[해외출장 복명서]

컴퓨터를 활용한 도시계획학회(CUPUM) KOPSS홍보 및 참관

2011. 7

• 출 장 지: 캐나다 캘거리

• 출장일시: 2011년 7월 3일 ~ 7월 11일 (8박 9일)

• 출 장 자: 김대종 연구위원

국토인프라·GIS연구본부

[차 례]

I. 출장 개요

1. 목적 1

2. 일정 1

II. CUPUM 학회 발표내용

1. KOPSS 발표 주요내용 2

2. 도시정책에 따른 토지이용변화 예측 연구결과 발표 3

III. CUPUM 학회 참관 주요내용

1. KOPSS 관련 발표내용 요약 4

2. 기타 주요 연구 17

IV. 시사점 19

V. 사진 20

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I. 출장 개요

1. 목적

○ 우리 원에서는 지역계획, 토지이용계획, 도시기반시설계획, 도시재생계획,

경관계획 등의 공간계획 수립을 지원할 수 있는 GIS기반의 국토공간계획지

원체계(KOPSS, KOrea Planning Support System)을 개발해오고 있음

○ CUPUM(Computers in Urban Planning and Urban Management)학회는 도시계

획 및 관리 등 공간계획 관련 연구성과를 발표하고 토론하는 세계 최대의

행사임

○ 이에 KOPSS의 사업성과를 발표하여 홍보하고, 최신 방법론 및 기술의 발

전동향을 파악하기 위하여 CUPUM학회에 참가함(2011년도 KOPSS구축사업

의 과업지시서에 국내외 홍보가 포함되어 있음)

2. 일정

월일 출발지 도착지 업무수행내용

7.3(일) 인천 밴쿠버 - 국제공항도착 및 이동

7.4(월) - 이동

7.5(화) 밴쿠버 캘거리- 이동 및 학회장(알버타주 레이크 루이지시

Fairmont Chateau Lake Louise 호텔) 도착

7.6(수) CUPUM- KOPSS 발표 및 학회 일정 참관

·KOPSS의 공간분석방법론발표

7.7(목) 캘거리대학 - 학회일정 참관

7.8(금) CUPUM- KOPSS활용연구 발표 및 학회일정 참관

·도시정책에 따른 토지이용변화 시뮬레이션

7.9(토) 학회장 쿠룸프 - 이동

7.10(일) 쿠룸프 밴쿠버 - 도착 및 출발

7.11(월) 인천 - 도착

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II. CUPUM 학회 발표내용

1. KOPSS 발표 주요내용

제목: Analytical Methodologies of KOPSS for sustainable development저자: Daejong Kim, Eunsun Im, Jongduck Park, Yoonyoung Jeong

○ 국토공간계획지원체계의 5가지 모형에서 활용하고 있는 분석방법론을 위주

로 발표함

○ 지역계획지원모형(Regional Planning Support Model)

- 균형발전 여부를 객관적으로 측정하기 위한 공간자기상관성 분석방법인 전

역/지역 Moran's I와 Getis Ord G(d)통계량

- 패턴이 언제 유의미한 변화가 발생했는지 알려주는 누적합 기법(cumulative

sum method)

- 한 변수에 비해 다른 변수가 분리되어 있는지를 분석하는 공간분화지수

- 기존의 입지계수(LQ, location quotient)를 공간적으로 확장시킨 공간입지계수

(Spatial LQ) 등

○ 토지이용계획지원모형(Land Use Planning Support Model)

- 개발잠재력 분석절차 및 방법론: 개발불능지 제외 → 요인지도 표준화 →

AHP(Analytical Hierachy Process)를 이용한 가중치 산정 → 요인지도와 가중

치를 조합한 종합점수지도 작성 → 개발가능지 도출 → 대안평가를 위한 토

지형상지수산정, 지가계산, 절성토량 등

- 요인지도를 표준화하기 위한 퍼지함수

○ 도시재생계획지원모형(Urban Regeneration Planning Support Model)

