본 연구는 GTX-A(수도권광역급행철도 A노선) 운정중앙-서울역 구간 개통에 따른 접근성 변화가 도시계층적 특성이 상이한 정차역 소재 시군구의 토지시장 가격에 어떠한 차별적 영향을 미칠 수 있는지를 실증적으로 분석하였다. 분석 대상은 운정중앙(파주시), 킨텍스(고양시 일산서구), 대곡(고양시 덕양구), 연신내(서울시 은평구), 서울역(서울시 중구) 등 5개 정차역 소재 시군구이며, 2005년 1월부터 2024년 12월까지의 월별 토지 실거래 자료 171,678건(총 240개월)을 활용하였다. 분석 방법으로는 ARIMA, SARIMAX, Prophet, LSTM 등 네 가지 시계열 예측모형을 적용·비교하였다. 또한 접근성 개선과 관련된 입지 가치 변화를 보다 명확히 파악하기 위해 토지가격을 소비자물가지수(CPI, 2020=100)로 실질화하여 물가상승 효과를 통제하였다. GTX-A 개통 전후의 이동 시간 변화를 반영한 접근성 변수를 구축하고, 해당 변수를 포함한 확장모형이 기본모형보다 우수한 설명력을 갖는지를 평가하였다. 분석 결과, 접근성 개선 효과는 도시의 기능적 특성과 도시계층적 위치에 따라 상이하게 나타나는 것으로 해석될 수 있다. 특히 광역철도·도시철도·일반철도가 결절하는 대곡 소재 시군구는 단기적으로 가장 큰 가격 상승률(+32.0%)을 보인 반면, 1기 신도시인 킨텍스 소재 시군구는 상대적으로 제한적인 상승률(+4.5%)을(+4.5%)을 나타냈으며, 이는 성숙한 신도시 구조적 특성과 관련될 가능성이 있는 것으로 판단된다. 또한 일부 지역에서는 접근성 변수를 포함한 LSTM 확장모형에서 과적합 현상이 관찰되었으며, 이는 개통 이후 외생변수의 분포 변화(distribution shift)로 인해 학습구간에서 형성된 패턴이 검증구간에 충분히 일반화되지 못한 결과로 해석된다. 종합하면, 광역철도 투자에 따른 토지시장 반응은 접근성 개선 자체뿐 아니라 기존의 도시구조, 기능적 특성, 시장 여건에 의해 매개될 수 있으며, 이러한 결과는 광역철도 투자에 대응한 공간 차별적 토지 및 도시정책 수립의 필요성에 대한 실증적 근거를 제공할 수 있음을 시사한다.