서론

현행 수도권통합대중교통요금제도(이하 수도권요금제도)는 환승할인과 거리비례요금제도가 병행되는 구조이다. 환승할인제도는 최대 5회의 수단이용에 대한 환승요금을 할인한다. 거리비례요금제도는 승객에게 최종 부과되는 요금은 여행한 거리에 비례하여 산정한다. 수도권요금제도에 참여하고 있는 대중교통수단의 수입금배분방식은 이들 연계통행(Trip Chain)에 이용된 수단의 기본운임비율을 적용한다. 이는 수단 간의 기본운임인상과 수입금배분의 관계는 매우 밀접하게 연관되어 있음을 의미한다. 수도권요금제도에서 기본운임과 수입금의 변화를 정확하게 분석하는 작업은 세 가지 측면에서 의의를 찾을 수 있다.

첫 번째는 수단의 수입금배분이 수단의 배분에 적용되는 기본운임비율배분으로 발생하는 문제를 통찰한다는 것이다. 기본운임비율배분에서 특정수단의 기본운임인상은 다른 수단의 수입금배분의 상승과 하락에 동시적으로 영향을 미치게 된다. 특정 기본운임의 증가는 승객에게 부과되는 운임의 총량적 상승을 의미하여 수입금배분의 증가효과가 존재한다. 그러나 기본운임비율감소에 따른 수입금의 동반 감소효과도 함께 숨어있다. 현재 수도권요금제도에 참여하는 운송기관이 총 39개(2018년 현재 서울 7개, 경기 9개, 인천 12개, 지하철 10개)이다. 이들 운송기관이 운영하고 있는 전수차량수를 고려하면 개괄적으로나마 수단 간의 수입금배분에 따른 변화를 설명하기 곤란하다.

두 번째는 산정된 수입금이 운영기관 및 지자체의 입장을 대변한다는 것이다. 지자체는 수도권요금제도에서 발생하는 환승손실을 보상하기 위하여 버스준공영제, 환승손실보상, 공기업운영, 환승손실보전의 협약으로 움직이고 있다. 지자체는 특정 수단의 요금인상에 따른 운영기관의 수입금배분 문제와 연관시킬 수 있는 기본로직이 부족하다. 따라서 지자체의 평가를 받는 운영기관의 입장에서 요금의 변화로 나타나는 수입금변화에 대한 근거자료는 기관입장과 운영의 시발점이 될 수 있다.

세 번째는 배포되고 있는 (선불/후불)교통카드자료를 이용해서도 요금인상에 따른 수입금변화의 분석과 예측에는 한계가 있다는 것이다. 교통카드자료의 대부분은 승객에게 부과된 요금관련 자료가 누락되어 이용하기 곤란하다. 뿐만 아니라 요금부과정책의 변화(예를 들면 환승횟수에 따른 일정요금부과 등)에 따른 다양한 정책시나리오를 반영하기 불가능하다. 따라서 교통카드자료에 근거하여 산정하는 방식은 수입금의 총량적 규모를 파악하는 분석에 한정된다.

본 연구는 최근 수도권요금제도에서 특정(버스 또는 지하철)수단의 요금인상이 타 대중교통운영기관의 수입금의 민감도 분석을 시도하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 수도권 선후불교통카드자료에서 나타나는 개별승객의 연계수단으로 나타나는 통행순서를 기반으로 수단과 운영기관의 요금과 수입금을 직접 산정하는 방식을 적용한다. 연구의 범위는 수도권버스의 요금인상에 따른 운송수단 및 운송기관의 수입금 변화를 분석하여 수도권요금제도에서 나타나는 시사점을 파악한다. 연구를 마무리하면서 수도권요금체계의 의사결정시스템 구축의 필요성에 대하여 논의한다.

요금부과 및 수입금 배분

1. 요금부과

수도권요금체계에서 요금은 단독통행과 환승통행에 따른 구분이 필요하다. Table 1에서와 같이 단독통행에 대해서는 단일요금제도와 거리비례요금제도가 혼재되어 있다. 일반적으로 단독통행의 거리비례요금제도는 10km에 기본요금과 추가되는 5km마다 추가운임 100원이 부과되는 구조이다. 한편 서울, 경기, 인천의 광역버스의 기본거리는 30km이다. 지하철의 경우는 3단계로 요금부과구조로 구분되어 있는데 10km 기본요금, 10-50km는 5km마다 추가요금, 50km 이상은 8km마다 추가요금이 부과된다.

