[논문]기능저하 저수지 선정을 위한 다기준 의사결정기법 적용성 연구

심현철; 최경숙

doi:10.5389/ksae.2017.59.3.011

문제 정의

따라서 본 연구에서는 연구의 목적과 의도에 대하여 충분한 공감을 가질 수 있는 설문대상자를 전문가 그룹으로 선정하고자 하였다. 이를 위해 연구대상 저수지의 지형･환경적, 사회･경제적인 여러 가지 특성에 대하여 사전지식이 풍부한 한국농어촌공사 저수지 설계 및 관리경력이 10년 이상인 21인의 전문가 그룹을 구성하였다.
1종 저수지의 경우 농업용수 공급면적이 큰 저수지가 대부분을 차지하여 현실적으로 기능저하 저수지의 선정을 위한 연구대상 저수지로써 활용하기 부적합한 측면이 있다. 또한, AHP기법의 설문조사 시 다수의 표본을 대상으로 설문문항을 구성하는 것이 설문응답자로 하여금 설문문항을 혼동할 가능성을 높여 우선순위를 이끌어 내는데 있어 방해요소로 작용할 수 있기 때문에 관련 기법의 적용에 적정한 개수의 연구 대상 저수지가 위치한 곳을 연구대상지역으로 선정하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 현장조사 및 저수지데이터 분석을 통하여 위와 같은 기준을 만족하는 연구대상 저수지군으로 한국농어촌공사 안동지사 관할 2종 보조수원 저수지 전체 11개소를 최종적으로 선정하였다.
본 연구에서는 기능저하 저수지의 효율적 관리를 위해서 기능저하 저수지의 합리적인 선정을 위한 다기준의사결정기법의 적용을 검토하였다. 또한, 현장여건 등을 고려한 다양한 평가기준을 개발하고 전문가 그룹의 설문조사를 실시하여 기능저하 저수지에 대한 우선순위 가중치를 산출하고자 하였다.
본 연구에서는 기능저하 저수지의 효율적 관리를 위해서 기능저하 저수지의 합리적인 선정을 위한 다기준의사결정기법의 적용을 검토하고자 하였다. 기능저하 저수지 선정을 위해 AHP 기법을 적용하였으며, 현장여건 등을 고려한 다양한 평가기준을 개발하여 관련 분야 전문가 그룹의 설문조사를 통해 평가기준과 대상 저수지에 대한 우선순위 가중치를 산출하였다.
따라서, 향후 더욱 늘어날 기능저하 저수지에 대하여 다양한 여건을 고려한 체계적인 관리가 가능하도록 기능저하 저수지를 효과적으로 평가할 수 있는 최적화 평가기법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 기능저하 저수지의 효율적 관리를 위해서 기능저하 저수지의 합리적인 선정을 위한 다기준의사결정기법의 적용을 검토하였다. 또한, 현장여건 등을 고려한 다양한 평가기준을 개발하고 전문가 그룹의 설문조사를 실시하여 기능저하 저수지에 대한 우선순위 가중치를 산출하고자 하였다.
본 연구에서는 최종 목표인 기능저하 저수지의 선정에 있어 AHP 기법을 적용하여 상호배반적인 대안들 간의 우선순위 및 가중치를 결정하여 일관성 측정 및 최종 대안에 대한 우선순위를 도출하고자 하였으며, 그 절차는 다음과 같다.

