1964년 일본에서 세계 최초로 개통된 고속철도는 그간 세계교통시장에 큰 영향력을 발휘해 왔다. 역사적으로 고속철도는 국제수송인프라로서 사람과 물자의 신속한 이동을 가능하게 했다는 점에서 로마시대의 도로(Roman Road)와 비슷한 특징을 가지고 있다. 최근 고속철도는 빠른 속도를 바탕으로 높은 경제성과 지속 가능 형 교통체계가 추구하는 환경, 에너지 면에서 편익을 가지고 있어 그 중요성이 더욱 높아지고 있다. 고속철도가 성공한 주요한 요인으로는 높은 수요와 함께 지형적인 여건을 고려한 낮은 건설비용에 있다. 지금까지 고속철도 운영에서 성공한 일본과 프랑스의 경우를 보면 일본은 높은 수송수요, 프랑스는 건설비용을 최소화하는 전략으로 각각 성공을 거두었다. 일본을 대표하는 수요 중심적 고속철도운영모델은 대략 300km~500km 구간에서 1일 10만이상의 승객을 수송하는 모델로 한국 등 동아시아의 국가들이 여기에 해당한다고 하겠다. 한편 프랑스는 수요는 많지 않지만 최소한의 비용으로 건설한 장점을 가지고 있다. 독일의 경우는 건설비용적 측면에서 일본과 프랑스의 중간적인 위치이지만 여객과 화물모두를 취급하여 고속철도의 운영효율을 높이고 있다. 향후 한국, 대만 그리고 중국은 일본의 수요중심적인 고속철도운영모델을 따를 것을로 예상되는데 이는 높은 인구밀도와 고속철도네트워크를 중심으로 밀집한 높은 경제력에 기인한다. 본 논문에서는 Vickerman이 주장한 고속철도는 간선구간에서 1일 4만 명 이상을 수송할 경우 성공적인 모델이 된다는 견해를 한국이나 타이완, 중국의 예를 들어 논증하였다. 마지막으로 본 논문에서는 고속철도가 신선에서 250km/h, 개량 선에서 200km/h의 속도로 운행되고 네트워크 주변에 높은 인구밀도를 가지거나 낮은 비용으로 건설될 경우 성공적으로 운행된다는 사실을 각국의 사례를 통해 증명하였다.
지역간 철도역을 운행하는 열차운영계획 또는 열차 정차횟수에 대한 논리는 매우 중요한 문제이다. 현재까지 철도운영회사는 지역의 민원, 통행패턴, 현재까지의 운행실적 등을 근거로 하여 필요할 때마다 열차운행계획을 수립하고 있으며, 각 지방자치단체의 추가역 설치 또는 정차횟수 증대 요구에 대하여 적절한 대응이 미흡하였다. 본 연구에서는 철도역 정차횟수 선정에 영향을 줄 수 있는 요인들에 대한 분석과 정차에 가장 큰 영향을 주는 요소인 수송수요를 근거로 하여 예정된 정차역을 대상으로 적정 정차횟수를 설정하는 방법에 대해 분석하고자 하였다. 정차의 문제는 수송수요와 밀접한 관련이 있으며, 수송수요는 여러 독립변수에 의해서 영향을 받게 된다. 즉, 역별 이용자수는 해당역의 정차빈도와도 밀접한 관련을 가지고 있으며, 역 통과에 따른 통행시간 절감으로 인해서 타 교통수단에서 전환되는 수요와 역 통과에 따른 해당역의 이용자수 감소 등이 복합적으로 발생하게 된다. 정차역 선정은 먼저 전체적인 이용자의 관점에서 예측된 수송수요를 최대한 수용하는 방향으로 정차역을 설정하는 것을 우선적으로 고려하였으며, 역별 정차횟수를 기준으로 적정 열차운행계획을 설정하고자 하였다. 향후 연구과제로는 운영자의 관점에서 수송수요를 최대화하는 전략 이외에도 운행비용을 고려하여 수익을 최대화하는 전략 방안의 연구가 필요하다고 본다.
