--- type: paper slug: sangmin-cho-2015-fuzzy-ahp-heating title: >- Application of fuzzy analytic hierarchy process to select the optimal heating facility for Korean horticulture and stockbreeding sectors authors: - '[[sangmin-cho]]' - '[[jinsoo-kim]]' - '[[eunnyeongheo]]' year: 2015 venue: '[[renewable-and-sustainable-energy-reviews]]' volume: '49' pages: 1075-1083 doi: 10.1016/j.rser.2015.04.105 categories: - '[[energy-economics]]' - '[[renewable-energy-policy]]' methods: - '[[fuzzy-ahp]]' - '[[bocr-ahp]]' themes: - '[[agricultural-energy]]' - '[[renewable-heating]]' aliases: [] last_updated: '2026-05-17T20:00:00+09:00' --- # Application of fuzzy analytic hierarchy process to select the optimal heating facility for Korean horticulture and stockbreeding sectors *[[sangmin-cho]], [[jinsoo-kim]], [[eunnyeongheo]] (2015)* · [[renewable-and-sustainable-energy-reviews]] 49:1075-1083 · [DOI ↗](https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.04.105) > 한국 시설원예·축산 부문의 난방 시설 선택을 [[fuzzy-ahp]] + [[bocr-ahp]] (Benefits·Opportunities·Costs·Risks) 로 평가. 에너지·농업 전문가 19 명 (12 에너지 + 8 농업) 설문으로 6 옵션 × 11 factor pairwise 비교. 종합 점수에서 지열 히트펌프 1.992 (1 위) > 공기열 히트펌프 1.855 > 우드펠릿 1.415 > 전기히터 1.041 > 석탄보일러 0.692 > 유류보일러 0.666 (현 점유율 71%). 정부 유류 면세 (1.04 조 KRW) + 전기 할인 (제조업 대비 1/2-1/3) 이 자원 배분 왜곡. - **RQ**: 한국 시설원예·축산 부문에서 사회 후생을 극대화하는 최적 난방 시설은? 현 정책 (유류 면세·전기 할인) 이 효율적 자원 배분을 유도하는가? - **방법론**: [[fuzzy-ahp]] (Chang 1996 EAM 의 Wang-Elhag 2006 수정판, triangular fuzzy 척도 5 단계), [[bocr-ahp]] (Wijnmalen 2007 revised multiplicative 결합식), pre-survey 로 strategic criteria + factor 도출 → 본 survey 로 weight + option 평가 - **데이터**: 에너지 12 명 + 농업 8 명 전문가 (총 19 명 응답, CR>0.15 인 2 명 제외), 2 라운드 pairwise 비교, 6 옵션 (유류·석탄·전기·지열·공기열·우드펠릿), 11 factor (B1-B2, O1-O3, C1-C4, R1-R2) - **주요 발견**: Strategic criteria 가중치 — 경제 타당성 49.7% / spillover 35.3% / 농업 활성화 15.0%. BOCR 가중치 — Costs 27.6% > Opportunities 26.0% > Benefits 25.9% > Risks 20.5%. 가장 중요 factor: O1 (Market size) 15.9%, B2 (Trade balance) 14.5%, R2 (Fuel supply reliability) 12.3%. 6 옵션 종합 ranking — GH (지열) 1.992 > AH (공기열) 1.855 > WB (우드펠릿) 1.415 > EH 1.041 > CB 0.692 > **OB (유류) 0.666** (현 71% 점유). - **시사점**: 농업 부문 유류 면세 (2012 년 1.04 조 KRW 규모) 단계적 폐지 + 지열·공기열 히트펌프 설치 보조금·대출 도입. *비용 기반 정책 → 기술 경쟁력 강화 패러다임* 전환 필요. 환경 영향 (히트펌프의 지하수·토양 영향) 관리도 병행. ## 요약 한국 농림수산업 final energy 소비가 1990-2011 1.7 배 증가 (1,813 → 3,082 kTOE) 한 가운데, 시설원예·축산이 energy-intensive 부문으로 부상. 화초 부문 에너지 강도가 1995-2007 사이 0.274 → 0.653 kTOE/억원 으로 2.4 배 상승. 2011 년 기준 유류 보일러가 난방 설비의 71% (전기 24.33%, 지열 0.67%, 공기열 0.0%, 우드펠릿 0.67%) — 정부의 유류 면세 (2012 년 1.04 조 KRW) + 전기 할인 (38.4-39.1 KRW/kWh, 제조업의 1/2-1/3) 이 농가의 단기 비용 인센티브를 왜곡했다는 가설을 검증. 방법론은 [[fuzzy-ahp]] (Chang 1996 EAM 의 Wang-Elhag 2006 수정 normalization) + [[bocr-ahp]] (Saaty-Ozdemir 2003) 결합. fuzzy AHP 는 응답의 모호성을 triangular fuzzy number 로 처리 (5 단계 척도: equally 1,1,1 → absolutely 13/4, 4, 19/4), BOCR 은 11 factor 를 Benefits (B1 sales, B2 trade balance), Opportunities (O1 market size, O2 ripple, O3 eco-image), Costs (C1 initial, C2 fuel, C3 operation, C4 environmental), Risks (R1 tech credibility, R2 fuel supply) 4 cluster 로 구조화. Wijnmalen 2007 revised multiplicative $P_i = (bB_i^* + oO_i^*)/(cC_i^* + rR_i^*)$ 로 종합 점수 도출. 