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연구총서 2005-12 국가 공급사슬망관리(SCM)모형 개발을 위한 기초연구 정승주 서상범

서 문 국가물류시스템은 이제 산업차원의 경쟁력을 넘어 국가차원의 경 쟁력을 결정하는 중요한 요소로 작용하고 있습니다. 이러한 국가물 류시스템의 효율적 작동을 위해서는 국가물류체계에 대한 명확한 이해가 필요하며, 국가물류정책의 의사결정과정에 대한 체계적인 접 근을 통한 의사결정의 품질제고는 매우 중요한 사안이라고 할 수 있 습니다. 한국교통연구원에서는 이러한 국가물류정책 의사결정관리의 중요 성을 인식하여, 국가물류정책 의사결정의 품질제고를 위한 체계적인 접근방식의 하나로 국가공급사슬망관리 시스템에 대한 개발계획을 추진하고 있습니다. 본 연구는 본격적인 시스템 개발을 추진하기에 앞서 사전연구의 일환으로 수행되었으며, 개발사업을 추진하기 위한 기본계획의 성격을 갖고 있습니다. 유럽의 사례에서 보는 바와 같이 공공부문 통합의사결정모형의 개발 및 활용은 정책결정에 따른 시간과 비용을 줄이고, 다양한 정 책대안들에 대한 사전 모의분석을 통해 의사결정에 따른 오류를 크 게 감소시킬 것으로 기대됩니다. 특히 정책오류의 파급효과가 국가 전반의 산업에 영향을 미치는 국가물류정책 상의 오류를 감소시킴 으로써 사회적 비용을 현저히 절감시키는 효과가 기대됩니다. 현재

각 부처로 분산되어있는 물류정책 업무의 조정을 위한 기초근거자 료로의 활용도 기대되며, 나아가 범국가적으로 추진하고 있는 동북 아 물류중심지화 정책 추진과정에서 정책의사결정, 외국기업 물류센 터 유치 등 정책 대안의 분석 및 지원에도 적극 활용될 수 있을 것 입니다. 아무쪼록 본 연구를 통해 향후 국가물류정책 의사결정에 큰 도움 이 될 수 있을 발전적 시스템이 탄생하기를 기대하며, 이를 바탕으 로 범국가적으로 추진 중인 동북아 물류중심지화 정책의 실현에 한 걸음 더 다가설 수 있기를 기원합니다. 2005년 11월 한국교통연구원 원 장 강 재 홍

목 차 요 약 제1장 서 론 1 제1절 연구의 배경 및 목적 / 1 제2절 선행연구의 검토 / 2 제3절 연구의 방법 / 5 제2장 국가물류의사결정의 기본구조 분석 7 제1절 국가물류체계의 개념 및 구성요소 / 7 제2절 국가물류정책의 의사결정범위 / 11 제3절 국가물류정책의 의사결정구조 및 과정 / 15 제3장 관련이론 및 모형 고찰 20 제1절 물류의사결정문제의 분류 / 20 제2절 관련이론 모형과 문제해결구조 / 23 제3절 시사점 / 42

제4장 국내외 모형개발 사례분석 44 제1절 국가 공공 개발사례 / 44 제2절 민간 개발사례 / 54 제3절 시사점 / 77 제5장 국가SCM모형의 구성계획 수립 78 제1절 개발범위의 설정 / 78 제2절 국가SCM모형의 종합적 구상 / 80 제3절 모듈별 구성계획 / 82 제6장 국가SCM모형의 개발추진계획 수립 106 제1절 구성모듈별 R&D 개발과제 도출 / 106 제2절 국가SCM모형의 활용방향 / 120 제3절 과제별 개발추진계획 수립 / 124 제7장 결론 및 향후과제 127 참고문헌 129 Abstract 133

표목차 <표 1-1> 주요 선행연구 검토 및 본 연구와의 비교 4 <표 2-1> 국가물류정책의 의사결정범위 및 구분 13 <표 3-1> 활동주체별 물류의사결정문제 구분 21 <표 3-2> 수배송모형의 다양한 형태 30 <표 3-3> 비선형 수배송문제의 해법형태 32 <표 3-4> 경제적 타당성 분석 기법간 비교 39 <표 4-1> TRANS-TOOLS의 입력데이터 구성(계획) 52 <표 5-1> 교통수요추정기법 85 <표 5-2> 사회경제지표 관련 항목 및 조사 가능 여부 86 <표 5-3> 물류네트워크 변화에 따른 편익, 비용 항목 97 <표 5-4> 모듈별 예상요구자료 101 <표 6-1> 모듈별 개발과제 115

그림목차 <그림 1-1> 연구의 수행과정 6 <그림 2-1> 물류의 개념적 전개과정 8 <그림 2-2> 기업물류활동/국가물류체계/물류정책간의 관계성 9 <그림 2-3> 국가SCM모형의 주요 의사결정 지원가능영역 14 <그림 2-4> 물류계획의 범위 및 구분(예) 16 <그림 2-5> 물류정책의 의사결정 기본구조 예(현재) 18 <그림 2-6> 물류정책의 의사결정구조 예(SCM모형 활용시) 18 <그림 3-1> 물류운영시스템과 국가SCM관련 의사결정 22 <그림 3-2> 입지모형의 분류체계 28 <그림 3-3> 타당성평가 모형의 구성 및 분석내용(예) 37 <그림 3-4> AHP 분석과정 42 <그림 4-1> TRANS-TOOLS의 구성 개념도 49 <그림 4-2> TRANS-TOOLS의 교통 물류분석 영역 및 정책결정 지원범위 50 <그림 4-3> TRANS-TOOLS의 모형구조 51 <그림 4-4> Transport chain approach의 개념 52 <그림 4-5> ELDSS의 공급체인 기본구조 56 <그림 4-6> 실제 공급체인망의 공간적 구조 및 관계 57

<그림 4-7> ELDSS의 입력화면 예(제품입력) 58 <그림 4-8> 보고서 양식 및 결과 예 60 <그림 4-9> Graphic display 예 60 <그림 4-10> 스포츠 의류산업에의 공급체인구조 적용 예 61 <그림 4-11> Sports apparel industry에의 시나리오분석 및 최적안 도출 적용 예 62 <그림 4-12> LORD의 팝업메뉴 화면 64 <그림 4-13> LORD의 거점속성 관련화면 64 <그림 4-14> LORD의 수요자료처리 및 분석 관련화면 66 <그림 4-15> LORD의 비용 및 시간속성 처리화면 67 <그림 4-16> LORD의 입출력 데이터 구조 68 <그림 4-17> LORD의 보고서 작성 관련화면 68 <그림 4-18> LORD의 적용사례: 물류거점 입지결정 효과 69 <그림 4-19> SCS를 이용한 의사결정과정 71 <그림 4-20> Export/Import 기능 72 <그림 4-21> 기본정보 관리기능 73 <그림 4-22> 개체별 선택조회 기능 74 <그림 4-23> 이미지 리포팅 기능 74 <그림 4-24> SCS 적용사례 : S사의 네트워크 합리화 계획 75 <그림 4-25> 시나리오 1 분석결과 76 <그림 4-26> 시나리오 3 분석결과 76 <그림 5-1> 국가SCM모형의 개발범위(안) 79 <그림 5-2> 국가SCM모형의 모듈구상(안) 81 <그림 5-3> 수요분석의 기본프로세스 83 <그림 5-4> 모델DB 기반 수요분석모듈 85 <그림 5-5> 입지분석모듈의 구성개념 90 <그림 5-6> 운송네트워크분석모듈의 구성개념 92

<그림 5-7> 대안평가모듈의 분석프로세스 94 <그림 5-8> 대안평가모듈의 구조 97 <그림 5-9> 시나리오기반 DB구조 103 <그림 5-10> 다기간 의사결정기반 DB구조 104 <그림 6-1> 의사결정단계별 지원정보기술 107 <그림 6-2> DSS의 기본구조 108 <그림 6-3> 지식기반 DSS의 구조 109 <그림 6-4> 국가 SCM 의사결정지원시스템 구조도 109 <그림 6-5> 순환적 특성을 고려한 DSS 개발방법론 112 <그림 6-6> 순차적 개발방식을 적용한 개발흐름도 114 <그림 6-7> 국가물류의사결정지원센터(가칭) 운영구상 121 <그림 6-8> 국가SCM모형의 단계별 개발추진계획 125

xi 요 약 1. 연구의 배경 및 목적 최근 기업물류부문에서는 조달에서 최종소비자까지 전체 물류과정의 통 합관리를 목적으로 하는 공급사슬관리(Supply Chain Management)기법의 도입 이 급격히 증가하는 추세이다. 그러나 기업의 물류활동을 전방위로 지원하 는 국가물류체계에 대한 통합계획 및 관리는 미개척분야이다. 현재의 국가 물류기본계획은 수요추정에 따른 개별사업차원의 개선 및 관리에 머물고 있 어 운송망, 거점입지, 물동량흐름 및 수요분석 등 전체 물류체계에 대한 사 전 및 사후적 평가가 미흡한 상황이다. 국가SCM모형의 개발 및 활용은 정책 결정에 따른 시간과 비용을 줄이고, 다양한 정책대안의 사전 모의분석 (simulation analysis)을 통해 의사결정에 따른 오류를 크게 감소시킬 것으로 기 대된다. 나아가 동북아 물류중심지화 정책을 추진하는 과정에서 물류시설의 입지선정, 외국기업의 물류센터 유치와 관련된 정책 대안의 분석 및 지원을 위해서도 국가SCM모형의 개발과 활용은 필수요소이다. 이러한 관점에서 본 연구는 국가물류체계의 광범위성과 복잡성을 고려하 여 국가전반의 물류체계구조 분석과 이론적 고찰, 개발사례 등을 토대로 국 가SCM모형의 개략적 구성계획과 추진계획을 수립하는 데 주목적이 있다.

xii 2. 국가물류의사결정의 기본구조 분석 가. 국가물류체계의 개념 및 특징 국가물류는 인프라체계, 물류운영기반체계, 물류산업체계, 물류행정지원 체계 등 하위체계로 구성된 하나의 시스템으로, 각 하위체계 간에는 효율적 인 연계성이 보장되어야 함과 더불어 외부 물류환경변화에 대응하도록 미래 지향성과 개방성이 필요하게 된다. 국가물류체계는 기업물류활동이 보다 효 율적으로 이루어질 수 있도록 여건을 제공하는 역할을 수행하여, 결과적으 로 기업활동의 효율성에 영향을 미칠 수 있는 중요한 외생변수이다. 국가물 류체계도 하나의 개방형시스템으로서 기업물류활동의 변화를 수용하는 것 이 요구되며, 국가물류체계의 개선은 정부의 정책에 의해 이루어지게 된다. 정책결정은 기업물류활동 및 국가물류체계에 대한 평가를 통해 이루어지며, 정책대안의 평가를 위해 넓은 의미의 의사결정지원시스템을 활용하는 것이 효율적이다. 나. 국가물류정책의 의사결정범위 물류정책의 의사결정은 국가물류체계를 구성하는 하위체계와 밀접하게 관련되며 크게 물류 및 운송인프라의 시설공급, 물류운영, 물류산업, 제도 행정 등으로 구분이 가능하다. 물류거점 운송인프라 공급결정은 물류거점 (복합화물터미널, 내륙컨테이너기지, 유통단지, 공동집배송센터, 항만, 공항 등)의 입지결정과 운송인프라망(도로, 철도 등)의 공급결정 등 주로 시설공 급과 관련한 결정을 의미한다. 물류운영 관련결정은 물류표준화, 물류정보 화, 물류기술 등과 같이 물류운영개선과 관련된다. 물류산업 및 시장관련 결 정은 화물자동차, 철도, 항공, 해운 등 수단별 운송산업시장 및 부대서비스 산업(보관, 하역, 정보, 포장 등)의 육성과 관련된 정책적 결정을 의미한다.

요 약 xiii 의사결정의 대상은 자가물류가 아니라 영업물류이다. 물류체계의 모든 부문 에 대한 법적, 제도적 지원과 관련한 결정으로 운영체계, 물류거점 운송인 프라체계, 물류산업체계 등 모든 하위체계와 연관된다. 다. 국가SCM모형의 의사결정 지원가능영역 국가SCM모형은 현 국가물류체계에 대한 평가 및 개선에 대한 의사결정 지원이 주목적이다. 따라서 국가SCM모형의 지원영역은 물류체계 전 영역을 대상으로 하나, 최적화, 시나리오분석, 경제성평가 등 계량화가 가능한 영역 으로 범위를 제한하는 것이 바람직하다. 시간적, 공간적 적용범위도 장기적 이고 거시적 영역으로 제한한다. 즉, 국가SCM모형은 의사결정지원시스템의 3단계(전략적, 전술적, 운영적) 중 전략적 단계를 지원하는 의사결정지원시 스템(strategic decision support system)의 역할을 하게 된다. 결국 국가SCM모형 의 주요 의사결정 지원영역은 크게 물류거점 운송인프라 공급결정, 물류전 략의 시뮬레이션 및 평가, 물류운영기반 개선의 시뮬레이션 및 평가, 물류산 업 시장분석 및 정책 평가로 요약된다. 3. 관련이론 및 모형 고찰 가. 입지모형 입지모형은 수요특성, 분석시점의 시간적 특성, 입력자료의 확률적 특성, 목적함수의 형태, 입지결정변수의 수, 관련문제(예: 수배송문제, 재고문제)의 고려여부 등 다양한 요소에 의해 다양한 형태로 개발되고 있다. 대표적 모 형으로는 연속형 모형, 네트워크입지모형, 정적 및 동적 모형, 확정적 및 확 률적 모형, 단일목적함수형 및 다목적함수형 모형, 단수 및 복수 입지모형, 입지 배정통합모형, 네트워크시설입지모형 등을 들 수 있다.

