수자원사업 대안선정 및 투자우선순위결정을 위한 다기준의사결정모형 개발 = Development of Multi-Criteria Decision Making Model for the Selection of Preferable Alternative and Determination of Investment Priority in Water Resources Projects

국문 초록 (Abstract)

수자원사업은 다수의 이해당사자가 관련되어 있고, 공학적 기준 외에 여러 다른 기준과 목적들이 존재하여 매우 다양한 요소들이 복합적으로 얽혀있으며, 대규모의 예산이 투입된다. 따라서 수자원사업은 합리적이고 신뢰성 있는 의사결정이 필요한데 그동안 주로 경제성분석에 의존하여 왔다. 본 연구는 경제성분석위주의 기존 의사결정과정을 탈피하여 사업의 필요성과 투자의 타당성을 다양한 각도로 평가할 수 있는 합리적이고 객관적인 수자원사업 대안선정과 투자우선순위결정 방법을 도출하고자 하였다.
이를 위해, 대안 간에 동일한 기준으로 종합평가점수를 산정하여 우선순위를 결정할 수 있도록 다기준의사결정모형을 개발하였다. 평가기준은 크게 경제성 분석, 정책적 분석, 취약성 분석과 각각의 하위평가항목으로 구성되며, 전문가 설문을 통한 사전 가중치를 제시함으로써, 일관성 있는 평가가 이루어지도록 하였다. 또한 집단을 대표하는 전문가 설문을 통해 평가항목의 속성별로 위험성향을 고려한 효용함수를 도출하였다. 종합평가점수는 평가항목별 가중치와 속성별 효용점수로 산정된다.
가중치 산정시 다양한 분야에서 적용되는 계층화분석과정과 본 연구에서 개발한 등간척도법을 비교한 결과, 등간척도법이 응답자가 인지하는 가중치를 더 정확히 산정하는 것으로 판단되어 이를 적용하였다. 전문가설문을 통한 확실등가를 이용하여 효용함수를 도출하고, 이를 통해 속성별 효용점수를 산정하였다. 개발된 모형은 동일계획 내의 최종대안을 선정하기 위해 수자원사업의 주요 기본계획인 유역종합치수계획에 적용하였다. 또한, 수자원사업 우선순위를 결정하기 위해 유역종합치수계획, 댐건설장기계획, 수도정비기본계획 등에서 최종 선정된 사업을 비교하였다.
적용결과는 취약성 기준에 큰 영향을 받으며, 다음으로 정책적 기준, 경제성 기준의 순으로 분석되었다. 이는 전문가 설문에 의한 평가기준별 가중치 산정 결과에 영향을 받은 것으로, 수자원사업은 단순히 경제성 분석만으로 평가를 해서는 안 됨을 의미한다. 본 연구를 통해 대규모의 예산이 투입되는 수자원사업에 대한 효율성과 취약지역에 대한 형평성을 제고하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구동향 5
• 1.2.1 국외 사례 5
• 1.2.2 국내 사례 7
• 1.3 연구내용 및 범위 11
• 제 2 장 수자원사업 의사결정방법의 평가 13
• 2.1 수자원사업의 의사결정방법 문제점 분석 13
• 2.1.1 수자원사업 관련 계획 13
• 2.1.2 의사결정방법의 문제점 분석 21
• 2.2 수자원사업 의사결정방법 개선 25
• 2.2.1 의사결정방법 개선 방향 25
• 2.2.2 다기준의사결정모형의 평가기준과 적용절차 27
• 2.2.3 다기준의사결정 31
• 제 3 장 대안선정 및 투자우선순위결정을 위한 평가기준 선정 37
• 3.1 경제성 분석 40
• 3.1.1 경제성 분석 방법 41
• 3.1.2 기존 수자원사업 경제성 분석 조사 44
• 3.2 정책적 분석 49
• 3.2.1 관련계획 및 정책방향 연관성 49
• 3.2.2 지자체의 사업수용성 49
• 3.3 취약성 분석 51
• 3.3.1 이수취약도 51
