목표 기여율 기반 가중치 최적화를 이용한 소규모 위험시설 정비우선순위 평가모형 개발에 관한 연구 = Development of a Priority Assessment Model for Small Dangerous Facilities Using Contribution-Target-Based Weight Optimization

국문 초록 (Abstract)

소규모 공공시설은 세천, 소교량, 취입보, 낙차공, 농로, 마을진입로 등과 같이 주민 생활과 밀접하게 연계된 기반시설로, 재해 발생 시 인명 및 재산 피해로 직결될 수 있는 취약성을 지니고 있다. 그러나 과거에는 법적 관리체계의 미비와 제한된 예산 투자로 인해 위험시설에 대한 정비가 체계적으로 이루어지지 못하였고, 그 결과 안전 사각지대 발생으로 이어졌다. 이를 개선하기 위해 행정안전부는 2015년 「소규모 공공시설 안전관리 등에 관한 법률」을 제정하고, 매 5년마다 소규모 위험시설 정비중기계획을 수립하여 소규모 공공시설의 체계적 관리가 이루어질 수 있도록 법적 근거를 마련하였으며, 2022년 「소규모 위험시설 정비 중기계획 수립 지침」을 수립하여 소규모 위험시설의 정비우선순위를 합리적으로 결정하기 위한 평가체계를 제시하였다. 그러나 현행 지침에 따른 우선순위 결정 방식은 전국 공통의 고정 배점체계에 의존하고 있어, 지역별 특성, 주민 요구, 정책적 고려가 충분히 반영되지 못하는 한계가 있다. 예를 들어 수혜주택수, 사업의 효율성, 토지이용현황 등 일부 항목은 시설 유형의 특성과 부합하지 않는 평가지표를 이용하거나, 인접 또는 대체가능한 시설에 대한 고려가 전혀 없어 실제 지역주민이 체감하는 정비우선순위와 괴리를 발생시킨다. 또한 재해위험성 보다는 사업추진을 위한 행정적 요인인 우선순위 결정에 큰 영향을 미치고, 지역주민의 민원 빈도 등 정책적·사회적 요인이 반영되지 않아 정비계획의 실효성과 수용성에도 한계가 나타나고 있다.
본 연구는 이러한 문제를 극복하기 위하여, 다속성 의사모형기법의 하나인 가중합법(Weighted Sum Method, WSM)을 이용하여, 목표기여율 기반의 가중치 최적화를 통한 소규모 위험시설의 정비우선순위 평가모형을 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 먼저 소규모 위험시설을 기능적 성격에 따라 치수시설(세천, 낙차공), 이수시설(취입보), 도로시설(마을진입로, 농로, 소교량)로 유형화하였으며, 이에 따라 공통 평가항목(재해위험도, 피해이력지수, 지역사회 요구지수)과 유형별 특화 평가항목(수혜성, 사업의 효율성)을 구분하였다. 이러한 구조화 과정을 통해 시설별 특성과 영향을 보다 충실히 반영할 수 있도록 하였다.
수집된 평가 지표는 분포와 단위의 차이를 해소하기 위하여 다양한 정규화 기법을 적용하였으며, 왜도와 첨도를 이용한 지표 진단을 통해 각 항목에 최적화된 정규화 방법을 선정하였다. 가중치 산정은 지역별 정책 성향을 위험 중심, 주민요구 중심, 수혜성 중심, 사업효율성 중심 등으로 설정하여 목표 기여율을 부여하고, 가중치 역산 최적화 기법을 통해 가중치를 결정하였다. 이를 통해 지자체가 지역여건 및 정책적 방향에 따라 유연하게 가중치를 조정할 수 있는 구조를 마련하였다. 또한 형평성, 사전행정절차 이행도와 같은 정책적 요소는 본 점수와 분리된 가산점 방식으로 반영하여 정비계획의 객관성과 정책 수용성을 동시에 확보하였다.
