[논문]폐 FRP 선박 처리시설 입지선정문제

박현지; 신재훈; 김기동

doi:10.22805/jit.2018.38.1.009

Abstract ▼ AI-Helper

FRP(Fiber Reinforced Plastic) ships are easy to manufacture and repair. Also they are more durable and cheaper than steel wires and neck lines. Therefore FRP ships are widely used in small ships. In Korea, the amount of waste FRP ships is increasing. It is expected that a large amount of waste FRP s...

FRP(Fiber Reinforced Plastic) ships are easy to manufacture and repair. Also they are more durable and cheaper than steel wires and neck lines. Therefore FRP ships are widely used in small ships. In Korea, the amount of waste FRP ships is increasing. It is expected that a large amount of waste FRP ships will be generated. Waste FRP ships are emerging as a social problem, such as the difficulty in preserving the marine environment. To improve this, a waste FRP ship melting process system has been developed. In order to construct an effective waste FRP ship processing system, it is necessary to study the treatment facilities location problem. In this paper, we suggest mathematical model to solve optimal location problem of waste FRP Ships and discuss on results by applying it to nine regions selected as candidates for treatment facilities.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

현 상황에서는 고정비를 정확하게 추정하는데 어려움이 있다. 따라서 본 실험에서는 고정비용을 변화시키며 그에 따른 결과값을 확인 할 것이다. 수송에 필요한 단위 무게 당 단위 당 수송비는 한국교통연구원에서 발표한 ‘2015 국가물류비 조사 및 산정’자료를 활용하여 625원/ton-km로 지정하였다
본 논문에서는 용융안정화 처리 시스템을 어느 지역에 설치하는 것이 경제적으로 효율적인가라는 문제를 경영과학적 기법을 이용하여 해결할 수 있는 방안을 제시하였다. 폐 FRP 선박 처리시설 입지선정문제를 고정비를 가지고 있는 설비입지선정문제로 간주하고 폐 FRP 선박 처리시설의 입지선정 방식을 고정비와 수송비의 합을 최소로 하는 수리적 모형을 제시하였다.
본 논문은 폐 FRP 선박 처리시설 입지선정문제를 고정비를 가진 설비입지선정문제로 다룬다. 고정비를 가지는 설비입지선정문제는 비용의 최소화를 목적으로, 각 입지마다 설비를 세우는 데 필요한 일정한 고정비가 존재하는 상황에서 최소 비용으로 모든 수요를 만족시킬 수 있는 위치를 찾는 문제이다.
본 실험은 전라남도 9개의 지역인 목포시, 여수시, 고흥군, 장흥군, 해남군, 무안군, 완도군, 진도군, 신안군을 대상으로 제3장에서 제시한 수리모형을 이용하여 고정비와 수송비의 합을 최소화하기 위한 실험을 수행하였다. 실험은 2016 Excel의 해찾기 기능을 이용하였고 고정비용을 변화해가며 해를 도출하였다.
. 본 연구에서는 폐 FRP 선박 처리시설 최적 입지 선정을 위한 수리모형을 제시할 것이며, 제시된 수리모형의 타당성을 입증하기 위해 임의로 처리시설 후보지로 선정한 전라남도 9개의 지역에 적용하고 결과를 검토할 것이다.

가설 설정

. 지정된 9개의 FRP 발생지 i 와 처리시설 후보지 j 는 같다고 가정한다. 다음 Table 1은 폐 FRP 선박 발생지와 처리시설 후보지의 지역을 나타낸 것이다.

제안 방법

, 본 연구의 결과 값과 차이가 있었다. 본 논문에서 제시한 수리모형의 경제적 효율성을 입증하기 위하여 고정비용이 5억원일 때를 기준으로 본 논문의 결과 값인 여수시, 고흥군, 무안군에 처리시설을 설치할 경우와 기존연구의 결과 값인 목포시, 여수시, 고흥군에 설치할 경우를 비교하였다.
2000년 이후 증가량은 크게 감소했으나 선령 16년 이상의 고령의 선박의 양이 계속해서 증가하고 있다^[3]. 본 실험에서는 FRP 선박의 증가율을 감안하여 2008년 자료의 3배의 양을 폐 FRP 선박 발생량으로 산정하여 실험하였다.
위에 표기한 기호들과 의사결정변수들을 이용하여 다음과 같이 고정비와 수송비의 합을 최소화하는 수리모형을 제시한다.
폐 FRP 선박 발생지 i 와 처리시설 후보지 j 간의 거리를 측정하기 위하여 인터넷 사이트의 길 찾기를 이용하여 육로 상의 실제거리(km)를 산정하였다. Table 3, 4는 발생지와 후보지간의 거리(km)를 나타낸 것이다
본 논문에서는 용융안정화 처리 시스템을 어느 지역에 설치하는 것이 경제적으로 효율적인가라는 문제를 경영과학적 기법을 이용하여 해결할 수 있는 방안을 제시하였다. 폐 FRP 선박 처리시설 입지선정문제를 고정비를 가지고 있는 설비입지선정문제로 간주하고 폐 FRP 선박 처리시설의 입지선정 방식을 고정비와 수송비의 합을 최소로 하는 수리적 모형을 제시하였다. 또한 수리모형의 타당성을 입증하기 위해 임의로 전라남도 9개의 지역을 대상으로 실험을 실시하였고 고정비 변화에 따른 건설해야할 처리시설의 수와 설치지역들이 변화하는 것을 확인 할 수 있었다.

