[논문]DEMATEL과 ANP를 이용한 해외구매 무기체계의 평가지표 개발

조현기; 김우제

doi:10.7737/jkorms.2012.37.2.073

[국내논문] DEMATEL과 ANP를 이용한 해외구매 무기체계의 평가지표 개발
Development of Evaluation Index for Foreign Weapon System Purchase using DEMATEL and ANP 원문보기

한국경영과학회지 = Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society, v.37 no.2, 2012년, pp.73 - 88

조현기 (서울과학기술대학교 산업정보시스템공학과) , 김우제 (서울과학기술대학교 산업정보시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Even though the final source selection of foreign weapon system purchase project in defense area is the most important phase, the standard evaluation index has not been developed. This paper provides an appropriate evaluation index using DEMATEL and ANP methods. First, the all possible evaluation criteria applied to the relevant previous literatures in domestic and overseas researches are derived and classified into groups. Second, DEMATEL method is used to determine the network structure representing the relations of cause and effect between groups and their sub-criteria. If isolated factors, not connected with other factors, are existed in the network structure, all factors except for the isolated ones are grouped as one large factor so that the independency between those ones is maintained. The weights of criteria are determined using AHP method if the criteria are independent relation and ANP method if the criteria are networked. The weights of higher and lower level criteria are then integrated and distributed as a point with respect to the decision making purpose. The developed evaluation index can be used as a standard one in various foreign weapon system purchase projects in defense area.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 해외 구매사업의 무기체계 기종결정을 위한 평가요소 도출을 위하여 먼저, 관련문헌 연구와 규정 등을 통하여 적용된 평가요소들을 종합하였다. 종합된 평가요소는 방위사업관리규정[9]에 따라 유사한 요소들을 분야별로 대분류와 중분류로 구분하였다.

