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AHP 기법을 활용한 위험물 수송의 최적경로산정
Applying the Analytic Hierarchy Process to Select the Optimal Route for Hazardous Material Transport 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.13 no.4, 2010년, pp.67 - 77  

손유진 (부경대학교 위성정보과학과) ,  배상훈 (부경대학교 위성정보과학과)

초록
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석유화학산업의 성장으로 석유화학물의 수송량이 증가하였다. 이는 위험물 사고건수의 증가를 초래하였다. 위험물 사고의 70% 이상이 수송 중 발생하며, 경로선택과정에서 수송경로의 선택에 따라 피해규모를 줄일 수 있지만 위험물 수송경로관련 연구는 미비한 실정이다. 본 연구의 목적은 전문가의 의견을 반영한 적정 위험물 수송경로의 선정을 통해 사고 발생시 피해규모를 최소화 하는데 있다. 이에 계층분석법(AHP)을 통하여 도출된 가중치를 위험도에 적용하여 최소 위험도 경로를 도출하였다. 그 결과 가중치 적용 경로의 경우 최단경로에 비해 인구위험도는 33.4%인 0.608, 환경위험도는 21.8% 감소한 0.168, 사회위험도는 1521.7%인 0.35가 감소하였다. 가중치 미적용 노선과 가중치 적용 노선을 비교하면, 가중치 적용 노선의 인구위험도는 2.6% 감소하였다. 본 연구를 통해 전문가의 의견을 반영한 가중치의 적용으로 위험도를 감소시키면서 인구피해규모를 최소화 하는 최적경로를 도출할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Growth of oil and chemical industries has been remarkable during recent years. Hazardous materials (Hazmat) make frequent use in the wide range of industries. It increases the frequency of Hazmat transport and it leads to increase the number of accidents. Optimal Hazmat routes can reduce damage. Thu...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 수송경로의 법적 장치 마련을 위해 연구를 통한 근거를 제시하고자 한다. 따라서 본 연구에서는 전문가의 의견을 반영하기 위해 전문가 그룹에서 조사된 설문에서 계층분석법(AHP: Analytic Hierarchy Process)을 통하여 인자들 간의 가중치를 도출하고, 이를산출한 위험도에 적용하여 최소 위험도 노선을 도출하고자 하였다.
  • 이에 본 연구에서는 이러한 한계점을 극복하기 위해 세부요소에 대한 가중치를 도출하여 다중인자를 고려한 경로를 산정하고자 하며, 결측치 보정기법의 적용 및 위험도의 정규화를 통해 현실성 있는 위험도를 산출하고자 한다. 또한 TransCAD를 통한 K-Shortest Path 알고리즘의 적용으로 각 인자별 최소 위험도노선을 찾고자 하며 노선도를 통해 시각적인 결과를 도출하고자 한다.
  • 이에 본 연구의 목적은 전문가의 의견을 반영한 위험물 수송경로의 선정을 통해 사고의 피해규모를 최소화 하고 안전성을 증가시킴으로써 잠재적 위험요소를 줄이고자 한다. 또한 수송경로의 법적 장치 마련을 위해 연구를 통한 근거를 제시하고자 한다. 따라서 본 연구에서는 전문가의 의견을 반영하기 위해 전문가 그룹에서 조사된 설문에서 계층분석법(AHP: Analytic Hierarchy Process)을 통하여 인자들 간의 가중치를 도출하고, 이를산출한 위험도에 적용하여 최소 위험도 노선을 도출하고자 하였다.
  • 또한 위험물차량의 사고발생시 사고영향을 최소화함으로써 위험물 수송의 안전성을 확보할 수 있을 것이다. 본 연구는 인자별 상이한 기준의 비용화를 통한 오류를 최소화하기 위해 인자별 정규화를 수행 하였다. 하지만 향후 연구에서는 인자별 동일한 기준을 적용한 비용화를 통한 효과분석에 대한 연구가 진행되어야 할 것이며, 가중치 적용시 상관관계를 분석을 수행할 수 있는ANP(Analytic Network Process) 분석을 통해 상관성 분석이 진행되어야 할 것으로 보인다.
  • 본 연구에서는 AHP 분석을 위한 평가기준 인자의 근거로 FHWA에서 위험물 경로선정의 고려인자로 제시한 13가지 인자를 설정하였다. FHWA에서는 인구밀도, 도로유형, 응급시설과의 거리, 사회적 시설물, 대안경로의 유무, 기후조건, 혼잡도 등을 기준으로 제시였지만, 환경위험도에 대한 고려는 이뤄지지 않았다.
  • 가중치를 적용하여 도출한 경로가 가중치 적용 전의 경로에 비해 환경, 사회 위험도는 증가하였지만 인구위험도는 감소하여 인구밀도가 높은 지역을 피하는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 전문가의 의견을 반영한 가중치의 적용으로 위험도를 감소시키고, 인구피해규모를 최소화 하는 경로를 도출하였다. 또한 AHP 분석을 통한 전문가 의견의 반영으로 다중인자를 고려한 경로를 산출할 수 있었다.
  • 본 연구에서는 전문가의 의견을 반영한 위험물 수송경로의 선정을 통해 사고 발생시 사고의 피해규모를 최소화 하고자 하였다. 이를 위해 계층분석법(AHP)을 통하여 인자들 간의 가중치를 도출하고, 이를 위험도에 적용하여 최소 위험도 노선을 도출하였다.
  • 또한 세부인자를 통해 도출된 위험도를 각기 다른 기준으로 비용화 하여 특정 인자의 과대추정 혹은 과소추정을 초래하였다. 이에 본 연구에서는 이러한 한계점을 극복하기 위해 세부요소에 대한 가중치를 도출하여 다중인자를 고려한 경로를 산정하고자 하며, 결측치 보정기법의 적용 및 위험도의 정규화를 통해 현실성 있는 위험도를 산출하고자 한다. 또한 TransCAD를 통한 K-Shortest Path 알고리즘의 적용으로 각 인자별 최소 위험도노선을 찾고자 하며 노선도를 통해 시각적인 결과를 도출하고자 한다.
  • FHWA에서는 인구밀도, 도로유형, 응급시설과의 거리, 사회적 시설물, 대안경로의 유무, 기후조건, 혼잡도 등을 기준으로 제시였지만, 환경위험도에 대한 고려는 이뤄지지 않았다. 이에 본 연구에서는 환경위험도에 대한 피해를 추가하여 고려하였다. 환경위험도를 평가하기 위한 하위분류 항목은 하천과 토양을 설정하였다.
  • 이에 본 연구의 목적은 전문가의 의견을 반영한 위험물 수송경로의 선정을 통해 사고의 피해규모를 최소화 하고 안전성을 증가시킴으로써 잠재적 위험요소를 줄이고자 한다. 또한 수송경로의 법적 장치 마련을 위해 연구를 통한 근거를 제시하고자 한다.

