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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 네 개의 DEA모형으로 항만의 효율성을 측정하고, 효율성별 측정값에 Shannon’s Entropy로 가중치를 구하여 네 개 모형의 결과를 가중치에 따라 종합하여 항만효율성을 측정하는 DEA결합모형으로 항만의 효율성을 측정하고자 한다.
- 본 연구에서는 아세안(ASEAN) 9개 국가의 17개 항만을 대상으로 아세안(ASEAN)지역 중심 항만 사이의 상대적 효율성을 측정하였다. 기존 연구에서는 DEA모형별로 효율성을 따로 측정하던 것을 Shannon’s Entropy를 활용하여 가중치를 더하여 효율성을 측정하였다.
- 아세안(ASEAN) 항만개발사업 진출 시에는 우리나라 항만 관련 업체의 시장 확대는 물론, 우리나라와 교역 2위 지역인 아세안(ASEAN)의 항만 및 물류효율성이 증대함으로써, 무역활성화를 이끌어낼 수 있다. 본 연구에서는 항만개발계획의 첫 단계인 항만효율성을 측정하여 아세안(ASEAN)으로 진출하는 정부 및 기업들에게 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- CCR모형으로 측정된 효율성은 규모에 따른 효과는 일정하다고 가정하고 있으므로 기술적 효율성(Technical Efficiency, TE)을 측정하고, BCC모형은 규모의 효율성(SE)을 배제한 순수기술적효율성(Pure Technical Efficiency, PTE)을 측정한다. 분석대상의 규모의 효율성(Scale Efficiency, SE)은 규모수익불변(CRS)을 가정하고 있는 CCR모형과 규모수익가변(VRS)을 가정하고 있는 BCC모형의 효율성 값을 이용하여 구할 수 있다.
- 도출한 효율성 값을 토대로 Shannon’s Entropy를 이용하여 가중치를 결정하고, 이 가중치에 개별 DEA의 효율성 값과 곱하여 최종 효율성 값을 구한다.
- Zarepisheh(2009)이 제안한 DEA 와 Shannon’s Entropy 결합모형을 국내에서 처음으로 항만효율성 측정에 적용하였다. 동 연구에서는 세계 20대 항만의 효율성을 CCR-I, BCC-I, BCC-O, FDH-I 등 네 개의 모형을 종합하여 분석하였다. 결과적으로 개별 DEA모형의 효율성 값과 DEA결합모형을 이용한 효율성 값에는 순위 차이가 존재하는 것을 확인하였으며, DEA결합모형은 다수의 모형을 고려하여 종합적으로 항만의 효율성을 평가할 수 있다는 결론을 도출하였다.
- SBM모형에서효율성의 개선은 투입이 줄어들거나, 산출이 늘어나는 것을 의미한다. 본 모형은 투입이 줄어드는 양인 투입여유분(input slack)과 산출이 늘어난 양인산출여유분(output slack)의 단위를 무관하게 만든 뒤에 줄어든 투입량의 평균과 늘어난 산출의 평균을 이용하여 효율성 척도를 계산한다.4)
- CCR모형과 BCC모형 모두 투입요소에 초점을 두는 투입지향(Input Oriented)모형과 산출요소에 초점을 두는 산출지향(Output Oriented)모형이 있다. 본 연구에서는 CCR, 투입기준 BCC, 산출기준 BCC, 여유분기준모형(SBM) 등 네 개의 모형을 사용하여 효율성을 측정한다.
- 반면에 본 연구는 몇 가지 한계점을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율성분석을 위해 아세안(ASEAN) 항만의 면적, 선석 수, 선석 길이, C/C수 등 기본적인 인프라를 사용하였다. 향후 연구에서는 그 외 다양한 변수들을 활용한 효율성 측정이 필요 한 것으로 보인다.
- DEA모형을 이용한 효율성분석 시에 분석대상들 사이의 규모의 차이가 클 때는 규모의 효율성을 고려하여 분석대상의 비효율성이 운영상의 문제인지 혹은 규모의 문제인지 파악할 필요가 있다. 본 연구의 분석대상인 아세안(ASEAN) 항만 사이에도 규모의 차이가 상당하므로 비효율성 원인을 분석해보았다.