Table 1. Fare charging method of Seoul integrated transit fare system

환승요금은 수도권요금제도의 기본원칙인 환승할인과 거리비례요금제도가 적용되어 기본거리 10km는 연계통행에 포함된 수단의 기본요금이 가장 큰 요금과 매 추가거리 5km마다 추가요금이 부과된다.

Equations 1-3은 환승통행에 대한 요금부과의 계산과정을 나타낸다. 대중교통수단($m$), 대중교통수단집합($M=\left\{m\right\}$), 버스수단집합($B\subseteq M$), 지하철수단집합($S\subseteq M$), 출발역($r$)과 도착역($s$), 승객($p$), $B{F}_{pm}^{rs}$는 $r-s$간 $p$가 $m$을 이용한 기본요금으로 Equation 1은 최대의 $B{F}_{pm}^{rs}$가 $r-s$간 $p$의 기본요금 $B{F}_p^{rs}$으로 계산되는 것을 의미한다. Equation 2는 추가운임이 계산되는 과정으로서 $r-s$간 $p$의 여행거리 $D_p^{rs}$에서 기본요금부과거리 $BD$(단, 광역버스 30㎞)가 제외된 거리를 매 추가요금부과거리 $AD$에 따라서 추가요금 $AF$가 부과된다. Equation 3은 $r-s$간 $p$에게 부과된 요금$F_p^{rs}$은 기본요금과 추가요금의 합으로 계산되는 것을 나타낸다. Equation 2의 $ϵ\cong 0.9999$는 경계조건을 위해서 만족시키기 위해서 도입된 상수이다(Lee et al., 2004; Lee et al., 2005).

2. 수입금 배분

수도권요금체도는 거리비례요금제와 환승할인요금제도가 결합되어 요금체계에 참여하고 있는 버스 및 도시철도 운송기관 간 수입금을 배분하는 과정이 필연적으로 요구된다. 승객이 복수의 수단을 연계하여 (일반적으로 30분, 심야 60분)하여 탑승하면 거리에 비례하여 요금을 부과되며 또한 수단 간에 할인되는 금액도 개별수단의 요금수입에 영향을 미치기 때문이다. 따라서 수도권요금체계의 수입금배분 문제는 개별수단을 운영하는 운송기관에게도 매우 중요한 이슈가 된다. 현재 수도권요금체계의 수입금배분은 수단배분과 지하철운송기관 간의 수입금배분인 연락운임정산(Shin et al., 2006; Shin, 2008, Shin, 2013)으로 구분된다.

수단의 수입금배분은 개별승객에게 부과된 요금을 수단정산규칙에 근거해서 정산하는 것을 의미한다. 수단배분규칙은 기본운임비율정산(이하 기본배분)과 지하철우선귀속배분(이하 철도귀속배분) 두 가지로 요약된다. 기본배분은 연계수단에 포함된 수단의 기본운임비율로 요금을 배분하는 규칙으로 Equation 4와 같다. Equation 5에서 $A{F}_{p\overline{m}}^{rs}$은 지하철 구간에서 부과된 추가요금으로 별도로 우선 귀속되도록 산정되어 있음을 볼 수 있는데 지하철귀속배분은 지하철통행에서 추가운임이 발생될 경우 지하철수단에 우선적으로 귀속된다는 의미를 나타낸다. Equation 6은 수단이 벌어들인 총 수입금을 나타낸다.

