선호조사

왜 배우는가: 선호조사는 교통계획과 수요 예측에 쓰는 모형의 계수를 만드는 자료 수집 방법이라 실무에서 자주 쓰인다. 시험에서는 현시선호조사와 진술선호조사의 장·단점과 비교를 묻는 문항이 이어져 나왔다.

출제 이력: 제131회 1교시 6번, 제125회 1교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

선호조사는 통행자의 실제 선택이나 가상 선택 상황에 대한 응답으로 대안의 효용과 선호를 파악하는 조사다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 현시선호조사(RP, Revealed Preference): 통행자가 실제로 한 선택 결과를 관측해 선호를 추정하는 조사다.
• 진술선호조사(SP, Stated Preference): 가상의 선택 상황을 제시하고 응답자가 고른 결과를 얻는 조사다.
• 선택 대안: 통행자가 고를 수 있는 수단·경로·요금제 등의 항목이다.
• 효용: 대안을 골랐을 때 얻는 만족의 크기를 나타내는 값이다.
• 지불의사액(WTP): 특정 속성을 개선하는 데 지불할 용의가 있는 최대 금액이다.
• 관측오차: 조사자가 관측하지 못해 모형에 남는 오차다.
• 가상 편의(Hypothetical Bias): 가상 상황의 응답이 실제 행동과 달라지는 편향이다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 선호조사는 “사람들이 무엇을 골랐는가”와 “조건이 달랐다면 무엇을 골랐겠는가”를 묻는 조사다. 교통계획에서는 통행자가 수단이나 경로를 고르는 이유를 알아내고, 그 이유를 숫자로 바꿔 수요 예측 모형에 넣는 데 쓴다.

정식으로는 통행자가 여러 대안 사이에서 보인 선택 결과를 자료로 삼아 효용함수를 추정하는 데 필요한 자료를 얻는 조사 방법이다. 효용함수는 통행시간, 요금, 배차간격 같은 속성이 효용에 주는 영향을 나타내는 식이다. 선택 확률은 효용이 큰 대안일수록 높게 나타난다고 본다.

현시선호조사는 실제 통행 행태를 그대로 자료로 쓴다. 지하철 요금이 오를 때 승객이 실제로 어떻게 움직였는지 관찰하는 방식이 여기에 해당한다. 실제 행동과 일치하므로 응답자의 기억 오류나 과장이 적다. 반면 실제 시장에서 변한 속성 범위에 머물러 세밀한 효과를 분리하기 어렵고, 자료 수집 작업도 까다롭다.

진술선호조사는 실험설계로 만든 가상의 대안을 응답자에게 보여주고 고르게 한다. 요금표를 가상으로 바꿔 같은 질문을 던지는 방식이 여기에 해당한다. 통행시간, 요금, 배차간격을 원하는 조합으로 제시하므로 속성 수준을 통제하기 쉽다. 대신 응답이 실제 행동과 다를 수 있다는 것이 약점이다.

현시선호조사는 실제 행동 결과를, 진술선호조사는 응답된 선택을 자료로 쓴다.

두 조사는 모두 선택 모형의 계수를 추정하는 데 쓰이며 목적은 같다. 다만 자료의 출처가 다르므로 자료의 신뢰도와 편향의 종류가 다르다. 같은 통행 가치를 두 자료로 추정하면 결과가 다르게 나오는 경우가 많다. 그래서 두 자료를 함께 쓰는 결합 접근이 실무에서 쓰인다.

3. 등장 배경과 필요성

교통시설 투자는 규모가 크고 되돌리기 어렵다. 그래서 투자 전에 통행 수요를 예측해야 하고, 예측의 핵심은 통행자가 대안을 고르는 원리를 모형으로 세우는 것이다. 모형의 계수는 조사 자료로 정하므로 자료 수집 방법이 예측 결과를 좌우한다.