최종 종합점수 산정에는 WSM을 적용하였으며, 이를 통해 산출된 결과는 본 점수와 정책 보정치를 합산하여 최종 정비우선순위로 제시하였다. 본 연구의 실효성을 검증하기 위해 충청남도 아산시를 사례지역으로 선정하여 모형을 적용하였다. 아산시는 다양한 유형의 소규모 위험시설이 분포하고 집중호우 피해 이력이 많아 검증에 적합한 지역이다. 사례 적용 결과, 현행 지침에 기반한 우선순위보다 재해위험성이 충분히 반영되고, 사업의 효율성과 수혜성이 실제 이용 특성에 부합되도록 평가되었으며, 기존 평가체계에서 빈번히 발생하였던 과도한 수혜성의 편중 문제가 해소되었다. 또한, 민감도 분석을 통해 각 평가항목의 가중치 변화가 종합점수에 미치는 영향을 정량적으로 검증하였으며, 모형이 특정 항목에 과도하게 민감하지 않고 안정적으로 작동함을 확인하였다. 특히, 효율성 항목은 본질적으로 민감도가 높았으나, 목표 기여율을 통해 가중치를 조절함으로써 특정 항목의 영향력이 과도하게 확대되지 않도록 제어할 수 있었다. 이는 본 연구에서 개발한 모형이 실제 지자체의 소규모 위험시설 정비중기계획 수립에 효과적으로 활용될 수 있음을 시사한다. 아울러 본 연구에서는 지자체 실무자가 현장에서 즉시 활용할 수 있도록 엑셀 기반의 의사결정지원시스템(Decision Support System, DSS) 프로토타입을 개발하였다. DSS는 데이터 입력, 항목별 점수 자동계산, 정비우선순위 결과 출력 및 시각화 기능을 제공하여 업무 효율성과 일관성을 높이는 도구로서 유용성을 가진다.
결론적으로 본 연구는 기존의 고정적이고 획일적인 정비우선순위 결정 방식에서 벗어나, 데이터 기반의 정책 호환형 평가모형을 개발함으로써, 소규모 위험시설 정비의 실효성과 지역 맞춤형 방재정책의 구현에 기여할 수 있음을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문요약 i
• 목 차 ⅲ
• 표 목 차 ⅵ
• 그림목차 ⅷ
• 수식기호 ⅹ
• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 필요성 1
• 1.2 연구 목적 2
• 1.3 연구범위 및 대상 3
• 1.4 연구방법 및 절차 4
• Ⅱ. 이론적 배경 및 선행 연구 7
• 2.1 소규모 위험시설의 개념 및 법제도 현황 7
• 2.1.1 소규모 공공시설의 개념 7
• 2.1.2 소규모 위험시설의 정의 및 지정 8
• 2.1.3 소규모 위험시설 관련 법제도 및 지침 체계 9
• 2.2 기존 정비 우선순위 결정의 기준 11
• 2.2.1 정비 우선순위 결정을 위한 평가항목 및 배점기준 11
• 2.2.2 기존 정비 우선순위 결정방법의 한계 13
• 2.3 정비우선순위 평가를 위한 다기준 의사결정(MCDM) 이론 15
• 2.3.1 다속성 의사결정기법(MADM) 16
• 2.3.2 가중합법(Weighted Sum Method, WSM) 18
• 2.3.3 가중곱법(Weighted Product Method, WPM) 19
• 2.3.4 TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) 기법 20
• 2.3.5 ELECTRE(Elimination Et Choix Traduisant la REalite) 기법 21
• 2.3.6 VIKOR(VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje) 기법 22
• 2.4 평가항목의 데이터 처리 이론 24
• 2.4.1 데이터의 정규화 기법 24
• 2.4.2 최적 정규화 기법의 선정 26
• 2.5 연구 동향 30
• 2.5.1 재해예방사업 등의 투자우선순위 선정 방법에 관한 연구 30
• 2.5.2 다기준 의사결정(MCDM) 기법을 이용한 우선순위 산정에 관한 연구 31
• 2.5.3 우선순위 결정을 위한 가중치 및 정량화 기법 연구 33
• 2.5.4 지역특성 또는 정책요소를 반영한 우선순위 산정 방법에 관한 연구 36
• 2.6 소결 및 본 연구의 차별화 방향 37
• Ⅲ. 정비우선순위 평가모형의 개발 및 적용 39