여기서, $A_m^{rs}$은 $r-s$간 $p$의 요금에 대한 $m$의 수입금

여기서, $A_{p\overline{m}}^{rs}$은 $r-s$간 지하철($\overline{m}\in S\subseteq M$)의 수입금
$A{F}_{p\overline{m}}^{rs}$는 $r-s$간 $p$의 요금에 대한 지하철($\overline{m}\in S\subseteq M$)의 추가요금
$\overline{F_p^{rs}}$는 $F_p^{rs}-A_{p\overline{m}}^{rs}$

여기서, $T{A}_m$은 $m$의 총수입금

분석기반 구축

1. 교통카드자료기반 연계수단 분석체계

수도권요금제도에서 도출되는 교통카드자료의 수단을 버스($B\subseteq M$)와 지하철($S\subseteq M$)의 두 가지 집합으로 구분된 연계수단($B\cup S=M$)의 유형은 Figure 1과 같이 5가지로 나타난다. 연구는 교통카드에서 나타나는 개별승객이 수단을 이용하는 순서에 따라 요금을 산정하는 방안을 도입한다. 예를 들면, Figure 1의 유형③을 연계수단 사례로써 BSB의 수단연계에서 3개의 수단에 대하여 순차적으로 기본운임과 추가운임이 갱신되어 계산되는 구조이다. 1) 최초 B의 기본 및 추가요금을 산정하고, 2) 그리고 S가 연계된 BS로 기본 및 추가요금을 갱신하며, 3) 최종 B가 연계된 BSB로 기본운임과 추가운임으로 $B{F}_p^{rs}$이 계산된다.

Figure 1.

Mode chain type cases (r-s)

2. 사용자 구분

요금산정에 필요한 교통카드자료의 사용자코드는 Table 2와 같이 약 10가지로 구분되며 다음과 같다. 요금이 부과되어 분석에 적용되는 코드는 “01”, “02”, “03”, “04”, “05”이며 일반, 청소년, 유아요금의 3단계로 구분된다.

Table 2. User types

3. 교통수단(Mode) 구분

교통카드자료에서 분류된 수단은 Table 3과 같이 총 39개 수단으로 나타난다. 서울버스는 7개, 경기버스는 9개, 인천버스는 12개, 지하철은 11개 수단으로 각각 구분된다. 이중 지하철의 “201”과 “203”는 현재 서울교통공사로 통합된 조직이나 과거 지하철 1-4호선을 운영하던 “서울메트로”와 5-8호선을 운영하던 “서울도시철도공사”를 각각 나타낸다.

Table 3. Mode classification

4. 민자철도 선취금액을 고려한 정산요금

총 39개의 수단구분에 대하여 일반, 청소년, 어린이의 3유형으로 구분되는 요금은 Table 4와 같다. 이 요금은 민간철도운송기관(이하 민자기관)은 수입금배분에 적용되는 기본요금을 포함한 것이다. “208”의 “신분당선(주)”과 “209”의 “경기철도(주)”는 민자기관에서 차등 부과되는 요금은 개별운송기관에서 귀속된다.

Table 4. Basic fare of modes (unit: won/trip)

5. 신분당선(주) 및 경기철도(주) 선취금액반영

신분당선(주)의 일반요금 2,150원으로 900원, 경기철도(주)는 2,350원으로 1,100원이 선취금액이 된다.. 이때 청소년 및 어린이는 각각 20%, 50%가 할인된다. 경기철도(주) 내부통행의 경우 신분당선(주) 선취금액과 동일하게 적용된다.

6. 공항철도 독립구간 요금체계 반영

“코레일공항철도(주)”는 요금부과와 수입금배분에 대한 기본구조가 수도권요금제도 및 독립요금제도로 운영되는 구간에 따른 적용의 구분이 요구된다. Figure 2와 같이 “청라국제공항”을 기점으로 서울방향은 통합요금부과구간로 인천방향은 독립요금부과구간로 구분된다. 따라서 승객에게 부과되는 요금은 두 구간에서 적용되는 요금부과규칙이 함께 적용되며, 독립요금부과구간에서 부과된 요금은 “코레일공항철도(주)”에 귀속된다. 독립요금부과규칙은 1) 기본거리(10km) 이내 기본요금으로 일반 900원, 청소년 720원, 어린이 450원이며, 2) 인접구간은 거리에 상관없이 기본거리요금부과기준을 따르며, 3) 추가거리는 매 1km 130원 부과된다.

Figure 2.

