용도지역제에 기반한 도시확산과 차량에너지 소비의 관계 연구

용도지역제 기반 도시확산과 차량에너지 소비의 관계를 분석했다.

본 연구는 용도지역제에 기반한 도시확산이 차량에너지 소비에 미치는 영향을 체계적으로 분석하고, 용도지역 변화의 세 가지 공간적 경로가 차량에너지 소비에 미치는 차별적 영향을 실증적으로 규명하는 것을 목적으로 한다. 도시확산은 도시의 물리적 경계가 외부로 확장되는 현상으로, 도시의 공간구조 변화와 토지이용 패턴의 변화를 수반한다. 이러한 공간적 변화는 주민들의 이동 거리와 교통수단 선택에 직접적인 영향을 미쳐 차량에너지 소비 패턴을 형성하는 중요한 요인이 된다. 한국의 용도지역제는 도시계획의 근간이 되는 제도로서 토지의 합리적 이용과 도시 기능의 효율적 배치를 위한 핵심적 정책 수단으로 활용되어 왔으나, 경직적 운영과 무분별한 도시 외곽 개발 등의 문제점이 지속적으로 제기되어 왔다. 본 연구는 기존 연구에서 간과되어 온 용도지역 변화의 세 가지 공간적 변화 경로?비도시지역의 편입, 기존 용도지역 간 전환, 미세분지역의 용도 확정?가 차량 에너지 소비에 미치는 차별적 영향을 정량적으로 규명하고자 하였다. 또한 가구의 사회경제적 특성이 이러한 관계에 미치는 조절효과를 체계적으로 분석함으로써, 도시계획 정책이 교통 부문의 에너지 소비와 환경적 지속가능성에 미치는 영향을 종합적으로 이해하고, 소득이나 주거형태와 같은 사회경제적 요인을 고려한 정책 방향을 제시하고자 하였다.

연구의 공간적 범위는 한국의 17개 시·도 지역을 포괄하며, 시간적 범위는 용도지역 변화 분석의 경우 2017년부터 2022년까지, 차량에너지 소비 분석은 2018년부터 2022년까지로 설정하였다. 용도지역 변화가 도시공간 형성과 주민 이동패턴 변화를 통해 차량에너지 소비에 영향을 미치는 시점을 감안하여 실질적 영향을 확인하기 위해 1년 시간지연 효과를 핵심 설계로 채택하여 2019년부터 2022년까지의 실증분석을 수행하였다. 분석 자료로는 한국국토정보공사의 용도지역 변화 자료와 에너지경제연구원의 가구에너지패널조사 자료를 결합하여 가구-지역-시간의 3수준 위계적 패널데이터를 구축하였다. 방법론적 측면에서 본 연구는 패널데이터 기반 위계적 선형모형(Panel Hierarchical Linear Model)을 적용하여 다층적 공간구조와 시간적 변화를 통합적으로 분석하였다. 이 방법론은 가구(Level 1)-지역(Level 2)-시간(Level 3)의 3수준 위계적 구조를 반영함으로써, 개별 가구의 미시적 특성과 지역의 거시적 특성, 그리고 시간에 따른 변화 패턴을 동시에 고려할 수 있는 방법론적 우위를 갖는다. 특히 차량 에너지 소비가 가구-지역-시간의 다층적 구조에서 발생하는 복합적 현상임을 고려하여, 집단 내 상관성을 적절히 통제하면서 각 수준의 변수들이 미치는 영향을 체계적으로 분석할 수 있도록 모형을 설계하였다.

연구모형의 타당성은 급내상관계수(ICC) 분석을 통해 검증하였으며, 모든 모형에서 지역 수준의 분산이 통계적으로 유의미하게 나타나 위계적 모형 적용의 적합성이 확인되었다. 실증분석 결과, 용도지역 변화는 차량에너지 소비에 통계적으로 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 그 영향의 방향과 크기는 용도지역 유형과 변화 경로에 따라 차별적으로 나타났다. 주상공지역 확산은 전반적으로 차량에너지 소비를 증가시키는 효과(β=0.017, p<0.05)가 있는 반면, 녹지지역 확산은 차량에너지 소비를 감소시키는 효과(β=-0.252, p<0.01)가 있는 것으로 분석되었다. 이는 주상공지역 확산이 도시 기능의 분산과 통행거리 증가를 통해 차량 의존도를 높이는 반면, 녹지지역 확산은 보행 환경 개선과 근거리 활동 증가를 통해 차량 이용을 감소시키는 효과가 있음을 실증적으로 확인하는 결과이다. 용도지역 변화의 세 가지 공간적 경로별 분석 결과, 미세분지역에서 주상공지역으로의 용도 확정은 차량에너지 소비 증가에 가장 큰 영향(β=6.212, p<0.01)을 미치는 것으로 나타났다. 이는 미세분지역의 용도 확정 과정에서 도로망 확충과 같은 교통 인프라와 토지이용 패턴이 차량 의존적으로 형성되기 때문으로 해석된다.

