A Study On The Fairness Of Road-Pricing
■경기개발연구원 교통정책연구부 류시균 책임연구원

I. 서론
1. 연구 배경 및 목적
여러가지 교통정책 가운데 혼잡통행료 만큼 형평성 논란이 끊이지 않는 정책도 없을 것이다.
“사회적 편익의 최대화 관점에서는 당연히 도입되어야 하지만 효용의 분배구조가 불분명하고 요금수입 용도 역시 명쾌하지 않아 불공평한 정책이 될 가능성이 있기 때문에 제도 도입에 세심한 주의가 필요하다”라는 주장이 그나마 혼잡통행료에 대한 가치 중립적인 평가가 아닐까 생각한다.
사실 혼잡통행료의 형평성에 대한 연구가 전무하였던 것은 아니다. Small(1992), Lave(1994), 小林(1995) 등이 혼잡통행료의 형평성 문제를 다뤘지만 소득수준을 기준으로 한 2분법적 계층분류에서 가설적 상황을 바탕으로 인식론적 설명에 그치고 있다. 혼잡통행료 형평성 문제의 중요성이 점차 부각되고 있다는 사실은 명확하다.
그렇다면 혼잡통행료 형평성을 해석하기 위한 방법론은 무엇인가, 더 나아가서 보다 공평한 혼잡통행료는 어떤 형태를 취해야 하는가, 형평성 측면에서 혼잡통행료 요금수입은 어떤 기능을 할 수 있는가 등의 질문이 제기될 수 있으며 이 질문의 해답을 찾기 위한 노력이 경주되어야 할 것이다.
본 연구는 크게 세가지 목적을 달성하고자 한다. 첫째, 혼잡통행료 형평성 분석을 위한 방법론으로 ‘이질적 - 탄력적 수요를 전제로 한 통행배분모델 및 알고리즘’을 개발하는 것이다. 둘째, 정책의 형평성을 판단하기 위한 준거와 관련된 것으로 ‘공공정책의 형평성 평가 지표’ 개발이라 할 수 있다.
그리고 현실에 개발된 방법론을 적용해 혼잡통행료의 효율성과 형평성에 관한 다양한 정책적 시사점을 도출하는 것이 마지막 목적이라고 할 수 있을 것이다.

2. 연구의 체계
본 논문은 [표 1]과 같이 5개 장으로 구성된다. 제1장에서는 연구 배경과 목적을 기술하고, 제2장에서는 혼잡통행료와 관련된 기존 연구성과를 개관함으로써 본 연구의 의의를 보다 명확히 한다. 제3장에서는 연구의 첫번째 목적에 해당하는 ‘이질적 - 탄력적 수요를 대상으로 한 교통량 배분 모형 및 알고리즘의 개발’을 수행한다.
제4장에서는 공공정책의 형평성 평가방법론에 대한 연구를 수행한다. 그리고 제5장에서는 일본의 간사이 지역을 대상으로 특정형태의 혼잡통행료의 효율성과 형평성을 검토함으로써 제3장과 제4장을 통해 제안된 형평성 분석 도구의 현실 적용성을 검증한다. 마지막 제6장에서는 본 연구를 종합하고 향후 연구과제를 제시하도록 한다.

Ⅱ. 혼잡통행료에 관한 연구성과 개관
1. 혼잡통행료의 이론적 배경
혼잡통행료의 정당성은 한계비용 가격원칙(Marginal Cost Pricing Principle)에서 찾을 수 있다. 이는 ‘규모의 불경제가 존재하는 상황 하에서의 사회적 최적가격은 한계비용과 같다’라는 것으로, 교통부문에서는 사회적 관점에서의 최적 가격수준과 최적 교통량을 제시해주며, 사회적 관점에서 최적상태에서 교통량은 역으로 사회적 순편익의 최대화를 목적함수로 했을 때의 해가 된다([표 2]).
한편, 한계비용 가격원칙과는 다른 논리를 이용해서 혼잡통행료의 정당성을 설명하는 이론체계도 존재한다. 성수기 수요에 대한 프레이엄 요금부과가 여기에 해당된다. 호텔이나 항공사의 비수기 요금할인, 철도의 주말 요금 할증 등이 이러한 논리를 토대로 하고 있다
 한계비용 가격원칙과 성수기 수요에 대한 프레미엄 요금은 유사해 보이지만 이론체계로서는 상이한 논리구조로 이루어져 있다. 단적인 예로 이 원칙은 고정비용을 고려하지 않지만 성수기 프레미엄 요금은 고정비용만 고려해서 논리를 구성하고 있다. 그럼에도 불구하고 혼잡통행료 도입 타당성을 설명하는 전문가 논리는 두 가지를 혼용하고 있는 것이 사실이다.

