세계 주요 항만간 물류중심 기지화 경쟁이 격화되고 있는 가운데 세계 물류중심지로 선점 또는 우위를 차지하기 위하여 타 항만 보다 유리한 물류 장비의 첨단화와 자동화 시스템을 이용한 선진 항만을 구축하는데 있다. 물류 장비와 자동화 시스템을 연결 시키는 방법은 기존 컨테이너터미널에서는 컨테이너가 이동 할 때 정보 교환을 802.11 무선 규격 망을 구성하여 무지향성, 지향성 안테나를 이용하게 되는데 컨테이너 적재 높이가 높은 경우 사각지역이 발생하며, 주파수 CH(Channel)이 한정되어 있어 타 터미널 혹은 인접 지역에서 주파수 CH을 사 용할 경우에 중첩문제가 발생하여 컨테이너터미널 자동화 장비 운영에 막대한 영향을 미치고 있다. 이 논문에서는 L사에서 제공한 LTE(Long Term Evolution)망을 구성하여 컨테이너터미널의 자동화 장비 운영 데이터를 L사 LTE 기지국에 구성된 LBO(Local Breakout) 망을 이용하여 외부망이 아닌 직접 컨테이너터미널의 운영서버로 연결하는 네트워크 망을 구성하였다. 이를 이용하여 컨테이너터미널에서 야 드 자동화 장비들이 사각지역과 중첩문제가 발생 하지 않고 끊김 없이 데이터를 효율적으로 처리하는 방안을 제시하였다. 또한, 실제 컨테이 너터미널의 기존 무선랜 AP(Access Point) 구성과 신규 LTE 구성을 제시하고 실제 야드 자동화 장비에 적용하여 기존 네트워크 트래픽과 신규 LTE 구성, 네트워크 트래픽을 비교 분석 제시하였다. 무선네트워크 LTE 도입은 컨테이너터미널의 자동화 장비의 사각지역, 주파수 CH 한정과 중첩을 없애 터미널 운영을 효율적으로 관리가 가능하게 되어 업무효율성 제고 및 지속적인 서비스 질의 향상을 위한 필수불가결한 요소가 될 수가 있다.

이적작업은 자동화 컨테이너 터미널에서 하역작업의 생산성을 높이는 운영 전략으로 연구되고 있다. 이는 장치장 블록 내 컨테이너들의 재배치 작업을 의미한다. 이적작업의 크레인 작업할당 문제는 작업가능시간에 대한 제약을 고려하여 이적작업의 효과를 최대화하기 위해 가능한 이적작업 중에서 효율적인 이적작업을 선정하고 이들의 작업순서를 정하는 것이다. 본 연구는 혼합정수계획법을 활용하여 장치장 크레인의 작업할당 문제에 대한 최적화 수리모형을 개발하고 이의 예를 제시하였다. 그러나 수리모형은 계산시간이 많이 소요되어 현장에서 사용되기 어렵다. 따라서 현실 적용을 위해 대표적인 5개의 작업할당 규칙을 비교 평가하였다. 수치실험에서 maximum weight ratio(MR) 규칙이 전반적으로 뛰어난 성능을 보였다.

자동화 컨테이너 터미널에서 자동화 장치장 크레인(ASC)은 장치장 블록 내에서의 컨테이너 운송을 담당한다. 본 논문에서는 크기와 사양이 동일한 두 대의 ASC의 작업 할당 문제를 해결하기 위한 다중 평가 기준 전략을 제안한다. 제안 방안은 컨테이너 터미널의 상황을 다각적으로 고려하기 위하여 여러 평가 요소를 통해 후보 작업을 평가하고, 결과를 가중합함으로써 가장 높은 점수를 얻은 작업을 크레인에 할당하는 방식을 취한다. 본 논문에서는 작업 할당을 위한 평가 기준을 고안하고, 평가 결과를 취합하기 위한 가중치를 유전 알고리즘을 이용하여 최적화하는 방안을 제안한다. 실험 결과를 통하여 제안 방안이 낮은 계산 비용으로 실시간 터미널에 적합함을 보이고, 다양한 평가 기준을 통한 작업 할당이 컨테이너 터미널의 효율을 개선시킴을 확인하였다.

국내 컨테이너 터미널의 대부분 컨테이너 처리량에 비해 장치장 규모가 협소한 편이다. 장치장이 협소한 이유는 터미널 개발 시 적용된 이론적인 안벽 처리능력이 실제 처리능력과 차이가 나기 때문이다. 또한 최근 선박이 대형화 되면서 터미널들이 안벽장비를 추가 투입함으로써 안벽 생산성을 당초보다 크게 향상시킨 현실에 기인하기도 한다. 본 연구에서는 터미널 운영 현실을 반영하여 하역 능력을 재산정하고 10,000TEU에 이르는 초대형 선박을 대상으로 하여 소요 장치장 규모를 산정 한 후 기존 터미널의 장치장 규모와 경제성을 비교하는 것을 주목적으로 한다.

