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| 대중교통 [2026/04/13 14:37] – 대중교통 sync flyingtext | 대중교통 [2026/04/13 14:38] (현재) – 대중교통 sync flyingtext |
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| === 간선급행버스체계 === | === 간선급행버스체계 === |
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| 철도의 정시성과 버스의 유연성을 결합한 고효율 버스 운영 시스템을 분석한다. | [[간선급행버스체계]](Bus Rapid Transit, BRT)는 전용 주행로, 우선신호 체계, 고성능 차량 및 지능형 운영 시스템을 결합하여 [[철도]]의 정시성과 대량 수송 능력, 그리고 [[버스]]의 유연성과 경제성을 동시에 확보하고자 설계된 고효율 대중교통 시스템이다. 1970년대 [[브라질]]의 [[쿠리치바]]에서 처음 도입된 이후, BRT는 도시철도 구축에 필요한 막대한 자본과 시간을 투입하기 어려운 도시들에게 실질적인 대안으로 각광받아 왔다. 이 체계의 핵심은 단순한 버스 전용차로의 도입을 넘어, 버스 운행의 전 과정을 하나의 통합된 시스템으로 관리함으로써 기존 도로 기반 교통의 한계를 극복하는 데 있다. |
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| | BRT를 구성하는 물리적 요소 중 가장 핵심적인 것은 타 교통류와 분리된 전용 주행로(Busway)이다. 이는 [[통행권]](Right-of-Way)의 독립성을 확보하여 일반 차량의 정체로부터 버스의 속도를 보호하는 역할을 한다. 특히 교차로에서 버스가 정지 없이 통과할 수 있도록 지원하는 [[버스 우선 신호]](Traffic Signal Priority, TSP) 체계는 정시성 확보를 위한 기술적 중추이다. 또한, 정류장 밖에서 요금을 미리 결제하는 사전 요금 지불(Off-board Fare Collection) 방식과 정류장 바닥의 높이를 차량 바닥과 맞춘 수평 승하차 시스템은 승객의 승하차 시간을 획기적으로 단축하여 [[표정 속도]]를 향상시킨다. |
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| | 경제적 관점에서 BRT는 [[지하철]]이나 [[경전철]](Light Rail Transit, LRT)과 같은 궤도 기반 교통수단에 비해 매우 높은 비용 대비 효율성을 지닌다. 일반적인 도시철도 건설 비용의 10%에서 20% 수준만으로도 유사한 수준의 수송 용량을 확보할 수 있으며, 기존 도로망을 활용하므로 건설 기간이 짧다는 이점이 있다. 수송 능력 측면에서도 굴절버스(Articulated bus)나 대용량 차량을 투입하고 배차 간격을 최적화할 경우, 시간당 방향당 수송 가능 인원(Persons Per Hour Per Direction, PPHPD)을 대폭 늘릴 수 있다. 이론적으로 고도로 정밀하게 설계된 BRT 시스템은 시간당 1만 명에서 최대 4만 명 이상의 승객을 처리할 수 있는 것으로 평가된다. |
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| | BRT 시스템의 성능을 평가하는 학술적 기준으로는 [[ITDP]](Institute for Transportation and Development Policy)에서 제정한 ’BRT 스탠다드(The BRT Standard)’가 널리 통용된다. 이는 전용차로의 위치, 교차로 설계, 정류장 시설 등 다양한 지표를 점수화하여 골드, 실버, 브론즈 등급으로 체계를 분류한다. 최근에는 자율주행 기술과 결합된 [[지능형 교통 체계]](Intelligent Transportation Systems, ITS)를 도입하여 차량 간 간격을 정밀하게 제어하거나, 전동화된 친환경 차량을 활용하여 탄소 배출을 최소화하는 [[지속 가능한 발전]] 모델로 진화하고 있다. 대한민국에서는 이러한 고도화된 형태를 [[S-BRT]](Super BRT)로 정의하고 주요 신도시의 핵심 교통망으로 구축하고 있다.((Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, https://www.transit.dot.gov/sites/fta.dot.gov/files/docs/CBRT_2009_Update.pdf |
