하천의 호안은 제방 또는 호안을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 보호하기 위한 구조물로서 과거에는 치수 목적만 갖고 기술자의 주관이나 경험적 판단에 기초해 공법을 선정함으로써 시공한 후 여러 문제점들이 발생하였다. 그러나 현재는 치수뿐만 아니라 환경적 측면이 강조되면서 자연형 호안이 필요하게 되고, 호안종류가 다양해져 호안 공법 선정시 보다 객관적이고 정량적인 해석방법이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 호안공법 선정시 기존의 방법에서 문제가 되었던 주관적, 경험적 요소를 최대한 배제하기 위해 안정성, 경제성, 시공성, 친환경성에 대한 세부기준 및 표준화 절차를 제시하고, 최적호안공법 선정에 계층분석과정을 도입하였다. 이로써 실무에서 최적의 호안공법을 선택함에 있어 보다 객관적이고 합리적인 판단의 수단을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
하천의 호안은 제방 또는 호안을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 보호하기 위한 구조물로서 과거에는 치수 목적만 갖고 기술자의 주관이나 경험적 판단에 기초해 공법을 선정함으로써 시공한 후 여러 문제점들이 발생하였다. 그러나 현재는 치수뿐만 아니라 환경적 측면이 강조되면서 자연형 호안이 필요하게 되고, 호안종류가 다양해져 호안 공법 선정시 보다 객관적이고 정량적인 해석방법이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 호안공법 선정시 기존의 방법에서 문제가 되었던 주관적, 경험적 요소를 최대한 배제하기 위해 안정성, 경제성, 시공성, 친환경성에 대한 세부기준 및 표준화 절차를 제시하고, 최적호안공법 선정에 계층분석과정을 도입하였다. 이로써 실무에서 최적의 호안공법을 선택함에 있어 보다 객관적이고 합리적인 판단의 수단을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
Bank protection is a structure constructed to protect directly embankment breakage and erosion by river flow. Traditionally, the type of bank protection has been decided by practitioner's subjective and empirical judgement, which often causes problems after construction. Recently, however, it become...
Bank protection is a structure constructed to protect directly embankment breakage and erosion by river flow. Traditionally, the type of bank protection has been decided by practitioner's subjective and empirical judgement, which often causes problems after construction. Recently, however, it becomes important to consider not only physical protection but also environment. Various types of bank protection for environment-friendly river are now available. Thus, there is a need for more objective and quantitative decision method for bank protection work. This study adopts the analytic hierarchy process (AHP) to improve the objectiveness in the decision of bank protection work. Criteria for stability, economy, construction, environment are identified and a standardized process is presented for field application. With the proposed method, one can prioritize various bank protection works and make the optimal decision. We believe that the method can serve as a useful tool for river engineers in practice.
Bank protection is a structure constructed to protect directly embankment breakage and erosion by river flow. Traditionally, the type of bank protection has been decided by practitioner's subjective and empirical judgement, which often causes problems after construction. Recently, however, it becomes important to consider not only physical protection but also environment. Various types of bank protection for environment-friendly river are now available. Thus, there is a need for more objective and quantitative decision method for bank protection work. This study adopts the analytic hierarchy process (AHP) to improve the objectiveness in the decision of bank protection work. Criteria for stability, economy, construction, environment are identified and a standardized process is presented for field application. With the proposed method, one can prioritize various bank protection works and make the optimal decision. We believe that the method can serve as a useful tool for river engineers in practice.
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문제 정의
본 연구는 여러 학문분야에서 다양하게 활용되고 의사결정을 지원하는 방법론으로 매우 유용한 기법으로 입증된 계층분석과정을 이용하여 종래 호안공법 선정시 경험□주관적 방법으로 선택되던 문제점들을 보완하고 최적의 호안공법을 선정하기 위한 절차를 표준화하고 및 기준을 제시하고자 한다.
