3.1 대구시 도시철도의 개요

대구시에서 운행 중인 도시철도는 남서부 외곽의 대곡역에서 동부 외곽의 안심역을 연결하는 1호선(총연장 25.9 km, 30개 역)과 서부 외곽의 문양역과 대구시와 연접한 경산시의 영남대역을 연결하는 2호선(총 연장 31.4 km, 29개 역)이 있다. 또한 2015년 개통한 국내 최초의 상용 모노레일인 3호선이 대구시의 남북 외곽을 연결하고 있다(Fig. 1).

도시철도는 1997년 1호선 일부구간의 개통을 시작으로 2015년 3호선 개통까지 점진적으로 확충되어 왔으며, 효율적인 대중교통운영체계를 구축하기 위하여 도시철도 노선과 중복되거나 연계 강화를 위하여 버스노선을 조정하고 요금체계도 무료 환승제를 도입하여 대중교통 이용활성화를 도모하여 왔다.

Fig. 1. Urban Rail Transit Systems in Daegu Metropolitan City

3.2 대중교통수요 변화 추이

최근 9년간(2011년~2019년) 대구시 대중교통수요의 변화를 살펴보면(Fig. 2), 도시철도의 확충 및 버스노선개편, 다양한 대중교통 서비스의 개선 등의 시책들이 활발히 추진되어 왔음에도 불구하고 대중교통수요는 2013년 이후 연평균 0.6 %의 지속적인 감소 추이를 나타내고 있다. 대중교통 수단별로 보면, 도시철도는 지속적인 확충으로 연평균 4.7 %의 증가, 반면 버스는 연평균 3.5 %의 감소 추이를 나타내고 있다.

Fig. 2. Changes in Public Transit Demand with Respect to Transit Modes in Daegu Metropolitan City

이러한 변화가 인구의 감소에 기인한 것인지 검토하기 위하여 인구수 대비 대중교통수요의 비율을 분석하였다(Fig. 3). 그 결과 2013년 46.0 %를 정점으로 2019년 43.7 %까지 지속적으로 감소 추세를 나타내고 있으며, 최근 9년간 인구수가 연평균 0.2 % 감소한 반면, 인구수 대비 대중교통수요의 비율은 연평균 0.4 % 감소한 것으로 나타나 절대적인 대중교통수요가 다소 감소하고 있는 것으로 나타났다. 즉 인구 감소에 따른 대중교통수요의 총량 감소뿐만 아니라 도시철도의 지속적인 확충과 노선개편 등의 대중교통 서비스 개선을 위한 시책들이 추진되어 왔으나 대중교통수요의 증대로 이어지지 못하고 있다는 것을 알 수 있다.

Fig. 3. Changes in Population and Public Transit Demand in Daegu Metropolitan City

4.1 분석 자료의 개요 및 자료 정리

본 연구에서는 도시철도 3호선의 개통전과 후 대중교통 통행량 변화를 분석하기 위하여 교통카드 자료를 활용하였다. 즉, 도시철도 3호선 개통전인 2015년과 개통 후인 2016년, 그리고 최근인 2019년, 각 년도의 4월 첫째 주 평일 5일간의 대구시 도시철도와 대구시 및 경산시 버스 교통카드 자료를 적용하였다(Table 1).

경산시 자료를 포함한 것은 대구시와 경산시는 연접한 도시로 두 지역을 운행하는 다수의 버스노선을 공동배차 형태로 운행하고 있고 도시철도 2호선이 경산시 소재의 영남대학교까지 연장 개통되어 운행되고 있어 대중교통 이용자의 지역 구분이 어렵고 환승통행이 누락되는 문제점이 있다. 또한 경산시 버스이용수요의 50 % 이상이 대구방면 이용수요로서 대구시 대중교통수요에 영향을 미칠 것으로 판단되어 대구시와 경산시의 통합된 교통카드 자료를 분석에 이용하였다. 분석에 이용되는 교통카드 자료는 요금 정산을 위해 수집되므로 다양한 속성을 가진 데이터이다. 본 연구에서는 교통카드 정산업체로부터 Table 2와 같이 거래일자 및 시간, 카드ID, 환승형태 및 기관 등 총 17개의 변수로 구성된 자료를 제공받아 분석에 활용하였다.