이 틀의 기원은 경제학에 있다. 폴 새뮤얼슨(Paul Samuelson)이 1938년에 제시한 현시선호이론은 효용함수를 직접 재지 않고 구매 행태에서 선호를 추론하는 방법이다. 교통 분야는 이 원리를 받아들여 통행 행태에서 선호를 읽는 조사를 발전시켰다.

초기에는 현시선호 자료가 주로 쓰였다. 실제 선택 결과라서 모형을 현실에 맞추기 쉬웠다. 대표적인 사례로, 미국 베이 지역 고속철도(BART)의 수요를 개통 전에 이전 교통 연구의 현시선호 자료로 예측한 맥파든(McFadden)의 연구가 알려져 있다.

그러나 현시선호 자료에는 한계가 있다. 새로운 수단이나 요금 체계는 아직 시장에 없어 실제 선택 자료가 존재하지 않는다. 기존 수단의 속성도 실제로는 좁은 범위에서만 변해 시간과 요금의 효과를 따로 떼어 보기 어렵다. 이 공백을 메우기 위해 진술선호조사가 쓰이게 되었다.

진술선호조사는 현재 시장에 없는 대안까지 평가할 수 있어 등장했다.

진술선호조사가 확산되면서 가상 편의와 설계 민감도 문제가 함께 드러났다. 응답자가 실제와 다르게 답할 수 있고, 실험 설계 방식에 따라 추정 가치가 크게 달라졌다. 최근 연구에서는 실제 시장의 대안을 기준 대안으로 두고 통행시간 변동을 함께 제시하면 두 자료의 차이가 줄어든다는 결과가 보고되었다.

교통 가치 추정은 비용편익 분석과 사업 타당성 검토의 핵심 입력이므로 선호 자료의 정확도가 중요해졌다. 통행시간 가치(VOT)는 정책 판단에 직접 쓰이기 때문이다. 이 때문에 두 조사의 편향 형태를 알고 자료를 고르는 능력이 요구된다.

최근에는 GPS 기반 스마트폰 앱, 교통카드, 통신데이터 같은 수동 수집 자료가 늘었다. 응답자가 직접 입력하지 않아 기억과 입력 부담이 적다. 다만 현시선호 자료에 부족한 속성 정보는 진술선호 자료로 보완하는 결합 접근이 함께 쓰인다. 이 흐름 때문에 두 조사의 장·단점을 비교해 이해하는 것이 중요해졌다.

4. 구성요소·원리·절차

선호조사는 사람이 실제로 한 선택을 관측하는 현시선호(RP, Revealed Preference) 조사와, 가상의 선택 상황에서 응답을 받는 선호의식(SP, Stated Preference) 조사로 나뉜다. 두 방식 모두 확률효용이론을 분석 틀로 쓴다. 이 이론은 개인이 대안 중 효용이 가장 큰 것을 고른다고 보고, 효용을 관측되는 부분과 관측되지 않는 오차의 합으로 나눈다.

$U_{in}=V_{in}+ε_{in}$

여기서 U_in은 개인 n이 대안 i에서 얻는 효용, V_in은 통행시간·요금 같은 관측 속성으로 설명되는 체계적 효용, ε_in은 관측되지 않은 확률 오차다. 선호조사의 목적은 V_in 안의 속성 계수를 추정하는 것이다.

구성요소는 다음 표와 같다.

표의 첫 차이는 자료의 원천이다. RP는 실제 행동이라 응답 왜곡이 적다. 대신 관측 오차가 많고 수집 작업이 까다롭다. SP는 수집이 쉽고 대안을 자유롭게 만들 수 있지만, 응답이 실제 행동과 다를 수 있다.

RP 자료는 선택 결과 자체를 쓰므로 선택의 신뢰도가 높다. 그러나 현실에 없는 대안이나 속성 조합은 관측할 수 없다. SP 자료는 속성 수준을 직교 배열로 나누어 제시하므로 속성마다 효과를 분리해 추정할 수 있다. 반면 응답자가 가상 상황에서 실제와 다르게 답하는 가설적 편의(Hypothetical Bias)가 생긴다. 이 편의가 SP 자료의 가장 큰 한계다.

