드론(Drone)을 활용한 도서지역 소화물 배송 스케줄링 문제 : 한국 도서지역 사례

국문 초록 (Abstract)

물류 인프라의 비약적인 발전에도 불구하고 국내에는 본질적인 지리적 조건과 정부 및 물류회사의 투자 부족으로 인해 소규모 섬 또는 산간지역에서는 아직까지 정시배송이 어려운 지역이 존재한다. 한편, 무인기 관련 기술이 급격히 발전함에 따라 드론을 기반으로 한 택배서비스는 도서산간지역의 배송 문제를 해소할 수 있는 좋은 대안으로 간주되어 왔다. 국내에는 배송이 제때 이루어지지 않는 많은 섬들이 존재하며 해당 지역에 드론을 도입하기 위한 시도들이 진행되고 있다. 본 논문에서는 두 가지 수리적 모델을 제안하고 있으며 물품 배송 최대화 및 최소배송량의 최대화를 위한 드론 배송 스케줄링을 목적으로 한다. 제안된 모델은 기존의 드론 배송 스케줄링 연구에서 다루어지지 않았던 드론의 기술적인 수준을 반영하는 현실적인 제약사항을 고려하고 있다. 또한 국내 실제 지역을 상정하여 모델을 검증하였으며, 현행 배송시스템과의 배송지연정도를 비교하여 드론 기반의 배송 스케줄링 모델의 효과를 검증하였다. 마지막으로, 포괄적 실험을 통해 드론 배송 스케줄링 모델의 유용성을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Even though the logistics infrastructure has been gradually strengthened, demand in small islands or mountainous regions might not be fulfilled in a timely manner due to the intrinsic geographical conditions and the lack of investment by the government or logistics firms. However, with the rapid development of the drone-related technologies (i.e., a small unmanned aerial vehicle), drone-based parcel delivery has been considered as a good alternative for delivery to such areas. In the seas surrounding South Korea, there are many remote islands that have a similar delivery problem. Thus, drone-based delivery is under consideration. In this paper, we proposed two mathematical models for drone scheduling, the maximization of the delivery amount and the maximization of minimum delivery amount to any islands. We then validate the models using the real case of South Korea. Additionally, we compared the delivery performance (i.e., the degree of late delivery) of the proposed scheduling approach to the current delivery practice. The results showed that the proposed scheduling model is viable.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 표 목차 i
• 그림 목차 ii
• 국문 요약 iii
• Abstract iv
• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
• 1. 연구의 배경 1
• 2. 연구의 목적 2
• 제 2 절 연구의 절차 및 구성 3
• 1. 연구의 절차 및 구성 3
• 제 2 장 이론적 배경 및 선행연구 4
• 제 1 절 드론을 활용한 소화물 배송서비스 4
• 1. 드론의 일반적인 활용사례 4
• 2. 물류분야에서 활용되는 드론 5
• 제 2 절 선행연구 고찰 7
• 1. 드론 기반 배송서비스의 실현가능성과 효율성에 관한 연구 7
• 2. 드론 기반 배송서비스의 효율적인 운영방법에 관한 연구 8
• 제 3 절 기존 연구와의 차별성 10
• 제 3 장 연구 방법론 12
• 제 1 절 문제의 정의 12
• 1. 도서지역 물류사각지대의 배송문제 12
• 2. 드론 기반 배송서비스 모델의 기본가정 12
• 제 2 절 수리적 모델 13
• 1. 도서지역 소화물 배송을 위한 드론 스케줄링 모델 13
• 2. 드론 운영시점의 상한선() 설정 18
• 제 4 장 사례연구 및 실험 20
• 제 1 절 사례 연구의 배경 및 기초 데이터 20
• 1. 사례연구의 배경 20
• 2. 사례연구의 기초 데이터 21
• 제 2 절 사례연구 분석 24
• 1. 배송물량 최대화를 위한 배송 스케줄링 24
• 2. 최소배송율의 최대화를 위한 배송 스케줄링 25
• 제 3 절 포괄적 실험 28
• 1. 현행 배송체계와 드론 소화물 배송체계의 비교 28
• 2. 수요의 변동에 따른 드론 투입 대수 변화를 통한 정시배송율 비교 34
• 3. 드론의 운행속도, 배터리용량 변화에 따른 정시배송율 비교 35
• 4. 추가 배송지역 및 드론 투입을 가정한 실험 37
• 제 5 장 결 론 39
• 제 1 절 연구결과 및 시사점 39
• 제 2 절 연구의 한계점 및 향후 연구 방향 39
• 참고문헌 41