[논문]산업단지내 효율적 컨테이너 운송을 위한 수송 모형

신재영; 김웅섭

doi:10.5394/kinpr.2014.38.2.171

[국내논문] 산업단지내 효율적 컨테이너 운송을 위한 수송 모형
Container Transportation Models in Industrial Estate Area 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.38 no.2, 2014년, pp.171 - 176

신재영 (한국해양대학교 물류시스템학과) , 김웅섭 (한국해양대학교 대학원)

초록
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지속적인 유가 상승과 탄소배출 규제 강화는 기업들로 하여금 높은 경쟁력을 가지도록 요구한다. 따라서 고객 서비스 증대와 비용절감을 위해 효율적인 물류시스템을 구축하고 운영하는 것에 많은 노력을 기울이고 있으며 비용 경쟁력을 가지는 친환경 산업단지의 필요성이 증대되고 있는 실정이다. 부산시에서는 친환경정책을 통해 경쟁우위를 점하고 부족한 산업단지를 충족시키기 위해 서부산권에 '부산신항배후 국제산업물류도시'를 선정하고 개발을 진행하고 있다. 이러한 산업단지를 구축하기 위해서는 적절한 정책과 화물수송 공동화를 통한 물류시스템이 필요하다. 특히, 산업 단지내 물류시스템의 체계구축을 통한 효율적인 운영은 저비용 친환경적인 측면에서 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 물류체계를 분석하고 분석내용을 바탕으로 물류네트워크 운영모델을 제시함으로서 산업단지의 기반을 마련하는데 목적이 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Companies are facing challenges to have high competitiveness because of continuous oil price rising and CO2 emissions regulations. Thus, companies are trying hard to construct effective logistics and operation system to achieve high customer service quality and saving cost. Also the ec-friendly idustrial complex is needed. Busan is in process to construct GILC(Global Industry Logistics City) in west Busan province to achieve high competitiveness and support lack of industrial complex. To construct this kind of logistics industrial complex, it needs logistics system through proper policy and freight transportation co-operation. Especially, efficient management through logistics hierarchy construction in industrial complex is very important for low cost and eco-friendly point of view. Therefore, this paper aims to analyze logistics system and suggest operation model to present logistics complex construction base data.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

이로 인하여 항만 및 공항 인프라 확충 이외에도 복합운송수단의 연계 시설 정비와 물류 및 교통 계획의 수립이 필요한 실정이다. 특히 제품 시장이 다국화 되어 있는 글로벌 기업들은 이러한 환경에서 물류비용을 절감하고자 한다. 물류비 절감을 위해 기업들은 SCM을 통하여 기업의 경쟁력 제고에 주력하고 있는 추세이며 물류비 절감 및 수요를 만족시키는 방안을 모색하고 있다.
이러한 운송모형 연구들은 모두 상하차 지점이 미리 정해져있다고 기본적으로 가정하고 있다. 본 논문에서는 이전 연구들과는 달리 상차 또는 하차 시에 특정 거점을 미리 정하지 않고 여러 거점들 중에서 선택할 수 있는 컨테이너 운송 모형을 연구하고자 한다. 본 연구는 국제산업물류도시 뿐만 아니라 블록화된 산업단지 또는 컨테이너 터미널과 배후단지 내의 컨테이너 운송 등에도 응용될 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구에서 다루고자 하는 문제는 산업단지 내에 있는 지역 거점(Depot)들과 입주 업체들 간의 컨테이너 셔틀 운송에 관한 문제이다. 지역 거점들은 물류센터와 입주업체들을 연결해주는 역할을 담당하며, 단지 내에 복수개가 설치되어 있다.
(Haughton,1998) 결국 최적해를 구하고자 할 때 문제의 규모에 따라 계산시간이 엄청나게 증가하며, 큰 규모의 문제는 최적해를 구하지 못하는 경우가 대부분이다. 따라서 제시한 모형들의 해를 도출하기 위해 본 논문에서는 휴리스틱 해법을 제안한다.
다음으로, 제시한 휴리스틱을 이용해 본 논문에서 제안한 4가지 모형의 효율성을 살펴보았다. 상하차 지점이 지정된 경우에 비해 자유롭게 거점을 사용할 때 얼마나 효과가 있는 지를 실험을 통해 알아보았다. 실제 산업단지의 경우 입주업체 수가 1000 개를 넘는 경우가 많은 점을 감안하여 작업 수가 100 개부터 1000 개까지 다양하게 설정하였다.