제안 방법

1미만으로 나타나 일관성이 검증된 설문지의 비율이 48 %를 차지하였다. AHP 설문적용 시 전문지식과 실무경험이 있는 집단의 특성이 동질적일 때 집단의 규모가 10인 이내로도 충분하다는 (Lee, 2002) 기존의 연구를 고려하여 본 연구에서는 10인의 설문응답을 분석에 반영하였다.
본 연구에서는 기능저하 저수지의 효율적 관리를 위해서 기능저하 저수지의 합리적인 선정을 위한 다기준의사결정기법의 적용을 검토하고자 하였다. 기능저하 저수지 선정을 위해 AHP 기법을 적용하였으며, 현장여건 등을 고려한 다양한 평가기준을 개발하여 관련 분야 전문가 그룹의 설문조사를 통해 평가기준과 대상 저수지에 대한 우선순위 가중치를 산출하였다. 또한, 산출된 결과값을 평점모형을 적용한 결과값과 비교･분석하여 AHP기법의 기능저하 저수지의 선정에 대한 적용성을 검토하였다.
기능저하 저수지 우선순위 산정을 위해, Level 2에서 평가기준의 각 요인, Level 3에서는 기능저하 저수지의 최종 평가항목인 연구대상 저수지 11개소를 나타내어 각 Level의 요인들이 독립적이며 Level 간 종속적인 계층구조가 되도록 구성하였다. Fig.
기능저하 저수지의 선정을 위한 목표 하에 의사결정 문제를 해결하기에 앞서 문헌조사, 기존 평가인자, 저수지 현지조사결과 등을 토대로 사전에 경북도 내 한국농어촌공사 저수지 설계 및 현장 관리경력 10년 이상의 전문가 6인으로 구성된 전문 패널과 함께 브레인스토밍 과정을 통하여 평가기준을 개발하였다. 농림축산식품부와 한국농어촌공사에서 기능 저하 저수지의 평가인자로 삼고 있는 현시점의 수혜면적과 수혜면적의 증감률을 기초로 하여 (KRC, 2016) 기능저하 저수지의 선정과 밀접한 여러 가지 평가기준을 도출하였다.
기능저하 저수지의 선정을 위한 목표 하에 의사결정 문제를 해결하기에 앞서 문헌조사, 기존 평가인자, 저수지 현지조사결과 등을 토대로 사전에 경북도 내 한국농어촌공사 저수지 설계 및 현장 관리경력 10년 이상의 전문가 6인으로 구성된 전문 패널과 함께 브레인스토밍 과정을 통하여 평가기준을 개발하였다. 농림축산식품부와 한국농어촌공사에서 기능 저하 저수지의 평가인자로 삼고 있는 현시점의 수혜면적과 수혜면적의 증감률을 기초로 하여 (KRC, 2016) 기능저하 저수지의 선정과 밀접한 여러 가지 평가기준을 도출하였다. 도출된 평가기준을 검토함에 있어 선정된 평가기준이 현실적인 데이터를 확보할 수 있고 정량화가 가능한 기준인지 우선적으로 고려하였으며, 기능저하 저수지의 장기적인 평가를 위해서 향후의 저수지 여건을 감안한 요소도 보완해야 할 필요가 있을 것으로 판단하였다.
기능저하 저수지 선정을 위해 AHP 기법을 적용하였으며, 현장여건 등을 고려한 다양한 평가기준을 개발하여 관련 분야 전문가 그룹의 설문조사를 통해 평가기준과 대상 저수지에 대한 우선순위 가중치를 산출하였다. 또한, 산출된 결과값을 평점모형을 적용한 결과값과 비교･분석하여 AHP기법의 기능저하 저수지의 선정에 대한 적용성을 검토하였다.
도출된 평가기준을 검토함에 있어 선정된 평가기준이 현실적인 데이터를 확보할 수 있고 정량화가 가능한 기준인지 우선적으로 고려하였으며, 기능저하 저수지의 장기적인 평가를 위해서 향후의 저수지 여건을 감안한 요소도 보완해야 할 필요가 있을 것으로 판단하였다. 또한, 평가기준의 최종 확정단계에서는 평가자의 일관성 확보를 위해 하나의 계층에서 요소의 수가 9를 넘지 않는 것이 바람직하다는 연구결과 (Saaty,1995)에 기초하여 9개의 범위 안에서 최소한의 기준으로 평가기준의 선정을 유도하였다.
