본 논문은 선형계획모형을 이용하여 H 아리수 정수 센터의 최적 취수량 결정 방법을 연구 하였다. 현재 H 아리수 센터에서는 관리자의 경험과 숙련도에 의지하여 취수량을 결정하고 있다. 그런데 매시 변하는 수요를 만족 시키면서 시간대별로 요금이 서로 다른 전력의 사용을 최소화 하는 취수량 결정은 근무자들의 경험과 숙련도를 넘어서는 간단한 문제가 아니다. 따라서 수리적 기법 중 하나인 선형계획모형을 이용해 취수량을 결정하고, 비용 절감을 시도하였다. 본 연구에서 제안한 선형계획 모형은 수요예측치를 기본 입력자료로 사용하고 있는데 예측오차가 발생할 경우 정수지 높이 제한을 위반하는 경우가 발생한다. 이를 해결하기 위해서는 정확한 수요예측이 선행되어야 한다. 그러나 아무리 좋은 예측 기법을 사용하더라도 실수요와 오차는 있게 마련이고 이는 여전히 높이 제한의 제약을 만족 시키지 못하는 결과를 불러일으킨다. 따라서 예측오차를 수용 할 수 있는 안전 마진 상수를 이용한 대안을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 선형 계획 모형을 통한 취수량 결정은 수위 모니터링을 위해 항시 작업자가 근무 할 필요가 없기 때문에 인건비 면에서도 많은 절약이 예측되어 총 비용 감축은 훨씬 더 많으리라 기대된다.
우리나라는 60% 이상이 산간지형에 해당하며 수십 년 전부터 이러한 특성을 이용하여 수력발전소를 다수 건설하고 친환경적인 에너지를 생산해왔다. 수력발전은 급변하는 에너지 수급에 대처할 수 있고 낙차를 이용하여 친환경적으로 에너지를 생산한다는 장점이 있으나 댐 설립시 입지 조건에 의해 불가피하게 환경을 훼손해야 하는 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 기존 발전용댐들의 장기 운영계획을 수립하고자 월별 발전량을 최대화하는 최적 저수지 운영 모형을 개발하였다. 댐 운영 모형은 자원 최적화 분야에서 널리 이용되는 선형계획법을 기반으로 월단위로 1년 운영계획을 수립할 수 있는 형태로 구축하였다. 선형계획법은 목적함수와 제약조건 모두 선형식으로 이루어져야 하지만 발전량 산정식은 비선형식이기 때문에 Taylor Expansion 기법을 활용하여 선형화하였다. 개발된 모형을 검토하기 위해 한강수계에 위치하는 5개 발전용댐을 대상으로2009~2018년의 실적자료와 댐 운영 모형의 결과를 비교, 분석하였다. 결과적으로 발전용댐들의 총 최적 발전량은 총 실적 발전량보다 약 10~37% 정도 향상된 결과를 나타내었다.
본 연구는 계층구조를 갖는 시스템의 각 목적함수들에 퍼지(FUZZY)집합 개념을 적용한 이단계 선형계획 모형을 다목적계획법으로 다루었다. 선형멤버쉽 함수를 이용하여 전형적인 Bi-level Linear Programming Problem(BLPP)으로 변형시켰으며, 기존의 BLPP 해법을 이용한 변형된 해법을 주시하고 예제를 통한 계산결과를 제시하였다. 퍼지이단계선형계층 (FBLPP)은 BLPP보다 실제환경을 자연스럽게 묘사할 수 있다. FBLPP는 각 의사결정자가 다목적함수를 갖는 다목적 이단계수리계획 모형의 유효해를 구하는데 이용할 수 있다.
본 논문에서는 분기형 관수로 설계방법의 모델을 제시하기 위하여 선형계획법(LP)을 도입한 설계를 연구하였다. 실제 사업지구인 전남해남군 간척사업지구의 자료를 토대로 LP 수식화에 필요한 자료를 수집하여 파이프 관경과 펌프마력설계를 최적화하였다. 연구결과 기존의 관망설계와 비교해 보았을 때 파이프 관경과 펌프마력등에서 더 경제적인 결과를 얻을 수 있었고, 수리모의모형을 사용한 기존의 설계방법보다 객관적이고 효율적인 설계가 가능했다. 이러한 결과를 바탕으로 본 논문에서 연구된 선형계획법을 이용한 분기형 관망설게의 모형이 실무에서도 효율적으로 적용될 수 있음을 알 수 있었다.