Independent fare area of airport railway

7. 지하철 운영수단(기관)의 수입금배분: 교통카드 단말기 Tag-In 운영기관

지하철 운송기관의 수입금배분은 수단정산과 연락운임정산으로 구분된다. 수단정산에서 승객의 요금에 대한 수입금은 지하철을 진입역사의 Tag In 단말기 운영기관에 수입금이 배분되어 보관된다. 연락운임정산은 운영기관에 보관된 수입금에 대하여 수도권지하철네트워크에서 운영기관의 기여도를 산정하여 재분배하는 과정이며 추가적인 용역결과에 따른 반영이 필요하다. 본 연구는 수단정산에 한정된다. 따라서 수입금은 Tag In 운영기관에서 승객의 요금수입을 보관하는 개념을 수입금배분으로 정의한다.

8. 비가산성 요금반영: 50원 반올림

모든 요금은 50원 단위로 반올림하여 계산된다. 이 문제는 비가산성비용(Non Additive Cost; Gabriel and Bernstein, 1997; Shin et al., 2016)의 계산사례로서 정확하게 요금부과기준과 비례되지 않는 상황에서 발생한다. 가산성비용 부과기준의 경우 소수점 단위의 요금도 산정되는 불편을 방지하기 위해서 도입되었다.

시나리오 및 결과분석

1. 시나리오 및 분석기반

본 연구는 수도권요금체계에 참여하고 있는 총 39개의 교통수단코드에 대하여 버스와 지하철수단의 기본요금과 수입금배분에 대한 연관성을 파악하는 것이다. 이를 위해 적용되는 시나리오는 서울버스, 경기버스, 인천버스의 기본요금을 현재에서 100원에서 500원까지 인상하는 상황에서 개별 수단의 수입금변화를 분석한다. 특히 개별수단의 수입금변화와 함께 지하철수단(운송기관)의 수입금이 버스요금의 인상과 어떤 관련성이 있는지 파악한다.

분석자료는 2017년 10월 18일의 수요일 선불/후불교통카드자료에 대하여 15,458,413(건/일)의 연계수단통행으로 구성되어 있다. 수입금산정에 반영되는 사용자코드 “01 (일반인)”-“05 (대학생)” 등 5가지이며, 본 연구에서는 각 사용자구분코드별로 분석년도인 2017년 10월 기준 기본요금 구축하여 수단별 수입금을 산정하였다.

Table 5는 수단별로 산정된 개별통행수를 분석한 것으로 총통행은 20,984,506(건)이며 이중 서울버스는 6,106,161(건/일)으로 29.1%, 경기버스는 5,368,163(건/일)으로 25.6%, 인천버스는 1,048,482(건/일)으로 5.0%, 지하철은 8,461,799(건/일)으로 40.3%를 차지한다.

Table 5. Number of mode trip

이때 지하철 수단통행량은 수입금배분 문제와 연계하여 고려할 사항은 존재한다. 수도권 지하철 통행에서 승객의 노선간 환승이 약 50% 이상 발생한다. 환승통행은 복수의 수단코드로 존재하여 통행의 증가로 나타난다.

그러나 현재 교통카드자료는 환승통행도 단일수단코드로 인식되며 지하철역사의 진입단말기(Tag-In)운영기관으로 분류된다. 따라서 지하철 11개 수단(10개 운영기관)에서 통행 수는 어느 정도의 오차를 감수해야 하는 상황이며 지하철 운송기관의 연락운임정산문제가 발생하는 원인이 된다.

2. 결과분석

Table 6은 2017년 10월 18일 수요일 기준으로 100원에서 500원까지 서울, 경기, 인천버스의 요금을 100원씩 인상하는 시나리오에 대하여 수단별 수입금의 변화를 계산한 것이다. 현재의 일일 총 수입금은 약 188(억)으로 산정되었으며, 요금인상에 따라 100원 196(억), 200원 205(억), 300원 214(억), 400원 224(억), 500원 233(억), 600원 243(억)으로 각각 계산되었다.