- 재개발대상지역을 탐색하기 위한 가구, 누후건물, 과소필지 밀도분석방법

- 4미터 이하 도로에 접한 주택수 비율 계산방법

- 재개발가능연도 시뮬레이션 방법

○ 도시기반시설계획지원모형(Public Facility Planning Support Model)

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- 필지별 인구에 기초한 수요분석 방법

- Huff모형을 이용한 시설공급량 분석방법

- 수요자의 이동거리를 고려하여 최적 입지를 찾아주는 location allocation모형

○ 경관계획지원모형(Landscape Planning Support Model)

- 신축 건물에 따른 가시권 시뮬레이션

- 시곡면(viewshaft) 분석방법

- 입면차폐율 분석방법

- 음영분석방법

- 사선제한 분석방법 등

2. 도시정책에 따른 토지이용변화 예측 연구결과 발표

제목: Simulation for Land Use Change Based on Korea Urban Policy Scenarios저자: Eunsun Im, Daejong Kim, Sangjo Kim

○ KOPSS의 토지이용계획지원모형과 ArcGIS의 Model Builder를 이용하여 한

국의 5개 광역도시와 인구 50만 이상의 대도시 5개에 대해 2020, 2030,

2040년 토지수요를 추정하고 2개의 정책시나리오에 따른 토지이용변화를

예측함

- 한국의 도시화 과정

- 도시별 도심재개발과 농지나 산지의 신규개발 비율 변화 추이 및 예측

- 주요 도시별 신규 토지개발수요 추정

- 과거 추세 연장과 스마트 성장 등 2개 시나리오 설정

- 시나리오별 토지이용변화 예측 결과

- 시사점

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III. CUPUM 학회 참관 주요내용

1. KOPSS 관련 발표내용 요약

○ 시내전차 건설에 따른 토지이용변화 시뮬레이션: 미국 오하이주 신시내티

시의 사례 연구

- Modeling Urban Land Use Changes in Respect to Future Establishment of an

Urban Rail Transit System: The Case of Cincinnati (Ohio, USA) and Its

Proposed Streetcar System

- 저자: Diana Mitsova, Elad Mokadi, Xinhao Wang

- 배경 및 목적

· 신시네티시(오하이 주)는 2007년 시내전차(streetcar 또는 트롤리)를 도입하

기로 결정함

· 이 시내전차는 신시네티의 두 도심과 역사유물 등을 연결하여 경제발전을

꾀하려는 게 목적임

· 그러나 이 지역에서는 시내전차 프로젝트가 도시의 성장과 재개발에 어떠

한 영향을 미칠 것인가에 논란중임

· 프로젝트 지지자들은 상업, 소매업 활동을 증대시키고, 재산가치를 늘려줄

것이라고 주장하는 반면, 반대자들은 시내전차 이용률이 저조할 것이기

때문에 공공재원만 축낼 것이라고 주장하고 있음

· 이 연구의 목적은 시내전차가 없을 때, 지지자들이 주장하는 시나리오일

때, 반대자들의 시나리오일 때 노선 주변에 어떠한 변화가 일어나는지를

시뮬레이션하는 것임

- 방법론

· 셀룰러 오토마타-마르코프 체인 모델

· 다목적 적합성 분석(multi-objective suitability analysis): 다기준평가(multi criteria evaluation)의 변수는 시내전차 접근성(그림 1), 인구밀도, 고밀도 고

용지역, 지가, 공공시설물, 시내전차 시설물, 랜드마크, 시내전차 랜드마크, 버스 승차장 등임

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<그림 1> 시내전차 접근성. (a)는 지지자들의 시나리오 (b)는 반대자의 시나리오. 지지자는 시내전차 노선이 넓은 지역까지, 반대자는 일부 노선주변 일부만 개발될 것이라고 주장함

