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[국내논문] 로버스트 우선순위 결정을 위한 Fuzzy 다기준 의사결정기법의 적용
Application of Fuzzy Multi-criteria Decision Making Techniques for Robust Prioritization 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.33 no.3, 2013년, pp.917 - 926  

한봉구 (서울과학기술대학교 건설시스템디자인공학과) ,  정은성 (서울과학기술대학교 건설시스템디자인공학과)

초록
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본 연구는 로버스트 우선순위 결정을 위한 퍼지 다기준 의사결정기법의 타당성을 수자원 계획수립 문제에 적용하여 제시하였다. 즉 일반적인 다기준 의사결정 기법인 가중합계법, 계층화분석과정, 수정계층화분석과정, TOPSIS 방법과 퍼지가중합계법, 퍼지계층화분석과정, 퍼지수정계층화분석과정, 퍼지 TOPSIS 방법을 사용하여 결과를 비교하였다. 이때 사용된 각 평가기준별 자료는 동일하게 표준화되었으며 각 가중치도 동일한 방법으로 결정되었다. 분석결과 다기준 의사결정방법에 따라 조금씩 다른 순위가 도출되었으나, 퍼지 다기준 의사결정기법을 사용할 경우 사업들의 순위 변동성이 퍼지를 사용하지 않을 때보다 크지 않아 보다 일관된 순위를 유도하였다. 따라서 사업의 우선순위를 결정하는 문제에서 자료와 가중치의 불확실성을 고려할 수 있는 퍼지 다기준 의사결정기법을 활용해서 방법의 변화로 인한 순위의 변동성을 최소화해서 로버스트 순위를 결정하는 것이 보다 효과적이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study presents the feasibility of fuzzy multi-criteria decision making (MCDM) techniques for the robust prioritization of projects. It is applied to water resources planning problem. Results from weighted sum method (WSM), analytic hierarchy process (AHP), revised analytic hierarchy process (R-...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 국내외에서 적용한 바 있는 4개의 MCDM 방법과 최근 많이 적용되고 있는 퍼지 가중합계법, 퍼지 계층화분석기법, 퍼지 수정계층화분석기법, 퍼지 TOPSIS 기법을 적용해서 순위 결과를 비교하였다. 본 연구는 이를 통해 퍼지 MCDM 기법들의 활용 가능성을 확인하고자 한다.
  • 본 연구는 Fuzzy MCDM의 타당성을 검증하기 위한 연구이므로 19개 사업 대신 기존 연구에서 상위 순위를 기록한 5개 대안을 선택하였다. 즉, 기존에 우수하다고 평가된 5개의 대안들 사이의 상대적인 평가를 수행하여 미세한 차이로 인한 우선순위의 변화를 확인하기 위함이다. 5개 대안에 대한 설명은 Table 1과 같고 위치는 Fig.

