수자원사업 대안선정 및 투자우선순위결정을 위한 다기준의사결정모형 개발 Development of MCDM for the Selection of Preferable Alternative and Determination of Investment Priority in Water Resource Projects원문보기
수자원사업은 대규모의 예산이 투입된다. 따라서 수자원사업은 합리적이고 신뢰성 있는 의사결정이 필요한데 그동안 주로 경제성분석에 의존하여 왔다. 본 연구목적은 경제성분석위주의 기존 의사결정이 아닌, 사업의 필요성과 투자의 타당성을 다양한 각도로 평가할 수 있는 수자원사업 대안선정과 투자우선순위결정을 위한 다기준의사결정방법을 도출하는 것이다. 본 논문은 경제성 분석, 정책적 분석, 취약성 분석과 각각의 하위평가항목으로 평가기준을 구성하였다. 또한, 전문가 설문을 통한 사전 가중치를 제시함으로써, 일관성 있는 평가가 이루어지도록 하였다. 그리고 전문가 설문을 통해 평가항목의 속성별로 위험성향을 고려한 효용함수를 도출하였다. 종합평가점수는 평가항목별 가중치와 속성별 효용점수로 산정된다. 적용결과, 평가기준은 취약성 기준에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구는 수자원사업에 대한 효율성과 취약지역에 대한 형평성을 제고하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
수자원사업은 대규모의 예산이 투입된다. 따라서 수자원사업은 합리적이고 신뢰성 있는 의사결정이 필요한데 그동안 주로 경제성분석에 의존하여 왔다. 본 연구목적은 경제성분석위주의 기존 의사결정이 아닌, 사업의 필요성과 투자의 타당성을 다양한 각도로 평가할 수 있는 수자원사업 대안선정과 투자우선순위결정을 위한 다기준의사결정방법을 도출하는 것이다. 본 논문은 경제성 분석, 정책적 분석, 취약성 분석과 각각의 하위평가항목으로 평가기준을 구성하였다. 또한, 전문가 설문을 통한 사전 가중치를 제시함으로써, 일관성 있는 평가가 이루어지도록 하였다. 그리고 전문가 설문을 통해 평가항목의 속성별로 위험성향을 고려한 효용함수를 도출하였다. 종합평가점수는 평가항목별 가중치와 속성별 효용점수로 산정된다. 적용결과, 평가기준은 취약성 기준에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구는 수자원사업에 대한 효율성과 취약지역에 대한 형평성을 제고하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
Water resource projects need an enormous national budget. Therefore, a reasonable and reliable decision making is required for the planning of water resource projects, but decision making has been mostly performed by economic analysis. The objective of this study is to develop a Multi-criteria Decis...
Water resource projects need an enormous national budget. Therefore, a reasonable and reliable decision making is required for the planning of water resource projects, but decision making has been mostly performed by economic analysis. The objective of this study is to develop a Multi-criteria Decision Making(MCDM) model which can assess the project in various aspects for the selection of preferable alternative and determination of investment priority in water resource projects. In this study, the criteria involves economic feasibility, policies, vulnerability, and sub-items which have weights obtained from the expert survey for the consistent evaluation. We also derived the utility function considering risk trend of each item based on the expert survey. Then, the total score was estimated by weights of each item and utility score of each attribute. The results show that vulnerability is a major contributor for the criteria. This study will contribute to the selection of proper water resource projects considering efficiency of project and fairness for vulnerable area.
Water resource projects need an enormous national budget. Therefore, a reasonable and reliable decision making is required for the planning of water resource projects, but decision making has been mostly performed by economic analysis. The objective of this study is to develop a Multi-criteria Decision Making(MCDM) model which can assess the project in various aspects for the selection of preferable alternative and determination of investment priority in water resource projects. In this study, the criteria involves economic feasibility, policies, vulnerability, and sub-items which have weights obtained from the expert survey for the consistent evaluation. We also derived the utility function considering risk trend of each item based on the expert survey. Then, the total score was estimated by weights of each item and utility score of each attribute. The results show that vulnerability is a major contributor for the criteria. This study will contribute to the selection of proper water resource projects considering efficiency of project and fairness for vulnerable area.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
수자원사업과 같은 공공사업은 계획수립과정을 거치면서 다수의 전문가 의견이 자연스럽게 취합된 집단의사결정이므로 평가기준의 속성별로 집단의 효용에 대한 함수를 적용하여 정확한 평가가 이루어져야 한다. 따라서 본 연구는 전문가 설문을 통해 평가기준 속성별로 확실등가를 도출하고, 이를 이용하여 효용함수를 개발하여 최대한 집단의 의견이 의사결정에 반영되도록 하였다.
그러나 큰 틀에서 보면, 의사결정의 개념과 절차는 다르지 않으므로 대안설정이나 평가기준의 속성을 하천사업의 특성에 맞게 수정하고, 평가기준간 가중치를 도출한다면, 하천기본계획도 적용이 가능할 것으로 판단된다. 또한, 사업대안에는 비구조물적 대책이 있으나, 현재의 수준으로는 이에 대한 경제성분석도 불가능하며, 구조물적 대책을 통해 직접적인 사업목적을 달성하므로, 본 논문에서는 구조물적 대책을 대상으로 대안을 수립함을 밝힌다.