2. 혼잡통행료에 대한 경제학 분야 연구
혼잡통행료에 대한 경제학 분야 연구는 △외부불경제 내부화 △도로투자재원으로서 요금수입 적정성 △한계비용곡선 반전문제 △혼잡통행료 소득분배 측면에서 영향 등 총 네가지 유형으로 구분할 수 있다.
한계비용 가격원칙을 교통분야에 접목하는 과정에서 혼잡통행료 도입 타당성을 설명하는 외부불경제 내부화는 Beckmann, Dafermos and Sparrow, Smith 등에 의해서 수행됐다. 한편, 山內 등(1992)은 기존 도로투자재원의 소득수준에 대한 역진성을 해소하기 위해 혼잡통행료 수입을 도로투자재원으로 활용해야 한다고 주장한 반면, A.D. May(1992)는 소득수준에 대한 혼잡통행료 영향이 불분명함을 근거로 야마우치(山內) 주장을 반박했다.
한편, 혼잡통행료의 소득분배에 관한 연구로는 Richardson(1996), Baumol(1987) 등이 있는데 이들 연구들은 경제학적 관점을 취하면서도 규범적 방법론을 적용하고 있다는 점에서 이채롭다.

3. 혼잡통행료에 대한 교통공학 분야 연구
혼잡통행료에 대한 교통공학분야 연구는 크게 규범 및 기술적 분야로 대별할 수 있다. 문세일(1993)은 시스템 최적상태에서의 한계비용과 평균비용 차이를 요금으로 부과하면 사회적 최적상태가 유도된다고 주장했으며, Yang(1995)은 수요 탄력성과 확률적 경로선택이 고려되면 최적톨은 존재하지 않거나 유일하지 않다는 점을 증명했다. 혼잡통행료에 관한 그동안의 연구성과를 종합해보면 다양하고 폭넓은 관점에서 많은 연구성과물이 축적되어 왔음에도 불구하고 형평성 측면에서는 연구의 필요성 제기 수준에 머물고 있다.

Ⅲ. 이질적 수요 통행배분 모델·알고리즘 개발
1. 필요성
혼잡통행료의 형평성 분석을 위해서는 혼잡통행료를 도입하기 이전과 이후의 교통상황을 묘사해야 할 필요성이 있다.
이러한 필요조건을 종합하면 운전자의 이질성을 고려한 균형상태의 구현 방법론이 요구된다. 정책도입 이전의 특정 개인의 선택대안과 정책도입 이후의 선택대안을 규명할 필요성이 추가된다.
그러나 지금까지 개발·제안된 교통량배분모델과 알고리즘은 운전자들의 개인간 이질성을 고려할 수 없을 뿐만 아니라 개인별로 선택결과를 구별할 수 없다는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 장의 목적은 혼잡통행료의 형평성 분석을 위한 도구로 이질적 - 탄력적 수요에 대한 교통량 배분 모델 및 알고리즘을 개발·제안하는데 있다.

2. 기존 연구성과의 개관
교통량 배분 모델은 관점에 따라서 여러 가지 유형으로 구분될 수 있는데, 개인간 이질성을 고려할 수 있는 모델로는 Gartner(1980) 모델, Leurent(1994)의 Cost-versus- Time Equilibrium 모델 등이 제안되어 있다.
 Gartner(1980) 모델은 탄력적 수요를 대상으로 한 모델로 정의될 수 있다. Gartner는 가상링크를 도입한 초과수요법을 통해서 비교적 손쉽게 균형상태의 추정이 가능한 모델을 제안했다. 다만, 경로선택에 있어서 운전자들의 다양성을 고려하지는 못하는 단점이 있다.
최근에 제안된 Cantarella(1997)의 고정점 모델은 탄력적이면서도 이질적 수요를 대상으로 한 배분모델을 제안하고 있다. Cantarella는 고정점 모델이 유일해를 갖기 위한 조건을 제시하고 있는데 이는 △선택가능한 경로가 1개 이상 존재할 것 △계층 j의 수요수준이 유한할 것 △링크의 교통량-비용 함수가 모든 가능한 링크교통량 집합 F상에서 정의되고 유한폐볼록집합 C내에서 정의될 것 등이다.

