접근성 기반 토지 이용 배분과 건폐율 추정 통합 워크플로우

초록

본 논문은 다중 반경 거리 중심성을 활용해 거리망 접근성을 블록 수준으로 변환하고, 계층적 서비스 베이슨에 기반한 규칙 기반 할당과 접근성 가중 선형 모델을 통해 토지 이용과 건폐율(FAR)을 동시에 결정하는 3단계 워크플로우를 제시한다. 실증 사례에서 고접근성 블록에 상업·산업을 집중하고, 전역 건축량 목표를 만족하면서 평균 FAR을 유지하는 파레토 효율적 계획들을 도출한다.

상세 분석

이 연구는 도시 계획에서 흔히 발생하는 ‘구성‑프로그램‑강도’의 삼단계 분리를 하나의 폐쇄 루프로 통합하려는 시도이다. 첫 번째 단계에서는 거리망의 각 세그먼트에 대해 여러 반경(예: 400 m, 800 m, 1.6 km)에서 각기 다른 중심성 지표(각도 통합, 선택성, 거리 기반 중첩)를 계산하고, 이를 블록 단위로 집계한다. 여기서 ‘스케일‑가독성’이라는 개념을 도입해, 반경이 클수록 지역 전체의 접근성을, 반경이 작을수록 현지 생활 편의성을 반영하도록 설계하였다.

두 번째 단계는 이러한 다중‑스케일 접근성 값을 계층적 클러스터링에 투입해 ‘서비스 베이슨’(service basins)을 형성한다. 각 베이슨은 특정 반경에 해당하는 블록들의 집합이며, 내부 면적 합계가 사전에 정의된 최소 파셀 면적을 초과할 때만 할당 대상이 된다. 할당 알고리즘은 우선순위 큐를 이용해 ‘좋은(good)’ 용도(상업, 서비스, 공공)와 ‘나쁜(bad)’ 용도(산업, 저밀도)로 구분된 리스트를 순차적으로 처리한다. 우선순위는 접근성 점수와 정책 목표(예: 토지 이용 비율, 최소 파셀 크기)에서 파생되며, 블록이 할당될 때마다 남은 면적이 업데이트되어 후속 할당에 영향을 미친다. 이 과정은 규칙 기반이면서도 파라미터(반경, 우선순위, 최소 면적)를 바꾸면 즉시 재현 가능하도록 설계돼, 계획 담당자가 정책 옵션을 직접 실험할 수 있게 한다.

세 번째 단계에서는 각 용도별 블록에 대해 접근성 가중 선형 모델을 적용해 건폐율(FAR)을 결정한다. 모델은 전역 건축량 목표(총 건축 면적)와 평균 FAR 고정이라는 두 제약을 동시에 만족하도록 설계되었으며, 회귀 계수는 접근성 점수에 비례한다. 즉, 고접근성 블록은 평균보다 높은 FAR을, 저접근성 블록은 낮은 FAR을 부여받아 ‘높이’를 접근성에 맞게 재분배한다. 이때, FAR 값이 비현실적인 극단값으로 치우치지 않도록 상한·하한을 설정하고, 전체 평균을 고정함으로써 정책 목표와 물리적 제한 사이의 균형을 유지한다.

워크플로우 전체는 다목적 정책 탐색을 위해 파라미터 샘플링과 파레토 프론티어 스크리닝을 결합한다. 예를 들어, 반경 선택, 용도 우선순위, 건폐율 가중치 등을 무작위 혹은 설계된 그리드 방식으로 변형하고, 각 시나리오에 대해 접근성 향상, 토지·건축 비율 편차, 교통·주거 균형 등의 목표 함수를 평가한다. 비지배적(Non‑dominated) 솔루션들을 파레토 효율적 집합으로 추출함으로써, 정책 입안자는 ‘무역‑오프’를 명시적으로 확인하고, ‘무릎(knee)’ 지점을 선택해 최적의 타협안을 도출할 수 있다.

실증 적용에서는 미국 동부의 한 도시 구역을 대상으로 모델을 실행했으며, 결과는 기존 관찰된 상업·산업 벨트와 일치하는 공간 패턴을 재현했다. 고접근성 블록에 상업과 고밀도 주거가 집중되고, 저접근성 외곽에는 산업 및 저밀도 용도가 배치되었다. 또한, 파레토 탐색을 통해 접근성 점수를 크게 높이면서도 토지·건축 비율 목표에서 크게 벗어나지 않는 여러 대안이 도출되었으며, 이는 기존 단일 목표 최적화가 놓칠 수 있는 다중 목표 균형을 보여준다.

핵심 기여는 (1) 다중‑스케일 거리 중심성을 블록‑레벨 할당에 직접 연결한 방법론적 혁신, (2) 규칙 기반이면서도 파라미터화된 할당·FAR 모델을 통해 정책 투명성과 감사 가능성을 확보한 실용적 도구 제공이다. 이 프레임워크는 기존의 블랙‑박스 셀룰러 오토마타, 최적화 기반 모델, 절차적 생성 모델의 장점을 취합하면서도, 접근성을 설계 레버로 승격시켜 도시 형태와 강도를 동시에 설계할 수 있게 한다.