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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 송재민
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수16
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도시지역의 기반시설은 사회적, 경제적으로 중요한 역할을 담당하지만, 우리나라에서는 자연재난으로 인한 도시 기반시설의 피해가 전체 피해의 79%를 차지하고 있으며, 특히 교통 분야의 기반시설 피해액은 연간 약 1,077억 원으로 가장 큰 비중과 피해를 유발하고 있다. 이처럼 도로 기반시설은 전체 방재계획에서 중요한 역할을 담당하고 있지만 국내 방재 부분의 기반시설 취약성에 대한 연구는 취약성 평가지표와 자연재해 원인 분석, 재해 예측 등이 주를 이루고 있어, 자연재난 및 예기치 못한 기반시설의 파손 및 손상에 대한 정량적인 연구가 부족한 실정이다.
이에 있어 본 연구는 복잡계 네트워크(Complex System)의 상대적 중요성과 영향력을 나타내는 세 가지 중심성 지표인 연결정도 중심성(Degree Centrality), 근접 중심성(Closeness Centrality), 매개 중심성(Betweenness Centrality)지표를 활용하여 서울시 도로 네트워크의 특성을 정량화 한다. 또한 도시의 회복 탄력성 관련 연구에서 빈번히 사용되고 기반시설에 미치는 예기치 못한 충격이나 손실에 대응하거나 유지하는 능력을 강건성(Robustness)으로 정의하며, 본 연구에서는 전체 도로 네트워크에서 중요한 도로가 단절되었을 경우 평균경로시간의 변화를 측정하여 강건성 평가를 실시한다. 마지막으로 서울시의 자연재해가 빈번한 상습침수지역을 대상으로 중심성 지표와 강건성 분석을 실시하여 서울시 도로가 침수로 단절되었을 때 전체 도로 네트워크에 미치는 영향에 대한 시사점을 도출하고자 한다.
이를 위해 본 연구는 서울시 9개 생활권의 2009년 교통주제도를 바탕으로 프로그래밍 언어 R의 Tnet 패키지를 이용하여 강건성 분석을 실시한다.
분석결과로는 첫째, 도로 네트워크 특성을 세가지 중심성 지표를 바탕으로 정량화 했을 때, 매개 중심성이 도로 네트워크 성능 평가에 가장 적절한 변수로 도출되었다. 둘째, 서울시 전체 도로의 강건성 분석결과 네트워크에서 최단거리에 해당하는 경로 수를 의미하는 매개중심성 상위 1,3,5% 이내의 교차점이 제거 되었을 경우 평균경로시간이 점차 1.23, 1.89, 2.32배로 증가하는 것으로 도출되었다. 이는 실제 도로 네트워크에서 소수의 교차점이 도로 성능에 중요한 역할을 담당하는 것으로 해석할 수 있다. 셋째, 상습침수지역 중 특별관리지역에 대해 네트워크적 특성을 고려한 강건성 분석결과 서남1생활권(신월지역)의 평균경로시간이 가장 크게 도출되었으며, 강건성 평가 시 침수취약지역에 해당하는 면적 및 노드 수와 같은 물리적 요인도 중요하지만, 최단거리로 이동하는데 꼭 통과해야하는 중요한 도로가 침수지역에 위치한 경우 전체 통행에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
본 연구의 방법 및 결과는 향후 도로 네트워크에서 영향력 있는 교차점 및 도로를 식별하고 또한 이를 바탕으로 네트워크의 취약성 분석에 활용될 수 있으며, 이를 통하여 회복탄력적인 도시 기반시설 구축에 이바지할 것으로 기대되는 바이다.
이에 있어 본 연구는 복잡계 네트워크(Complex System)의 상대적 중요성과 영향력을 나타내는 세 가지 중심성 지표인 연결정도 중심성(Degree Centrality), 근접 중심성(Closeness Centrality), 매개 중심성(Betweenness Centrality)지표를 활용하여 서울시 도로 네트워크의 특성을 정량화 한다. 또한 도시의 회복 탄력성 관련 연구에서 빈번히 사용되고 기반시설에 미치는 예기치 못한 충격이나 손실에 대응하거나 유지하는 능력을 강건성(Robustness)으로 정의하며, 본 연구에서는 전체 도로 네트워크에서 중요한 도로가 단절되었을 경우 평균경로시간의 변화를 측정하여 강건성 평가를 실시한다. 마지막으로 서울시의 자연재해가 빈번한 상습침수지역을 대상으로 중심성 지표와 강건성 분석을 실시하여 서울시 도로가 침수로 단절되었을 때 전체 도로 네트워크에 미치는 영향에 대한 시사점을 도출하고자 한다.