본 연구에서는 두 의사결정기법의 비교분석을 위해 평점모형의 평가지표는 AHP 계층구조의 Level 2와 동일기준으로 적용하여 우선순위 가중치를 산출하였다. 또한, 평점모형의 적용에 앞서 각 평가기준에 대한 신뢰할 수 있는 선호도 조사가 이뤄지지 않은 상황에서 평가기준에 대한 주관적인 가중치 적용이 왜곡된 평가결과를 초래할 가능성이 있으므로 본 연구에서는 평가기준의 각 요인에 대하여 동일한 가중치를 부여하였다.
본 연구에서 개발한 평가기준은 저수지효율감소도 (Reservoir efficiency decrease), 재해발생위험도 (Disaster risk), 절대 수혜면적 (Current benefit area), 확보가능저수량 (Available water storage), 향후 용수수요량 (Future water demand), 주민호응도 (Resident needs)를 포함하는 6개의 항목이다. 여기서 저수지효율감소도는 저수지 준공 당시 수혜면적 대비 현재 기준 수혜면적의 감소율 평가를 의미하며, 재해발생위험도는 저수지 안전등급을 기준으로 한 평가를 나타낸다.
평점모형은 조사자의 주관적인 의견을 고려하지 않고 저수지의 제원에서 비롯되는 객관적인 자료들을 통하여 산출된 지표별 평점을 통하여 우선순위를 산출하는 방법이다. 본 연구에서는 두 의사결정기법의 비교분석을 위해 평점모형의 평가지표는 AHP 계층구조의 Level 2와 동일기준으로 적용하여 우선순위 가중치를 산출하였다. 또한, 평점모형의 적용에 앞서 각 평가기준에 대한 신뢰할 수 있는 선호도 조사가 이뤄지지 않은 상황에서 평가기준에 대한 주관적인 가중치 적용이 왜곡된 평가결과를 초래할 가능성이 있으므로 본 연구에서는 평가기준의 각 요인에 대하여 동일한 가중치를 부여하였다.
본 연구에서는 일반적인 의사결정 과정에서 빈번하게 사용되는 평점모형을 통하여 AHP기법에서 도출된 결과와 비교 분석을 실시하였다. 평점모형은 조사자의 주관적인 의견을 고려하지 않고 저수지의 제원에서 비롯되는 객관적인 자료들을 통하여 산출된 지표별 평점을 통하여 우선순위를 산출하는 방법이다.
이를 위해 연구대상 저수지의 지형･환경적, 사회･경제적인 여러 가지 특성에 대하여 사전지식이 풍부한 한국농어촌공사 저수지 설계 및 관리경력이 10년 이상인 21인의 전문가 그룹을 구성하였다. 이들을 대상으로 대상 저수지 관련 제원에 대한 자료를 사전에 파악할 수 있도록 한 후, 방문 조사 및 이메일 또는 우편으로 의사결정 도출을 위한 설문조사를 한 달간 실시하였다. 또한, 설문조사 결과의 신뢰성 확보를 위하여 일관성 검토를 수행하였으며, Saaty (1977; 1980; 1990)의 고유치 (Eigenvalue)방법을 이용하여 의사결정요소의 상대적인 중요도를 추정하였다.
평가기준의 설정과 계층구조의 구성 후 설문조사를 통해 평가항목별 가중치를 산정한 후 각 하위계층 요소의 선호도를 결정하고자 하였다. AHP기법에서는 설문에 응답하는 대상 전문가에 따라 의사결정의 편이가 발생할 수 있기 때문에, 이로 인해 결과의 신뢰성이 낮아질 가능성이 있다.

