최근 일부 도시에서는 도시철도 건설 시 부정확한 수요예측에 따른 재정적 부담으로 많은 갈등을 겪은 바 있는데, 건설비용뿐만 아니라 운영비용을 잘못 예측할 경우에도 지자체 또는 정부에 막대한 예산 낭비를 초래할 우려가 있다. 특히 운영비용은 공공재인 도시철도의 요금정책에도 직접적인 영향을 줄 수 있으므로 도시철도의 현실적인 운영비용을 추정하는 모형 개발이 시급하다. 이에 본 연구에서는 도시철도의 규모 및 특성에 따른 운영비용 추정모형 개발을 목적으로 한다. 먼저 부산, 대구, 인천, 대전, 광주, 부산~김해, 의정부 도시철도를 대상으로 최근 5년의 도시철도 운영데이터를 수집하여 운영비용에 영향을 미치는 변수들을 종합적으로 검토하였고, 각 노선을 규모 및 특성별에 따라 군집으로 분류하였다. 다음으로 군집 판별모형을 도출하여 향후 신규노선 계획 시 군집을 판단할 수 있는 기준을 제시하였다. 마지막으로 군집별 운영비용에 영향을 미치는 요소들 간의 관계를 분석한 후 운영비용 추정모형을 개발하였다. 운영비용 추정모형에 사용된 변수는 운행비용을 나타내는 시설특성과 운행특성, 유지보수비용을 나타내는 차량특성과 수요특성으로 구분하고, 평균 역간거리, 열차 운행거리, 편도 소요시간, 열차 정원, 전동차 보유량, 보유전동차 정원을 최종변수로 선정하였다. 회귀분석을 통해 모형을 도출한 결과, 모형의 설명력이 우수한 것으로 분석되었다. 개발된 모형은 향후 신규로 건설될 도시철도 사업의 경제성 평가 시 사업 타당성 분석의 정밀도 향상에 기여할 것으로 기대된다.