또한 선정된 대안에 대한 단위시설별 투자우선 순위결정방법이 명확하지 않으며, 편익비용비와 설계자의 판단 위주로 적용하는 경우가 대부분이다. 본 논문은 이러한 문제에 근거를 두고 연구목적을 설정하였으며, 수자원사업 기본계획 수립 시 투자우선순위결정을 위해 일관성 있는 하나의 통합된 기준으로 사업을 평가할 수 있는 다기준의사결정모형을 개발하고자 하였다.
이를 위해, 본 연구는 평가기준의 계층 설정 및 가중치 산정에는 AHP의 고유벡터법(eigen vector method)을, 평가기준의 표준점수 산정에는 효용함수(utility function)를 이용하였다. 이를 통해 AHP의 계층구조 설계 및 일관성 검정이 가능한 가중치 산정과 다속성효용함수법(MAUT)의 의사결정자의 효용을 직접 측정이라는 장점을 결합한 다기준의사결정모형을 개발하고자 하였다.
이에 본 연구는 기본계획 수립 시 각종 조사 및 수리·수문학적 분석, 대안수립과정 등은 현행 방법을 유지하되, 대안선정 및 투자우선순위 결정 단계에 초점을 맞추어 사업의 주목적인 이수, 치수, 하천환경의 범위 내에서 경제적 효율성과 취약지역에 대한 형평성, 사업의 시급성 등을 고려한 다기준의사결정모형을 개발하는 것을 목적으로 한다.
가설 설정
본 연구에서 생활 및 공업용수 공급목적의 WW권역 광역상수도사업, 환경개선용수·생활용수·홍수조절목적의 XX다목적댐건설사업, YY지하방수로 축조사업을 대상으로 투자우선순위를 결정하는 것을 가정하여 적용하였다.
적용될 평가기준은 경제성 분석, 정책적 분석-관련 계획 및 정책방향 연관성, 취약성 분석-치수취약도로 설정하였다. 유역종합치수계획은 유역별로 상이하나, 본 논문에서는 전체 수자원사업을 대상으로 한 가중치를 본 유역의 가중치로 가정하였으며, 홍수방어대책으로 가능한 단위사업안의 조합인 대안은 총 5개로 표 6과 같다.
평가기준 선정을 위해 근본적인 배경을 설정하였다. 첫째, 국민의 세금으로 투입되는 사업이 경제적으로 효율성을 가지는지?, 둘째, 사업시행에 따른 금전적 또는 복지적 혜택의 이동이 전반적으로 형평성에 위배되지 않고 여러 집단에 합리적으로 배분되었는지?, 셋째, 수자원사업은 특성상 다른 분야 또는 상·하위 계획과 연계가 많이 되는 사업이므로 관련 계획과의 연계성은 잘 이루어지는지?, 넷째, 사업에 의한 긍정적 또는 부정적 효과는 공간적인 범위를 가지기 때문에그 범위에 해당하는 지방자치단체 또는 집단이 사업을 반대하지는 않는지?, 다섯째, 이수 또는 치수와 관련하여 특별히 취약하여 시급히 사업을 시행해야 할 지역은 없는지? 등이다. 이러한 점들을 고려하여 수자원사업 의사결정에 적합한 평가기준을 구성하였으며, “수자원부문사업의 예비타당성조사 표준지침 수정·보완 연구(4판)(한국개발연구원, 2008)”의 평가기준을 참고하여, 수자원사업 기본계획수립단계에 적절하도록 선정하였으며, 그림 1은 선정된 평가기준의 계층이다.
제안 방법
00유역은 수도권의 14개시를 관류하는 전형적인 도시하천으로서, 하천변 도시화로 인해 피해규모가 대형화되고 있을 뿐 아니라, 도시하천의 특성상 홍수방어대안을 마련하는 것에도 많은 제약이 따른다. 00유역종합치수계획의 사업안으로 선정된 YY 지하방수로 건설사업을 대상으로 다기준의사결정모형을 적용하여 종합점수를 산정하였다. 경제성 분석 기준의 속성인 B/C, 정책적 분석의 하위 항목인 관련계획 및 정책방향 연관성과 지자체사업선호도 등은 유역종합치수계획과 예비타당성조사에서 조사 및 분석된 내용을 토대로 적절한 속성값을 적용하였다.
개발된 의사결정모형에 대한 적용성을 평가하기 위해 유역 종합치수계획의 대안선정과 수자원사업 투자우선순위결정에 적용하였다. 모형을 적용한 결과, 선정된 최선안은 경제성 기준보다는 취약성 기준에 큰 영향을 받으며, 다음으로 정책적 기준, 경제성 기준의 순으로 분석되었다.
00유역종합치수계획의 사업안으로 선정된 YY 지하방수로 건설사업을 대상으로 다기준의사결정모형을 적용하여 종합점수를 산정하였다. 경제성 분석 기준의 속성인 B/C, 정책적 분석의 하위 항목인 관련계획 및 정책방향 연관성과 지자체사업선호도 등은 유역종합치수계획과 예비타당성조사에서 조사 및 분석된 내용을 토대로 적절한 속성값을 적용하였다. 표 13은 평가기준 관련 속성값과 가중치를 정리한 것이다.
댐건설장기계획, 광역상수도 및 공업용수도 수도정비 기본계획, 부처의 전체 수자원사업 투자우선순위 결정은 전국을 범위로 하기 때문에 각각의 목적에 해당하는 가중치는 동일하나, 유역종합치수계획은 유역마다 특성이 다르기 때문에 해당 유역에 적합한 가중치를 산정해야 한다. 그러나 본 논문에서는 각각의 가중치를 모두 산정하지 않고, 부처의 전체 수자원사업 투자우선순위 결정을 대상으로 하여 수자원사업의 주목적인 이수, 치수, 하천환경을 모두 포함하도록 하였다.