대상 데이터

3장에서 제시한 폐 FRP 선박 처리시설 입지선정 수리모형의 타당성을 입증하기 위해 필요한 데이터들을 수집하였다. 먼저 발생지와 후보지를 선정하였고 데이터는 고정비, 수송비, 발생지와 후보지간의 거리, 폐 FRP 선박 발생량이 있으며 가능한 한 실제 데이터를 이용하였다
3장에서 제시한 폐 FRP 선박 처리시설 입지선정 수리모형의 타당성을 입증하기 위해 필요한 데이터들을 수집하였다. 먼저 발생지와 후보지를 선정하였고 데이터는 고정비, 수송비, 발생지와 후보지간의 거리, 폐 FRP 선박 발생량이 있으며 가능한 한 실제 데이터를 이용하였다
폐 FRP 선박 발생량을 산정하기 위해 ‘2008 전라남도 지역별, 톤급별 FRP 어선 현황’자료를 사용하였으며 단위는 톤이다[11].

데이터처리

본 실험은 전라남도 9개의 지역인 목포시, 여수시, 고흥군, 장흥군, 해남군, 무안군, 완도군, 진도군, 신안군을 대상으로 제3장에서 제시한 수리모형을 이용하여 고정비와 수송비의 합을 최소화하기 위한 실험을 수행하였다. 실험은 2016 Excel의 해찾기 기능을 이용하였고 고정비용을 변화해가며 해를 도출하였다. Table 5는 고정비 변화에 따른 결과 값을 나타내주는 표이다.

성능/효과

고정비를 변화해가며 해를 구한 결과, 고정비가 증가할수록 건설해야 하는 처리시설의 수가 줄어드는 것을 볼 수 있다. 또한 무안군, 여수시, 고흥군, 완도군, 장흥군, 진도군, 해남군, 목포시, 신안군 순으로 처리시설을 설립해야 하는 것을 알 수 있다.
고정비용 5억원을 기준으로 본 논문의 결과 값 3곳에 처리시설을 설치하는 경우 총 비용은 2,968,610,138원으로, 기존연구 결과값 3곳에 처리시설을 설치하는 경우의 총비용은 6,210,961,369으로 계산되었다. 본 연구에서 구해낸 결과 값의 총비용과 비교해 기존연구의 총비용이 3,242,351,231원이 더 소요되는 것을 볼 수 있다.
본 연구에서 구해낸 결과 값의 총비용과 비교해 기존연구의 총비용이 3,242,351,231원이 더 소요되는 것을 볼 수 있다. 따라서 실험결과에서와 같이 본 연구에서 제시된 수리모형을 활용할 경우에 입지선정 시 경제적으로 보다 효율적인 의사결정을 할 수 있는 것을 볼 수 있다.
폐 FRP 선박 처리시설 입지선정문제를 고정비를 가지고 있는 설비입지선정문제로 간주하고 폐 FRP 선박 처리시설의 입지선정 방식을 고정비와 수송비의 합을 최소로 하는 수리적 모형을 제시하였다. 또한 수리모형의 타당성을 입증하기 위해 임의로 전라남도 9개의 지역을 대상으로 실험을 실시하였고 고정비 변화에 따른 건설해야할 처리시설의 수와 설치지역들이 변화하는 것을 확인 할 수 있었다. 그 결과 오세웅 외(2010)^[2]에서 제시한 결과 값과 차이를 보였으며 본 논문에서 제시한 방안이 경제적으로 더 효율적인 것을 볼 수 있었다.
그 결과 오세웅 외(2010)^[2]에서 제시한 결과 값과 차이를 보였으며 본 논문에서 제시한 방안이 경제적으로 더 효율적인 것을 볼 수 있었다. 본 실험에서의 고정비나 처리시설 발생지와 후보지, 폐 FRP 선박 발생량을 임의로 지정하였으나 실제 데이터로 얼마든지 변경 가능하다. 더 나아가 경제적 뿐만 아니라 기술적, 환경적으로 고려해야 할 사항을 적용시켜 문제를 푼다면 더 실용적인 해법이 될 것이다.
고정비용 5억원을 기준으로 본 논문의 결과 값 3곳에 처리시설을 설치하는 경우 총 비용은 2,968,610,138원으로, 기존연구 결과값 3곳에 처리시설을 설치하는 경우의 총비용은 6,210,961,369으로 계산되었다. 본 연구에서 구해낸 결과 값의 총비용과 비교해 기존연구의 총비용이 3,242,351,231원이 더 소요되는 것을 볼 수 있다. 따라서 실험결과에서와 같이 본 연구에서 제시된 수리모형을 활용할 경우에 입지선정 시 경제적으로 보다 효율적인 의사결정을 할 수 있는 것을 볼 수 있다.