xiv 나. 수배송네트워크모형 수배송네트워크 분석을 위한 가장 대표적 접근방법은 네트워크 디자인 문제로 표현하여 해결하는 것이다. 네트워크 디자인모델은 수송계획에서 발 생하는 전략적, 전술적, 운영적 수준의 의사결정 상황을 모두 아우를 수 있 는 기법이다. 대부분의 네트워크 디자인 의사결정들이 이산적인 대안들의 집합으로부터 최선의 대안을 선택을 하는 문제이므로 주로 정수계획 또는 혼합정수계획 형태로 모형화되고 있다. 네트워크 디자인 모델은 수송계획 이외에도 통신네트워크 구축계획, 수자원네트워크 구축계획, 분배계획 등 최적화가 가능한 다양한 분야에서 활용되고 있다. 다. 수요예측모형 국가SCM모형에서 다루는 수요는 교통수요, 특히 화물교통수요를 의미한 다. 교통수요추정은 교통 영향권의 미래 교통체계에 대하여, 현 시점의 통행 패턴에 대한 신뢰성을 전제로 기존 교통시설의 개선 및 개량 규모, 위치, 그 리고 새로 필요한 교통시설의 종류, 규모 등과 이에 따른 비용, 기간 등을 예측할 수 있는 기초자료를 공급한다. 그러므로 교통수요추정은 교통투자사 업의 타당성 평가과정에 가장 중요한 역할을 담당하며, 교통계획의 대상, 종 류 및 범위, 추정단계의 구분 방법에 따라 적용 모형이 다를 수 있다. 일반 적인 교통수요추정은 통행발생, 통행분포, 수단분담, 통행배정 단계로 구분, 각 단계를 어떻게 통합하여 정리하는 가에 따라 다양한 추정방법이 존재한 다. 주요 수요추정방법으로는 전통적 4단계 추정방법, 개별행태별 추정방 법, 개략적 수요추정방법, 직접수요 추정방법 등이 있다. 라. 타당성평가 모형 타당성평가 모형은 국가가 주도하는 국책사업의 시행여부에 대한 예비타

요 약 xv 당성 조사를 지원하기 위한 것이다. 일반적으로 기본구상 기초자료 분석 정책적 분석 및 경제성 분석 종합평가(다기준분석) 등의 단계를 거쳐 수행된다. 타당성평가 모형의 핵심은 경제성 분석기법과 종합평가(다기준의 사결정)기법이 된다. 국가SCM모형에서 적용 가능한 영역은 계량화된 평가가 가능한 영역이 될 것이므로 이들 두 핵심기법이 활용될 수 있을 것이다. 4. 국내외 모형개발 사례분석 가. 국가 공공 개발사례 국가 공공개발의 대표적인 사례로는 유럽연합(EU)에서 개발된 두 가지 모형 SCENES와 TRANS-TOOLS(TOOLS for TRansport forcasting ANd Scenario testing)을 들 수 있다. EU의 교통 물류모형은 회원국간의 연계성 확보, EU 정책과의 부응성을 제고하기 위한 정책적 수요를 지원하기 위한 관점에서 개발되었다. SCENES은 4단계 추정에 기반한 모형으로 수요모형(demand model) 부문과 교통분석모형(transport model) 부문으로 구성되는 교통수요예 측지향성 모형이다. 반면 TRANS-TOOLS는 기개발되어 활용되고 있는 기존 의 여러 유럽교통망모형의 단점을 극복하여 여객, 화물, 복합운송(intermodal transport)을 망라하는 종합적 유럽교통망모형(European transport network model) 이다. 따라서 EU모형은 국가간 교통 물류현상을 표현해야 하는 교통 및 경 제를 아우르는 거시모형 형태를 취해 물류거점 입지 등 물류망의 상세한 특 성은 충분히 고려하지 못하고 있다. 우리의 경우 개별국가, 좁은 국토라는 공간적 특성, 수출입 경제구조, 인프라망 및 물류산업의 상대적 낙후 등의 측면에서 물류망과 관련한 정책적 전략은 더욱 상세하고 체계적인 모형화가 중요할 것으로 보인다. 정부의 물류정책이 정부가 주도하는 계획(국가물류기본계획)중심이라는 점 때문에 국가SCM모형은 의사결정과정상에서 검증 및 평가의 지원시스템

xvi 역할을 수행하도록 개발되어야 한다. 이러한 측면에서 국가SCM모형은 유럽 모형에 비해 입지 및 인프라공급결정 부문(간선망 및 연계망), 시장분석부문, 운송망전략 부문, 동북아 국가간 국제연계물류 부문 등이 보다 강화되어야 할 것이다. 나. 민간 개발사례 국가SCM모형과 같은 물류관련 정책의사결정을 지원하기 위한 모형은 성 격은 비록 다르지만 민간부문에서 보다 활발하게 이루어지고 있다. ELDSS, LORD, i2 SCS 등이 대표적인 사례이다. 민간개발의 SCM모형은 입지결정 부 문에 일부 한계를 가지고 있으나 물류공급체인의 구현방식, 다양한 시뮬레 이션 기능 및 사용자 친화적 입출력기능 등을 보유하고 있어 적극적으로 벤 치마킹할 필요가 있다. 먼저 ELDSS(European Logistics Decision Support System)는 유럽지역을 대상으 로 하여 물류활동의 다양한 비용 구성요소 및 성과지표 하에서 공급체인의 구조에 따른 특성을 비교할 수 있도록 컴퓨터기반 모델링도구(computerbased modeling solution)로 개발되었다. LORD(LOgistics ReDesign)는 시뮬레이션 기법 기반(Simulation-based)의 공급사슬 네트워크분석 솔루션으로 여러 회사 로 구성된 공급체인을 비용, 시간, 자산 활용 관점에서 분석함으로써 최적의 네트워크 전략을 수립할 수 있도록 지원하는 범용 솔루션이다. i2 SCS(Supply Chain Strategist)는 한국형 버전으로 개발된 기업의 물류관련 전략적 의사결 정 문제를 해결하기 위한 최적화 및 시뮬레이션 기반 통합솔루션이다. 국가SCM모형은 국가물류체계에서 나타날 수 있는 다양한 시나리오의 설 정, 검토, 결정을 신속하고 효율적으로 구현할 필요가 있어 정책지원을 위한 탄력적인 시뮬레이션기능이 무엇보다도 필수적인 전제사항이 될 것이다. 다 만 본 연구에서 개발하고자 하는 국가SCM모형은 보다 거시적이고 집합적 데이터를 활용하여야 한다는 측면에서 민간과 같은 신뢰성 있는 데이터의

요 약 xvii 확보여부 및 개선대안 등에 대한 충분한 검토가 필요할 것으로 보인다. 5. 국가SCM모형의 구성계획 수립 가. 개발범위의 설정 국가SCM모형은 국가물류체계의 개선과 관련된 계획수립 및 관련정책을 지원하기 위한 의사결정지원의 역할을 수행하게 된다. 주요 물류의사결정문 제로는 물류거점 입지 및 배치전략, 운송망전략, 물류시장변화 및 정책추진 에 따른 효과 분석 등을 들 수 있다. 물류의사결정지원의 주영역은 물류인 프라망계획 부문이나 이를 지원하고 부가가치를 극대화하는 관련부문도 개 발되어야 한다. 물류인프라망계획의 핵심요소는 물류망에서의 노드(물류거 점)와 링크이므로 노드 및 링크계획이 주 구현대상이며 최적화 및 시뮬레이 션 기능이 필수개발사항이다. 거점(node)계획은 물류거점시설입지계획, 링크 계획은 수송계획(전략)과 연관되며, 링크계획과 연계되어 다양한 물류네트워 킹분석으로 구현되어야 한다. 또한 물류인프라망계획이 가능하면서 향후 계획의 타당성을 검증하기 위 한 지원영역의 개발도 요구된다. 계획모형의 지원영역은 물류수요분석, 수 송수단선택 및 통행배정분석 등 기존의 교통모형 취급영역이 될 것이다. 계 획(모형)의 타당성 검증부문은 경제성/타당성분석, 다기준의사결정분석 등의 영역이 해당된다. 국가SCM모형은 기본적으로는 물류인프라망계획의 형태로 구성되며, 물류 망에서 이루어지는 다양한 상황을 분석하기 위한 지원환경이 함께 개발되어 야 한다. 이를 위해 데이터베이스관리시스템을 통해 입력자료 및 분석결과 의 구조적 보관기능을 수행하여야 하며, GUI(Graphic User Interface)를 통해 사용자 친화적 입출력환경(상호작용기반 입출력, 시나리오 재가공, 리포팅) 을 제공할 수 있어야 한다.

xviii 나. 국가SCM모형의 구상 및 모듈별 구성계획 본 연구는 국가SCM모형을 구성하는 모듈로 수요분석모듈, 입지분석모듈, 운송네트워크분석모듈, 대안평가모듈, 입력모듈, 출력모듈 등 6개 모듈을 제 안하였다. 수요분석모듈은 기존 교통계획모형을 화물운송에 응용하는 형태 로 개발된다. 입지 및 운송네트워크분석모듈은 물류인프라망계획과 직접적 으로 관련된다. 대안평가모듈은 입지모듈 및 운송네트워크분석모듈의 분석 결과치의 검증과 관련된다. 마지막으로 입력 및 출력모듈은 모든 분석모듈 의 요구데이터 및 분석결과의 출력과 관련된다. 6개 모듈은 각자의 독립적이고 고유의 분석영역이 있으나 타 모듈과 유 기적 연계성을 가져야 한다. 먼저 수요분석모듈은 기본적으로 기존의 물류 수요실적 및 전망치를 활용하여 수단별 물류인프라망의 이용 상황을 분석하 게 된다. 따라서 수요분석모듈에서의 분석결과는 입지분석모듈과 운송네트 워크분석모듈에서 이루어지는 기초분석환경조건으로 활용되도록 구성하여 야 한다. 입지분석모듈은 물류인프라망의 배정상황에서 새로운 물류거점시 설의 배치 또는 입지계획의 시나리오 설정, 최적 입지 선정, 물류망의 재배 정을 통한 물류인프라망에의 영향 등을 분석하도록 설계되어야 한다. 운송 네트워크분석모듈은 물류여건변화 및 물류인프라망의 배정상황 등으로부터 다양한 전략적 수송계획을 시뮬레이션하여 시나리오분석 결과를 제공하도 록 한다. 대안평가모듈은 입지분석모듈 및 운송네트워크분석모듈의 다양한 계획시나리오에 대해 경제성분석 및 다기준의사결정분석이 가능하도록 설 계되어야 한다. 공급의 경우 입지 및 운송네트워크 분석결과에 기초하나 수 요는 수요분석모듈의 결과를 활용하도록 한다. 입력모듈은 물류망 구성 기 초데이터(노드 및 링크 속성 데이터)와 각 모듈기반 데이터로 구분하여 데이 터간 계층화, 시나리오화가 가능하도록 구축해야 한다. 마지막으로 출력모 듈은 각 모듈별 결과 및 모듈간 통합 비교 출력이 가능해야 한다. 따라서 GUI를 통해 사용자 친화적 출력환경을 구성하는 것이 필수적이다.

요 약 xix 6. 국가SCM모형의 개발추진계획 수립 가. 구성모듈별 R&D 개발과제 도출 국가SCM 의사결정지원시스템을 개발하기 위한 과정은 크게 두 가지 방 식을 취할 수 있다. 먼저 전체 시스템의 개발을 동시에 진행하는 방식을 들 수 있다. 이 방식은 시스템 간의 상호작용이나 일관성 측면에서 우수한 결 과를 나타낸다. 또 한 가지 방식은 전체 시스템을 기본기능에 해당하는 부 문과 독립적으로 운영될 수 있는 부분으로 분리하여 순차적으로 접근하는 방식이다. 독립적으로 운영될 수 있는 부분은 기본기능을 구현한 후 순차적 으로 하나씩 개발하여 인터페이스하는 방식으로 접근할 수 있다. 이 방식은 개별 시스템별로 개발과정이 진행되므로 전체 개발과정에 대한 부담이 적지 만, 개발기간이 길어지고 기본구조의 설계, 기본기능과 개별시스템간의 인 터페이스, 개별시스템 간의 인터페이스를 구축하는데 많은 노력이 소모된다. 본 연구에서 추구하는 국가SCM 의사결정지원시스템의 경우는 기존에 유 사 구축사례가 국내에 전혀 존재하지 않으며, 유럽지역에서만 일부 유사한 프로젝트가 진행되고 있어 외부프로젝트의 경험적 노하우를 활용할 수 없다 는 부담이 따른다. 그러므로 국가SCM 의사결정지원시스템의 경우는 두 번 째 방식인 순차적 개발방식을 적용할 것을 제안하였다. 이 방식을 적용하기 위해 국가SCM 의사결정지원시스템의 구성요소를 기본기능과 개별모듈의 형 태로 분류하였다. 기본기능으로는 자체DB, 데이터베이스관리시스템, 모델관 리시스템, 모델DB구조, 사용자인터페이스, 외부인터페이스 등을 들 수 있다. 순차적 개발방식은 개별 기능모듈을 개발하는데 적용된다. 본 연구에서는 국가물류 의사결정지원시스템의 구조와 개발방식을 고려 하여 전체시스템 설계 개발, 입지분석모듈, 운송네트워크분석모듈, 수요분 석모듈, 대안평가모듈 등의 개발과제를 도출하였다. 개발과제는 4년의 기간 에 걸쳐 과제별 유기적 관계를 유지하면서 추진할 것을 제안하였다. 아울러

xx 국가SCM모형이 국가물류체계에 적용하기 위한 전문적인 의사결정지원시스 템이라는 점을 고려하여 전문성을 가진 기관에 의해 별도의 조직(가칭 국 가물류의사결정지원개발센터 )을 구성하여 운영할 것을 제안하였다. 나. 국가SCM모형의 활용방향 및 기대효과 국가SCM모형은 국가물류체계의 개선 및 발전전략과 관련한 모든 의사결 정영역의 지원이 가능하다. 현재의 물류정책 추진체계를 고려하면 다음과 같은 사항에 대한 의사결정지원이 가능할 것으로 보인다. 국가물류기본계획에서의 시설투자계획 및 운송전략 수립 지원 물류정책기획부서의 중단기적 의사결정에 대한 일상적인 지원 물류정책위원회 및 부처간의 쟁점심의사항에 대한 보완의사결정 지원 국가SCM모형의 이용에 따른 기대효과는 국가물류체계의 개선과 관련한 의사결정과정을 체계적이면서도 탄력적으로 지원할 수 있다는 것으로 요약 할 수 있다. 첫째, 물류정책의 의사결정 과정에서 나타나는 단계별 분석 및 평가를 신속하게 수행할 수 있다. 합리적 의사결정을 위해서 사전적인 현상 분석, 최적대안 선별, 개선대안에 따른 모의상황분석으로 정책대안간의 체 계적인 비교 분석 보고가 가능하다. 둘째, 신속한 정책의사결정 지원을 통해 정부의 경쟁력을 제고할 수 있다. 물류체계에 대한 개선정책(예: 새로 운 물류거점입지 투자)이 수립되면, 과거에는 경제성 평가 외에 명확한 평가 및 검증방법이 마련되어 있지 않아 이해관계자간의 조정 또는 설득 등에 있 어 많은 시간이 소요되고, 조정 등을 통해 사업 경제성 평가도 사업결정 후 에 형식적인 절차로 흐르는 경향이 많다. 국가SCM모형을 활용하게 되면 정 책결정과 관련한 다양한 대안을 단시간에 분석 및 평가가 가능하여 정책의 신속한 결정에 기여할 것으로 기대된다. 셋째, 분석과정의 시스템화로 의사 결정에 대한 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 계량화된 분석결과를 활용함으 로써 의사결정대안간 비교분석을 객관화할 수 있어 분석자의 주관에 따른