본 연구는 비축을 고려하는 경우에 요구되는 제품 분배 계획을 수립하는 것 을 목적으로 한다. 비축이란 수요 변동으로 인하여 생산량이 수요량을 충족 시키지 못할 때 발생하는 제품 부족량을, 비수기에 생산하여 창고에 보관하 는 상황을 말한다. 연구 내용은 다음과 같다. 첫째, 기본 모형인 다기간, 단 일 제품, 단일 공장, 다수 수요지 제품 분배 모형에 대하여 최적 해법을 제 시하였다. 또한, 기본 모형에 수송 준비 비용을 고려하였을 때에 대한 발견 적 기법을 개발하여 최적 해법과의 효율성 분석을 실시하였다. 개발한 기법 들은 수행시간에 있어서 선형계획법에 비해 신속하게 해를 제공한다.
고속도로 교통축은 고속도로와 운전자가 대체도로로 이용할 수 있는 표면가로로 구성된 가로망을 말한다. 이러한 고속도로에서의 도로망의 효율을 극대화하기 위해서 시행되고 있는 제어기법으로는 고속도로 진입램프에서의 램프미터링과 표면가로에서의 신호시간조정 등을 들 수 있다. 그러나, 이를 통합한 제어전략은 아직 고려되고 있지 못하다. 고속도로에서 사고나 극심한 혼잡으로 인해 지체가 되었을 경우 단순히 진입램프에서 램프미터링만을 실행하는 것이 아니라 부체도로로의 경로전환을 통해 고속도로교통축의 효율을 극대화할 수 있다. 이는 지능형교통체계(ITS)에서 고려하고 있는 경로안내시스템과도 결부된다. 그러므로, 고속도로 교통축에서는 진입램프에서의 램프미터링전략과 진출램프에서의 경로전환전략, 표면가로에서의 신호최적화전략을 통한 제어를 실행할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 고속도로에서의 진입램프미터링과 진출램프를 통한 경로전환, 표면가로에서의 신호시간조정을 통합한 제어모형을 구축하고, 그에 따른 통합제어알고리즘을 개발하는 것을 본 논문의 목적으로 한다. 통합제어모형은 적정 제어변수의 값을 구하기 용이하게 하기 위해 선형계획법을 적용하였으며, 시뮬레이션을 통해 통합제어알고리즘을 우수성을 검증하였다.
동일 항로를 운항하는 해운사들 간의 전략적 제휴는 과당 경쟁을 피하고 운송합리화를 통한 비용 절감 목적으로 다양한 형태와 방식으로 진행되어 왔다. 특히 컨테이너 정기선 선사들 간의 전략적 제휴 형태로 가장 활발하게 시도되고 있는 것이 공동배선을 통한 컨테이너 수송이다. 동일 항로를 운항하는 제휴사들 간에 이와 같이 공동배선을 통해 수송하게 되면 제휴를 맺은 선사들 공히 비용을 줄이고 수익을 높일 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 전략적 제휴를 맺고 공동배선을 하는 경우 총 비용을 최소화하는 수학적 모형을 제시하였고, 이를 풀기 위한 해법으로서 엑셀의 최적화 도구를 사용하는 방법을 제시하였다. 기존 논문들에서도 동일한 문제를 대상으로 수학적 모형을 제시하고 있으나, 이들 모형은 비선형계획법 모형으로서 해법을 적용하여 풀기에 한계가 있다는 단점이 있었다. 본 연구에서 제시하는 모형은 선형계획법 모형으로서, 기존 논문들에서 제시하고 있는 비선형계획법 모형에 비해 개선된 모형이라고 할 수 있다. 기존 비선형계획법 모형을 이용하여 항로별 컨테이너 수송 할당 방법을 찾고자 할 경우 현실적인 문제를 대상으로 풀기가 까다로워 현실 적용가능성 측면에서 상당히 많은 제약이 따르게 되지만, 본 연구에서 제시하는 모형을 적용하면 현실적인 문제에 대해서 쉽게 해결할 수 있는 장점이 있다. 본 모형의 현실 적용가능성을 테스트하기 위해 기존 논문에서 사용한 예제 문제와 동일한 문제를 대상으로 적용해 보았다. 추가기능 프로그램인 Premium Solver Platform을 엑셀 최적화 도구에 연동하여 풀어 본 결과, 자사 선박 및 제휴사 선박에 대한 최적 할당방법을 아주 쉽게 찾을 수 있었다. 그리고 자사 단독으로 컨테이너 수송하는 경우의 모형도 제시하여 동일한 문제를 대상으로 적용해 본 결과, 제휴 선사와 공동배선을 하는 경우가 자사 단독으로 컨테이너 수송하는 경우보다는 총비용 측면에서 많은 절감이 있다는 사실을 알 수 있었다.
