보도자료

2022. 8. 28 (일) 부터 보도해 주시기 바랍니다.

우리 동네 무더위쉼터, 어디에 몇 개 두면 좋을까?

권상진 UNIST 교수팀, 울산 남구 무더위쉼터 최적의 운영방안 제안
폭염취약계층 위치와 쉼터 인원 고려, 셔틀버스 운영경로 추가

동네에 맞춰 ‘무더위쉼터’의 최적지와 적정 개수를 찾는 방법이 나왔다. 셔틀버스 운행경로도 포함해 운영비는 줄이면서도 더 많은 사람에게 혜택을 주도록 했다.

UNIST(총장 이용훈) 산업공학과 권상진 교수팀(우승옥・윤석호・김재성 참여)은 울산시 남구를 대상으로 연구해 ‘무더위쉼터 최적 운영안을 찾는 방법’을 개발했다. 이 방법을 이용하면 폭염취약계층의 위치와 무더위쉼터의 수용인원을 모두 고려한 입지와 사람들의 이동을 위한 최적의 셔틀버스 운행경로도 함께 얻을 수 있다.

무더위쉼터는 폭염에 취약한 사람들이 무더위를 피해 쉬도록 지정해 놓은 쉼터다. 폭염 취약계층이 자주 이용하고 쉽게 이동할 수 있도록 주변에 있는 경로당이나 마을회관, 주민센터 등이 무더위쉼터로 활용되며, 냉방비와 운영비가 지원된다.

권상진 교수팀은 한정된 예산으로 최대한의 효과를 얻으려면 무더위쉼터가 어디에 위치하면 좋은지 연구해왔다. 여기에는 폭염 취약계층의 인구 데이터와 셔틀버스 운영비용, 무더위쉼터의 수용인원 등 다양한 데이터가 종합적으로 활용된다.

윤석호 UNIST 산업공학과 연구원은 “무더위쉼터로 셔틀버스를 운행해 취약계층의 이동을 돕는다면 지금보다 적은 무더위쉼터로도 더 많은 사람에게 서비스를 제공할 수 있다”며 “이번 연구에서는 ‘무더위쉼터를 어디에 몇 개 둘지’와 더불어 ‘셔틀버스 운행경로’까지 동시에 설정하는 계산복잡도가 매우 높은 최적화 연구를 통해 결과를 도출했다”고 설명했다.

권 교수팀은 ‘입지 경로 문제(Location Routing Problem)’ 기반의 정교한 수학모델을 설계하고, 이를 빠른 시간 내에 정교하게 풀 수 있는 ‘휴리스틱 알고리즘’을 제안했다. 이 알고리즘은 무더위쉼터와 셔틀버스의 정원 및 운영비용, 취약계층의 위치와 수를 모두 동시에 고려해 무더위쉼터의 위치와 셔틀버스의 경로를 포괄한 최적의 방안을 빠른 시간 내에 도출할 수 있다.

본 연구에 따르면, 예를 들어 울산시 남구 옥동의 무더위쉼터의 경우는 현재 14곳에서 10곳으로 줄임으로써 운영비는 절약하면서도 더 많게 사람에게 서비스를 제공할 수 있는 것으로 나왔다. 기존에 운영하던 쉼터 9곳에 새로운 쉼터 1곳으로 옥동초등학교를 지정하는 것이다. 셔틀버스는 ‘옥동초등학교→경동공원→울산보훈지청→울주군청→신정현대아파트→문수로 아이파크아파트→옥동초등학교’ 경로로 운행하면 된다.

윤석호 연구원은 “옥동초등학교는 이재민임시거주시설로 지정돼 있으며, 재난으로 분류되는 폭염 발생 시 대피소로 이용될 명분이 있다”며 “여러 데이터를 종합적으로 고려했을 때 다른 무더위쉼터 대신 옥동초등학교를 추가 운영하는 게 비용은 절약하면서도 더 많은 사람에게 서비스를 제공할 수 있는 최적의 솔루션이며, 여기에 맞춘 최적의 셔틀버스 운행경로도 함께 제안했다”고 설명했다.

이번 연구에서는 셔틀버스의 정원과 운영비용 등 변할 수 있는 조건별로도 무더위쉼터 최적 운영방안을 제안했다. 이는 새 알고리즘이 불확실성이 큰 현실에도 충분히 반영 가능하며 그에 따른 정확한 결과도 도출할 수 있음을 보여준 것이다.