전문가는 정부 부처 (산업통상자원부 1, 농식품부 1, 산림청 1) + 공기관 (KEMCO 4, KREI 4, KEEI 4, KIER 2, KRC 2) + 대학 (한양대 1) 의 총 20 명 중 19 명 응답. 핵심 결과는 지열 히트펌프 (1.992) 가 종합 1 위 — 초기 투자비 (C1) 는 가장 높으나 운영비·환경·기술 신뢰성·정책 부합성에서 우수. 현 71% 점유 유류 보일러 (0.666) 가 최하위 (석탄보일러 0.692 보다도 낮음). 의외의 발견: Market size (O1) 15.9% 와 Trade balance (B2) 14.5% 가 가장 큰 factor weight — 비용 (C1-C4 합 27.6%) 보다 *기회/이익* 측면이 더 중요. 농업 전문가는 fuel supply reliability (R2 19.1%) 와 market size 강조, 에너지 전문가는 technical credibility (R1 11.8%) 와 ripple effect (O2) 강조. 정책 함의는 명확: 유류 면세 단계적 폐지 + 히트펌프 보조금 도입 + *저비용 공급에서 기술 경쟁력 강화로 패러다임 전환*. [[eunnyeongheo]] 의 2 기 (2009-2017) 재생에너지 정책 평가 라인의 농업 부문 확장 + [[heo-kim-cho-2012-hydrogen-fuzzy-ahp]] frame 의 후속 적용. ## 핵심 결과 | 옵션 | Benefits | Opportunities | Costs (negative) | Risks (negative) | 종합 점수 | 종합 순위 | 현 점유 (%) | |---|---|---|---|---|---|---|---| | 유류 보일러 (OB) | 2.90 | 3.71 | 6.53 | 6.14 | 0.666 | 6 | 71.00 | | 석탄 보일러 (CB) | 3.86 | 3.02 | 6.00 | 6.00 | 0.692 | 5 | 2.67 | | 전기 히터 (EH) | 3.91 | 4.51 | 4.99 | 4.43 | 1.041 | 4 | 24.33 | | 지열 히트펌프 (GH) | **6.43** | **7.86** | 4.58 | **2.00** | **1.992** | **1** | 0.67 | | 공기열 히트펌프 (AH) | 5.91 | 7.04 | 4.15 | 2.71 | 1.855 | 2 | 0.0 | | 우드펠릿 (WB) | 5.86 | 6.92 | 4.54 | 5.71 | 1.415 | 3 | 0.67 | Cost·Risk 는 높을수록 부정적. GH 는 모든 영역 우위. 현 71% 점유의 OB 가 최저점. Strategic criteria 가중치 — 경제 타당성 49.7% / spillover 35.3% / 농업 활성화 15.0%. ## 방법론 노트 [[fuzzy-ahp]] 는 통상 AHP 의 crisp pairwise 응답을 triangular fuzzy number $\tilde{M} = (a, b, c)$ 로 대체. Wang-Elhag (2006) 수정 normalization 으로 fuzzy synthetic extent 계산: $$ \tilde{S}_i = \left( \frac{\sum_{j} a_{ij}}{\sum_{j} a_{ij} + \sum_{k \neq i, j} c_{kj}}, \frac{\sum_{j} b_{ij}}{\sum_{k, j} b_{kj}}, \frac{\sum_{j} c_{ij}}{\sum_{j} c_{ij} + \sum_{k \neq i, j} a_{kj}} \right) $$ 여기서 $a, b, c$ = triangular fuzzy number 의 lower/most-likely/upper. degree of possibility $V(S_i \geq S_j)$ 로 가중치 정규화. [[bocr-ahp]] 종합 점수는 Wijnmalen (2007) revised multiplicative: $$ P_i = \frac{bB_i^* + oO_i^*}{cC_i^* + rR_i^*} $$ 여기서 $B^*, O^*, C^*, R^*$ = 정규화된 cluster 우선순위, $b, o, c, r$ = strategic criteria 로부터 도출된 cluster 가중치. CR (consistency ratio) > 0.15 응답자 제외로 일관성 확보. Identification 은 전문가 19 명 × pairwise 비교의 *aggregate consistency* + cluster 별 별도 AHP 의 *cross-validation*. ## 연구 계보 직접 선행: Heo, Kim, Cho (2012) [[heo-kim-cho-2012-hydrogen-fuzzy-ahp]] — 수소 생산 방법 선택에 [[fuzzy-ahp]] + [[bocr-ahp]] 적용한 frame 의 농업 난방 부문 확장 (동일 저자팀의 자기 후속). Yi, Sin, Heo (2011) [[yi-sin-heo-2011-renewable-north-korea]] — 대북 에너지 지원의 재생원 선택, Heo, Kim, Boo (2010) — 재생에너지 보급 프로그램 평가에 [[fuzzy-ahp]] 적용. 기법 선행: Saaty (1980) AHP, Chang (1996) extent analysis, Saaty-Ozdemir (2003) BOCR, Wang-Elhag (2006) normalization 수정, Wijnmalen (2007) revised multiplicative. [[eunnyeongheo]] 의 2 기 정책 평가 + multi-criteria 의사결정 라인의 농업 부문 첫 정량 적용. 자매 paper [[sangmin-cho-2015-wco-collection-cv]], [[sangmin-cho-2015-renewable-growth-causality]] 와 함께 [[sangmin-cho]] 의 KEEI 박사논문 시리즈. ## See also - [[eunnyeongheo]] - [[sangmin-cho]] - [[jinsoo-kim]] - [[renewable-and-sustainable-energy-reviews]] - [[fuzzy-ahp]] - [[bocr-ahp]] - [[agricultural-energy]] - [[renewable-heating]] - [[heo-kim-cho-2012-hydrogen-fuzzy-ahp]] - [[yi-sin-heo-2011-renewable-north-korea]] - [[sangmin-cho-2015-wco-collection-cv]] - [[sangmin-cho-2015-renewable-growth-causality]]