· 전체 모델링 과정은 <그림 2>와 같음

<그림 2> 전체 모델링 과정

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- 결과

· 3개 시나리오 따른 시내전차 노선 주변지역의 토지이용변화 시뮬레이션

결과는 <그림 2>와 같음

· 결과는 시내전차 지지자 시나리오의 경우 어떤 지역에서는 개발이 명백하

게 일어난 것을 보여주나 시나리오간 차이는 다소 작음

· 하지만 철도를 중심으로 반경 600피트(약 182미터)이내의 지역에서는 세

시나리오 간 차이가 크게 나타남

· 지지자들과 반대자들의 시나리오간 차이는 전체 공간적인 관점에서 미미

한 것이라 할 수 있음

·

<그림 3> 시내전차 노선 주변지역 토지이용변화 시뮬레이션 결과. (a)는 시내전차사업 지지자의 시나리오 (b)는 반대자의 시나리오 (c)는 시내전차가 없을 경우. 노란색은 주거지역, 빨간색은 상업지역, 파란색은 공공용지, 보라색은 공업지역을 나타냄

○ An Urban Simulation Model for an Arab Settlement in the Galilee

- 저자: Dafna Fisher-Gewirtzman, Efrat Blumenfeld-Liberthal

- 배경 및 목적

· Galilee의 아랍인 정주지는 유기체임

· 그 정주지의 형태와 구조는 기하학적인 패턴을 따르지 않는 독특한 것으

로 앞으로 어떻게 개발될 것인지 예측하기 어렵게 하기 때문에 도시기반

시설 공급 등 관리가 제대로 이루어지지 않음

· 따라서 도시자원을 보다 효과적으로 관리하고 배분하여 주민의 삶의 질을

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높이기 위해서는 이 지역의 도시개발이 어떻게 진행될 지 예측하는 모형

이 필요함

- 방법론

· 정주지 개발을 흉내내는 컴퓨터 시뮬레이션 모형을 기반으로 한 실험적인

계획지원시스템을 개발함

· 이 시스템에서는 도시의 구성요소를 복잡한 어떤 것으로 보는데, 이들은

다양한 요소에 의해 움직이는 수많은 행위자(agents)에 의해 지배됨

· 이러한 에이전트간 상호작용은 건조환경을 변화시킬 것임

· 행위자 기반모형(Agent-based model) 개발도구인 ‘Repast Symphony'를 이용

하여 시뮬레이션 모형을 개발함

- 결과

· 연구결과 아랍인의 정주지를 변화시키는 다양한 힘들을 찾아냈으며, 이러

한 힘이 작용하는 역할과 그들간 상호작용은 향후 계획을 수립하는데 기

반으로 활용될 수 있을 것임

<그림 4> 아랍인 정주지인 Sachnin의 항공사진

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<그림 6> 시뮬레이션 결과. 왼쪽 그림에서 파란색 사각형은 최초 정착지, 분홍색 원은 1세대, 초록색 삼각형은 3세대임. 오른쪽 그림의 검은색은 1층을, 회색은 2층을 나타냄

<그림 5> Sachnin의 물리적 모형

· 이 지역민들은 결혼할 때, 남자쪽 부모의 집 근처에 신혼집을 짓고 사는

경향이 있어 아들이 많은 집은 고밀도, 딸만 많은 집은 저밀도의 정주특성

을 보임

· 이러한 특성을 이용하여 행위자기반모형으로 시뮬레이션한 결과는 <그림

6>과 같음

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○ 시카고 2040 종합지역계획 모니터링 위한 지역지표 개발 및 서비스 구축