가설 설정

  • 본 연구에서는 두 연구결과의 비교를 위해 6단계 두 결과의 비교 절차를 추가하였다. 본 연구는 Fuzzy MCDM 기법의 적용 결과의 도출이 주요 목표이므로 1, 2단계의 과정과 3단계 가중치 또는 퍼지 가중치는 일반적으로 고려될 수 있는 값을 가정하였고 4단계 MCDM 방법의 사용을 위한 대안별 평가표는 Chung 등(2008a)에서 도출한 값을 그대로 사용하였다. 따라서 본 연구는 Fuzzy MCDM을 위한 4단계, 5단계와 6단계를 수행하였다.
  • 본 연구에서는 물순환에 가장 많은 영향을 미치는 근본적인 사회적 요인(D)을 인구와 인구밀도로 가정하였고 인간의 활동중 물 순환에 부정적인 압력(P)을 미치는 요소로 이수 측면에서는 도시지역 비율과 하천수 누수 여부, 유역경사, 지하수 취수량을 사용하였으며 수질관리 측면에서는 BOD, COD, SS, TN, TP 부하량, 미처리 하수 유입여부, 복개구간 비율, 인구밀도를 가정하였다. 이러한 압력으로 인해 영향을 받는 자연상태 요소는 이수 측면에서 유황곡선에서 평균 갈수량과 평균 저수량의 목표 수문학적 갈수량에 대한 비율로 가정하였고, 수질관리 측면에서는 목표수질 대비 BOD 평균 농도, 일최대허용부하량(total maximum daily load, TMDL) 대비 BOD 평균 일총부하량으로 가정하였다. 물 순환의 악화로 인해 인간에게 나타나는 직접적인 영향은 이수측면에서 연중 유지유량 부족일수, 수질측면에서는 연중 TMDL을 만족하지 못하는 일수로 가정하였다.
  • 이러한 압력으로 인해 영향을 받는 자연상태 요소는 이수 측면에서 유황곡선에서 평균 갈수량과 평균 저수량의 목표 수문학적 갈수량에 대한 비율로 가정하였고, 수질관리 측면에서는 목표수질 대비 BOD 평균 농도, 일최대허용부하량(total maximum daily load, TMDL) 대비 BOD 평균 일총부하량으로 가정하였다. 물 순환의 악화로 인해 인간에게 나타나는 직접적인 영향은 이수측면에서 연중 유지유량 부족일수, 수질측면에서는 연중 TMDL을 만족하지 못하는 일수로 가정하였다. 이러한 영향을 회복하기 위해 국가, 사회, 관리부처 등에서 시도하는 여러 대안들을 반응이라고 하며 반응으로 인한 효과를 정량화하기 위해 선택된 각각의 기준들은 정량적 분석이 가능한 상태와 영향의 인자들의 변화값을 사용하였다.
  • 또한 퍼지 다기준 의사결정기법을 적용하기 위해 표준화한 자료를 삼각퍼지수를 이용하여 Table 3과 같이 가정하였다. 각 자료의 상위, 하위 경계는 최빈값(modal value)의 120% 값과 80% 값을 사용했다.
  • 각 자료의 상위, 하위 경계는 최빈값(modal value)의 120% 값과 80% 값을 사용했다. 이때 0 이하 또는 1 이상일 경우 0과 1이라고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수정 AHP 방법은 기존 AHP 방법과 어떤 차이점이 있는가? 5-1과 같이 기존의 AHP 방법에 존재하는 순위 불일치성(inconsistency)에 대해 일부 개선하도록 제시되었다. 즉 표준화를 위해 기존 AHP는 평가기준별 대안들의 값의 합으로 나눈데 반해 수정 AHP는 평가기준별 대안들의 값들 중 최고값으로 나누는 방법을 사용하였다. 따라서 각 기준에 대해 적어도 하나의 대안은 항상 1이 존재한다.
계층화분석과정은 표준화를위해 WSM과 다르게 무엇을 사용하는가? WSM과 다른 점은 각 자료의 표준화를 위해 다음 Eq. 4-1과 같이 평가기준별 대안들의 평가값의 합으로 나누어서 사용한다는 점이다. 즉 각 기준에 대해 모든 대안들의 값을 더하면 1이 된다.
다기준 의사결정 기법은 무엇으로 구분될 수 있는가? 다기준 의사결정(Multi-Criteria Decision Making, MCDM) 분야는 최근 40년간 지속적으로 발전되어 왔으며 수자원 분야 역시 1990년대 이후 MCDM의 적용에 대해 꾸준히 연구되어 왔다. 다기준 의사결정 기법은 다목적 의사결정모형(multi-objective decision making, MODM)과 다속성 의사결정모형(Multi-Attribute Decision Making, MADM)으로 구분될 수 있다 (Hwang and Yoon, 1981). MODM은 수학적 모형을 토대로 연속적인(continuous) 해의 공간을 찾아내는 도구로서 최적해(optimal solution)를 찾아내는데 유용하다.
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