| | )) ((BRT(Bus Rapid Transit), https://www.krihs.re.kr/krihsLibraryDictionary/bbsView.es?num=87407&pageIndex=14 |
| | )) |
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| ==== 궤도 기반 교통 체계 ==== | ==== 궤도 기반 교통 체계 ==== |
| === 도시철도와 지하철 === | === 도시철도와 지하철 === |
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| 대도시의 핵심 수송 기능을 담당하는 중전철 시스템의 구조와 운영 원리를 설명한다. | [[도시철도]](Urban Railway)는 대도시권의 과밀화된 교통 수요를 처리하기 위해 설계된 고효율 궤도 교통 체계로, 흔히 [[지하철]](Subway/Metro)로 대표되는 [[중전철]](Heavy Rail Transit, HRT) 시스템을 핵심으로 한다. 중전철은 [[경전철]]에 비해 높은 축중과 대용량의 차량 편성을 수용할 수 있는 구조를 갖추며, 도시 내부의 주요 거점을 연결하여 대량의 승객을 신속하고 정확하게 운송하는 역할을 수행한다. 이러한 시스템의 가장 큰 특징은 타 교통수단과의 간섭이 완전히 차단된 전용 [[통행권]](Right-of-Way)을 확보한다는 점이다. 특히 완전 분리된 A등급 통행권은 평면 교차를 배제함으로써 높은 운행 속도와 [[정시성]]을 보장하는 물리적 토대가 된다. |
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| | 도시철도의 물리적 인프라는 궤도 구조와 전력 공급 방식에 따라 그 성격이 결정된다. 전력 공급은 주로 차량 상부의 [[가공전차선]](Overhead Line)이나 선로 측면의 [[제3궤조]](Third Rail) 방식을 통해 이루어진다. 가공전차선 방식은 고전압 전송에 유리하여 장거리 노선에 적합하나 터널의 단면적을 넓혀야 하므로 건설 비용이 상승하는 특성이 있다. 반면 제3궤조 방식은 터널 높이를 낮출 수 있어 건설 경제성이 높지만, 감전 사고의 위험과 전압 강하 문제로 인해 도심 지하 구간에 주로 한정되어 적용된다. 이러한 전력 공급 체계는 차량의 가속 및 감속 성능과 직결되며, 도시철도가 [[내연 기관]] 기반의 교통수단보다 높은 에너지 효율과 친환경성을 갖게 하는 근거가 된다. |
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| | 운영의 핵심 기술은 열차 간의 안전거리를 확보하고 운행 밀도를 극대화하는 신호 제어 시스템에 있다. 전통적인 방식은 선로를 일정한 구간으로 나누어 한 구간에 한 대의 열차만 진입을 허용하는 [[고정 폐색]](Fixed Block) 원리를 따랐다. 그러나 최근에는 무선 통신 기술을 활용하여 열차의 정확한 위치를 실시간으로 파악하고 안전거리를 유연하게 조절하는 [[이동 폐색]](Moving Block) 기반의 [[통신 기반 열차 제어]](Communication Based Transport Control, CBTC) 시스템이 도입되고 있다.((CBTC, ATC 열차제어 시스템 간 상호운행을 위한 차상장치 설계 및 안전 확보 방안, https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201532742223612 |
| | )) CBTC는 열차 간 간격을 최소화하여 선로의 이용 효율을 극대화하며, [[열차 자동 운전]](Automatic Train Operation, ATO) 및 무인 운전을 가능하게 함으로써 인적 오류를 최소화하고 운영의 안정성을 제고한다.((열차자율주행제어시스템을 위한 간격제어와 차상중심 분산형 연동 알고리즘, https://scholar.kyobobook.co.kr/article/detail/4050025560357 |
| | )) |