- 세계경제포럼(World Economic Forum) 항만인프라 경쟁력 순서대로 국가별 비효율성 원인을 살펴보았다. 항만인프라 경쟁력 순위 16위의 말레이시아 항만 세 곳 중 두 곳은 효율성이 1이였고, 나머지 한 곳인 페낭(Penang) 항만은 시설 투자가 부족한 것으로 분석되었다.
- DEA를 이용한 항만효율성 분석 선행연구를 (표 4)에서 정리하였다. 주로 선석 수, 선석길이, 총 면적, 수심, C/C장비 수 등 투입요소 대비 총 컨테이너 처리량을 기준으로 항만의 효율성을 측정하였다. 연구범위는 주로 한국을 대표하는 부산항과 세계 주요 항만의 상대적 효율성을 분석하는 연구가 주를 이루었다.
- 아세안(ASEAN) 항만효율성에 대한 연구로 서영준(2011)이 아세안(ASEAN) 지역의 9개 국가의 32개 항만을 대상으로 CCR모형과 BCC모형을 이용하여 효율성을 분석한 연구가 있다. 투입변수는 선석수, 선석길이, 총면적, C/C대수, 산출변수는 총 컨테이너 처리물동량으로 하여 아세안(ASEAN) 컨테이너항만의 효율성을 측정하였다. 동 연구에서는 싱가포르가 가장 항만효율성이 높은 국가로 나타났고, 미얀마, 캄보디아가 상대적으로 낮은 항만효율성을 가지는 것으로 평가되었다.
- 투입요소로는 총면적, 선석 수, 선석길이, C/C 대수를 대입하였으며, 산출요소는 2015년 총 컨테이너 처리량을 기준으로 분석하였다. Banker etal(1984)는 DEA를 이용한 효율성분석이 판별력을 가지기 위해서는 투입요소와 산출요소의 합보다 분석대상이 3배 이상 많아야 한다고 하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 아세안(ASEAN) 9개 국가의 17개 항만의 효율성을 측정하였다. 항만효율성 측정은 타 항만 대비 현재 항만의 운영 상황을 비교하여 개선점을 도출하고, 장래 항만개발계획수립 시에 기초자료로 활용 가능하다.
- 본 연구에서는 아세안(ASEAN) 국가 내에서 국제항만 및 중심항만 역할을 하는 17개 컨테이너항만을 선정하여 분석하였다. 아세안항만의 2015년도 총 컨테이너처리량 중에서 세계 2위항만인 싱가포르(Singapore)항만 처리량이 가장 많고, 다음으로 말레이시아 포트클랑(Port Klang), 탄중펠레파스(Tanjung Pelepas), 태국 림차방(Leam Chabang), 베트남 호치민시티(Ho Chi Minh City) 항만 순이다.
데이터처리
- 측정된 DEA별 ASEAN항만의 효율성을 토대로앞에서 설명한 Shannon’s Entropy의 네 단계 계산과정을 거쳐서 가중치를 구하였다.
이론/모형
- 기존 연구에서는 DEA모형별로 효율성을 따로 측정하던 것을 Shannon’s Entropy를 활용하여 가중치를 더하여 효율성을 측정하였다.
- 본 연구에서는 효율성 측정을 위해서 가장 일반적으로 사용되는 산출기준 CCR모형과 산출 및 투입기준 BCC모형, 여유분 기준 모형(Slacks-Based Model: SBM)을 사용하여 효율성을 분석하였다. 연구에 사용한 DEA프로그램으로는 시중에 무료로 보급되어 있는 R프로그램과 EnPAS프로그램을 이용하였다.
- 본 연구에서는 효율성 측정을 위해서 가장 일반적으로 사용되는 산출기준 CCR모형과 산출 및 투입기준 BCC모형, 여유분 기준 모형(Slacks-Based Model: SBM)을 사용하여 효율성을 분석하였다. 연구에 사용한 DEA프로그램으로는 시중에 무료로 보급되어 있는 R프로그램과 EnPAS프로그램을 이용하였다. 개별 DEA효율성 결과는 (표8)과 같다.
