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문제 정의
- 따라서 본 연구는 항만분야 중 환경오염의 많은 부분을 차지하는 컨테이너터미널에서의 온실가스 저감방안 연구를 위해 먼저 저감대안들을 추출하고 이에 대한 중요 우선순위를 결정하는 계층적 의사결정 모델을 제시하고 이를 실증분석 하였다. 본 연구에서는 컨테이너터미널의 온실가스 저감대안을 선정하는데 5가지 요소 기준을 적용하였고, 실무자와 전문가의 의견을 수렴하여 대안들을 추출하였다.
- 본 연구는 컨테이너터미널 안벽과 야드에서의 온실가스 저감에 관련된 장비와 운영기술 대안에 대한 평가와 우선순위 선정을 목표로 하고 있다. 따라서 컨테이너터미널의 양ㆍ적하시스템과 야드운영시스템에서의 온실가스 저감 운영기술을 안벽시스템, 야드시스템, 이송시스템으로 구분하였고 선행연구(김우선외, 2008)에서 제시되었던 온실가스 저감 운영기술을 재구성하였다.
- 기존의 연구는 대부분 선진항만과 항만분야 환경오염 저감정책에 대한의 사례ㆍ실태조사를 통해 국내 항만에서의 온실가스 저감방안에 대한 방향과 시사점을 제시하고 있지만, 저감방안에 대한 실증분석은 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 항만관련 전문가 및 컨테이너터미널 운영 실무자의 의견을 적극 수렴하고 이를 실증함으로서 컨테이너 온실가스 저감에 대한 현실적인 대안을 제시하였다.
제안 방법
- 따라서 본 연구는 항만분야 중 환경오염의 많은 부분을 차지하는 컨테이너터미널에서의 온실가스 저감방안 연구를 위해 먼저 저감대안들을 추출하고 이에 대한 중요 우선순위를 결정하는 계층적 의사결정 모델을 제시하고 이를 실증분석 하였다. 본 연구에서는 컨테이너터미널의 온실가스 저감대안을 선정하는데 5가지 요소 기준을 적용하였고, 실무자와 전문가의 의견을 수렴하여 대안들을 추출하였다. 또한 선정된 온실가스 저감방안에 대한 평가영역과 요소들을 평가하는데 있어 언어척도의 애매모호하고 불확실한 상황을 고려하여 퍼지모형과 계층적분석방법(Analytic Hierarchy Process)을 결합한 Fuzzy-AHP을 적용하였다.
- 또한 선정된 온실가스 저감방안에 대한 평가영역과 요소들을 평가하는데 있어 언어척도의 애매모호하고 불확실한 상황을 고려하여 퍼지모형과 계층적분석방법(Analytic Hierarchy Process)을 결합한 Fuzzy-AHP을 적용하였다. 문제의 계층적 구조에서 컨테이너터미널의 온실가스 저감방안 평가영역을 장비영역, 운영영역, 에너지영역으로 구분하였고, 하위 평가요소로 11개 대안을 구성하였다. 대안들의 평가는 컨테이너터미널 전문가 집단을 대상으로 쌍대비교 설문을 통해 자료를 수집한 후, Fuzzy 개념을 적용하여 분석하였다.
- 본 연구는 컨테이너터미널 안벽과 야드에서의 온실가스 저감에 관련된 장비와 운영기술 대안에 대한 평가와 우선순위 선정을 목표로 하고 있다. 따라서 컨테이너터미널의 양ㆍ적하시스템과 야드운영시스템에서의 온실가스 저감 운영기술을 안벽시스템, 야드시스템, 이송시스템으로 구분하였고 선행연구(김우선외, 2008)에서 제시되었던 온실가스 저감 운영기술을 재구성하였다.
- 컨테이너터미널의 다양한 온실가스 저감방안 중 연구모형의 평가영역 및 대안을 추출하기 위해 먼저 5개 요소의 기준을 설정하였다. 5개 요소는 온실가스 배출 비중, 저감 효과성, 정책추진의 용이성, 소요비용, 정책실현 가능성 등으로 구성하였다.
