[논문]게임이론을 이용한 물 분쟁 해결의 조정안 도출

김길호; 이명우; 이충성; 심명필

게임이론을 이용한 물 분쟁 해결의 조정안 도출
Derivation of Mediation Proposals for Resolving Water Conflicts Using Game Theory 원문보기

김길호 (인하대학교 환경토목공학부) , 이명우 (동부엔지니어링 수자원환경부) , 이충성 (인하대학교 환경토목공학부) , 심명필 (인하대학교 환경토목공학부)

우리나라에서 물과 관련된 분쟁은 민주화와 지방분권화가 가속화됨에 따라 갈등의 주체뿐만 아니라 전개양상까지도 다양하게 변화되고 있다. 최근에는 이 같은 갈등구조가 심화되고, 다양한 형태로 표출됨에 따라 사회불안요인으로까지 확대되고 있어 합리적이고 효율적인 분쟁해결을 지원하기 위한 방법론이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 대안적 분쟁해결(ADR, Alternative Dispute Resolution)의 기법 중 하나인 조정(mediation)과정에서의 조정안 도출을 위해 게임이론을 적용하였다. 게임이론에 의한 합리적 해는 제시된 조정안에 객관성을 부여함으로써 의사결정과정의 신뢰성을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구를 통해 제시한 방법론을 지역 간물 배분과 관련한 가상의 분쟁상황에 적용하였으며, 동적완비정보게임(dynamic complete information game)에서의 교섭게임(bargaining game)으로 구성한 뒤, 경기자(players) 간 배분비율과 배분량을 도출하였고, 이를 편익함수에 의한 양 경기자의 부족편익과 초과편익을 비교하여 그만큼의 편익 차를 보상해주는 조정을 모색하였다. 본 연구는 제3자(third party)에 의한 조정안 제안 시 객관적이고 합리적인 해를 제공하여 이해당사자들이 합의를 이끌어 내는 데 크게 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

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문제 정의

본 연구에서는 그림 1과 같이 물 분쟁해결을위한 조정 프로세스를 제시하였다. 조정의 이전 단계에서는 물 분쟁의 요소 및 갈등현안을 파악하여갈등 해결 준비를 한다.

가설 설정

본 연구에서는 무한수명협상게임의 부분게임완전내쉬균형을 취하는 두 경기자가 다음과 같은 전략을 사용한다고 가정하였다(김영세, 1998). 괄호는 선택된 조합으로서 전체 물의 양인 1에 대한 비율을 의미한다.
본 연구에서 고려한 물 분쟁상황의 게임구성요소는 표 2와 같다. 본 연구에서의 물 분쟁주체는 두 개의 지역만을 고려한 2-경기자 게임으로 가정한다. 그리고 한정된 자원을 분배함에 있어 차례로자신의 몫을 제안하는 무한수명협상게임(infinite horizon bargaining game)으로 구성하였다.