제안 방법

AHP와 퍼지 TOPSIS에 의한 최적의 무기체계 선정 방법[22]을 적용한 연구도 있다. 국내에서는 고영형[3]이 기종 결정 평가요소를 AHP와 네트워크 분석 과정(Analytic Network Process, ANP)를 이용하여 가중치를 도출, 두 가지 방법간의 차이를 비교 분석하였다. 그러나 대부분의 연구들은 무기체계 기종결정을 위한 평가요소를 어떻게 구성하느냐에 대한 설계방법보다는 평가요소별 가중치를 어떻게 구하고 논리적으로 대안을 결정하느냐에 중점을 두어 평가요소 설계에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.
DEMATEL은 평가요소 간의 영향관계와 정도를 파악할 수 있으며, ANP는 네트워크 구조에 따른 종속성과 영향정도를 이용한 가중치 도출이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 DEMATEL을 이용하여 네트워크 구조를 설정하고, ANP를 이용하여 가중치를 도출하였다. 이를 위해 제 2장에서는 DEMATEL 방법과 ANP에 대한 이론적 고찰을 실시하였으며, 제 3장에서는 기종결정 및 공급업체 선정 관련 문헌에서 적용된 평가 요소들을 종합하여 평가지표 개발에 필요한 요소들을 도출하고 DEMATEL과 ANP를 이용하여 평가 요소간의 네트워크 구조 설계와 가중치를 도출하는 과정을 제시하였으며, 평가지표 구축 및 평가요소별 가중치 부여 결과에 대한 분석을 포함하였다.
따라서 본 연구에서는 DEMATEL을 이용하여 네트워크 구조를 설정하고, ANP를 이용하여 가중치를 도출하였다. 이를 위해 제 2장에서는 DEMATEL 방법과 ANP에 대한 이론적 고찰을 실시하였으며, 제 3장에서는 기종결정 및 공급업체 선정 관련 문헌에서 적용된 평가 요소들을 종합하여 평가지표 개발에 필요한 요소들을 도출하고 DEMATEL과 ANP를 이용하여 평가 요소간의 네트워크 구조 설계와 가중치를 도출하는 과정을 제시하였으며, 평가지표 구축 및 평가요소별 가중치 부여 결과에 대한 분석을 포함하였다. 제 4장은 본 연구에 대한 결론과 향후 연구방향에 대한 과제를 제시하였다.
첫 번째는 직접 영향관계 행렬(Direct Relation Matrix, DRM)을 구축하는 단계이다. 이를 위하여, k명의 전문가에 의하여 요인간의 관계를 평가하도록 하며, 행은 원인을, 열은 결과를 나타낸다. 일반적으로 요인간의 영향정도는 5단계로 구분하여 ‘0’ 은 영향관계가 전혀 없는 경우, ‘1’은 영향관계가 약한 경우, ‘2’는 영향관계가 중간인 경우, ‘3’은 영향 관계가 높은 경우, ‘4’는 영향관계가 매우 높은 경우로 나타낸다.
본 연구에서는 평가요소 간의 네트워크 구조 관계를 설정하기 위해 DEMATEL을 적용하기 때문에 전체 영향관계 행렬 T를 구한 뒤 기준 값(γ) 설정 결과에 따라 평가요소간의 상호관계에 따라 네트워크 구조를 결정하는 것으로 한정하였다.
ANP 절차는 첫 번째로 의사결정 문제를 목표, 클러스터, 하위의 의사결정 요소인 평가요소로 도출한다. 두 번째는 도출된 평가요소 상호간의 종속성과 피드백 관계를 전문가 등의 의견을 수렴하여 도출하고 네트워크 모형으로 구축한다. 이때 상관관계 분석이나 DEMATEL 등과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
이때 상관관계 분석이나 DEMATEL 등과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다. 세 번째는 각 요소의 중요도를 산정하기 위하여 AHP에서 수행하는 방법과 동일한 쌍대비교를 수행한다. 다만, 종속성과 피드백 등의 관계로 인하여 상호관계가 AHP보다 많기 때문에 더 많은 쌍대비교를 수행해야 한다.
본 연구에서는 해외 구매사업의 무기체계 기종결정을 위한 평가요소 도출을 위하여 먼저, 관련문헌 연구와 규정 등을 통하여 적용된 평가요소들을 종합하였다. 종합된 평가요소는 방위사업관리규정[9]에 따라 유사한 요소들을 분야별로 대분류와 중분류로 구분하였다. 각각의 요소는 상호 영향관계가 존재할 수 있어 DEMATEL 분석을 통한 네트워크 구조를 확인하였다.
종합된 평가요소는 방위사업관리규정[9]에 따라 유사한 요소들을 분야별로 대분류와 중분류로 구분하였다. 각각의 요소는 상호 영향관계가 존재할 수 있어 DEMATEL 분석을 통한 네트워크 구조를 확인하였다.
구조 설계 결과 독립관계인 경우는 AHP 기법을, 종속관계인 경우는 ANP 기법을 적용하여 가중치를 도출하였으며, 이들 요소를 통합한 후 최하위수준의 평가요소에 배점을 부여하여 평가지표를 구축하였다. [그림 1]은 본 연구에서 적용한 평가지표 개발의 프레임워크이다.
위의 가정을 기반으로 무기체계 선정과 성격이 비슷한 민수분야의 업체 평가에 적용하고 있는 요소들을 관련 문헌으로부터 먼저 도출하고, 무기체계 해외 구매 관련 문헌에서 그동안 적용한 요소들을 도출하여 현행 규정에서 명시하고 있는 요소들과의 공통사항으로 그룹화 하였다. <표 3>은 민수분야 공급업체 선정 평가요소이다.
의사결정 목표 달성을 위해 도출된 평가요소 간의 관계 결정을 위한 단계로, 이를 위하여 먼저 대분류 항목을 대상으로 네트워크 구조를 결정하였다. 네트워크 구조 결정은 DEMATEL을 이용하였으며, 해외 구매사업 경험이 있는 전문가 10명에게 설문을 통하여 평가하도록 하였다.
본 연구에서는 상호 영향관계가 있는 수명주기비용과 성능의 우수성, 전력화 지원요소를 하나의 네트워크 그룹으로 묶어 ‘무기체계 획득 및 운영유지’라는 새로운 항목으로 정의하였으며, 고립항목인 절충교역 효과와 해외업체능력은 별도의 그룹으로 구성할 필요가 없기 때문에 각각의 고립항목명을 그룹명으로 사용하였다.
무기체계 획득 및 운영유지(G1), 절충교역 효과(G2), 해외업체 능력(G3) 그룹간의 가중치는 해외 구매 무기체계 기종결정 관점에서 상대적 중요도를 AHP 기법을 이용하여 도출하였으며, 결과는 과 같다.
따라서 각각의 하위요소 클러스터를 구성하고 있는 요소에 대하여 다른 클러스터 내의 요소들의 중요도를 평가하여 부분 우선순위를 결정하고, 이를 수퍼매트릭스(W)로 구성한 다음 Stochastic 프로세스 적용을 위하여 행렬내 열의 합이 1이 되도록 정규화(W′)를 하였다.
1보다 작거나 같은 경우에만 가중치 산정에 적용하였다. 대부분의 설문대상자는 그동안 쌍대비교에 의한 설문 평가에 참여한 경험이 많아 일관성 비율을 충족하였으며, 일관성 비율을 위반한 경우에는 재확인을 통하여 설문평가를 수정 적용하였다.
기종결정은 무기선정의 마지막 단계에 해당되는 중요한 과정이기 때문에 평가요소의 다양한 영향관계를 고려하여야 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 먼저, 무기체계 구매 또는 공급자 선정과 관련된 국내 및 해외 문헌 연구와 해외구매 무기체계 관련 규정 검토를 통하여 평가를 위한 요소를 도출하였다. 도출된 평가요소 상호 영향 관계는 DEMATEL 기법을 이용하여 네트워크 구조를 결정하였으며, 가중치는 네트워크 구조 존재 여부에 따라 AHP와 ANP 기법을 이용하여 도출하고 통합함으로써 평가지표를 구성하는 평가요소의 가중치를 부여하였다.
첫째, 국방분야 해외구매 무기체계의 최종 기종결정을 위하여 그동안 정립되지 않은 평가지표를 DEMATEL과 ANP 기법을 이용하여 개발하였다. 지금까지는 대분류 수준의 평가요소만 존재할 뿐, 무기체계 해외구매를 위한 구체적인 요소 도출은 미흡하였다.
둘째, DEMATEL 기법 적용 측면에서 네트워크 구조에 포함되지 않는 고립 항목이 존재할 경우에 대한 해결 절차를 제시함으로써 보다 융통성 있는 기법의 적용뿐만 아니라, 이 결과에 따라 ANP 기법과 AHP 기법의 혼합 적용을 위한 방법론을 제시하였다. 이는 ANP 기법이 갖는 계산의 복잡성을 보다 단순화하면서도 요소간의 중요도를 도출할 수 있다는 측면에서 연구의 의의가 있다고 볼 수 있다.
의사결정 목표 달성을 위해 도출된 평가요소 간의 관계 결정을 위한 단계로, 이를 위하여 먼저 대분류 항목을 대상으로 네트워크 구조를 결정하였다. 네트워크 구조 결정은 DEMATEL을 이용하였으며, 해외 구매사업 경험이 있는 전문가 10명에게 설문을 통하여 평가하도록 하였다. 네트워크 구조 결정을 위해 적용된 기준 값(γ)은 전문가 자문을 구한 결과로 적용하였다.

