선박에서 배출되는 환경오염 물질 및 온실가스에 대한 규제가 강화됨에 따라, 환경오염 물질 및 온실가스의 배출과 직접적으로 관련있는 연료 소모량을 줄이려는 다양한 연구가 진행되고 있다. 연료 소모량을 줄이기 위한 방안 중 하나는 환경 및 기상 예보를 이용하여 연료가 가장 적게 소모되는 항로를 찾는 것이다. 기존 연구에서는 연료 소모량을 주된 목적함수로 최소화 하되, 도착 시간에 대한 조건을 평가하기 위해 도착 시간의 기댓값을 계산하고 추가적인 목적함수로 고려하는 경우가 많았다. 그러나 선박 운항 예측 시 적용되는 환경 외란 정보는 상당한 불확실성을 포함하고, 이로 인해 발생하는 운항 속도 및 도착 시간에 대한 불확실성도 상당히 클 수 있기 때문에, 도착 시간의 기댓값뿐만 아니라 도착 시간에 대한 불확실성을 기반으로 제한 시간 내에 선박이 도착할 확률을 정량적으로 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다목적 최적화 기법을 이용해 도착 시간의 기댓값과 연료 소모량에 대한 Pareto set을 구하되, 환경 외란으로부터 발생하는 도착 시간의 불확실성을 계산하여, 제한 시간 내에 선박이 도착할 확률을 계산하고 이를 항로 최적화 시 적용한다. 제안하는 방법의 유용성을 검증하기 위해 실제 환경에 가까운 맵을 기반으로 부산-도쿄 간의 항로를 최적화하고, 그 결과에 대해 논의한다.
본 연구의 목적은 선석 계획 수립 시에 선박 도착시간의 불확실성에 따른 피해를 대비할 수 있는 방법론을 개발하는 데에 있다. 세계적으로 수입량과 수출량이 급증하면서 컨테이너 터미널 선석 계획의 효율화가 더욱 중요해졌다. 선석 계획은 컨테이너 터미널의 처리용량을 결정하기 때문에 선박 사이의 시간과 공간적 간격을 최소화하여 선석 활용도를 극대화하는 것이 중요하다. 실제 선석을 운영할 때에는 여러 불확실한 요소로 인해서 선박이 예정보다 늦게 도착하는 경우 기존의 선석 계획이 틀어지게 되면서 터미널이 큰 피해를 입게 된다. 이러한 피해를 방지하기 위해 본 논문에서는 기존의 문헌들을 조사하여 완충 시간을 도입하는 방법을 제안한다.
본 논문은 해외 배송 화물에 대하여 실시간 위치와 정확한 도착 예정 시간을 제공하기 위하여 유가와 기상 정보 등 다양한 변수가 선박 항로에 미치는 영향을 분석한다. 기존의 ETA 예측 방법은 GPS 정보와 수기 데이터를 기반으로 하여 낮은 정확도를 보였으나, 극복하기 위한 방안으로 기상 상황 혹은 세계 유가 변동 변수까지 고려하여 인공지능 모델을 구축하였다. 선박의 도착 예측 시간 정확도 향상과 불확실성 해소를 주된 목표로 하며 이를 토대로 육·해상 통합 서비스를 개발하고자 한다. 이러한 예측 정보는 선사가 운영을 최적화하고 비용을 절감하는 데 도움을 주며, 소비자들은 신뢰할 수 있는 정보를 통해 불편과 손실을 최소화할 수 있을 것으로 보인다.
한국군은 전시 상당량의 전략물자를 미국으로부터 항공수송을 통해 도입하고자 한다. 이 연구는 항공수송 모델을 형성하고 전시 동원될 민간 항공기를 포함한 동원자원의 항공수송 능력을 평가하는 것이다. 전략 항공수송계획은 국군수송사령부에 의해 매년 조정 수립되고 있으나 항공수송 과정의 불확실성으로 인해 시뮬레이션을 통해 실현가능성을 평가할 필요가 있다. 불확실한 요인은 미국 공항에서의 전략물자 도착에 대한 불확실성, 적하역 시간, 동원령 발령시 항공기 최초 위치 지점 등이다. 시뮬레이션은 두 개의 시나리오 하에서 실행되었으며 결과에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 항공수송 능력에 가장 큰 영향을 미치는 요인들은 미국 공항에서의 물자 도착 불규칙성과 항공기 동원 대수이었다.
무인 자가 운반 하역차량(Automated Lifting Vehicle, ALV)은 자동화 컨테이너 터미널에서 컨테이너를 수송하는 무인 차량의 하나로 자가 하역 및 수송 능력을 가지고 있다. 여러 대의 ALV를 이용해 컨테이너를 효율적으로 수송하기 위해서는 ALV가 컨테이너의 이송작업을 시작할 때마다 최소 시간에 주행이 가능한 경로를 실시간으로 찾을 수 있어야 한다. 또한 차량 간의 충돌 및 교착 상태 발생 시 스스로 해결이 불가능한 무인 차량의 특성 상 이러한 충돌 및 교착을 막을 수 있도록 차량이 목적지까지 가기 위해 점유해야 하는 점유 영역과 그 점유 시간을 결정하여 이를 겹치지 않도록 주행 계획을 수립하여야 한다. 하지만 주행 계획 수립을 위한 ALV의 점유 영역에서의 점유 시간 계산은 교통 상황에 따른 주행 시간의 변화나 주행 경로 상에 작업을 수행하는 크레인의 작업 상황의 불확실성 때문에 정확한 추정이 어렵다. 본 논문에서는 개미 집단 최적화 기법을 기반으로 이러한 ALV 도착 시간의 불확실성을 고려한 ALV 주행 계획 수립방안을 제안한다. 시뮬레이션 실험을 통해 제안 방안이 불확실한 환경에서 효율적으로 좋은 경로를 찾아냄을 확인하였다.