- 컨테이너터미널의 다양한 온실가스 저감방안 중 연구모형의 평가영역 및 대안을 추출하기 위해 먼저 5개 요소의 기준을 설정하였다. 5개 요소는 온실가스 배출 비중, 저감 효과성, 정책추진의 용이성, 소요비용, 정책실현 가능성 등으로 구성하였다. 다음으로 선행연구와 컨테이너터미널 실무자들에 의해 온실가스 저감방안으로 제시된 C/C 성능제고, T/C 성능제고, Y/T 성능제고, C/C 작업대수 증대, 신개념 C/C 개발, MLS, 셔틀케리어, 2단적재차량, 촉매제, 저감기, 에너지세이빙기술, 하이브리드엔진, 바이오디젤, CNG(Compressed Natural Gas), LNG(Liquefied Natural Gas), 수소연료전지, 태양열에너지, 전기식T/C, 전기식Y/T, AMP, 반출사전예약제, 비피크인센티브, T/C작업동선최소화, 컨테이너 재조작 감소, 풀링운영시스템, RTLS 등 26개 대안을 1차로 선정하였다.
- 5개 요소는 온실가스 배출 비중, 저감 효과성, 정책추진의 용이성, 소요비용, 정책실현 가능성 등으로 구성하였다. 다음으로 선행연구와 컨테이너터미널 실무자들에 의해 온실가스 저감방안으로 제시된 C/C 성능제고, T/C 성능제고, Y/T 성능제고, C/C 작업대수 증대, 신개념 C/C 개발, MLS, 셔틀케리어, 2단적재차량, 촉매제, 저감기, 에너지세이빙기술, 하이브리드엔진, 바이오디젤, CNG(Compressed Natural Gas), LNG(Liquefied Natural Gas), 수소연료전지, 태양열에너지, 전기식T/C, 전기식Y/T, AMP, 반출사전예약제, 비피크인센티브, T/C작업동선최소화, 컨테이너 재조작 감소, 풀링운영시스템, RTLS 등 26개 대안을 1차로 선정하였다. 추출된 대안들을 항만전문가들에게 제시하고 5개 요소의 기준과 컨테이너터미널 환경을 고려하여 온실가스 저감방안대안을 최종 선정하였다.
- 다음으로 선행연구와 컨테이너터미널 실무자들에 의해 온실가스 저감방안으로 제시된 C/C 성능제고, T/C 성능제고, Y/T 성능제고, C/C 작업대수 증대, 신개념 C/C 개발, MLS, 셔틀케리어, 2단적재차량, 촉매제, 저감기, 에너지세이빙기술, 하이브리드엔진, 바이오디젤, CNG(Compressed Natural Gas), LNG(Liquefied Natural Gas), 수소연료전지, 태양열에너지, 전기식T/C, 전기식Y/T, AMP, 반출사전예약제, 비피크인센티브, T/C작업동선최소화, 컨테이너 재조작 감소, 풀링운영시스템, RTLS 등 26개 대안을 1차로 선정하였다. 추출된 대안들을 항만전문가들에게 제시하고 5개 요소의 기준과 컨테이너터미널 환경을 고려하여 온실가스 저감방안대안을 최종 선정하였다. 전문가에 의해 추출된 온실가스 저감대안은 11개로 Y/T하이브리드 개조, 전기 T/C개조, MLS, AMP, 컨테이너 재조작 감소, 풀링운영 시스템, 듀얼사이클, RTLS 시스템, LED조명 교체, 태양광 발전, 바이오디젤 등이다.
