깊은 불확실성하에서의 의사결정 방안에 관한 연구: 교통계획 및 타당성 평가를 중심으로 - KDI 한국개발연구원 - 연구 - 보고서
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정책연구시리즈 깊은 불확실성하에서의 의사결정 방안에 관한 연구: 교통계획 및 타당성 평가를 중심으로 2017.12.30

표지

Series No. 2017-17

정책연구시리즈 깊은 불확실성하에서의 의사결정 방안에 관한 연구: 교통계획 및 타당성 평가를 중심으로 #민간투자사업

2017.12.30

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    김강수 선임연구위원
국문요약
교통계획 및 시설투자에 대한 평가방법은 발전하고 있으나 그 결과의 불확실성은 오히려 증가하고 있다. 특히 교통량 예측의 불확실성은 민간투자의 가장 큰 재무적 위험이며, 최소운영수입보장과 사업 파산에 따른 재정부담은 민간투자사업을 추진하는 데 있어 가장 큰 걸림돌이다. 실제적으로 인천공항 고속도로, 천안~논산 고속도로 등 많은 민간투자사업에서 실제 교통량이 운영수입보장을 위한 협약 교통량의 수준을 하회함에 따라 정부지급금이 큰 폭으로 발생하고 있고, 의정부 경전철처럼 파산하는 민간투자사업도 발생하고 있다. 더욱이 교통량 예측의 불확실성은 통행자 요금수준의 불확실성도 증가시키고 있다.

본 연구의 목적은 교통량 예측의 깊은 불확실성하에서 보다 ‘강건한(robust)’ 교통정책에 대한 의사결정을 수행할 수 있는 분석틀과 정책제언을 제시하는 데 있다. 발생 확률조차 알려지지 않은 교통량 예측의 불확실성하에서 민간투자사업의 파산 위험과 정부의 추가적인 재정부담 위험에 따른 악영향을 최소화할 수 있는 통행자 요금 인하수준과 최소운영수입보장조건을 제시하고자 하였다.

본 연구는 예측 교통량의 정확성을 전제로 협약을 맺고 정책을 시행하는(predict-then-act) 기존의 하향식 접근방법과 달리 교통량 예측의 불확실성 또는 위험이 초래할 수 있는 민간투자사업의 취약성과 부정적인 결과를 상정하고 이에 대응하는 최선의 전략정책(vulnerability-and-response- option)에 접근하는 상향식 의사결정 방법 측면에서 의의를 갖는다.

본 연구에서 분석대상으로 선정한 민간투자사업의 사례를 분석한 결과, 통행자 요금을 현행 86% 수준으로 인하하고 실제 운영수입이 예상운영수입의 60%(현행 조건 50%) 이상일 경우, 운영개시일로부터 만 5년까지는 예상운영수입의 70%(현행 조건 80%)를, 운영개시일 이후 만 6년부터 30년까지는 예상운영수입의 62%(현행 조건 70%)를 보장하는 최소운영수입보장조건이 재정지원금을 최소화하고 사업의 순현재가치를 최대화하는 협약조건인 것으로 나타났다.

그리고 이러한 협약조건은 현행 협약조건의 최소운영수입보장에 따른 정부지급금을 평균 4,480억원에서 55억원으로, 순현재가치는 4,126억원에서 710억원으로 감소시킬 수 있어 통행자 요금을 인하하면서 민간투자사업의 파산 위험과 정부의 추가적인 재정부담 위험을 최소화할 수 있는 것으로 나타났다.

본 연구를 통해 다음과 같은 정책적 제안을 도출할 수 있었다. 민간투자사업에 있어서 정부의 지원 또는 보증이 초래할 수 있는 우발채무에 대한 관리가 필요하다는 점이다. 본 연구에서 사례로 분석한 민간투자사업의 경우처럼 예측 교통량에 대한 위험분석 없이, 예측 교통량의 정확성을 전제로 협약을 맺고 민간투자사업을 추진하는 경우 최소운영수입보장조건에 따른 정부지급금의 증가뿐만 아니라 민간투자사업 파산에 따른 막대한 정부부담을 초래할 수 있기 때문에 이러한 위험에 대한 관리가 필요하다.

민간투자사업을 추진하는 데 있어서 각종 위험에 대한 정보 제공 또는 공유가 필요하다. 경험적 결과에 의해 교통량 예측치의 불확실성을 나타내는 분산을 제시하도록 하고, 이를 통해 교통량 예측 위험에 따른 타당성 평가 결과 위험을 사전에 인지할 수 있게 하여 보다 합리적인 의사결정이 가능하도록 유도할 필요성이 있다.

교통량 예측의 투명성도 필요하다. 교통량 예측 결과의 불확실성이 존재한다면 교통량 예측과정이 공개적이고 토론적이어야 교통량 예측 위험을 보다 잘 인식할 수 있다.