요 약 xxi 자의적 해석 등을 방지할 수 있다. 결과적으로 정부의 정책의사결정의 합리 성 및 신뢰성을 높일 것으로 기대된다. 넷째, 주요 정책대안에 대한 사전모 의실험분석을 실시함으로써 분석비용 절감 및 실패에 따른 정책결정위험을 감소할 수 있다. 특히 대규모 투자비용이 소요되는 인프라관련 의사결정의 경우, 국가SCM모형에 의한 의사결정대안분석 자료를 참고자료로 활용함으 로써 의사결정 과정상의 오류 발생을 현저하게 완화시킬 것으로 기대된다. 다섯째, 국가SCM모형의 확장성과 탄력성으로 인해 의사결정범위의 확대가 용이하다. 가령 모형에서 적용할 수 있는 물류네트워크의 범위를 동북아까 지 확장할 경우, 현재 우리나라가 추진하고 있는 동북아 물류중심지화 전략 과 관련된 다양한 대안들을 시뮬레이션하고 평가할 수 있다. 시스템 상에서 수행한 다양한 대안 비교를 통해 최소한의 비용으로 고품질의 최적 의사결 정을 지원할 수 있다. 다. 과제별 개발추진계획 수립 개발분야를 모형개발 및 분석범위 설정, 모형 구현방법 선정 및 개발, 모 듈간 인터페이스환경 개발, 시나리오분석환경 개발 및 구축, DB입출력환경 구축 등 5개 영역으로 구분하여 제안하였다. 먼저 모형개발 및 분석범위 설정영역에서는 본 연구에서 제시된 모형개 발 및 분석범위에 대해 요구데이터수준, 이용수요 등 모형개발환경의 심층 분석을 실시하고, 이를 통해 보다 구체화된 개발방향과 계획을 재설정한다. 모형구현방법 선정 및 개발영역에서는 다른 영역과는 달리 대부분 모듈별로 개발작업이 이루어지게 되며, 각 모듈별 분석결과를 도출하는 방법론과 문 제의 해법이 개발된다. 모듈간 인터페이스환경 개발 및 설계 영역에서는 크 게 모듈별 기본분석환경이 먼저 설계되어야 한다. 기본분석환경설계에는 테 스트환경과 선정된 알고리즘을 통해 가능한 분석영역을 설계하게 되며, 이 때 모듈별 고유시나리오분석내용도 포함되어야 한다. 모듈간 연계분석환경

xxii 설계에서 가장 중요시되는 선행작업은 모듈별로 생성된 2차 이상 입력데이 터의 교환환경 설계와 모듈간 시나리오분석환경 설계의 내용들이 적절히 고 려되어야 한다. 시나리오분석환경 개발 및 구축 영역에서는 모형을 통해 구 현 가능한 시나리오분석범위의 설정과 시나리오분석환경을 설계한다. 따라 서 이 개발영역에서는 정책집행자, 물류전문가, 업계 등 의사결정주체의 다 양한 의견과 수요를 조사하여 추진하는 것이 바람직하다. 마지막으로 DB입 출력환경 구축영역은 입출력모듈의 설계와 관련되는 개발영역으로 앞에서 언급한 모든 개발영역의 업무와 연계되는 지원영역이다. 특히 국가SCM모형 의 향후 운영과정에서 입력데이터의 확보수준(신뢰성, 확보가능성)에 대한 파악이 매우 중요하므로 별도의 연구주제로 수행하는 것이 요구된다. 모형개발을 위한 조직과 관련하여, 모듈별 고유영역개발부분(알고리즘 개 발 및 시나리오분석 환경설계)은 모듈별로 개발팀으로 구성하고 연계부분 (모듈간 시나리오분석, 모듈간 인터페이스환경)은 별도의 팀으로 구성하여 추진할 것을 제안하였다. 7. 결론 및 향후 과제 본 연구는 국가SCM모형의 주요 구성모듈로서 수요분석모듈, 입지분석모 듈, 운송네트워크분석모듈, 대안평가모듈, 입력모듈, 출력모듈 등 6개 모듈을 제안하였다. 6개 모듈을 제안한 이유는 물류체계의 분석틀과 물류의사결정 분석 수행, 그리고 정책결정단위와 대응되는 개별의사결정사업별 타당성평 가를 평가할 수 있어야 한다는 점을 국가SCM모형의 기본요구사항으로 판단 했기 때문이다. 국가SCM모형의 광범위성, 복잡성, 전례가 없다는 점을 감안하여 모형의 개발은 순차적 개발방식이 바람직한 것으로 판단된다. 또한 국가SCM모형을 개발하는 것도 중요하나, 현실의 국가물류체계를 얼마나 적절히 반영할 수 있느냐가 더욱 중요하므로, 모형 개발 후 보정과정에 비중을 두고 개발추진

요 약 xxiii 계획을 제시하였다. 물류체계에 대한 복잡한 의사결정을 시나리오로 구성해 야 하므로, 개발후 운영은 전문적인 분석센터를 설립하여, 정책수요자, 물류 활동주체, 학계 및 연구기관이 참여한 유기적 운영체제를 구축하는 것이 필 요할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과 외에 향후 보완되어야 할 과제로는, 먼저 모형에서 요구 되는 자료의 내역 및 수집가능성, 자료간의 관계 등에 대한 보다 구체적인 분석이 필요할 것이다. 또한 요구되는 자료와 정보의 부재로, 제시된 구성모 듈을 통해 실제 물류체계에서 작동되는 결정변수들간의 영향관계가 충분히 분석될 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 그러므로 향후 국가SCM모형의 상세 설계 과정에서 이 문제에 대한 체계적으로 검증이 필요할 것으로 판단된다. 마지막으로 민간SCM의 경우 많은 개발경험이 축적되어 있는 반면, 국가SCM 은 개발사례가 전혀 없다는 점을 감안하여 산 학 연간의 유기적 협력과 함께 개발 초기단계부터 관련분야 관계자 및 전문가가 참여한 협의체를 구 성하여 추진할 것을 제안하였다.

1 제1장 서 론 제1절 연구의 배경 및 목적 최근 기업물류부문에서는 조달부터 최종소비자까지 전체 물류과정에 대 한 통합관리를 목적으로 하는 공급사슬망관리(Supply Chain Management)기법 의 도입이 급속도로 증가하는 추세이다. 그러나 기업의 물류활동을 전방위 에서 지원하는 국가물류체계에 대한 통합계획 및 관리는 미개척분야이다. 현재 정부에서는 국가물류기본계획을 수립하는 등 국가물류체계 개선을 위 한 노력을 하고 있으나, 운송망, 거점입지, 물동량흐름 및 수요분석 등 전체 시스템 차원보다는 개별사업차원의 개선 및 관리에 머물고 있어 물류체계에 대한 사전 사후적 평가가 미흡한 상황이다. 이러한 측면에서 국가물류체계 에 대해 시스템적 접근을 통해 정책의 사전 사후적 의사결정을 지원하는 국가SCM모형의 개발이 시급히 요청된다. 국가SCM모형은 국가물류체계가 물류활동에 어떠한 역할과 기능을 수행 하는 지를 평가하고 이를 다시 개선하기 위한 다양한 의사결정을 지원하는 의사결정지원시스템(decision support system)으로, 현 국가물류체계에 대한 평 가기능과 개선정책에 대한 효과 분석을 통한 의사결정지원이 주목적이다. 국가SCM모형의 개발 및 활용은 정책결정에 따른 시간과 비용을 줄이고, 다 양한 정책대안 예를 들어 물류거점 입지결정, 수단간 연계운송망 구축전

2 략 등 의 사전 모의분석(simulation analysis)을 통해 의사결정에 따른 오류를 크게 감소시킬 것으로 기대된다. 이는 잘못된 의사결정에 의해 야기되는 정 책비용을 완화시키는 효과로 이어진다. 현재 여러 부처로 분산되어있는 물 류정책업무의 조정을 위한 기초근거자료로의 활용도 기대되며, 나아가 동북 아 물류중심지화 정책 추진과정에서 정책의사결정, 외국기업 물류센터 유치 등 정책 대안의 분석 및 지원에도 국가SCM모형이 적극 활용될 수 있다. 이러한 관점에서 본 연구는 국가물류체계의 광범위성과 복잡성을 고려하 여 국가전반의 의사결정구조 분석과 이론적 고찰, 개발사례 등을 검토하고, 이를 토대로 국가SCM모형의 개략적 구성계획과 추진계획을 수립하는 데 주 목적이 있다. 국가SCM모형의 의사결정지원 영역은 국가물류체계 개선범위 와 일치하나, 우선 국가물류체계의 장기적 의사결정 영역에 속하는 물류관 련 주요 사회간접자본계획(운송망계획, 거점입지배치계획, 물류수요관리 등) 의 의사결정을 지원할 수 있는 통합솔루션 구현을 최종목표로 한다. 이를 위해 본 연구에서는 물류네트워크 통합솔루션 구현과 관련한 사전연구의 일 환으로 국가SCM모형의 전체적인 개발구상 및 모듈화 방안, 모듈별 개발과 제 등을 도출하고 통합모형의 효율적인 개발을 위해 체계적인 추진계획을 수립 제시하고자 한다. 본 연구에서 제시한 국가SCM모형의 개발방향과 모 형 구성계획은 향후 연구개발(R&D)사업으로 추진하는 과정에서 중요한 기 초자료로서 활용될 수 있을 것이다. 제2절 선행연구의 검토 기업차원의 의사결정을 지원하는 민간SCM의 개발사례는 손쉽게 찾아 볼 수 있으나, 국가차원의 물류망을 분석하는 의사결정지원시스템은 선례를 찾 기 어렵다. 기업물류모형은 주로 물류비용의 최소화 문제로 구성된 비용최 적화 기반모형을 지향한다. 또한 개발되는 대부분의 모형은 물류수요, 물류

제1장 서 론 3 망의 제약 등 물류여건 및 환경요소가 특정시점에 고정된 상황을 가정한 정 적 접근법(Deterministic Approach)를 적용하고 있다. 개별기업의 물류체계는 국가물류체계보다 결정변수에 대한 통제 또는 관리가 용이하다는 점 때문에 모형에 있어 데이터베이스, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, Graphical User Interface) 등이 가능하도록 하는 등 통합시스템화되는 경향을 보이고 있다. 이에 비하여 국가 또는 공공물류모형은 물류인프라(운송인프라, 거점인프 라) 중심의 의사결정지원이 목적이므로 대부분 교통계획모형을 기반으로 개 발되고 있다. EU차원의 거시적 교통정책을 지원하기 위해 개발되어 현재 이 용되고 있는 SCENES모형이 대표적인 사례이다. 그러나 SCENES모형은 교통 계획을 기반으로 개발되었기 때문에 물류부문도 여객교통모형과 같은 논리 로 취급되고 있어 물류부문의 고유특성들이 충분히 고려되고 있지 못하다. 더욱이 물류부문도 운송부문에 대한 장기적 정책결정지원용으로 개발되어, 물류에서 가장 중요한 요소인 거점시설부문과 운송경로부문에 대한 고려가 매우 취약하다. 국가물류차원의 의사결정지원시스템은 최적화기반의 접근 외에 다양한 전략과 조건들을 모사할 수 있는 시뮬레이션기반의 접근도 동시에 요구된 다. 최적화 분석모형은 해당 시나리오 하에서의 최적 비용 및 성과를 제시 하여 주지만, 시계열 분석이 불가능하며 최적해가 존재하지 않을 수도 있다 는 한계도 지니고 있다. 반면 시나리오 분석모형은 시계열 분석이 가능하고 항상 분석결과를 제시하나, 최적의 운영결과를 제시하지는 않는다는 특징을 가진다. 기존의 개발사례에서 두 접근을 동시에 구현하는 경우는 찾아보기 힘든 상황이다. SCENES모형은 4단계 추정에 근거한 교통모형인 관계로 교통정책 시나리 오분석을 위해 최적화보다는 시뮬레이션기법을 활용하고 있다. 네덜란드 HIDC(Holland International Distribution Center)의 ELDSS(European Logistics Decision Support System)모형은 최적화 및 시뮬레이션 모두가 가능한 모형이 라고 할 수 있으나, 민간기업을 대상으로 개발되었다는 점에서 직접적인 선

4 행개발사례라고 보기는 어렵다. ELDSS는 여러 가지 공급체인의 각종 코스트 및 성과를 계량화하기 위해 컴퓨터기반 모델링기법을 사용한다. 공급체인 시나리오를 비교하기 위해 각종 파라미터 및 공식 등이 사전에 정의 제공 하여 데이터의 조작 및 분석결과를 리포팅하는 과정에서 신속한 분석 및 의 사결정이 가능한 특징을 보유하고 있어 벤치마킹할 필요가 있다. <표 1-1> 주요 선행연구 검토 및 본 연구와의 비교 주요 과제 또는 모형명 Integrated Logistics Management, Total Cost Analysis and Optimization Modeling(1992) Optimizing the Value Chain(1993) European Logistics Decision Support System(ELDSS) SCENES(2001) 본 연구 연구의 목적 연구의 방법 주요연구내용 - 총비용 최적화 관점에서의 통합물류관리를 위한 의사결정모형의 개발 - 가치사슬(Value Chain) 관점에서의 최적화 모델 개발 - 유럽진출 다국적기업의 물류센터 입지 의사결정지원시스템 의 구축 - EU차원의 거시적 교통정책지원 및 평가시스템 구축 - 국가물류체계 전반을 분석 평가할 수 있는 의사결정지원시스템 개발계획 수립 - 비용최적화 기반 모형 - 기업차원 최적화 - 정태적 접근법 (Deterministic Approach) - 비용최적화 모델 - 가치사슬차원 최적화 - 정태적 접근법 - 최적화기법 기반 - 시나리오 기반의 의사결정대안 분석 - 시뮬레이션과 민감도 분석 가능 - 교통계획기반 모형 - 여객 및 화물운송 동시 고려 - 교통정책시나리오분 석기반 거시모형 - 국내외 관련모형에 대한 이론고찰 - 최적화기법과 시뮬레이션 기반모형 정립 - 국가물류전용 의사결정지원모형 - 응용사례보다는 모델위주의 접근 - 모델구성 후 가상기업의 표본 데이터를 기반으로 모델 테스트 - 총비용요소를 통합적 차원에서 최소화할 수 있는 최적화 모델 구축 - 특정기업의 가치사슬에 적합한 비용최적화 모델의 구성 - 기업사례를 통한 현실적용 가능성 확인 - 가치사슬개념을 최적화모델에 도입함으로써 SCM으로의 개념 확장이 가능 - 이론적 모델을 기반으로 한 의사결정지원시스템 구현 - 유럽지역 기반 시장데이터, 운행거리 및 비용 데이터베이스 구축 - GUI 환경 제공 - 최적화기반모형과 시뮬레이션기법을 연계함으로써 정태적 접근법의 단점을 보완 - 인프라 공급, 운임결정, 운송망 운영과 관련된 거시적 정책결정 지원 - EU의 장기적 교통수요 시나리오분석 수행 - 통합물류솔루션의 개발방향 정립 - 최적화기법기반의 모듈별 모형화 계획 수립 - 개발추진을 위한 마스터플랜 수립