대상 데이터

[그림 5]의 네트워크 구조 결정에 따라 그룹간은 상호 독립이 유지되기 때문에 AHP 기법에 의한 가중치를 도출하고, 각각의 그룹을 구성하고 있는 하위 요소들은 네트워크 구조에 따라 ANP 기법에 의한 가중치를 도출하였다. 설문대상은 방위력 개선 사업을 담당하고 있는 방위사업청 실무 담당자와 전력증강 업무를 수행하는 각 군 및 합참의 실무자 18명을 대상으로 실시하였다. 해당분야 실무지식과 전문적 경험이 있는 집단이 선발된 경우에는 그 집단의 특성이 동질적일 때 설문대상 규모는 10～15명이면 충분하다고 볼 수 있기 때문에 설문대상자는 충분한 것으로 판단하였다[2].

이론/모형

본 연구에서는 그동안 해외구매 무기체계의 최종 기종결정을 위한 표준화된 평가지표 개발을 위하여 DEMATEL과 ANP를 이용하였다. 기종결정은 무기 선정의 마지막 단계에 해당되기 때문에 평가요소의 다양한 영향관계를 고려하여야 한다.
이를 위하여 본 연구에서는 먼저, 무기체계 구매 또는 공급자 선정과 관련된 국내 및 해외 문헌 연구와 해외구매 무기체계 관련 규정 검토를 통하여 평가를 위한 요소를 도출하였다. 도출된 평가요소 상호 영향 관계는 DEMATEL 기법을 이용하여 네트워크 구조를 결정하였으며, 가중치는 네트워크 구조 존재 여부에 따라 AHP와 ANP 기법을 이용하여 도출하고 통합함으로써 평가지표를 구성하는 평가요소의 가중치를 부여하였다. 본 연구를 통하여 다음의 두 가지 측면에서 연구의 의의를 찾아볼 수 있다.

