Selecting sustainable renewable energy source for energy assistance to North Korea

Sul-Ki Yi, Hwa-Young Sin, 허은녕 (2011) · Renewable and Sustainable Energy Reviews 15(1):554-563 · DOI ↗

KEDO·중유·전력 직송 같은 기존 대북 에너지 지원의 실패 경험을 배경으로, 지속 가능한 재생에너지 (RE) 원 선정 문제를 BOCR AHP 로 정식화한다. 1차 설문으로 hierarchy 를 확정하고 2차 설문 (응답률 71.4%) 으로 가중치를 추정. 한국·외국 전문가 패널은 strategic criterion 중 security (0.541) 를 압도적 1순위로, level 1 attribute 중 cost (0.343) 를 benefit (0.339) · risk (0.317) 보다 약간 높게 평가. 최종 alternative ranking 은 풍력 > 태양광 > 태양열 > 소수력 순으로, 풍력이 모든 sub-panel 의 종합 결과에서 1위.

RQ: 단기 에너지 전달 + 중기 에너지 구제 + 장기 에너지 자립을 동시에 만족시키는 “sustainable” 대북 RE 원으로 풍력·태양광·태양열·소수력·지열·폐기물·바이오가스 중 어느 것이 가장 적절한가?
방법론: BOCR AHP (Saaty 1970s AHP + Saaty-Ozdemir 2003 BOCR 확장), expert-panel-survey 1차 (factor 검증) → 2차 (pairwise comparison). subtractive · multiplicative 두 가지 가중 결합 비교.
데이터: 한국·외국 전문가 패널 3개 sub-panel — (i) 공학자 (NRE 전문가), (ii) 한국 정치·안보 전문가, (iii) 외국 정치·안보 전문가. 2차 설문 응답률 71.4%. 소속: 국공립 연구기관·군·NGO·민간 컨설팅·언론·대학.
주요 발견: (i) Strategic criterion: security 0.541 > humanitarian 0.250 > political 0.209; (ii) Level 1 attribute: cost 0.343 > benefit 0.339 > risk 0.317; (iii) Level 2 핵심 가중치: 인프라 건설비 (C3) 0.132, 기술이전 문제 (R1) 0.132, 시설 유지비 (C2) 0.109, 남북관계 개선 (B3) 0.108, 북한 적합성 (R2) 0.112; (iv) Alternative 종합 1순위 = 풍력. 1~~4위 (풍력·태양광·태양열·소수력) 가 가중치 3.32~~3.92, 5~~7위 (지열·폐기물·바이오가스) 가 2.24~~2.68 로 큰 gap. (v) Sub-panel 차이: 공학자는 태양열·지열 우선, 한국 정치 전문가는 소수력·폐기물·바이오가스 (북한 이미 사용 중인 기술) 우선, 외국 전문가는 풍력·태양광 우선.
시사점: 대북 RE 지원 정책 설계 시 (i) 기술·방법론·정치·안보 분야 전문가를 모두 패널로 참여시켜야 하고, (ii) 북한 붕괴로 인한 동북아 안보 패러다임 급변 가능성, (iii) 북한 nuclearization 지속을 명시 변수로 포함해야 한다. 공학자 sub-panel 이 북한이 이미 사용 중인 기술 (풍력·바이오가스) 보다 미사용 기술 (태양·지열) 을 선호한 것은 수원국 적합성 보다 공여국 R&D 기회 를 우선시한 편향으로 해석.

요약

이 paper 는 허은녕 의 2기 (2009-2017) 재생에너지 정책 · north-korea-energy line 의 본격 정책 분석 표지작이며, South Korean citizen's preferences on renewable energy support and cooperation policy for North Korea (한국 시민의 대북 RE 지원 WTP 분석) 의 follow-on. 1990년대 KEDO 경수로 사업 + 중유 지원 + 전력 직송이 모두 fundamental · permanent solution 을 제공하지 못한 경험을 출발점으로, 북한의 노후 에너지 인프라 (송배전망 포함) 와 정치·외교 제약을 동시에 우회할 수 있는 지역화된 (localized) RE 시스템의 적합성을 논증. 단기·중기·장기 시계를 모두 만족하는 sustainable 의 정의를 명시.