신호교차로는 도로조건, 교통조건, 신호조건 능 방대한 입력자료를 바탕으로 용량분석을 시행하고 이 과정을 토대로 주요 효과척도인 지체를 산정하여 신호교차로의 서비스 수준을 판단한다. 하지만 이러한 용량 및 서비스 수준 결정에 있어 바탕이 되는 현장 데이터(회전 교통량, 도로의 기하구조, 신호시간, 접근로 구배, 중차량비, 첨두시간계수, 차량도착형태 등) 입력자료의 불확실성으로 인해 초래되는 결과의 오류에 대해서는 고려되지 않고 있는 실정이다. 이로 인해 추정된 용량 및 서비스수준에 대한 신뢰성을 검증할 수 없는 문제를 내포하고 있다. 따라서 본 연구에서는 해당 교차로 접근로의 교통량과 중차량 비율 및 도로의 기하구조 등 입력자료의 불확실성이 용량해석과 서비스수준 결정에 끼치는 영향을 고려해보고 이틀에 의한 영향을 최소화할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
도로 이용자들은 도로의 불확실성을 고려해 통행계획 시 목적지에 일정한 시간 내에 도착하기 위해 추가 통행시간을 고려한다. 때문에 도로의 서비스 수준을 향상시키기 위해서는 기존의 소통측면 뿐만 아니라 변동성 측면의 정보의 제공을 통해 예측 가능한 도로를 만드는 것이 매우 중요하다. 이를 위해서는 도로의 변동성을 계량적으로 나타내고 도로이용자가 쉽게 이용할 수 있는 통행시간 변동성 지표 개발이 필요하다. 최근 미국을 중심으로 교통 선진국에서 통행시간 변동성에 대한 관심이 증가하고 있으며, 현재 변동성을 계량화하기 위한 지표에 대한 연구가 활발하게 진행 중에 있다. 기존 연구에서는 변동성 지표 산출시 95th통행시간을 가장 중요하게 고려하고 있다. 본 연구는 평상시와 기상요인시를 비교분석하여, 기존 통행시간 변동성 지표 산출시 가장 중요하게 고려되는 95th통행시간이 국내 교통 환경에서 통행시간 변동성을 대표할 수 있는 지표인지 검토였다. 교통수준별로 구분하여 분석한 결과 기상요인 발생시 교통 수준이 낮은 LOS A~D 구간에서는 80th통행시간, 90th통행시간, 95th통행시간 모두 증가하는 경향을 나타냈으며, 그중 95th통행시간이 가장 민감하게 변하는 것으로 분석되었다.
기 제안된 수리적 동적통행배정모형은 전체 시뮬레이션 기간동안 시간종속적 교통수요와 교통망의 교통상황이 이미 안정되어 있고 장래에도 예측가능 하다는 가정을 전제로 개발되었다. 이러한 가정은 실제 시시각각으로 변화하는 교통수요와 교통상황의 예측 불가능함 고려할 때 비현실적이라고 할 수 있다. 한편, Rolling Horizon Implementation(RHI)은 기종점간의 수요행렬(trip matrix)과 교통상황(traffic condition)이 단기간의 예측시간동안 현재의 예측정보를 기반으로 신뢰성 있게 모니터링 될 수 있고, 그 시점에서 보다 미래로 연장된 시간으로는 불확실성(uncertainty)의 증가를 고려한다는 가정을 전제로 제안되었다. 따라서, RHI개념과 부합되는 수리적 동적통행배정모형은 시뮬레이션 출발시점에 수요와 교통상황에 대한 확정적 정보가 이미 획득되어 있고, 그 기간이후의 정보에 대해서는 시간이 흐름에 따른 정보의 유용성을 근거로 각 운전자 그룹이 인지 (Perceived)하는 가로망의 통행비용(travel cost)을 최소화되도록 차량을 배정하는 것으로, 실시간적으로 인지된 교통수요와 교통망에 대한 정보를 통행배정초기에 입력변수로 사용하여 실시간 교통정보모형으로서 운영가능 하다는 장점을 제공한다. 본 연구는 수리적 동적통행배정모형이 RHI개념과 부합되어 교통상황과 수요변화를 실시간적으로 반영하여 운영되도록 모형의 기능을 확장하는 데 있다. 이를 위해, 다계층 이용자(multiple user classes) 동적통행배정모형을 변동등식(variational equality)이론에 근거한 모형식을 기반으로, 실시간 통행배정에서 발생하는 종점에 도착하지 못한 차량(unfinished trips)과 이들의 재배정(rerouting strategy) 문제를 인식하고, 이 차량들을 링크상의 교통량 전파조건(flow propagation constraint)을 토대로 다음 통행배정 시간대의 실시간 수요로서 반영할 수 있는 방안을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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