- 전문가에 의해 추출된 온실가스 저감대안은 11개로 Y/T하이브리드 개조, 전기 T/C개조, MLS, AMP, 컨테이너 재조작 감소, 풀링운영 시스템, 듀얼사이클, RTLS 시스템, LED조명 교체, 태양광 발전, 바이오디젤 등이다. 추출된 저감대안에 대한 평가영역 구분은 장비개선과 도입을 통한 저감방안은 장비영역, 컨테이너터미널 운영시스템에 관련된 저감방안은 운영영역, 그리고 동력대체 및 교체를 통한 저감방안은 에너지영역으로 구분하였다. 선정된 온실 가스 저감방안의 평가영역과 요소의 주요내용은 <표 5>와 같다.
- 선정된 온실가스 저감방안 평가영역 및 요소를 기초로 하여 의사결정 구조도를 와 같이 구성하였다.
- 측정영역 및 요소의 상대적 중요도 산정을 위해 광양항 컨테이너터미널의 3개 운영사 전문가를 대상으로 면담 및 설문을 실시하였다. 자료수집는 항목들간 쌍대비교 설문을 통해 수행되었다. 운영사를 대상으로 2011.
- 9(3일간)동안 27부를 배부하여 전체를 회수하였으며, 일관성 검증 확인 결과 최종 19부를 분석에 사용하였다. 응답의 질을 높이고자 각 기업의 운영팀의 전문가를 대상으로 설문하였고, Fuzzy 이론을 적용하여 설문자의 평가 정보에 대한 불확실성을 완화시켰다.
- 컨테이너터미널의 온실가스 저감방안에 대한 평가영역과 요소들의 상대적 중요도 가중치를 산정하였고, 이러한 결과를 종합하여 각 평가요소인 저감대안들의 중요도 가중치를 과 같이 정리하였다.
- 컨테이너터미널의 온실가스 저감방안 우선순위 선정을 위한 평가영역은 장비영역, 운영 영역, 에너지영역으로 구분하였고, 장비영역으로 Y/T하이브리드 개조, 전기T/C 개조, MLS 도입, 운영영역으로 컨테이너 재조작 감소, 풀링운영시스템 도입, 듀얼사이클 적용, RTLS 도입, 에너지영역으로 야드내 LED조명 교체, 태양광발전 이용, 바이오디젤 사용을 선정하였다. 설문은 자료의 신뢰성을 확보하기 위해여 컨테이너터미널 운영사의 장비ㆍ운영팀 전문가만을 대상으로 진행하였다.
대상 데이터
- 측정영역 및 요소의 상대적 중요도 산정을 위해 광양항 컨테이너터미널의 3개 운영사 전문가를 대상으로 면담 및 설문을 실시하였다. 자료수집는 항목들간 쌍대비교 설문을 통해 수행되었다.
- 7 - 11. 9(3일간)동안 27부를 배부하여 전체를 회수하였으며, 일관성 검증 확인 결과 최종 19부를 분석에 사용하였다. 응답의 질을 높이고자 각 기업의 운영팀의 전문가를 대상으로 설문하였고, Fuzzy 이론을 적용하여 설문자의 평가 정보에 대한 불확실성을 완화시켰다.
- 컨테이너터미널의 온실가스 저감방안 우선순위 선정을 위한 평가영역은 장비영역, 운영 영역, 에너지영역으로 구분하였고, 장비영역으로 Y/T하이브리드 개조, 전기T/C 개조, MLS 도입, 운영영역으로 컨테이너 재조작 감소, 풀링운영시스템 도입, 듀얼사이클 적용, RTLS 도입, 에너지영역으로 야드내 LED조명 교체, 태양광발전 이용, 바이오디젤 사용을 선정하였다. 설문은 자료의 신뢰성을 확보하기 위해여 컨테이너터미널 운영사의 장비ㆍ운영팀 전문가만을 대상으로 진행하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 컨테이너터미널의 온실가스 저감대안을 선정하는데 5가지 요소 기준을 적용하였고, 실무자와 전문가의 의견을 수렴하여 대안들을 추출하였다. 또한 선정된 온실가스 저감방안에 대한 평가영역과 요소들을 평가하는데 있어 언어척도의 애매모호하고 불확실한 상황을 고려하여 퍼지모형과 계층적분석방법(Analytic Hierarchy Process)을 결합한 Fuzzy-AHP을 적용하였다. 문제의 계층적 구조에서 컨테이너터미널의 온실가스 저감방안 평가영역을 장비영역, 운영영역, 에너지영역으로 구분하였고, 하위 평가요소로 11개 대안을 구성하였다.