가설 설정

  • 결측보정기법은 자료 간의 값이 선형적인 상관 및 연속성에 존재한다는 가정을 전제로 하며, 사고확률이 0이 되는 지점 전 · 후의 사고발생확률의 평균을 통해 보정하였다(식 6).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석유화학산업의 성장으로 증가한 것은? 석유화학산업의 성장으로 석유화학물의 수송량이 증가하였다. 이는 위험물 사고건수의 증가를 초래하였다.
위험물 사고 중 70% 이상은, 어떤 상황에서 발생하나? 위험물 사고는 발생확률은 낮지만 사고 발생시 대형사고로 이어질 가능성이 크다. 이러한 위험물 사고는 70% 이상이 수송 중 도로에서 발생하며, 인명, 환경, 사회적 분야에 1차적 피해 및 2차적 피해를 가져온다. 
국내 위험물 수송에 대한, 경로규제나 자료관리 실정은 어떠한가? 국내 위험물 수송경로는 법적으로 규제되어 있지 않아 인구밀집지역이나 환경보호구역에서의 사고발생시 막대한 피해를 초래할 가능성이 있다. 일부 도심, 상수원 보호구역에 위험물 차량의 규제가 있긴하나 산발적인 단속에만 의존하고 있으며, 위험물 차량의 수송행태 및 사고자료에 대한 자료의 수집 및 관리가 부족한 실정이다.
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참고문헌 (15)

  1. 김시곤, 안승범. 1998. GIS를 활용한 위험물 수송관리 시스템 개발. 대한교통학회지 17(2):29-40. 

  2. 김탁영. 2007. 환경중심의 위험도 분석 모형 개선 및 위험물 수송 최적경로 산정. 부경대학교 대학원 석사학위논문. 2쪽. 

  3. 노태호, 정인주, 이성록. 2005. 노선 선정에서 계층분석과정을 이용한 GIS의 적용. 한국지리정보학회지 8(2):55-67. 

  4. 소방방재청. 2008. 2009년도 위험물 통계자료. 85쪽. 

  5. 이동민, 김도훈, 성낙문. 2009. 지방부 다차로 도로구간에서의 사고 예측 모형개발. 대한교통학회지 27(4):209. 

  6. 임홍상. 2003. ECO-Logistics의 실현을 위한 위험물 운송경로 구축에 관한 연구. 한양대학교 대학원 석사학위논문. 2-10쪽. 

  7. 환경부. 2008. 토양, 지하수 경제적 가치평가 및 사례조사 연구. 108쪽. 

  8. 환경부. 2009. 전국 시도 및 도로별 사고 잦은곳 현황. 13-90쪽. 

  9. 황국웅. 2009. 지리정보체계(GIS)와 계층분석 과정(AHP)을 이용한 토지자원평가에 관한 연구. 한국지리정보학회지 6(4):16-23. 

  10. Ak, R. and B. Bozkaya. 2008. A proposed risk model and a GIS framework for hazardous materials transportation. Engineering Management Conference. 28-30 June, 2008. pp.1-5. 

  11. Barilla, D., G. Leonardi and A. Puglish. 2009. Risk assessment for hazardous materials transportation. Mathematical Sciences 46(3):2295-2309. 

  12. Dadkar, Y., J. Dean and N. Linda. 2008. Identifying geographically diverse routes for the transportation of hazardous materials. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review 44(3):333-349. 

  13. FHWA(Federal Highway Administration). 1994. Guidelines for Applying Criteria to Designate Routes For Transporting Hazardous Materials, Report FHWA-SA- 94-083, pp. 1-25. 

  14. Huang, B., C.R. Long and Y.S. Loiew. 2003. GIS-AHP Model for HAZMAT Routing with Security Considerations. IEEE 6th Int'lConf on Intelligent Transportation Systems. Shanghai, China, 10-12 Oct, 2003. pp.1644-1649. 

  15. Nonis, C.N., K. Varghese and K.S. Suresh. 2007. Investigation of an AHP based multi criteria weighting scheme for GIS routing of cross country pipeline projects. 24th International Symposium on Automation & Robotics in Construction(ISARC 2007). pp. 397-403. 

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