• 3.3.2 치수취약도 58
• 3.3.3 하천환경취약도 68
• 3.4 평가기준별 최대․최소 범위 73
• 제 4 장 다기준의사결정을 위한 가중치 산장방법 개발 75
• 4.1 기존의 가중치산정방법의 문제점 분석 75
• 4.2 등간척도에 의한 가중치 산정방법 개발 78
• 4.2.1 쌍대응비교의 척도구간별 가중치 산정 78
• 4.2.2 가중치 산정을 위한 등간척도법 개발 83
• 4.2.3 일관성 검정 방법 개발 92
• 4.2.4 등간척도법의 적절성 검토 94
• 제 5 장 평가기준 속성별 효용함수 99
• 5.1 효용함수의 이론적 배경 99
• 5.1.1 주관적 확률과 효용함수 99
• 5.1.2 기대효용 가설과 효용함수 105
• 5.2 확실등가를 이용한 다속성효용함수 107
• 5.2.1 확실등가(CE)와 위험보상(RP) 107
• 5.2.2 효용함수의 부과방법 110
• 5.2.3 집단에 의한 다속성효용함수 112
• 제 6 장 수자원사업 평가를 위한 다기준의사결정모형 개발 115
• 6.1 평가기준별 가중치 산정 115
• 6.1.1 전문가 설문 115
• 6.1.2 가중치 산정결과 116
• 6.2 평가기준별 효용함수 도출 126
• 6.2.1 확실등가(CE)를 산정을 위한 전문가 설문 126
• 6.2.2 속성별 효용함수 도출 130
• 6.3 대안선정과 투자우선순위결정을 위한 다기준의사결정모형 144
• 6.3.1 다기준의사결정모형 개발 144
• 6.3.2 개별 평가기준별 민감도 분석 147
• 제 7 장 수자원사업의 다기준의사결정모형 적용 148
• 7.1 다기준의사결정모형 적용 대상별 평가기준 설정 148
• 7.1.1 유역종합치수계획의 평가기준 148
• 7.1.2 댐건설장기계획의 평가기준 151
• 7.1.3 수자원사업 투자우선순위결정의 평가기준 153
• 7.2 대안선정과 투자우선순위결정 적용 155
• 7.2.1 유역종합치수계획 대안선정 155
• 7.2.2 투자우선순위결정 적용 163
• 7.2.3 의사결정모형 적용에 대한 분석 및 고찰 172
• 제 8 장 결 론 174
• 참고문헌 177
• 부 록 185
• 부록A. 다기준의사결정기법 187
• A.1 목표달성법(GAM) 187
• A.2 다속성효용함수법(MAUT) 188
• A.3 평점모형 190
• A.4 순위선호기법 191
• A.5 계층화분석과정(AHP) 193
• A.6 네트워크분석과정(ANP) 195
• 부록B. AHP의 가중치 산정 196
• B.1 AHP기법의 기본개념 및 특성 196
• B.2 AHP의 가중치 산정 197
• B.3 AHP기법의 수학적 배경 199
• B.4 평가기준별 효용함수 설문 216
• 부록C. 평가기준별 가중치와 효용함수 설문지 204
• C.1 평가기준별 가중치 설문 205
• C.2 평가기준별 효용함수 설문 208
• 부록D. 평가기준 속성별 시군구 자료 209
• D.1 생활용수 보급정도 : 광역 및 지방상수도 보급률(%) 209
• D.2 공업용수 보급정도 : 수원별 공업용수 이용현황(%) 211
• D.3 농업용수 보급정도 : 수리답률(%) 216
• D.4 과거 자산피해(1999~2008년) : 1인당 피해액(천원/인) 218
• D.5 과거 인명피해(1999~2008년) : 10만명당 피해인수(인/10만명) 221
• D.6 외수방어능력 : 하천개수율(%) 224
• D.7 내수방어능력 : 단위면적당 유수지용량(㎥/㎢) 226
• D.8 홍수조절능력 : 단위면적당홍수조절량(㎥/㎢) 228
• D.9 하천수질 : BOD(mg/L) 230
• D.10 생태 및 경관 : 녹지면적비율(%) 232