대상 데이터

또한, AHP기법의 설문조사 시 다수의 표본을 대상으로 설문문항을 구성하는 것이 설문응답자로 하여금 설문문항을 혼동할 가능성을 높여 우선순위를 이끌어 내는데 있어 방해요소로 작용할 수 있기 때문에 관련 기법의 적용에 적정한 개수의 연구 대상 저수지가 위치한 곳을 연구대상지역으로 선정하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 현장조사 및 저수지데이터 분석을 통하여 위와 같은 기준을 만족하는 연구대상 저수지군으로 한국농어촌공사 안동지사 관할 2종 보조수원 저수지 전체 11개소를 최종적으로 선정하였다. 선정된 연구대상 저수지의 기초제원은 Table 2와 같다.
연구대상 저수지는 한국농어촌공사 관할의 2종 보조수원 저수지를 범위로 하였다. 1종 저수지의 경우 농업용수 공급면적이 큰 저수지가 대부분을 차지하여 현실적으로 기능저하 저수지의 선정을 위한 연구대상 저수지로써 활용하기 부적합한 측면이 있다.
따라서 본 연구에서는 연구의 목적과 의도에 대하여 충분한 공감을 가질 수 있는 설문대상자를 전문가 그룹으로 선정하고자 하였다. 이를 위해 연구대상 저수지의 지형･환경적, 사회･경제적인 여러 가지 특성에 대하여 사전지식이 풍부한 한국농어촌공사 저수지 설계 및 관리경력이 10년 이상인 21인의 전문가 그룹을 구성하였다. 이들을 대상으로 대상 저수지 관련 제원에 대한 자료를 사전에 파악할 수 있도록 한 후, 방문 조사 및 이메일 또는 우편으로 의사결정 도출을 위한 설문조사를 한 달간 실시하였다.

데이터처리

앞서 도출된 AHP기법의 결과값에 대한 비교분석을 위해 AHP 계층구조 Level 2에서 명시된 동일한 평가기준을 활용하고 각 저수지별 획득점수를 산술 합산하는 평점모형의 적용 결과값을 산출하였다. Table 4는 평점모형에 의한 기능저하 저수지의 우선순위 가중치 산정결과를 나타낸다.

이론/모형

(5)의 상관계수 (R) 및 Eq. (6)의 RMSE를 이용하였다.
특히, 복잡한 상황을 구조화시켜 단계적으로 분석 해결하여 합리적인 의사결정을 할 수 있기 때문에 기능저하 저수지의 선정을 위한 의사결정에서 AHP기법은 유용한 기법으로 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 AHP기법을 기능저하 저수지 선정을 위한 의사결정기법으로 적용하였다.
이들을 대상으로 대상 저수지 관련 제원에 대한 자료를 사전에 파악할 수 있도록 한 후, 방문 조사 및 이메일 또는 우편으로 의사결정 도출을 위한 설문조사를 한 달간 실시하였다. 또한, 설문조사 결과의 신뢰성 확보를 위하여 일관성 검토를 수행하였으며, Saaty (1977; 1980; 1990)의 고유치 (Eigenvalue)방법을 이용하여 의사결정요소의 상대적인 중요도를 추정하였다. 통상적으로 일관성 검토에서 일관성 비율이 0.