3. 이질적 - 탄력적 수요를 대상으로 한 교통량배분모델의 제안
본 연구에서 제안하는 모형은 Cantarella의 고정점 모형과 외관적으로는 동일한 모형이다. 이 모형은 수요가 어떤 형태를 지니는가에 관계없이 범용적으로 적용 가능한 모형이므로 정태적이면서 확정적 배분모델을 고려하는 한, 별도의 모형을 구축하는 것 자체가 불가능하다.
다만 Cantarella는 계층을 기본 단위로 모형을 구축했으나 본 연구에서 제안하는 모델은 개인을 기본단위로 모형이 구축된다. 모형구축에 있어서의 차이점은 링크 교통량에 대응한 수요의 대응행동을 기술하는 함수 f(c)와 유일해를 갖기 위한 조건에 있어서의 차이로 표현된다.

4. 알고리즘의 제안
본 연구에서는 개별 통행자들의 선택행동을 반복 재현함으로써 균형상태를 찾아가는 알고리즘을 제안한다. 알고리즘은 출발지와 도착지가 정해져 있는 개별 통행자들로 수요가 구성되어 있다.
각 개인은 자신의 선호도를 토대로 최소비용 경로와 다른 선택대안의 효용수준을 비교해서 최대의 효용수준을 제공하는 대안을 선택한다. 선택행동의 순위결정에 확률적 구조가 도입되기는 하지만 균형상태로의 수렴은 전절의 유일해 조건에 의해서 보장받을 수 있다.

5. 알고리즘의 특성검토
1) 알고리즘 수렴성 검증
 본 절에서는 수치실험을 이용해서 알고리즘의 수렴성을 실증적으로 검증하고자 한다. 먼저, 수치실험을 위한 환경을 다음과 같이 설정해두기로 하자.
(1) 실험환경 설정 : 4개의 기종점 노드와 9개 교차로 노드로 구성된 격자형의 가로망을 상정한다. 링크의 용량 및 교통량이 0에서의 통행시간, 교통망의 구체적 형태는 [그림 1]과 같다. 링크의 교통량 - 비용함수는 BPR 함수를 적용한다.
기종점간에는 각각 1천명(대)의 잠재적인 교통수요가 존재함을 가정한다. 각 운전자는 교통망에 대한 완전정보를 토대로 승용차를 이용하지 않는 대안을 포함한 대안집합으로부터 가장 큰 효용을 제공하는 대안을 선택한다. 한편, 효용함수 내 파라미터 모집단 분포는 [표 3]의 평균과 분산을 갖는 정규분포를 따른다고 가정한다.
(2) 알고리즘 수렴성 : 수렴상태에서는 어느 누구도 대안을 변경할 사유를 갖지 않는다. 이는 다시 말해서 최적대안의 효용수준이 불변이라는 것을 의미하며, 알고리즘의 구조상 이터레이션의 전구간에 걸쳐 최적대안의 효용수준이 불변임을 의미한다.
[표 4]는 이터레이션(x축)의 진행에 따라서 특정 개인의 최적대안의 효용수준의 추이를 보여주고 있다. 반복횟수가 증가하면서 최적 대안의 비용이 수렴되고 있음을 알 수 있다.
알고리즘 수렴성은 타 알고리즘과의 비교를 통해서도 실증적으로 증명할 수 있다. 가령 제안된 알고리즘을 통해서 도출된 균형상태에서의 기종점 교통량을 고정된 OD로 요금이 미부과된 상태에서 Frank-Wolfe 알고리즘을 적용, 네트워크 교통량을 구하면 동일한 결과물이 도출되어야 한다.
[그림 2]는 두가지 서로 다른 방법론에 의해서 도출된 균형상태가 같음을 보여주고 있다. Frank-Wolfe 알고리즘은 실수해를 주는 반면 본 연구에서 제안된 알고리즘은 정수해를 제공한다. 따라서 실수값의 반올림 오차를 고려한다면 두 결과물은 동일한 것으로 판단할 수 있다.

