본 연구에서는 평택-웨이하이구간 해저터널을 이용한 철도노선이 개설되는 경우 운송비와 화물시간가치 측면에서 어느 수준의 경쟁력을 갖는지 물동량 전환 추세를 바탕으로 분석해보고자 한다. 따라서 인천항, 평택항, 광양항, 부산항 등 국내 4개 주요 수출입항만과 함께 추가로 개설되는 평택의 국제철도 기점(평택항Ⓡ로 표기)을 포함하여 총 다섯 개의 국내 수출입 거점을 설정하였다.
중국 내 거점의 경우 물동량은 웨이하이 근처 3개 항에 대해 포함하였지만, 지리적 위 치를 고려하고 분석의 용이성을 위해 웨이하이항을 대표로 설정하여 1개의 거점에 대해 분석을 수행하였다. 국내 내륙 운송은 앞서 언급한 5개 수출입 거점과 제주도를 제외한 16개시도간 이동을 대상으로 분석을 수행하였다. 분석은 운송비용과 화물시간가치로 구 성되는 총비용을 최적화하기 위해 루트별 물동량 배정이 신설을 가정한 한․중 해저터널 철도의 운송비용, 운송시간, 그리고 단위 화물시간 가치의 변화에 따라 어떻게 변화하는 지를 확인하였다. 총 비용 측면에서 분석을 수행하기 위해 방향성을 고려하지 않고 처리 되는 총 물동량을 활용하였다.
<그림 5-1> 본 장의 분석대상 구간
2. 모형의 정식화 가. 모형 수립
본 분석은 미리 설정된 운송루트에 화물을 배정하는 형식으로 선형계획법으로 분석 하였으며 목적식은 운송비용과 화물시간가치의 합으로 정의하고 다음과 같이 설정하였다.
≤
≥
∈ ⋯
항만
1 평택항Ⓡ
2 인천항
3 평택항
4 광양항
5 부산항
∈ ⋯
지역 지역
1 서울 9 세종
2 부산 10 전북
3 인천 11 전남
4 경기 12 광주
5 강원 13 경북
6 충북 14 경남
7 충남 15 대구
8 대전 16 울산
목적함수 :
= 총 운송비용과 운송시간동안의 화물시간가치의 합
의사결정변수 :
= 중국-국내거점 물동량
= 국내거점 – 국내지역 간 물동량
상수 :
= 중국-국내거점 의 운송비용
= 국내거점 –국내지역 간 운송비용
= 중국-국내거점의 운송시간(대기시간 포함)
= 국내거점 – 국내지역 간 운송시간
= 화물 단위시간가치
= 국내지역의 중국대상지역 수출입물동량 총량
= 국내거점를 통한 중국대상지역 수출입물동량 총량(용량)
여기서 목적식의 첫 번째 항은 한․중 수송비를 의미하고 두 번째 항은 국내 수출 입거점과 국내 지자체 간 운송비용을 의미한다. 세 번째 항은 한․중 수송시간동안의 화물시간가치, 네 번째 항은 국내 운송시간동안의 화물시간가치를 의미한다.
첫 번째 제약식은 국내지역 의 수출입물동량 총량을 유지하기 위한 수식이고, 두 번째 제약식은 국내거점의 중국대상지역 수출입물동량총량 이내에서 화물을 배정하기 위한 수식이다. 세 번째 제약식은 국내거점를 통해 들어오고 나간 물동량의 총량을 맞춰주기 위한 수식이고 네 번째 제약식은 배정되는 물동량의 비음조건 만족을 위한 수식이다.
나. 주요 상수 설정
한·중 수송시간은 이동을 위한 단순수송시간과 반입, 승선, 통관 등을 위한 수송 외 시간으로 가정하였으며 수송 외 시간은 항만, 수단에 관계없이 동일하다고 가정하였다.
단순수송시간은 해상운송의 경우 <표 5-1>과 같이 인천, 평택항에서 웨이하이항까지 소요시간 및 거리 자료를 기준으로 광양항, 부산항에서 웨이하이 항까지의 항로 길이를 추정하여 계산하였다.
