퍼지추론과 AHP기법을 이용한 택지개발 사업의 환경친화적 대안평가 방법론 = Alternative evaluation methodology in the development of environmental-friendly residential land using fuzzy inference and AHP

국문 초록 (Abstract)

환경은 한 번 파괴되면 원상태로 복구하기 어려워 개발의 계획단계에서부터 환경에 미치는 여러 가지 요소를 고려하여 친환경적인 개발계획을 수립하여야 한다. 특히 무분별한 택지개발은 개발대상 부지의 기존 녹지나 수목을 훼손시키게 되며 지형에도 많은 변화를 가져와 절개지가 발생하게 하는 등 환경을 많이 훼손하고 있다.
택지개발 등 개발사업을 시행할 때 지구지정시 수행하는 사전환경성검토제도와 개발계획의 승인전 협의를 하게 되어 있는 환경영향평가제도가 있다. 사전환경성검토는 택지개발계획 수립 후에 시행하며 환경영향평가는 실시설계 완료 후에 수행하기 때문에 선정된 택지개발지에서 발생할 수 있는 환경문제에 대한 저감방안 강구 등 소극적이고 수동적인 대처에 그치는 경우가 많다.
본 논문의 목적은 초기 입지선정단계에서 택지개발사업을 환경친화적으로 지속가능하게 수행할 수 있도록 대안평가모형을 구축하는 것이다. 이를 위해 환경친화적 택지개발사업 수행에 대한 기존 연구 조사, 건설분야에서의 대안선정 방식 조사, 대안선정을 위한 환경평가요인 도출, 퍼지추론에 의한 환경성능(EP: Environmental Performance) 산정, 계층분석적의사결정(AHP: Analytic Hierarchy Process)기법을 이용한 환경평가요인의 중요도 산정, 환경성능(EP)과 중요도를 종합한 대안평가모델 구축, 개발한 모형의 시스템 구현 및 사례적용, 민감도분석을 통한 타당성 검증과 같은 절차와 방법으로 연구를 진행하였다.
대안선정을 위한 환경평가요인은 2005년에 한국환경정책·평가연구원에서 시행한 사전환경성검토서와 환경영향평가서에 대한 검토의견을 분석하여 5개 분야 14개 인자를 도출하였다. 대안선정 방식으로는 퍼지추론과 AHP기법을 활용한 평가모형을 구축하였다. 의사결정자가 각 대안의 환경훼손도를 10점 척도법에 의해 평가하면 퍼지추론에 의해 환경성능(EP)으로 변환하고, AHP기법에 의해 미리 산정된 항목별 가중치를 적용하여 통합환경성능(TEP: Total Environmental Performance)을 산정한다. 통합환경성능이 가장 높은 대안이 최적안으로 선택된다. 환경평가요인과 가중치의 변경, 퍼지추론 계산을 용이하게 하기 위하여 그래픽-사용자 인터페이스(GUI) 기반의 프로그램으로 구현하여 적용성을 극대화시켰다.
구축한 대안평가모형의 타당성을 검증하기 위하여, 택지개발사업 대안 2개를 선정하여 본 모형을 활용해 평가한 후, 각 대안의 사전환경성검토서에 정량적으로 기술되어 있는 객관적 사실과 비교하였으며, 민감도분석을 수행하여 타당성을 검증하였다. 분석 결과 본 연구에서 제시한 모형이 적절함을 확인할 수 있었다.
이 연구에서 제시한 평가방법을 적용하면 토지이용계획이 확정되지 않은 상태에서 두 가지 이상의 택지개발 예정지역 대안을 정량적으로 평가할 수 있을 것이다. 이로써 택지개발 사업시행으로 발생할 수 있는 환경훼손을 초기 입지단계에서 확인하여 환경오염을 원천적으로 제거해 나갈 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As it is difficult to restore environment to its former condition once it is destroyed, an environmental-friendly development plan should be developed by considering various factors on environment from the planning stage. Especially, an indiscreet residential land development has tended to damage environment by destroying existing green lands and trees of target lands and generating many cut slopes with transformation of its topography.
There are Prior Environmental Review(PER) for district designation and Environmental Impact Assessment(EIA) before approval on development plans. PER is implemented after developing a residential land development plan and EIA is implemented after completing a detail design. As the result, many of residential land development projects are passive to reduce potential environmental problems on the designated sites.
Object of this study is to construct an evaluation system on alternatives in the early step of site designation for implementing residential land development projects with environmental-friendly and sustainable way. This study took following process and method: investigating former studies on environmental-friendly residential land development projects, investigating ways to choose an alternative in construction field, deducing evaluation items for choosing an alternative, calculating Environmental Performance(EP) by Fuzzy Inference, calculating weight for evaluation items by Analytic Hierarchy Process(AHP), constructing an evaluation model on alternatives by integrating EP and weight, implementing the developed model by a system, and applying the model to a case site and proving feasibility of the model by sensitivity analysis.