2) 알고리즘 계산비용
제안된 알고리즘 계산비용은 절대적 측면에서 보면 알고리즘의 실용성을, 상대적 측면에서 보면 알고리즘의 우수성을 증명하는 증거가 된다. 상대적 측면에서의 알고리즘의 우수성을 증명하기 위해서는 동일한 성능을 갖춘 알고리즘이 제안되어야 하는데, Cantarella의 교통량 평균법이 비교대상으로 적절할 것으로 판단된다.
수치실험에서 적용된 교통수요를 다양한 크기의 계층으로 분류하고 여기에 Cantarella 알고리즘을 적용해 도출된 결과물의 정확성과 알고리즘 수행에 소요된 계산시간을 비교·검토하도록 한다.

3) 기타 유용성
교통수요의 이질성을 고려한다면 한계비용 가격원칙을 토대로 한 최적요금수준은 링크 교통량이 동일하다 하더라도 이용자의 구성원에 따라서 가변적이다.
본 연구를 통해서 제안된 알고리즘은 요금수준을 내생변수로 할 경우에도 균형상태를 추정할 수 있다는 점에서 활용성이 풍부한 모델이라 판단된다. [그림 3]은 Dial이 제안한 최적요금수준 산정식을 통해서 도출된 요금수준과 이러한 요금이 부과되었을 경우의 균형교통량을 제시하고 있다.

6. 소결론
본 장에서는 이질적이면서 집계적 측면에서 탄력적인 교통수요를 대상으로 균형상태를 구현할 수 있는, 나아가서는 내생변수로서의 최적요금수준을 추정할 수 있는 통행배분 모형 및 알고리즘을 제안했다. 또 수치실험을 통해 알고리즘 수렴성, 경제성 등을 증명했으며 다양한 정책평가 도구로서 유용성 또한 부분적으로 입증했다.
본 장에서 제시된 모형은 혼잡통행료 형평성 평가에 있어 핵심적 역할을 수행하게 될 것이다. 특히 혼잡통행료가 부과되기 이전 및 이후 개개인의 선택대안을 추출해야 하는데 본 연구에서 제안한 알고리즘은 이 기능을 갖추고 있다 하겠다.

Ⅳ. 혼잡통행료의 형평성에 대한 연구
1. 필요성
혼잡통행료를 불공평한 정책이라 주장하는 전문가들이 적지 않다. 그런데 정작 이 주장에 대한 근거는 미흡하다. 사실 소득수준이라는 변수는 사회를 분류하는 가장 보편적 기준이긴 하지만, 단지 이것만을 기준으로 정책 영향을 분석하고 대안을 제시하기엔 역부족이다.
따라서 일차적으로 형평성 개념을 재정립할 필요성이 제기되고 나아가서는 보다 공평한 혼잡통행료는 어떤 형태인가, 그리고 혼잡통행료의 요금수입은 형평성 측면에서 어떤 역할을 할 수 있을 것인가를 검토할 필요가 있다.

2. Arrow의 일반불가능성 정리
Arrow의 일반불가능성 정리를 한 문장으로 요약한다면 “개개인의 선호를 존중하면서 합리적으로 사회적 선택에 활용될 수 있는 민주적 기준, 척도, 방법론은 존재하지 않는다”라 할 수 있다. 이는 그의 연구성과 일반불가능성은 공공선택 분야에 있어서 공리주의에 기초한 보상원리를 확산시키는 계기가 됐다.
보상원리란 “정부의 정책에 의해서 일부 손실을 입는 사회 구성원이 존재한다 하더라도 집계적 이득이 집계적 손실을 보상할 수 있다면 당해 정책은 정당하다”라고 정리될 수 있으며, 집계적 효율성에 근거한 타당성 평가의 이론적 토양을 제공하고 있다.
그러나 과거와는 달리 사회 각계각층의 의사를 반영하지 않는 정책일수록 사업추진의 비효율성이 증대된다고 하는 현대사회에서의 의사결정과정을 지켜보면 보상원리 폐기가 임박해있음을 직감할 수 있다. 새로운 평가철학이 요구되고 있다고 할 수 있다.

