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수도권-영남권 간 화물량을 위한 흐름-수요 기반 고속도로 수소충전소 입지 선정 모형

A Flow-Demand Based Highway Hydrogen Charging Station Location Selection Model for Freight Volume between the Metropolitan Area and Yeongnam

조재혁|김성수|김세인
한국산업경영학회 (Korean Association Of Industrial Business Administrarion)|2022.08|경영연구 (Journal of Business Research)|제37권 제3호|pp. 79-95|DOI 10.22903/jbr.2022.37.3.79

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수소충전소시나리오 분석Scenario analysisHydrogen charging station수소추진 화물차입지 선정 문제다목적 정수계획법Hydrogen-fueled trucksLocation selection modelFCLMMulti-objective integer programming
주제분류경영학

초록

본 연구는 국내 수소화물차 전용 충전소 최적 입지 선정을 주제로 한다. 이를 위해, 충전수요 패턴을 흐름수요로 가정하는 최적 입지 결정 모형인 FCLM(Flow Capturing Location Model) 기반의 다목적 정수계획법모형을 제안한다. 구체적으로, 수소 충전수요 만족 최대화와 수소충전 인프라 관련 비용 최소화의 관점에서충전소 위치 선정 모형을 개발하여 국내 화물차 전용 고속도로 충전소의 최적 입지를 결정하고자 한다. 기존연구와 비교하였을 때, 본 논문은 다양한 관점으로 충전소 입지를 결정하고, FCLM을 기반 모형으로 사용하여화물차의 고속도로 통행 패턴을 현실적으로 반영하였다. 충전 인프라와 관련된 실제 데이터를 분석한 결과, 43개의 충전소로 화물차 통행수요의 약 40%를 만족하였다. 아울러, 시나리오 분석을 통해 충전소 수를 증가시키며 목적함수 값 변화를 관찰한 결과, 충전수요 만족 통행량은 162대에서 976대로 완만히 증가하였지만, 충전 인프라 구축 일단위 환산비용은 약 7천만 원에서 11억 8천만 원으로 다소 급격히 증가하였다. 본 연구는수도권과 영남권 간 물류 이동을 위해 시범 단계의 수소화물차 충전소 입지와 관련해서 선제적 연구를 수행하였다는 점에서 의의가 있다. 또한, 정부의 정책 및 수소충전 인프라와 관련된 실제 데이터에 기반하여 향후수소 기반 물류체계를 구축하는데 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

Abstract

The topic of this study is to select the optimal location of charging stations dedicated to domestic hydrogen freight vehicles. Assuming the charging demand pattern as flow-demand, this research proposes a multi-ob￾jective integer programming model based on FCLM. Specifically, we aim to decide the optimal locations of highway charging stations for the trucks by developing a charging station location model from the perspectives of maximizing the charging demand and minimizing costs related to the charging infrastructure. Compared to previous research, this study implies that we are able to determine the location of charging stations from various perspectives, and use FCLM as the base model to better reflect the charging demand pattern of the hydrogen-powered trucks on highways. As a result of analyzing the model with actual data such as the average daily truck traffic volume and the construction cost of hydrogen charging stations etc., about 40% of the freight truck traffic demand is satisfied with 43 charging stations. We also perform a scenario analysis to show the change of the objective value as increase the number of stations. The result shows that the amount of traffic that satisfies the charging demand increased gradually from 162 to 976 trucks, but the daily conversion cost to build charging infrastructure increased somewhat rapidly from about 70 million won to 1.18 billion won. This paper is a preemptive study on the location of hydrogen truck charging stations in the pilot stage for logistics between Seoul metropolitan area and Yeongnam region. In addition, it is expected to provide useful information for building a hydrogen-based logistics system in the future based on government policies and actual data related to hydrogen charging infrastructure.

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