전기이륜차 배터리 교환 서비스의 차량 단위 이용상태와 전이 분석 : 신규 관측 차량의 6개월 종단 연구
Vehicle-Level Usage States and Transitions in an Electric Two-Wheeler Battery-Swapping Service : A Six-Month Longitudinal Study of Newly Observed Vehicles
This study analyzes vehicle-level behavior in an electric two-wheeler battery-swapping service as periodically updated operational states. From 410,464 valid swap records collected in 2025, 8,398 complete 30-day vehicle-periods were constructed for 795 vehicles. Four active states were derived from 6,876 periods with at least ten swaps using swap intensity, mean return state of charge, night-swap share, and primary-station share. The fleet-wide centroids were then applied to 786 periods from 131 vehicles first observed between February and June and followed for 180 days. A negative-binomial generalized estimating equation controlling for calendar month, entry month, weekday, active stations, and observed time found no overall elapsed-period effect (p=0.469). The four-cluster solution had a silhouette score of 0.235, while vehicle-level resampling showed high stability (mean adjusted Rand index=0.939). Overall one-period persistence was 67.5%, with Cohen's kappa of 0.575. Initial states significantly differentiated subsequent five-month swaps and nominal replenishment energy, whereas 24.4% of low-activity periods returned to an active state. These findings support monthly profile updates and state-specific inventory positioning, charging planning, night support, alternative-station guidance, and cautious reactivation decisions.
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본 연구는 전기이륜차 배터리 교환 서비스의 차량 이용행태를 고정된 고객군이 아니라 반복적으로 갱신되는 운영상태로 분석하였다. 2025년 유효 교환로그 410,464건으로부터 795대의 완전한 30일 차량-구간 8,398개를 구성하고, 교환 10건 이상인 6,876개 활동구간에서 교환강도, 평균 반납 충전상태, 야간비중 및 주 이용 교환소 비중을 이용해 네 활동상태를 도출하였다. 상태중심은 연간 자료에서 학습한 뒤 2-6월에 최초 관측되어 180일 추적이 가능한 차량 131대의 786개 구간에 적용하였다. 달력월, 진입월, 요일, 활성 교환소 수와 관측시간을 통제한 결과 관측 경과구간의 전체 효과는 유의하지 않았다(p=0.469). 군집수 4의 실루엣계수는 0.235였으나 차량 재표본화 안정성은 높았다(평균 ARI=0.939). 전체 상태유지율은 67.5%, Cohen의 카파 계수는 0.575였고, 저활동형의 24.4%는 다음 구간에 활동상태로 복귀하였다. 결과는 차량상태를 월별로 갱신하여 재고, 충전, 야간지원 및 대체교환소 안내를 차등화할 필요성을 보여준다.
목차
요약 ABSTRACT Ⅰ. 서론 Ⅱ. 이론적 배경 및 연구문제 1. 세분화, 가치상태 전이와 본 연구의 차별성 2. 연구문제 Ⅲ. 연구자료 및 방법 1. 자료와 정제 2. 상태학습 표본과 종단표본 3. 변수 정의와 기초통계 4. 군집입력, 전처리 및 상태중심 학습 5. 계절성 보정, 상태전이와 후속 이용 검증 Ⅳ. 분석결과 1. 관측 경과구간별 이용강도와 계절성 보정 2. 군집수 선택, 민감도 및 상태의 안정성 3. 연간 상태학습 표본의 이용상태 특성 4. 종단표본의 상태유지와 상태전이 5. 초기상태와 후속 서비스 부하 Ⅴ. 논의 및 운영방안 1. 학술적 시사점과 해석범위 2. 상태별 운영정책과 평가 Ⅵ. 결론 ACKNOWLEDGEMENTS REFERENCES