AI 물류 알고리즘 공개! 드론 배송이 실제로 얼마나 빨라질까
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| AI 물류 알고리즘을 기반으로 트럭과 드론이 협력해 라스트마일 배송을 수행하는 미래형 스마트 물류 시스템 |
🚚 드론 배송 시대 시작됐다? 트럭과 드론이 함께 움직이는 스마트 물류 알고리즘의 놀라운 실험
도심 물류의 마지막 퍼즐, 라스트마일 배송을 해결할 방법은 무엇일까?
요즘 온라인 쇼핑을 하면 주문 다음 날, 아니 몇 시간 만에도 물건이 도착한다. 놀라운 속도다. 그런데 이 빠른 배송 뒤에는 늘 골칫거리가 하나 있다. 바로 라스트마일 배송이다.
라스트마일 배송이란 물류센터에서 고객 집 앞까지 물건이 전달되는 마지막 구간을 말한다.
겉보기에는 간단해 보이지만 현실은 다르다. 도심 교통은 늘 막히고, 배송 차량은 제한된 시간 안에 수십 개의 집을 돌아야 한다. 게다가 고객 위치는 도시 곳곳에 흩어져 있다.
이 문제 때문에 물류 기업들은 엄청난 비용을 쓰고 있다. 실제로 배송 비용의 상당 부분이 바로 이 마지막 구간에서 발생한다.
그래서 최근 물류 연구자들이 주목하는 기술이 있다. 바로 드론 배송이다.
드론은 도로를 이용하지 않는다. 하늘을 날아 직선으로 이동한다. 교통체증도 없다. 하지만 드론에도 약점이 있다. 배터리가 제한되어 있고, 들 수 있는 무게도 작다.
그래서 연구자들은 이런 질문을 던졌다.
“트럭과 드론이 서로 협력하면 더 효율적인 배송이 가능하지 않을까?”
바로 이 질문에서 시작된 연구가 이번 논문이다.
트럭이 드론을 싣고 도시를 달린다면 벌어지는 놀라운 일
연구진은 기존 배송 방식과 조금 다른 아이디어를 제안했다. 이름하여 Flexible Two-Tier Vehicle Routing Problem, 줄여서 F2T-VRP-DS 모델이다.
조금 어려운 이름이지만 개념은 의외로 단순하다.
배송 시스템을 두 단계로 나누는 것이다.
1단계
트럭이 물류센터에서 출발해 도시 곳곳의 드론 스테이션으로 물건을 운반한다.
2단계
드론이 스테이션에서 출발해 고객에게 직접 배송한다.
하지만 이 연구의 핵심은 여기서 끝나지 않는다.
기존 연구에서는 트럭이 오직 스테이션까지만 배송할 수 있었다. 고객에게 직접 배송하는 것은 불가능했다.
그러나 현실에서는 이런 상황이 생긴다.
- 어떤 집은 트럭이 바로 가는 것이 더 빠르다
- 어떤 집은 드론이 훨씬 빠르다
그래서 연구진은 규칙을 바꿨다.
트럭이 직접 고객에게 배송해도 되고,
또는 드론 스테이션에 물건을 내려도 된다.
이렇게 훨씬 유연한 배송 모델이 탄생했다.
이 모델을 연구진은 Flexible Two-Tier Vehicle Routing Problem with Drone Stations라고 이름 붙였다.
수백 개 배송 경로를 계산하는 AI 알고리즘의 등장
문제는 여기서 시작된다.
트럭과 드론이 동시에 움직이면 경우의 수가 폭발적으로 늘어난다.
예를 들어 생각해 보자.
고객이 100명이라면
가능한 배송 경로는 상상을 초월할 정도로 많아진다.
이 문제는 컴퓨터 과학에서 NP-hard 문제라고 불린다. 즉 완벽한 해답을 찾기가 매우 어렵다는 뜻이다.
그래서 연구진은 새로운 알고리즘을 만들었다.
이름은 Improved Adaptive Large Neighborhood Search, 줄여서 IALNS다.
이 알고리즘의 작동 방식은 꽤 흥미롭다.
1️⃣ 먼저 대략적인 배송 경로를 만든다
2️⃣ 일부 배송 경로를 일부러 깨뜨린다
3️⃣ 다시 더 좋은 경로로 재구성한다
4️⃣ 이 과정을 수천 번 반복한다
마치 퍼즐을 계속 섞었다가 다시 맞추는 것과 비슷하다.
또한 연구진은 Simulated Annealing이라는 방법을 사용해 알고리즘이 나쁜 해답에서도 벗어날 수 있게 설계했다.
쉽게 말해,
컴퓨터가 계속 시도하면서 점점 더 좋은 배송 경로를 찾게 되는 구조다.
실제 실험 결과, 놀랍게도 배송 효율이 크게 개선됐다
연구진은 알고리즘 성능을 테스트하기 위해 여러 배송 시나리오를 실험했다.
결과는 꽤 인상적이었다.
특히 고객이 100명 규모의 대형 배송 문제에서는 다음과 같은 결과가 나왔다.
- 기존 최적화 방법보다 14% 더 좋은 결과
- 계산 시간은 1분 이내
즉 훨씬 빠르게 더 좋은 배송 계획을 찾은 것이다.
또 하나 흥미로운 결과가 있었다.
드론 수가 많아질수록
트럭 경로는 훨씬 단순해졌다.
즉 드론이 일부 배송을 맡으면 트럭은 도시를 복잡하게 돌아다닐 필요가 줄어든다.
연구진은 실제 도시 데이터를 이용한 실험도 진행했다. 도쿄 지역의 도로 데이터를 이용해 배송을 시뮬레이션한 것이다.
그 결과 드론을 활용하면 전체 배송 시간도 줄어드는 것이 확인됐다.
하지만 재미있는 사실도 발견됐다.
드론 속도를 아무리 빠르게 해도 어느 순간 이후에는 효과가 크게 증가하지 않았다.
즉 배송 시스템에서는 단순히 드론 속도만 빠른 것이 아니라
적절한 조합과 전략이 더 중요하다는 것이다.
앞으로 도시는 트럭 + 드론 배송 네트워크로 바뀔지도 모른다
이 연구는 단순한 알고리즘 연구처럼 보일 수 있다. 하지만 실제 의미는 훨씬 크다.
지금 전 세계 기업들이 드론 배송을 시험하고 있다.
- Amazon
- UPS
- FedEx
이미 여러 도시에서 실험이 진행 중이다.
하지만 현실적인 문제는 여전히 많다.
- 드론 배터리
- 안전 규제
- 배송 비용
- 도시 구조
이런 복잡한 문제를 해결하려면 단순히 드론을 날리는 것만으로는 부족하다.
똑똑한 물류 알고리즘이 필요하다.
바로 이런 이유 때문에 이번 연구는 중요한 의미를 가진다.
앞으로 물류 시스템은 이렇게 바뀔지도 모른다.
물류센터 → 트럭 이동 → 드론 스테이션 → 드론 배송
이 모든 과정이 AI 알고리즘에 의해 자동으로 계산되는 시대가 올 가능성이 크다.
어쩌면 머지않아 우리 집 앞에 택배를 내려놓는 건
택배 기사님이 아니라 작은 드론일지도 모른다.
그리고 그 뒤에는 이런 물류 최적화 알고리즘이 조용히 작동하고 있을 것이다.
출처
Li, Q., Yan, W., & Gonsalves, T. (2026). An improved adaptive large neighborhood search algorithm for the flexible two-tier vehicle routing problem with drone stations. Frontiers in Artificial Intelligence, 9, 1759688. https://doi.org/10.3389/frai.2026.1759688