3. 형평성에 관한 경제학적 이론
형평성에 관한 경제학 이론을 검토해보면 형평성의 정도와 관련된 이론분야와 심판에 관련된 이론분야로 나뉘어져 있음을 알 수 있다. 전자는 일반적으로 후생함수로 알려져 있는 반면 후자는 조건문의 형태를 취하고 있다.

1) 사회적 후생함수
사회적 후생함수란 사회적 상태, 또는 정책의 공평한 정도를 측정, 평가하기 위해서 개발된 함수로 정의되며 개인별 효용수준과 가중치로 정의된다. 각각의 후생함수는 나름대로의 도덕률과 합리성을 갖추고 있어 어느 하나가 다른 하나보다 바람직한 함수라고 규정할 수는 없다.

2) 형평성 판정함수
형평성 판정함수는 조건식의 형태로 표현되며 조건식이 만족되면 정책 또는 그 사회는 공평하다고 판정한다. 형평성 판정함수에서는 Envy(선망)라고 하는 개념이 적용된다.
사회적 후생함수와 관련해서는 계층 또는 개인에게 부여해야 할 사회적 가중치의 결정방법에 있어서의 논란이, 형평성 판정함수와 관련해서는 만족시키기 어렵고, 확인하기도 어렵다는 문제점이 형평성 평가 또는 논의를 제한하고 있다.

3) 초공평 이론(Super Fairness Theory)
Baumol에 의해서 제안된 초공평 이론은 조건문 형태로 표현되며 공공정책의 형평성을 판정하는데 유용한 도구로 평가되고 있다. 초공평 이론의 핵심내용은 “비록 정책시행 이후의 사회적 상태에 불공평함이 존재하더라도, 당해정책의 시행으로 인해서 과거의 불공평함이 조금이라도 개선된다면 당해 정책은 공평한 정책으로서 평가되어야 한다”라는 것이다.

4. 혼잡통행료의 형평성 평가지표 개발
본 연구에서는 Baumol의 초공평기준을 활용해서 혼잡통행료의 형평성 평가를 수행해보고자 한다. 일반적으로 정책으로 인한 후생손실은 절대적 관점을 취하는가, 상대적 관점을 취하는가에 따라서 다르게 표현된다. 전자는 타인의 존재와 관계없이 측정할 수 있는 반면 후자는 비교대상이 존재해야 발생하는 후생손실이다.

5. 수치실험을 통한 혼잡통행료의 형평성 검토(1-OD, 2-Path)
1-OD, 2-Path에 대한 수치실험은 사회의 다양성(계층간 격차)이 혼잡통행료의 부정적 효과 또는 평가에 어떤 영향을 미치는가를 확인하기 위해서 수행한다.

1) 실험환경 설정
[그림 4]와 같이 1OD, 2경로를 상정한다. 기점에서 종점으로 8천명(대)의 잠재수요가 존재하고 개개인은 각각 승용차를 이용해 목적지로 갈 것인지 다른 대안을 선택할 것인지 선택상황에 직면해 있다. 단, 개개인의 효용함수는 다음과 같이 정의된다.

2) 실험결과의 해석
1-OD, 2-Path에 대한 수치실험 결과를 해석해보면 혼잡통행료에 대해서 다음과 같은 시사점을 도출할 수 있다. 즉 사회계층간 격차가 클수록 보다 불공평한 정책으로 평가되며 국부적 혼잡통행료보다는 전역적 혼잡통행료가 형평성 측면에서 보다 바람직하다는 것이다. 특히 요금수준은 불공평감의 크기에 영향을 미치지 않는다. 즉 운전자들은 혼잡통행료 자체가 불공평하다고 생각하며 요금수준에 비례해서 불공평감이 커지지는 않는다.

