낙후지역 거주민의 신선제품 소비 촉진을 위한 지속가능한 교통 솔루션

도심속 낙후지역에 거주하는 주민들은 신선제품을 소비가 다른 지역의 차량을 소유한 가구에 비해 덜 한다고 합니다. 수박을 한 통 사더라도 대중교통 인프라가 대한민국에 비해 서비스 수준이 좋지가 않아 장보기가 쉽지 않고, 안타까운 일이지만 식료품점의 도난사고가 너무 많아 대형마트들이 들어서려 하지 않습니다. 그러니 이 분들은 편의점이나 천원마트 같은 곳에서 신선하고 건강한 채소나 과일, 육류를 구하지 못하니 정크푸드로 식단을 떼우게 될텐데요. 우리가 하루 이틀은 라면에 스팸을 먹어도 괜찮다쳐도 이러한 식습관이 장기적으로 지속된다면 건강에 문제가 생기는 것은 부정할 수 없을 것 입니다. 이러한 지역을 미국에선 식량 사막이라고 불러왔는데요. 이 단어 자체가 거부감이 들기 때문에, 다른 단어로 대체하는 추세가 있기도 하지만, 여하튼 해당 지역에 거주하는 주민들은 대체로 저소득이며, 신선한 농산물에 대한 접근성이 낮고, 차량 소유율이 낮은 지역을 통칭합니다. 정부가 사기업인 식료품 점을 강제로 특정 지역에 열게하는 방안은 없기 때문에 (물론 세금 감면의 혜택을 줄 수는 있겠지만), 거주민들의 신선식품 제공을 하는 데 있어 가장 저렴하고 지속가능한 배송 수단을 평가해 보고자 이 연구를 진행하였습니다. 

 

연구에서 고려한 다양한 옵션

식품 사막을 어떻게 정의할 수 있을까요? 존스홉킨스 대학의 연구팀은 식품 사막을 도보로 0.25마일 이내에 식료품 점이 없는 지역으로 정의하고, 반면 미국농무부(USDA)는 상점에 접근할 수 없는 0.5마일 이내의 장소라고 정의합니다. 어떠한 정의를 따르던 이 지역에 배송을 위해서는 신선제품이 아이스팩으로 단열된 패키지 형태로 배송되어야 합니다. 아이스 팩의 개수는 계절과 온도에 따라 달라지지만, 여러 HelloFresh나 Blue Apron, Sun basket, Weee! 등 여러 밀키트, 신선제품 배송 업체의 배송 방식을 조사해본 결과 익일 배송이라는 전제하에 최대 24시간 동안은 통상적으로 신선하게 유지된다고 합니다. 따라서, 이 연구에서 고려한 품목들은 냉매제와 함께 배송된다고 가정합니다.

파머스 마켓을 벤치마킹한 대안

현실적으로 가능해 보이는 배송 옵션은 총 여섯 가지를 제시하였습니다. 첫째로, 일반 트럭의 경우, 최대 250 패키지를 적재할 수 있습니다. 라스트 마일 배송에 한 가구당 방문시간이 평균 5분이 걸린다고 가정하고, 트럭의 도시부 주행속도와 트럭 운영 비용 등을 UPS나 FedEX와 같은 업체 평균 급여 수준과 오버헤드를 기준으로 설정한 후, 이 일련의 과정을 비용함수로 만들 었습니다. 전기자전거, 공유차량서비스, 락커배송서비스, 파머스 마켓 등 대체적으로 배송방식과 패키지 적재 용량이 조금씩 다르지만 결국은 각각의 대안들은 다 비용함수로 나타내었구요. 이 모든 비용함수를 시스템 제약조건을 만족하며 동시에 전체 시스템 비용을 최소하는 배차시간을 구함으로써, 배송 지역 (즉, 트럭의 커버리지), 배송 비용 (사용자의 대기 비용과 배송 업체의 운영비용의 등), 그 외의 기타 관심 변수들을 구하였습니다. 

전체 시스템 비용 함수 예시

조금 더 디테일하게 설명하면, 여기서 시스템 제약조건은 총 세 가지로. 첫번째는 배송 종료 시간이 있는데, 이는 모든 배송이 운전자의 근무 시간인 8시간 내에 완료되어야 한다는 조건입니다. 다음으로, 차량의 용량은 한 번의 trip에서 배송할 수 있는 항목 수의 최대 치이고, 마지막으로, 사용자의 접근 거리는 USDA나 연구자들이 도출한 결과를 바탕으로, 최대 허용 접근 시간을 고려하였습니다.

시스템 제약조건

전체 시스템 비용으로 돌아와 최적화 하는 방법은 다음과 같습니다. 운영자가 상품을 집적시키면 (즉, 원기옥처럼 오래 동안 모아서 한 번에 보내면) 한큐에 많이 보낼 수 있으므로 운영 비용이 줄어듭니다. 반면, 사용자의 비용은 대기 시간이 늘어나기 때문에 증가합니다. 한국에서나 당일 배송, 새벽 배송이지, 미국에선 아마존 덕분에 개선이 많이 됐지만, 아직도 비용적으로나 지리적으로나 쉽지는 않습니다. 어쨌든 두 비용 사이에 상충관계(trade-off)가 있기 때문에, 문제를 간소화 하면 출발 간격에 대하여 전체 시스템 비용을 미분함으로써 최적의 배송 간격을 찾을 수 있습니다.

전반적인 모델링 결과 (1/2)

이렇게 여러 대안들을 개별적으로 최적화 한 후 결과를 뽑아 보았는데요, 기본 조건 하에선 트럭이 가장 저렴한 옵션이라는 것을 알 수 있습니다. 그러니까 쿠팡이나 아마존이 트럭을 버릴 수가 없지요 ^^; 물론 락커배송과 같은 배송방식은 집으로 배송하는 door-to-door 서비스보다 배송 비용이 많이 낮습니다. 반면에 공유 차량 서비스는 상대적으로 낮은 수요와 고객을 집으로 데리고 돌아오는 대기 시간에 대한 비용 때문에 가장 매력적이 않은 옵션이라고 볼 수 있습니다. 글이 너무 길어져서, 실제로 인풋값이 변함에 따라 결과값이 어떻게 변하고, 이러한 관계를 통해 정책입안자다 도시계획가에게 인사이트를 제공하는 부분은 생략하였습니다. 

모델링 결과 (2/2)