토지이용-교통 통합모형 구축 및 도시계획과정에의 활용방안에 관한 연구 = (A) study on development and application of a land use-transportation intergrated model for urban planning process

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 현재 우리나라 도시계획과정에서 다양한 문제점이 발생하고 있다는 점에 근거하여 그 문제점들에 대한 확인과 이를 해결할 수 있는 방안으로 토지이용-교통 통합모형을 구축하고, 계획과정에서의 활용방안을 모색하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 크게 이론 및 선행연구 검토, 분석의 틀 설정, 모형검토 및 평가, 통합모형 구축, 활용방안 제시 등으로 구분하여 연구를 진행하였다. 각각의 내용에 설명하면 먼저 이론 및 선행연구 검토에서는 계획과정에서 이슈가 되고 있는 내용을 도시계획체계 및 과정, 토지이용-교통 통합모형, 기후변화와 도시계획으로 구분하여 이론적 배경과 선행연구를 검토하였다. 그 결과 다음과 같은 계획과정의 문제점들을 확인할 수 있었다. 첫째, 계획체계에서는 상ㆍ하위계획간의 정합성 문제, 하향식 방식에 따른 계획수립, 다양한 환경변화에 효과적 대응의 어려움이 있었다. 둘째, 계획내용에서는 객관적 방법론의 부재, 획일적인 계획의 수립, 계획내용간의 연계가 이루어지지 못하고 있었다. 셋째, 통합모형과 관련해서는 도시모형과 생태모형의 한계, 토지이용-교통 통합모형의 검토와 적용 노력 부적이 있었다. 넷째, 환경변화 측면에서는 기후변화 파급을 반영한 적절한 방법의 부재, 환경부문 변화에 대한 계획과정의 적용 노력의 부족이 있었다. 이러한 문제점 해결을 위해서는 통합모형을 구축하고 계획과정에서 활용하려는 노력이 필요함을 도출 할 수 있었다. 분석의 틀 설정에서는 앞에서 다루었던 문제점을 해결을 위해 다루어 져야 하는 내용을 ①계획요소의 반영, ②변수들간의 연결, ③상ㆍ하위계획간의 정합성 확보로 구분하여 연구진행을 위한 분석의 틀을 설정하였다. 분석의 틀을 기반으로 본 연구는 크게 3단계로 구분하여 진행되었다. 먼저 계획요소의 반영을 위해 “모형의 검토 및 평가” 단계에서는 국내외에 소개되었던 관련모형에 대한 검토와 수도권에 적용 가능한 모형을 도출하기 위하여 포괄성, 통합성, 전달력, 편의성으로 구분하여 평가하였다. 그 결과 공간상호작용 모형이 적정한 것으로 평가되었다. 다음으로 변수들간의 연계를 위해 “통합모형의 구축” 단계에서는 앞단계에서 도출된 공간상호작용 모형의 최신 버전인 G-LUM(Gravity based Land Use Model)을 기반으로 인구, 고용, 토지이용, 교통, CO2, 공간변수를 연결한 형태로 모형을 구축하도록 하였다. 그리고 모형을 적용하기 위하여 필요한 자료를 고용 및 가구, 토지이용, 교통, 공간으로 구분하여 구축하여, 추정결과를 정리하였다. 마지막으로 상ㆍ하위계획간의 정합성 확보를 위해 “계획과정의 활용방안” 단계에서는 이전 단계에서 모형을 통해 추정된 자료를 활용하여 상위계획인 수도권 광역도시계획과의 정합성 확보를 위한 지표를 설정하였다. 정합성 확보를 위한 지표는 내용적 정합을 위한 지표와 공간적 정합을 위한 지표로 구분하였으며, 다시 사례별로 이를 구분하여 정합성을 검증하였다. 내용적 정합성의 지표는 수도권광역도시계획의 주요 전략중 다핵공간구조 개편 및 자족생활권 형성은 인구밀도, 고용밀도, 직주비율을 통해 검증하였다. 공간구조 개편 및 광역토지이용은 용도별 면적의 변화를 통해, 대중교통 중심 광역교통체계는 통행시간의 변화를 통해, 광역 대기질 보전체계 구축은 온실가스 배출량의 변화를 통해 검증하였다. 공간적 정합을 위한 지표는 다핵공간구조를 통한 균형개발 및 광역적 토지이용 전략과의 정합성 검증을 위해 공간적 개발지의 추정과 시가지확산 지수를 통해 검증 하였다. 사례별 구분은 사례1 : 수도권의 시군별 도시계획 인구를 모형에 적용한 경우, 사례2 : 수도권 광역도시계획의 목표인구를 모형에 적용한 경우, 사례3 : 통계청의 추정인구와 고용자수를 모형에 적용한 경우로 구분하였다. 그 결과 사례3의 결과가 모든 부문에서 정합성이 높은 것으로 나타났으며, 사례1의 결과가 정합성이 높지 않은 것으로 나타났다. 기존에는 계획간 정합성을 평가하고 협의하는데 있어서 적정 방법론이 제시되지 못하여 다양한 문제점을 가지고 있었으나 본연구에서 사용한 통합모형은 이러한 정합성을 검증하는 적정 도구로서활용될 여지가 충분한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 통합모형은 계획과정에서 객관적 방법론으로서 계획체계에서 활용, 계획체계를 지원하는 도구, 환경부문에서 CO2 배출량 등의 변화에 대응할 수 있는 방법론 등으로 활용될 수 있을 것이다. 그리고 상ㆍ하위계획간의 정합성 확보를 위한 합의와 수단으로서 계획체계에 적용이 가능할 것이다. 그러나 이러한 통합모형이 가지고 있는 한계는 분명히 존재하고 있으며, 이러한 한계를 극복하고, 그 역할을 충분히 수행하기 위해서는 향후 다양한 변수들의 연결, 관련 자료의 구축및 적용, 정합성을 위한 평가지표 개발 및 적용 등이 필요한 것으로 보인다. 본 연구는 현 시점에서 활용 가능한 자료를 바탕으로 다양한 변수들을 고려하여 연결하는 형태의 통합모형을 구축하고, 이를 실질적으로 수도권에 적용하였다. 그리고 계획과정의 활용을 위해 사례를 설정하고, 정합성의 검증과 활용방안을 제시하였다는 점에서 의의가 크다고 할 수 있다. 향후에는 본 연구에서 다루지 못하였던 부문들을 보완하여 발전시키는 노력이 이루어져 서두에서 언급한 계획과정의 문제점 해결할 수 있기를 기대해 본다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to suggest better ways to apply land use-transportation integrated model to identify and address the issues and problems that have emerged and been pended in the urban planning world. Many preceded studies have recently discussed the pending issues of Korean urban planning. I have also studied and discussed the issues in a spectrum of urban planning systems and processes, land use-transportation model and climate change. As a result, the following issues and problems were identified. First, regarding the planning system, the urban plans were lack of hierarchical consistency; established based on the top-down decision making processes; and were not able to effectively cope with expectable climate changes. Second, urban plan were lack of objective methodologies; they were established uniformly with less distinction; and they were not technically engaged or linked to each other. Third, concerning the land use-transportation model, there were limitations of urban planning models and even ecology models to explain