6. 수치실험을 통한 혼잡통행료의 형평성 검토(4-OD, 격자형 가로망)
4-OD, 격자형 가로망에 대한 수치실험은 요금부과방식(지점부과, 교통축부과, 지역부과)이 혼잡통행료의 부정적 효과 또는 평가에 어떤 영향을 미치는가를 확인하기 위해서 수행한다.

1) 실험환경 설정
교통수요, 네트워크는 모두 제3장의 수치실험에서 활용한 자료를 사용한다. 시나리오는 아래와 같이 지점부과, 교통축부과, 지역부과의 요금부과형태를 표현할 수 있도록 설정한다. ▶시나리오 1 : 지점부과(1개 링크(⑫ → ⑪)에 2백엔의 요금부과) ▶시나리오 2 : 교통축 부과(연속되는 2개 링크(⑬ → ⑫ → ⑪)에 각각 1백엔의 요금부과).

2) 실험결과 해석
실험결과로부터 혼잡통행료의 부과방식에 대한 일반론적 시사점을 도출할 수는 없지만 주어진 환경과 정책대안에 대한 실험결과는 다음과 같은 결론을 제시하고 있다.
첫째 대안경로를 허용하는 혼잡통행료는 총통행비용 절감이라고 하는 측면에서 바람직하지 못하다. 모든 정책 시나리오에 있어서 OD 교통량의 감소량은 유사하지만 대안경로를 허용하는 지점부과와 교통축부과는 총통행시간과 주행속도 측면에서 개선효과가 미미하거나 지역부과에 비해서 작다.
둘째 대안경로를 허용하지 않는 지역부과방안이 형평성 측면에서 바람직하다. 보다 크게 개인적 손실 또는 불공평감을 보상할 수 있는 정책대안이 효과적인 대안으로 평가될 수 있다. 셋째 혼잡통행료에 의해 효용수준이 저하되는 계층은 저소득계층, 시간적 여유있는 계층, 승용차 이용을 포기함에 따라서 큰 불편을 겪는 계층이다.
넷째 통행 기종점도 형평성 분석시 고려해야 할 계층분류기준이지만 요금부과방식, 기점 및 종점의 위치에 따라 다양한 해석이 가능하며 일반적 결론을 내리기는 어렵다.

7. 소결론
본 장에서는 초공평이론을 토대로 후생경제학적 측면에서 혼잡통행료의 새로운 해석을 시도했다. 초공평이론은 실제 운전자를 대상으로 한 혼잡통행료의 형평성 분석 결과 일부는 다소 일반적 통념과는 부합하지 않고 있다. 그러나 이러한 불일치는 요금부과라고 하는 혼잡통행료의 정책수단과 초공평이론의 구조적 특징이 어우러지면서 발생하는 현상으로 초공평이론의 논리구조가 잘못되었기 때문에 나타나는 현상은 아니라고 판단된다.
소득수준을 제외하면 혼잡통행료에 관한 형평성 측면에서의 해석 결과는 사회적 통념과 일치하고 있으며, 공공정책의 형평성 평가에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Ⅴ. 京阪神 지역을 대상으로 한 혼잡통행료의 재해석
1. 필요성
본 장에서는 실제 데이터를 이용해서 특정지역·특정형태의 혼잡통행료를 대상으로 형평성을 분석함으로써 이상의 질문에 대한 해답을 제시하고자 한다. 또한, 타 연구자가 본 연구성과물을 활용하여 다른 형태의 형평성을 분석하고자 할 경우 지침서의 역할을 할 수 있도록 구성하고자 한다.

2. 데이터와 분석의 전제
1) 데이터 종류와 역할
혼잡통행료의 후생경제학적 의의를 실질적으로 분석하기 위해서는 제4장의 수치실험에서 활용된 실험환경이 구축되어야 한다. 구체적으로는 기종점이 확정된 개인과 개인별 선택대안, 개인별 효용함수, 네트워크, 교통량 - 비용함수 등이 필요하다. 본 연구에서는 다음과 같은 데이터를 활용해서 분석에 필요한 실험환경을 구축하였다. ▶阪神 지역주민을 대상으로 조사된 퍼슨트립 : 탄력적인 동시에 이질적 교통수요 정의, 개인별 시간과 SP 조사의 차종별 OD 데이터, 네트워크 데이터 : 잠재수요를 포함한 교통수요의 규모 설정, 혼잡통행료의 영향분석을 위한 네트워크 구축.

