지구온난화로 인해 촉발된 기후변화로 그린(green)이라는 코드가 21세기 중요한 생존전략이 되어가고 있다. 특히 환경부에서 2012년부터 도입할 예정인 탄소세 부과정책은 소요자재의 종류가 복잡 다양하고 건설현장의 지역적 분산으로 인하여 자재 운송 중 탄소배출이 많은 건설 산업에 상당한 부담으로 작용할 전망이다. 그러나 현재 건설현장에서 사용되고 있는 JIT delivery 방식은 다빈도 소량 발주 방식으로 운송 중 배출되는 탄소량이 많아 향후 탄소세 부과시 물류비용에 부정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 탄소세 부과시 총물류비용을 최소화하기 위한 운송빈도 최적화 전략을 제시하고자 한다. 연구방법은 먼저, 시스템다이내믹스모델링 기법을 이용해 건설현장의 재고관리 모델을 구축한 후 이를 시뮬레이션 한다. 그리고 그 결과에 따라 최적화된 운송빈도를 산출할 수 있는 수학적 모형을 개발한다. 시뮬레이션 결과, 다빈도 소량 발주방식이 항상 유효한 수단은 아니며 물류비용을 최소화하면서도 공정에 피해를 주지 않도록 최적화된 운송빈도에 따라 재고를 관리해야 하는 것으로 분석된다. 본 연구는 JIT 배송체계를 환경적인 측면에서 재해석함으로써, 건설 자재운송시스템의 변화 필요성을 제시하고 건설기업의 물류활동을 효율적으로 관리할 수 있는 개념적 틀을 제공했다는데 그 의의가 있다.
지구온난화로 인해 촉발된 기후변화로 그린(green)이라는 코드가 21세기 중요한 생존전략이 되어가고 있다. 특히 환경부에서 2012년부터 도입할 예정인 탄소세 부과정책은 소요자재의 종류가 복잡 다양하고 건설현장의 지역적 분산으로 인하여 자재 운송 중 탄소배출이 많은 건설 산업에 상당한 부담으로 작용할 전망이다. 그러나 현재 건설현장에서 사용되고 있는 JIT delivery 방식은 다빈도 소량 발주 방식으로 운송 중 배출되는 탄소량이 많아 향후 탄소세 부과시 물류비용에 부정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 탄소세 부과시 총물류비용을 최소화하기 위한 운송빈도 최적화 전략을 제시하고자 한다. 연구방법은 먼저, 시스템다이내믹스 모델링 기법을 이용해 건설현장의 재고관리 모델을 구축한 후 이를 시뮬레이션 한다. 그리고 그 결과에 따라 최적화된 운송빈도를 산출할 수 있는 수학적 모형을 개발한다. 시뮬레이션 결과, 다빈도 소량 발주방식이 항상 유효한 수단은 아니며 물류비용을 최소화하면서도 공정에 피해를 주지 않도록 최적화된 운송빈도에 따라 재고를 관리해야 하는 것으로 분석된다. 본 연구는 JIT 배송체계를 환경적인 측면에서 재해석함으로써, 건설 자재운송시스템의 변화 필요성을 제시하고 건설기업의 물류활동을 효율적으로 관리할 수 있는 개념적 틀을 제공했다는데 그 의의가 있다.
The term 'green' has become an important way of survival for the construction industry in 21th century in accordance with the emergence of the environmental crisis due to the climatic change. Especially the policy of carbon taxation, planed to be introduced from 2012, is expected to be a considerabl...
The term 'green' has become an important way of survival for the construction industry in 21th century in accordance with the emergence of the environmental crisis due to the climatic change. Especially the policy of carbon taxation, planed to be introduced from 2012, is expected to be a considerable burden to the construction industry which has abundant carbon emission during the resource transportation due to the complexity of resources and local distribution of the construction sites. In this regard, this study shows an optimizing strategy for delivery frequency, which downsizes the net distribution costs based on the assumption that, despite of its other advantagements, the frequent small lot mode of JIT delivery would take negative effects due to the increase of costs of transportation and carbon emission once the carbon taxation policy carried out. To simulate the efficiency of the management strategies, the System Dynamics modeling has been used. The results show that the frequent small lot transportation strategy is now always efficient method to these changes, and that the frequency of transportation should be re-determinated according to the extent of the imposition of carbon tax. This study provides the conceptual frame for an efficient management of transportation system of the construction industry, showing necessity of change of the resource transportation systems through analysing JIT deliver system in accordance with the global changes in environmental economy.