본 연구에서는 지능형 정수장 운영시스템 개발 연구의 일환으로 선형계획법(Linear Programming, LP)을 이용한 정수장 취수계획 최적화 모형을 개발하였다. 개발된 최적화 모형은 원수의 정수처리비용의 최소화를 목적함수로 설정하였으며, 취수 후 정수처리에 소요되는 지연시간과 시간별 전력단가를 고려하여 취수가능량, 예측수요량, 정수지 운영수위 등의 제약조건을 만족하는 최적 취수계획을 제시하였다. 국내 H 정수장을 대상으로 경제적이고 안정적인 정수장 운영을 위해 세 가지 최적화 전략을 적용하고, 그 결과를 경제성과 안정성 측면에서 비교, 분석하였다. 개발 모형은 국내 정수장의 보다 효율적인 취수계획 수립을 위한 의사결정 지원시스템의 형태로 실무에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
경영 분류 문제에 대한 많은 연구들은 여러가지 기법들간의 성과 비교에 대한 것이었지만, 각각의 연구들마다 가장 좋은 기법이 어떤 것인가에 대해서는 상이한 결론을 내고 있다. 다수의 분류 기법 중에서 가장 좋은 것을 사용하는 방법에 대한 대안으로,분류 기법을 통합하여 성과를 향상시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 개별 분류 기법의 결과를 선형 결합하여 예측력을 높이는 방법을 제시하였다. 최 적 선형 결합 가중치를 계산하기 위해 혼합 정수 계 획 법을 사용하였다. 목적 함수로 사용한 오분류 비용의 최소화에서 오분류 비용은 부도 기업을 모형에서 정상으로 예측한 오류와 정상기업을 모형에서 부도 기업으로 예측한 오류의 합으로 정의하였다. 문제 풀이 과정을 단순화하기 위하여 본 논문에서는 절사점 (cutoff value)을 고정하였고, 경계 함수 (threshold function)를 배제하였다. 정수계획법의 계산을 위해 branch 8, bound 방법을 사용하였다. 선형 결합에 의한 모형의 예측력이 개별 기법에 의해 구축된 모형의 예측력을 상회하였고, 그 차이가 통계적으로도 유의하였다.
항공교통시스템에서 핵심적 역할을 하는 항공사의 운영비 중 유류비용은 가장 큰부분을 차지한다. 따라서 많은 항공사들은 유류비 절감을 위한 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다. 이 중 체계적인 항공기 급유계획 전략은 많은 비용절감 효과로 인하여 근래에 많은 주목을 받고 있다. 항공기 급유계획은 항공유의 급유비용이 각 운항공항 별로 상이할 때, 총 유류비를 최소화할 수 있도록 각 항공기의 운항공항에서 최적 급유량을 도출하는 계획이다. 본 연구에서는 항공기 급유계획에 관한 수리모형을 제시한다. 제시된 모형은 각 운항공항의 급유비용과 항공기 경로정보가 알려져 있을 때 각 운항공항에서 총비용을 최소로하는 정확한 급유량을 계산하는 최적화 모형이다. 실험결과, 제안된 모형은 직관적 형태의 발견적 기법보다 효과적인 비용절감이 이루어짐을 확인하였고, 향후 항공사를 비롯한 대형 운송시스템에서 유류관리 전략으로 중요한 역할을 할 것이라 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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