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| | 도시철도의 [[수송 용량]](Transportation Capacity)은 배차 간격과 편성당 수용 인원에 의해 결정되는 지표로, 다음과 같은 관계식으로 표현될 수 있다. |
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| | $$ C = \frac{3600}{h} \times n \times s $$ |
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| | 여기서 $ C $는 시간당 최대 수송 용량(명/시간), $ h $는 초 단위의 배차 간격(Headway), $ n $은 열차 한 편성을 구성하는 차량의 수, $ s $는 차량 한 대당 정격 수용 인원을 의미한다. 대도시의 중전철 시스템은 대개 2~3분 내외의 짧은 배차 간격을 유지함으로써 시간당 수만 명의 승객을 처리할 수 있는 능력을 갖춘다. 이러한 대량 수송 능력은 도시의 공간 구조 형성에 결정적인 영향을 미치며, 역세권을 중심으로 고밀도 개발을 유도하는 [[대중교통 중심 개발]](Transit Oriented Development, TOD)의 이론적 배경이 된다. 결과적으로 도시철도와 지하철은 단순한 이동 수단을 넘어 대도시의 지속 가능한 성장을 지탱하는 중추적인 사회 기반 시설로 기능한다. |
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| === 경전철과 노면전차 === | === 경전철과 노면전차 === |
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| 중소규모 수송에 적합한 경제적인 궤도 교통 수단의 종류와 장점을 다룬다. | [[경전철]](Light Rail Transit, LRT)은 대규모 수송 능력을 갖춘 [[중전철]](Heavy Rail Transit, HRT)과 버스 시스템의 중간 단계에 위치하는 궤도 기반 교통 수단이다. 일반적으로 시간당 5,000명에서 25,000명 내외의 수송 수요를 처리하는 데 최적화되어 있으며, 도시의 규모와 교통 수요 특성에 따라 다양한 기술적 대안을 제공한다. 경전철은 중전철에 비해 차량의 규격이 작고 [[최소 곡선 반경]]이 짧아 도심의 복잡한 지형에 유연하게 대응할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 건설 비용이 중전철의 40%에서 60% 수준으로 저렴하여 지방자치단체의 재정 부담을 완화하고 사업의 [[경제적 타당성]]을 확보하기 용이하다. |
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| | 경전철의 기술적 유형은 주행 방식과 궤도 형태에 따라 다양하게 분류된다. 가장 보편적인 형태 중 하나인 [[고무차륜]] 자동안내주행차량(Automated Guideway Transit, AGT)은 고무 타이어를 사용하여 소음과 진동이 적고 등판 능력이 우수하여 구릉지가 많은 지형에 적합하다. 반면, 철제차륜 방식은 전통적인 철도 기술을 소형화한 것으로 유지보수의 효율성과 시스템의 신뢰성이 높다. 이외에도 단일 궤도를 주행하는 [[모노레일]](Monorail)과 자기력을 이용해 차량을 띄워 주행하는 [[자기부상열차]](Maglev) 등이 경전철의 범주에 포함된다. 이러한 시스템들은 대부분 [[무인 운전]] 체계로 운영되어 인건비를 절감하고 배차 간격을 조절하는 데 높은 유연성을 발휘한다. |
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| | [[노면전차]](Tram)는 도로 상에 설치된 궤도를 따라 주행하는 경전철의 일종으로, 대중교통의 [[접근성]](Accessibility)과 [[도시 재생]] 측면에서 독보적인 가치를 지닌다. 현대적인 노면전차는 과거의 전차와 달리 저상형 차량(Low-floor vehicle) 설계를 채택하여 [[교통약자]]를 포함한 모든 승객의 승하차 편의성을 극대화한다. 노면전차는 별도의 고가 구조물이나 지하 터널 없이 기존 도로 공간을 활용하므로 건설비가 매우 저렴하며, 보행자 중심의 거리 환경을 조성하여 침체된 구도심의 상권을 활성화하는 촉매제 역할을 수행한다. 특히 최근에는 배터리나 수소 연료전지를 활용한 [[무가선 트램]] 기술이 발전함에 따라, 도시 경관을 해치는 가공 전차선 없이도 운행이 가능해졌다. |