the real-world situation. Also the land use-transportation model has not been widely tried or applied. Lastly, there was no plans and methodology that can explain the impacts of future climate changes. Through the literature study, the land use-transportation model was further seen as a critical requirement to address the problems previously described. The framework of this study was made to consist of the following processes: 1) reflection of planning factors, 2) connecting variables, 3) securing the hierarchical consistency among individual plans. In the first process, I evaluated urban planning models which were widely adopted by the preceded studies. The evaluation was to identify the most applicable models based on 'Comprehensiveness', 'Integrity', ' Intelligibility’, and ‘Easy of Use’. According to the evaluation results, the Spatial Interaction Model, Spatial Input-output Model, Micro Simulation Model is the most applicable to the Seoul metropolitan area. The second process was to construct a new model using G-LUM, a spatial interaction model developed and widely used recent days, and variables that complements the spatial interaction model (eg, population, employment, land use, transportation, environment and spatial variables). In this process I also collected data and categorized them with four categories; employment and households, land use, transportation and space. To evaluate the consistency among the established urban plans, I created indexes based on the results of the pre-described model evaluation. The indexes were to secure planning consistency with the Metropolitan City-Region Planning for Seoul Metropolitan Areas. I categorized the indexes largely into two groups; ‘indexes for contextual consistency’ and ‘indexes for spatial consistency’. The indexes were re-categorized based on cases and then utilized to evaluate the consistency. The indexes for contextual consistency were evaluated using key strategies of the metropolitan city-region planning. Multi-core spatial reorganization and self-sufficiency were evaluated using population density, employment density and ratio of job accessibility. Spatial restructuring and mega-region-scale land-use are evaluated using the changes of areas of each use while transit-oriented mega transportation system is based on the changes of travel miles. Air quality conservation is evaluated using the total volume of greenhouse gas emission. The indexes for spatial consistency is evaluated through forecasting development areas and using suburban sprawl index to measure their consistency with the balanced development and mega-region-scale land use. For the consistency evaluation, three cases are developed with different population; case one used the same population as the existing city governments suggest in their urban planning; case two used target population suggested in the existing Metropolitan City-Region Planning for Seoul Metropolitan Areas; case three adopted population and employment forecasted by Korea National Statistical Office (NSO). According to the evaluation results, the case two has the highest level of consistency while the case one has the lowest. The integrated model developed through this study is able to be utilized as a tool to evaluate the planning consistency in urban planning processes, a means to support planning decision making processes and even a methodology to handle the environmental changes such as carbon emission. However, the model has a limitation as well. It is required to be further developed by using more variables, building and applying concerned data and consistency indexes. This study suggested an integrated model by connecting diverse variables and applied the model to an urban area. It is meaningful as this study suggested ways to diagnose the consistency among plans based on the cases and ways to apply the model to real-world urban planning processes.