제안 방법

Shin et al(2009)는 콤바인 섀시 차량과 셔틀 운송을 고려하여 문제를 설정하였다. 또한 컨테이너 공로 운송 문제를 체계적으로 접근하기 위한 수리 모형과 타부 서치를 이용한 휴리스틱 해법을 제시하였으며, 수치 실험을 통해 해법의 유용성을 검증하였다.
본 연구에서 제시한 해법의 효율성을 알아보기 위해 총 12개의 수치 실험을 시행하였다. 최적해와의 비교를 위해 최적 해는 혼합정수계획법을 풀이하는 일반 패키지 ILOG Cplex 12.
본 연구에서 제시한 해법의 효율성을 알아보기 위해 총 12개의 수치 실험을 시행하였다. 최적해와의 비교를 위해 최적 해는 혼합정수계획법을 풀이하는 일반 패키지 ILOG Cplex 12.0을 이용하였고, 제안한 휴리스틱은 Visual Basic으로 직접 구현하였다. 실험에 사용된 문제들은 총 작업 수 5, 10, 15, 20, 50, 100 개의 경우로 각각 2회씩 실험하였다.
0을 이용하였고, 제안한 휴리스틱은 Visual Basic으로 직접 구현하였다. 실험에 사용된 문제들은 총 작업 수 5, 10, 15, 20, 50, 100 개의 경우로 각각 2회씩 실험하였다.
다음으로, 제시한 휴리스틱을 이용해 본 논문에서 제안한 4가지 모형의 효율성을 살펴보았다. 상하차 지점이 지정된 경우에 비해 자유롭게 거점을 사용할 때 얼마나 효과가 있는 지를 실험을 통해 알아보았다.
실제 산업단지의 경우 입주업체 수가 1000 개를 넘는 경우가 많은 점을 감안하여 작업 수가 100 개부터 1000 개까지 다양하게 설정하였다. 차량별 최대 운행시간은 10 시간과 18 시간의 경우로 나누어 실험해 보았다. 각 모형들의 차량 대수와 차량들의 총운행시간은 [Table 2]와 같다.
본 연구에서는 거점과 입주업체간의 운송 방식으로 네 가지 모형을 수립하였다. 그리고 작업이 많은 경우도 해를 찾을 수있도록 휴리스틱을 제안하였으며, 수치 실험을 통해 그 효율성을 살펴보았다.
본 연구에서는 거점과 입주업체간의 운송 방식으로 네 가지 모형을 수립하였다. 그리고 작업이 많은 경우도 해를 찾을 수있도록 휴리스틱을 제안하였으며, 수치 실험을 통해 그 효율성을 살펴보았다. 또한 제시한 모형들을 이용한 실험을 통해 운행중 자유롭게 거점을 사용할 때의 효과도 분석해보았다.
그리고 작업이 많은 경우도 해를 찾을 수있도록 휴리스틱을 제안하였으며, 수치 실험을 통해 그 효율성을 살펴보았다. 또한 제시한 모형들을 이용한 실험을 통해 운행중 자유롭게 거점을 사용할 때의 효과도 분석해보았다.

대상 데이터

본 연구에서는 제한 구역 내에서 내부 운송 차량들에 의해 컨테이너 셔틀 운송이 이루어지는 산업단지를 대상으로 차량 운행 경로 문제를 다루었다. 외부 트럭의 반입/반출을 금지하고 친환경 차량으로 내부 거점간의 운송을 담당하도록 계획 중인 부산신항 배후 국제산업물류도시의 경우에도 본 연구가 도움이 될 것으로 생각된다.

