네트워크 분석을 통한 노천 및 지하광산의 차량 이동경로 최적화

Abstract

본 연구에서는 광산개발 시 운반공정의 계획 및 설계를 위해 활용될 수 있는 지리정보시스템(Geographic Information Systems, GIS) 기반의 모델링 기법을 제시하였다. 개발된 모델은 복잡한 네트워크를 형성하고 있는 노천광산 및 지하광산의 운반도로를 대상으로 대형 덤프트럭, 보조 작업차량, 갱내 대형 디젤 차량의 최적 이동경로를 분석하는데 활용될 수 있다. 노천광산의 대형 덤프트럭의 경로 분석에서는 기존의 래스터(Raster) 자료가 가지는 한계를 극복하기 위해 벡터(Vector) 네트워크 자료를 생성하여 경로분석을 수행하였다. 지형경사에 따른 덤프트럭의 성능 변화 특성이 최적 운반경로 분석 시 반영될 수 있도록 운반 도로를 100 m로 나누어 각 구간의 경사도를 측정하였고, 경사종류 및 경사도에 따라 대형 덤프트럭의 속도를 다르게 적용하여 효과적으로 최적경로를 분석할 수 있었다. 보조 작업 차량의 경로 분석에서는 노천광산에서 다수의 작업 지점들을 경유하며 광산 전역을 순회하는 차량의 최적 이동경로를 분석하였다. Dijkstra’s 알고리즘을 사용했던 기존의 연구들과 달리 휴리스틱 TSP(Heuristic Traveling Salesman Problem) 알고리즘을 이용하여 다수의 작업지점들의 방문 순서까지 고려하여 최적 이동경로를 분석할 수 있었다. 그 결과 분석자의 직관에 따라 작업지점들의 방문 순서를 결정하는 것 보다 휴리스틱 TSP 알고리즘을 적용해 분석하는 것이 작업 지점의 수가 증가될수록 이동시간을 더욱 단축 할 수 있는 것으로 분석되었다. 갱내 대형 디젤 차량의 경우 지하광산의 채광 순서에 따른 장비의 이동경로를 파악하고 이에 따라 배출되는 탄소량을 분석하였다. 갱내 대형 디젤 차량의 주 운반갱도를 포함하여 작업갱도 내에서 수행되는 주방식 채광법의 채광 순서와 운반 장비의 이동경로의 변화에 따른 탄소배출량을 산정하였다. 또한 운반 작업을 수행하는 대표적인 디젤 장비인 덤프트럭의 하루 탄소배출량을 산정하기 위해 차량의 수와 왕복 횟수에 대한 조건을 고려하여 분석을 수행하였다. 최근 광산의 대형화 및 심부화에 따라 경제적이고 효율적인 운영방안의 중요시됨에 따라 제안된 GIS모델이 유용한 도구로 활용 수 있을 것이라 기대한다.