기 수립된 기본계획에서는 본 연구에서 선정된 평가기준과 관련한 분석/조사가 모두 이루어져 있지 않기 때문에, 의사결정모형을 적용하기 위해 실제 수립된 기본계획과 예비타당성조사 사업의 자료를 기본으로 하였으며, 일부 자료는 가정치를 적용하였다. 정책적 기준의 하위항목인 관련계획 및 정책방향 연관성과 지자체사업선호도를 제외한 나머지는 사업대상지역의 속성값에 대한 실제 시·군·구의 자료를 이용하였음을 밝힌다.
의사결정모형의 대상인 수자원사업은 일반적인 내용을 일반인을 대상으로 평가하는 것이 아니라, 매우 전문적인 지식을 요하기 때문에 해당 분야의 충분한 지식을 필요로 한다. 따라서 본 연구는 수자원 분야의 전문가를 선정하여 설문을 실시하였다. 설문응답자는 수자원사업 의사결정분야의 전문가로 총 71명이며, 국토해양부 수자원 분야 공무원(13명), 수자원공사(6명)와 같이 수자원사업을 추진하는 그룹, 한국건설기술연구원(9명), 한국개발연구원(5명), 대학교(7명), 하천정보센터(6명)와 같이 연구분야에 속한 그룹, 설계회사 그룹 등이 골고루 포함되도록 선정하였다.
잘못된 구간을 정하게 되면 지나치게 변별력이 없어지거나 또는 지나치게 점수차가 커져서 다기준의사결정모형의 결과값인 종합점수의 타당성에도 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 표준화 시 극단적인 평가가 되지 않도록 실측자료, 관련 문헌, 통계자료 등을 참고하여 속성값의 범위를 설정하였으며, 정리한 결과는 표 2와 같다. 경제성 분석의 속성값인 B/C는 수자원부문의 실제 예비타당성조사 대상사업과 유역종합치수계획에서 제시된 대안들을 조사하여 구간을 설정하였다.
이를 위해 수자원사업 의사결정에 적절한 평가기준을 마련하고, 평가기준을 대표할 수 있는 속성을 부여하였으며, 각 속성별로 시·군·구별 현재의 수준을 비교함으로써 속성별로 최대·최소값을 설정하였다. 또한 전문가 설문을 통해 수자원사업의 대안선정과 투자우선순위결정에 적합하도록 설정된 평가기준에 대한 가중치를 산정하고, 효용함수를 개발하였다.
또한, 평가기준 항목별로 효용함수에 적용될 최대·최소값에 대한 적절한 범위를 선정하기 위해 설정된 속성자료들을 통계분석하였다.
평가기준을 나타내는 속성값은 대안 또는 지역별로 차이가 나며, 이를 의사결정분석 과정에 반영하는 것이 필요하다. 많은 의사결정모형에서 속성값을 점수로 환산하기 위해 여러가지 방법을 적용하고 있으나, 본 연구는 의사결정자가 어떤 속성값에 대하여 위험성향(risk attitude)을 반영하는 효용함수를 이용하는 방법을 택하였다. 효용함수는 실제 가치와 효용 사이의 관례를 나타내는 함수로서 의사결정자의 선호개념을 정량화한 것이다.
대부분의 의사결정문제는 선호보정모형 중에서 각 대안의 종합적 선호를 하나의 점수로 평가하는 기수적 방법이 적용된다(김양렬, 2010). 본 연구는 개별 평가기준의 가중치에 가치함수를 통한 대안의 점수를 적용함으로써 평가기준별 점수를 산정하고, 이들 점수를 합산하여 다기준의사결정모형에 의한 대안별 종합점수 또는 전체 점수가 선정는 방식을 택하였다. 이를 위해, 본 연구는 평가기준의 계층 설정 및 가중치 산정에는 AHP의 고유벡터법(eigen vector method)을, 평가기준의 표준점수 산정에는 효용함수(utility function)를 이용하였다.
본 연구는 수자원사업과 관련한 다양한 기본계획 내에서의 대안선정과 개별 기본계획에서 도출된 사업안을 사업시행자의 입장에서 투자우선순위를 결정하는 것에 주안점을 두고 평가기준을 설정하였다. 평가기준을 가장 잘 나타낼 수 있는 속성을 설정하기 위해 각종 통계자료와 운영자료 등을 조사하였다.
수자원사업의 주요 기본계획으로는 유역종합치수계획, 댐건설장기계획, 수도정비기본계획, 하천기본계획 등이 있다. 본 연구는 이 중에서 유역종합치수계획의 경우 해당 유역의 치수목표 달성을 위해 수립된 대안 후보들 중에서 최종대안을 선정하고, 이들 대안의 단위시설별 투자우선순위를 결정하는 단계, 댐건설장기계획과 수도정비기본계획의 경우 선정된 대안 후보 간의 투자우선순위를 결정하는 단계, 그리고 부처 내의 수자원사업 투자우선순위를 결정하는 단계에 적합하도록 모형을 개발하였다. 단, 하천기본계획과 같은 하천 사업에 적용할 때에는 대안의 개념이나 대안평가를 위한 기준별 속성에 다소 차이가 있을 수도 있다.