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| | 경전철과 노면전차의 도입은 단순한 교통 수단의 확충을 넘어 도시 구조의 효율적 재편과 밀접한 관련이 있다. 이들 시스템은 중전철 노선의 지선 역할을 수행하며 간선망의 도달 범위를 넓히는 [[피더 서비스]](Feeder service) 기능을 담당한다. 또한, 버스에 비해 정시성과 쾌적성이 높고 중전철에 비해 건설 및 운영 리스크가 작아 중소 도시의 핵심 대중교통 수단으로 각광받고 있다. 교통 공학적 관점에서 궤도 교통의 수송 효율성과 도로 교통의 유연성을 절충한 이러한 중소규모 궤도 체계는, 급격한 인구 구조 변화와 저성장 기조 아래에서 지속 가능한 도시 모빌리티를 구현하는 경제적인 해법으로 평가받는다. |
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| | ^ 구분 ^ 중전철 (HRT) ^ 경전철 (LRT) ^ 노면전차 (Tram) ^ |
| | | 수송 용량 (회당) | 약 800~1,500명 | 약 200~400명 | 약 150~250명 | |
| | | 건설비 (km당) | 약 1,000억 원 이상 | 약 400~600억 원 | 약 200억 원 내외 | |
| | | 통행권 등급 | A등급 (완전 분리) | A등급 또는 B등급 | B등급 또는 C등급 | |
| | | 주요 특징 | 대량 수송, 고속 운행 | 기술적 다양성, 무인 운행 | 높은 접근성, 도시 재생 | |
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| | 상기 표에서 알 수 있듯이, 각 교통 수단은 건설 비용과 수송 능력 사이의 상관관계에 따라 위계적인 구조를 형성한다. 따라서 도시 교통 계획 수립 시에는 예상 수요뿐만 아니라 지형적 여건, 재정 여력, 그리고 기존 교통망과의 연계성을 종합적으로 고려하여 최적의 수단을 선정해야 한다. 특히 경전철은 [[선형유도전동기]](Linear Induction Motor, LIM)와 같은 첨단 기술을 도입함으로써 급구배와 급커브 구간이 많은 도시 환경에서도 안정적인 운행 성능을 확보하고 있다.((한국교통연구원, 경전철 도입의 경제적 효과 및 운영 효율화 방안 연구, https://www.koti.re.kr/user/bbs/BD_selectBbs.do?q_bbsCode=1005&q_bbscttSn=20140228145624458 |
| | )) |
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| ===== 대중교통의 운영 및 관리 체계 ===== | ===== 대중교통의 운영 및 관리 체계 ===== |
| === 수요 응답형 교통 체계 === | === 수요 응답형 교통 체계 === |
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| 고정된 노선 없이 승객의 호출에 따라 실시간으로 경로를 생성하는 유연한 운송 서비스를 설명한다. | 수요 응답형 교통 체계(Demand Responsive Transport, DRT)는 고정된 노선과 운행 시간표에 따라 운영되는 전통적인 [[대중교통]] 방식에서 탈피하여, 이용자의 실시간 호출과 수요에 따라 운행 경로와 일정을 유연하게 변경하는 사용자 맞춤형 운송 시스템을 의미한다. 이는 교통 수요가 불규칙하거나 인구 밀도가 낮아 정기 노선 [[버스]]의 운영 효율성이 떨어지는 농어촌 지역, 또는 신도시의 초기 입주 단계에서 발생하는 교통 소외 문제를 해결하기 위한 대안으로 주목받고 있다. 수요 응답형 교통 체계는 공급자 중심의 경직된 서비스 구조를 수요자 중심의 동적 구조로 전환함으로써, 대중교통의 [[접근성]]과 운영의 경제성을 동시에 제고하는 것을 목적으로 한다((국토교통부, “수요응답형 교통(DRT)”, https://smartcity.go.kr/wp-content/uploads/2024/09/KR13.%EC%88%98%EC%9A%94%EC%9D%91%EB%8B%B5%ED%98%95-%EA%B5%90%ED%86%B5-Demand-Responsive-Transit-DRT.pdf |
