획과 관련된 의사결정이나 정책에 초점을 둘 수도 있다. 아무튼 이번에 새롭게 내는 책은 전통적인 『교통계획』 교과서들의 내용적 범주를 따라 교통수요분석에 초점을 둔다. 한편 새로운 책을 내게 된 두 번째 동기는 그동안의 강의경험을 바탕으로 책의 내용을 재구성하고 최근의 교통계획관련 이슈들을 포함해야 할 필요성을 느꼈기 때문이다.
이 책에서는 기존 『교통수요분석』의 내용을 바탕으로 수정·보완이 이루어졌다. 수정·보완이 이루어진 주요내용은 다음과 같다.
첫째, 기존 『교통수요분석』에다 새로운 장(章)으로 교통계획의 의의를 다루는 장(章)과 교통계획대안의 평가(비용-편익분석)를 다루는장(章)을 추가하였다. 새로운 2개장(章)을 추가하면서 기존 『교통수요분석』과 융합과 조화를 시도하였다.
둘째, 기존 『교통수요분석』에서 내용의 개정이 필요하거나 추가적으로 논의가 필요한 부분에 대해 수정·보완이 이루어졌다. 예컨대 최근 새로운 이슈가 되고 있는 빅 데이터의 활용이나 자율주행차의 도입과 관련된 내용을 ‘교통계획의 미래와 새로운 가능성’을 다루는 제14장에서 추가하였다.
셋째, 기존 『교통수요분석』에서 발견된 부적합한 표현이나 오류를 수정하고 보완하였으며, 부분적인 내용의 추가나 삭제가 이루어졌다. 아울러 부록에는 책의 내용을 이해하고 예제와 연습문제를 푸는 데 필요한 확률분포표를 실었다. 이러한 일부내용의 추가나 삭제는 그동안의 강의경험을 바탕으로 내용의 중요도와 필요성을 고려하여 이루어졌다.
새로운 책을 내는 과정에서 몇사람의 도움을 받았다. 영남대학교 도시공학과의 정연식 교수는 강의와 연구로 바쁜 일정에도 불구하고 원고의 일부를 읽고 소중한 의견을 주었다. 그리고 영남대학교 대학원에 재학중인 김종진 군은 독자의 입장에서 원고를 검토하고, 교정작업을 적극적으로 도와주었다. 아울러 새로운 책의 출판을 위해 여러 모로 힘써 주신 박영사의 안종만 회장님과 관계자 여러분께 고마운 마음을 전한다.
2018년 1월
저자씀