Table 6. Revenue of mode according to bus fare increase (unit: won/trip)

Table 7은 Table 6을 토대로 현재와 단계별 버스요금인상에 대한 영향으로 수단별 수입금의 변화를 산정한 것이다. 우선 현행 대비 수입금인상효과는 각각 약 8(억), 17(억), 27(억), 36(억), 46(억), 55(억)으로 계산되었다. 서울버스, 경기버스, 인천버스의 모든 수단을 요금인상에 따른 효과를 누리는 것으로 분석되었다. 반면 지하철 수단은 버스요금 100원 인상에서 11개 수단코드 중에서 “202 (코레일)”, “204 (인천교통공사)”, “206 (공항철도)”의 3개 수단을 제외하고 전부 수입금감소로 연결되었다. 특히 100원에서 300원까지 버스 요금인상의 상황에서 지하철수단 “208 (신분당선)”, “209 (경기철도)”, “231 (용인경전철)”, “232 (의정부경전철)”의 수입금은 감소하며, 500원 까지는 “231 (용인경전철)”의 수입금이 감소하는 것으로 파악되었다. 버스요금이 600원에 도달하면 수도권 대중교통요금체계에 참여하고 있는 모든 수단의 수입금이 증가되는 것으로 분석되었다.

Table 7. Change of mode revenue (unit: won/trip)

Table 8은 서울버스, 경기버스, 인천버스와 지하철수단의 세부적인 수입금변화를 비교한 것으로 앞의 Tables 6, 7을 요약하여 분석한 것이다. 버스요금의 100원 인상은 지하철수단의 기본요금비율감소에 의한 수입금감소(-)가 강하며, 200원부터 총요금 증가효과(+)가 나타나는 것으로 분석된다. 100원 인상에서 한국철도공사, 인천교통공사, 코레일공항철도(주)의 수입금은 증가하며 나머지 수입금이 감소하는 8개 수단에서 –8,740,072(원)에서 서울교통공사의 수입금감소가 –7,703,084(원)으로 88.1 (%)를 차지하며 일년 365일로 환산하면 약 –28(억)의 수입금이 감소하는 것으로 파악된다.

Table 8. Revenue change of bus and subway modes according to bus fare increase (unit: won/trip)

결론

현행 수도권요금제도에서 수단 간의 기본운임인상과 수입금배분의 관계는 매우 밀접하게 연관되어 있다. 수단의 기본운임과 수입금배분과의 관련성에서 나타나는 문제를 통찰하기 위해서는 수도권요금제도에 참여하고 있는 수단과 운송기관의 특성에 대하여 교통카드자료와 연계하여 분석이 필요하다. 본 연구는 교통카드자료를 토대로 나타나는 개별승객의 연계수단자료를 기반으로 순차적으로 요금을 산정하고 최종 요금을 수단의 수입금으로 분석하는 방법을 적용하였다. 이러한 분석방법은 현행 교통카드자료를 다양한 요금정책에 적용하는 과정에서 나타나는 대안으로 제안된 것이다.

수도권요금체계에서 수입금배분은 일부수단의 기본요금인상이 총량적 요금상승과 기본요금비율의 하락이라는 이중구조의 결과로 나타난다. 따라서 일부수단의 요금증가는 다른 수단의 수입금감소와 연관된다는 가정이 성립된다.

본 연구는 수단의 기본운임과 수입금배분 관계를 규명하기 위해 개별운송수단별 기본요금을 테이블을 구축하였고, 추가적으로 수도권버스의 요금인상과 지하철수입금의 변화를 파악하기 위해 시나리오 분석을 수행하였다. 수도권버스수단에 대하여 100원에서 600원까지 단계적으로 요금상승을 가정하여 지하철수단의 수입금변화를 파악하였다. 결과는 100원의 낮은 요금인상에서는 기본운임비율의 감소효과로 인해 수단의 수입금이 하락하는 상황이 보여주었다. 반면 200원 부터 요금인상은 총요금의 증가로 인한 수입금이 증가가 나타나는 것으로 파악되었다. 그러나 일부수단은 총량적인 요금상승에도 불구하고 수입금배분은 200(원)에서 500(원)까지 개선되지 않는 것으로 분석되었다.

본 연구의 접근방법은 교통카드자료를 기반으로 다양한 운임정책에 도입에 대한 의사결정시스템으로서 활용이 가능하다. 수도권요금제도는 진행과정으로 향후 새로운 민자철도운송기관의 진입과 독립요금제도, 블록체인기반의 MaaS, 수입형평성을 위한 정책입안 등에 대한 평가가 필요하다. 제안된 분석기법이 수도권요금체계의 합리적인 평가도구로서 응용되기 위한 지속적인 개발이 요구된다.