제1장 서 론 5 이러한 관점에서 본 연구가 기존연구와 차별되는 점은 국가물류만을 대 상으로 한 전용물류모형이라는 것과 함께 최적화기반 및 시뮬레이션기법을 동시에 활용하는 통합솔루션모형을 시도하고 있다는 점이다. 이를 위해 본 연구는 기존연구에서 기반을 두고 있는 교통계획모형의 활용은 지양하고, 물류체계를 구성하는 요소들을 최적화하고, 요소별 시나리오 또는 요소간 통합시나리오에 대한 다양한 시뮬레이션이 가능한 의사결정지원모형으로서 의 개념적인 개발구상 및 추진계획을 제시한다. 제3절 연구의 방법 본 연구는 국가SCM모형의 개발방향과 개략적인 구성계획을 수립하고, 향 후 개발을 위한 추진계획과 활용방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연 구에서는 국가물류체계에 대한 개념 파악, 모형화에 필요한 이론적 기초 검 토, 국내외 관련개발사례 및 동향 분석, 모형개발구상 및 구성요소(모듈) 설 정, 구성계획 도출, 개발추진 및 활용 방안 도출 등 일련의 과정을 통해 연 구목적을 달성하고자 한다. 연구의 결과로 제시될 모형 구성계획과 모듈별 개발과제 등은 전문가자문과 토론회 등을 활용하여 현실성 제고하고자 노력 하였다. 먼저 제2장에서는 국가물류체계에 대한 개념파악을 통해 국가물류체계의 운영과정에서 나타나는 의사결정의 기본구조를 분석한다. 국가물류체계의 개념 및 구성요소가 선행되어 검토되고, 이어 국가물류정책의 의사결정범위, 구조 및 과정 등의 분석을 통해 국가SCM모형의 적용가능성을 판단해 본다. 제3장에서는 국가SCM모형 개발의 이론적 근거를 살펴본다. 물류의사결정 문제 중 국가물류체계에서 핵심문제로 분류되는 입지문제, 수배송문제 외에 국가SCM모형을 구성하는 데 필수요소인 수요분석모형, 대안평가모형 등과 관련된 이론과 모형을 검토하고, 이러한 문제들을 해결하기 위해 진행되고

6 있는 연구동향을 분석한다. 제4장에서는 국가 또는 공공물류에 적용하기 위한 모형과 민간에서 개발 되어 활용되고 있는 모형들의 개발 및 활용사례를 검토하고, 국가SCM모형 의 개발과 관련한 시사점을 제시한다. <그림 1-1> 연구의 수행과정 제5장에서는 앞에서 검토된 사항들을 종합적으로 고려, 국가SCM모형의 개발방향을 구상하고 구성요소(모듈)별 구성계획을 수립한다. 제6장에서는 5장에서 수립된 구성계획에 대한 향후 개발추진계획을 제시 한다. 이를 위해 구성모듈별 R&D개발과제를 도출하고 국가SCM모형의 향후 활용방안, 모형의 운영 및 관리방향, 기대효과를 제시한다. 이어 전체개발사 업의 추진관점에서 과제별 개발추진계획을 개발시기별로 수립한다. 마지막으로 제7장에서 연구의 종합적 결론을 도출, 향후과제를 제안한다.

7 제2장 국가물류의사결정의 기본구조 분석 제1절 국가물류체계의 개념 및 구성요소 1. 물류의 개념적 정의 물류는 좁은 의미에서 기업경영, 넓은 의미로는 국가경제활동의 지원 부 문으로, 지원대상부문의 요구와 변화에 대해 적절히 대응하는 데 목적이 있 다. 협의의 물류는 재화를 생산지점에서부터 소비지점까지 이동하고 취급하 는 모든 물적활동을 의미한다. 반면 광의의 물류는 원자재를 공급원으로부 터 생산라인까지 이동(조달물류)시키거나, 생산라인으로부터 생산되는 완제 품을 소비자에게까지 이동(판매물류)시키는 것을 포함하는 재화, 인력, 자본, 정보 등에 대한 관리활동을 나타낸다. 최근 IT기술의 발전, 물류수요의 다양 화 및 신속화 등으로 물류의 개념을 광의로 해석하는 경향을 보이고 있다. 따라서 물류활동에는 화물운송, 보관 및 재고관리, 상하역, 포장, 정보 등 5 대 물류요소 외에 공장 및 창고의 입지선정, 발주 및 수주 처리, 대고객 서 비스 등을 포함하게 된다. 물류 영역 및 범위의 확장은 물류개념에 있어서 단순한 분배관리(physical distribution management)에서 통합물류(integrated logistics)를 거쳐 최근 공급사 슬망관리(Supply Chain Management; SCM)로 전환된 상황이다. 분배관리는 단

8 순히 물류의 핵심요소인 수송, 보관, 상하역 등을 요소별로 최적화하는 것을 지향한다. 통합물류는 개별물류주체별, 즉 기업별 전체 물류활동요소의 최 적화를 관리의 목표로 설정하여 운영된다. 이에 반해 공급사슬망관리는 원 재료ㆍ부품 공급자로부터 중간판매자, 최종소비자까지의 물자흐름에 관여하 는 모든 주체가 구성하는 공급사슬의 최적화를 지향한다. <그림 2-1> 물류의 개념적 전개과정 2. 국가물류체계의 개념 및 구성요소 물류부문은 운영주체에 따라 국가(또는 공공)물류와 기업물류로 구분할 수 있다. 기업물류는 개별기업내에서 발생하는 물류활동을 조직화하고 관리 하는 일련의 체계로 기업의 각 경영부문 조달, 생산, 판매 등 을 유기 적으로 지원하는 역할을 수행한다. 따라서 기업물류활동의 목적은 기업의 자원이동 효율화를 통해 기업이익을 극대화하는 데 있다. 반면 국가 또는 공공물류는 민간의 기업물류활동이 원활하게 이루어질 수 있도록 교통인프 라 제공, 물류산업 육성, 제도 마련 등 환경을 제공하고 지원하는 일련의 활 동을 담당한다. 국가물류는 기업물류활동의 외생변수로서의 역할을 담당하 는 것이다. 국가물류는 인프라체계, 물류운영기반체계, 물류산업체계, 물류행정지원체 계 등 하위체계로 구성된 하나의 시스템으로, 각 하위체계 간에는 효율적인 연계성이 보장되어야 함과 더불어 외부 물류환경변화에 대응하도록 미래지 향성과 개방성이 필요하게 된다. 먼저 인프라체계는 철도, 공로, 연안해운 등

제2장 국가물류의사결정의 기본구조 분석 9 수송수단 간의 적절한 연결과 충분한 용량의 확보가 전제된다. 외부비용(환 경오염, 교통지체 유발)을 고려한 균형적 수송 분담 구조를 갖추어야 하며, 국가발전전략(예: 동북아물류중심전략)을 최대한 지원할 수 있어야 한다. 물 류운영기반체계는 고효율, 안전 및 환경친화적 물류체계 구축을 지원하는 첨 단물류운영체제 확립이 주목적이다. 최근 복합운송(intermodal transport)의 중 요성 증대로 하위시스템(시설, 수단, 기능)을 유기적으로 통합 연계하는 운 영기반체제 확립이 중요한 과제로 제기되고 있다. 물류산업체계는 고객니즈 (needs)와 시장변화에 대응하여 서비스가 가능하도록 개선되어야 한다. 공정 한 시장경쟁 환경의 조성과 지원을 통한 선진화된 물류산업육성 정책의 목표 가 될 것이다. 마지막으로 물류제도 행정체계는 물류부문이 국가발전전략을 뒷받침 할 수 있도록 국가전체의 물류체계에 대한 종합적인 평가, 전략설정, 계획수립이 가능한 정책개발 및 지원체제의 구축이 선행되어야 한다. 물류지 원조직 간의 조정과 집행능력을 갖춘 추진체제도 요구된다. 국가물류체계는 기업물류활동이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 여 건을 제공하는 역할을 수행하여 결과적으로 기업활동의 효율성에 영향을 미 칠 수 있는 중요한 외생변수이다. 국가물류체계는 개방형시스템의 하나로 기업물류활동의 변화를 수용하는 구조가 요구되며, 국가물류체계의 개선은 정부의 정책에 의해 이루어지게 된다. 정책결정은 기업물류활동 및 국가물 <그림 2-2> 기업물류활동/국가물류체계/물류정책간의 관계성

10 류체계에 대한 평가를 통해 이루어지며, 정책대안의 평가를 위해 넓은 의미 의 의사결정지원시스템을 활용하는 것이 효율적이다. 3. 국가물류체계의 특징 가. 고도의 개방형 동적 시스템 통상적으로 시스템은 어떤 목적을 달성하는 데 필요한 구성요소들이 서 로 유기적으로 연결된 집합체로서 정의된다. 시스템의 특징적 요소는 목적 성, 상호작용성, 발전성(진화성), 종합성, 제약성으로 요약된다. 이러한 의미 에서 국가물류체계도 하나의 시스템이라고 볼 수 있다. 국가물류체계는 최 적의 물류활동여건 제공이라는 목적성, 인프라 운송수단 등 하위시스템 간 상호작용성, 물류여건변화를 수용하기 위한 발전성(진화성), 하위시스템간의 유기적 관계를 통해 시너지효과를 추구하는 종합성, 시스템 능력에 한계가 존재하는 제약성 등 시스템적 속성을 모두 보유한다. 결국 국가물류체계는 경제여건, 물류여건 등 외적환경변화에 지속적으로 대응해야 하는 개방형 동적 시스템이라 할 수 있다. 나. 기업물류에 대한 활동환경의 제공 기업물류는 자사의 공급사슬망관리를 통해 최소투입비용으로 최대효과를 도모한다. 기업물류에 있어 운송인프라, 물류산업, 관련행정 및 제도 등은 외부에서 주어지는 외생변수이고, 기업물류의 활동 여건과 수준을 결정하는 요인으로 작용한다. 이들 외생변수는 국가물류체계를 구성하는 요소이다. 다. 의사결정의 높은 난이도 및 복잡성 물류활동의 복잡한 변수(품목, 운송수단, 수단별 인프라, 거래구조, 의사결 정주체)는 물류체계개선을 위한 정책적 의사결정의 난이도를 가중시킨다.

제2장 국가물류의사결정의 기본구조 분석 11 예를 들어 인프라공급을 결정할 경우 인프라의 성격(예: 복합화물터미널)에 따른 입지, 이용수요, 연계 운송망에 대한 영향 등 다양한 요소가 고려되어 야 한다. 이러한 관점에서 합리적인 물류정책결정을 체계적으로 지원해 줄 수 있는 의사결정지원시스템의 개발이 필요하다. 제2절 국가물류정책의 의사결정범위 1. 국가물류정책의 의사결정 구분 물류정책 의사결정은 국가물류체계를 구성하는 하위체계와 밀접하게 관 련되며, 크게 물류 및 운송인프라의 시설공급, 물류표준화, 물류운영, 물류산 업, 제도 행정 등으로 구분이 가능하다. 가. 물류거점 운송인프라 공급결정 물류거점 운송인프라 공급결정은 물류거점(복합화물터미널, 내륙컨테이 너기지, 유통단지, 공동집배송센터, 항만, 공항 등)의 입지결정과 운송인프라 망(도로, 철도 등)의 공급결정 등 주로 시설공급과 관련한 의사결정을 의미 한다. 물류거점 운송인프라 공급결정은 물동량수요에 대응하는 의사결정으 로 수요, 인프라의 공급수준 등이 중요한 고려요소이다. 물동량수요는 품목, 지역내/지역간, 수단별로 구분될 수 있다. 인프라 공급수준은 거점종류별, 수 단별 파악이 중요하며, 화물별 운송수단의 이용가능성(수단분담)을 판단하기 위해 품목별 화물수요에 대한 운송수단 이용조건 및 특성 파악도 요구된다. 물류거점 운송인프라 공급결정은 장래의 시설공급을 위한 중장기적 의사 결정영역에 속하므로 물류수요예측이 매우 중요한 역할을 하게 된다. 통상 시설공급계획 수립 전에 물류환경변화를 종합적으로 고려한 물류전략이 설 정된다. 현재의 의사결정구조에서는 물류전략을 사전적으로 평가하지는 않

