[논문]Feasibility Study on Introduction of Piggy-back System by Applying Transport Database

Lee, Yong-Jae; Lee, Chulung; Kim, Yong-Hoon; Han, Seong-Ho

doi:10.9708/jksci.2022.27.01.157

Feasibility Study on Introduction of Piggy-back System by Applying Transport Database 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.27 no.1, 2022년, pp.157 - 166

Lee, Yong-Jae (Dept. of Industrial Management Engineering, Korea University) , Lee, Chulung (Dept. of Industrial Management Engineering, Korea University) , Kim, Yong-Hoon (Logistics system Research Team, Korea Railroad Research Institute) , Han, Seong-Ho (Smart Electrical & Signaling Team, Korea Railroad Research Institute)

초록
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본 연구는 철로 복합화물 운송 시 환적 작업으로 인해 발생하는 소요 시간과 비용을 줄이고 운송속도 향상이 가능한 피기백시스템의 도입 타당성을 분석하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 국내외 문헌검토를 통해 타당성 분석방법론을 검토한다. 타당성 분석 값을 정량적으로 도출하기 위해 교통 데이터베이스를 적용하여 운송거리가 200KM이상인 주요 화물 운송 O-D 노선에 화물 운송 시뮬레이션 모델과 운송 수단별 화물 수요 예측 모델을 개발하였다. 2025년 주요 화물 운송 O-D 노선에 피기백시스템이 도입된다는 전제로 분석기간을 15년으로 설정하여 경제적 타당성을 분석한 결과 NPV 값이 양수이고 B/C값이 1.18로 도출되어 피기백시스템이 경제성이 있는 것으로 나타났다. 제안된 연구 방법은 철도운송의 경쟁력을 향상할 수 있는 교통 정책 수립에 유의미한 자료가 될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, The goal is to analyze the feasibility of introducing a Piggyback system that can reduce the time and cost incurred by transshipment work and improve the transportation speed when transporting complex cargo by rail. To this end, the feasibility analysis methodology is reviewed through domestic and international literature review. In order to quantitatively derive the feasibility analysis values, a transportation database was applied to develop a freight transport simulation model and a freight demand prediction model for major freight transport O-D routes with a transportation distance of 200 km or more. As a result of analyzing economic feasibility by setting the analysis period to 15 years on the premise that the Piggyback System will be introduced on major cargo transport O-D routes in 2025, the NPV value was positive and the B/C value was 1.18, indicating that the Piggyback system was economical. The proposed research method can be meaningful data for establishing transportation policies that can improve the competitiveness of railroad transportation.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Transshipment method through Piggyback System.
표 Table 1. Summary of Domestic Literature Review
표 Table 2. Summary of International Literature Review
그림 Fig. 2. Overall Framework
표 Table 3. The suitability of the economic analysis tool according to the investment analysis tool.
표 Table 4. Initial construction investment cost.
표 Table 5. Cost and benefit items
그림 Fig. 3. Simulation Model of freight transport by each modal
표 Table 6. The selected major O-D routes.Unit. [1000ton(%)]
표 Table 7. Representative industrial complexes and logistics complexes by O-D route.
표 Table 8. Utility function for each O-D route to be analyzed
표 Table 9. Predicting the demand for cargo by means of transportation after the Piggyback system was introduced Unit : 1000ton, %
표 Table 10. Economic analysis results.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 피기백시스템의 도입 타당성을 분석하기 위해 국내 선행 문헌들이 가진 학술적 정책연구의 한계를 극복하고자 국외 선행 문헌도 함께 조사함으로써 타당성 분석 방법과 근거를 강화하고자 한다. 타당성 분석값을 정량적으로 도출하기 위해 적합한 교통 데이터 데이터베이스를 적용하여 운송거리가 200KM이상인 주요 화물 운송 O-D 노선에 대한 화물운송 시뮬레이션 모델과 운송 수단별 화물 수요에 대한 예측 모델을 개발한다.
타당성 분석값을 정량적으로 도출하기 위해 적합한 교통 데이터 데이터베이스를 적용하여 운송거리가 200KM이상인 주요 화물 운송 O-D 노선에 대한 화물운송 시뮬레이션 모델과 운송 수단별 화물 수요에 대한 예측 모델을 개발한다. 이를 기반으로 피기백시스템 도입의 경제적 타당성을 분석하는 것을 목표로 한다.

가설 설정

분석대상 O-D 노선별 효용함수의 운송수단별 총비용과 총시간을 대입한 뒤 운송 수단별 화물 수요를 예측하여 2025년 피기백시스템도입을 가정하여 2040년까지 증가물동량을 구한다. Table 9은 피기백시스템이 도입될 경우에 변화하는 분석대상 O-D 노선별 화물수요를 정리하여 도표화한 것이다.