성능/효과

첫째, 무기체계 도입 당시에는 저가의 비용으로 구매하였으나, 운영유지비가 상대적으로 많이 들어 결국 수명주기 비용 측면에서는 잘못된 선정이 되는 경우가 될 수 있다. 둘째, 비용 측면에서는 상대적으로 저렴하다고 할 수 있으나, 성능 측면에서 상대적으로 우수한 무기체계에 대한 평가를 할 수 없다. 셋째, 첨단기술을 적용한 고성능의 무기체계에 대한 평가를 할 수 없어 향후 국방과학기술발전에 대한 파급효과를 기대할 수 없다.
셋째, 첨단기술을 적용한 고성능의 무기체계에 대한 평가를 할 수 없어 향후 국방과학기술발전에 대한 파급효과를 기대할 수 없다. 넷째, 해외무기 구매사업이라 할지라도 국내 업체의 참여가 필수적으로 요구되나 국내업체 참여 정도에 대한 평가를 반영할 수 없다. 다섯째, 제안업체별 다양한 계약이행능력과 상대적으로 우수한 제안을 한 경우 이에 대한 우수성을 평가할 수 있는 방법이 없다.
넷째, 해외무기 구매사업이라 할지라도 국내 업체의 참여가 필수적으로 요구되나 국내업체 참여 정도에 대한 평가를 반영할 수 없다. 다섯째, 제안업체별 다양한 계약이행능력과 상대적으로 우수한 제안을 한 경우 이에 대한 우수성을 평가할 수 있는 방법이 없다.
DEMATEL 분석 결과 수명주기비용(C₁)과 성능의 우수성(C₂), 전력화 지원요소(C₃) 항목은 상호 영향관계가 존재하지만, 절충교역 효과(C₄)와 해외업체 능력(C₅)은 상호 영향관계가 존재하지 않았다. 즉, 고립항목이 존재한다는 것을 의미하며, 이는 네트워크 구성에 포함되지 않아 타 항목에 대해 영향을 주거나 받지 않는 독립관계에 있음을 알 수 있다.
지금까지 결과를 종합하면 수명주기비용과 성능의 우수성, 전력화 지원요소를 그룹화하여 별도의 항목으로 정의한 무기체계 획득 및 운영유지 항목과 절충교역 효과, 해외업체능력은 상호간 독립관계가 유지되는 한편, 하위요소들은 [그림 2]와 [그림 3], [그림 4]와 같은 네트워크 구조에 따른 상호 영향관계가 존재하였다. 따라서 이러한 결과는 [그림 5]와 같은 구조로 나타낼 수 있다.
평가지표에서 후속군수지원이 0.1316으로 가장 중요한 요소로 평가되었으며, 다음으로 운영유지비 추정 결과가 0.1244로 중요도가 높게 나왔다. 제안서 평가나 연구개발사업의 경우 높게 평가되었던 임무 수행능력과 획득비 입찰 결과, 군 운용의 적합성 요소는 후속군수지원이나 운영유지비 추정 결과에 비해 상대적으로 낮게 중요도가 평가 되었는데, 이러한 결과는 해외 구매사업의 경우 기종결정 단계 진입을 위해서는 이미 시험평가와 협상 단계에서 성능이나 획득비에 대한 분야가 평가되었기 때문에 향후 운영유지 단계에서 얻을 수 있는 장점이 많은 무기체계 선정에 보다 많이 기여할 수 있는 평가요소에 보다 가중치를 상대적으로 높게 부여한 것으로 분석된다.
1244로 중요도가 높게 나왔다. 제안서 평가나 연구개발사업의 경우 높게 평가되었던 임무 수행능력과 획득비 입찰 결과, 군 운용의 적합성 요소는 후속군수지원이나 운영유지비 추정 결과에 비해 상대적으로 낮게 중요도가 평가 되었는데, 이러한 결과는 해외 구매사업의 경우 기종결정 단계 진입을 위해서는 이미 시험평가와 협상 단계에서 성능이나 획득비에 대한 분야가 평가되었기 때문에 향후 운영유지 단계에서 얻을 수 있는 장점이 많은 무기체계 선정에 보다 많이 기여할 수 있는 평가요소에 보다 가중치를 상대적으로 높게 부여한 것으로 분석된다.
지금까지는 대분류 수준의 평가요소만 존재할 뿐, 무기체계 해외구매를 위한 구체적인 요소 도출은 미흡하였다. 본 연구 결과는 다양한 무기체계 해외구매사업에 표준화된 기종결정 평가지표로 적용할 수 있는 기반을 마련하였다고 볼 수 있다.