이를 위해 본 연구는 서울시 9개 생활권의 2009년 교통주제도를 바탕으로 프로그래밍 언어 R의 Tnet 패키지를 이용하여 강건성 분석을 실시한다.
분석결과로는 첫째, 도로 네트워크 특성을 세가지 중심성 지표를 바탕으로 정량화 했을 때, 매개 중심성이 도로 네트워크 성능 평가에 가장 적절한 변수로 도출되었다. 둘째, 서울시 전체 도로의 강건성 분석결과 네트워크에서 최단거리에 해당하는 경로 수를 의미하는 매개중심성 상위 1,3,5% 이내의 교차점이 제거 되었을 경우 평균경로시간이 점차 1.23, 1.89, 2.32배로 증가하는 것으로 도출되었다. 이는 실제 도로 네트워크에서 소수의 교차점이 도로 성능에 중요한 역할을 담당하는 것으로 해석할 수 있다. 셋째, 상습침수지역 중 특별관리지역에 대해 네트워크적 특성을 고려한 강건성 분석결과 서남1생활권(신월지역)의 평균경로시간이 가장 크게 도출되었으며, 강건성 평가 시 침수취약지역에 해당하는 면적 및 노드 수와 같은 물리적 요인도 중요하지만, 최단거리로 이동하는데 꼭 통과해야하는 중요한 도로가 침수지역에 위치한 경우 전체 통행에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
본 연구의 방법 및 결과는 향후 도로 네트워크에서 영향력 있는 교차점 및 도로를 식별하고 또한 이를 바탕으로 네트워크의 취약성 분석에 활용될 수 있으며, 이를 통하여 회복탄력적인 도시 기반시설 구축에 이바지할 것으로 기대되는 바이다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적 11.2 연구의 범위 및 흐름 41.2.1. 연구의 범위 41.2.2. 연구의 흐름 6Ⅱ. 이론 및 선행연구 검토 72.1 네트워크 이론 72.1.1. 네트워크 이론의 정의 72.1.2. 네트워크 이론과 기반시설 92.1.3. 도로부분에서의 네트워크 이론 102.2 도로 네트워크의 중심성 및 강건성 122.2.1. 도로 네트워크의 중요도 산정 122.2.2. 도시 네트워크의 강건성 142.2.3. 도로 네트워크의 강건성에 대한 실증분석 15Ⅲ. 연구의 방법 및 변수 173.1 도로 네트워크 중심성 분석 173.1.1. 연결정도 중심성 173.1.2. 근접 중심성 183.1.3. 매개 중심성 203.1.4. 소결 213.2. 도로 네트워크 강건성 분석 233.2.1. 중요한 노드의 손실에 대한 강건성 분석 233.2.2. 평균경로거리의 정의 233.2.3. 소결 253.3. 중심성 지표를 활용한 상습침수지역 네트워크 특성 분석 263.3.1. 상습침수지역 정의 26Ⅳ. 분석결과 294.1. 생활권 별 기초 네트워크 특성 294.1.1. 기초통계량 294.1.2. 9개 생활권 도로 네트워크 특성 304.2. 중심성 지표 특성 354.2.1. 중요 도로 교차점 선정 354.2.2. 모란 지수 394.2.3. 중심성 지표 별 상관관계 및 Scatter Plot 414.3. 서울시 도로 네트워크 강건성 분석 454.4. 서울시 상습침수지역 도로 네트워크 강건성 분석 494.4.1. 상습침수지역 도로 네트워크 특성 494.4.2. 특별관리지역의 강건성 평가 55Ⅴ. 결론 및 시사점 58▣ 참고문헌 61▣ ABSTRACT 64
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