최근 호안공법에 관한 연구를 살펴보면 치수 안정성과 환경성을 고려한 새로운 식생호안 공법의 적용(이동섭 등, 2007), 전과정 평가에 의한 하천호안공법의 환경성 평가(김국일과 안원식, 2007), 자연친화적 하천정비를 위한 호안평가 기법 개발(김윤환 등, 2007) 등의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구는 해석적 설계방법의 일환으로 계층분석과정(Analytic Hierarchy Process, AHP)을 적용해 최적호안공법을 찾는 방법에 관한 것이다.
앞서 호안공법 선정을 위해 기존의 관례에서는 고려할 수 없었던 평가항목들을 보다 합리적이며 객관적으로 포함할 수 있음을 보았다. 이제 인자들 간의 상대적 중요도를 결정하는 방법에 대해 논하기로 한다.
제안 방법
호안공법의 최적화 절차 중 제일 중요한 것은 평가 기준을 작성하는 것이다. 본 논문에서는 실무에서 호안공법을 선정시 중요시되는 안정성, 경제성, 시공성, 친환경성을 단계별 속성으로 세분화하여 Fig. 2의 단계별 속성도에 따라 Table 4와 같이 유도하였다.
앞서 개발한 AHP를 이용한 최적호안 공법선정 방법을 실제 제방인 전라남도 나주에 위치한 지석천의 남평제 구간에 적용하여 사용가능한 호안공법들의 적합도를 산정하여 보았다.
하천의 최적호안공법 선정시 필요한 자료들의 선호도를 산정하기 위해 AHP기법을 이용하여 다중인자들을 정량화한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
호안공법 평가시 주관적 선호도를 정성적이고 정량적으로 표현하기 위해 각 인자들을 쌍대비교 행렬을 이용하였다. 행렬의 대각선 요소는 모두 "1"이 되며, 대각선을 기준으로 위아래의 상대적 중요도가 역수로 상반되는 선호도를 갖는다.
대상 데이터
는 호안공법선정 인자간의 선호도이다. 선호도의 부여에는 주관적 요소를 최소화하기 위해 하천설계에 종사하는 전문가 35명을 대상으로 한 설문조사(Table 5) 결과를 반영하였다. 시공성, 경제성 보다는 안정성을 중요시하며, 안정성보다는 친환경성을 더 선호하는 것으로 나타났다(Fig.
적용대상은 전라남도 나주시에 위치한 국가하천인 지석천 하류구간 남평제로 위치도 및 계획평면은 Fig. 4와 같다. 지석천의 계획홍수량은 3,120㎥/sec 이며, 유속은 1m/sec～2m/sec 이하, 소류력이 10kg/㎡ 이하이며, 재료의 운반거리가 15km 이내이다.
데이터처리
호안공법 선정 인자간의 상대적 중요도(Relative Importance Weights, RIW)를 산정하기 위해 모든 관련된 속성 값들에 대한 상호순위를 비교하기 위해 쌍대비교를 수행한다. 의사결정자는 상위목표, 한 단계 위의 인자와 이에 대한 속성값을 조합하여 각각의 그룹을 결정하며 결정된 모든 조합에 대하여 쌍대비교를 적용한다.
성능/효과
1) 과거 기술자의 주관적 판단으로 결정하던 호안공법을 다중인자들의 선호도를 산정하여 보다 합리적으로 객관화함으로써 최적호안공법을 선정할 수 있다.
2) 호안의 안정성, 경제성, 시공성, 친환경성을 체계적인 방법에 의해 수치화하여 호안 최적화시 고려되어야 할 총 3단계 8가지 인자를 도출하였다.
3) 전라남도 나주시 지석천의 남평제에 개발된 방법을 적용한 결과, 설치 가능한 호안공법인 평떼, 식생매트, 돌망태, 돌붙임, 돌쌓기, 식생블럭공(무공) 식생블럭공(유공) 중에서 식생블럭(유공)이 최적의 호안공법인 것으로 나타났다.
선호도의 부여에는 주관적 요소를 최소화하기 위해 하천설계에 종사하는 전문가 35명을 대상으로 한 설문조사(Table 5) 결과를 반영하였다. 시공성, 경제성 보다는 안정성을 중요시하며, 안정성보다는 친환경성을 더 선호하는 것으로 나타났다(Fig. 3).