• 3.1 현행 평가체계 분석 및 문제점 도출 39
• 3.1.1 현행 평가항목의 속성 구조 분석 39
• 3.1.2 현행 평가항목의 문제점 분석 41
• 3.2 MADM 기반 개선모형 도입의 필요성 43
• 3.3 정비우선순위 평가모형의 설계 45
• 3.3.1 모형 개발 기본방향 및 개요 45
• 3.3.2 시설유형별 정비우선순위 평가항목의 정의 51
• 3.3.3 속성별 정량화 기준 및 산정방법 55
• 3.3.4 평가항목별 가중치와 기여율 65
• 3.3.5 민감도 분석 70
• 3.3.6 부가적 평가 79
• 3.3.7 정비우선순위 산정절차 81
• 3.3.8 정비우선순위 DSS 프로토타입 개발 83
• 3.4 사례 적용 및 분석 87
• 3.4.1 연구대상지역의 선정 87
• 3.4.2 기존 정비우선순위 결정 사례 분석 89
• 3.4.3 개선된 정비우선순위 평가모형의 적용 95
• Ⅳ. 평가모형 적용 결과 분석 111
• 4.1 연구결과 효과분석 개요 111
• 4.1.1 개요 111
• 4.1.2 효과검토 방법론 111
• 4.2 효과분석 112
• 4.2.1 평가항목별 기여도 분석을 통한 효과성 검토 112
• 4.2.2 정비우선순위 변화 원인분석을 통한 효과성 검토 118
• 4.2.3 평가점수 총점의 동점 발생 문제 개선 133
• 4.2.4 실무적용성 및 정책적 의의 134
• Ⅴ. 결 론 136
• 참고문헌 138
• Abstract 142
• 표 목 차
• Table 2.1 소규모 공공시설의 범위 7
• Table 2.2 소규모 공공시설 위험도 평가기준 8
• Table 2.3 「소규모공공시설법」에 따른 소규모 위험시설 관리 절차 9
• Table 2.4 소규모 위험시설 관리 및 정비를 위한 지침 체계 10
• Table 2.5 정비 우선순위 결정을 위한 평가항목 및 평가점수 산정방법 11
• Table 2.6 평가항목별 배점기준 및 가중치 12
• Table 2.7 다속성 의사결정기법(MADM)의 핵심 요소 17
• Table 2.8 다속성 의사결정기법(MADM)의 대표기법 17
• Table 2.9 정규화 기법의 장단점 비교 27
• Table 2.10 최적 정규화 기법의 선정 기준 28
• Table 2.11 재해예방사업 등의 투자우선순위 관련 연구 31
• Table 2.12 다기준 의사결정(MCDM) 기법 관련 연구 33
• Table 2.13 우선순위 평가항목의 가중치 및 정량화 기법 연구 35
• Table 2.14 지역특성․정책요소 반영 관련 연구 37
• Table 3.1 소규모 위험시설 정비우선순위 평가항목의 속성 분석 40
• Table 3.2 소규모 위험시설 정비우선순위 평가항목의 속성 구조 분석 40
• Table 3.3 현행 정비우선순위 평가체계의 문제점 41
• Table 3.4 평가항목의 정량화 수치 산정의 한계점 42
• Table 3.5 평가항목의 구성체계 52
• Table 3.6 시설유형별 수혜성 평가가능 요소 54
• Table 3.7 치수사업 편익항목 60
• Table 3.8 재해예방사업 우선순위 관련 선행연구의 평가항목 및 가중치 비교 67
• Table 3.9 평가항목별 목표 기여율의 설정 68
• Table 3.10 항목별 목표 기여율 가이드라인 69
• Table 3.11 항목별 목표 기여율의 미세조정 권장범위 69
• Table 3.12 아산시 사례 목표기여율, 가중치, 효용값 74
• Table 3.13 대안쌍 비교를 통한 값 산정 결과 74
• Table 3.14 가중치 조정 후의 변경 가중치 산정 결과 75
• Table 3.15 기준별 가중치 변화율((%)) 산정 결과 75
• Table 3.16 중요도()와 민감도() 계산 결과 75
• Table 3.17 민감도 분석 결과를 이용한 목표 기여율 설정의 적정성 검토 79
• Table 3.18 사전행정절차 이행도 평가점수 80
• Table 3.19 평가항목별 최종점수 산정 절차 82
• Table 3.20 현행 지침에 의한 소규모 위험시설 정비우선순위 89