후속연구

다음 장에서는 폐 FRP 선박 처리시설 입지선정 시 소요되는 비용 최소화를 목적으로 하는 수리모형을 제시하고, 더 나아가 어느 지역에 처리시설이 설치되는 것이 비용을 최소화 할 수 있는지 수리모형에 실제 데이터를 적용하여 해를 도출할 것이다.
본 실험에서의 고정비나 처리시설 발생지와 후보지, 폐 FRP 선박 발생량을 임의로 지정하였으나 실제 데이터로 얼마든지 변경 가능하다. 더 나아가 경제적 뿐만 아니라 기술적, 환경적으로 고려해야 할 사항을 적용시켜 문제를 푼다면 더 실용적인 해법이 될 것이다.
앞으로 한국해양과학기술원의 추가연구개발을 통해 처리 시스템이 실용화 되고 난 후 더욱 효과적인 폐 FRP 선박 처리 체계를 구축하기 위해서는 처리시설의 입지선정에 관한 연구가 필요하다. 현재 국내에서는 FRP 선박에 관한 연구는 여러 차례 수행되고 있으나 입지선정에 관한 연구는 거의 수행되지 않았다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	FRP 선박의 특징은?	FRP(유리섬유강화플라스틱) 선박은 제작과 수리가 용이하며 강선과 목선에 비해 저렴하고 내구성이 좋기 때문에 소형 선박을 중심으로 널리 사용되고 있다[1]. FRP 선박은 국내에서 1970년대 후반부터 저렴한 건조비용으로 제작이 가능한 소형 선박을 중심으로 제작되기 시작하였다.
	현재 노후된 FRP 선박은 어떻게 처리 되고 있는가?	따라서 폐 FRP 선박 처리는 점차 사회문제로 대두되고 있는 실정이다[2]. 현재 노후된 FRP 선박은 조선소 등에서 수집, 파쇄 후에 민간의 폐기물처리업체에서 맡아 소각, 매립하는 방식으로 처리하고 있다. FRP 내에 포함된 유리섬유는 인간에게 매우 해로운 물질로 알려져 있다.
	폐 FRP 선박 처리가 점차 사회문제로 대두되는 이유는?	노후된 FRP 선박이 하천이나 어항 내에 방치되면 운항안전과 해양환경보전에 어려움을 줄 수 있다. 따라서 폐 FRP 선박 처리는 점차 사회문제로 대두되고 있는 실정이다[2].

참고문헌 (11)

KORDI, 2008, Treatment System of Waste FRP Ship Construction, Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs Research Report.
Oh, S. W., Jeon, T. B., 2010, Location Analysis on the Melting System of Waste FRP Ship, Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy, 13:2 75-82.
Lee, E. J., Jung, R. T., 2007, A Study of Waste FRP Vessel Treatment in View of Legal System, The Korean Association of Ocean Sience and Technology Societies academic journal, 2711-2719.
No, S. A., Jung, N. T., 2007, Self Sustained Direct Melting of Waste FRP Ships, Korean Society Of Environmental Engineers academic journal, 139-139.
Lee, E. J., Jung, R. T., 2008, A Cost Analysis on the Treatment Methods of a Waste FRP Vessel, The Korean Association of Ocean Science and Technology Societies academic journal, 2905-2914.
Yoon, K. Y., 2007, New Practical and Eco-friendly Recycling method of FRP Boats, Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy, 10:3 592-597.
Lee, S. H., Baek, D. H., 2006, The Maximal Profiting Location Problem with Multi-Product, Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society, 31:4 139-155.
Kim, C. Y., Choi, G. H., 2011, Adaptive Mean Value Cross Decomposition Algorithms for Capacitated Facility Location Problems, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 37;2 124-131.

원문보기 상세보기
Choi, S. S., Lee, Y. H., 2007, The multi-period Demand Changing Location Problem, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 33:4 439-446.
Hong, S. H., Lee, Y. H., 2004, The Maximal Covering Location Problem with Cost Restrictions, Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers, 30;2 93-106.
Jeollanam-do, 2008, Registration Status of FRP Ships by Municipality.

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