두 자료를 함께 쓰는 결합 추정(Joint RP/SP)은 두 자료의 장점을 합친다. RP의 현실성과 SP의 속성 설계를 결합 추정함 RP의 선택 결과와 SP의 속성 변화 폭을 같이 써서 계수를 추정하며, 두 자료의 오차 분산이 다르면 척도 계수를 더해 보정한다. 결합 구조는 다음과 같다.

절차는 다음 여섯 단계다.

• 분석 대상 선택행위(수단 선택, 경로 선택, 요금 수용 등)와 조사 목적을 정한다.
• RP 조사는 표본을 뽑아 실제 선택과 대안 속성(시간, 요금, 거리)을 수집한다.
• SP 조사는 속성과 수준을 정하고, 직교 실험설계로 선택 상황 묶음을 만든다.
• 응답자에게 선택 상황을 제시하고 선택 결과와 응답자 특성을 기록한다.
• 다항로짓 등 확률효용 모형으로 속성 계수를 추정하고 적합도를 검정한다.
• 추정된 계수로 시간가치·수요 같은 값을 계산하고 두 자료 간 차이를 검토한다.

SP 선택 과제가 많아지면 응답 피로로 선택이 일관성을 잃는다. 그래서 과제 수와 속성 수를 제한하고 실험설계를 단순하게 유지한다. RP 조사에서 응답자가 통행시간을 잘못 기억하면 계수가 편향되므로, 교통카드나 GPS 같은 수동 수집 자료와 대조해 검증한다.

시간가치(VOT, Value of Travel Time)는 시간 계수 ÷ 비용 계수로 구한다.

$VOT=β_t/β_c$

β_t는 통행시간 계수, β_c는 통행비용 계수다. 두 계수가 모두 효용을 줄이는 방향이면 비율은 양수가 되고, 시간 1단위를 줄이는 데 지불할 만한 비용으로 해석된다. 단위는 원/분 또는 원/시간으로 명시한다.

5. 관련 법령·기준·표준

선호조사는 특정 조문이 정한 조사 절차라기보다 교통수요 분석에 쓰는 방법론이다. 그래서 이 절은 실무 기준 체계 안에서 쓰이는 계산 방식과 설계 원칙을 정리한다. 기준 항목은 다음과 같다.

표의 값은 특정 숫자 기준이 아니라 계산 방식과 설계 원칙이다. SP 자료로 구한 가치는 같은 맥락에서 RP 자료보다 낮게 나오는 경향이 있다. 다만 차이의 크기는 실험 설계와 실제 시장 기준 대안을 어떻게 쓰느냐에 따라 달라진다.

RP와 SP 중 무엇을 쓸지는 분석 목적과 자료 여건으로 정한다. 기존 노선의 선택 행태를 분석하려면 RP가 적합하다. 실제 자료가 없는 신규 수단이나 새 요금 체계는 SP로 대안을 설계해야 한다. 두 방식을 결합한 추정은 한쪽 자료가 부족할 때 다른 쪽으로 보완한다.

선호조사 결과는 사업의 경제성 분석과 수요 예측에 쓰이므로, 계수의 부호와 단위, 표본의 대표성을 함께 보고한다. 이 개념에 직접 적용되는 법령 조문과 개정 연혁은 이 절에서 다루지 않는다. 답안에서는 방법의 원리와 계산 방식을 먼저 쓰고, 값은 사업별 분석 결과로 채운다.

6. 유형과 비교

선호조사는 통행자의 선택 자료를 얻는 방식에 따라 현시선호(RP) 조사와 진술선호(SP) 조사로 나뉜다. RP 조사는 통행자가 실제로 행한 선택을 관측하고, SP 조사는 가상의 상황을 제시해 응답자가 선택하도록 한다. 두 방법은 서로를 대체하는 관계가 아니라 자료의 출처가 다른 방법이다.