이러한 점들을 고려하여 수자원사업 의사결정에 적합한 평가기준을 구성하였으며, “수자원부문사업의 예비타당성조사 표준지침 수정·보완 연구(4판)(한국개발연구원, 2008)”의 평가기준을 참고하여, 수자원사업 기본계획수립단계에 적절하도록 선정하였으며, 그림 1은 선정된 평가기준의 계층이다.
이를 위해 수자원사업 의사결정에 적절한 평가기준을 마련하고, 평가기준을 대표할 수 있는 속성을 부여하였으며, 각 속성별로 시·군·구별 현재의 수준을 비교함으로써 속성별로 최대·최소값을 설정하였다.
표 7은 대안별 속성값을 나타내며, 이들 속성값을 이용하여 평가기준 속성별 가중치와 속성점수 함수를 이용한 대안별 종합점수를 산정하고, 우선순위를 매긴다. 이를 위해 홍수방어취약도 하위항목인 외수방어능력, 내수방어능력, 홍수조절능력 등을 이용하여 대안별 점수를 산정하였다. 치수취약도 하위항목인 과거 자산피해, 과거 인명피해, 홍수방어취약 등을 이용하여 대안별 점수를 산정하며, 표 8은 표 7의 속성값을 참고로 하여 대안별로 산정한 종합점수이다.
계획별 평가기준을 분류하기 위해 기본계획별 특징과 의사결정방법 적용대상을 표 1과 같이 정리하였다. 이를 특징별로 분류하기 위해 비교되는 사업안들의 영향범위가 동일 지역 내인지 다른 지역 간 인지를 구분하고, 다음 단계로 사업안이 추구하는 목적이 동질적인지 이질적인지를 분류하며, 최종적으로 사업안으로 구성되는 사업요소간의 관계가 독립적인지 종속적인지를 나누었다. 댐건설장기계획, 광역상수도 및 공업용수도 수도정비 기본계획, 부처의 전체 수자원사업 투자우선순위 결정은 전국을 범위로 하기 때문에 각각의 목적에 해당하는 가중치는 동일하나, 유역종합치수계획은 유역마다 특성이 다르기 때문에 해당 유역에 적합한 가중치를 산정해야 한다.
이수취약도 하위항목인 생활용수보급과 공업용수보급의 속성값인 상수도보급률과 공업용수로 사용되는 상수도 및 공업용수도 보급률을 상수도통계연보를 통해 조사하였다. 표 3과 표 5에서 제시한 항목별 속성점수함수/효용함수를 통해 하위항목별로 속성값을 이용하여 속성별 점수를 산정하고, 가중치를 이용하여 이수취약도에 대한 속성점수를 산정하였다.
적용된 3가지의 사업은 사업목적이 각각 다르기 때문에 그에 맞는 평가기준을 선택하여 종합점수를 산정하였다. 표 15는 사업별로 산정한 종합점수와 우선순위이며, ‘YY지하방수로 사업’의 종합점수가 가장 높았으며, 다음으로 ‘XX다목적댐 사업’, ‘WW권역 광역상수도 사업’의 순으로 산정되었다.
유역종합치수계획 수립의 구조적 대책 수립방향은 기본계획상의 하도내 계획홍수량을 초과하지 않도록 유역 내에서 적절한 시설을 마련하고, 관련 기관 및 현지 여건을 감안하여 사업의 실효성을 높이는 것이다. 적용될 평가기준은 경제성 분석, 정책적 분석-관련 계획 및 정책방향 연관성, 취약성 분석-치수취약도로 설정하였다. 유역종합치수계획은 유역별로 상이하나, 본 논문에서는 전체 수자원사업을 대상으로 한 가중치를 본 유역의 가중치로 가정하였으며, 홍수방어대책으로 가능한 단위사업안의 조합인 대안은 총 5개로 표 6과 같다.
취약성 분석 점수는 이수취약도 점수와 같고 하위항목인 생활용수보급, 공업용수보급을 이용하여 점수를 산정하였다. 정책적 분석 점수는 하위 항목인 관련 계획 및 정책방향 연관성과 지자체 사업선호도를 이용하여 산정하였다. 표 9의 속성값을 이용하여 산정한 정책적 분석 점수는 91.
경제성 기준은 하위항목이 1개이나, 정책적 기준과 취약성 기준은 다수이기 때문에 이에 대한 효용함수를 산정할 수 없으며, 또한 취약성 기준의 2, 3단계 하위에 있는 외수방어능력이나 공업용수보급정도 등과 같은 기술적인 부분에 대하여 설문응답자가 효용을 표현하기 어렵다고 판단하여 이들 항목은 위험중립형으로 간주하였다. 지자체 사업선호도 항목은 위험의 조건을 부여하기 위해 반대정도로 확실등가를 설문하여 효용함수를 구한 다음, 이를 제하는 방식으로 효용함수를 도출하였다. 설문조사 결과 효용함수의 형태는 표 4에서 볼 수 있듯이 모두 위험회피형태가 우세하게 나타났다.
표 11은 평가기준 관련 속성값과 가중치를 정리한 것이다. 최종적으로 경제성 분석 점수, 정책적 분석 점수, 취약성 분석 점수에 가중치를 고려하여 최종 종합점수를 산정하였다. 표 12는 다기준의사결정모형을 적용하여 산정한 사업의 종합점수이다.
표 3과 표 5에서 제시한 항목별 속성점수함수/효용함수를 통해 하위항목별로 속성값을 이용하여 속성별 점수를 산정하고, 가중치를 이용하여 이수취약도에 대한 속성점수를 산정하였다. 최종적으로 이수취약도는 위험성향을 고려한 효용함수를 가지므로 효용함수식에 대입하여 효용점수를 산정하였다.