| | )). |
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| | 이 체계의 핵심적인 기술적 토대는 [[지능형 교통 체계]](Intelligent Transport Systems, ITS)와 고도화된 [[알고리즘]]에 기반한다. 이용자가 스마트폰 애플리케이션이나 콜센터를 통해 출발지와 목적지, 희망 탑승 시간을 입력하면, 시스템은 실시간으로 차량의 위치와 기존 예약 현황을 분석하여 최적의 배차 계획을 수립한다. 이때 적용되는 수리적 모델은 주로 [[차량 경로 문제]](Vehicle Routing Problem, VRP)의 변형된 형태를 띠며, 다수의 승객이 공유하는 차량의 경로를 실시간으로 재구성(Re-routing)하는 복잡한 연산 과정을 거친다. 최적화의 목적 함수 $ J $는 일반적으로 이용자의 대기 시간 및 우회 거리 최소화와 운영자의 차량 운행 거리 최소화 사이의 가중 합산으로 정의된다. |
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| | $$ J = \min \sum_{i \in N} (w_1 \cdot T_{wait, i} + w_2 \cdot T_{travel, i}) + w_3 \cdot D_{total} $$ |
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| | 위 식에서 $ T_{wait, i} $는 이용자 $ i $의 대기 시간, $ T_{travel, i} $는 목적지까지의 총 통행 시간, $ D_{total} $은 차량의 총 주행 거리를 의미하며, $ w_n $은 각 요소의 정책적 중요도에 따른 가중치이다. 이러한 수리적 최적화를 통해 수요 응답형 교통 체계는 공차 운행을 최소화하면서도 이용자에게는 [[택시]]에 준하는 편의성을 제공할 수 있다. 특히 목적지까지 최적화된 경로로 운행함으로써 이동 시간을 단축하고 운송 효율성을 증대시키는 효과를 거둔다((국토교통부, “수요응답형 교통(DRT)”, https://smartcity.go.kr/wp-content/uploads/2024/09/KR13.%EC%88%98%EC%9A%94%EC%9D%91%EB%8B%B5%ED%98%95-%EA%B5%90%ED%86%B5-Demand-Responsive-Transit-DRT.pdf |
| | )). |
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| | 운영 방식에 따라 수요 응답형 교통 체계는 크게 세 가지 유형으로 구분된다. 첫째, 특정 지점들 사이를 운행하되 수요가 있을 때만 정차하거나 경로를 이탈하는 고정 노선형, 둘째, 일정한 구역 내에서 자유롭게 승하차 지점을 설정하는 구역 기반형, 셋째, 노선과 구역의 제한 없이 이용자의 요구에 따라 실시간으로 경로를 생성하는 완전 유연형이 있다. 최근에는 [[스마트시티]](Smart City) 프로젝트의 일환으로 [[자율주행]] 기술과 결합하거나, 다양한 이동 수단을 하나의 플랫폼으로 통합하는 [[통합 모빌리티 서비스]](Mobility as a Service, MaaS)의 핵심 구성 요소로 통합되는 추세이다. 이러한 변화는 대중교통을 단순한 물리적 수송 수단에서 데이터 기반의 지능형 서비스로 진화시키며, 궁극적으로 [[교통 복지]]의 보편적 실현과 도시 교통 혼잡 완화에 기여하고 있다. |
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| === 자율주행 기술의 도입 === | === 자율주행 기술의 도입 === |
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| 무인 운전 기술이 대중교통의 안전성과 운영 효율성에 미칠 영향을 전망한다. | 자율주행(Autonomous Driving) 기술의 대중교통 도입은 운송 시스템의 안전성, 효율성, 그리고 서비스의 유연성을 근본적으로 혁신할 수 있는 핵심 동력으로 주목받고 있다. 대중교통 분야에서의 자율주행은 단순히 개별 차량의 무인화를 넘어, 도시 전체의 [[교통 흐름]]을 최적화하고 운영 비용 구조를 개선하는 전략적 수단으로 기능한다. [[미국 자동차 공학회]](Society of Automotive Engineers, SAE)가 정의한 자율주행 단계 중, 운전자의 개입이 불필요한 레벨 4 이상의 기술이 대중교통에 적용될 경우 기존의 인력 기반 운영 체계는 기술 중심의 자동화 체계로 전환된다. |
