[논문]폐가전제품 재활용을 위한 공동회수모형

허태영; 원중연; 김현수; 한대희; 한우철

doi:10.9708/jksci.2009.14.7.161

폐가전제품 재활용을 위한 공동회수모형
Consolidated transportation model for recycling of end-of-life electronic household appliances in South Korea 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.14 no.7, 2009년, pp.161 - 168

허태영 (경기대학교 대학원 산업공학과) , 원중연 (경기대학교 산업경영공학과) , 김현수 (경기대학교 산업경영공학과) , 한대희 (경기대학교 산업경영공학과) , 한우철 (대림대학 산업경영과)

초록
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본 논문은 폐가전제품의 재활용을 위한 공동회수모형을 연구한 것이다. 이 모형은 지자체 및 생산자의 폐가전제품 수집소에 회수되어 있는 폐가전제품을 R/C(재활용 센터) 운송하는 거리를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 현재 재활용을 위한 폐가전제품 회수물류 활동은 수집소 개별적으로 이루어지고 있어, 과도한 운송거리 및 운송비용의 초래 및 낮은 차량 적재율 등의 비효율적인 면이 존재하고 있다. 본 논문에서는 이러한 비효율적인 점을 개선하기 위해 공동회수모형을 제안하고 이를 정수계획모형과 실제 R/C의 입고자료를 이용하여 그 효과를 분석했다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we studied about an consolidated transportation model to transport EOL (end-of-life) electronic household appliances for recycling in South Korea. The objective is to minimize the total traveling distance of the vehicles transporting EOL electronic household appliances collected by local authorities and major manufacturers' distribution centers to assigned R/C(recycling center) in South Korea. Current reverse logistics for recycling EOL electronic household appliances is operated by local authorities and major manufacturers individually, and it is inefficient for the following reasons: excessive traveling distance, transportation cost, low truck capacity utilization, and so on. The presented model is developed to solve this problem. We apply a integer programming to solve this problem and present computational results using actual field data.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 폐가전제품 수집소와 R/C간의 폐가전제품운송을 위해서 총 운행거리를 최소화할 목적으로 현 수집소들 중 일부를 공동회수 수집소로 이용하는 모형을 수립하고 충청권 ARC의 2005년~2008년 입고자료를 바탕으로 분석을 수행하였다. 분석결과 공동회수모형으로 총 운행거리의 약 10%~45%, 그리고 총 운송비용의 약 1.
본 연구에서는 그림 4에서와 같이 각 폐가전제품 수집소에 수집된 소량의 폐가전제품을 근처의 폐가전제품 수집소에서 모아 대량화하여 R/C로 운송하는 공동회수문제를 다룬다. 이문제에서 수거된 폐가전제품의 양을 대량화하기 위한 새로운 공동회수설비의 입지는 고려하지 않으며 현재의 폐가전제품수집소만을 대상으로 공동회수방안을 분석하고자 한다.
본 연구에서는 폐가전제품의 재활용을 위한 주요 회수경로인 폐가전제품 수집소와 R/C를 대상으로 현재 회수물류 방법을 조사, 분석하고 기존의 폐가전제품 수집소를 대상으로 폐가전제품 공동회수모형을 제시하고 실제의 폐가전제품 입고자료를 이용하여 공동회수모형에 대한 효과를 분석하고자 한다.
이문제에서 수거된 폐가전제품의 양을 대량화하기 위한 새로운 공동회수설비의 입지는 고려하지 않으며 현재의 폐가전제품수집소만을 대상으로 공동회수방안을 분석하고자 한다.

가설 설정

료에는 운송에 사용된 운송 차량에 대한 기록은 포함되어 있지 않다. 그리고 본 논문에서 폐가전제품의 운송이 팔랫 단위로 이루어진다고 가정하고 있으므로 폐가전제품의 운송은 팔랫 단위의 운송이 용이한 5톤과 8톤 차량이 사용된다고 가정하였다.
그리고 분석의 편의성을 위해 모든 폐가전제품의 운송이팔랫 단위로 이루어진다고 가정하며 따라서 각 폐가전제품 수집소에서 팔랫의 상하차가 원활히 수행될 수 있다고 가정한다.
따라서 현재의 폐가전제품 운송방법의 운송회수와 운송 거리는 폐가전제품 입고기록을 토대로 5톤과 8톤 차량 중 가장 적합한 운송차량이 사용되었다고 가정하고 계산하였다.