The term 'green' has become an important way of survival for the construction industry in 21th century in accordance with the emergence of the environmental crisis due to the climatic change. Especially the policy of carbon taxation, planed to be introduced from 2012, is expected to be a considerable burden to the construction industry which has abundant carbon emission during the resource transportation due to the complexity of resources and local distribution of the construction sites. In this regard, this study shows an optimizing strategy for delivery frequency, which downsizes the net distribution costs based on the assumption that, despite of its other advantagements, the frequent small lot mode of JIT delivery would take negative effects due to the increase of costs of transportation and carbon emission once the carbon taxation policy carried out. To simulate the efficiency of the management strategies, the System Dynamics modeling has been used. The results show that the frequent small lot transportation strategy is now always efficient method to these changes, and that the frequency of transportation should be re-determinated according to the extent of the imposition of carbon tax. This study provides the conceptual frame for an efficient management of transportation system of the construction industry, showing necessity of change of the resource transportation systems through analysing JIT deliver system in accordance with the global changes in environmental economy.
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문제 정의
LCT(Low Carbon Tax)와 HCT(High Carbon Tax) 시나리오는 모두 탄소세가 시행되었을 때의 시나리오로, 탄소세 시행이 건설현장의 재고관리 시스템에 미치는 영향력과 탄소세 부과정도가 재고관리 시스템에 미치는 영향력을 파악하고자 한다.
이러한 결과는 건설공사가 대형화, 복잡화됨에 따라 사용자재의 종류가 다양해지고 있는 건설기업에 물류활동을 효율적으로 관리할 수 있는 개념적 틀을 제공함으로써, 건설 기업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 그리고 JIT 배송체계를 환경적인 측면에서 재해석함으로써, 건설 자재운송시스템의 변화 필요성을 제시하였다는데 본 연구의 의의가 있다.
그러나 본래 JIT 철학과 그린(green) 철학은 서로 상충 관계에 있기 때문에 향후 탄소세 시행시 건설업계에 큰 타격이 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 건설프로젝트에 있어 탄소세를 포함한 총물류비용을 최소화하기 위한 운송빈도 최적화 전략을 제시 한다.
향후 탄소세가 시행되었을 때 재고유지비용의 감소로 얻는 이득이 증가한 운송비용보다 크지 않을 경우 해당 기업은 운송비용뿐만 아니라 이에 상응하는 탄소비용까지를 부담해야 할 것이다. 따라서 본 장에서는 이러한 총물류비용(재고유지비용, 운송비용, 탄소세)을 최소화하기 위한 최적화된 운송빈도를 산출하고자 한다.
본 연구는 다빈도 소량 방식의 JIT delivery 방식이 많은 이점을 가지고 있기는 하지만 향후 탄소세가 시행되었을 때 운송비용의 증가 및 탄소세로 인해 총물류비용에 부정적인 영향을 미칠 것이라는 전제 하에 총물류비용을 최소화하는 운송빈도 최적화 전략을 제시하고자 한다. 이러한 연구목적을 달성하기 위하여 3장에서 건설현장의 재고관리 프로세스를 벤심(Vensim)2) 소프트웨어를 활용해 모델링하고 이렇게 구축한 모델을 시뮬레이션 하기 위해 탄소세 시행 여부 및 운송빈도에 대하여 크게 3가지의 형태의 시나리오를 표 2와 같이 설정한다.
본 연구는 향후 탄소세 부과 시 총물류비용을 최소화하기 위한 최적화된 운송빈도를 제시하고자 시스템다이내믹스를 이용하여 건설현장의 자재관리 프로세스를 모델링하고 최적의 운송빈도를 산출하기 위한 산식을 도출하였다. 시뮬레이션 결과는 두 가지 중요한 시사점을 제공해 준다.
따라서 운송비용과 탄소비용을 크게 증가시키지 않으면서도 적절한 재고 수준을 유지하기 위한 운송빈도를 찾는다면 건설 공정 및 공기에 차질을 빚지 않으면서 물류비용을 저감시킬 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이를 위한 운송빈도 최적화 모형을 5장에서 제안하고자 한다.
그리고 총비용을 최소화하기 위해 선행 연구에서 제시한 전략들이 상호간에 어떠한 작용을 통해 문제를 해결하는지에 대해서는 알 수 없다. 이러한 문제점을 해결하고자 본 연구에서는 시스템다이내믹스를 이용하여 탄소세를 고려한 건설현장 재고관리 모델을 구축한다.
가설 설정
1) 탄소세가 시행된다는 가정 하에 선행 연구 분석을 통하여 건설현장의 재고관리 시스템의 문제점을 도출한다.
