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문제 정의
- 본 논문에서는 2030~2040년에 수소에너지 제조원별 최적 배분을 구하는 것에 방향성을 두었으며 이를 위해 각각의 분야별 전문가들의 평가를 통한 최적가중치를 산출하는 방법으로 수행되었다. 따라서 이를 수행하는 방법론으로서 의사결정이론을 적용하였다.
- 본 논문에서는 “수소경제 국가비전 및 실행계획 수립” 에서 제시하고 있는 수소에너지 제조원을 대상으로 최적 믹스를 도출하기 위해 수행되었다. 이를 위해 6개 수소제조에너지원(천연가스, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지, 석탄, 원자력))을 각각의 대안으로 설정하고 이를 대상으로 평가와 함께 분석을 실시하여 최적믹스 전망치를 도출하였다.
- 본 논문에서는 수소제조원별 최적믹스 도출을 위해 2차에 걸친 전문가 설문평가를 실시하였다.
- 본 연구에서는 AHP를 이용하여 수소에너지 제조원별 최적믹스 도출의 평가 중요도를 산출하기 위해 산, 학, 연을 망라한 수소에너지 관련 전문가들을 대상으로 설문평가 조사를 실시하였다.
- 말한다. 본 연구에서는 영향요인을 정량적 지표와 정성적 지표로 구분하여 발굴하였는데 이러한 요인들은 수소에너지 보급사업에서 쟁점화되고 비중있게 논의되고 있는 내용과 에너지기술 측면에서 고려되어야 할 내용들을 대상으로 발굴하였다.
- 실시하였다. 본 평가를 실시하는 목적은 AHP를 통해 분석된 평가와 직관적 평가의 차이점을 비교하기 위한 것으로서 전문가의 직관적 평가와 AHP에 의한 일관성 검증 결과에 차이를 비교하기 위해 실시한 것이다,
제안 방법
- 1차 및 2차에 걸쳐 실시된 두 차례의 평가결과를 토대로 수소제조원별 최적 믹스를 도출하였으며 도출된 최적믹스를 비교하기 위해 직관적 평가에 의한 제조원별 믹스 가중치 도출과 AHP에 의한 제조원별 간의 믹스 가중치를 도출하여 비교 분석하였다. 결론적으로 본 연구에서는 크게 구분하여 다음과 같이 세가지 믹스를 도출하였다.
- 1차 평가는 AHP 9점 척도에 의한 쌍대비교평가를 실시하였으며 2차 평가는 6개 제조원별간 리커트척도식 질문(Likert Scale Question)인 5점 척도를 부여하여 중요도 가중치를 산출하기 위해 수행되었다.
- 두 번째 설문 평가는 각 항목들에 대한 영향요인을 고려한 중요도를 구하기 위하여 산, 학, 연을 망라한 수소에너지 관련 전문가들을 대상으로 2차 설문평가 조사를 실시하였다.
- 둘째, 수소에너지 제조원별 최적믹스 도출에 영향을 끼치는 영향요인을 발굴하고 이를 1계층과 2계층으로 구분하여 기본 모형을 설계하였으며 이에 따른 평가를 실시하였다.
- 본 2차 설문 평가는 AHP를 이용하여 수소에너지 제조원별 최적믹스 도출의 평가 중요도가 유용성 있게 도출됨에 따라, 각 제조원별에 대한영향요인을 고려한 중요도를 구하기 위하여 산, 학, 연을 망라한 수소에너지 관련 전문가들율 대상으로 실시하였다. 수소제조원별 설문평가서는 경제성, 기술성, 시장성, 파급효과의 대항목에 대한 소항목들의 영향요인들에 대하여 6개 제조원별간(천연가스, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지, 석탄, 원자력) 리커트척도식 질문(LSQ, Likert Scale Question)인 5점 척도를 부여하여 중요도 가중치를 산출하기 위해 수행되었다.
- 본 연구에서 선정된 영향요인으로는 경제성, 기술성, 시장성, 파급효과의 4개 상위 요인과 함께 15개 하위요인으로 발굴하여 분석/평가하였다.
- 본 평가에서는 제조원별로 전문가를 통해 직관적으로 서열을 정하는 직관평가를 실시하였다. 본 평가를 실시하는 목적은 AHP를 통해 분석된 평가와 직관적 평가의 차이점을 비교하기 위한 것으로서 전문가의 직관적 평가와 AHP에 의한 일관성 검증 결과에 차이를 비교하기 위해 실시한 것이다,
- 수소에너지 제조원별 영향요인의 대분류로 경제성, 기술성, 시장성, 파급효과간의 우선순위에 대한 중요도 산출을 위해 AHP 설문평가서 조사결과를 토대로 기하 평균된 수치를 입력하여 각각의 중요도를 산출하였다.
- 수소제조를 위한 에너지원별 평가서에 대한 각각의 AHP평가서를 일관성 (CR) 검증을 실시하고 검증이 완료된 평가서의 데이터를 기하평균하여 입력 데이터로 변환한 후, S/W에 입력하여 각각의 중요도를 산출하였다. 산출된 제조원별 중요도 가중치는 신재생에너지(0.