성능/효과

AHP기법에서의 기능저하 저수지로 선정된 우선순위와 평점모형에서의 우선순위 산출결과를 비교하였을 때 대체적으로 비슷한 결과를 보였으나, 두 기법간의 복합 가중치의 차이는 0.000~0.047 범위로 나타났다. 이러한 차이는 평점모형의 경우 객관적인 계량지표에 대하여 대상 저수지의 각 평가 기준을 동일한 가중치로 적용한 결과, 저수지 별 획득점수가 전체적으로 골고루 분포되어짐에 따라 발생하는 것으로 보인다.
AHP 기법의 Level 2 계층구조의 평가기준에 대한 각 대안의 가중치 및 일관성 검토를 위한 전문가 설문조사 결과는 Table 3과 같다. Level 2의 평가기준에 대한 중요도는 절대 수혜면적이 1순위를 나타냈으며, 그 뒤로 재해발생위험도, 저수지효율감소도, 향후용수수요량의 순으로 중요도를 나타내었고, 주민호응도와 확보가능저수량의 가중치는 최하위로 동등한 순위로 평가되었다. 여기서 일관성 비율 (CR)은 모두 0.
기능저하 저수지 우선순위 산정에 대한 각 평가기준의 중요도는 절대 수혜면적, 재해발생위험도, 저수지효율감소도, 향후용수수요량, 주민호응도와 확보가능저수량의 순으로 나타났다. 또한, 대상 저수지에 대한 가중치를 산출하여 기능저하 저수지의 우선순위를 산정한 결과 AHP의 쌍대비교 검토 결과값은 대상 저수지의 계량지표를 직접적으로 고려한 평점모형의 결과값과 큰 차이를 보이지는 않았다.
5 및 Table 6은 AHP기법과 평점모형에 의하여 산출된 복합가중치의 단순비교 분석과 상관성 분석의 결과를 각각 나타낸다. 두기법에 대한 상관계수 (R)는 0.731, 유의확률(P)은 0.011로써 두 기법이 유의한 상관성을 나타내었으며 RMSE는 0.026으로 산출되어 AHP기법의 쌍대비교에 의한 우선순위의 결정이 객관적인 사실에 근접한 평가를 가능케 하고, 이를 바탕으로 주관적인 견해가 반영된 합리적 평가가 가능함을 보여주고 있다.
기능저하 저수지 우선순위 산정에 대한 각 평가기준의 중요도는 절대 수혜면적, 재해발생위험도, 저수지효율감소도, 향후용수수요량, 주민호응도와 확보가능저수량의 순으로 나타났다. 또한, 대상 저수지에 대한 가중치를 산출하여 기능저하 저수지의 우선순위를 산정한 결과 AHP의 쌍대비교 검토 결과값은 대상 저수지의 계량지표를 직접적으로 고려한 평점모형의 결과값과 큰 차이를 보이지는 않았다. 일부 차이를 보이는 것은 전문가 그룹의 주관적인 의사의 반영에서 기인한다고 할 수 있으나, AHP에 대한 결과값은 평점모형의 객관적인 결과값과 전반적으로 유의한 상관이 존재함을 확인하였다.
또한, 대상 저수지에 대한 가중치를 산출하여 기능저하 저수지의 우선순위를 산정한 결과 AHP의 쌍대비교 검토 결과값은 대상 저수지의 계량지표를 직접적으로 고려한 평점모형의 결과값과 큰 차이를 보이지는 않았다. 일부 차이를 보이는 것은 전문가 그룹의 주관적인 의사의 반영에서 기인한다고 할 수 있으나, AHP에 대한 결과값은 평점모형의 객관적인 결과값과 전반적으로 유의한 상관이 존재함을 확인하였다.
4와 같다. 저수지별 복합기중치에 따른 기능저하 저수지 우선순위는 AHP기법에서는 하회, 지동, 원곡, 한절골, 갈포, 명동, 다암, 산곡, 단호, 산합, 가곡저수지의 순서로 나타났다. 평점모형에서는 지동저수지가 가장 높은 우선순위를 나타내었고, 그 뒤로 하회, 한절골, 산합, 명동, 원곡, 산곡, 다암, 갈포, 단호, 가곡저수지 순으로 나타났다.
3에 나타낸 바와 같다. 저수지효율감소도 에서는 하회 및 지동 저수지가 높은 가중치를 보였으며, 재해발생위험도에서는 원곡 및 갈포저수지, 절대 수혜면적에서는 하회 및 지동저수지, 확보가능저수량에서는 하회 및 지동저수지, 향후 용수수요량에서는 지동 및 한 절골저수지, 주민호응도에서는 하회와 지동저수지가 같은 결과로 높은 우선순위 가중치를 보였다.
Table 4는 평점모형에 의한 기능저하 저수지의 우선순위 가중치 산정결과를 나타낸다. 저수지효율감소도에 있어서는 하회 및 지동저수지가 가장 높은 가중치를 나타냈으며, 재해발생위험도는 원곡과 갈포저수지, 절대 수혜면적에서는 하회와 지동저수지가 높은 가중치를 나타냈으며, 확보가능저수량에서는 하회, 지동, 한절골, 산합, 명동, 원곡저수지가 동일하게 높은 가중치 분포를 보였고, 향후 용수수요량에서는 지동과 한절골저수지, 주민호응도에 있어서는 하회, 지동, 한절골, 산합, 명동저수지가 동일하게 높은 가중치를 나타내었다.
저수지별 복합기중치에 따른 기능저하 저수지 우선순위는 AHP기법에서는 하회, 지동, 원곡, 한절골, 갈포, 명동, 다암, 산곡, 단호, 산합, 가곡저수지의 순서로 나타났다. 평점모형에서는 지동저수지가 가장 높은 우선순위를 나타내었고, 그 뒤로 하회, 한절골, 산합, 명동, 원곡, 산곡, 다암, 갈포, 단호, 가곡저수지 순으로 나타났다.

