공공성과 수익성을 고려한 유료도로의 시간대별 차등요금 산정 방안
Determining the Structure of Time-of-Day Tolling Considering Social Benefits and Toll Revenue
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초록
유료도로의 건설과 운영에 있어서 사회적 편익의 극대화를 통한 공공성 확보와 함께 재무적 건전성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 유료도로의 통행요금을 결정할 때 공공성과 요금수입을 동시에 고려하는 방안을 제시하였다. 이러한 두 가지 요소에 대한 파레토 최적을 구하기 위해 다중목적최적화 기법을 적용하였으며, 연산해법으로는 유전자 알고리즘을 적용하였다. 사례연구를 통해 현재 국내 유료도로에서 체택하고 있는 균일요금제가 무료로 운영되는 경쟁도로의 시간대별 통행여건에 따라 공공성과 수익률 양 측면에서 모두 비효율적이라는 것을 분석하였다. 그리고 최근 활발히 논의되고 있는 차등요금제를 유료도로에 도입할 경우에는 투자수익률과 사회적 편익을 동시에 증진시킬 수 있는 최적 통행요금제를 찾아낼 수 있음을 보여주었다. 또한 정책적 측면에서 설정된 도로 민간투자사업을 추진하기 위한 최소 사회적 편익대비 투자비용 비율과 통행요금 상한을 고려한 최적 통행요금의 범위를 도출하였다. 본 연구에서 제시한 통행요금 산정 방안을 최근 재무적 건전성 문제와 관련하여 사회적 문제가 되고 있는 민자도로의 요금체계 조정에 적용한다면, 공공성 훼손 없이 요금수입을 상당히 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다. 그리고 본 연구에서 제시한 방법론은 향후 사회적 형평성과 같은 새로운 가치들을 유료도로 요금산정에 반영해야 할 경우에 손쉽게 확장이 가능하다.
Abstract
In the planning and operation of toll road, its financial feasibility is very critical along with satisfying public interests by maximizing social benefits. This study proposes an approach to determine toll road fares through considering both of social benefits and toll road revenue at the same time. A multi-objective optimization is used to find the Pareto optimality reflecting the two objectives by adopting the genetic algorithm as a solution algorithm. The case study shows that the uniform toll fare system is inefficient in terms of both revenue and social benefits, depending on the dynamic traffic conditions of toll-free alternative roads. The analysis results also suggest that the variable toll system, a currently discussed issue, enables us to find the Pareto optimal solutions which can increase the social benefits and toll road revenue simultaneously. In addition, the sensitivity analysis is implemented under two constraints on the maximum allowable toll and the benefit-cost ratio which are exogenously determined by the relevant government policies. The approach proposed in this study can be used to find an optimal toll structure to increase the revenues of several private-operated toll roads which are suffering from financial difficulties without mitigating social benefits. The proposed approach can be easily expanded to include new objectives such as social equity, if needed.
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