12 고 있다. 나. 물류운영기반 개선관련 의사결정 물류거점 운송인프라망은 이를 이용하는 운송수단과 함께 기본적인 물 류시스템을 구성할 수는 있으나, 이들을 연계하는 운영체계(연계수단, 기술, 정보 등)기반이 미약하다면 물류체계로서의 운영은 불가능하다. 물류운영기 반관련 부문은 물류표준화, 물류정보화, 물류기술 등으로 구분이 가능하다. 물류표준화는 운송단계별 적재용기(예: 팔레트, 컨테이너), 운송수단의 적재 규격(예: 화차, 적재함), 화물처리장비 등 물리적 설비의 표준화 외에 정보표 준화 등을 포함된다. 물류정보화의 의사결정대상은 물류거점별, 운송수단별, 운송시장별로 구분된다. 물류기술은 물류 운송인프라, 표준화, 정보화, 운 영시스템 등 물류체계 전반에 걸친 효율성 제고와 관련한 모든 기술영역을 포함한다. 다. 물류산업 및 시장관련 결정 물류산업 및 시장관련 결정은 화물자동차, 철도, 항공, 해운 등 수단별 운 송산업 및 부대서비스산업(보관, 하역, 정보, 포장 등)의 육성과 관련된 정책 적 의사결정을 의미하며, 의사결정의 대상은 자가물류가 아니라 영업물류 부문이 된다. 물류부문의 세부 시장내 또는 시장간에는 경쟁 및 보완 관계 가 존재하여 의사결정과정에서 산업간 이해상충상황이 빈번히 발생하게 된 다. 따라서 의사결정에 있어 업종별 공급서비스수준(서비스 영역, 빈도, 가격 등)이 가장 중요한 고려요소가 된다. 라. 물류제도/행정관련 결정 물류제도/행정관련 의사결정은 물류체계의 모든 부문에 대한 법적, 제도 적 지원과 관계된 것으로 운영체계, 물류거점 운송인프라체계, 물류산업체

제2장 국가물류의사결정의 기본구조 분석 13 계 등 모든 하위체계와 직 간접으로 연결된다. 주요 의사결정으로는 관련 제도 및 법규의 제정, 정비 등을 들 수 있다. <표 2-1> 국가물류정책의 의사결정범위 및 구분 구 분 관련하위체계 결정형태(예) 고려요소 국가SCM 모형에의 포함가능성 물류거점 운송인프라 공급 물류운영 기반개선 물류시장/ 산업선진화 제도/행정 선진화 인프라체계 운영체계 인프라체계 물류산업 체계 운영체계 제도/행정체계 운영체계 인프라체계 물류산업 체계 물류거점 입지 운송인프라 건설 물류표준 제정 및 보급 통합물류정보망 구축 물류기술 개발 3자물류 활성화 물류법규/제도 정비 품목별/수단별/지역내 지역간 화물수요 거점별/수단별 인프라 공급수준 품목별 운송경로 및 수송구조 수단별 이용조건 수준 및 특성 표준사용여건 및 실태 업종별 화물운송경로 및 구조 수단별 공급서비스수준 물류거점 배치 운송수단별 이동패턴 물류여건 및 니즈변화 공급서비스수준(범위, 빈도, 가격 ) 제도/행정지원수준 물류시장구조 물류인프라 및 서비스망 수준 물류산업 수준 제도/행정지원수준 2. 국가SCM모형의 의사결정 지원가능영역 국가SCM모형 개발의 주목적은 현 국가물류체계에 대한 평가 및 개선정 책에 대한 의사결정 지원이다. 국가SCM모형의 지원영역은 물류체계 전 영 역을 대상으로 하나, 최적화, 시나리오분석, 경제성평가 등 계량화가 가능한 영역으로 범위를 제한하는 것이 바람직하다. 시간적, 공간적 적용범위도 장 기적이고 거시적 영역으로 제한한다. 즉, 국가물류 의사결정단계를 기간기 준으로 구분할 경우 3단계 운영적 결정, 전술적 결정, 전략적 결정 로

14 나눌 수 있으며, 국가SCM모형은 이중 전략적 결정단계를 지원하는 의사결 정지원시스템의 역할을 하게 된다. 따라서 국가SCM모형의 주요 의사결정 지원영역은 크게 물류거점 운송인프라 공급 결정, 물류전략의 시뮬레이션 및 평가, 물류운영기반 개선의 시뮬레이션 및 평가, 물류산업 시장분석 및 정책 평가로 구분할 수 있다. <그림 2-3> 국가SCM모형의 주요 의사결정 지원가능영역 물류거점 운송인프라 공급결정은 물류거점시설의 최적입지 및 평가, 운 송인프라의 최적 공급(노선, 구간) 및 평가, 물류유발시설(산업단지, 경제자 유구역 등) 입지의 물류체계에의 영향분석, 물류수요분석 및 평가 등을 의사 결정지원영역으로 한다. 물류전략의 시뮬레이션 및 평가는 국가차원의 물류 정책 가령 5대 거점의 복합화물터미널 중심 화물자동차운송체계 등 을 시나리오로 구성하고, 시뮬레이션을 통해 그 타당성을 평가함으로써 의사결 정을 지원하게 된다. 물류운영기반 개선의 시뮬레이션 및 평가는 물류운영 지표 개선대안(또는 목표)별 시뮬레이션 및 평가를 수행한다. 마지막으로 물 류산업 시장분석 및 정책 평가는 운송수단별, 업종별 물류경쟁력 분석 및 정책에 따른 시장영향평가를 주영역으로 한다.

제2장 국가물류의사결정의 기본구조 분석 15 제3절 국가물류정책의 의사결정구조 및 과정 1. 국가물류정책 의사결정구조의 특징 국가물류정책 의사결정의 특징은 크게 위계성, 상호관련성, 복잡성으로 요약될 수 있다. 가. 의사결정의 위계성 국가물류체계는 여러 하위체계로 구성된 시스템으로 전체체계, 하위체계 간에 명백한 위계관계가 존재한다. 같은 맥락에서 국가물류정책을 결정하는 의사결정 간에도 위계가 존재한다. 의사결정은 기간의 범위에 따라서도 구 분될 수 있으며, 크게 전략적 의사결정(strategical decision), 전술적 의사결정 (tactical decision), 운영적 의사결정(operational decision)으로 구분된다. 전략적 의사결정은 정책 및 계획기간이 중장기에 해당하는 의사결정으로 물류체계 의 거시적 디자인 1) 과 관련된다. 전술적 의사결정은 정책 및 계획기간이 단 기 또는 중기에 해당하는 의사결정으로 물류체계 내에서 자원의 효율적 이 용과 관련된다. 전술적 의사결정의 예로는 철도화물 서비스계획 및 인프라 배정, 블록트레인(block train)의 도입 등을 들 수 있다. 마지막으로 운영적 의 사결정은 정책 및 계획기간이 단기에 해당하는 의사결정으로 통상 매일 매 일의 물류체계운영 예를 들어 화물트럭 또는 열차 배차계획, 배송센터 입 출고관리 등 과 관련된다. 각 위계별 의사결정과정은 고정되었다기보다는 위계 간 의사결정을 통합 하는 의사결정모형의 시도가 최근 활성화되는 추세이다. 예를 들어 물류거 점입지(전략적 의사결정) 및 화물운송서비스 디자인(전술적 의사결정) 통합 모형 등이 해당된다. 이러한 점에서 국가SCM모형은 전체 국가물류체계의 1) 국가물류거점의 최적입지결정, 운송인프라 공급결정, Hub-and-spoke 등 운송망전략의 디자인 등 이 대표적인 예로 들 수 있음

16 <그림 2-4> 물류계획의 범위 및 구분(예) 거시적 효율성을 추구하는 도구로서, 전략적이고 구조적 차원의 의사결정지 원에 중점을 두고 개발되는 것이 바람직하다. 나. 의사결정의 상호관련성 물류체계는 개방형 동적 시스템으로 시스템내 및 시스템외의 변수들간의 상호관계에 의해 운영된다. 이러한 시스템적 속성은 물류체계의 개선을 위 한 의사결정에서도 각 세부의사결정간 상호관련성이 존재한다. 예를 들어 물류거점입지 의사결정과 운송서비스(서비스 형태, 빈도 등) 배정 의사결정 간의 상호관련성 등이 그것이다. 따라서 효율적 의사결정은 의사결정간 상 호관련성을 얼마나 정확하게 파악하는가에 따라 좌우될 수 있다. 다. 의사결정의 복잡성 물류체계는 다양한 주체와 하위체계로 구성된 복잡한 시스템으로 의사결

제2장 국가물류의사결정의 기본구조 분석 17 정 또한 복잡하고 난이도가 높다. 예를 들어 입지결정과 서비스디자인 문제 는 수학적으로 최적해의 도출이 난해한 문제로 분류된다. 물류정책에 있어 의사결정의 효율성 제고를 위해서는 결정변수의 선정과 변수들 간의 상호관 련성을 설정하는 것이 매우 중요하다. 의사결정의 난이도를 줄이기 위해 다 단계 평가가 가능한 의사결정지원시스템의 활용도 주요 대안이 될 수 있다. 2. 국가물류정책 의사결정의 현행구조 현재 국가물류정책의 기본적인 구조는 문제점 진단, 개선전략 수립, 정책 입안, 타당성 검토 및 의견수렴, 관련부처 협의, 정책 시행으로 구성된다. 개 선전략은 관련 국가단위계획(예: 국가물류기본계획)을 통해 사전에 총괄적으 로 설정되므로 정책사안에 따라 생략될 수 있다. 전반적인 의사결정절차에 서 나타나는 특징은 각 의사결정단계가 단방향으로 진행되고 있어 명시적인 평가 및 정책집행 후 피드백(feed-back)이 매우 미약하다는 점이다. 부처간의 의견조정(예산 확보, 부처간 공동사업영역 등) 과정에서 일부 정책(사업)이 수정되기도 하나 실질적인 조정은 어려운 상황이다. 개선전략도 국가계획의 일부로 제시되고 있으나, 실질적인 평가에 근거하 기 보다는 선언적/거시적 전략의 형태로 제시되어 실효성과 효율성에 대한 검증이 불명확하다. 의사결정단계별로 정책의 검증 또는 평가가 통상 사업 의 경제적 타당성 평가 주로 연구용역 에만 의존하고, 평가도 단발성 에 그치고 있어 정책추진이 물류체계에 미치는 다양한 영향들에 대한 고려 가 미흡한 의사결정구조를 갖고 있다. 사업의 경제성 평가 외에 물류체계 내에서의 이용수요규모, 운송분담, 물류거점 및 운송 인프라망에서의 물동 량흐름 등의 변화를 측정하기 위한 수단은 전무한 실정이다. 물류행정체제 또한 부처별로 산재하여 부처간의 업무조정에 따라 정책의 집행여부가 좌우되는 의사결정구조를 보이고 있다. 대부분의 국가에서 물류 수단(도로, 철도, 해운, 항공 등)만은 한 부처에서 담당하나 우리나라의 경우

18 <그림 2-5> 물류정책의 의사결정 기본구조 예(현재) <그림 2-6> 물류정책의 의사결정구조 예(SCM모형 활용시)

제2장 국가물류의사결정의 기본구조 분석 19 여러 부처로 산재하여 부처간 업무조정과 협조가 용이하지 않은 구조이다. 즉, 건교부는 육상(도로, 철도) 및 항공, 해수부는 해운 및 항만, 산자부는 산 업물류(화주, 유통측면), 농림부는 농산물 물류, 기획예산처는 예산 및 재원 조달, 재경부는 세제 등 지원부문을 담당하고 있다. 다양한 물류니즈(needs), 문전(door-to-door)일관서비스 등으로 수단간 통합연계물류시스템의 중요성이 증대되고 있으나 행정 및 정책 추진기능의 분산으로 적절한 대응이 곤란하 며, 부처간 효율적인 정책조정을 위한 수단이 없어 체계적인 사업추진에 애 로가 있다. 3. 국가SCM모형의 적용가능성 국가SCM모형을 통해 기존의 물류정책 의사결정구조에 대한 획기적인 개 선이 가능하다. 국가SCM모형은 문제점 진단, 개선전략 및 대안 설정, 정책 입안 등 각 의사결정단계에서 필요한 계량적 정보의 제공과 평가를 통해 의 사결정을 신속하고 효율적으로 지원할 수 있다. 각 의사결정단계에서 다양 한 대안에 대한 시뮬레이션을 통해 의사결정의 우선순위와 정책적 영향을 측정하는 것도 가능하다. 부처간 행정기능이 산재된 우리나라의 경우 다양 하고 체계적인 의사결정관련 정보의 제공으로 부처간 정책조정능력을 제고 할 수 있으며, 사후적으로 정책 집행후 영향을 지속적으로 검증하고 평가할 수 있도록 지원한다.

20 제3장 관련이론 및 모형 고찰 제1절 물류의사결정문제의 분류 1. 활동 주체에 따른 분류 물류 활동주체별 물류의사결정의 문제는 크게 공공부문(public sector)과 민 간부문(private sector)으로 구분될 수 있다. 민간부문은 민간기업활동영역으로 물류주체(화주, 운송사, 정부)도 시장경제원리에 주로 지배되며 정부도 시장 에 적용될 수 있는 운임, 지원세제 등을 통해 역할을 담당하고 있다. 공공부 문은 공공경제주체(공기업, 공적 시설)의 활동영역으로 물류주체도 공공서비 스의 극대화에 초점을 두고, 일반적으로 시장원리는 일정부분 제한된 상황 에서 각자의 역할을 담당하게 된다(Daskin, 1985). 물류의사결정에 있어 정부의 역할은 화주와 운송사가 활동할 수 있도록 사회적 인프라를 제공하는데 있으며, 인프라의 공급, 규제, 조세제도 등과 같은 의사결정문제가 연관되어 있다. 하지만 본 연구에서 바라보는 물류의 사결정은 국가를 하나의 기업으로 보고, 국가차원의 SCM 의사결정의 문제 를 다루고 있다. 그러므로 제시된 화주와 운송사의 의사결정 문제 중 국가 적 관점에 적합한 것을 추가적으로 선별해야 한다. 예를 들어 재고관리와 같은 기능은 화주기업 차원의 의사결정문제로서는 의미가 있으나, 국가적

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 21 <표 3-1> 활동주체별 물류의사결정문제 구분 구 분 활동주체 의사결정문제 의사결정주기 민간부문 공공부문 화 주 운송사 정 부 화 주 운송사 정 부 - 재고관리 - 마케팅, 가격결정 - 운송수단의 소유/임대/계약이용 여부 - 생산계획 - 시설입지 - 경로 및 일정계획 - 가격 및 서비스수준 - 운송수단의 보유규모 및 구성 - 네트워크 구조 - 인프라 이용에 따른 요금부과 및 세제 결정 - 인프라 공급 및 유지 관리 - 규제의 수준 및 속성 - 조직구성 - 마케팅, 가격결정 - 운송수단의 소유/임대/계약이용 여부 - 제공할 서비스의 범위 - 시설입지 - 경로 및 일정계획 - 수송관련 서비스수준 - 운송수단의 보유규모 및 구성 - 네트워크 구조 - 보조금 수준 - 인프라 공급 및 유지 관리 - 규제의 수준 및 속성 단기 단/중기 중기 중기 장기 단기 단/중기 중기 장기 중기 중/장기 중/장기 단/중기 단/중기 중기 중기 장기 단기 단/중기 중기 장기 중기 중/장기 중/장기 차원에서는 연관성이 낮은 결정요소이다. 반면 시설 입지, 네트워크 구조 등 은 국가 SCM차원에서도 중요한 의사결정문제에 해당한다. 국가 SCM관점의 의사결정 문제로는 시설의 입지(facility location), 네트워크의 구조(network configuration), 인프라의 공급(infrastructure provision) 등을 들 수 있다. 2. 의사결정주기에 따른 분류 물류의사결정문제는 의사결정주기에 따라 운영차원(단기, 분~월 단위), 계획차원(중기, 주~분기 단위), 전략(구조적)차원(장기, 분기~년 단위 이상)