21세기의 사회적 환경변화는 크게 개도국의 인구증가, 선진국 인구감소, 인구의 노령화(2025년 전세계 인구의 20%가 65세 이상)와 연관된 인구통계의 변화와 경제발전으로 인한 세계화, 도시화(현재 전세계 인구의 45%가 도시지역에 생활하고 있으나, 2025년에는 60%로 증가) 등의 문제가 나타날 것으로 예측되며, 이로 인해 유동인구 및 물동량의 증가로 수송시스템에 대한 수요가 급격하게 증가할 것으로 예상된다. 특히 철도는 안전성, 정시성, 환경친화성, 대량수송성, 경제성 등에 장점을 바탕으로 국가교통의 핵심수단으로 확대되고 있다. 그러나, 미래사회는 각종 재해, 테러 등 다양한 위험원의 증가에 노출되면서, 안전에 대한 사회적 요구도 또한 증대될 것이다. (중략)
최근 산업 발달과 더불어 증가하는 운송 물량과 일일 생활권의 확대 및 생활 수준의 향상으로 인해, 빠르고 편리하며 안전한 양질의 운송수단에 대한 요구가 점차 높아지고 있다. 이러한 요구의 증대는 자동차와 같은 개별적 운송수단의 증대를 유발하였으며, 기존의 제한된 도로에 대한 운송수단의 점유율을 증가시켰다. 그 결과, 운송소요시간이 불규칙해져 평균수송량이 감소했으며 이로 인해 운송효율이 급격히 저하되었다. 따라서 많은 양의 물량을 한 번에 수송할 수 있으며, 정확한 운송시간을 보장하는 철도차량과 같은 운송수단의 확대가 절실하게 되었다. 도심 내에서는 전기 철도차량인 지하철을 설치하여 점증하는 수요를 충족시켜 왔으며, 도심간에는 기존의 궤도를 이용하는 차량의 운송횟수를 늘려 운송량을 증가시켜 왔다. 그러나 최근, 계속된 수요의 증가로 인해 기존 방식의 철도차량 운송 능력도 포화상태에 이르게 되었다. 이에 따라 기존의 제한된 선로에서 운송량을 향상시키기 위한 연구와 함께 새로운 철도노선 확장 및 차량의 고속화를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근 철도수송 물동량은 점진적으로 줄어드는 추세이며, 특히 무개차의 수송량이 크게 줄어드는 경향을 보이고 있다. 무개차는 덮개가 없는 화차로서 용도에 따라서 일반 무개차, 호퍼차, 자갈차로 분류할 수 있으며, 이 중에서 일반 무개차를 가장 많이 보유하고 있다. 일반 무개차는 2001년 전체 화차수송횟수의 약 23.3%를 차지했지만 2010년에는 14.5%로 그 역할이 많이 축소되었다. 최근에는 일반 무개차를 컨테이너 수송 용도로도 활용하고 있으며, 벌크화물을 컨테이너차로 수송할 수 있는 다양한 용기가 개발되고 있어 장기적으로 일반 무개차의 수요는 줄어들 것으로 판단된다. 그러나 일반 무개차는 여전히 철도수송에서 벌크시멘트차, 컨테이너차 다음으로 중요한 역할을 수행하고 있으며, 장기적인 관점에서의 수요 감소에 대비한 운용 방안의 수립이 필요하다. 본 연구에서는 일반 무개차의 효율성을 분석하고 향후 일반 무개차의 운용 방안 수립을 위한 방향을 제시하였다.
본 연구에서는 계절성(seasonality)을 감안한 적분된 자기회귀 이동평균 모형(ARIMA model)을 이용하여 우리나라 지역 간 철도의 동태적 변화과정을 추정하고 장래 통행수요를 예측하고자 하였다. 기존 국내연구에서 고려하지 않은 계절성 요인을 감안한 ARIMA 모형(Seasonal ARIMA model)과 월별 지역 간 철도 통행실적자료를 이용하여 교통수요 동태적 변화모형을 구축하였다. 구체적으로 2000년 1월부터 2008년 12월까지의 월별 수송인원 및 수송인-km 기준 지역 간 통행실적 자료를 이용하여 Box et al. (1994)에서 제시한 Seasonal ARIMA 모형을 적용하였으며 이에 따라 장래 지역 간 철도 통행수요를 예측하였다. 장래 통행수요 예측 결과에 따르면 수송인원 기준으로 2015년 및 2020년에는 2008년의 각각 약 1.36배와 1.71배 수준으로 산정되었다. 또한 수송인-km 기준으로 2015년과 2020년에는 2008년의 각각 약 1.25배와 1.78배 정도로 예측되었다.