제안 방법

LINDO 소프트웨어가 다룰 수 있는 최적화 모형의 크기와 최적해를 구하는데 걸리는 시간상의 문제로 제주권 JRC를제외한 4개의 권역별 R/C 중 폐가전제품 수집소의 수가 적절한 충청권 ARC의 2005년부터 2008년까지의 폐가전제품 입고자료를 이용하여 공동회수모형의 분석을 실시하였다.
각 폐가전제품 수집소간의 거리 및 R/C와 각 폐가전제품수집소 간의 거리는 수집소와 R/C의 위도와 경도 정보를 이용하여 구한 직각거리를 사용하였다. 두 지점 간의 직각 거리는 다음의 (7)번 식을 이용하여 계산하였다〔15〕.
그리고 공동회수모형에서는 폐 가전제품 수집소에서 공동회수 수집소 사이 그리고 공동회수 수집소에서 R/C 사이에 각각 5톤-8톤, 8톤-8톤 차량이 사용되는 경우를 분석하였다. 또한 공동회수의 이점을 보다 더 확실하게 확인하기 위하여 공동회수 수집소에서 R/C간의 운송에 11톤 차량이 이용되는 경우에 대해서도 분석을 실시하였다.
폐가전제품 운송에 사용된 차량과 마찬가지로 R/C의 입고기록에는 비용에 대한 정보는 포함되어 있지 않다. 따라서 차량 운행에 대한 비용은 기존의 연구〔5〕에서 사용한 비용을 동일하게 적용하여 운송비용을 계산하였다. 적용한 차량 운행에 대한 변동비와 고정비는 5톤 차량이 800(원/km)와 44, 000(원/회수), 8톤 차량이 1, 105(원/km)와 49, 045(원 /회수) 그리고 11톤 차량이 1, 260(원/km)와 58, 360(원/회수)이다.
분석하였다. 또한 공동회수의 이점을 보다 더 확실하게 확인하기 위하여 공동회수 수집소에서 R/C간의 운송에 11톤 차량이 이용되는 경우에 대해서도 분석을 실시하였다. 즉, 5톤TJ톤과 8톤 -11 톤 차량이 사용되는 경우에도 분석을 실시하였다.
본 연구에서 고려하는 폐가전제품 공동회수문제를 정수계획으로 모형화하였다. 이 모형에 필요한 입력자료와 의사결정변수 그리고 수리모형은 다음과 같다.
본 연구에서는 충청권 ARC만의 입고자료를 이용하여 공동회수모형을 분석하였다. 따라서 앞으로 더 많은 폐가전제품수집소를 포함하는 다른 R/C에 대한 분석의 수행이 필요하며, 이를 위해서는 더 많은 폐가전제품 수집소를 다룰 수 있는 해법의 개발이 필수적이라고 하겠다.
또한 공동회수의 이점을 보다 더 확실하게 확인하기 위하여 공동회수 수집소에서 R/C간의 운송에 11톤 차량이 이용되는 경우에 대해서도 분석을 실시하였다. 즉, 5톤TJ톤과 8톤 -11 톤 차량이 사용되는 경우에도 분석을 실시하였다.
충청권 ARC의 입고자료를 이용 2005년~2008년간 매년의 폐가전제품 입고량을 파악한 후 각 폐가전제품 수집소 별로 일 년 동안의 하루 평균 폐가전제품 수집량을 구하여 분석을 실시하였다.

대상 데이터

제주권 JRC를 제외한 협회 산하 R/C의 2005년부터 2008년까지의 폐가전제품 입고자료를 이용하여 파악한 폐가전제품 수집소의 수와 팔랫 단위로 환산한 폐가전제품 입고량을 각각 표 2와 표 3에 나타내었다. 표 2와 3에서 2008년 이전의 HRC는 호남권역의 협력업체 기록이다.

이론/모형

본 연구에서 고려하는 공동회수모형을 분석하기 위하여 최적화 소프트웨어인 LINDO system사의 Hyper LINDO P/C를 사용하였다.