한·중 해저터널철도를 이용한 단순수송시간은 평택-웨이하이구간 추정 길이 410km와 국내 화물열차 표정속도 60km/h52)로부터 6.83시간으로 산정하였다. 수송 외 시간은 상황에 따라 다르지만 약 2시간으로 가정하였다. 다음 <표 5-2>는 본 연구의 5개 국내 수출입 거점과 웨이하이간 수송을 위한 총수송시간을 산정한 값이다.
52) http://www.cnews.co.kr/uhtml/read.jsp?idxno=201608181548532540927
거리 소요시간
인천항* 440km 14h
평택항* 443km 14h
광양항** 845km 29.6h
부산항** 935km 32.7h
* 자료: 이태형 외 (2014), “동북아 해상육상 복합 화물자동차 운송 활성화 방안 연구”, 한국교통연구원.
** 추정치
<표 5-1> 웨이하이항과 국내 항만 간 거리 및 해상운송 소요시간
(단위: 시간)
총수송시간 단순 수송시간 수송외시간
평택항® 8.83 6.83 2
인천항 16.00 14.0 2
평택항 16.00 14.0 2
광양항 31.58 29.6 2
부산항 34.73 32.7 2
<표 5-2> 국내수출입거점과 웨이하이 간 총수송시간 산정
수송비용은 <표 5-3>의 국내항만-중국주요항만간 40Feet 컨테이너 해상운임을 바탕 으로 웨이하이항과의 해상운임의 평균값으로 가정하였으며, 한·중 해저터널철도 운송 비용의 기준값은 평택항-웨이하이항 운송비용의 2배로 책정하여 <표 5-4>와 같이 운송 비용을 책정하였다.
(단위: $/FEU)
구분 웨이하이 옌타이 칭다오
인천항 200-250 200-250 200-250
평택항 300 300 300
광양항 300 300 300
부산항 100-125 100~125 100-125
자료: G 운송사, 인천항만공사, 2010, 진형인 (2010)에서 재인용.
<표 5-3> 한․중 주요 항만 간 운송비
(단위: $/FEU)
국내수출입거점 수송비용
평택항® 600
인천항 225
평택항 300
광양항 300
부산항 112.5
<표 5-4> 국내 수출입거점과 웨이하이 간 수송비용 산정
국내 수송시간은 수출입거점과 16개 시도 간 운송거리와 화물자동차의 평균속도로 부터 추정하고자 하였으며 <표 5-5>의 수출입거점과 16개 시도간의 거리(시 도청기준) 로부터 컨테이너 트레일러 화물자동차 평균속도 42.45km/h53)를 활용하여 <표 5-6>과 같이 산출하였다. 민연주 등(2013)54)은 컨테이너 화물의 단위수송비를 514원/TEU-km 로 추정한 바 있으며 본 연구에서는 이를 바탕으로 0.89$/FEU-km로 가정55)하여 <표 5-7>과 같이 국내 운송비용을 산정하여 적용하였다.
(단위: km)
구분 서울 부산 인천 경기 강원 충북 충남 대전 세종 전북 전남 광주 경북 경남 대구 울산
평택항® 84 363 67 49 171 91 63 116 89 155 292 89 246 327 265 350 인천항 45 423 15 51 152 160 125 181 155 233 355 63 306 387 309 394
평택항 84 363 67 49 171 91 63 116 89 155 292 89 246 327 265 350
광양항 336 162 349 305 422 243 255 208 220 133 137 342 188 122 197 210 부산항 400 10 412 374 408 278 349 258 280 259 296 359 123 43 120 88
자료: 김유진과 허성호(2018)에 누락된 지역 추가하여 연구진 재작성
<표 5-5> 수출입거점-16개 시도 간 운송거리
53) 화물운송시장정보센터, 2017년 1/4분기~4/4분기 평균.
54) 민연주, 박민철, 장혜진 (2013), “도로와 철도화물수송 경쟁력 분석을 통한 전환교통 대응방안”, 「연구총서 2013-05」, 한국교통연구원, pp. 1-289.
55) 1$=1150원 가정.