22 으로 분류될 수 있다. 운영차원 의사결정은 주로 현장 수준의 물류활동의 구체적인 실행과 관련된 것으로 실행시스템, 운반계획, 생산계획 등의 의사 결정문제를 다루게 된다. 계획차원 의사결정은 수송계획, 제조계획, 분배계 획, 재고계획, 공급체인계획, 판매 및 운영계획, 수요계획 등의 의사결정문제 를 다룬다. 전략 또는 구조적 차원 의사결정은 공급체인 네트워크 설계, 공 급체인 구조 설계, 전략계획 등이 있으며, 짧게는 분기에서 길게는 수년의 계획범위에 해당되는 장기적 의사결정문제를 다룬다. 국가SCM모형에서 다 루는 의사결정의 문제는 장기적 의사결정이 요구되는 물류시설의 입지, 네 트워크 구조, 인프라의 공급 등 전략적 차원의 의사결정문제가 대부분이다. <그림 3-1> 물류운영시스템과 국가SCM관련 의사결정

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 23 제2절 관련이론 모형과 문제해결구조 1. 개 요 앞서 제시한 바와 같이 국가SCM모형의 주요 의사결정문제는 물류시설 입지, 수송네트워크의 운영구조, 인프라의 공급 등으로 구분이 가능하다. 국가물류체계 차원에서는 시설입지모형과 수송네트워크 분석모형이 대표 적으로 활용된다. 하지만 국가차원에서 시설의 입지선정, 수송네트워크의 구조 결정, 인프라의 공급여부 등은 최소 10년에서 20~30년에 걸친 장기적 의사결정 문제이므로 분석의 기초로서 수요분석이 선행되어야 한다. 이는 국가SCM모형 내에 화물수송수요를 분석하기 위한 교통수요분석모형이 필요 하다는 것을 의미한다. 물류의사결정과정은 사전에 결정된 목표나 목적을 만족시키는 대안을 발 견하는 과정이다. 그러므로 물류의사결정은 일반적으로 하나의 목적 또는 목표로 구성된 경우보다는 여러 가지의 목표를 동시에 만족시켜야 하는 다 목적의사결정(multiple objectives decision making)의 특성을 갖는다. 결과적으로 국가SCM모형의 의사결정은 장기적 의사결정에 해당하므로 장기간에 걸쳐 발생하는 다양한 비용요소와 편익요소를 총괄적으로 평가할 수 있는 계량화 된 기능의 지원이 필수적이다. 이러한 관점에서 장기간에 걸쳐 발생하는 비 용 및 편익, 기타 여러 가지 목적들을 단일기준으로 계량화할 수 있는 경제 성 분석 또는 타당성 평가 모형도 국가SCM모형의 핵심구성요소 중 하나로 포함되어야 한다. 따라서 국가SCM모형의 핵심구성요소는 시설입지모형과 운송네트워크모형, 기초입력자료를 생성하기 위한 교통수요분석모형, 최종 적으로 의사결정의 판단기준이 되는 경제성 분석 및 타당성 평가 모형 등으 로 구성될 수 있다. 본 연구에서는 제시된 4가지 핵심구성요소를 중심으로 관련된 이론 및 모형에 대해 살펴보기로 한다.

24 2. 입지모형 입지모형에 대한 체계적 정리는 Daskin과 Owen(1999), Sule(2001) 등에 의해 시도되었다. 본 연구에서는 활용 가능한 여러 가지 입지분석 이론에 대해 검토 차원에서 이들 두 연구를 중심으로 입지분석모델을 정리하였다. 가. Daskin과 Owen의 분류 1) 연속형 모델(Continuous models) 연속형 모델은 수요가 연속적인 공간상에 분포된 것으로 가정하며, 대부 분 기하학적 확률이론에 기초를 두고 있다. Weber 문제(Weber, 1929)는 일련의 이산적인 위치들에 대한 무게중심에 해당하는 위치를 찾는 문제로, 연속형 입지모델의 전형적인 사례로 알려져 있다. Weber 문제의 단점은 모델이 비선형(Non-Linear Programming) 형태로 구현되어 계산과정이 어렵다는 점이다. 특히 연속적인 공간을 가정하고 있 기 때문에 현실성이 부족한(infeasible) 위치(예: 큰 호수의 중간)를 최적해로 제공하는 경우가 발생할 수 있다는 단점을 갖고 있다. Weber 문제의 현실성을 강화하기 위해 일부 영역을 배제하는 개선된 모 델을 제시하고 있으나, 이는 계산의 복잡성을 가중시키는 결과를 초래할 수 있어 활용도가 떨어진다는 단점이 있다(Aneja and Parlar, 1994; Batta et al., 1989; Larson and Sadiq, 1983; Hassen et al., 1982; Hurter et al., 1975). 2) 네트워크 입지 모델(Network location models, Discrete location problem) 네트워크 입지 모델은 시설 및 수요는 항상 노드 또는 링크(이산적인 후 보 지점) 상에 위치하는 것으로 설정되며, 후보지점간의 거리 척도가 시설과 수요 노드간의 거리를 측정하기 위해 도입된다. 대표적으로 트리(tree)형 입 지문제와 네트워크(network)형 입지문제로 분류할 수 있다.

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 25 트리형 입지문제는 네트워크형 입지문제의 특수한 경우(case) 중 하나로 대부분의 일반적 네트워크형 입지문제들이 NP-hard 문제인 반면, 이를 트리 형태로 전환할 경우 Polynomial한 시간 내에 해결할 수 있다는 장점을 갖는 다 2). Polynomial 트리 알고리즘은 일반적인 그래프 상에서 휴리스틱 알고리 즘을 구현하여 해결이 가능하다. 3) 정적(static) 및 동적(dynamic) 입지모델 입지의사결정문제는 분석시점의 시간적 특성과 관련하여 정적 입지문제 와 동적 입지문제로 구분할 수 있다. 정적 입지문제는 특정 시점을 기준으 로 의사결정 분석을 수행하는 것으로 비용, 거리, 수요 등이 시간과 독립된 것으로 가정한다. 동적 입지문제는 특정 시점을 기준으로 한 의사결정이 계 속되는 운영환경의 변화에 따라 재평가되고 변형되는 상황을 고려한 모형으 로 보다 현실성이 있는 것으로 평가되고 있다. 하지만 시간변화에 따른 많 은 기초데이터가 투입되고 분석되어야 하므로 분석기간이 길고 모델의 복잡 성이 증가하는 것으로 알려져 있다. 4) 확정적(deterministic) 및 확률적(stochastic) 입지모델 입지의사결정문제는 입력자료의 확률적 특성에 따라 확정적 입지모델과 확률적 입지모델로 분류될 수 있다. 먼저 확정적 모델은 투입되는 모든 입 력자료들이 확실하게 알려져 있고, 수요의 발생 및 고객에 대한 서비스 프 로세스 상에 무작위성이 없는 것을 가정한다. 반면에 확률적 모델은 입력자 료 중 일부 또는 전부에 불확실성이 존재하여, 입력데이터가 확률적으로 주 어진다. 수요의 발생 및 서비스 프로세스의 경우도 무작위성이 존재하는 것 으로 가정하고 있다. 2) NP-hard란 문제의 크기(변수의 수)가 커지면 검토해야 할 경우의 수가 기하급수적으로 증가(지수 함수 형태로 증가)하여 최적해를 찾는데 어려움이 가중되는 문제 유형을 의미하며, Polynomial은 문제의 크기(변수의 수)가 커져도 검토해야 할 경우의 수가 아주 급격히 증가하지 않아(다항함수 형태로 증가) 최적해를 찾는데 큰 어려움이 없는 문제 유형을 의미.

26 5) 단일목적 및 다목적 함수형 입지모델 입지모델은 목적함수의 형태에 따라 단일목적(single objective) 의사결정모 델과 다목적(multi-objective) 의사결정모델로 분류될 수 있다. 일반적인 모델 의 대부분이 단일목적함수의 형태를 취하고 있으나 시설입지문제는 다목적 함수의 형태를 갖는다. 시설입지모델은 전략적 속성을 갖는 경우가 대부분 으로 의사결정에 영향을 미치는 많은 구성요소들이 존재하며, 이러한 구성 요소들은 성격적으로 서로 차이가 존재한다. 경우에 따라 상치되는 목적들 이 복합적으로 결합되는 형태를 나타내기도 한다. 나. Sule의 분류 1) 질적(qualitative) 및 계량적(quantitative) 모델 입지의사결정과 관련된 의사결정모델의 유형은 크게 질적 모델과 계량적 모델로 분류될 수 있다. 질적 모델은 최적해 도출보다는 고려 가능한 이산 적인 대안들에 대한 우선순위 도출이 주목적으로 정성적 자료에 기반한다. 단일척도화하기 어려운 다기준의사결정(Multi-Criteria Decision Making; MCDM) 문제를 계량적으로 분석할 수 있는 수학적 기반을 제공한다는데 강점이 있 다. 대표적으로 기법으로 계층분석기법(Analytical Hierarchy Process; AHP), 자 료포락분석(Data Envelopment Analysis, DEA), 퍼지(fuzzy)기법 등이 활용된다. 질적 모델과 달리 계량적 모델은 최적해 등 계량적 목표치 도출을 주목 적으로 하는 모형이다. 입지해야 할 시설수(단수입지, 복수입지), 시설의 종 류, 타계획(예: 배정계획, 수배송계획 등)과의 연계, 운송망적 요소의 고려여 부 등에 따라 매우 다양한 형태로 개발되고 있는 추세이다. 2) 단수입지 및 복수입지모델 계량적 모델은 입지의사결정의 대상이 되는 시설의 수에 따라 단일시설 입지모델(single facility location problem)과 복수시설입지모델(multiple facility

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 27 location problem)로 분류된다. 먼저 단일시설입지모형은 가장 기초적인 모델 로 다음과 같이 다양한 형태로 분류될 수 있다. Single facility location problem Minimax location problem Diamond covering problem Weighted customer problem (Weighted) Circle covering problem Undesirable facility location Location of a linear path facility Facility location with limited distance 복수시설입지모델(multiple facility location problem)은 시설의 종류가 동일한 지의 여부에 따라 다른 접근방식이 적용된다. 일반적으로 여러 종류의 시설 입지 경우 비용최소화기반의 정수선형계획법(Integer Programming) 형태로 구 성되고, 동일 종류의 시설입지의 경우 단일차원 문제(one dimensional problem) 이므로 주로 동적계획법(Dynamic Programming) 형태로 구성된다. 3) 입지 배정 통합모델 입지결정문제는 통상 수배송계획이나 재고계획과 밀접한 관련성을 갖고 있다. 따라서 입지결정문제에 관련문제를 반영하여 입지결정의 현실성을 높 이기 위한 시도가 활발히 이루어지고 있다. 이와 관련한 대표적인 모델로서 기본 입지 배정 모델(basic location-allocation model)을 들 수 있다. 기본 입 지 배정 모델은 계량적 모델 중 하나로 입지모형에 배정모형(allocation model)을 추가하여 동시에 해법을 도출한다. 이 모델은 배정모형이 추가된 관계로 해를 발견하는 과정이 더욱 어려워지고, 이 때문에 해 도출 방법으 로 휴리스틱(heuristic) 접근법이 주로 활용된다.

28 <그림 3-2> 입지모형의 분류체계

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 29 4) 네트워크 시설 입지모델 네트워크 시설 입지모델(network facility location)에서 입지는 네트워크상의 결점점인 노드 외에 브렌치(branch) 상에도 존재하는 것을 허용한다. 문제형 태는 크게 Vertex 문제와 p-center 문제로 구분된다. Vertex 문제는 시설이 노 드 상에만 위치할 수 있는 경우만을 허용하는 반면, p-center 문제는 시설이 브렌치 상에 위치하는 것을 허용한다. Vertex 문제는 비용을 최소화하면서 최적의 시설수를 찾는 문제로 모든 고객이 주어진 제약을 충족시켜야 한다. 비용요소가 고려되지 않는 경우 해 도출은 Row-Column Dominance Method를 사용한다. 데이터는 0-1 행렬로 표현 되는데, Row 또는 Column Dominance Rule을 이용하여 행렬을 감소시키고 감 소된 행렬 상에서 최적해를 찾는 방법이다. 비용요소가 고려되는 경우 선형 계획법이 적용된다. 두 연구의 분류체계 이외에도 입지모델에 대한 분류체계는 연구자별로 매우 다양하다. <그림 3-2>는 여러 연구에서 제시되고 있는 다양한 입지모 델의 분류체계를 종합적으로 정리한 것이다. 3. 수배송네트워크 모형 가. 네트워크 디자인 모델 수배송네트워크 분석을 위한 가장 대표적 접근방법은 네트워크 디자인 문제로 표현하여 해결하는 것이다. 네트워크 디자인모델은 수송계획에서 발 생하는 전략적, 전술적, 운영적 수준의 의사결정 상황을 모두 아우를 수 있 는 기법이다. 대부분의 네트워크 디자인 의사결정들이 이산적인 대안들의 집합으로부터 최선의 대안을 선택을 하는 문제이므로 주로 정수계획 또는 혼합정수계획모형의 형태로 모형화가 가능하다. 네트워크 디자인 모델은 수송계획 이외에도 통신네트워크 구축계획, 수자