2) 분석의 전제
본 연구에서는 오전 첨두시 한신고속도로를 이용해서 오사카 시내로 진입하는 차량에 대해 5백엔의 혼잡통행료를 부과하는 정책 시나리오를 대상으로 영향을 분석하고자 한다. 시뮬레이션을 위해 다음과 같은 가정을 도입한다.
▶가정 1. 오사카시 이외의 지역간 통행은 혼잡통행료에 의한 영향을 받지 않는다. ▶가정 2. 혼잡통행료의 도입에도 불구하고 목적지를 변경하는 통행자는 없다. ▶가정 3. 승용차 이외의 교통수단(화물트럭, 버스)은 경로변경만을 고려한다.

3. 베이스 네트워크 및 OD 구축
본 연구에서는 한신고속도로공단이 자사 운영 고속도로의 수요예측을 위해 활용하고 있는 도로 네트워크를 수정해 분석 네트워크를 작성했다. 한편 오사카시 외곽지역의 존은 대존(zone)으로 통합, 기존의 7백개의 존 체계를 2백4개의 존 체계로 정비했다.
京阪神 지역주민을 대상으로 조사된 퍼슨트립 데이터를 토대로 첨두시간대 통행량 가운데 실제수요와 잠재수요 비율을 추출했으며 6개 차종별 OD표를 토대로 첨두시간 OD를 추출했다. 차종별 OD 중에서 승용차 OD를 실제 수요로 보고 퍼슨트립데이터로부터 산정된 잠재수요의 비율을 적용해서 잠재 수요가 포함된 첨두시간 승용차 OD를 구축했다.

4. 효용함수의 구축
제3장과 제4장의 수치실험에서는 아래와 같은 효용함수를 기본형으로 제시해 활용했다.

5. 혼잡통행료의 영향분석
1) 집계적 효과
한신고속도로를 이용해서 오사카 시내로 유입하는 승용차에 대해서 5백엔의 혼잡통행료를 부과한다는 정책 시나리오에 의해 약 0.372%의 교통수요가 감소될 것으로 추정됐다.
또 총 주행거리는 0.153%, 평균 주행거리는 0.264%, 총 주행시간은 0.521%, 평균 주행시간은 0.633%가 증가할 것으로 추산됐다. 결과적으로 제안된 혼잡통행료는 교통수요의 저감에도 불구하고 교통혼잡을 더욱 심화시킬 것으로 평가되고 있다. 이와같이 혼잡통행료가 교통지표 측면에서 부정적 결과를 유도하는 원인으로는 제안된 혼잡통행료가 대체경로를 허용하고 있기 때문이다.

2) 형평성 분석
형평성 평가지표(개인별 효용수준변화, 개인별 불공평감)와 개인속성변수간 상관관계의 분석으로부터 다음과 같은 정책적 시사점이 도출됐다. 【남성, 연장자, 취업자, 세대주, 자동차보유자, 승용차를 이용한 통행자, 통근-통학목적의 통행자, 오사카 시외에서 오사카 시내로 진입하려고 하는 통행자 등의 속성을 갖고 있는 사람들】이 제안된 혼잡통행료에 의해서 보다 큰 효용수준의 저하를 감수해야 할 것으로 분석됐다.

3) 요금수입의 재배분 방법 검토
요금수입의 재배분은 혼잡통행료의 부정적 영향을 해소하기 위한 도구로 종종 언급되고 있다. 본 연구에서는 교통정책적 측면에서 가능한 요금수입의 재배분방법을 검토해봤다. 또 대중교통요금 보조, 주차요금보조를 요금수입의 재배분방법으로 상정했으며 그 영향을 분석했다.
대중교통요금을 보조하는 방안은 교통수요를 더욱 감소시키면서 평균통행시간(-0.33%) 감소라고 하는 혼잡완화효과도 기대할 수 있을 것으로 분석됐다. 주차요금을 보조하는 방안이나 대중교통요금 보조와 주차요금 보조의 취사선택이 가능한 방안 등은 교통수요를 더욱 증가시킬 뿐만 아니라 혼잡통행료 시행 이전보다 혼잡을 더욱 악화시킬 것으로 전망되고 있다.

