A Strict Hub Network Design with Single Allocation for Road Freight Transportation

Hub network design for freight transportation is a decision process that determines hub locations together with freight transportation routes among shippers so as to ultimately minimize total logistics cost. This study presents the optimal location of hubs by strict hub network design policy with single allocation, which overcomes the limitation of Kim et al. (2008) that does not allow direct transportation among shippers. The greedy-interchange algorithm is employed for hub location decision process, and EMME/2 is adopted for the route searching process. Application of the processes to the nationwide highway network shows that the best hub locations in order are Seoul metropolitan, GyeongNam, Chung-nam, Jeon-Nam, Gyeong-Buk, Chung-Buk, and the locations are concentrated on the Seoul-Busan corridor. The strict hubnetwork design policy with single allocation increases the transportation distance but decreases the transportation cost by passing through the hubs instead of direct transportation. The reduction in total transportation cost can be achieved as the number of hubs increases, but the amount of the reduction gradually decreases because the cost reduction from the decrease in detour transportation distance between non-hubs and hubs becomes less than the discount reduction from dispersion of inter-hubs transportation volumes.

도로화물수송의 단일할당 제약 허브네트워크 설계

허브네트워크 설계는 수송량의 증가에 따라 단위 수송비가 감소하는 규모의 경제효과를 이용하여 네트워크의 총 물류비용을 최소화시키는 허브입지, 기종점별 수송경로를 결정하는 최적화과정이다. 본 연구에서는 비허브가 한 개의 허브에만 연결되고, 기종점간의 직결수송이 허용되지 않고 허브간 수송만을 허용하는 단일할당 제약 허브네트워크 설계를 통해 네트워크의 최적 허브입지를 제시하지 못했던 김남주 외 (2008)의 한계를 극복하여 최적 허브입지를 결정적으로 제시하였다. 허브집합 결정과정에서는 greedy-interchange algorithm을 사용하였고, 수송경로탐색에서는 EMME/2를 사용하였다. 우리나라 전국 도로수송 네트워크에 적용한 결과, 최적 허브입지는 수도권, 경남권, 충남권, 전남권, 경북권, 충북권 등의 순서로 선정되었으며, 수송의 간선축인 경부축에 집중되었다. 단일할당 제약 허브정책으로 각 기종점간 직접운송 대신에 허브를 경유하는 운송 방식을 취함으로써 운송거리는 증가했으나, 수송비용은 오히려 감소하였다. 또한 기종점-허브간 우회거리 단축으로 인한 수송비용 절감보다 허브간 수송량 분산으로 인한 규모의 경제효과 감소가 더 커 허브수가 늘어남에 따른 수송비용 감소폭은 점차 감소하였다. 본 연구는 GIS프로그램을 이용한 공학적 접근방법을 통해 국내 화물수송의 대부분을 차지하는 도로수송의 최적 허브입지와 수송경로를 결정적으로 제시한 것으로 국가물류비용을 절감하려는 정책적 측면에서 의미가 있을 것으로 판단된다.