후속연구

농림축산식품부와 한국농어촌공사에서 기능 저하 저수지의 평가인자로 삼고 있는 현시점의 수혜면적과 수혜면적의 증감률을 기초로 하여 (KRC, 2016) 기능저하 저수지의 선정과 밀접한 여러 가지 평가기준을 도출하였다. 도출된 평가기준을 검토함에 있어 선정된 평가기준이 현실적인 데이터를 확보할 수 있고 정량화가 가능한 기준인지 우선적으로 고려하였으며, 기능저하 저수지의 장기적인 평가를 위해서 향후의 저수지 여건을 감안한 요소도 보완해야 할 필요가 있을 것으로 판단하였다. 또한, 평가기준의 최종 확정단계에서는 평가자의 일관성 확보를 위해 하나의 계층에서 요소의 수가 9를 넘지 않는 것이 바람직하다는 연구결과 (Saaty,1995)에 기초하여 9개의 범위 안에서 최소한의 기준으로 평가기준의 선정을 유도하였다.
따라서, 향후 더욱 늘어날 기능저하 저수지에 대하여 다양한 여건을 고려한 체계적인 관리가 가능하도록 기능저하 저수지를 효과적으로 평가할 수 있는 최적화 평가기법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 기능저하 저수지의 효율적 관리를 위해서 기능저하 저수지의 합리적인 선정을 위한 다기준의사결정기법의 적용을 검토하였다.
AHP 기법의 적용에 있어 대상지구의 여건에 대하여 판단능력을 가지는 전문가가 일관성을 가지는 설문조사를 실시한 가중치가 반영된다면 AHP기법은 최종 의사결정자의 주관적인 판단이 반영될 수 있는 의사결정과정의 단점을 극복할 수 있는 효과적인 수단임과 동시에 명확한 이론을 근거로 기능저하 저수지의 선정에 대한 의사결정에 적용 가능한 기법으로 판단된다. 본 연구의 AHP기법은 기능저하 저수지의 선정에 있어 객관적 평가와 판단을 위한 합리적인 도구로서 이용가능하리라 사료된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	AHP기법이란?	AHP기법은 의사결정자가 선택할 수 있는 여러 가지 대안들을 체계적으로 계층화시키고 평가기준에 따른 대안들의 상대적인 중요도와 각 평가기준들 간의 상대적인 중요도를 쌍대비교 (Pairwise Comparison)를 통하여 각각의 대안들에 대한 가중치를 결정하는 방법이다 (Saaty, 1977). Fig.
	우리나라 수리답 면적의 현황은?	농업생산기반정비사업 통계연보 (MAFRA, 2015)에 따르면, 우리나라 수리답 면적은 2005년 867천ha에서 2014년 753천ha로 전체적으로 감소하는 추세로써 논 면적 감소와 함께 저수지 주변의 도시화 개발로 저수지 기능을 상실하는 경우가 많이 발생하고 있다. 이와 같이 수혜면적의 감소로 인하여 농업용 저수지의 본래 기능인 농업용수 공급기능이 저하되거나 상실된 저수지를 기능저하 저수지라 하며, 한국농어촌공사에서는 수혜면적의 감소율이 당초 준공대비 50 % 이상인 저수지를 기능저하 저수지로 분류하고 있다.
	저수지들의 효율적인 관리를 위한 연구들의 한계는?	그러나 저수지의 시설상태 및 주변 여건 등을 고려하여 기능저하 저수지를 판단하고 효율적인 관리를 도모할 수 있는 평가기법의 개발과 관련한 연구는 아직 수행된 바 없으며, 기능저하 저수지를 합리적으로 평가할 수 있는 기준이 정립되어 있지 않아 기능저하 저수지의 체계적인 관리가 현실적으로 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이와 같은 이유로 기능 저하 저수지의 용도폐지는 대부분 지형적 및 사회경제적 여건, 주변 여론 및 사회적 이해 등에 수동적으로 결정되어지고 있는 상황에 머물러 있다.

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