성능/효과
- 가중치의 결과는 아래의 (표7)과 같다. 가중치가 가장 높게 나온 모형은 투입기준 CCR(0.38153)이고, 다음으로SBM(0.29624), 산출기준 BCC(0.20437), 투입기준BCC(0.11786)으로 나타났다.
- 하지만 뮤아라(Muara)항만의 효율성 값은 약간의 특이점이 발견되었다. 개별 모형별로 효율성을 보면 CCR모형 효율성 값은 0.1792로 매우 낮았지만, 나머지 세 개모형의 효율성은 1로 매우 높게 측정되어 결합모형에서는 6위를 기록하였다.
- 동 연구에서는 세계 20대 항만의 효율성을 CCR-I, BCC-I, BCC-O, FDH-I 등 네 개의 모형을 종합하여 분석하였다. 결과적으로 개별 DEA모형의 효율성 값과 DEA결합모형을 이용한 효율성 값에는 순위 차이가 존재하는 것을 확인하였으며, DEA결합모형은 다수의 모형을 고려하여 종합적으로 항만의 효율성을 평가할 수 있다는 결론을 도출하였다.
- 그 외에 필리핀의 마닐라(Manila) 항만을 제외한 두 곳과 브루나이, 미얀마, 캄보디아의 항만들은 항만 비효율성의 원인이 규모의 효율성(SE)인 것으로 나타났다. 해당 국가들은 세계경제포럼(World Economic Forum) 경쟁력 평가보고서에서도 100위권 내외에 있다.
- 도출된 가중치에 DEA별 각 항만에 대한 효율성 값을 곱한 후에 네 개의 DEA별 결과 값을 모두 더하여 최종적으로 DEA결합모형에 따른 아세안(ASEAN) 항만의 효율성 값을 구할 수 있다.
- 물동량 증가율이 가장 높은 베트남 항만(76위)도카이 멥(Cai Mep)항만을 제외하고는 항만 비효율성의 원인이 순수기술적효율성(PTE)인 것으로 분석되었다. 항만인프라 경쟁력 순위와 컨테이너 물동량증가율이 베트남 다음인 인도네시아(82위)의 경우에는 탄중 프리옥(Tanjung Priok)은 비효율성 원인이 순수기술적효율성(PTE)이나, 탄중 페락(Tanjung Perak)의 비효율성 원인은 규모의 효율성(SE)으로 나타났다.
- 3%)순이다. 반면에 캄보디아, 미얀마, 브루나이의 컨테이너 처리량은 경제활성화의 미비로 변화가 없는 것으로 나타났다.
- 본 연구의 가중치 결과 값과 선행연구 가중치 결과값을 비교하면 절대적으로 높은 가중치를 나타내는 DEA모형은 없다는 것을 알 수 있다. 분석대상의 DEA별 결과 값에 따라 가중치도 달라진다는 것을 확인할 수 있다.
- 본 연구의 가중치 결과 값과 선행연구 가중치 결과값을 비교하면 절대적으로 높은 가중치를 나타내는 DEA모형은 없다는 것을 알 수 있다. 분석대상의 DEA별 결과 값에 따라 가중치도 달라진다는 것을 확인할 수 있다.
- 베트남, 태국 등의 주요 항만 효율성은 아세안 내에서 상대적으로 낮은 것으로 분석되었다. 세계 주요 항만 21위인 태국의 림 차방(Leam Chabang)의 효율성 값은 13위, 92위인 방콕(Bangkok)은 16위로 분석되었다. 베트남의 경우에는 컨테이너 물동량 증가율이 11.
- 효율성 분석결과를 통해 몇 가지 시사점을 도출하였다. 아세안(ASEAN) 내 컨테이너 물동량 처리실적 1~3위를 차지하고 있는 싱가포르(Singapore)항만, 말레이시아의 포트 클랑(Port Klang), 탄중 펠레파스(Tanjung Pelepas) 항만은 가장 효율성이 높았으며, 앞으로도 아세안(ASEAN) 주요 항만으로 역할을 할 것으로 판단된다.
- 아세안(ASEAN) 내에서 물동량 상승률이 가장 높은 베트남 항만은 증가하는 물동량 대비 항만효율성이 낮은 것으로 분류되었다. 우리나라와도 교역량이 많은 베트남 항만개발사업 진출은 베트남과 우리나라에 모두 이득일 것으로 분석된다.
