사회후생 및 수입을 고려한 혼잡통행료의 최적 수준 추정 -서울(한양)도성에 진입하는 승용차에 부과하는 경우를 사례로-

Abstract

본 연구는 혼잡통행료를 부과할 경우 교통량 변화의 추이를 분석하고, 이를 이용하여 수입을 극대화하는 경우와 사회후생을 극대화할 수 있는 적정혼잡통행료를 찾는다. 기존의 연구들은 교통량 분석, 통행속도 분석 등의 교통측면의 효과분석에 국한되어 있었지만, 본 연구에서는 이를 바탕으로 하여 사회후생극대화와 수입극대화가 가능한 적정 혼잡통행료를 찾는다는 점에서 기존의 연구와 차이가 있다. 본 연구의 공간적 범위는 직접적인 분석대상이 되는 도심지역과 이에 의해 영향을 받게 되는 서울시가 그 대상이다. 시간적 범위는 현재 수도권교통본부(MTA)에서 제시한 최신의 O/D자료와 네트워크를 이용하였으며, 이들은 2012년도에 맞추어져있다. 이들을 베이스로 9개 주수단 O/D를 정제하여 4개수단으로 정형화하여 분석을 진행하였다. 또한 링크지체함수와 수단별 재차인원과 같은 값들은 『여객 기종점통행량(O/D)전수화 및 장래수요 예측 공동조사』에서 제시한 값들을 활용하였다. 혼잡통행료 변화 시 교통수요 예측을 위하여 본 연구에서는 분석도구로 EMME/3를 활용하였다. EMME/3는 통행배정을 최적화과정을 거쳐서 진행하는데, 이는 Users Optimalization의 최적의 해를 찾아냄으로써 통행을 배정한다. 이러한 일련의 과정을 통행교통량균형배정이라하며 이때 사용되는 이용자 최적화는 Wordrop의 원리를 근간으로 하고 있다. 이를 바탕으로 효용의 극대화를 통한 최적의 경로를 찾게 된다. 본 연구에서는 혼잡통행료를 부과하는 경우를 도성으로 진입하는 자가용승용차만 부과하는 혼잡통행료의 경우와 도성으로 진입하는 자가용승용차와 택시에 함께 부과하는 혼잡통행료의 경우로 나누어 분석하였다. 도성으로 진입하는 자가용승용차만 부과하는 혼잡통행료의 경우 혼잡통행료가 500원만 부과될 경우의 수단 분담률은 자가용승용차의 경우는 37.26%로 나타났고 버스는 40.88%로 나타났으며, 택시는 21.86%로 나타났다(자가용승용차: 301,778대/일, 버스: 28,491대/일, 택시: 140,153대/일). 이는 혼잡통행료가 오를수록 자가용 승용차의 분담률은 낮아지는 반면에, 버스와 택시의 분담률은 꾸준히 증가하여, 혼잡통행료가 10,000원에 다다를 때의 분담률은 자가용승용차 16.06%, 버스 47.20%, 택시 25.40%로 나타났다(자가용승용차: 130,105대/일, 버스: 32,896대/일, 택시: 162,782대/일). 수입극대화를 위한 최적의 혼잡통행료와 사회후생극대화를 위한 최적의 혼잡통행료를 찾기 위하여 각각의 경우의 수입과 사회후생을 수치화 해보았다. 혼잡통행료가 500원의 경우 수입은 150,889,005(원/일)으로 나타났으며, 총 사회후생은 542(억원/년)으로 나타났다. 도성으로 진입하는 자가용승용차만 부과하는 혼잡통행료 경우의 이들은 혼잡통행료가 증가하면 증가할수록 따라서 증가하는 형태로 나타나서 극대화가 되는 지점은 찾을 수가 없었다. 이렇게 증가한 수입과 사회후생은 혼잡통행료가 10,000원의 경우 수입이 1,301,053,524(원/일), 사회후생이 2,589(억원/년)으로 나타났다. 하지만 이 수치는 혼잡통행료가 증가함에 따라 증감폭이 점점 작아지는 것으로 나타났다. 즉, 도성으로 진입하는 자가용승용차만 부과하는 혼잡통행료의 경우 대략적으로 혼잡통행료가 12,000원~13,000원에 도달할 때 극대화가 되는 지점이 나타날 것으로 예측된다. 도성에 진입하는 자가용승용차와 택시에 혼잡통행료를 부과하는 혼잡통행료의 경우 혼잡통행료가 500원만 부과될 경우의 수단 분담률은 자가용승용차의 경우는 38.70%로 나타났고 버스는 43.04%로 나타났으며, 택시는 18.26%로 나타났다(자가용승용차: 308,337대/일, 버스: 29,511대/일, 택시: 115,167대/일). 이는 혼잡통행료가 오를수록 자가용 승용차의 분담률과 택시의 분담률은 낮아지는 반면에, 버스의 분담률은 꾸준히 증가하여, 혼잡통행료가 10,000원에 다다를 때의 분담률은 자가용승용차 17.91%, 버스 55.06%, 택시 6.77%로 나타났다(자가용승용차: 142,674대/일, 버스: 37,752대/일, 택시: 42,699대/일). 수입극대화를 위한 최적의 혼잡통행료와 사회후생극대화를 위한 최적의 혼잡통행료를 찾기 위하여 각각의 경우의 수입과 사회후생을 수치화 해보았다. 혼잡통행료가 500원의 경우 수입은 211,752,157(원/일)으로 나타났으며, 총 사회후생은 558(억원/년)으로 나타났다. 이 사회후생 수치는 도성으로 진입하는 자가용승용차만 혼잡통행료를 부과하는 경우와 비교 시 다소 높은 수치로 나타나는데, 이는 자가용승용차만 혼잡통행료를 부과하는 경우의 감소된 총교통량보다 자가용승용차와 택시에 혼잡통행료를 부과하는 경우의 감소된 총교통량이 더 적기에 나타나는 현상이다. 자가용승용차와 택시에 부과하는 혼잡통행료 경우의 수입은 혼잡통행료가 증가하면 증가할수록 따라서 증가하는 형태로 나타나서 극대화가 되는 지점은 찾을 수가 없었다. 하지만 사회후생은 혼잡통행료가 9,500원인 지점에서 극대화가 되는 것으로 나타났다. 이는 통행시간 비용이 9,500원에서 최댓값을 갖기에 나타나게 된 극대화 지점이었다. 최종적으로 도성으로 진입하는 자가용승용차와 택시에 부과하는 혼잡통행료 혼잡통행료의 경우 나타난 수입과 사회후생의 최댓값 혹은 극대화 수치는 수입은 혼잡통행료가 10,000원의 경우 1,853,729,420(원/일)으로 나타나고 사회후생은 혼잡통행료가 9,500원인 경우 3,371(억원/년)으로 나타났다. 하지만 수입은 자가용승용차만 부과하는 혼잡통행료의 경우와 마찬가지로(혼잡통행료가 증가함에 따라 증감폭이 점점 작아짐) 대략적으로 혼잡통행료가 10,000원~11,000원에 도달할 때 극대화가 되는 지점이 나타날 것으로 예측된다.