이론/모형

Kim et al(1998), Chung et al(2007)는 컨테이너 운송의 형태, 컨테이너의 특성, 컨테이너 차량의 종류 차량의 운영 방식등과 같은 컨테이너 운송의 특성을 설명하고 다양한 운송 모형을 수립하였다. 문제에 대한 해법으로 휴리스틱 알고리즘을 제시하여 운송회사에서 수집한 문제 상황에 적용하였다. Shin et al(2008)은 콤바인 섀시 차량을 고려한 컨테이너 차량 경로 문제에 대한 모형을 제시하였다.
본 논문에서 제시한 모형들은 차량운행문제(Vehicle Routing Problem)의 형태를 가진다. 차량운행문제의 경우 혼합정수계획 모형으로 전형적인 NP-Hard 문제이다.
본 모형들을 위해 제안하려는 해법은 운송 경로 상에 새로운 작업을 추가해 나가는 Tour-constructrion 유형의 해법이다. 해법의 기본 개념은 새로운 운송 작업 p를 차량 k의 운행 경로 상에 있는 연속된 작업들 i와 j 사이에 삽입해 나가 결국 모든 운송 작업들을 운행하는 경로들로 구성하는 방식이다.

성능/효과

실험 결과로 [Table 1]은 각 문제별 운행 차량 대수를 나타내고 있다. Cplex로 구할 수 있는 작업 수 15 개 이내의 문제 들과 비교해 보면 하나의 경우를 제외하고는 제안한 해법으로 최적해를 찾을 수 있었다. 나머지 한 경우도 최적해와 차이가 적었다.
각 모형들의 차량 대수와 차량들의 총운행시간은 [Table 2]와 같다. 실험 결과 모든 상하차 지점이 정해져 있는 모형I 보다 하나의 상하차 지점이 정해져 있는 모형II, 모형III이 필요로 하는 차량 대수가 평균적으로 20% 이상 감소했으며, 모형VI는 30% 이상의 효율성을 보였다.
실제 현장에서 일정계획을 수립할 때 본 연구 결과를 활용하여 효율적인 차량 운행 계획을 작성할 수 있을 뿐만 아니라 단지내 필요 차량 대수의 결정에도 도움이 될 것으로 생각된다. 또한 계산시간이 아주 짧은 본 해법은 산업 단지 설계를 위한 시뮬레이션 모형의 하부 모형으로 활용하기에 적절하다.