Environmental evaluation factor for choosing alternatives were deduced fourteen items of five fields by analyzing reviews on PER reports and EIA reports of Korea Environment Institute(KEI) in 2005. Applying Fuzzy Inference and AHP method, an evaluation system was constructed. If a decision maker evaluates environment damage by ten-point method, the point is transformed EP by Fuzzy Inference, and then, applying weight that is already calculated by AHP method, Total Environmental Performance(TEP) is calculated. After all, an alternative with the highest TEP is selected as the best one. To make change of evaluation item, its weight and Fuzzy Inference calculation easier, the model was implemented with Graphic User Interface(GUI), as the result, its applicability was maximized.
Two alternatives of residential land development project were selected and evaluated by this model to prove the feasibility of the constructed model, and then the results form the evaluation were compared with objective facts written in PER reports on the alternatives and the feasibility of the model was proved by sensitivity analysis. According to the analysis results, the model of this study is turned out to be adequate.
Using this evaluation system, more than two alternatives of residential land development project site, which can hold location appropriateness in the early under undecided land use plan, can be evaluated quantitatively. As environmental damages, which can be generated by implementing a residential land development project, can be detected in the early step, environmental damages can be removed or reduced at the source.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구배경 및 필요성 = 1
• 1.2 연구목적 = 3
• 1.3 연구방법 및 절차 = 4
• 1.4 연구범위 = 7
• 제2장 이론적 고찰 = 9
• 2.1 택지개발사업과 환경성평가제도에 관한 예비적 고찰 = 9
• 2.1.1 택지개발사업 = 9
• 2.1.2 환경성평가제도 = 15
• 2.1.3 환경친화적 건설관리에 관한 선행연구 고찰 = 38
• 2.2 퍼지이론 고찰 = 45
• 2.2.1 퍼지집합의 정의 = 45
• 2.2.2 퍼지화 및 소속도함수 = 47
• 2.2.3 퍼지추론 = 50
• 2.2.4 비퍼지화(defuzzification) = 55
• 2.2.5 건설분야의 퍼지추론에 관한 선행연구 고찰 = 58
• 2.3 다기준분석 고찰 = 64
• 2.3.1 다기준분석의 개요 = 64
• 2.3.2 다기준분석의 종류 = 66
• 2.3.3 다기준분석 기법의 비교 = 89
• 2.3.4 건설분야의 대안선정기법에 관한 선행연구 고찰 = 92
• 2.4 이론적 고찰에 대한 소결 = 95
• 제3장 택지개발사업의 환경평가요인 도출 = 98
• 3.1 환경평가요인 도출 = 98
• 3.1.1 환경평가요인 도출 방식 = 98
• 3.1.2 환경성검토서 분석대상 사업 = 100
• 3.1.3 검토의견 및 환경평가요인 도출 = 104
• 3.2 기존 검토의견과의 비교 = 119
• 3.2.1 사전환경성검토서 검토의견과의 비교 = 121
• 3.2.2 환경영향평가서 검토의견과의 비교 = 122
• 3.3 최종 환경평가요인 제시 = 123
• 3.4 환경평가요인 도출에 대한 소결 = 126
• 제4장 환경친화적 대안평가 방법론 = 129
• 4.1 평가모형 개요 = 129
• 4.2 퍼지추론에 의한 환경성능(EP) 산정 = 130
• 4.2.1 소속도함수와 퍼지연산 = 132
• 4.2.2 환경성능(EP) 산정을 위한 퍼지추론 = 134
• 4.3 AHP기법에 의한 환경평가요인의 중요도 산정 = 136
• 4.3.1 계층화 = 137
• 4.3.2 쌍대비교 = 138
• 4.3.3 가중치 계산 및 일관성 검증 = 141
• 4.3.4 최종 중요도 산정 = 141
• 4.4 환경친화적 대안평가모형 = 144
• 4.5 대안평가 방법론에 대한 소결 = 150
• 제5장 시스템 개발 및 사례적용 = 152
• 5.1 대안평가 시스템 개발 = 152
• 5.2 사례적용 및 타당성 검증 = 161
• 5.2.1 가 정 = 162
• 5.2.2 적용사례 개요 = 163
• 5.2.3 환경평가요인별 점수 부여 = 172
• 5.2.4 사례적용 결과 분석 = 189
• 5.3 사례적용 결과에 대한 소결 = 198
• 제6장 결론 = 200
• 참고문헌 = 204
• 부록 = 211
• Abstract = 231