- 아세안(ASEAN)항만 중 국제항로에 위치하여 컨테이너 물동량 처리실적 1~3위를 차지하고 있는 싱가포르(Singapore)항만, 말레이시아의 포트 클랑(Port Klang), 탄중 펠레파스(Tanjung Pelepas) 항만은 네 개의 모형에서 효율성이 1로 측정되어 결합모형에서도 효율성 값이 1로 측정되었다. 세 개의 항만은 높은 항만 효율성을 가지고 있는 것으로 측정되어 아세안 역내에서 계속해서 주요 항만으로 역할을 수행 할 것으로 전망된다.
- 아직까지 경제발전이 미숙한 캄보디아 시아누크빌(Sihanoukville)항만의 효율성은 14위, 미얀마 양곤/띨라와(Yangon/Thilawa)항만의 효율성은 17위로 낮은 수준으로 측정되었다. 캄보디아의 GDP 연평균 성장률은 7.
- Banker etal(1984)는 DEA를 이용한 효율성분석이 판별력을 가지기 위해서는 투입요소와 산출요소의 합보다 분석대상이 3배 이상 많아야 한다고 하였다. 이에 따라 본 연구에서는 투입요소와 산출요소 합의 3배인 15보다 더 많은 수의 아세안(ASEAN)항만을 분석하여 판별력을 가진다.
- 이와 유사하게 필리핀항만, 캄보디아 항만 또한 CCR모형에서는 효율성이 매우 낮으나, BCC모형에서의 효율성은 높게 측정되었다. 이는 CCR모형에서는 규모의 효율성(SE)과 순수 기술적 효율성(PTE)을 동시에 측정하고, BCC모형은 순수 기술적 효율성(PTE)만은 측정하기 때문인 것으로 판단된다.
- 인도네시아의 세계 항만 순위 46위인 인도네시아 탄중 페락(Tanjung Perak)은 효율성 값이 5위로 측정되면서 상대적으로 높은 효율성을 보였다. 인도네시아 두 개 항만의 효율성 값이 4위와 5위로 분석되어 아세안 내에서 높은 효율성을 유지하고 있는 것으로 분석된다.
- 인도네시아의 세계 항만 순위 46위인 인도네시아 탄중 페락(Tanjung Perak)은 효율성 값이 5위로 측정되면서 상대적으로 높은 효율성을 보였다. 인도네시아 두 개 항만의 효율성 값이 4위와 5위로 분석되어 아세안 내에서 높은 효율성을 유지하고 있는 것으로 분석된다.
- 종합해보면 항만경쟁력이 높다고 평가되고, 컨테이너 처리 물동량이 상대적으로 많은 국가들의 항만효율성 향상을 위해서는 IT기술, 인력관리, 첨단기술 등이 필요하고, 아직 항만의 규모가 작은 항만들은 항만 시설 확충이 항만효율성 향상에 꼭 필요한 것으로 분석되었다.
- 2009년 우리나라에서 실시한 아세안(ASEAN) 9개국 47개 항만을 대상으로 한 ASEAN해상교통통합로드맵 수립 지원 연구에 따르면, 2014년 9,430만TEU를 기록한 아세안(ASEAN)의 총 컨테이너 처리량은 2020년까지 1억3,150만TEU까지 증가할 것으로 전망하였다. 증가하는 물동량에 따라 2020년까지 1,000TEU급 컨테이너 터미널 57개, 1,000톤급 일반부두 32개가 필요한 것으로 분석되었다. 또한, 아세안(ASEAN) 중소항만의 시설부족과 저생산성을 개선해야 할 필요성이 있으며, 항만 IT시스템 및 보관시설 구축도 필요한 것으로 분석되었다.
- 컨테이너 처리 물동량이 상대적으로 많은 항만은 항만효율성 향상을 위해서 주로 항만 규모의 확대보다는 IT기술, 인력관리, 첨단기술 등이 필요한 것으로 나타났다.