앞에서 도출된 최적 빈도 모형의 유용성을 검토하기 위해 표 5에 제시되어 있는 수치를 이용해 총물류비용을 최소화하는 최적 빈도값을 유도한다. 단, 단위당 재고유지비용과 1회 운송당 운송비용은 같다고 가정한다.
6%로 가장 높은 비중을 차지하고 있고 건설산업의 특성상 자재의 운송이 대부분 공로운송을 통해 이루어지므로 공로운송을 연구 대상으로 한정한다. 또한 화물차량의 운송효율성을 평가하기 위한 지표인 공차율은 운송단계에서 항상 발생한다는 가정 하에 연구를 진행한다.
그리고 자재수요는 초기 1000개에서 5주 후 40% 증가하도록 설정하고 자재가 평균적으로 사용되는 시간과 재고를 조정하는 시간을 4주로 설정한다. 마지막으로 재고는 2주 간격으로 보충되는 것으로 가정하며 3주의 운송지연이 발생하는 것으로 기본 모델을 설정한다. 시나리오 분석을 위한 구체적인 모델 설정은 표 3과 같다.
본 연구에서 탄소배출은 실제로 제조단계와 운송단계 그리고 재고창고에서 모두 발생하지만 제조단계와 재고창고에서 배출되는 탄소는 일정하다고 가정하여, 운송 중 연료소비로 인해 배출되는 탄소만을 연구 범위로 한정한다. 화물자동차 운송산업의 효율성을 분석한 김웅이(2009)의 연구에 따르면, 2006년 국내 화물운송 분담비중에서 공로운송이 76.
이 때 운송시마다 고정운송비()가 소요되며 자재 보관시 재고유지비용이 발생하게 된다. 본 연구에서는 재고유지비용과 운송비용에 탄소세까지를 포함한 비용을 총물류비용으로 정의하였으며 연구를 진행하기 위해 필요한 기본가정은 EOQ 모델을 기반으로 하였다. 기본가정 및 수학 모형의 기호정의는 다음과 같다.
건물 건설시 탄소는 에너지 사용이나 장비사용이 많은 시공단계와 운송단계에서 많이 배출되는데 본 연구에서는 운송 중 연료가 소비되는 과정에서 배출되는 탄소만을 고려한다. 탄소세는 탄소세율에 연료소비량을 곱한 값으로, 연료소비량은 1회 운송당 운송비용에 운송빈도를 곱하여 계산된 운송비용과 같다고 가정한다. 따라서 위의 식(2)에 탄소세율을 곱하면 탄소세를 구할 수 있다.
향후 탄소세가 시행된다는 가정 하에 탄소세가 현재의 JIT delivery 방식에 미치는 영향력을 파악하고자 탄소세 부과 모델을 구축하였다.
제안 방법
3) 평가 시나리오를 설정하여 탄소세가 건설현장재고관리 시스템에 가져올 파급효과를 분석한다.
탄소세(Carbon Tax: CT)란 화석 연료를 연소시키면서 배출되는 탄소에 대한 세금을 의미한다(Rudiger & James 1991). 건물 건설시 탄소는 에너지 사용이나 장비사용이 많은 시공단계와 운송단계에서 많이 배출되는데 본 연구에서는 운송 중 연료가 소비되는 과정에서 배출되는 탄소만을 고려한다. 탄소세는 탄소세율에 연료소비량을 곱한 값으로, 연료소비량은 1회 운송당 운송비용에 운송빈도를 곱하여 계산된 운송비용과 같다고 가정한다.
따라서 HCT 시나리오에서는 LCT 시나리오보다 탄소세를 2배 더 부과하는 것으로 설정하여 다빈도일 때와 소빈도일 때를 비교하도록 한다. 그리고 자재수요는 초기 1000개에서 5주 후 40% 증가하도록 설정하고 자재가 평균적으로 사용되는 시간과 재고를 조정하는 시간을 4주로 설정한다. 마지막으로 재고는 2주 간격으로 보충되는 것으로 가정하며 3주의 운송지연이 발생하는 것으로 기본 모델을 설정한다.
따라서 HCT 시나리오에서는 LCT 시나리오보다 탄소세를 2배 더 부과하는 것으로 설정하여 다빈도일 때와 소빈도일 때를 비교하도록 한다. 그리고 자재수요는 초기 1000개에서 5주 후 40% 증가하도록 설정하고 자재가 평균적으로 사용되는 시간과 재고를 조정하는 시간을 4주로 설정한다.