- 문제의 계층적 구조에서 컨테이너터미널의 온실가스 저감방안 평가영역을 장비영역, 운영영역, 에너지영역으로 구분하였고, 하위 평가요소로 11개 대안을 구성하였다. 대안들의 평가는 컨테이너터미널 전문가 집단을 대상으로 쌍대비교 설문을 통해 자료를 수집한 후, Fuzzy 개념을 적용하여 분석하였다.
- Fuzzy scale 값을 1-9까지의 범위 값을 활용하여 산정한 경우도 있으나, 본 연구에서는 와 같이 언어적 척도에 대한 범위 값을 Chang의 방법론에 따라 1-4.5까지 반영하여 언어적 인지에 대한 범위 값을 줄여 신뢰성을 높이는 방법을 적용하였다.
- Fuzzy-AHP 응용연구로 Liou and Wang(1992)는 Integral Value를 이용하여 퍼지수의 순서를 결정하는 방법을 제안하였고, Cheng(1996)은 Entropy 개념을 이용하여 총가중치를 계산하였으며, 김승남 등(2001)은 응답의 확실성 확신도를 통해 효과적인 퍼지가중치를 계산하였다. 본 연구에서는 계산과정이 상대적으로 용이하고 엑셀에서 비교적 쉽게 구현할 수 있는 장점을 바탕으로 Chang의 확장 Fuzzy-AHP 분석법을 연구방법론으로 활용하였다.
- 본 연구는 컨테이너터미널의 온실가스 저감방안에 대한 대안을 선정하고, 저감방안의 평가영역과 저감대안들에 대한 우선순위를 분석하기 위해 다속성의사결정 문제에 적합한 AHP와 애매모호함이 내재되어 있는 현실문제에서의 의사결정자의 언어적 선호도를 효과적으로 반영할 수 있는 퍼지이론을 결합한 Fuzzy-AHP를 적용하였다.
성능/효과
- 컨테이너터미널 온실가스 저감방안에 대한 평가영역의 상대적 중요도는 장비영역이 44.9%로 가장 높고, 운영영역이 28.9%, 에너지영역이 26.3%로 나타났다. 컨테이너터미널에서 운영되고 있는 대형장비들이 소비하는 동력에서 대부분의 온실가스가 배출되기 때문에 장비영역에서의 개선을 통한 온실가스 저감방안이 가장 높게 나온 것으로 해석된다.
- 평가영역별 측정요소의 상대적 중요도를 살펴보면, 장비영역에서는 전기T/C가 31.7%로 가장 높았고, Y/T하이브리드가 28.1%, AMP 도입이 20.8%, MLS 도입이 19.4% 순으로 나타났다. 하역ㆍ운송장비의 동력을 전기에너지로 전환하는 것이 장비영역에서 온실가스 저감방안으로 가장 중요하게 판단되는 것으로 나타났다.
- 4% 순으로 나타났다. 하역ㆍ운송장비의 동력을 전기에너지로 전환하는 것이 장비영역에서 온실가스 저감방안으로 가장 중요하게 판단되는 것으로 나타났다. 최근 선진항만 및 국내에서도 전기/TC 또는 친환경T/C로 전환하여 운영되는 터미널이 지속적으로 늘어나고 있고, 이에 대한 에너지 절감과 온실가스 저감효과도 높은 것으로 분석되고 있다.
