공유자율차량의 규모경제와 요금제 규제가 교통 효율에 미치는 영향

초록

본 연구는 공유자율차량(SAV)과 일반 차량(NV)이 공존하는 교통망에서 규모경제가 발생할 때, 요금제(한계비용, 평균비용, 독점가격)와 도로 용량 확대가 통행 비용과 서비스 채택에 미치는 복합적 효과를 분석한다. 평균비용 요금제는 도입 시점에 따라 채택을 촉진하거나 억제할 수 있으며, 도로 용량 확대가 오히려 통행 비용을 상승시키는 다운스‑톰슨 역설을 확인한다. 최적 정책으로는 한계비용 요금에 혼잡통행료를 결합한 1차 최적 정책과 요금 규제만을 이용한 2차 최적 정책을 제시한다.

상세 분석

이 논문은 전통적인 Vickrey식 병목 모델에 공유자율차량(SAV)의 규모경제와 자연독점 특성을 통합한 새로운 프레임워크를 구축한다. 모델은 통근자들이 출발 시각과 교통수단(NV 또는 SAV)을 선택하도록 하며, 각 수단은 고정비(Fₙ)와 가변비(요금 p, 대기시간 w)로 구분된다. SAV는 두 가지 기술적 효과를 가진다: (1) 용량효과(병목 용량이 µ/κ 로 증가, 0<κ<1)와 (2) 가치‑시간(VOT) 감소 효과(θ·α, 0<θ<1). 이러한 설정은 이용자 채택률이 증가하면 평균비용이 감소하고, 반대로 채택률이 감소하면 평균비용이 상승하는 피드백 루프를 만든다.

세 가지 요금제 시나리오를 분석한다.

1. 한계비용 가격(MCP): 서비스 제공자는 한계비용에 맞춰 요금을 설정한다. 이는 이용자에게 가장 낮은 통행비용을 제공하지만, 고정비 회수가 불가능해 재정적 적자를 초래한다. 결과적으로 서비스 지속 가능성이 문제된다.
2. 평균비용 가격(ACP): 요금을 평균비용 수준으로 설정해 재정 균형을 맞춘다. 여기서 중요한 점은 다중균형 존재이다. 초기 SAV 채택이 낮은 상태에서 ACP를 도입하면 높은 요금이 이용자를 억제해 채택률이 더욱 낮아지고, 전체 통행비용이 상승한다. 반대로, 초기에는 독점적 이윤극대화 요금으로 채택률이 어느 정도 형성된 뒤 ACP를 적용하면 높은 채택률을 유지하면서 평균비용 회수와 비용 절감이 동시에 달성된다. 이는 규모경제에 의해 유도된 경로 의존성을 보여준다.
3. 독점가격(Monopoly): 규제 없는 경우 제공자는 이윤극대화를 위해 요금을 상승시켜 SAV 이용을 제한한다. 이때 발생하는 사회적 비용은 한계비용 가격보다 높지만, 경우에 따라 VOT 감소 효과가 약할 때는 오히려 사회비용이 낮아질 수 있다.

또한, 다운스‑톰슨 역설을 SAV 환경에 적용한다. 평균비용 가격 하에서 도로 용량(µ)을 확대하면, 일부 통근자가 NV로 전환해 SAV 이용률이 감소하고, 이에 따라 SAV의 평균비용이 상승한다. 결과적으로 전체 사회비용이 증가한다는 역설적 현상이 확인된다. 이는 도로 인프라 투자만으로는 교통 효율을 보장할 수 없으며, 요금제와 연계된 정책 설계가 필요함을 시사한다.

정책적 관점에서 두 가지 최적 정책을 제시한다. 1차 최적 정책은 한계비용 가격에 시간‑가변 혼잡통행료를 추가해 교통 혼잡과 자연독점을 동시에 완화한다. 이 정책은 SAV 채택을 기술적 특성(용량효과 vs VOT 효과)에 따라 조절한다. 2차 최적 정책은 혼잡통행료 도입이 현실적으로 어려운 경우, 평균비용 가격만을 조정해 과도한 SAV 사용을 억제한다. 두 정책 모두 SAV 채택을 무조건 확대하는 것이 사회복지를 최적화하지 않으며, 기술 특성에 따라 적절한 억제·촉진이 필요함을 강조한다.

전반적으로 논문은 규모경제가 존재하는 공유모빌리티 서비스에서 요금제 선택이 채택 역학, 재정 지속 가능성, 그리고 전체 교통 효율에 미치는 복합적 영향을 정량적으로 분석하고, 정책 설계 시 기술적 특성과 시장 구조를 동시에 고려해야 함을 입증한다.