- MetroPulseChicago.org: Regional Indicators for Planning and Policy in Chicago

- 저자: Kermit Wies, Andrew Williams Clark, Greg Sanders

- 배경 및 목적

· 지역지표 개발 프로젝트와 MetroPulse 웹사이트 개발 프로젝트는 시카고

광역계획기구(CMAP, Chicago Metropolitan Agency for Planning) 와 시카고

커뮤니티 트러스트의 공동 사업임

· 지역지표는 시카고 지역(7개 카운티 포함)의 GO TO 2040 종합지역계획을

추진을 모니터링하기 위한 것으로, 경제(실업률, 신규 사업의 개수), 환경

(대기 질), 사회(유아 사망률) 및 문화 상태를 시계열적으로 측정함

· 주로 지표를 선택하기 위한 투명하고 공정한 과정과 필요한 자료를 정의

하고 다양한 출처로부터 얻는 방법, 그리고 이러한 정보를 쉽게 이해할 수

있도록 정보시스템을 설계하고 구축하는 과정에 초점을 맞춤

- 방법론

· 지표를 선정하기 위해 미국내 진행중인 8개 지표개발 프로젝트를 분석함

· 각 주제별 전문가가 기존 지표 중 관련지표를 선정하고, CMAP 실무위원

회의 브레인스토밍을 거친 다음, CMAP과 트러스트가 2040 비전의 주제별

로 지표와 자료의 분류체계를 결정함

<그림 7> 워크숍을 통한 지표선정 결과: 모두 약 150여개 지표 필요

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· MetroPulse 웹 사이트는 어느 지역의 어떤 자료를 어떻게 표현할 것인가라

는 3가지 질문을 중심으로 설계함

○ PECAS모형을 이용한 미국 볼티모어 지역의 공간정책 시뮬레이션

- Investigating Zoning Policy with the Baltimore PECAS Model

- 저자: Jamie Bridges, Charles Baber, John Abraham, Abdel-Rahman M Muhsen,

Dimantha De Silva, JD Hunt

- 배경 및 목적

· 볼티모어지역교통위원회(Baltimore Regional Transportation Board)는 메릴랜

드 볼티모어지역의 지역교통계획을 담당하고 있음

· 미국내 계획기구는 교통체계가 지역의 성장뿐만 아니라 산업 및 가구의

입지까지 영향을 미친다는 것을 강조함

· 이에 따라 교통계획이 어떤 영향을 미칠 것인가를 과학적인 분석도구를

이용하여 평가하고, 시민사회와 소통할 수 있어야 함

· 이 연구에서는 PECAS라는 모델을 이용하여 3개의 시나리오가 어떠한 영

향을 미치는가를 분석함

- 방법론

· PECAS는 공간경제체계를 표현하는 두개의 기본모듈과 이와 연결된 두개

의 모듈로 이루어짐

· 공간개발모듈(SD, Space Development module)은 활동이 일어날 수 있는 공

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간을 개발하여 제공하는 개발자의 행동을 담당함

· 활동배분모듈(AA, Activity allocation module)은 개발된 공간에 활동을 배분

시키고, 활동간 상호작용을 표현함

· 교통모형(TR, Transport Model)은 교통네트워크와 수요(활동배분모듈의 상

호작용 결과), 체증시간과 교통비용 등 지역을 연결하는 교통체계를 표현

함

· 경제활동인구예측모형(ED, Economic demographic aggregate forecasting model)은 PECAS밖의 모듈로 유형별로 특정 미래 시점의 가구와 인구를

예측함

<그림 9> PECAS 모형의 흐름도

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- 시나리오별 결과

· 현재의 추세에 따른, 적절한 성장을 기반으로 한 기본 시나리오(base case scenario)

<그림 10> 2000년에서 2035년까지 가구변화: 도심부의 쇠퇴와 교외화

<그림 11> 주기지역 면적 변화(ft²): 외곽이 높아짐

<그림 12>고용의 변화(단위: 백만달러) <그림 13> 상업지역 바닥면적의 변화(ft²)

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· 더 이상 고속도로를 건설하지 않는 시나리오

<그림 14> 2035년 인구변화로 파란색 점은 기본시나리오보다 많은 가구를, 붉은색은 기본시나리오보다 적은 가구를 나타냄(5가구/점)