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| | 안전성 측면에서 자율주행 기술은 [[교통사고]]의 주요 원인인 [[인적 오류]](Human Error)를 획기적으로 줄이는 데 기여한다. 통계적으로 교통사고의 90% 이상이 운전자의 졸음, 전방 주시 태만, 판단 착오 등 심리적·신체적 요인에 의해 발생한다. 자율주행 대중교통 수단은 [[라이다]](LiDAR), [[레이더]](Radar), 고성능 카메라 등 정밀 센서와 [[인공지능]](Artificial Intelligence) 알고리즘을 통해 주변 환경을 실시간으로 인지하며, 인간의 반응 속도를 상회하는 제어 능력을 갖춘다. 이는 특히 정해진 노선을 반복 주행하는 [[셔틀버스]]나 [[간선급행버스체계]](BRT)에서 사고 발생률을 낮추는 데 탁월한 효과를 발휘한다. |
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| | 운영 효율성 관점에서 자율주행은 대중교통 운영 기관의 고질적인 재정 부담인 [[인건비]] 문제를 해결할 대안으로 제시된다. 현행 버스 및 철도 운영 비용에서 인건비가 차지하는 비중은 통상 50%를 상회하며, 이는 서비스 빈도 확대와 노선 확충의 제약 요인으로 작용한다. 무인 운전 기술이 도입되면 24시간 상시 운행이 가능해지며, 수요가 적은 심야 시간대나 교통 소외 지역에도 경제성을 확보한 채 서비스를 공급할 수 있다. 또한, 최적화된 가속과 감속 제어를 통해 [[에너지 효율]]을 극대화하고 탄소 배출을 저감하는 부수적 효과도 기대할 수 있다((자율주행기반 대중교통시스템 실증연구, https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO202200002396 |
| | )). |
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| | 기술적 구현을 위해서는 차량 단독의 지능화뿐만 아니라 [[차량 사물 통신]](Vehicle-to-Everything, V2X)과 [[차세대 지능형 교통 체계]](Cooperative Intelligent Transport Systems, C-ITS) 구축이 필수적이다. 도로 인프라와 차량이 실시간으로 신호 정보, 돌발 상황, 보행자 위치 등을 공유함으로써 자율주행의 신뢰도를 높여야 한다. 이러한 인프라와의 협력적 자율주행은 대중교통의 [[정시성]]을 보장하고, 차량 간 간격을 좁혀 도로 용량을 증대시키는 [[플래투닝]](Platooning, 군집 주행) 기술의 실현을 가능하게 한다. |
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| | 자율주행 기술은 [[통합 모빌리티 서비스]](Mobility as a Service, MaaS)와 결합하여 대중교통의 이용 편의성을 극대화한다. 특히 [[수요 응답형 교통 체계]](DRT)에 자율주행 셔틀이 도입될 경우, 이용자의 호출에 따라 실시간으로 경로를 생성하여 ‘도어 투 도어(Door-to-Door)’ 서비스를 제공함으로써 대중교통의 고질적인 문제인 [[퍼스트 마일]] 및 [[라스트 마일]]의 공백을 효과적으로 메울 수 있다((자율주행차 시범운행지구의 모빌리티 서비스 사례 분석, https://www.nkis.re.kr/subject_view1.do?eoSeq=0&otpId=OTP_0000000000009960&otpSeq=0 |
| | )). 다만, 기술 도입 과정에서 발생할 수 있는 운수 종사자의 고용 불안정 문제, 사고 발생 시 법적 책임 소재의 불분명함, 사이버 보안 위협 등은 향후 정책적·법률적 논의를 통해 해결해야 할 과제로 남아 있다. |
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