FRLM 기반 다기간 고속도로 화물차 전용 수소충전소 입지 선정 모형

Multi-Period Hydrogen Charging Station Location Model for Hydrogen-fueled Trucks in Korean Expressway based on FRLM

최근 교통과 물류 분야에서 수소와 관련된 네트워크를 구축하기 위해 많은 정책적 지원과 투자가 이루어지고 있다. 한국의 경우 2022년 기준 수소자동차의 신규보급대수 및 보급률이 세계 1위이며, 세계 최초로 수소화물차를 개발 하고 상용화하여 수소 분야에서 선도적인 지위를 누리고 있다. 그러나, 이를 뒷받침할 수소 충전 네트워크는 열악한 상황이다. 특히, 수소화물차 전용 충전소는 전국에 1곳에 불과한데, 이는 수소 기반의 물류 체계 구축에 큰 지장을 초래할 수 있다. 이에 본 연구는 국내 장거리 친환경 물류/운송을 지원하고자 수소화물차 전용 고속도로 수소충전소 입지 선정을 위한 모형을 제안한다. 이 모형은 FRLM(Flow Refueling Location Model)에 기반하여 고속도로를 주행하는 화물차의 통행 특성을 반영하고자 하였다. 또한, 다기간(Multi-Period)에 걸쳐 충전소의 입지 선정을 제시하여 특정 시점의 충전소 입지만을 산출하는 기존의 국내 연구와 차별화하고자 하였으며, 충전소의 규모, 수소공급방식, 국내의 수소 관련 정책, 수소 인프라 구축 현황 등을 종합적으로 고려하였다. 아울러, 모형에서 사용하는 비용 데이터는 일반적으로 물가가 상승하는 상황을 고려해 관련 비용 항목들이 시간이 지남에 따라 상승한다고 가정하였다. 제안한 모형을 토대로 2023-2030년의 기간 동안 수도권과 영남권 간 고속도로에 대한 화물차 충전소의 입지를 분석한 결과, 대상 기간이 경과함에 따라 천연가스 개질을 통해 수소를 생산하는 현지공급방식 충전소가 가장 큰 비중을 차지하였다. 또한, 충전소의 수가 증가함에 따라 전반적으로 모든 비용항목이 증가하지만 충전소 설치비용이 가장 빨리 증가하였다. 본 연구는 학술적으로 다기간에 걸쳐 수소충전소의 입지를 결정할 수 있는 새로운 FRLM 기반의 충전소 입지 선정 모형을 제시하였으며, 실무적으로는 국내 고속도로 수소화물차 전용 수소충전소에 관한 정책 수립에 유용한 정보를 제공할 수 있다는 점에서 의의가 있다.

Hydrogen is the eco-friendly energes which can replace fossil fuels In transportation/logistics Korea is the leading country about hydrogen-powered vehicles. For example, it is revealed that there is the highest penetration rate of new hydrogen cars and the greatest numbers for the existing vehicles in 2022 all over the worlds. In addition, hydrogen-fueled trucks have been invented and commercialized for the first time. However, the hydrogen charging network to support them seems really poor. Especially, there is only one station for the trucks, which may be the main obstacle for establishing the hydrogen-based logistics system in the country. The purpose of this study is to suggest an optimization model selecting the station locations for the long-distance eco-friendly transportation/logistics. This model is based on FRLM and reflects the trucks’ traffic characteristics. Besides, the model comprehensively considers the elements of the hydrogen refueling network. Based on the proposed model, the stations with natural gas reforming facilities account for the largest portion and all cost items increased, but hydrogen procurement cost is the fastest one. Academically, this study proposes a new FRLM-based model for the stations during the periods. Practically, the research provides the useful information for establishing hydrogen-charging network policies.