권상진 교수는 “이번 연구성과는 데이터 사이언스의 발전과 빅데이터의 활용이 울산시의 폭염 문제를 더 포괄적이면서도 정교하게 해결하는 구체적인 사례가 될 것”이라고 기대하며 “이번에 개발된 새로운 알고리즘은 울산시뿐만 아니라 여러 지자체에서 과학적으로 효율적인 폭염 대응 정책을 수립하는 데 활용될 수 있을 것”이라고 전했다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌으며, 국제학술지 ‘도시 기후 (Urban Climate)’에 출판됐다.

(논문명: The Location Routing Problem for Cooling Shelters during Heat Waves)

자료문의

대외협력팀: 김학찬 실장, 박태진 담당 (052)217-1231

산업공학과: 권상진 교수 (052)217-3146

[붙임] 연구결과 개요

1. 연구배경

세계기상기구에 따르면, 2020년은 기록상 3번째로 더운 해였고 2016~2020년 동안의 평균 기온은 가장 높았으며 이후에도 기후 증가는 계속되고 있다. 이렇게 지구온난화가 지속되면서 매년 폭염 일수가 증가하고 이에 따른 온열 질환 환자들 역시 증가하고 있다. 세계기상기구는 2014년부터 2018년까지 53.7%의 온열 질환 환자 발생이 증가했다고 밝혔다. 무더위쉼터는 폭염이라는 재난 상황에 대처할 수 있는 좋은 해결책으로 떠오르고 있으나, 현재 무더위쉼터들은 그 수요에 대하여 정확하게 고려되고 있지 않아 폭염 대응에 대한 효과가 미비하다. 본 연구는 폭염취약계층을 우선으로 고려해 최적의 무더위쉼터의 운영방안에 대해 제안한다.

2. 연구내용

본 연구는 울산 남구 지역의 폭염 취약계층을 위한 최적의 무더위쉼터 위치 선정과 더불어 무더위쉼터에서 운영되는 셔틀버스의 운행경로 설정을 동시에 도출할 수 있는 정교한 수학모델과 이를 풀기 위한 휴리스틱 알고리즘인 담금질 기법(simulated annealing)을 제안한다. 제안된 알고리즘을 울산 남구 지역에 적용해 최적의 무더위쉼터 운영방안을 도출해내고 결과를 분석함으로써 그 성능을 입증했다. 또 셔틀버스의 정원 및 비용 등 현실 세계에서 발생할 수 있는 다양한 변수들을 적용한 상황들을 만들고 그에 따른 최적의 운영방안들을 각각 도출하고 분석해 제안된 알고리즘이 현실 세계의 불확실성을 충분히 반영할 수 있음을 보였다.

3. 기대효과

본 연구는 크게 3가지 관점에서 기대된다. 첫 번째로는 무더위쉼터 시스템 관점에서의 기대효과이다. 본 연구에서 제안한 알고리즘은 무더위쉼터의 위치와 셔틀버스의 경로를 동시에 고려해 최적화를 진행한다. 이 때문에 이들을 각각 따로 도출했을 때보다 더 큰 비용적인 효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다. 또 폭염취약계층에 대한 정보뿐만 아니라 다양하게 변할 수 있는 요소들을 고려해 무더위쉼터를 운영할 수 있게 때문에 폭염취약계층의 만족도가 상승할 것으로 기대된다. 마지막으로 다양한 상황에 따른 무더위쉼터 운영 전략을 제안하기 때문에 폭염과 같은 실제 재난 상황에서 본 연구가 정책 결정자들에게 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

[붙임] 용어설명

1. 계산복잡도

알고리즘이 솔루션을 얼마나 효율적으로 찾는지를 측정하기 위한 것. 계산복잡도의 기준은 알고리즘이 소모하는 소요시간(시간복잡도)과 메모리 사용량 등의 자원(공간복잡도)이 된다. 일반적으로 이와 같은 시공간 등의 자원은 입력의 크기에 의존하는 것으로 취급한다. 계산복잡도가 크다는 것은 그만큼 해당 문제의 솔루션을 도출하기 어렵다는 뜻으로 통상 해석되곤 한다.