비도시지역에서 주상공지역으로의 전환 역시 차량에너지 소비 증가에 유의한 영향(β=0.056, p<0.1)을 보였으나, 그 효과는 상대적으로 작았다. 반면, 비도시지역에서 녹지지역으로의 전환은 차량에너지 소비 감소에 유의미하게 기여(β=-0.033, p<0.01)하는 것으로 분석되어, 체계적인 녹지지역 편입이 도시의 공간적 효율성을 증진시켜 차량연료 소비를 감소시킬 수 있음을 보여주었다. 특히 주목할 만한 결과는 가구소득과 주거형태(아파트 거주 여부)가 용도지역 변화와 차량에너지 소비 간의 관계를 유의미하게 조절한다는 점이다. 교차수준 상호작용 분석 결과, 소득이 차량연료 소비에 미치는 영향의 지역 간 이질성이 모든 모형에서 통계적으로 유의하게 나타났으며(임의기울기 분산 p<0.01), 이는 가구소득이 차량연료 소비에 미치는 영향력이 지역의 용도지역 변화 맥락에 따라 상당한 차이가 있음을 의미한다. 아파트 거주 가구와 비아파트 거주 가구 간에도 용도지역 변화의 영향에 차이가 관찰되었으며, 이는 주거형태와 도시 공간구조의 상호작용이 에너지 소비에 미치는 복합적 효과를 시사한다. 본 연구의 학술적 기여는 크게 세 가지 측면에서 평가할 수 있다. 첫째, 용도지역제의 제도적 작동 체계가 도시확산과 차량에너지 소비에 미치는 영향 경로를 체계적으로 규명함으로써, 도시계획 제도와 차량에너지 소비 간의 관계에 대한 이론적 이해를 심화하였다.

둘째, 용도지역 변화의 세 가지 공간적 경로별 기여도를 정량화하고 그 차별적 영향을 실증적으로 규명함으로써, 기존 연구에서 간과되어 온 용도지역 변화의 작용 과정에 대한 보다 정교한 이해를 가능하게 하였다. 셋째, 가구-지역-시간의 3수준 위계적 구조를 반영한 패널 HLM을 통해 가구 특성과 지역 특성 간의 교차수준 상호작용을 체계적으로 분석함으로써, 도시계획 정책의 효과가 사회경제적 요인과 주거환경에 따라 어떻게 차별화되는지를 규명하였다. 본 연구 결과는 다음과 같은 정책적 함의를 갖는다. 첫째, 도시계획 과정에서 주상공지역과 녹지지역의 전략적 배치와 균형적 발전이 차량에너지 소비 관리에 핵심적임을 시사한다. 둘째, 용도지역 변화의 차별적 영향을 고려한 맞춤형 도시계획 정책이 필요하다. 특히 미세분지역에서 주상공지역으로의 용도 확정이 가장 큰 차량에너지 소비 증가를 초래하므로, 이러한 과정에서 대중교통 인프라를 선제적으로 구축하는 등의 보완 정책이 필요하다. 셋째, 사회경제적 형평성을 고려한 통합적 도시·교통 정책의 수립이 요구된다. 소득과 주거형태에 따른 차별적 영향을 고려하여 저소득 가구의 교통 접근성과 이동성을 보장할 수 있는 보완 정책을 함께 마련해야 한다. 넷째, 용도지역 계획과 교통 정책의 통합적 접근이 강화되어야 한다.

용도지역 계획 수립 시 교통 영향을 체계적으로 평가하고, 용도지역 변경에 따른 교통 수요 변화에 선제적으로 대응할 수 있는 통합적 계획 체계가 구축되어야 한다. 종합하면, 본 연구는 용도지역제에 기반한 도시확산과 차량에너지 소비의 관계를 다층적 관점에서 분석함으로써, 기존 연구의 공백을 메우고 학술적·정책적 논의를 진전시키는 데 기여할 것으로 기대한다. 아울러 이러한 연구 결과는 기후변화 대응과 지속가능한 도시 발전을 위한 용도지역 계획의 효율적 접근법을 모색하는 데 중요한 시사점을 제공할 것으로 기대된다. This study aims to systematically analyze the impact of urban expansion based on zoning systems on vehicle energy consumption and to empirically identify the differential effects of three spatial pathways of zoning changes on vehicle energy consumption. Urban expansion refers to the outward extension of a city's physical boundaries, accompanied by changes in urban spatial structure and land use patterns.

These spatial changes directly influence residents' travel distances and transportation mode choices, ultimately becoming significant factors in shaping vehicle energy consumption patterns. Korea's zoning system has served as the foundation of urban planning and a key policy instrument for rational land use and efficient arrangement of urban functions. However, issues such as rigid operation and indiscriminate suburban development have been continuously raised.

This study sought to quantitatively identify the differential impacts of three spatial pathways of zoning changes-incorporation of non-urban areas, conversion between existing zones, and finalization of unspecified zones-that have been overlooked in existing research, on vehicle energy consumption. Additionally, by systematically analyzing the moderating effects of household socioeconomic characteristics on these relationships, the study aimed to comprehensively understand the impacts of urban planning policies on energy consumption in the transportation sector and environmental sustainability, and to suggest policy directions that consider socioeconomic equity.

The spatial scope of the study encompasses 17 metropolitan cities and provinces in Korea, while the temporal scope is set from 2017 to 2022 for zoning change analysis and from 2018 to 2022 for vehicle energy consumption analysis. To identify the medium to long-term impacts of zoning changes on vehicle energy consumption through urban space formation and changes in residents' movement patterns, a one-year time-lag effect was adopted as a key design, conducting empirical analysis from 2019 to 2022.

For analytical data, a three-level hierarchical panel dataset of household-region-time was constructed by combining zoning change data from the Korea Land Information Corporation and household energy survey data from the Korea Energy Economics Institute. Methodologically, this study applied a panel-based Hierarchical Linear Model to comprehensively