<그림 15> 기본시나리오와 비교했을 때, 주거지역 면적의 변화(ft²)

<그림 16> 산업생산량의 변화(백만달러)

<그림 17> 상업지역 바닥면적 변화(ft²)

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<그림 18> 무작위 효용이론(random utility)에 기초한 연도별, 활동별 효용의 변화

· 우선지원구역(PFA, Priority Funding Area)1)내에서만 개발을 허용할 경우

<그림 19> 메릴랜드주의 PFA

<그림 20> 기본시나리오 비교했을 때 인구의 변화

1) 메릴랜드 주정부에서 정의한 일종의 개발가능지로, 도로나 상하수도 등 기존 인프라와 가까우면서 개발이 용

이한 지역을 구분함. 이 지역내 개발할 경우 주정부가 재정적으로 지원함.

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<그림 21> 주거지역 면적의 변화(ft²)

<그림 22>생산량의 변화(백만달러)

<그림 23> 상업지역 바닥면적 변화(ft²)

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○ Hamburg도시권에서 고유가 정책이 토지이용과 통행에 미치는 영향

- Simulating the Impact of increasing oil prices on land use and mobility in the

Hamburg Metropolitan Region

- 저자: Max Bohnet, Carsten Gertz

- 배경 및 목적

· 보통 한 가구는 수

입의 절반을 주택

과 이동에 사용함

· 고유는 주택과 이

동에 영향을 미칠

것이고, 입지와 이

동의 행태를 결정

지을 것임

· 이 연구의 목적은

미래의 에너지 시

나리오에 따라 어

떤 영향을 나타날

것인지를 시뮬레이

션해보는 것임

- 방법론

· 미국에서 개발된

계획지원도구인 OPUS(Open Platform for Urban Simulation)을 독일상황에

맞도록 채택함

· 가구, 인구, 회사, 가구의 에너지 수요 등을 포함하는 건물정보 등의 하위

모듈을 포함

· 장단기 통행에 대한 결정을 시뮬레이션하는 활동기반 통행수요모형

· 다양한 재정정책이 토지이용, 교통, 가구와 고용시장 및 공공예산에 미치

는 영향을 시뮬레이션하기 위하여 CGE(computable general equilibrium)모형

과 연결하여 세금/혜택을 시뮬레이션

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- 결과

· 이 연구는 2010년 10월부터 2013년 9월까지 3년간 진행하는 프로젝트로

2012년 초반부에 민감도를 시험할 예정임

2. 기타 주요 연구

○ PECAS를 활용한 캘리포니아 용도별 건설비용 평가 시뮬레이션

- The Estimation of Construction Costs in the Statewide California PECAS

- Giovanni Circella, John Abraham, Nathaniel E. Roth, Abdel-Rahman Muhsen,

Robert Johnston

○ 역사도시 스톡홀름 모델링: 토지이용(LandScape)과 교통모형의 상호작용을

이용하여 1950년대에 건설된 스톡홀름 지하철이 실제 BC분석에서 통과했

을 것인가를 검증

- Modelling historical Stockholm - validation and calibration of a land use and

transport interaction model

- R. Daniel Jonsson

○ 교통기술 혁신, 에너지와 환경제약 및 변하는 토지이용패턴의 결과 이동이

나 주거의 입지패턴이 어떻게 달라지는가를 가구의 활동을 기반으로 시뮬

레이션할 수 있는 모형개발연구

- Planning for Land-use and Transportation Alternatives: Towards Household

Activity-based Urban Modeling for Sustainable Futures

- Weifeng LI, Joseph Jr. Ferreira

○ 탄자니아의 Dar es Salaam지역의 도시확산과정을 셀룰라오토마타 기법을

이용하여 시뮬레이션한 연구

- Modelling informal urban growth in data-poor environments

- Christian Lindner, Alexandra Hill

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○ 도시계획 또는 도시설계 과정에 시민이 쉽게 참여하기 위해 가상현실 기술