표 9는 평가기준 관련 현재 기준의 속성값과 가중치를 정리한 것이다. 취약성 분석 점수는 이수취약도 점수와 같고 하위항목인 생활용수보급, 공업용수보급을 이용하여 점수를 산정하였다. 정책적 분석 점수는 하위 항목인 관련 계획 및 정책방향 연관성과 지자체 사업선호도를 이용하여 산정하였다.
본 연구는 수자원사업과 관련한 다양한 기본계획 내에서의 대안선정과 개별 기본계획에서 도출된 사업안을 사업시행자의 입장에서 투자우선순위를 결정하는 것에 주안점을 두고 평가기준을 설정하였다. 평가기준을 가장 잘 나타낼 수 있는 속성을 설정하기 위해 각종 통계자료와 운영자료 등을 조사하였다. 또한, 평가기준 항목별로 효용함수에 적용될 최대·최소값에 대한 적절한 범위를 선정하기 위해 설정된 속성자료들을 통계분석하였다.
이수취약도 하위항목인 생활용수보급과 공업용수보급의 속성값인 상수도보급률과 공업용수로 사용되는 상수도 및 공업용수도 보급률을 상수도통계연보를 통해 조사하였다. 표 3과 표 5에서 제시한 항목별 속성점수함수/효용함수를 통해 하위항목별로 속성값을 이용하여 속성별 점수를 산정하고, 가중치를 이용하여 이수취약도에 대한 속성점수를 산정하였다. 최종적으로 이수취약도는 위험성향을 고려한 효용함수를 가지므로 효용함수식에 대입하여 효용점수를 산정하였다.
이는 비용을 추가하더라도 안전하고, 좋은 쪽을 선택함을 의미한다. 표준로터리와 확실등가 관계식을 이용하여 전문가 설문조사를 통해 평가기준 속성별로 산정된 위험회피계수(r)을 구하였으며, 표 5와 같이 효용함수식을 도출하였으며, 이들 평가 기준별 효용함수의 계층구조는 그림 1와 같다.
확실등가의 설문대상 전문가는 가중치산정에 응답한 전문가와 동일하며, 직접설문법으로 조사하였다. 전체 평가항목 중에서 B/C, 지자체 사업선호도, 이수취약성, 치수취약성, 하천환경취약성을 대상으로 확실등가를 도출하였다.
환경개선용수, 생활용수 공급과 홍수조절을 사업목표로 하는 XX다목적댐을 대상으로 다기준의사결정모형을 적용하여 종합점수를 산정하였다. 경제성 분석 기준의 속성인 B/C는 예비타당성조사에 적용된 사업의 값을 이용하였고, 정책적 분석의 하위 항목인 관련계획 및 정책방향 연관성과 지자체 사업선호도도 예비타당성조사의 정책적 분석에 조사 및 분석된 내용을 토대로 적절한 속성값을 적용하였다.
효용함수이론을 토대로 하여 각 평가기준별 효용함수를 산정하기 위해 확실등가(CE, Certainty Equivalent)를 설문으로 조사하였다. 여기서 확실등가는 의사결정자가 어떠한 불확실한 사건과 무차별(indifference)하다고 느끼는 확실한 값(certain value)이며, 의사결정자의 위험에 대한 주관적인 성향을 포함한다.
대상 데이터
따라서 본 연구는 수자원 분야의 전문가를 선정하여 설문을 실시하였다. 설문응답자는 수자원사업 의사결정분야의 전문가로 총 71명이며, 국토해양부 수자원 분야 공무원(13명), 수자원공사(6명)와 같이 수자원사업을 추진하는 그룹, 한국건설기술연구원(9명), 한국개발연구원(5명), 대학교(7명), 하천정보센터(6명)와 같이 연구분야에 속한 그룹, 설계회사 그룹 등이 골고루 포함되도록 선정하였다. 표 3은 일관성 검정을 통과한 응답결과를 대상으로 개인별 우선순위벡터를 산술평균하여 집단의 가중치로 산정하는 AIP 방식으로 산정한 AHP의 가중치이다.
이론/모형
의사결정분석 과정에서 어떤 기준은 다른 기준에 비해 더 중요하거나 덜 중요할 수 있으므로, 이를 고려하기 위해 가중치를 설정하는 과정이 필요하다. 본 논문에서는 AHP(Saaty, 1995)의 고유벡터법을 이용하였다. Saaty의 AHP기법은 인지심리학 분야의 연구결과에 기초한 9점 척도를 기본으로, 쌍대비교로 얻어진 척도로 쌍대비교행렬을 구성하여 여러 가지 정보를 추출하는 방법이다.
본 연구는 개별 평가기준의 가중치에 가치함수를 통한 대안의 점수를 적용함으로써 평가기준별 점수를 산정하고, 이들 점수를 합산하여 다기준의사결정모형에 의한 대안별 종합점수 또는 전체 점수가 선정는 방식을 택하였다. 이를 위해, 본 연구는 평가기준의 계층 설정 및 가중치 산정에는 AHP의 고유벡터법(eigen vector method)을, 평가기준의 표준점수 산정에는 효용함수(utility function)를 이용하였다. 이를 통해 AHP의 계층구조 설계 및 일관성 검정이 가능한 가중치 산정과 다속성효용함수법(MAUT)의 의사결정자의 효용을 직접 측정이라는 장점을 결합한 다기준의사결정모형을 개발하고자 하였다.