(단위: 시간)
구분 서울 부산 인천 경기 강원 충북 충남 대전 세종 전북 전남 광주 경북 경남 대구 울산
평택항® 1.98 8.55 1.58 1.15 4.03 2.14 1.48 2.73 2.10 3.65 6.88 2.10 5.80 7.70 6.24 8.24 인천항 1.06 9.96 0.35 1.20 3.58 3.77 2.94 4.26 3.65 5.49 8.36 1.48 7.21 9.12 7.28 9.28 평택항 1.98 8.55 1.58 1.15 4.03 2.14 1.48 2.73 2.10 3.65 6.88 2.10 5.80 7.70 6.24 8.24 광양항 7.92 3.82 8.22 7.18 9.94 5.72 6.01 4.90 5.18 3.13 3.23 8.06 4.43 2.87 4.64 4.95 부산항 9.42 0.24 9.71 8.81 9.61 6.55 8.22 6.08 6.60 6.10 6.97 8.46 2.90 1.01 2.83 2.07
자료: 김유진과 허성호(2018)에 누락된 지역 추가하여 연구진 재작성
<표 5-6> 수출입거점-16개 시도 간 운송시간
(단위: $/FEU)
구분 서울 부산 인천 경기 강원 충북 충남 대전 세종 전북 전남 광주 경북 경남 대구 울산
평택항® 75 324 60 44 153 81 56 104 80 139 261 80 220 292 237 313 인천항 40 378 13 46 136 143 112 162 139 208 317 56 274 346 276 352 평택항 75 324 60 44 153 81 56 104 80 139 261 80 220 292 237 313 광양항 300 145 312 273 377 217 228 186 197 119 122 306 168 109 176 188 부산항 358 9 368 334 365 249 312 231 250 232 265 321 110 38 107 79
<표 5-7> 수출입거점-16개 시도 간 운송비용
한․중 물동량은 2017년을 기준으로 인천항, 평택항, 광양항, 부산항을 통해 중국 칭다 오, 웨이하이, 옌타이 항으로 운송되거나, 이로부터 운송되어 온 각 지자체별 물동량을 종합하여 활용하였다. 각 지자체별 해당 물동량은 <표 5-8>과 같다.
한국교통연구원(2008)은 철도화물의 시간가치를 590.12원/시·톤(2007년 기준가격)으로 추정한 바 있으며, 본 연구에서는 한·중 해저터널철도로의 전환 화물을 대상으로 하고 있어 동일한 화물시간가치를 분석의 기준값으로 적용하고자 하였다. 이에 2007년 기준 가격에 할인율과 환율을 고려하여 20.3$/시·FEU를 적용하였다.56)
56) 1FEU=22톤(김유진과 허성호(2018)), 할인율 5%, 환율 1150원 가정.
(단위: FEU)
구분 서울 부산 인천 경기 강원 충북 충남 대전 세종 전북 전남 광주 경북 경남 대구 울산 계
인천항 42,638 3,562 28,522 61,685 1,541 3,126 6,745 1,166 212 1,309 1,261 430 4,191 2,506 4,184 1,090 164,164 평택항 14,012 1,099 5,080 34,830 522 3,202 11,921 842 544 1,165 1,234 209 1,836 1,322 1,426 871 80,111 광양항 1,743 6 117 1,636 15 132 714 0 70 2,241 16,767 1,330 1,384 419 429 8 27,007 부산항 20,228 16,147 2,315 10,412 248 2,153 2,062 1,654 505 1,726 1,916 534 7,011 17,719 5,287 3,532 93,445 계 78,620 20,814 36,033 108,562 2,325 8,612 21,441 3,661 1,330 6,440 21,178 2,502 14,421 21,965 11,325 5,500 364,726
<표 5-8> 국내4개 항만을 통한 중국내 영향권 - 국내 지자체 간 수출입물동량
국내거점의 용량 는 현재 처리하고 있는 중국대상지역 수출입물동량 총량으로 제한하였으며, 평택항Ⓡ의 경우에는 전량 전환이 가능하도록 총 물동량의 합인 364,726FEU로 용량을 설정하였다. 이러한 한․중 해저터널철도의 용량가정은, 편성당 33량, 일 16시간 운행, 시간당 2회, 365일 운행을 가정 시 385,440 FEU가 나오는 것을 참고할 때 물리적으로 무리한 가정은 아닌 것으로 판단된다. <표 5-9>는 분석에 적용 된 값을 정리한 것이다.
(단위: FEU)
구분
평택항Ⓡ (=1) 364,726
인천항 (=2) 164,164
평택항 (=3) 80,111
광양항 (=4) 27,007
부산항 (=5) 93,445
<표 5-9> 국내거점의 용량