- 에너지영역에서의 컨테이너터미널 온실가스 저감대안들의 상대적 중요도를 살펴보면, 야드내 LED 설치가 38.0%로 가장 높았고, 다음으로 태양광발전 이용이 36.4%, 바이오 디젤 사용이 25.6% 순으로 나타났다. 야드내 조명을 LED조명으로 교체하는 대안은 다른 대안에 비해 온실가스 저감방안의 비용과 현실적 적용성 측면에서 중요도가 높다고 판단하고 있는 것으로 보인다.
- 컨테이너터미널의 온실가스 저감방안에 대한 평가영역과 요소들의 상대적 중요도 가중치를 산정하였고, 이러한 결과를 종합하여 각 평가요소인 저감대안들의 중요도 가중치를 <표 10>과 같이 정리하였다. 전체 온실가스 저감대안들에 대한 가중치를 살펴보면, 장비영역의 전기T/C 개조가 16.2%로 중요도가 상대적으로 가장 우선순위인 것으로 나타났고, 다음으로 Y/T하이브리드 개조가 14.4%, AMP 도입이 10.6%, MLS 도입이 9.9%, 야드내 LED 조명교체가 8.8% 순으로 나타났고, 운영영역의 듀얼사이클 적용이 5.9%로 상대적으로 우선순위가 가장 낮은 것으로 분석되었다.
- 컨테이너터미널 온실가스 저감방안의 측정영역에 대한 중요도 평가는 장비영역이 44.9%로 가장 높았고, 다음으로 운영영역과 에너지영역 순으로 나타났다. 저감방안의 장비영역이 다른 영역에 비해 상대적으로 높은 중요도로 인식되고 있었는데, 이는 대부분의 온실가스가 컨테이너터미널의 대형장비를 통해 배출되고 있어 장비영역에서의 저감대안의 중요성이 크게 인지되는 것으로 볼 수 있다.
- 온실가스 저감대안들의 전체 우선순위를 보면 장비영역의 4가지 대안이 다른 영역의 대안들보다 우선순위가 높은 것으로 나타났고, 그중 전기T/C(16.2%) 도입의 우선순위가 가장 높은 것으로 분석되었다. 다음으로 Y/T하이브리드 개조(14.
- 2%) 도입의 우선순위가 가장 높은 것으로 분석되었다. 다음으로 Y/T하이브리드 개조(14.4%), AMP도입(10.6%), MLS 도입(9.9%) 순으로 나타났고, 장비영역을 제외한 대안들 중에는 야드내 LED조명 교체 대안이 8.8%로 우선순위가 높은 것으로 분석되었다.
- 본 연구는 컨테이너터미널내의 온실가스 저감방안에 대한 연구로 설문 표본의 지역적 제약성은 있으나, 현재 실행 가능한 저감방안에 대하여 실무자 및 전문가들을 대상으로 실증 분석하였고, 설문자들이 제공하는 평가정보의 불완전성을 완화시키고, 애매모호한 정보를 정량적으로 반영하여 의사결정의 정확성을 높였다는데 의미를 부여할 수 있다.
후속연구
- 현재 대부분의 선진항만 뿐만 아니라 국내항만에서도 장비의 교체 및 개선을 통하여 전기동력을 직ㆍ간접적으로 사용하고 있으며, 전기동력 장비가 온실가스 저감 및 에너지 절감효과에 성과가 있는 것으로 보고되고 있다. 따라서 직접적이고 효과적인 온실가스 저감방안이 될 수 있는 전기동력 장비의 적용 범위를 넓이고, 전기동력을 효과적으로 사용할 수 있는 운영시스템을 구축해야 할 것이다. 또한 운영영역이 상대적으로 장비영역에 비해 중요도 평가가 낮은 편이지만, 온실가스 저감에 있어 간접적인 방법이라는 점을 감안하면 위에 제시된 대안들의 전략적인 운영이 온실가스 저감에 중요한 대안이 될 것으로 보인다.
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