제안 방법

교통 데이터베이스를 적용하여 운송 시뮬레이션 모델과 운송 수단별 화물 수요 예측 모델을 개발해 피기백 시스템 도입에 따른 철로운송분담율의 변화와 그에 따른 경제적 타당성을 정량적으로 분석하였다.
첫째 국내외 문헌검토를 통해 피기백 시스템의 도입 타당성 분석 방법론을 선정하고 타당성 분석에 필요한 비용과 편익 항목을 도출한다. 둘째, 타당성분석 결과값을 정량적으로 도출하기 위해 한국교통연구원, 한국철도기술연구원, 코레일, 네이버, 포워더 케이알에서 제시한 교통 데이터베이스를 적용하여 운송거리가 200KM이상인 주요 O-D노선에 대한 화물운송 시뮬레이션 모델을 개발한다. 셋째, 화물 운송 시뮬레이션을 기반으로 운송 수단별 화물 수요 예측 모델을 개발한다.
본 연구에서는 철로복합운송시 발생하는 철로 환적시간과 비용을 단축하는 피기백시스템의 타당성을 검증하기 위하여 운송수단별 운송 시나리오를 설정하고 관련 모형을 정의하고, 적절한 경제성 분석을 위한 기법을 제시하였다. 또한, 관련 교통데이터를 활용하여 정의한 모형에 적용함으로써 교통데이터를 활용한 정량분석기반의 타당성 분석 기법을 제시하였다.
철로운송 경쟁력을 향상하기 위해 가장 필요한 것은 경쟁 운송수단 대비 운송 시간과 비용 측면에서 경쟁력이 있어야 한다는 것이다. 본 연구에서는 철로복합운송시 발생하는 철로 환적시간과 비용을 단축하는 피기백시스템의 타당성을 검증하기 위하여 운송수단별 운송 시나리오를 설정하고 관련 모형을 정의하고, 적절한 경제성 분석을 위한 기법을 제시하였다. 또한, 관련 교통데이터를 활용하여 정의한 모형에 적용함으로써 교통데이터를 활용한 정량분석기반의 타당성 분석 기법을 제시하였다.
둘째, 타당성분석 결과값을 정량적으로 도출하기 위해 한국교통연구원, 한국철도기술연구원, 코레일, 네이버, 포워더 케이알에서 제시한 교통 데이터베이스를 적용하여 운송거리가 200KM이상인 주요 O-D노선에 대한 화물운송 시뮬레이션 모델을 개발한다. 셋째, 화물 운송 시뮬레이션을 기반으로 운송 수단별 화물 수요 예측 모델을 개발한다. 예측 모델을 개발함에 있어서는 확률효용이론(random utility)에 기초한 이산선택모형인 로짓(Logit)모형을 이용하여 예측한다.
2은 피기백시스템의 도입 타당성을 분석을 위한 연구 프레임워크를 보여 준다. 첫째 국내외 문헌검토를 통해 피기백 시스템의 도입 타당성 분석 방법론을 선정하고 타당성 분석에 필요한 비용과 편익 항목을 도출한다. 둘째, 타당성분석 결과값을 정량적으로 도출하기 위해 한국교통연구원, 한국철도기술연구원, 코레일, 네이버, 포워더 케이알에서 제시한 교통 데이터베이스를 적용하여 운송거리가 200KM이상인 주요 O-D노선에 대한 화물운송 시뮬레이션 모델을 개발한다.
본 연구는 피기백시스템의 도입 타당성을 분석하기 위해 국내 선행 문헌들이 가진 학술적 정책연구의 한계를 극복하고자 국외 선행 문헌도 함께 조사함으로써 타당성 분석 방법과 근거를 강화하고자 한다. 타당성 분석값을 정량적으로 도출하기 위해 적합한 교통 데이터 데이터베이스를 적용하여 운송거리가 200KM이상인 주요 화물 운송 O-D 노선에 대한 화물운송 시뮬레이션 모델과 운송 수단별 화물 수요에 대한 예측 모델을 개발한다. 이를 기반으로 피기백시스템 도입의 경제적 타당성을 분석하는 것을 목표로 한다.

대상 데이터

예측 모델은 확률효용이론에 기초한 이산선택모형인 로짓모형으로써 운송수단별 예상 소요 시간과 비용이 필요하다. 운송수단별 주요 화물 O-D 노선의 예상소요시간과 비용을 구하기 위해 첫 번째로 전국 O-D 노선의 화물물동량 데이터베이스를 활용하여 철로복합운송이 가능한 운송거리가 200KM이상인 주요 O-D 노선을 선정한다. 두 번째로 운송수단별 화물 운송 시뮬레이션 모델을 개발한다.