성능/효과
평가기준 선정을 위해 근본적인 배경을 설정하였다. 첫째, 국민의 세금으로 투입되는 사업이 경제적으로 효율성을 가지는지?, 둘째, 사업시행에 따른 금전적 또는 복지적 혜택의 이동이 전반적으로 형평성에 위배되지 않고 여러 집단에 합리적으로 배분되었는지?, 셋째, 수자원사업은 특성상 다른 분야 또는 상·하위 계획과 연계가 많이 되는 사업이므로 관련 계획과의 연계성은 잘 이루어지는지?, 넷째, 사업에 의한 긍정적 또는 부정적 효과는 공간적인 범위를 가지기 때문에그 범위에 해당하는 지방자치단체 또는 집단이 사업을 반대하지는 않는지?, 다섯째, 이수 또는 치수와 관련하여 특별히 취약하여 시급히 사업을 시행해야 할 지역은 없는지? 등이다. 이러한 점들을 고려하여 수자원사업 의사결정에 적합한 평가기준을 구성하였으며, “수자원부문사업의 예비타당성조사 표준지침 수정·보완 연구(4판)(한국개발연구원, 2008)”의 평가기준을 참고하여, 수자원사업 기본계획수립단계에 적절하도록 선정하였으며, 그림 1은 선정된 평가기준의 계층이다.
평가기준 선정을 위해 근본적인 배경을 설정하였다. 첫째, 국민의 세금으로 투입되는 사업이 경제적으로 효율성을 가지는지?, 둘째, 사업시행에 따른 금전적 또는 복지적 혜택의 이동이 전반적으로 형평성에 위배되지 않고 여러 집단에 합리적으로 배분되었는지?, 셋째, 수자원사업은 특성상 다른 분야 또는 상·하위 계획과 연계가 많이 되는 사업이므로 관련 계획과의 연계성은 잘 이루어지는지?, 넷째, 사업에 의한 긍정적 또는 부정적 효과는 공간적인 범위를 가지기 때문에그 범위에 해당하는 지방자치단체 또는 집단이 사업을 반대하지는 않는지?, 다섯째, 이수 또는 치수와 관련하여 특별히 취약하여 시급히 사업을 시행해야 할 지역은 없는지? 등이다. 이러한 점들을 고려하여 수자원사업 의사결정에 적합한 평가기준을 구성하였으며, “수자원부문사업의 예비타당성조사 표준지침 수정·보완 연구(4판)(한국개발연구원, 2008)”의 평가기준을 참고하여, 수자원사업 기본계획수립단계에 적절하도록 선정하였으며, 그림 1은 선정된 평가기준의 계층이다.
, 셋째, 수자원사업은 특성상 다른 분야 또는 상·하위 계획과 연계가 많이 되는 사업이므로 관련 계획과의 연계성은 잘 이루어지는지?
경제성 분석의 속성값인 B/C, 치수취약도의 속성값인 1인당 홍수피해액, 10만명당 인명피해수, 하천개수율(%), 단위면적당 유수지용량, 단위면적당 홍수조절량 등은 계획수립 시 조사·분석된 내용을 통해 용이하게 산정할 수 있으며, 정책적 분석의 관련 계획 및 정책방향 연관성은 계획의 추진경위와 최근 공공시설구조물이 지향하는 방향, 관련 계획 등을 통해 내부연구자가 점수를 부여하는 데 어려움이 없을 것으로 판단된다.
개발된 의사결정모형에 대한 적용성을 평가하기 위해 유역 종합치수계획의 대안선정과 수자원사업 투자우선순위결정에 적용하였다. 모형을 적용한 결과, 선정된 최선안은 경제성 기준보다는 취약성 기준에 큰 영향을 받으며, 다음으로 정책적 기준, 경제성 기준의 순으로 분석되었다. 이는 전문가 설문에 의한 평가기준별 가중치 산정 결과에 영향을 받은 것으로, 수자원사업은 단순히 기존의 경제성 분석만으로 평가를 해서는 제대로 된 평가가 아님을 의미한다.
지자체 사업선호도 항목은 위험의 조건을 부여하기 위해 반대정도로 확실등가를 설문하여 효용함수를 구한 다음, 이를 제하는 방식으로 효용함수를 도출하였다. 설문조사 결과 효용함수의 형태는 표 4에서 볼 수 있듯이 모두 위험회피형태가 우세하게 나타났다. 이는 비용을 추가하더라도 안전하고, 좋은 쪽을 선택함을 의미한다.
확실등가의 설문대상 전문가는 가중치산정에 응답한 전문가와 동일하며, 직접설문법으로 조사하였다. 전체 평가항목 중에서 B/C, 지자체 사업선호도, 이수취약성, 치수취약성, 하천환경취약성을 대상으로 확실등가를 도출하였다. 경제성 기준은 하위항목이 1개이나, 정책적 기준과 취약성 기준은 다수이기 때문에 이에 대한 효용함수를 산정할 수 없으며, 또한 취약성 기준의 2, 3단계 하위에 있는 외수방어능력이나 공업용수보급정도 등과 같은 기술적인 부분에 대하여 설문응답자가 효용을 표현하기 어렵다고 판단하여 이들 항목은 위험중립형으로 간주하였다.
정책적 분석 점수는 하위 항목인 관련 계획 및 정책방향 연관성과 지자체 사업선호도를 이용하여 산정하였다. 표 9의 속성값을 이용하여 산정한 정책적 분석 점수는 91.92로 산정되었고, 취약성 분석 점수는 78.81로 산정되었으며, 표 10은 다기준의사결정모형을 적용하여 산정한 사업의 종합점수이다.