30 원네트워크 구축계획, 분배계획 등 최적화가 가능한 다양한 분야에서 활용 되고 있다. 나. 이산선택모형(Discrete choice models) 네트워크 디자인모델에서 대부분의 결정변수는 이산 선택 형태의 의사결 정구조를 가진다. 이러한 형태의 모델은 이산선택모형으로 불리며 많은 경 우 결정변수가 정수 형태를 취하고 있다. 이산선택모형은 수배송의 상황과 네트워크 구조에 따라 문제형태 및 해법이 매우 다양하다. 예를 들어 취급 <표 3-2> 수배송모형의 다양한 형태 문제유형 수요구조 목적함수 용량제약 추가제약식 Minimal spanning tree Shortest path Steiner tree problem Multi-commodity flow problem Minimal directed spanning tree Traveling salesman problem Vehicle routing problem Fixed charge network design problem Budget design problem Network design traffic equilibrium problem complete(undirected network) 자유재량 (arbitrary) complete on a subset of nodes (undirected network) 자유재량 (arbitrary) 단일공급원 (single source) complete 단일공급원 (single source) 자유재량 (arbitrary) 자유재량 (arbitrary) 자유재량 (arbitrary) 모델변수에 대해 선형, flow cost 없음 flows에 대해 선형, design cost 없음 모델변수에 대해 선형, flow cost 없음 (비)선형 flow costs, design cost 없음 모델변수에 대해 선형, flow cost 없음 모델변수 및 flow에 대해 선형, cost는 매우 큰 상수(fixed) 모델변수에 대해 선형, flow cost 없음 모델변수 및 flow에 대해 선형 flows에 대해 선형, design cost 없음 자유재량 (arbitrary) 제약 없음 제약 없음 제약 없음 자유재량 (arbitrary) 제약 없음 제약 없음 모든 링크에 대해 고정 용량제약 제약 없음 제약 없음 제약 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 모델변수에 할당 제약(assignment constraints) 없음 design cost에 예산제약 각 제품에 대해 최소비용 루트 선택

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 31 화물품목의 수에 따라 단수품목모델, 복수품목모델로 구분된다. 이산선택모 형에서 수요 및 물량의 흐름은 네트워크 디자인 주기 동안 통상 고정된 것 으로 가정된다. 다. 해 도출 방법 수배송모형은 대체로 선형계획 또는 혼합정수계획 모형을 기반으로 구성 되며, 해 도출 방법은 크게 최적화 기반과 휴리스틱 기반으로 구분된다. 최 적화 기반 해 도출 방법은 수학적 최적해(또는 근사해)의 도출을 목적으로 하는 반면, 휴리스틱 기반 해 도출 방법은 국지해(local optimal solution) 또는 특정한 수준의 해에 이를 때까지 단계적인 절차를 통해 발견적으로 해를 도 출하는 기법이다. 대표적인 최적화 기반 해도출방법은 다음과 같다(Magnanti and Wong, 1984) Hu : 비제약 예산 디자인 모델을 해결하기 위해 Maximum flow computation 을 기반으로 O(n5) 알고리즘을 제안 Kariv and Hakimi : K-median location 문제를 해결하기 위해 dynamic programming approach를 고안 Benders Decomposition : 혼합정수계획법을 위한 알고리즘으로 네트워크 상 의 최적 경로 솔루션을 제공 Magnanti and Wong(Pareto optimal cuts methodology) : 정수변수를 제거하기 위해 Benders decomposition에 preprocessing 절차를 결합 Branch and Bound : 정수계획법의 대표적 기법으로 트리탐색을 기반으로 한 열거형 알고리즘 Lagrangian and Linear Programming : 네트워크 디자인 모델에 대한 lower bound를 유도하기 위해 Lagrangian relaxation and dual ascent procedures 사용 한편, 비선형 비용함수를 갖는 경우 최적해를 찾기 위한 해법은 매우 복 잡해진다. 일반적으로 비선형 비용함수를 갖는 문제는 convex routing 비용

32 문제, concave routing 비용 문제 등으로 분류된다. 해법으로는 Incremental Improvement Algorithms, Linearization, Adjacent Extreme Point Search 기법, Branch and Bounds 기법, 동적계획(Dynamic Programming)기법 등을 들 수 있으며, 문 제의 특성에 따라 적절한 기법을 선택하여 이용한다. <표 3-3> 비선형 수배송문제의 해법형태 문제유형 연구자 해 도출 알고리즘 Uncapacitated budget design with convex routing costs Cotes and Laughton Generalized Benders decomposition (heuristic) Budget design with convex routing costs Dantzig et al. Steenbrink decomposition Uncapacitated design with convex routing costs Haubrick Delete heuristic Uncapacitated budget design with convex routing costs Hoang Generalized benders decomposition Uncapacitated budget design with convex routing costs LeBlanc Branch and bound Budget design with convex routing costs LeBlanc and Abdulaal Steenbrink decomposition Uncapacitated budget design with convex routing costs Morlok and LeBlanc Add-delete heuristics Convex routing costs with limited no. of paths McCallum Linear programming generalized upper bounding code Convex routing costs Steenbrink Steenbrink decomposition (heuristic) Concave capacity costs Single commodity concave cost flow problem Yaged Achim et al. Daeninck and Smeers Gallo et al. Gallo and Sodini Marginal and average cost linearization heuristic Branch and bound Adjacent vertex search heuristic Branch and bound Marginal cost linear approximation and adjacent vertex search heuristic 자료: Magnanti, T.L. and R.T. Wong, "Network Design and Transportation Planning: Models and Algorithms," Transportation Science, Vol.18, 1984, pp.1-55.의 내용을 재정리. 4. 수요예측모형 국가SCM모형에서 다루는 수요는 교통수요, 특히 화물교통수요를 의미한

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 33 다. 교통수요추정은 교통 영향권의 미래 교통체계에 대하여, 현 시점의 통행 패턴에 대한 신뢰성을 전제로 기존 교통시설의 개선 및 개량 규모, 위치, 그 리고 필요한 교통시설의 종류, 규모 등과 이에 따른 비용, 기간 등을 예측할 수 있는 기초자료를 공급한다. 그러므로 교통수요추정은 교통투자사업의 타 당성 평가과정에 가장 중요한 역할을 담당하며, 교통계획의 대상, 종류 및 범위, 추정단계의 구분 방법에 따라 적용 모형이 다를 수 있다. 가. 수요추정방법 일반적인 교통수요추정은 통행발생, 통행분포, 수단분담, 통행배정 단계로 구분, 각 단계를 어떻게 통합하여 정리하는가에 따라 다양한 추정방법이 존 재한다. 주요 수요추정방법으로는 전통적 4단계 추정방법, 개별행태별 추정 방법, 개략적 수요추정방법, 직접수요 추정방법 등이 있다. 1) 4단계 추정방법 4단계 추정방법은 가장 전통적인 수요추정기법으로 최근에도 활용도가 매우 높은 모형이다. 이 방법은 통행발생, 통행배분, 수송분담, 통행배정의 4 단계를 거쳐 교통수요를 추정한다. 각 단계에 대한 설명은 다음과 같다. 통행발생단계 : 각 교통존의 발생통행과 도착통행을 추정하는 단계로 증 감율법, 원단위법, 분류분석법, 교차분류분석법, 회귀분석법 등이 있음 통행배분단계 : 통행발생단계에서 추정된 통행발생량을 교통존간의 통행 으로 배분하는 단계로 성장인자모형, 중력모형, 엔트로피극대화모형, 간섭 기회모형 등이 배분과정에서 이용됨 수송분담단계 : 교통존간에 배분된 기 종점 통행량에 대하여 이용자가 선택 가능한 교통수단별 비율을 추정하는 단계로서 통행단모형, 통행교차 모형, 개별행태모형, 전환곡선법 등의 기법이 적용됨 통행배정단계 : 각 교통수단별 기 종점 통행량을 대상지역 내 가로망에

34 배정하는 과정으로 전량통행배정기법, 용량제약 통행배정기법, 확률적 통 행배정기법, 평형 통행배정기법 등이 이용됨. 주로 정적 통행배정기법이 활용되어 왔으나, 최근에는 ITS기술과 연관된 실시간 동적통행배정기법이 개발 활용되고 있음 2) 개별행태기반 추정방법 개별행태모형은 통행자의 의사결정방법을 모사하여 행태적 측면에서 개 개 통행자의 통행 행태에 초점을 맞추어 정산, 교통존에 구애받지 않고 어 떤 지역단위에도 적용될 수 있다. 시간과 공간에 따라 전이가 가능하며, 4단 계 추정모형에 비해 요구되는 자료의 양이 적고 내생적 상관관계 문제가 발 생하지 않는다. 또한 상황대응적 모형을 통해 교통정책의 영향을 쉽게 도출 할 수 있다. 주요 모형으로는 로짓모형, 네스티드 로짓모형, 프로빗모형 등 이 있다. 3) 개략적 수요추정방법 개략적 수요추정방법은 교통계획 대상이 단기적이고 소규모지역인 경우, 구체적이거나 미시적인 분석이 필요하지 않은 경우, 각종 외생변수에 대한 자 료 취득이 용이하지 않은 경우에 주로 이용된다. 대표적인 방법으로는 과거추 세연장법(extrapolation technique), 수요탄력성법(elasticity technique) 등이 있다. 4) 직접수요추정방법 직접수요추정방법은 통행발생부터 통행배분, 수단분담, 통행배정의 모든 과정까지도 하나의 수학적 수식을 이용하여 동시 추정하는 방법으로 경제학 의 소비행태이론을 기초로 개발된 집계모형이다. 대표적인 모형으로는 추상 수단모형(abstract mode model), 전도성모형, 수단경쟁모형 등이 있다. 전도성모형은 수단간 전이상태, 수단별 통행수요 탄력성 등을 감안하며, 세부모형으로 Quandt-Baumol모형, McLynn모형, Kraft-SARC모형 등이 있다.

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 35 나. 화물수송수요 분석과정 화물수송수요는 국토종합계획, 국가기간교통망계획, 국가물류기본계획, 도시물류기본계획 등 교통계획 및 물류관련 계획의 수립을 위한 정책분석 기초자료로 활용된다. 예를 들어 내륙화물기지, 유통단지 등 국가 주요물류 시설의 수요예측에 활용되며, 도시교통계획 및 개별도로사업 평가에서 화물 자동차 통행자료로도 활용된다. 화물수송수요의 예측과정은 전수화 과정을 통하여 추계된 화물수송수요 자료와 상호관련성이 있는 사회경제지표 등과의 관계식을 통해 미래 수요를 예측할 수 있는 모형을 정립하는 과정이다. 화물수송수요예측은 기존의 통행 수요예측기법을 활용할 수 있으며, 우리나라의 지역간 화물수송수요의 예측 DB를 제공하는 국가교통DB사업의 경우 전통적 4단계 예측기법을 이용하고 있다. 이 과정은 화물발생, 화물배분, 수단분담, 노선배정의 4단계로 진행된다. 화물수요 예측방법은 화물기반모형과 트럭통행기반모형으로 구분된다. 1) 화물기반 모형(Commodity based model) 화물기반모형은 화물시스템이 기본적으로 상품의 이동과 관련되기 때문 에 한 지역의 생산자와 소비자가 화물수송수요를 창출하며, 트럭통행은 이 러한 수요에 대한 공급측면의 반응으로 나타난다는 관점에서 상품이동을 직 접 모형화하기 위해 개발되었다. 현재까지 가장 보편화되어 있는 접근방법 으로 평가되고 있으며, 일반적으로 화물발생, 화물분포, 수단선택, 노선배정 의 순차적인 모형을 활용하거나 각 단계를 하나로 결합한 직접추정방법이 사용되기도 한다. 화물자동차 통행은 화물이동과 차량적재모형(Vehicle Loading model)을 이 용하여 도출되며 모형결과는 트럭통행의 배정에 사용된다. 어떤 접근방법을 적용하더라도 화물기반모형은 화물수요를 트럭통행으로 변화시키는 과정이 반드시 요구된다.

36 2) 화물자동차 통행기반 모형(Truck trip based model) 화물자동차 통행기반모형은 화물기반모형과 달리 트럭통행을 직접 추정 하기 위해 개발되었다. 화물수송과 관련된 비용과 문제는 도로체계상의 트 럭의 행태에서 비롯된다고 보는 관점을 반영한 접근방법이다. 화물자동차 통행모형의 유형은 지역 전체를 대상으로 하는 경우와 특정 지역을 대상으로 하는 경우로 나누어진다. 지역전체를 대상으로 추정하는 방법은 순차적 추정과 직접 추정방법이 있으며, 소지역 지구 등의 범위를 대상으로 토지이용에 따른 화물차량의 통행발생량을 추정하는 방법이 있다. 화물자동차 기반모형은 차량통행에 초점이 맞추어져 있기 때문에 화물발생, 화물분포, 노선배정의 3가지 단계의 모형만 이용되고, 수단선택이 이미 결정 되어 있기 때문에 수단선택모형이나 차량적재모형이 필요하지 않다. 5. 타당성평가 모형(예비타당성조사 중심) 타당성평가 모형은 국가가 주도하는 국책사업의 시행여부에 대한 예비타 당성조사를 지원하기 위한 것이다. 일반적으로 기본구상 기초자료분석 정책적 분석 및 경제성 분석 종합평가(다기준분석) 등의 단계를 거쳐 수 행된다. <그림 3-3>은 타당성평가 모형의 구성 및 단계별 분석내용에 관해 정리한 것으로, 이 중 국가SCM모형에서 적용 가능한 영역은 계량화된 평가 가 가능한 영역으로 경제성분석과 종합평가 단계에 대한 지원이 가능할 것 으로 판단된다. 가. 경제성 분석 경제성 분석은 예비타당성 조사에서 가장 필수적인 단계로 사업수행에 따른 경제적 가치의 발생을 계량화함으로써 사업수행여부에 대한 의사결정 에 핵심적인 정보를 제공하는 역할을 한다. 경제성 분석은 앞서 다룬바 있 는 수요추정으로부터 시작되며, 추정된 수요에 입각하여 기초분석을 수행하

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 37 <그림 3-3> 타당성평가 모형의 구성 및 분석내용(예) 고 제시된 각종 대안에 대한 비용 및 편익을 추정하는 과정을 거친다. 마 지막으로 각 대안별로 추정된 각종 비용 및 편익추정결과를 이용하여 비용- 편익분석, 재무성분석, 민감도분석 등을 수행하게 된다. 그러므로 경제성 분 석 과정에서 각 대안에 대한 사업연도별 비용, 편익을 추정하는 것은 해당 사업 또는 대안의 경제적 타당성에 영향을 미치는 매우 중요한 과정이다. 사업연도별 비용 및 편익의 추정과정은 기초조사를 통해 수집된 각종 원단 위를 이용하여 수작업으로 계산하거나, 해당 사업 또는 대안에 대한 추진 시나리오를 작성하고, 이를 사업 계획기간 동안 시뮬레이션하여 각 사업연 도별 발생비용과 편익을 추정하게 된다. 경제적 타당성 분석기법으로는 비용-편익(benefit cost ratio, B/C ratio) 분석,