이론/모형

화물 운송 시뮬레이션 구축을 통해 운송 수단별 화물 수요 예측 모델을 개발한다. 예측 모델은 확률효용이론에 기초한 이산선택모형인 로짓모형으로써 운송수단별 예상 소요 시간과 비용이 필요하다. 운송수단별 주요 화물 O-D 노선의 예상소요시간과 비용을 구하기 위해 첫 번째로 전국 O-D 노선의 화물물동량 데이터베이스를 활용하여 철로복합운송이 가능한 운송거리가 200KM이상인 주요 O-D 노선을 선정한다.
셋째, 화물 운송 시뮬레이션을 기반으로 운송 수단별 화물 수요 예측 모델을 개발한다. 예측 모델을 개발함에 있어서는 확률효용이론(random utility)에 기초한 이산선택모형인 로짓(Logit)모형을 이용하여 예측한다. 마지막으로, 피기백시스템도입에 따른 경제적 타당성 분석을 통해 피기백시스템의 도입타당성 여부를 도출한다.
운송 수단별 화물 수요 예측 모델을 개발함에 있어 효용이론(random utility)에 기초한 이산선택모형인 로짓 (Logit)모형을 이용하여 예측한다. 로짓 모형은 교통계획 분야의 교통수단분담 예측모형의 하나로서 통행자의 속성 (요소)에 의하여 일정한 교통수단을 선택한다는 논리에 입 한다.

성능/효과

주요 화물 운송 O-D 노선 5곳에 대해 2025년 피기백시스템이 도입된다는 전제로 15년을 분석기간으로 설정한다. 경제적 타당성 분석결과 도출된 총비용과 편익에 대해현재가치(2025년)으로 가치를 환산한 NP값을 도출하여 B/C가 도출되었고 그에 따른 NPV도 도출한다. Table 10 은 경제성 분석결과 제시된 B/C값과 NPV값이다.
로짓모형을 기반으로 한 운송수단선택모형을 이용하여 운송 수단별 분담률의 변화를 분석한 결과 운송 수단을 선택하는 상황에서 피기백 화차의 도입은 기존 철로운송보다 환적 시간과 비용이 평균 70% 절감되면서 발생하는 운송경쟁력의 향상으로 피기백 화차 도입 시기로 설정한 2025년 기준 분석 노선별 철로운송 분담률이 평균 34% 증가하였으며 특히 수도권-부산 간 철로운송 분담률은 54.85% 증가하였다. 분석 결과를 바탕으로 피기백 화차도입에 필요한 신규화차구매비용, 화물역 환적시설 계량 비용, 유지/보수 비용과 철로운송 분담률의 변화에 따른 물류 운임 비용, 환경비용, 교통혼잡비용 감소 편익을 도출하는 공식을 개발하여 경제성 분석을 시행함으로써 B/C, NPV를 도출하였는데 노선의 길이가 200KM 이상인 주요 화물 O-D노선 5곳을 대상으로 분석한 결과 NPV 값이 양수이고 B/C값이 1.
본 연구는 피기백시스템의 정량기반의 타당성분석 방법론을 제시함으로써 경영의사결정의 질을 높일 수 있는 지적 기반을 제공하였다는점과 철도운송의 경쟁력을 향상하기 위한 교통 정책 수립에 유의미한 자료가 되었다는 점에 있어 의의가 있다.
분석 결과 NPV 값이 양수이고 B/C값이 1.18로 도출되어 피기백시스템이 경제성이 있는 것으로 나타난다.
85% 증가하였다. 분석 결과를 바탕으로 피기백 화차도입에 필요한 신규화차구매비용, 화물역 환적시설 계량 비용, 유지/보수 비용과 철로운송 분담률의 변화에 따른 물류 운임 비용, 환경비용, 교통혼잡비용 감소 편익을 도출하는 공식을 개발하여 경제성 분석을 시행함으로써 B/C, NPV를 도출하였는데 노선의 길이가 200KM 이상인 주요 화물 O-D노선 5곳을 대상으로 분석한 결과 NPV 값이 양수이고 B/C값이 1.18로 도출되어 피기백시스템이 경제성이 있는 것으로 도출되었다.

후속연구

교통데이터를 활용한 정량적 분석기반의 타당성 분석방법론 제시는 정부기관의 교통 정책수립에 있어 도움이 될 뿐만 아니라 피기백시스템을 도입하고자하는 관련 기업이 합리적 경영의사결정을 선택함에 있어 이용 가능한 정보를 분석함으로써 의사결정을 모색하는 처방적 (prescriptive) 방법론을 제시하였다는 것에 있어서도 비즈니스 및 학술적으로 긍정적 영향을 미칠것으로 예상된다. 다만 분석한 결과에 따른 유용성과 효과성 검증이 부족하다는 한계점이 있어 추후연구에서는 적합한 검증기법을 조사 및 계발하고자 한다.
교통데이터를 활용한 정량적 분석기반의 타당성 분석방법론 제시는 정부기관의 교통 정책수립에 있어 도움이 될 뿐만 아니라 피기백시스템을 도입하고자하는 관련 기업이 합리적 경영의사결정을 선택함에 있어 이용 가능한 정보를 분석함으로써 의사결정을 모색하는 처방적 (prescriptive) 방법론을 제시하였다는 것에 있어서도 비즈니스 및 학술적으로 긍정적 영향을 미칠것으로 예상된다. 다만 분석한 결과에 따른 유용성과 효과성 검증이 부족하다는 한계점이 있어 추후연구에서는 적합한 검증기법을 조사 및 계발하고자 한다.

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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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