후속연구

본 논문에서는 이전 연구들과는 달리 상차 또는 하차 시에 특정 거점을 미리 정하지 않고 여러 거점들 중에서 선택할 수 있는 컨테이너 운송 모형을 연구하고자 한다. 본 연구는 국제산업물류도시 뿐만 아니라 블록화된 산업단지 또는 컨테이너 터미널과 배후단지 내의 컨테이너 운송 등에도 응용될 수 있을 것으로 생각된다.
차량 총 운행시간 측면에서 살펴보면 1000 개의 작업을 가지는 경우 모형I 과 모형VI의 차량 총 작업시간이 700 시간이 넘는 차이를 보여주고 있다. 또한 작업의 수가 많을수록, 각차량의 최대 운행 시간이 짧을수록 효율성의 차이가 더 큰 것으로 나타나 혼잡한 작업환경에서 더 많은 효과를 볼 수 있을 것으로 판단된다. 다만 상하차 지점이 정해져 있는 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 작업 지시 및 관리가 용이할 수 있으므로 모형 선정할 때 이런 점을 감안할 필요는 있다.
본 연구에서는 제한 구역 내에서 내부 운송 차량들에 의해 컨테이너 셔틀 운송이 이루어지는 산업단지를 대상으로 차량 운행 경로 문제를 다루었다. 외부 트럭의 반입/반출을 금지하고 친환경 차량으로 내부 거점간의 운송을 담당하도록 계획 중인 부산신항 배후 국제산업물류도시의 경우에도 본 연구가 도움이 될 것으로 생각된다.
실제 현장에서 일정계획을 수립할 때 본 연구 결과를 활용하여 효율적인 차량 운행 계획을 작성할 수 있을 뿐만 아니라 단지내 필요 차량 대수의 결정에도 도움이 될 것으로 생각된다. 또한 계산시간이 아주 짧은 본 해법은 산업 단지 설계를 위한 시뮬레이션 모형의 하부 모형으로 활용하기에 적절하다.
그러나 본 연구는 산업단지 내에서의 운송형태 중 지역거점과 입주업체로 범위를 한정하여 연구하였으며 산업단지의 물류 터미널과 지역거점간의 연구나 외부수송수단과의 연계성 연구는 범위에 포함하지 않았다. 따라서 향후에는 지역거점과 입주 업체, 물류터미널과 지역거점 및 산업단지 외부의 운송도 연계한 종합적인 운송 네트워크 구축 및 설계 시뮬레이션에 관한 연구가 이루어지면 좋겠다.
그러나 본 연구는 산업단지 내에서의 운송형태 중 지역거점과 입주업체로 범위를 한정하여 연구하였으며 산업단지의 물류 터미널과 지역거점간의 연구나 외부수송수단과의 연계성 연구는 범위에 포함하지 않았다. 따라서 향후에는 지역거점과 입주 업체, 물류터미널과 지역거점 및 산업단지 외부의 운송도 연계한 종합적인 운송 네트워크 구축 및 설계 시뮬레이션에 관한 연구가 이루어지면 좋겠다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산업단지 내에서 컨테이너의 흐름은 어떻게 나눌 수 있는가?	따라서 산업단지 내에는 전용 친환경 수송수단(예를 들면 가스차량)으로만 운영하게 된다. 이러한 환경 하에서 컨테이너의 흐름은 단지 외부에서 유입되는 공로운송과 단지 내에서의 셔틀운송으로 나눌 수 있다. 셔틀운송의 경우에는 단지 내의 입주업체와 거점, 터미널과의 운송 등이 이 범주에 속하게 된다.
	국제화물의 운송형태는 어떻게 변화하고 있는가?	이로 인하여 기업들은 고객의 요구에 보다 신속하고 유연한 대응력을 갖추어야하며 결과적으로 국내화물 위주의 물류활동에서 국제기준에 부합되는 물류기능을 요구받고 있다. 국제화물의 운송형태도 기존의 단일 운송수단을 이용하는 것에서 Sea & Air 운송과 같은 복합일관운송형태로의 발전이 진행되고 있다. 그런데 국제화물의 처리는 항만이나 공항 주변의 도시를 통과하는 화물의 양을 확연히 증가시키게 된다.
	컨테이너의 흐름 중 공로운송에 대해 설명하시오.	셔틀운송의 경우에는 단지 내의 입주업체와 거점, 터미널과의 운송 등이 이 범주에 속하게 된다. 공로운송은 운송업체의 관리에 따라 장거리 운송, 근거리 운송 등으로 구분되며 수출입 물량의 주체인 화주의 위치에 따라 결정된다.

참고문헌 (6)

Chung, K. H., Ko, C. S., Hwang, H., Kim, K. H., Shin, J. Y. (2007),"Development of mathematical models for the container road transportation in Korean truckingindustries", Computers & Industrial Engineering, Vol. 53, pp. 252-262.

상세보기
Haughton, M. A.(1998), "The Performance of Route Modification and Demand Stabilization Strategies in Stochastic Vehicle Routing", Transportation Research, Vol. 32, pp. 551-566.

상세보기
Hur, Y. S., and Kim, Y.S.(2011), "Implementation and Public Logistics Service Plan Policies for GILC in Busan S.korea", Publication of Busan Development Institute.
Kim, G. H., Ko, C. S., Shin, J. Y.(1998), "A Review Study on Quantitative Models for Freight Transportation Planning and Operation ", IE Interfaces, Vol. 11 No. 1, pp. 1-14.
Shin, J. Y., Oh, S. I.(2008),"Vehicle routing problem for combined chassis container " Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference 2008, pp. 155-156.
Shin, J. Y., Oh, S. I., Park, J. W.(2009), "An Efficient Heuristic to Solve Vehicle Routing Problem for Container Shuttle Service", Journal of Navigation and port research, Vol. 33 No. 8, pp. 583-588.

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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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