방법론은 일반 ahp 가 cost·risk 같은 negative priority 를 reverse 변환으로 가공하는 한계 (pleasure-pain·gain-loss 관계에서 부적절) 를 지적하고 Saaty-Ozdemir (2003) 의 BOCR AHP 확장을 채택. Strategic criterion (political · security · humanitarian) 을 별도 layer 로 두는 10단계 절차를 따른다. Hierarchy 는 1차 설문 (factor 검증) 으로 확정, 2차 설문 (가중치 산출, 응답률 71.4%) 으로 평가. Subtractive $P_i = bB_i + oO_i - cC_i - rR_i$ 와 multiplicative $P_i = B_iO_i/(C_iR_i)$ 두 방법을 비교했으며 상위 alternative 의 ranking 은 robust.

결과는 strategic criterion 에서 security (0.541) 가 humanitarian (0.250) · political (0.209) 의 2배. Level 1 에서 cost · benefit · risk 가 거의 균형. Sub-panel 별 분기는 명확: 공학자는 cost (0.41) 와 시설 건설비 (C1) 에 집중, 한국 정치·안보 전문가는 security (0.608) 와 남북관계 개선 (B3) 에 집중, 외국 전문가는 humanitarian 비중을 높게 잡고 북한 내 에너지 가용성 (B1) 을 우선시. 최종 alternative ranking 의 14위 (풍력·태양광·태양열·소수력) 가 5~7위 (지열·폐기물·바이오가스) 와 큰 가중치 격차. 저자들은 단일 추천 alternative 를 강제하지 않고 정책 설계 단계별로 다른 sub-panel 의견을 차별적으로 반영할 것을 제안. 후속 Selecting hydrogen production methods using fuzzy analytic hierarchy process with opportunities, costs, and risks 가 동일한 BOCR 골격을 fuzzy 로 확장.

핵심 결과

Strategic criteria (Table 1) 와 Level 1 attribute (Table 2) 가중치 (sub-panel 비교):

항목	Total	공학자	한국 정치	외국 정치
Political	0.209	0.196	0.201	0.221
Security	0.541	0.522	0.608	0.495
Humanitarian	0.250	0.282	0.190	0.284
Benefit	0.339	0.296	0.385	0.346
Cost	0.343	0.410	0.322	0.317
Risk	0.317	0.294	0.293	0.336

Alternative ranking (Total): 풍력 → 태양광 → 태양열 → 소수력 → 지열 → 폐기물 → 바이오가스. 1~~4위 가중치 3.32~~3.92, 5~~7위 2.24~~2.68 로 명확한 cluster.

방법론 노트

BOCR AHP 의 핵심은 cost·risk 같은 negative priority 를 일반 AHP 의 reverse 변환 없이 별도 hierarchy 로 다루는 것. 종합 priority 결합 방식 5종 중 본 paper 는 두 가지를 사용:

P_i^{\text{sub}} = bB_i + oO_i - cC_i - rR_i

P_i^{\text{mult}} = \frac{B_i O_i}{C_i R_i}

여기서 $b, o, c, r$ 은 strategic criterion 가중치 (이 paper 는 opportunity 를 생략한 BCR 채택, $o = 0$ ). Identification: 1차 설문에서 panel 의 needed / not needed / adjust meaning 응답으로 hierarchy 자체를 식별, 2차 설문의 pairwise comparison 으로 priority 추정. CR 검증으로 일관성 확보.

연구 계보

Saaty (1970s) AHP 의 직접 후예. BOCR 확장은 Saaty-Ozdemir (2003) “Negative priorities in the analytical hierarchy process” 가 직접 motivation. 응용 라인은 Pohekar-Ramachandran (2004) sustainable energy planning, Lee et al. (2009) wind farm 의 BOCR-AHP, Chen et al. (2010) solar-wind hybrid 가 직접 reference. TEMEP 내부에서는 South Korean citizen's preferences on renewable energy support and cooperation policy for North Korea (한국 시민 WTP 추정) 의 follow-on 으로 명시. 허은녕 자신의 Analysis of the assessment factors for renewable energy dissemination program evaluation using fuzzy AHP 가 fuzzy AHP framework 를 만든 직후의 자매작이며, 이후 Selecting hydrogen production methods using fuzzy analytic hierarchy process with opportunities, costs, and risks 가 fuzzy 와 BOCR 을 통합. 1기 (1998-2008) 의 자원·시장 경제학에서 2기 (2009-2017) 의 정책 도구 설계로 전환하는 흐름의 핵심 transition.

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