본 장에서는 시스템다이내믹스를 이용하여 환경 규제를 고려한 건설현장의 재고관리 프로세스 모델을 구축한다. 본 모델은 A. T. Kearney Inventory Distribution Simulator(Version 1.0b)1)의 재고분배 모델을 기반으로 구축되었으며, 이를 건설현장 재고관리 모델로 확장 ∙ 변형하였다.
본 장에서는 시스템다이내믹스를 이용하여 환경 규제를 고려한 건설현장의 재고관리 프로세스 모델을 구축한다. 본 모델은 A.
이론/모형
2) 일반적인 건설현장의 재고관리 시스템을 시스템다이내믹스 (System Dynamics) 시뮬레이션 기법으로 모델링한다.
성능/효과
이로 인해 희망재고와 사용 예측량이 증가해 자재주문량이 많아지게 되면서 운송률이 증가하였다. 그리고 증가한 운송률이 사용률을 초과하게 되는 약 9주부터 재고가 보충되기 시작했고 57주에 희망재고 수준에 도달하면서 안정화되었다. 즉, 건설현장의 재고관리는 자재수요에 따라 재고가 떨어지면 희망재고와 사용 예측량만큼의 재고를 확보하기 위해 자재를 주문하게 되고 운송되는 자재가 희망재고 수준을 넘지 않도록 운송빈도를 통해 운송량을 조절하여 재고를 관리하고 있다.
탄소세가 시행되면 물류비용에 전에 없던 탄소비용이 반영되기 때문에 비용 면에서 탄소세 부과시의 총물류비용이 더 높게 나타났으며 탄소세가 시행되기 전에는 운송빈도가 7번이었으나 탄소세 시행후에는 2번으로 확연히 줄어든 것을 확인 할 수 있다. 그리고 탄소세 미시행시와 시행시 각각에 대해 도출한 최적화된 운송빈도가 총물류비용 최소화 측면에서 가장 좋은 성과를 보였다. 이는 그림 6과 같이, 탄소세 시행시 운송빈도가 낮으면 운송량이 많아져 재고유지비용이 증가하게 되고 운송빈도가 낮으면 재고량은 적지만 운송빈도 만큼 운송비용이 증가하는 결과와 부합하고 있다.
첫째, 탄소세 부과시 JIT delivery 방식의 운송전략은 재고유지비용은 감소시키지만 오히려 총물류비용을 증가시킨다. 둘째, 과도한 탄소세 부과는 물류비용에 압박감을 초래하여 자재의 적시조달이 중요한 건설현장에 악영향을 끼칠 수 있으며 건설공기에 큰 차질을 불러올 수 있다. 즉, 탄소세 부과여부에 따라 적절한 자재 발주전략을 수립함으로써 재고관리 시스템을 개선시켜야 한다.
그림 4, 5, 6은 120주에 걸쳐 시뮬레이션 한 BAU 시나리오의 결과 그래프로, 그림 4와 5는 자재를 한 주에 10회에 걸쳐 운송했을 때의 재고변화를 보여주고 있다. 매주 자재가 1000개씩 사용되다가 5주 후 사용량이 40% 증가되었고 자재 사용량이 증가한 시점부터 재고가 떨어지기 시작했다. 이로 인해 희망재고와 사용 예측량이 증가해 자재주문량이 많아지게 되면서 운송률이 증가하였다.
시뮬레이션 결과는 두 가지 중요한 시사점을 제공해 준다. 첫째, 탄소세 부과시 JIT delivery 방식의 운송전략은 재고유지비용은 감소시키지만 오히려 총물류비용을 증가시킨다. 둘째, 과도한 탄소세 부과는 물류비용에 압박감을 초래하여 자재의 적시조달이 중요한 건설현장에 악영향을 끼칠 수 있으며 건설공기에 큰 차질을 불러올 수 있다.
탄소세가 시행되면 물류비용에 전에 없던 탄소비용이 반영되기 때문에 비용 면에서 탄소세 부과시의 총물류비용이 더 높게 나타났으며 탄소세가 시행되기 전에는 운송빈도가 7번이었으나 탄소세 시행후에는 2번으로 확연히 줄어든 것을 확인 할 수 있다. 그리고 탄소세 미시행시와 시행시 각각에 대해 도출한 최적화된 운송빈도가 총물류비용 최소화 측면에서 가장 좋은 성과를 보였다.
후속연구
4) 시뮬레이션 결과에 따라 탄소세 부과시 총물류비용을 최소화하기 위한 운송빈도 최적화 모형을 개발한다.