제안 방법

본 연구에서의 물 분쟁주체는 두 개의 지역만을 고려한 2-경기자 게임으로 가정한다. 그리고 한정된 자원을 분배함에 있어 차례로자신의 몫을 제안하는 무한수명협상게임(infinite horizon bargaining game)으로 구성하였다. 여기서 교섭게임이란 상대경기자가 어떤 대안을 선택했는지를 알고 자신의 대안을 선택하는 동적게임(dynamic game)이자 상대경기자의 유형을 알고 있는 완비정보게임(complete information game)에 속한다.
물 배분을 둘러싼 두 지역 간 가상의 물 분쟁상황에서의 절차적 해결방안으로서 대안적 분쟁해결(ADR)방안중 하나인 조정과정을 제안하였다. 조정은 분쟁해결의 가장 큰 목표를 상호 합의를 통한 해결에 두고 있고, 구체적인 조정안 도출을 위해 도입한 게임이론의 적용시 분쟁구조의 설계 및 모형화에 용이하다.
게임이론이란 상충적이고 경쟁적인 조건에서의 상황을모형화하여 경기자(players)의 행동을 분석하고 설명하는 전략적 의사결정이론으로서, 국내연구로는 게임이론과 수리경제학과의 관계를 분석한 김영세(2005), 새만금 간척사업에 대한 게임이론적 분석을 한 임동완(2003), 그밖에 정치학 또는 행정학, 정책학, 정치학, 스포츠학 등에서도 게임이론을 적용한 연구한 사례가 많다. 본 연구에서는 지역 간 물 배분에 따른 분쟁 상황을 가정한 뒤, 절차적인 해결방안인 조정을 적용하여 합리적인 조정안 제시를 위해 교섭게임(bargaining game)으로 모형화하였다.
본연구에서는 가상의 물배분 관련 물 분쟁의 해결을 위한 조정과정에서 합리적이고 객관적 조정안 도출을 위해 동적 완비정보게임에서의 교섭게임을 이용하여 경기자간 물배분 비율을 산정 하였다.
통해 최적 물 배분비율을 구할 수 있었다. 얻어진 비율을 이용하여 구한 최적 공급량과 실제 공급량을 비교하여 산정한 값을 편익함수에 적용하여 부족편익 만큼을 잉여편익지역에서 금전적으로 보상해주거나, 아니면부족한 물의 양을 공급해주었다.

이론/모형

여기서 교섭게임이란 상대경기자가 어떤 대안을 선택했는지를 알고 자신의 대안을 선택하는 동적게임(dynamic game)이자 상대경기자의 유형을 알고 있는 완비정보게임(complete information game)에 속한다. 또한, 신빙성 없는 위협에 근거한 균형전략을 제거하기 위해 부분게임완전내쉬 균형 개념(subgame perfect Nash equilibrium)을 도입하였다.
본 연구는 ADR의 여러 방안 중 하나인 '조정'을 통해 물 분쟁 해결을 모색하였으며, 이를 통한 합리적인 조정안 제시를 위해 게임이론(game theory)을 적용하였다. 게임이론이란 상충적이고 경쟁적인 조건에서의 상황을모형화하여 경기자(players)의 행동을 분석하고 설명하는 전략적 의사결정이론으로서, 국내연구로는 게임이론과 수리경제학과의 관계를 분석한 김영세(2005), 새만금 간척사업에 대한 게임이론적 분석을 한 임동완(2003), 그밖에 정치학 또는 행정학, 정책학, 정치학, 스포츠학 등에서도 게임이론을 적용한 연구한 사례가 많다.
본 연구는 원만한 물 분쟁 해결을 위한 조정과정에서 분쟁주체가 수용가능한 객관적이고 합리적인 조정안도출을 위해 게임이론을 이용하였다. 시나리오를 가상하여 두 지역 간 물 배분을 둘러싼 분쟁 상황에 적용한 결과, 물 부족 지역인 2지역의 부족량은 WD2 이고, 부족량에 대한 부족편익은 BD2으로 나타났다.

성능/효과

본 연구는 물 분쟁 해결을 위해 국내 수자원분야에서 다소 생소한 게임이론을 도입하여 조정안 제시에 사용하였다는 점에 의의가 있으며, 게임이론은 분쟁상대의 행동에 대한 자신의 행동변화를 고려하는 전략적 의사결정기법이라는 점에서 분쟁의 발발 원인과 양상을 설명하는데 적합한 기법인 것으로 판단된다. 그러나 적용과정에서의 분쟁 상황에 대한 불가피한 단순화와 모든 경기자의 합리성을 전제하는 논리는 실제 물 분쟁 상황과 맞지 않을 수 있다.
위해 게임이론을 이용하였다. 시나리오를 가상하여 두 지역 간 물 배분을 둘러싼 분쟁 상황에 적용한 결과, 물 부족 지역인 2지역의 부족량은 WD2 이고, 부족량에 대한 부족편익은 BD2으로 나타났다. 이에 대해 조정위원회에서는 2지역의 부족편익(BD2)과 1지역의 잉여편익(%)을 비교함으로써 각 경기자에게 부족한 만큼의물을 공급, 또는 부족편익에 대한 보상을 결정할 수 있을 것이다.

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