38 순현재가치(NPV, net present value) 분석, 내부수익률(internal rate of return, IRR) 분석 등이 있다. 먼저 비용-편익 분석은 비용대비편익 비율을 통해 해 당 사업 또는 대안의 경제적 타당성을 평가하기 위한 모델이다. (식 3-1) B t: t기 발생 편익, C t: t기 발생 비용, r: 할인율, n: 사업의 계획기간 비용대비편익 비율은 해당 사업 또는 대안의 계획기간 동안의 총편익 현 재가치를 총비용 현재가치로 나눈 값으로, 이 비율이 1보다 크면 일차적으 로 경제적 타당성이 있는 것으로 판단할 수 있다. 하지만 비용대비편익 비 율이 1보다 크다고 해서 반드시 경제적 타당성이 있다고 판단하는 것은 아 니다. 미국 OMB Circular No. A-94, 제11절의 공공투자분석에 대한 특수기준 에 의하면, 조세의 초과부담을 감안하여 비용대비편익 비율이 최소 1.25 이 상이 되어야 공공투자사업의 경제적 타당성이 있는 것으로 판단하도록 권고 하고 있다(한국개발연구원, 2000). 순현재가치 분석기법은 사업에 수반된 모든 비용과 편익을 기준년도의 현 재가치로 할인하여, 할인된 총편익에서 할인된 총비용을 감한 값을 통해 경 제성을 판단한다. NPV가 0보다 크면 경제적 타당성이 있는 것으로 판단한다. B t : t기 발생 편익, C t : t기 발생 비용, r: 할인율, n: 사업의 계획기간 (식 3-2) 내부수익률 분석은 편익과 비용의 현재가치 환산값이 같아지는 위치에서 의 할인율을 내부수익률(IRR)이라 하며, IRR을 이용하여 경제성을 판단하는

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 39 기법이다. 즉, 사업시행으로 인한 순현재가치(NPV)를 0으로 만드는 할인율 수준을 찾고, IRR이 사회적 할인율보다 크면 해당 사업은 경제적 타당성이 있는 것으로 판단한다. (식 3-3) B t: t기 발생 편익, C t: t기 발생 비용, R: 내부수익률(IRR), n: 사업의 계획기간 <표 3-4> 경제적 타당성 분석 기법간 비교 분석기법 경제성 판단기준 비용-편익 B/C 1 순현재가치 NPV 0 내부수익율 IRR r 장점 - 이해가 용이, 사업규모에 대한 고 려가 가능 - 비용과 편익의 발생시간이 고려됨 - 대안 선택 시 명확한 기준 제시 - 장래 발생 편익의 현재가치를 알 수 있음 - 한계 순현재가치를 고려하며 타분 석에서 이용이 가능함 - 해당 사업의 수익성 측정이 가능 - 비율적 속성을 이용하므로 규모가 다른 대안을 비교하는데 용이함 - 평가과정 및 결과에 대한 이해가 용이함 단점 - 편익과 비용의 명확한 정의가 어려움 - 상호배타적인 대안선택 시 오 류 발생 가능성 있음 - 사업규모에 대하여 표준화가 되어 있지 않아 사업 대안간 비교 시 오류 발생 가능성 있 음 - 수익성이 극히 낮거나 높은 사 업의 경우 계산이 안 됨 - 사업의 절대적 규모가 고려되 지 않음 - 복수의 내부수익율이 동시에 도출될 가능성이 있음 나. 종합평가기법(다기준 의사결정) 사업의 전반적 타당성 판단은 계량적 방법에 의한 경제적 타당성 분석결 과와 또 다른 한 축인 정책적 타당성 분석 결과를 복합적으로 고려하여 이 루어져야 한다. 하지만 국가사업과 관련하여 주로 이용되는 정책적 분석은 지역경제 파급효과, 지역낙후도 개선 수준, 재원조달의 가능성 분석, 환경/국

40 방/지역화합, 선호도, 추진의지 등 계량화하기 어려운 성격의 분석결과를 제 시하는 것이 일반적이다. 그러므로 경제성 분석의 계량적 분석결과와 정책 적 분석의 비계량화된 분석결과를 하나의 기준으로 통합하기 위한 절차적 방법론이 필요하며, 이를 효과적으로 결합할 수 있는 방법론으로 다기준의 사결정(multi-criteria decision-making, MCDM)기법이 제시된다. 다기준의사결정기법은 복수의 속성(attribute, criteria, 또는 goal)들로 구성된 이산적인 의사결정 공간(finite decision spaces) 내에서의 의사결정 문제를 다룬 다. 일반적으로 데이터 속성, 의사결정자 수, 정보특성에 따라 다음과 같이 다양한 기법이 제시되고 있다. 데이터의 속성에 따른 분류 : deterministic, stochastic, fuzzy기법 의사결정자의 수에 따른 분류 : single 또는 group decision making 정보의 특성에 따른 분류(Chen & Hwang, 1991) : Standard, Ordinal, Cardinal Level 정보의 특성과 관련하여 일반적 의사결정기법은 대부분 기수(cardinal number)정보를 다루며, 이 경우 주로 이용되는 기법으로 WSM(weighted sum model), WPM(weighted product model), AHP(analytic hierarchy process), ELECTRE, TOPSIS 등이 있다. WSM기법은 가장 일반적으로 활용되는 기법으로, 특히 단 일차원 문제에 자주 활용된다. m개의 대안과 n개의 평가기준이 있는 최대화 문제에 대해 다음의 수식을 만족시키는 대안을 최적대안으로 선정하는 기법 이다. (식 3-4) a ij : 대안 i에 대한 속성 j의 실측값 w j : 속성 j의 가중치 WSM은 적용이 매우 간단하다는 장점을 갖고 있으나, 다차원 (multi-dimensional) 문제로 확장될 경우 서로 다른 척도들을 결합하는 과정에

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 41 서 문제점이 발생한다(Fishburn, 1967). WPM(Weighted Product Model)은 WSM과 유사한 구조를 갖고 있으나, 각 속성치들의 값이 더해지는 것이 아니라 비율의 형태로 곱해지는 모델이다. WPM은 두 대안(A K, A L )간 비교 구조를 통해 다차원 척도로 인한 문제를 해 결할 수 있으므로, dimensionless analysis로도 부른다(Miller 등, 1969). (식 3-5) A k : 대안 K, A L : 대안 L a Kj : 대안 K의 속성 j 측정값 a Lj : 대안 L의 속성 j 측정값 w j : 속성 j의 가중치 WPM기법에서는 각 대안별 ranking을 구하기 위해서 각 대안들에 대해 쌍 비교(pairwise comparison)를 실시하고, 쌍비교의 결과 값 이 1보다 큰 경우 대안 K가 대안 L보다 우수한 것으로 평가된다. n개의 의사결정 대 안이 있는 경우, 총 n C 2 회 쌍비교를 실시하며 각 쌍비교의 결과로 나타난 선 호관계를 통해 대안들을 서열화한다. AHP(analysis hierarchy process)기법은 1972년 T. Saaty에 의해 개발된 WSM기 법의 일종으로, 각 속성들에 대한 가중치를 도출하고, 그 가중치를 이용하여 단순선형가중합모형(simple linear weighted sum model)을 구성한다. AHP는 사 전에 성과측정 요소들을 계층구조로 표현하고, 계층 내에서 속성들간의 쌍 비교와 Eigenvalue Method를 통해 각 속성별 가중치(w j )를 계산하기 위한 방법 론을 제시하고 있다는 점에서 일반적인 WSM보다 우수하게 평가받고 있다. (식 3-6) a ij 는 단일척도문제의 경우 속성치 자체를 활용하지만, 다척도문제인 경우

42 각 속성치를 해당 속성의 속성치들의 합을 이용하여 정규화하는 방식을 이 용한다. 특히 AHP는 의사결정자가 각 평가속성을 계층 구조화함으로써 반복적인 평가과정에 있어서 일관성을 제고할 수 있는 체계화된 방법론을 제시하면 서, 비교횟수는 감소시키는 장점을 갖고 있다. 동시에 일관성지수(Consistency Ratio, CR)를 제시함으로써 의사결정자의 일관성 유지 여부를 평가할 수 있 다는 장점을 갖는다. <그림 3-4> AHP 분석과정 제3절 시사점 앞서 살펴본 바와 같이 입지, 수송네트워크, 수요예측, 경제성분석 등의 의사결정에 활용되는 모형은 문제의 속성에 따라 매우 복잡한 구조를 갖고 있다. 현실적으로 국가SCM모형의 최종사용자는 정부, 지자체 또는 공공기관 에 종사하는 행정직 종사자이므로, 앞서 제시된 모델 자체에 대한 이해를 기대하기는 어려운 실정이다. 특히 의사결정문제의 속성에 따른 모형의 선 택과정은 매우 전문적인 지식이 수반되어야 하는 과정이므로, 모형의 개발 과정에서 이를 지원할 수 있는 구조가 반드시 고려되어야 한다. 국가SCM모형은 최종사용자는 화면을 통해서 요구되는 관련 의사결정문 제를 기술하는 것과 관련 정보만을 입력하게 하고, 입력된 정보를 기반으로 문제의 유형분류, 적용 가능한 모형의 발굴, 결과 분석 등의 과정은 시스템 내에 사전에 입력된 규칙에 따라 진행되도록 하는 rule-based 시스템의 형태

제3장 관련 이론 및 모형 고찰 43 를 갖추어야 한다. 이를 위해서 국가SCM의 적용문제를 보다 구체적으로 나 열하고 각 의사결정문제의 특성을 파악하는 과정이 필요하다. 또한 의사결 정문제의 특성과 모형의 문제해결구조가 상호연동될 수 있도록 규칙(rule)을 작성하고, 사용자가 입력한 자료 또는 의사결정문제의 특성을 분석하여 적 절한 모형을 선택할 수 있는 형태로 시스템을 구성해야 할 것이다. 마지막으로 입지모형과 수송네트워크모형의 경우 문제의 성격상 최적해 의 도출이 어려운 경우가 대부분이므로 해법에 대한 다양한 검토와 고려를 통해 국가물류체계에 적합한 방법을 선정하기 위한 노력이 요구된다. 특히 최적해의 도출도 중요하나 국가SCM모형의 경우 국가물류체계에서 나타나는 다양한 양상을 시뮬레이션하는 측면도 간과할 수 없으므로, 이들 하위모형 에서의 해도출 알고리즘이 시나리오분석과 유기적으로 조화될 수 있는 구조 를 갖추어야 한다.

44 제4장 국내외 모형개발 사례분석 제1절 국가 공공 개발사례 1. SCENES 가. 개 요 SCENES는 EU에서 이루어지고 있는 화물 및 여객, 모든 운송수단의 이동 및 그에 따른 정책적 시나리오 분석(목표연도: 2020년)을 위해 개발된 유럽 교통망모형(European transport network model)이다. EU 집행위원회(European Commission)의 4차 연구개발사업 중 하나로 추진된 연구사업으로 3년여의 기 간(1998년 1월 ~2001년 3월)에 걸쳐 18개 산 학 연으로 구성된 컨소시엄 에 의해 수행되었다. 모형은 인프라공급, 운임결정(pricing), 규제 및 운송망 운영 등과 관련된 거시적 정책결정을 지원하기 위한 목적으로 개발되었다. 인프라 공급은 유럽횡단교통망(TENT-T network) 투자계획과 관련되며, 운 임결정은 연료관련 세율, 도로운임, 보조금 등의 책정을 위한 분석과 관련된 다. 규제 및 운송망 운영은 도로주행속도 제한 결정, 철도화물운송관리 개 선, 복합운송 활성화 및 운영개선 등과 관련된다. SCENES는 현재 EU의 교통 백서에 제시하고 있는 2020년 EU 교통수요 시나리오분석을 수행하는 등 정 책평가분석관련 연구에 널리 활용되고 있다.

제4장 국내외 모형개발 사례분석 45 나. 기본구조 SCENES은 수요모형부문(demand model)과 교통분석모형부문(transport model) 으로 구성된 교통수요예측지향성 모형이다. 수요모형에서는 여객과 화물을 별도의 모듈로 구성한 반면, 교통분석모형부문에서는 여객과 화물을 동시에 고려하는 형태로 개발되었다. 모형의 구조는 전통적인 4단계 모형(발생, 배 분, 수단선택, 배정)을 취하나 교통분석모형과 수요모형간의 분석결과는 양 모형에 다시 입력자료로 사용되는 등 피드백(feed-back)이 가능한 것이 특징 이다. 교통분석모형으로부터 도출되는 비용과 운송시간은 다시 수요분석모 형에 비효용(disutilities)의 형태로 피드백되어 활용된다. 수요분석모형에서 여객수요모듈은 세부존(역내 244개, 외부 21개)의 O/D 표 도출을 위해 사회경제자료와 개별행태자료를 연계하여 분석한다. 각 존은 20개 인구그룹과 10개의 통행목적으로 구분된다. 반면 화물수요모듈은 산업 간 지역간 연계성분석과 관련하여 재정투입산출표(산업연관표)를 지역간 투 입산출표로 전환하는 방식으로 분석한다. 24개 산업부문은 전환모듈을 이용 하여 물동량으로 전환되며, 화물O/D표는 여객O/D표와 결합되어 교통분석모 듈을 통해 운송망에 배정된다. 교통분석모형은 모든 수단(도로, 철도, 내륙운 하, 연안해운, 항공, 파이프라인 등)에 대해 다수단교통망(multi-modal transport networks)내에서 여객통행과 화물통행을 동시에 분석하는 것이 특징이다. SCENES는 여객과 화물에 대해 다양한 측정지표(indicators)를 제시한다. 여 객의 경우 20개 사회 경제적 그룹별 인구, 10개 통행목적, 출발 도착존, 도시 비도시지역/국가, 6개 운송수단/비용/운송거리/운송시간/통행 비효용 등, 기타 여객과 운송수단관련 운송망기반 등의 관련 측정지표들을 분류기 준으로 설정하고 있다. 화물의 경우 24개 화물발생품목, 13개 화물운송방식, 출발 도착존, 도시 비도시지역/국가, 11개 개별운송수단 및 복합운송수단, 수단별 운송비용/운송거리/운송시간 등, 기타 화물이동관련 운송망기반 등의 관련측정지표들을 채택하고 있다.