- 수소제조원별 설문평가는 6개 제조원별 간(천연가스, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지, 석탄, 원자력)의 중요도 산출 및 영향요인들에 대한 중요도 가중치를 산출하기 위해 수행되었다.
- 실시하였다. 수소제조원별 설문평가서는 경제성, 기술성, 시장성, 파급효과의 대항목에 대한 소항목들의 영향요인들에 대하여 6개 제조원별간(천연가스, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지, 석탄, 원자력) 리커트척도식 질문(LSQ, Likert Scale Question)인 5점 척도를 부여하여 중요도 가중치를 산출하기 위해 수행되었다.
- 이러한 여러가지 분석 및 평가 방법들을 근저로 본 연구에서는 다속성 의사결정방법중 AHP를 선정하여 수행하였다.
- 여러 요인으로 구분될 수 있다. 이를 AHP 모형에 적용하기 위해 각각의 요인들로 구성된 모형을 설정하고 평가를 실시하였다.
- 이를 위해 6개 수소제조에너지원(천연가스, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지, 석탄, 원자력))을 각각의 대안으로 설정하고 이를 대상으로 평가와 함께 분석을 실시하여 최적믹스 전망치를 도출하였다.
- 첫 번째 설문평가는 수소제조원별 6개 제조원별간(천연가스, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지, 석탄, 원자력)의 중요도 산출 및 영향요인들에 대한 중요도 가중치를 산출하기 위해 1차 설문평가 조사를 실시하였다.
- 첫째, 수소제조원별 평가에서는 천연가스, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지, 석탄, 원자력에 대한 중요도 항목을 쌍별 비교하여 가중치를 산출하였다.
- 최종적으로 2030~2040년에 상용화를 목표로 하는 수소에너지 제조원별 최적 믹스 도출에 방향성을 두고 각각의 수소 제조원별 믹스를 산출하여 본 결과는 다음과 같다.
- 평가 방법은 6개 제조원별로 1에서 6위까지 각 평가 전문가들이 우선순위 서열을 부여하여 결정토록 하였으며 중요도가 큰 속성의 계수가 큰 수로 들어가야 하므로 평가된 우선순위를 역으로 한 후 각 수치를 속성별로 규준화 하였다.
- 평가서는 AHP를 이용하여 수소에너지 제조원별, 영향요인별 도입 분석을 위한 평가요인의 중요도 산출을 위한 문항으로 구성되었으며 응답자의 이해를 돕기 위하여 응답방식에 대한 설명을 첨부하였다.
대상 데이터
- 1차 평가는 산/학/연 전문가 총 120명을 대상으로 실시하였다. 이중(120명중) 29매를 회수 (회수율 24.
- 2차 평가인 영향요인에 대한 평가서는 관련 산 /학/연 전문가 총 120명을 대상으로 우편 조사 와이 메일 조사를 병행하여 실시하였다. 이중(120명 중30매를 회수(회수율 25%)하여 평가서로서 가치를 상실(일부 누락 등 불성실한 답변)한 7매를제외하고 평가로서 가치를 지닌 23매(19, 2%)를 대상으로 하여 분석을 실시하였다.
- 따라서 AHP에 의한 최적 믹스 도출을 위한 대상 제조원은 수소경제 실현을 위한 로드맵 에근거하여 2030년20040년 상용화를 목표로 하는최적 믹스 도출에 방향성을 두고 있는 제조원인 천연가스, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지, 석탄, 원자력의 6개 '제조원을 대상으로 하였다.
- 이중(120명 중30매를 회수(회수율 25%)하여 평가서로서 가치를 상실(일부 누락 등 불성실한 답변)한 7매를제외하고 평가로서 가치를 지닌 23매(19, 2%)를 대상으로 하여 분석을 실시하였다.
데이터처리
- 또한 설문조사 결과가 몇 개의 극단치에 좌우되는 단점을 극소화하기 위하여 기하평균을 이용하여 중요도를 산출하였으며 개발기술에 대한 각 평가특성의 중요도는 AHP 전용 S/W 인 Expert Choice2000을 사용하였다.
이론/모형
- 따라서 이를 수행하는 방법론으로서 의사결정이론을 적용하였다.
성능/효과
- Result of 1st Evaluation의 영향요인에 대한 환산 가중치와 Table 5. Result of 2nd Evaluation의 2차 세부요인 평가치를 곱하여 영향요인에 대한 복합가중치를 계산하여 합계를 구하면 Table 6. Result of composition weights 과 같으며 그 결과 천연가스(3.672)와 원자력(3.257), 석탄(3.039)이 다소 높게 나타났으며, 여유전력, 부생가스, 신재생에너지는 다소 낮게 평가되었다.
- 각각의 믹스 도출 결과를 분석하여 보면 순위 측면에서는 세 가지 믹스 모두 변동이 없는 것으로 나타났으나 각각의 제조원별 간의 믹스 가중치는 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 그결과 경제성의 경우 천연가스(10.82)가 가장 높은 것으로 나타났으며 다음으로 석탄(10.57), 여유전력(9, 74), 부생가스 (9.48), 원자력 (8.57), 신재생에너지 (7.18) 순으로 평가결과가 산출되었다.