Table 1에 제시된 바와 같이, 두 지역의 일평균 교통카드 자료수는 하차태크 포함하여 180만 건 이상의 빅 데이터(big data)라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 프로그래밍 언어인 Fortran을 이용하여 자료의 전처리 과정을 거쳐 기초분석을 수행하였다.

전처리 과정을 통해 자료의 오류 검정은 크게 기대치 오류와 논리 오류로 구분하였고 먼저 기대치 오류는 승객수, 요금이 0인 경우, 선승과 환승ID가 일치하는 않는 경우이며, 논리 오류는 환승형태코드와 통행패턴의 불일치, 환승유무와 승하차시간 차의 일치성에 대해 오류 검정을 하였다. 본 연구에서 이용한 자료는 교통카드 정산업체로부터 제공받은 것으로 전처리 과정을 통해 오류를 검정하였으나 오류가 발생한 자료는 없었다.

통행량 집계는 수단별 단일통행 및 수단간 환승통행의 패턴을 총 36가지로 분류하고 이용자 유형별(일반, 청소년, 어린이)로 집계하였다.

4.2 대중교통 수단별 통행량 변화 분석

환승통행을 포함한 대중교통 수단별 통행량은 도시철도 3호선 개통전인 2015년은 일평균 1,255,607건이며, 도시철도 3호선 개통후인 2016년은 1,255,894건, 최근인 2019년은 1,204,111건으로 도시철도 3호선 개통 직후 287건 정도 증가하였으나, 이후 약 5만 건 정도 감소한 것으로 나타났다(Table 3). 또한, 2015년 3호선 개통전과 비교해 대중교통 수단별 이용건수의 변화를 살펴보면, 도시철도는 연평균 6.1 %의 지속적인 증가를 나타낸 반면, 대구버스는 연평균 -4.8 %, 경산버스는 연평균 2.4 %의 지속적인 감소를 나타내었다.

세부 통행패턴별로 비교해 보면(Table 4), 선승의 경우 경산버스는 도시철도 3호선 개통 후 다소 감소하였으나 대구버스는 약 6.3만 건 감소, 2019년에는 이전대비 약 4.5만건 감소하여 2015년 대비 약 10건의 큰 감소를 나타내었다. 반면 도시철도는 3호선 개통 후 호선별로 모두 증가하였으며, 이 중 3호선은 버스 통행량의 감소폭과 비슷한 약 6.6만 건으로 나타났다. 또한 환승통행의 경우 대구버스로의 환승통행은 도시철도 3호선 개통 후 약 2만 건 감소, 2019년에도 이전대비 약 1.3만 건이 감소하였으며, 대구버스에서 도시철도로의 환승도 3호선을 제외하고 감소한 것으로 나타났다.

전반적으로 경산버스의 통행량 감소는 큰 편이 아니지만 도시철도 3호선과 중복되는 노선을 조정한 대구버스는 크게 감소하였으며, 대중교통 이용건수 총량이 감소한 가운데 버스 통행량이 도시철도 3호선으로 전환된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 도시철도 3호선 개통으로 대구시의 대중교통 간선망의 확충과 버스노선 조정으로 연계성을 강화하였으나 대중교통 전체 통행량 증가로는 이어지지 못했다는 것을 의미한다.

4.3 도시철도 3호선 개통에 따른 버스노선 조정의 영향 검토

대구시는 2015년 8월 대구도시철도 3호선 개통에 맞춰 노선 효율화를 위해 40대를 감차하고 17개 노선 신설 및 28개 노선 변경, 17개 노선 폐지를 시행하였다. 그 이후에도 매년 노선 변경이나 연장 등의 부분적인 노선조정을 시행하였으나 2015년 1,561대에서 40대 감차 후 2019년 하반기에 10대를 다시 증차하기까지 운행대수는 1,521대를 유지해 왔다.