그림 7의 물류비용 곡선 그래프를 보면, 재고유지비용과 운송비용은 서로 상반관계에 놓여 있으며 이 둘이 만나는 지점이 총 물류비용을 최소화 시키는 최적점이 된다. 그러나 향후 탄소세 부과정책에 따라 운송비용에 탄소비용이 반영되면 그만큼 운송비용이 증가하게 되어 결국 총물류비용의 최적점을 변화시킨다. 즉, 재고 수준을 낮추기 위한 차량의 다빈도 운행이 운송비용뿐만 아니라 연료 소비에 따른 탄소배출을 증가시켜 이를 조절하기 위한 방안인 탄소세까지 높이는 역효과를 가져오게 되는 것이다.
본 연구는 논의를 단순화시키고 탄소세 적용효과를 강조하기 위해 총물류비용을 재고유지비용과 운송비용 그리고 탄소세의 합으로 정의하여 연구를 진행하였으므로, 향후 발주비용을 포함한 보다 현실적인 물류비용 모델을 통해 JIT 배송체계에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서 탄소 배출은 운송 중에만 발생한다고 가정하였으므로 기업 입장에서 탄소세가 증가하게 되면 운송 중 배출되는 탄소량을 줄이기 위한 정책을 시행하려 할 것이다. 따라서 그림 3과 같이 운송빈도의 증가는 연료소비를 가중시켜 탄소배출량을 증가시키게 되고 탄소배출량의 증가는 환경규제정책에 따라 탄소세의 증가로 이어지게 된다.
이러한 결과는 건설공사가 대형화, 복잡화됨에 따라 사용자재의 종류가 다양해지고 있는 건설기업에 물류활동을 효율적으로 관리할 수 있는 개념적 틀을 제공함으로써, 건설 기업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 그리고 JIT 배송체계를 환경적인 측면에서 재해석함으로써, 건설 자재운송시스템의 변화 필요성을 제시하였다는데 본 연구의 의의가 있다.
향후 운송 중 탄소배출을 고려하게 될 경우 JIT delivery 방식과 non-JIT delivery 방식을 어떻게 적절히 조화시킬 것인가 하는 문제가 JIT 구매전략의 핵심이 될 것이다.
향후 탄소세가 시행되었을 때 재고유지비용의 감소로 얻는 이득이 증가한 운송비용보다 크지 않을 경우 해당 기업은 운송비용뿐만 아니라 이에 상응하는 탄소비용까지를 부담해야 할 것이다. 따라서 본 장에서는 이러한 총물류비용(재고유지비용, 운송비용, 탄소세)을 최소화하기 위한 최적화된 운송빈도를 산출하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
탄소세 부과정책은 어떤 산업에 부담으로 작용할 전망인가?
지구온난화로 인해 촉발된 기후변화로 그린(green)이라는 코드가 21세기 중요한 생존전략이 되어가고 있다. 특히 환경부에서 2012년부터 도입할 예정인 탄소세 부과정책은 소요자재의 종류가 복잡 다양하고 건설현장의 지역적 분산으로 인하여 자재 운송 중 탄소배출이 많은 건설 산업에 상당한 부담으로 작용할 전망이다. 그러나 현재 건설현장에서 사용되고 있는 JIT delivery 방식은 다빈도 소량 발주 방식으로 운송 중 배출되는 탄소량이 많아 향후 탄소세 부과시 물류비용에 부정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.
IT delivery 방식이 향후 탄소세 부과시 물류비용에 부정적인 영향을 미칠 것으로 전망되는 이유는?
특히 환경부에서 2012년부터 도입할 예정인 탄소세 부과정책은 소요자재의 종류가 복잡 다양하고 건설현장의 지역적 분산으로 인하여 자재 운송 중 탄소배출이 많은 건설 산업에 상당한 부담으로 작용할 전망이다. 그러나 현재 건설현장에서 사용되고 있는 JIT delivery 방식은 다빈도 소량 발주 방식으로 운송 중 배출되는 탄소량이 많아 향후 탄소세 부과시 물류비용에 부정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 탄소세 부과시 총물류비용을 최소화하기 위한 운송빈도 최적화 전략을 제시하고자 한다.
JIT delivery 방식이 재고관리 효율성과 운송비용이 서로 상충되는 관계가 되는 이유는 무엇인가?
그러나 재고관리 효율성과 운송비용은 서로 상충되는 관계에 놓여 있다. 표 1을 보면, JIT delivery 방식의 시나리오 1은 nonJIT delivery 방식의 시나리오 2에 비해 운송빈도는 높지만 재고를 더 낮은 수준으로 유지하고있다. 따라서 운송비용은 증가하지만 재고유지비용은 감소하게 된다. 시나리오 2는 그 반대의 경향을 보여주고 있다.
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