- 반면, 세계 30대 항만 중 21위인 태국의 림차방(Leam Chabang), 24위 베트남의 호치민(Ho Chi Minh City), 26위 인도네시아 탄중 프리옥(TanjungPriok)항만의 효율성은 세계 컨테이너 처리량과 역의 관계를 보였다. 태국의 림차방(Leam Chabang)항만은 결합모형 효율성 값이 13위로 상대적으로 낮은 효율성을 보였으며, 베트남의 호치민(Ho Chi Minh City)항만은 9위, 인도네시아 탄중 프리옥(Tanjung Priok)항만은 4위로 비교적 높은 효율성을 보였다. 현재 상위권에 있지만 낮은 효율성을 보인 태국의 림차방(Leam Chabang)항만의 경우에는 현재의 물동량을 유지하기 위한 효율성 개선 노력이 필요 할 것으로 분석된다.
- 하지만 아세안(ASEAN)의 향후 경제성장 전망에도 불구하고 세계경제포럼(World Economic Forum)에서 발표하는 경쟁력 평가보고서에 따르면 증가하는 물동량 대비 아세안(ASEAN) 항만인프라는 싱가포르와 말레이시아를 제외하고는 평균 91위로 아직까지 낮은 수준에 있는 것으로 분석되었다.
- 세계경제포럼(World Economic Forum) 항만인프라 경쟁력 순서대로 국가별 비효율성 원인을 살펴보았다. 항만인프라 경쟁력 순위 16위의 말레이시아 항만 세 곳 중 두 곳은 효율성이 1이였고, 나머지 한 곳인 페낭(Penang) 항만은 시설 투자가 부족한 것으로 분석되었다. 말레이시아 다음으로 경쟁력이 높은 것으로 보고된 태국 항만(52위)은 최근 시설투자로 시설 부족보다는 항만의 소프트웨어적 인프라의 개선이 필요한 것으로 분석되었다.
- 물동량 증가율이 가장 높은 베트남 항만(76위)도카이 멥(Cai Mep)항만을 제외하고는 항만 비효율성의 원인이 순수기술적효율성(PTE)인 것으로 분석되었다. 항만인프라 경쟁력 순위와 컨테이너 물동량증가율이 베트남 다음인 인도네시아(82위)의 경우에는 탄중 프리옥(Tanjung Priok)은 비효율성 원인이 순수기술적효율성(PTE)이나, 탄중 페락(Tanjung Perak)의 비효율성 원인은 규모의 효율성(SE)으로 나타났다.
후속연구
- 증가하는 물동량에 따라 2020년까지 1,000TEU급 컨테이너 터미널 57개, 1,000톤급 일반부두 32개가 필요한 것으로 분석되었다. 또한, 아세안(ASEAN) 중소항만의 시설부족과 저생산성을 개선해야 할 필요성이 있으며, 항만 IT시스템 및 보관시설 구축도 필요한 것으로 분석되었다.1)
- 아세안(ASEAN)항만 중 국제항로에 위치하여 컨테이너 물동량 처리실적 1~3위를 차지하고 있는 싱가포르(Singapore)항만, 말레이시아의 포트 클랑(Port Klang), 탄중 펠레파스(Tanjung Pelepas) 항만은 네 개의 모형에서 효율성이 1로 측정되어 결합모형에서도 효율성 값이 1로 측정되었다. 세 개의 항만은 높은 항만 효율성을 가지고 있는 것으로 측정되어 아세안 역내에서 계속해서 주요 항만으로 역할을 수행 할 것으로 전망된다.
- 본 연구에서는 효율성분석을 위해 아세안(ASEAN) 항만의 면적, 선석 수, 선석 길이, C/C수 등 기본적인 인프라를 사용하였다. 향후 연구에서는 그 외 다양한 변수들을 활용한 효율성 측정이 필요 한 것으로 보인다.
- 태국의 림차방(Leam Chabang)항만은 결합모형 효율성 값이 13위로 상대적으로 낮은 효율성을 보였으며, 베트남의 호치민(Ho Chi Minh City)항만은 9위, 인도네시아 탄중 프리옥(Tanjung Priok)항만은 4위로 비교적 높은 효율성을 보였다. 현재 상위권에 있지만 낮은 효율성을 보인 태국의 림차방(Leam Chabang)항만의 경우에는 현재의 물동량을 유지하기 위한 효율성 개선 노력이 필요 할 것으로 분석된다.
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