최근 철도 차량은 안전성, 정시성, 대량 수송성이 우수하여 수송수요가 증가하고 있으며, 열차운행 횟수의 증가와 차량의 고속화로 운행조건이 가혹해짐에 따라 이에 대한 절대적인 안전성과 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 철도차량과 같이 반복하중이 연속적으로 작용하는 구조물의 설계에 있어서는 구조물의 사용 환경이나 재료의 피로특성을 최우선의 고려사항으로 간주해야 한다. 실제로 철도차량의 대차 프레임은 맞대기 용접으로 제작되어 있으며, 용접부에서 파손이 발생하고 있다.(중략)
It is very difficult to find optimal train operation plan when analyzing the economic investment using traditional railroad travel demand estimation method. Train operation plan depends on travel demand and vice versa. To solve this problem, this study suggests a demand estimation method to address an optimal train operation scheme with the modal spilt using initial train operation plan and trip assignment.
고속철도 서비스 수혜지역의 확대 요구에도 불구하고, 현재 국가 철도망 관련 상위계획 상에서 제시된 장래 국가 철도망은 수송애로구간 및 수송수요 분석에 의한 개략적인 노선계획이라 할 수 있으며, 합리적이고 장기적인 국가 고속철도망 구축방향은 마련되어 있지 않은 상황이다. 더욱이 기존 철도망의 투자우선순위 평가항목은 경제적 타당성 및 수송수요 규모 등으로 대표되는 투자 효율성, 기존 철도망과 연계될 수 있는 네트워크 연결성, 정책적 타당성으로 획일화 되어 있으며, 이중 대부분의 철도망 계획에 가장 큰 영향을 미치는 항목은 B/C 비율로 대표되는 투자 효율성 측면이라 할 수 있다. 이에 본 연구는 우리나라의 중장기적 고속철도망 계획과 투자우선순위를 전통적인 평가기법에서 벗어나 지속가능한 교통(sustainable transportation)의 관점에서 이를 분석할 수 있는 방법론을 제안하는데 그 목적이 있다. 본 연구는 먼저 지속가능한 교통에 대한 정의를 내리고, 이를 측정할 수 있는 지속가능한 교통 지표를 교통 효과성 지표, 환경지표, 경제지표 및 사회지표로 제시한 다음 지속가능한 고속철도망 평가를 위한 목표와 성과 척도를 선정하였다. 그리고 지속가능한 교통의 관점에서 우리나라 고속철도망의 계획과 투자우선순위를 분석할 수 있는 다원-속성 효용이론(multi-attribute utility theory)을 이용한 다원-기준 의사결정방법론을 제안하였다.
본 연구에서는 새마을 무궁화 열차의 주요 5개노선(경부선, 호남선, 전라선, 장항선, 중앙선)의 단기수송수요의 예측모형 선정방안을 제시하고 유용성을 확인하기 위한 검증결과를 제시하였다. 분석을 위해 계절별 특성이 반영된 SARIMA 모형을 이용하였으며, 주중/주말 통행 특성 및 대체근무제 등과 같은 공휴일 특성을 반영하고자 각 노선별 주중/주말 일평균 모형을 각각 구축하였다. 또한 모형의 신뢰도를 높이기 위해 EXPO 개최, 새로운 노선의 개통 등 노선별 개입요소를 고려하여 수송수요의 예측모형에 반영하였으며 모형 예측력의 검증을 통해 정도 높은 모형을 구축하였음을 확인하였다. 본 연구를 통해 개발된 모형은 열차 노선별 단기운행계획 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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