또한 도시철도 3호선과의 연계성 강화 및 버스 접근성 개선을 위해 기존의 간선노선을 일반과 순환노선으로 구분하고 순환지선을 신설하였다.

도시철도 3호선 개통에 따른 중복노선과 비효율적인 노선의 조정을 통해 40대가 감차함에 따라 버스의 총 운행거리는 감소하였으나 폐지노선은 대부분 도시철도와 중복되는 노선을 대상으로 하였으며, 버스 서비스 취약지역을 위한 노선 신설과 변경 등으로 전반적인 대중교통 서비스는 악화되었다고 볼 수는 없다. 또한 앞선 분석을 통해 도시철도 3호선 개통 후 이용수요가 버스 통행량의 감소폭과 비슷한 약 6.6만 건으로 나타났다는 것은 버스노선 조정으로 도시철도 3호선 이용수요로 전환되었다는 것을 알 수 있다.

물론 버스노선 조정으로 이용불편에 따른 버스 이용수요의 감소가 없었다고 단언할 수는 없으나 분석 자료의 한계로 인과성을 검토하는 데는 연구의 한계가 있다. 다만 본 연구에서는 도시철도의 확장에 따른 전체 대중교통 수요의 변화를 검토하고자 하였고 2019년까지 버스이용수요의 검토를 통해 지속적인 노선조정을 통해 이용수요를 증대시키고자 하였으나 버스이용수요의 지속적인 감소는 단순히 운행대수의 감차가 주된 요인이라고 보기는 어려울 것으로 판단된다.

4.4 대중교통 통행패턴별 통행량 변화

도시철도 3호선 개통시 버스노선과의 중복을 최소화하고 대중교통체계의 효율성을 제고하기 위하여 버스노선개편을 시행하였다. 환승통행 비율의 증가가 대중교통운영 효율성의 절대적인 지표는 아니지만, 접근성이 높은 버스노선 중 도시철도 3호선과 중복되는 구간을 줄였고 기존 도시철도 1호선과 2호선이 동서축인 반면, 도시철도 3호선은 남북축으로 형성되어 도시철도 간의 환승통행도 증가할 것으로 예상된다.

이에 대한 변화를 파악하기 위하여 대중교통 통행패턴별 통행량 변화를 비교 분석하였다(Table 5). 본 분석에서는 경산지역 내 환승통행 변화를 배제하기 위하여 대구시 도시철도와 버스 자료만 분석에 이용하였다. 분석 결과, 총 이용건수 중 선승통행량 비율은 연평균 0.4 % 감소한 반면 환승통행량은 3.3 % 감소한 것으로 나타났으며, 버스와 버스 간의 환승통행 비율은 연평균 7.1 %로 가장 큰 감소를 나타내어 도시철도 3호선 개통 이후 환승통행의 비율이 증가한 것은 아닌 것으로 나타났다.

4.5 도시철도 노선별 통행량 변화

대구도시철도 노선별 통행량 변화를 살펴보면(Table 6), 3호선 개통 전에는 1호선이 전체 통행량의 48.5 %, 2호선이 51.5 %로 동서 간선축을 가로지는 2호선이 다소 높은 비율을 나타내었으며, 개통 후에는 3호선이 16.8 %, 1호선 40.7 %, 2호선 42.5 %로 통행량은 모두 증가한 것으로 나타났다.

반면 도시철도와 버스 간의 환승통행량은 소폭 감소한 것으로 나타나 기존 동서축에 남북축 노선의 개통으로 도시철도를 이용한 단일통행이 증가하여 버스와의 환승이 다소 감소한 것으로 파악된다. 이러한 환승통행량의 감소는 도시철도 3호선이 개통된 지 4년이 지난 최근까지 이어지고 있으며, 3호선의 통행량은 환승 통행을 포함하여 지속적으로 증가 추이를 나타내고 있다.