후속연구
단, 하천기본계획과 같은 하천 사업에 적용할 때에는 대안의 개념이나 대안평가를 위한 기준별 속성에 다소 차이가 있을 수도 있다. 그러나 큰 틀에서 보면, 의사결정의 개념과 절차는 다르지 않으므로 대안설정이나 평가기준의 속성을 하천사업의 특성에 맞게 수정하고, 평가기준간 가중치를 도출한다면, 하천기본계획도 적용이 가능할 것으로 판단된다. 또한, 사업대안에는 비구조물적 대책이 있으나, 현재의 수준으로는 이에 대한 경제성분석도 불가능하며, 구조물적 대책을 통해 직접적인 사업목적을 달성하므로, 본 논문에서는 구조물적 대책을 대상으로 대안을 수립함을 밝힌다.
셋째, 장래에는 수자원사업과 관련하여 수리·수문학적으로 또는 사회적으로 변화가 발생하므로 금번 연구를 통해 도출된 평가기준의 적절성과 가중치 및 효용함수에 대한 꾸준한 검토가 필요하다. 넷째, 다양한 대상에 적용된 사례가 증가하고 축적됨에 따라 전문가 또는 의사결정분석자의 의견수렴을 통해 필요에 따라 모형을 개선하는 연구가 필요하다. 다섯째, 설문응답자가 생각하는 가중치와 AHP의 고유벡터법에 의해 산정된 가중치가 어느 정도 일치하는지를 분석하고, 이를 개선할 필요가 있다.
넷째, 다양한 대상에 적용된 사례가 증가하고 축적됨에 따라 전문가 또는 의사결정분석자의 의견수렴을 통해 필요에 따라 모형을 개선하는 연구가 필요하다. 다섯째, 설문응답자가 생각하는 가중치와 AHP의 고유벡터법에 의해 산정된 가중치가 어느 정도 일치하는지를 분석하고, 이를 개선할 필요가 있다.
경제성 분석의 속성값인 B/C, 치수취약도의 속성값인 1인당 홍수피해액, 10만명당 인명피해수, 하천개수율(%), 단위면적당 유수지용량, 단위면적당 홍수조절량 등은 계획수립 시 조사·분석된 내용을 통해 용이하게 산정할 수 있으며, 정책적 분석의 관련 계획 및 정책방향 연관성은 계획의 추진경위와 최근 공공시설구조물이 지향하는 방향, 관련 계획 등을 통해 내부연구자가 점수를 부여하는 데 어려움이 없을 것으로 판단된다. 단, 실제 적용시에는 본 연구에서 제시된 효용함수는 그대로 적용하나, 평가기준간의 가중치는 해당 유역을 대상으로 설문하여 산정하는 과정이 필요하다.
마지막으로 본 논문은 사례 적용에 있어서 분석 등의 한계로 사전가중치를 제시하였고 평가항목을 설정하였으나, 실제 의사결정분석 과정에 있어서는 해당 계획의 상세한 정보를 이용하여 그에 맞는 적절한 평가항목의 선정과 가중치 산정이 필요함을 밝힌다.
셋째, 장래에는 수자원사업과 관련하여 수리·수문학적으로 또는 사회적으로 변화가 발생하므로 금번 연구를 통해 도출된 평가기준의 적절성과 가중치 및 효용함수에 대한 꾸준한 검토가 필요하다.
본 적용의 경우에는 정책적 분석과 취약성 분석 점수가 모두 유사하게 나왔기 때문에 경제성 분석(B/C)만으로 우선순위를 결정한 결과와 같이 나타났으나, 실제 적용시에는 순위가 역전될 수도 있다. 실제로 예비타당성조사 단계까지 진행된 사업으로서 만약에 재원의 제약 등으로 투자우선순위를 결정해야 할 상황에 놓인다면 기존의 경제성분석 위주에 비해 본 모형을 통해 다양한 평가기준을 고려함으로써 의사결정자가 최종 의사결정을 하는데 다양한 정보를 제공하고, 용이한 판단을 하는데 도움이 될 것으로 생각된다.
본 연구에서 제시한 의사결정모형의 완성도를 높이기 위해서는 몇 가지 보완점이 필요할 것으로 판단된다. 첫째, 수자원사업 의사결정모형을 개발함에 있어서 가장 큰 한계점은 자료부재에 따른 평가기준선정의 제한에 있다. 따라서 수자원사업부문 뿐만 아닌 공공사업의 의사결정을 위해서 기본적인 자료구축이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수자원사업의 목적은?
용수이용, 홍수조절, 하천환경개선 등을 목적으로 하는 수자원사업은 국민의 생명 및 재산과 삶의 질에 직결되며, 물과 관련된 사업의 특성상 다수의 이해당사자가 얽힌 대규모의 예산을 필요로 하는 사업이다. 2006년부터 2009년까지 국가에서 수행한 주요 수자원사업으로 국가하천정비사업, 하천재해예방사업, 댐건설사업, 댐치수능력증대사업, 용수공급사업 등을 들 수 있으며, 이들 사업비는 연평균 약 2조 원이고, 지방정부에서 수행한 수자원사업의 예산을 더한다면, 전체 국가예산에서 적지 않은 규모를 차지한다.