6. 계산비용
오사카 대도시권의 첨두시간대를 대상으로 혼잡통행료의 부과 전후의 교통상황을 재현하는데 소요된 계산비용은 아래와 같다.
­수렴까지의 반복횟수 : 약 5-7회의 반복배분 소요(수렴조건 : 링크교통량의 평균편차<2대)
­계산시간 : 약 15시간/1회 반복(Pentium 166Mhz)

7. 소결론
 본 장에서는 실제 데이터를 이용해서 (가상적) 혼잡통행료의 형평성을 해석함으로써 본 논문의 3장과 4장을 통해서 제안된 연구성과의 현실 적용성을 검증했다.
검증 결과는 계산비용이 다소 크다는 단점(컴퓨터의 발전, 알고리즘의 개량을 통해서 극복할 수 있을 것으로 기대됨)은 있지만 형평성 측면에서의 정책평가가 어느 정도 가능하다는 결론을 도출했다. 다만, 형평성 자체와 관련된 해석이 통일되어 있지 않기 때문에 이와 관련해서 앞으로도 많은 논의가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
본 장의 분석은 혼잡통행료는 운전자 효용수준의 저하뿐만 아니라 불공평감을 유발하며, 이러한 부정적 영향의 개선방안으로서 요금수입의 재배분은, 배분방식의 집계적 특성에 의해서 효과적이지 못하다는 점을 지적하고 있다.

Ⅵ. 결론 및 향후 연구과제
혼잡통행료의 형평성을 계량적으로 측정하였다는 점에서 본 연구의 의의를 부여할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구를 통해서 개발된 분석기법은 교통정책으로 인한 사회 계층별 영향분석에 활용될 수 있을 것으로 기대되며 실용성도 어느 정도 갖추고 있다고 판단된다. 특히 교통량 배분 모델 및 알고리즘은 여러 가지의 정책변수를 동시에 고려해야 할 교통정책의 해석에 유용할 것으로 판단된다.
본 연구에 이어서 다음과 같은 분야의 추가적 연구가 필요한 것으로 판단된다. 첫째, 승용차를 이용하지 않는 경우의 선택대안의 다양화가 그 첫번째 영역이라 할 수 있다. 본 연구에서는 승용차를 이용하지 않는 경우의 활동을 하나의 대안으로 묶었으나 보다 정교한 분석을 위해서는 다양한 선택대안을 개별적으로 고려할 필요가 있다.
둘째, 형평성에 대한 공공정책 측면에서 보다 심도있는 논의가 전개되어야 할 것으로 판단된다. 과거에는 효율성의 크기에 비례해서 정책실현의 가능성이 높았지만 최근에 와서는 다양한 사회계층으로부터의 공감대가 큰 대안일수록 정책실현 가능성이 높아지고 있다.
따라서 효율성뿐만 아니라 다양한 사회계층을 아우를 수 있는 형평성에 대한 연구가 보다 활발하게 전개되어야 하며, 논란이 큰 만큼 심도있는 논의가 요구되고 있다.
셋째, 네트워크의 동적 해석 역시 추가되어야 할 것으로 판단된다. 혼잡한 도로와 시간대에 요금을 부과한다는 것이고 혼잡통행료의 기본 원칙이므로 수요자의 통행패턴 역시 동적 측면에서 다양하게 표출될 수 있다. 통행자의 행태에 관한 동적 반응(통행시간대의 변경 등)과 더불어 교통망상에서의 교통흐름의 동적 시뮬레이션을 위한 모델, 시뮬레이터 구축이 필요하다.
마지막으로 불공평감의 동적 해석이 필요가 있다. 혼잡통행료의 도입으로 발생하는 효용수준 저하는 혼잡통행료가 부과되는 한 지속적으로 발생하지만 불공평감 역시 시간이 경과함에 따라 지속될 것인지는 명확하지 않다. 가령 사촌이 땅을 사면 배가 아프지만 계속해서 배가 아프지는 않을 것이다. 따라서 평가기간을 확장하고 불공평감을 동적으로 해석한다면 공평한 혼잡통행료의 존재를 발견할 수 있을 지도 모르겠다.