후속연구

둘째, 비용 측면에서는 상대적으로 저렴하다고 할 수 있으나, 성능 측면에서 상대적으로 우수한 무기체계에 대한 평가를 할 수 없다. 셋째, 첨단기술을 적용한 고성능의 무기체계에 대한 평가를 할 수 없어 향후 국방과학기술발전에 대한 파급효과를 기대할 수 없다. 넷째, 해외무기 구매사업이라 할지라도 국내 업체의 참여가 필수적으로 요구되나 국내업체 참여 정도에 대한 평가를 반영할 수 없다.
향후에는 DEMATEL에도 각각의 평가요소에 대한 의미 있는 정보가 포함되어 있기 때문에 ANP와 같은 복잡한 가중치 도출 절차를 대체하거나 일부를 보완하여 가중치를 부여하는 방법론의 개발이 필요하겠다. 또한 개발된 평가지표는 실제 사례 적용을 통하여 평가지표를 구성하는 각각의 평가요소별 중요도에 대한 유효성 분석이 필요하다.
향후에는 DEMATEL에도 각각의 평가요소에 대한 의미 있는 정보가 포함되어 있기 때문에 ANP와 같은 복잡한 가중치 도출 절차를 대체하거나 일부를 보완하여 가중치를 부여하는 방법론의 개발이 필요하겠다. 또한 개발된 평가지표는 실제 사례 적용을 통하여 평가지표를 구성하는 각각의 평가요소별 중요도에 대한 유효성 분석이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국가안보의 핵심수단 중 하나는 무엇인가?	국가안보의 핵심수단 중 하나는 우리에게 위협이 되는 적보다 상대적으로 우월한 물리적 수단을 보유하는 것이다. 무기체계 도입은 안보위협에 대처하는 가장 확실한 물리적 수단으로, 이를 위하여 우리는 그동안 국내 연구개발과 해외로부터 우수한 무기를 구매하여 왔다.
	안보위협에 대처하는 가장 확실한 물리적 수단은 무엇인가?	국가안보의 핵심수단 중 하나는 우리에게 위협이 되는 적보다 상대적으로 우월한 물리적 수단을 보유하는 것이다. 무기체계 도입은 안보위협에 대처하는 가장 확실한 물리적 수단으로, 이를 위하여 우리는 그동안 국내 연구개발과 해외로부터 우수한 무기를 구매하여 왔다. 국내 연구개발은 우리가 보유하지 못하거나 미래에 필요로 하는 기술을 개발하여 실용화함으로써 필요한 무기체계를 생산․획득하는 것이지만, 구매는 주로 해외에서 개발되어 생산된 다수의 무기체계 중 하나를 선택해야 하는 의사결정이 필요하다[9].
	무기체계 도입을 하는 경우 고려해야할 가장 중요한 사항은 무엇인가?	국내 연구개발은 우리가 보유하지 못하거나 미래에 필요로 하는 기술을 개발하여 실용화함으로써 필요한 무기체계를 생산․획득하는 것이지만, 구매는 주로 해외에서 개발되어 생산된 다수의 무기체계 중 하나를 선택해야 하는 의사결정이 필요하다[9]. 무기체계를 획득할 경우 우리가 고려해야할 가장 중요한 사항은 ‘군이 요구하는 성능의 무기체계를 경제적으로 적기에 전력화’ 하는 것이다. 하지만 무기체계 획득은 막대한 국가 예산을 필요로 하고 있으며, 무기체계가 복잡화, 고정밀화, 첨단화됨에 따라 획득비와 운영유지비는 계속 증가하고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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