국가하천정비사업, 하천재해예방사업, 댐건설사업, 댐치수능력증대사업, 용수공급사업과 같은 수자원사업은 어떤 일정에 의해 진행되는가?
2006년부터 2009년까지 국가에서 수행한 주요 수자원사업으로 국가하천정비사업, 하천재해예방사업, 댐건설사업, 댐치수능력증대사업, 용수공급사업 등을 들 수 있으며, 이들 사업비는 연평균 약 2조 원이고, 지방정부에서 수행한 수자원사업의 예산을 더한다면, 전체 국가예산에서 적지 않은 규모를 차지한다. 일반적으로 이들 사업은 기본계획에서 사업안이 제기되고, 총사업비 500억 원 이상 대규모사업은 예비타당성조사를 거쳐 타당성조사, 기본설계, 실시설계, 사업시행단계를 거친다. 그렇기 때문에 기본계획수립단계에서 한정된 예산으로 최대의 효과를 발휘하고, 지역적 형평성을 가지며, 취약한 지역의 문제점은 시급히 해결하기 위해 의사결정자는 사업목적에 적합한 최선의 사업을 선정하는 것이 중요하다.
2006년부터 2009년까지 국가에서 수행한 주요 수자원사업은 무엇이 있는가?
용수이용, 홍수조절, 하천환경개선 등을 목적으로 하는 수자원사업은 국민의 생명 및 재산과 삶의 질에 직결되며, 물과 관련된 사업의 특성상 다수의 이해당사자가 얽힌 대규모의 예산을 필요로 하는 사업이다. 2006년부터 2009년까지 국가에서 수행한 주요 수자원사업으로 국가하천정비사업, 하천재해예방사업, 댐건설사업, 댐치수능력증대사업, 용수공급사업 등을 들 수 있으며, 이들 사업비는 연평균 약 2조 원이고, 지방정부에서 수행한 수자원사업의 예산을 더한다면, 전체 국가예산에서 적지 않은 규모를 차지한다. 일반적으로 이들 사업은 기본계획에서 사업안이 제기되고, 총사업비 500억 원 이상 대규모사업은 예비타당성조사를 거쳐 타당성조사, 기본설계, 실시설계, 사업시행단계를 거친다.
참고문헌 (36)
강인주, 윤용남(2001) 가뭄관리를 위한 수문학적 의사결정에 관한 연구. 2001년 학술발표회 논문집(I), 한국수자원학회, pp. 489-494.
건설교통부(2007) 치수사업 대안선정을 위한 의사결정 방안 연구.
고석구, 이광만, 고익환 (1992) 多基準 意思 分析 技法에 의한 多目的 貯水池의 運營律 平家. 한국수문학회지, 한국수문학회, 제25권, 제1호, pp. 83-92.
Akter, T. and Simonovic, S.P. (2002) A general overview of multiobjective multiple-participant decision making for flood management. Research Report, FIDS, The University of Western Ontario, Canada.
Bruen, M. (2002) Multiple criteria and decision support systems in water resource planning and river basin management. Proceedings of Irish National Hydrology Seminar 2002, Irish National Committees, pp. 25-35.
Hyde, K., Maier, H., and Colby, C. (2003) Incorporating uncertainty in the PROMETHEE MCDA Method. Journal of Multi-Criteria Decision Analysis, No. 12, pp. 245-259.
Jaber, J.S. and Mohsen, M.S. (2001) Evaluation of non-conventional water resource supply in Jordan. Desalination, Vol. 136, No. 1-3, pp. 83-92.
Jandric and Srdjevic (2000) Analytic hierarchy process in selecting best groundwater pond. 31st International Geological Congress, Rio de Janeiro, Brazil, pp. 6-17.
Jason, K.L, Hartmann, J., Li, K.W., An, Y., and Asgary, A. (2007) Multi-criteria decision support systems for flood hazard mitigation and emergency response in urban watersheds. Journal of American Water resource Association, AWRA, Vol. 43, No. 2, pp. 346-358.
Jouvert, A., Stewart, T.J., and Eberhard, R. (2004) Evaluation of water augmentation and water demand management option for the city of Cape Town. Journal of Multi-Criteria Decision Analysis, Vol. 12, No. 1, pp. 17-25.
Madagoudaki, R. and Tsakiris, M. (2005) Flood Mitigation Planning using PROMEHTEE. European Water, 2005 E. W. Publication, Vol. 9, No. 10, pp. 51-58.
Raju, K.S., Ducjstein, L., and Arondel, C. (2000) Multicriterion analysis for sustainable water resource planning: A case study in Spain. Water resource Management, Vol. 14, No. 6, pp. 435- 456.
Ridgley, M.A. (1992) Selection of water-supply projects under drought. Journal of Environmental Systems, Baywood Publishing, Vol. 21, No. 3, pp. 207-221.
Ridgley, M.A. (1993) A multicriteria approach to allocating water during drought. Resource Management and Optimization, Harwood Academic Publishers Gmbll, Vol. 9, No. 2, pp. 135-149.
Saaty, T.L. (1995) Decision making for leaders. RWS Publications, Pittsburgh.
Simona, U., Bruggemanna, R., and Pudenzb, S. (2004) Aspects of decision support in water management-.example Berlin and Potsdam (Germany) I-.spatially differentiated evaluation. Water Research, Vol. 38, pp. 1809-1816.
Tkach, R.J. and Simonovic, S. (1997) A new approach to multi-criteria decision making in water resource. Journal of Geographic Information and Decision Analysis, Vol. 1, No. 1, pp. 25-43.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.