- 셋째, 시장성은 기술개발에 따른 상업적 가능성을 고려한 요인들로 구성되며 고려해야 할 세부 항목으로 부가가치창출, 상용화 가능성 , 시장 진입 가능성 , 시장규모로 구성된다. 넷째, 파급효과는 개발 및 적용에 따른 부과적 효과를 고려하여 평가하며 고려해야 할 세부 항목으로 에너지공급기여도, 과학적 공헌도, 타 분야와의 연계성, 국제협력 가능성으로 구성된다.
- 부생가스의 경우 직관적 평가에 의한 가중치가 가장 높은 0.1 기로 나타났으며 AHP를 이용한 제조원별 평가에서는 0.133으로 나타나 최종믹스가중치 (0.088)보다 모두 높게 나타났다.
- 중요도를 산출하였다. 산출된 제조원별 중요도 가중치는 신재생에너지(0.314)가 가장 높게 산출되었으며 , 그 다음이 원자력(0.227), 천연가스(0.158), 여유전력(0.133), 부생가스(0.094), 석탄(0.073)순으로 산출되었다<;Table2>.
- 석탄의 경우 직관적 평가에 의한 가중치가 가은 0.099로 나타났으며 AHP를 이용한 제조원별 평가에서는 0.073으로 나타나 최종믹스 가중치 (0.071)보다 모두 높게 나타났다.
- 둘째, 기술성은 개발기술과제가 지니고 있는 기술적 특성을 고려하여 평가하며 고려해야 할 세부 항목으로 수소제조 우수성, 기술개발 자립성, 기술의 성숙성, 기술적용의 안전성으로 구성된다. 셋째, 시장성은 기술개발에 따른 상업적 가능성을 고려한 요인들로 구성되며 고려해야 할 세부 항목으로 부가가치창출, 상용화 가능성 , 시장 진입 가능성 , 시장규모로 구성된다. 넷째, 파급효과는 개발 및 적용에 따른 부과적 효과를 고려하여 평가하며 고려해야 할 세부 항목으로 에너지공급기여도, 과학적 공헌도, 타 분야와의 연계성, 국제협력 가능성으로 구성된다.
- 신재생에너지의 경우 AHP를 이용한 제조원별 평가가 가장 높은 0.314로 나타났으며 직관적평가에 의한 가중치는 0.215로 나타나 최종믹스 가중치(0.295)를 기준으로 높게는 0.019, 낮게는 0.08의 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 여유전력의 경우 직관적 평가에 의한 가중치가 가장 높은 0.128로 나타났으며 AHP를 이용한 제조원별 평가에서는 0.094로 나타나 최종믹스 가중치(0.126)보다 모두 높게 나타났다.
- 원자력의 경우 최종믹스 가중치가 가장 높은 0.236으로 나타났으며 AHP를 이용한 제조원별 평가에서는 0.227, 직관적 평가에 의한 가중치는 0.195로 가장 낮게 나타났다.
- 이에 따라 산출된 결과를 살펴보면 신재생에너지(0, 215)가 가장 높게 나왔으며 다음으로 원자력(0.195), 천연가스(0.192), 여유전력(0.171),부생가스(0.128), 석탄(0.099)순으로 나타났다.
- 전체적으로 보아 천연가스가 다소 높게(3.59) 나타났으며, 원자력(3.12), 신재생에너지(3.12)순으로 나타난 반면 여유전력, 부생가스, 석탄은 다소 낮게 평가 되었다.
- 제조원별 단순비교 가중치가 천연가스(0.158), 여유전력 (0.133), 부생가스 (0.094), 신재생에너지 (0.314), 석탄 (0.073), 원자력(0.227)의 가중치를 갖는 반면에 영향요인에 대한 복합 가중치를 고려한 가중치에서는 천연가스(0.185), 여유전력 (0.126), 부생가스 (0.088), 신재생에너지 (0.295), 석탄 (0.071), 원자력(0.236)으로 다소 비율이 상이하게 나타남을 알 p수 있다.
- 천연가스의 경우 직관적 평가에 의한 가중치가 가장 높은 0.192로 나타났으며 AHP를 이용한 제조원별 평가에서는 가장 낮은 0.158로 나타나 최종믹스 가중치(0.185)와는 높게는 0.003과 낮게는 0.027의 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 파급효과의 경우는 신재생에너지(15.34)가 가장 높은 것으로 나타났으며 다음으로 원자력(15.26), 천연가스(12.39), 석탄(10.27), 부생가스 (9.22), 여유전력 (8.35) 순으로 평가결과가 산출되었다.
후속연구
- 본 연구에서 대상이 되는 수소에너지 보급/확산을 도모하기 위해 현시점에서 적용이 가장 적합하다고 판단되는 수소 제조원을 선정하여야 하며 선정에 따른 근거가 객관적이어야 한다.
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