을 이용하는 연구

- Virtual Reality: A Tool for Urban Planning Public Engagement

- Richard Michael Levy

○ 이태리 Bari를 대상으로 다중 행위자기반(multi-agent based) 모형을 이용한

도시의 미기후 요소(열 관리, 열섬, 대기 질 기타)간 관계 시뮬레이션

- Multiple agents for urban microclimate planning and management: The case

study of Bari, Italy

- Dino Borri, Domenico Camarda

○ 스마트폰 등 다양한 정보기기를 통해 생산되고 있는 정보를 공간계획에 활

용하기 위해 모니터링하는 방안 연구

- Monitoring laboratory spatial planning: New benefits and potentials for urban

planning through the use of urban sensing, geo- and mobile web

- Jan-Philipp Exner, Peter Zeile, Bernd Streich

○ 런던지역을 대상으로 교통비용 증대정책, 거리에 따른 가격정책, 에너지 측

면에서 최적의 토지이용형태 등을 개인, 가구, 기업 등을 포함한 행위자기

반모형(Agent-based model)으로 시뮬레이션한 연구

- SynCity: A Microsimulation-based Integrated Model of Urban Energy Systems

- Aruna Sivakumar, James Keirstead, John Polak

○ Huff모형을 이용하여 도시에 산재되어 있는 녹지공간의 영향권을 분석하여

소외지역을 찾아내는 방법론 연구

- A Method of Generating the Zone of Influence of Public Green Space

- Ziyu Tong, Wowo Ding

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○ 행위자기반모형에 효용극대화를 위한 주거입지선택모형을 추가하여 서울경

기지역의 토지이용변화 시뮬레이션

- Modelling Urban Growth: An Agent Based Microeconomic Approach of Urban

Dynamics and Spatial Policy Simulation

- Donghan Kim, Michael Batty

○ 도시가 어떻게 에너지를 소비하는가를 행위자기반모형인 ILUTE(Integrated

Land Use, Transportation, Environment)모형을 이용하여 시뮬레이션한 연구

- A Microsimulation Model of Urban Energy Use

- Franco Chingcuanco, Eric Miller

IV. 시사점

1. 공간문제 해결 위해 다양한 공간기반 모형 활용

○ 셀룰라 오토마타, 행위자 기반모형, 교통-토지이용 통합모형 등 다양한 모

형을 활용하여 정책시나리오에 따라 에너지, 환경, 토지이용 등에 어떠한

영향을 미칠 것인지를 분석하는 연구가 활발하게 이루어지고 있음

2. 시민사회와 의사소통 위한 3차원 시각화

○ 공간분석 결과를 비전문가도 보다 쉽게 이해하여 의사결정과정에 참여할

수 있도록 현황 및 분석결과를 3차원으로 표현하는 연구도 활발함

3. 기후변화에 따른 영향을 분석하는 연구 활발

○ 기후변화를 최소화하거나 대비하기 위해서는 보다 현명한 정책이 필요한

데, 공간을 기반으로 한 다양한 모형을 활용하여 어떠한 정책이 환경에 어

떤 영향을 미칠 것인가를 분석하는 연구가 활발하게 이루어지고 있음

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V. 사진

CUPUM회의 세션 안내판

KOPSS의 분석방법론 설명

포스터 전시룸에 있는 PECAS모형을 위한 3차원 시각화연구

PECAS의 개발자 중 한사람인 캘거리대학교의 John Douglas HUNT교수

CUPUM학회 설립자 중 한사람으로 시스템 개발보다는 이론연구에 치중하는 홍콩대학교의 Anthony G.O. YEH교수

Whatif?개발자로 Cleveland대학교 교수를 은퇴하고 소일거리로 Whatif?를 어떻게 할까 고민중인 Richard E. Klosterman박사