• Table 3.21 현행 지침에 의한 아산시 정비우선순위 평가항목별 가중치와 실제기여율 95
• Table 3.22 재해위험도 평가항목의 속성값 통계분석 비교표 98
• Table 3.23 피해이력지수 평가항목의 속성값 통계분석 비교표 99
• Table 3.24 개선된 정비우선순위 평가모형의 기본형 산정결과 103
• Table 3.25 목표 기여율에 따른 항목별 가중치 108
• Table 3.26 개선된 정비우선순위 평가모형의 지역특성반영 CASE별 우선순위 산정결과 108
• Table 4.1 아산시 소규모 위험시설 정비우선순위 변동 결과 120
• Table 4.2 세천의 평가항목별 순위산정 결과 120
• Table 4.3 소교량의 평가항목별 순위산정 결과 124
• Table 4.4 마을진입로의 평가항목별 순위산정 결과 127
• Table 4.5 농로의 평가항목별 순위산정 결과 130
• 그림 목차
• Figure 1.1 연구 흐름도 6
• Figure 2.1 소규모 위험시설 관리 절차 10
• Figure 2.2 다기준 의사결정기법의 분류 15
• Figure 3.1 목표기여율 기반 가중치 최적화를 이용한 정비우선순위 평가모형 모식도 47
• Figure 3.2 소규모 위험시설 피해사례 58
• Figure 3.3 세천의 영향범위 설정 예시 58
• Figure 3.4 낙차공의 영향범위 설정 예시 59
• Figure 3.5 취수보의 영향범위 설정 예시 62
• Figure 3.6 소교량의 영향범위 설정 예시 63
• Figure 3.7 농로 및 마을진입로의 영향범위 설정 예시 63
• Figure 3.8 민감도 분석 절차 72
• Figure 3.9 민감도 분석결과 77
• Figure 3.10 정비우선순위 산정절차 82
• Figure 3.11 정비우선순위 DSS 프로토타입 데이터 입력단계 예시화면 83
• Figure 3.12 정비우선순위 DSS 프로토타입 정규화 단계 예시화면 84
• Figure 3.13 정비우선순위 DSS 프로토타입 가중치 조정단계 예시화면 85
• Figure 3.14 정비우선순위 DSS 프로토타입 종합점수 산출단계 예시화면 86
• Figure 3.15 연구대상지역 위치도 88
• Figure 3.16 기존 소규모 위험시설 정비우선순위 종합평점 분포현황 93
• Figure 3.17 수혜주택수 산정 오류 예시(산전리 세천 001) 94
• Figure 3.18 개선된 세천의 수혜 영향범위 산정 예시(산전리 세천 001) 96
• Figure 3.19 정규화 기법별 히스토그램 비교 100
• Figure 3.20 정규화 기법별 QQ Plot 비교 101
• Figure 4.1 현행 지침 평가체계의 가중치와 기여율 비교 113
• Figure 4.2 개선모형 평가체계의 가중치와 기여율 비교 115
• Figure 4.3 현행 평가체계와 개선모형의 평가항목별 기여율 비교 결과 117
• Figure 4.4 아산시 소규모 위험시설 정비우선순위 변동결과 118
• Figure 4.5 아산시 소규모 위험시설 정비우선순위 변동폭 119
• Figure 4.6 세천의 평가항목별 순위변동 120
• Figure 4.7 신봉리 세천 001 현황 121
• Figure 4.8 동화리 세천 002 현황 123
• Figure 4.9 소교량의 평가항목별 순위변동 124
• Figure 4.10 신운리 법정하천 소교량 001 현황 125
• Figure 4.11 월선리 법정하천 소교량 001 현황 126
• Figure 4.12 마을진입로의 평가항목별 순위변동 127
• Figure 4.13 상성리 마을진입로 001 현황 128
• Figure 4.14 호산리 마을진입로 001 현황 129
• Figure 4.15 농로의 평가항목별 순위변동 130
• Figure 4.16 신유리 농로 001 현황 131
• Figure 4.17 가내리 농로 001 현황 132
• Figure 4.18 아산시 정비우선순위 종합평점의 분포현황 비교 133
• Figure 5.1 평가모델 및 DSS의 순환형 고도화 전략 137