본 논문은 교행이 불가능한 두 대의 자동화 크레인을 운영하는 자동화 컨테이너 터미널의 장치장을 대상으로 국지적 탐색 알고리즘을 이용해 실시간 작업계획을 수립하는 방안을 제안한다. 제안방안은 실시간 제약조건을 만족시키기 위해 현재 이후 일정 시간의 작업만을 작업 계획의 대상으로 삼으며, 장치장의 동적인 작업 특성을 고려하여 새로운 작업이 요청될 때마다 작업 계획을 다시 수립한다. 또한, 교행이 불가능한 두 대의 크레인을 운영할 때 발생할 수 있는 크레인 간의 작업 부하 불균형을 해소하기 위해 작업 계획 과정에서 상대 크레인에 의한 사전 재취급과 사전 이적을 통한 두 크레인 간의 협업을 가능하게 하였다. 시뮬레이션을 이용한 실험 결과 제안 방안이 휴리스틱 방안에 비해 우수하며, 크레인 간의 협업이 작업 효율 향상에 도움이 됨을 확인하였다.

컨테이너 운송에 있어서 해상운송은 가장 큰 부분을 담당하고 있다. 컨테이너 터미널의 관점에서 볼 때는 서로 중량이 다른 컨테이너를 선박에 고르게 적재(고중량 화물은 하단적, 저중량 화물은 상단적)함으로서 선박의 무게중심을 유지하여 선박의 안정성을 확보하고, 빠른 하역작업을 통한 선박의 정시성을 확보하기 위해 컨테이너 터미널의 장치장에서의 운영계획 (Planning)기술과 장치장 할당 방식이 매우 중요하다. 본 연구는 선적화물을 대상으로 터미널의 기존 야드 운영 방식을 설명하고, 본 연구에서 제안하는 게이트(Gate) 반입 화물량 예측(Time Base 운영 관리)을 통한 공간 할당 방식(Random Grouping)을 이용할 때의 장치장 활용도가 기존 방식에 비해 어느 정도 효율적인지를 비교 평가하는 것을 그 목적으로 한다.

본 연구는 시뮬레이션을 활용하여 장치장의 레이아웃을 설계하고 레이아웃의 대안설계를 평가하기 위한 방법을 제안한다. 설계방법론은 장치장 레이아웃을 가진 재래식 컨테이너터미널의 개념들을 기초로 한다. 일반적으로 컨테이너터미널의 장치장 설계는 두가지 부분으로 구성되는데, 하나는 섹션수와 런수간의 장치장 면적을 분리하는 것이고, 다른 하나는 야드트럭과 야드크레인과 같은 장비의 수를 결정하는 것이다. 과거에는 이 설계가 시설물과 장비들을 고려해야 하는 매우 복잡한 문제이기 때문에 재래식 컨테이너터미널의 복제와 운영자의 경험에 의존했다. 본 논문에서는 시뮬레이션 방법이 사용된 개념설계로서 장치장 설계 방법을 제안한다. 장치장 영역에서 섹션과 런의 수, 컨테이너 크레인당 야드트럭의 수, 런딩 야드 크레인의 수 등이 시뮬레이션을 사용하여 결정된다. 추가로 장치장 레이아웃에서 블록간의 통행량 흐름이 비율별로 추정된다.

블록 내 이적이란 컨테이너를 선박에 싣는 적하 작업을 효율적으로 수행하기 위하여 하나의 장치장 블록 여기저기에 흩어져 있는 컨테이너들을 적하 순서에 맞춰 몇 개의 베이로 모으는 작업이다. 이전시 적하 순서를 고려하지 않고 단순히 컨테이너들을 모으기만 하면, 적하 작업 과정에서 보다 일찍 적하될 컨테이너를 반출하기 위하여 상단의 컨테이너들을 임시로 옮겨야 하는 재취급이 빈번히 발생할 수 있다. 이러한 재취급은 적하 작업의 효율을 저해하는 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 본 논문에서는 휴리스틱을 이용하여 적하 작업 과정에서 재취급이 발생하지 않게 컨테이너들을 이적할 수 있는 컨테이너 이동 순서를 찾는 방안을 제안한다. 시뮬레이션을 통한 실험 결과 본 제안 방안이 다양한 환경에서 컨테이너 이동 순서를 실시간에 생성할 수 있음을 확인하였다.