앞서 호안공법 선정을 위해 기존의 관례에서는 고려할 수 없었던 평가항목들을 보다 합리적이며 객관적으로 포함할 수 있음을 보았다. 이제 인자들 간의 상대적 중요도를 결정하는 방법에 대해 논하기로 한다.
요소값에 대하여 논리적 일관성이 있는가를 조사하기 CR을 평가했으며, 그 결과는 Table 10에서 보는 바와 같이 안정성, 경제성, 시공성, 친환경성의 CR값이 모두 10% 이내의 값으로 나타나 논리적으로 일관성이 있는 것으로 분석되었다.
적합도 값이 클수록 더 나은 호안공법이라고 생각할 수 있으므로 적용대상 지구인 지석천 남평제의 경우에는 적합도가 가장 높은 식생블럭(유공)이 가장 적합한 호안공법으로 분석되었다.
후속연구
4) 다른 지역의 제방에서도 본 연구에서 제시된 절차를 이용하여 주민들을 포함하여 설문조사한 결과를 반영하여 적용하면 최적의 호안공법이 채택될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
호안이란 무엇인가?
호안은 제방 또는 하안을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 직접 보호하기 위해 제방 앞비탈에 설치하는 구조물이다. 과거 우리나라의 대부분 하천에서는 호안공법 선정 시에 제방붕괴 방지 등의 치수목적만 갖고 사용재료의 확보 및 구입 용이성, 공사기간 단축 및 공사비의 절감, 호안공법의 시공상 용이성, 유수에 의한 조도, 세굴에 대한 탄력성, 내마모성, 내구성 등을 고려하여 기술자의 주관적 판단과 경험적 판단으로 호안을 선정하여 왔다.
AHP 해석과정을 4단계로 구분하여 보시오.
AHP 해석과정은 4단계로 구분할 수 있다. 첫 번째 단계는 최적의 목표값에 관계되는 중요한 요소들을 찾아내어 동일한 집단끼리 분류하고 구분하여 보다 논리적으로 계층을 구성하는 일이다. 두 번째 단계는 문제별 쌍대비교, 세 번째 단계는 요소들 간의 비교를 통하여 동일 계층내에 있는 요소들의 중요도를 산출하는 과정이다. 마지막 단계는 선호도 지수를 산출하여 논리적 일관성을 검증하는 과정이다.
AHP란 무엇인가?
AHP는 의사결정의 모든 과정을 단계별로 분류 한후 판단기준이 서로 상충되는 대안을 분석함으로써 다수의 목적을 포함하는 의사결정시 최적의 의사결정을 할 수 있는 기법이다. 또한 판단기준이 많을 경우, 각 기준별로 위계, 즉 상위계층과 하위계층의 연계가 이루어질 때 주로 쓰이는 방법이다. AHP에 있어서 위계란 전체를 구성하는 인자들의 상호작용과 이들 인자들이 미치는 영향을 파악하기 위하여 전체구조를 추상화한 것으로서, 전반적 대안으로부터 하위 단계의 대안으로 다시 하위 단계의 대안에 영향을 미치는 인자로 연결되는 형태를 갖는다.
참고문헌 (13)
김국일, 안원식 (2007). “전과정 평가에 의한 하천 호안 공법의 환경성 평가에 관한 연구.” 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제40권, 제6호, pp. 485-494
Jandric, Z. and Srdjevic, B. (2000). “Analytic Hierarchy Process in Selecting Best Groundwater Pond.” Proc. of 31st International Geological Congress, Riode Janeiro, Brasil
Ridgley, M. A. (1993). “A Multicriteria Approach to Allocation Water During Drought.” Resource Management and Optimization, Vol. 9, No. 2, pp. 135-149
Saaty, T. L. (1977). The Analytic Hierarchy Process, McGraw-Hill, New York
Zahedi, F. (1985). “Data-Base Management System Evaluation and Selection Decision.” Decision Science, Vol. 16, No. 1, pp. 91-109
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