성능/효과

비용을 절감시킬 수 있다. 구체적으로 5톤 및 8톤 차량 사용 시에 폐가전제품 수집소와 공동회수 수집소간 그리고 공동회수 수집소와 R/C간에 각각 5톤 차량과 8톤 차량을 사용하는 것이 효과적이며 , 11톤 차량을 사용 시 폐가전제품 수집소와 공동회수 수집소간 그리고 공동회수 수집소와 R/C 간에 각각 5톤 차량과 11톤 차량을 사용하는 것이 가장 효과적이다. 그리고 수집소 당 폐가전제품 회수량이 많을수록 공동회수모형의 이점이 더 크다는 것을 알 수 있다.
5% 감소, 2006년과 2007년 약 6-7% 감소 2008년 10% 이상 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 11톤 차량을 사용하는 경우 최소 16.8%에서 최대 28.8% 총 운송비용이 감소하는 것으로 나타났다.
이를 보면 월별 입고량의 편차가 존재하지만 전체적으로 운송회수가 증가하고 있음을 확인할 수 있다. 그리고 8톤 차량의 월별 운송회수를 단순 선형회귀모형으로 가정할 경우 월 9대 정도의 운송회수가 증가되는 추세에 있다는 것을 알 수 있다.
분석결과 공동회수모형으로 총 운행거리의 약 10%~45%, 그리고 총 운송비용의 약 1.5%~25%를 감소시킬 수 있다는 것을 확인하였다.
분석결과를 종합해보면 폐 가전제품 회수물류에 공동회 수모형을 적용하는 것이 현재의 개별적인 직송방법에 비해 운행 거리와 비용을 절감시킬 수 있다. 구체적으로 5톤 및 8톤 차량 사용 시에 폐가전제품 수집소와 공동회수 수집소간 그리고 공동회수 수집소와 R/C간에 각각 5톤 차량과 8톤 차량을 사용하는 것이 효과적이며 , 11톤 차량을 사용 시 폐가전제품 수집소와 공동회수 수집소간 그리고 공동회수 수집소와 R/C 간에 각각 5톤 차량과 11톤 차량을 사용하는 것이 가장 효과적이다.
운송회수와는 달리 총 운송거리에서는 2005년에서 2008년까지 공동회수모형의 모든 방법에서 현재의 방법보다 운행 거리가 감소하는 것으로 나타났다. 즉 5톤 및 8톤 차량을 사용하는 경우 9.
아래의 표 7은 폐가전제품 수집소 당 폐가전제품 입고량을 나타내고 있다. 이를 보면 2005년의 폐가전제품 수집소 당 폐가전입고량이 가장 적다는 것을 볼 수 있으며, 폐가전제품 수집소 당 폐가전 입고량이 많아질수록 공동회수모형의 효과가 더 크다는 것을 볼 수 있다. 그러나 2008년의 경우 2006년과 2007년 보다 폐가전제품 수집소 당 폐가전입고량이 적지만 효과는 가장 좋게 나타났다.
1에 나타내었다. 이를 보면 월별 입고량의 편차가 존재하지만 전체적으로 운송회수가 증가하고 있음을 확인할 수 있다. 그리고 8톤 차량의 월별 운송회수를 단순 선형회귀모형으로 가정할 경우 월 9대 정도의 운송회수가 증가되는 추세에 있다는 것을 알 수 있다.
이를 보면 수도권 MRC의 경우 지자체 수집소의 폐가전제품 회수 물량이 약 30% 이고 나머지 R/C의 경우 지자체 수집소의 폐가전제품 회수 물량이 약 10% 내외인 것을 볼 수 있다. 이를 통해 R/C로 회수되는 대부분의 폐가전제품이 판매대리점 등의 생산자 회수경로를 통하여 회수된다는 것을 확인할 수 있다.
총 운송비용을 비교한 결과는 표 6에 제시하였다. 총 운송비용의 경우 공동회수모형에서 5톤 및 8톤 사용 시 현행 대비 2005년 4.2%, 1.5% 감소, 2006년과 2007년 약 6-7% 감소 2008년 10% 이상 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 11톤 차량을 사용하는 경우 최소 16.
표 2와 3에서 2008년 이전의 HRC는 호남권역의 협력업체 기록이다. 표 2를 보면 2005년 이후 2007년까지 R/C로 폐가전제품을 입고시킨 폐가전제품 수집소의 수가 증가해 왔고 2008년 들어 소폭 감소하였다는 것을 볼 수 있다. 또한 각 R/C별로 폐가전제품을 입고시킨 폐가전제품 수집소의 수도 2007년까지 꾸준히 증가하다 2008년 소폭 감소하였으나 HRC의 경우에는 크게 증가했다는 것을 볼 수 있다.
표 4를 보면 공동회수모형에서 5톤 또는 8톤 차량을 사용하는 경우 현행 방법에 비해 2005년에는 14.7%와 17, 7% 로 운송회수가 크게 증가하지만 2006년과 2007년의 경우 소폭 증가하거나 감소한 것으로 나타났다. 그리고 2008년에는 크게 감소하는 것으로 나타났다.
표 4에서 표 6의 운송회수, 운송거리, 운송비용을 비교한 결과를 보면 2005년 보다는 2006년~2008년의 공동회수모형의 효과가 더 좋으며 , 특히 2008년의 결과가 가장 좋게 나타났다. 이는 폐가전제품 수집소의 수와 폐가전제품 입고량으로 설명할 수 있다(표 2와 표 3 참고).

후속연구

그러므로 폐가전제품의 운송체계를 향상시킬 수 있다면 폐가전제품 수집소에서 R/C로의 총 운송거리를 감소시킬 수 있으며, R/C로 입고되는 폐가전제품의 양을 분산시킴으로써 R/C에서의 설비 가동률을 일정한 수준으로 유지시킬 수 있을 것이다.
분석하였다. 따라서 앞으로 더 많은 폐가전제품수집소를 포함하는 다른 R/C에 대한 분석의 수행이 필요하며, 이를 위해서는 더 많은 폐가전제품 수집소를 다룰 수 있는 해법의 개발이 필수적이라고 하겠다.
또한 효율적인 폐가전제품 회수물류체계를 갖추기 위해 공동회수모형을 포함한 여러가지 시나리오 분석이 필요하며, 최근에 이슈가 되고 있는 녹색물류를 배려하기 위한 연구도 이루어져야 하겠다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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