목차 (Table of Contents)

• 감사의 글
• ABSTRACT
• 국문초록
• 제1장 서론
• 제1절 연구의 배경 및 목적
• 1. 연구의 배경
• 2. 연구의 목적
• 제2절 연구의 범위 및 방법
• 1. 연구의 범위
• 2. 연구방법
• 제2장 이론적 배경 및 선행연구 검토
• 제1절 이론적 배경
• 1. 도시계획체계 및 계획과정
• 2. 토지이용-교통 통합 모형
• 3. 기후변화와 도시계획
• 제2절 선행연구 검토
• 1. 도시계획체계 및 수립과정에 관한 연구
• 2. 토지이용-교통 통합모형에 관한 연구
• 3. 기후변화와 도시계획에 관한연구
• 4. 시사점
• 제3절 선행연구와의 차별성
• 제3장 분석의 틀
• 제1절 계획과정의 문제점 및 모형의 필요성
• 1. 계획과정의 문제점
• 2. 토지이용-교통 통합모형의 필요성
• 3. 연구과제의 문제제기
• 제2절 분석의 틀
• 1. 모형의 검토 및 평가
• 2. 통합모형의 구축
• 3. 계획과정에의 활용
• 제4장 토지이용-교통 관련모형13) 검토 및 평가
• 제1절 관련모형 검토
• 1. 선형계획 모형(Linear Programming Models)
• 2. 공간상호작용 모형(Spatial Interaction Models)
• 3. 마이크로 시뮬레이션 모형(Micro-Simulation Models)
• 4. 공간투입산출 모형(Spatial Input-Out Models)
• 5. 규칙기반 모형(Rule-Based Models)
• 6. 무작위 효용/이산 선택 모형(Random Utility/Discrete Choice Models)
• 7. 셀룰러 오토메타 모형(Cellular Automaton Models)
• 8. 기타모형
• 제2절 모형의 평가
• 1. 모형의 특징
• 2. 적용 가능한 모형 도출
• 3. 모형의 구축방향
• 제5장 토지이용-교통 통합모형 구축
• 제1절 모형의 개요 및 구조
• 1. 모형의 개요
• 2. 모형의 구조
• 제2절 자료구축
• 1. 고용 및 가구
• 2. 토지이용
• 3. 교통자료
• 4. 공간적 배분
• 제3절 모형추정 결과
• 1. G-LUM
• 2. 교통모형
• 3. 공간배분 모형
• 제6장 계획과정에의 활용방안
• 제1절 사례별 검증
• 1. 다핵공간구조 및 자족생활권 형성
• 2. 공간구조 개편 및 광역토지이용
• 3. 대중교통 중심 광역교통체계
• 4. 광역 대기질 및 보전체계 구축
• 5. 공간적 배분
• 6. 검증결과의 종합
• 제2절 모형의 활용방안
• 1. 계획과정의 활용방안
• 2. 모형의 개선방안
• 제7장 결론
• 제1절 연구의 요약 및 결론
• 제2절 연구의 특징과 한계
• 제3절 향후 연구과제
• 참고문헌
• <부록 1> 토지이용-교통 관련모형
• <부록 2> 모형의 세부평가요소
• <부록 3> 구축자료
• <부록 4> G-LUM 코드