새로운 의사결정에 대한 접근방법과 더불어 단기적으로 이를 최소화하는 민간투자사업 추진방식도 고려할 필요가 있다. 즉, 교통량 예측의 위험이 상대적으로 작은 개량 및 노후화된 시설에 대한 민간투자사업 활성화가 필요하며, 민간사업자의 운영기간과 실제 교통량과 운영수입을 연동시켜 위험을 분산하는 방안을 모색할 필요가 있다. 또한 교통량 예측의 위험이 큰 건설기간 동안에는 재정사업 형태로, 그리고 교통량 예측의 위험이 감소하는 운영기간에는 민간투자사업으로 추진하는 방안도 모색할 필요가 있다.

본 연구는 예측 교통량의 정확성을 전제로 협약을 맺고 정책을 시행하는 기존의 하향식 접근방법과는 달리, 교통량 예측의 불확실성 또는 위험이 초래할 수 있는 민간투자사업의 취약성과 부정적인 결과를 상정하고 이에 대응하는 최선의 전략정책(vulnerability-and-response-option)에 접근하는 상향식 의사결정 방법을 적용한 연구로서, 세계적으로도 이처럼 강건한 의사결정 방법을 민간투자사업에 적용한 사례는 없다.

본 연구방법을 적용함에 있어서 다음과 같은 유의점과 한계가 존재한다.

먼저 본 연구에서는 깊은 불확실성 변수로 교통량을 상정하였고, 교통량 변수의 확률분포로 기하브라운(GBM) 모형을 가정한 후, GBM 모형의 모수인 교통량 증가율과 변동성을 이용하여 장래 교통량을 시뮬레이션 하였다. 그러나 교통량 변수의 확률분포에 대한 분석가의 가정 및 확률분포 모형(본 연구에서는 GBM 모형)의 모수에 따라 장래 교통량을 잘 반영할 수 있는지 여부가 달려 있고, 이에 따라 최소운영수입보장조건과 통행자 요금수준의 파레토 최적해도 달라질 수 있다.

최소운영수입보장조건과 통행자 요금 등 전략변수의 범위 설정에도 유의할 필요가 있다. 본 연구에서는 협약조건으로 이루어진 전략변수의 범위(하한과 상한)를 이해 당사자들이 선택 가능할 것으로 여겨지는 최소, 최대로 가정하여 설정하였으나 이러한 전략변수의 범위도 파레토 최적해 탐색에 영향을 미치게 된다. 따라서 이해 당사자들 간의 사전 협의를 통해 선택 가능한 전략변수의 범위를 설정하는 것이 중요하다.

마지막으로 본 연구는 교통량 예측의 깊은 불확실성하에서 최소운영수입보장이 초래할 수 있는 재정부담을 최소화하고, 민간투자사업의 순현재가치를 최대화하는 ‘강건한’ 파레토 전략변수들을 탐색하였으나 각각의 성과(목적)에 얼마만큼의 파레토 가중치를 부여할 것인지에 대한 논의와 분석은 포함할 수 없었다. 정부와 민간사업자의 이해관계가 서로 상충(trade-off)하는 경우, 결국 각각의 성과(목적)지수에 얼마만큼의 파레토 가중치를 부여할 것인지가 최종 전략 선택의 기준이 되나 본 연구는 성과(목적)지수함수의 가중치 부여가 힘들거나 불가능한 경우만을 다루고 있다. 향후 본 연구의 문제와 결합하여 이를 고려할 필요가 있다.
영문요약
Despite the progress in the assessment of transport planning and facilities investment, uncertainties in regards to the results are ever mounting. Unreliable traffic volume forecasting, in particular, has become the biggest financial risk in private investment and the fiscal costs incurred by the minimum revenue guarantee (MRG) and project bankruptcy are the biggest obstacles in the implementation of Public-Private Partnership (PPP) projects. Indeed, numerous PPP projects including the Incheon International Airport Expressway and Nonsan-Cheonan Expressway revealed that the actual traffic volume was far below the level agreed upon in the concession agreement, which has driven up fiscal costs and even put some projects such as the Uijeongbu Light Rail Transit into bankruptcy.

This study aims to present an analysis framework and suggest a selection of robust policies for when uncertainty runs deep. Desirable policy directions and agreement conditions are presented to enhance the sustainability of PPP projects. Specifically, a reduction in passenger fares and in MRG conditions is proposed, which would minimize the risks of bankruptcy and fallout from the additional fiscal burden on the government.

The method used in this study is the vulnerability-and-response-option approach which is a bottom-up approach that first considers the uncertainties in traffic volume forecasting or the underlying vulnerabilities and negative outcomes in PPP projects before presenting the optimal responses. It should be noted that the prevailing method is the predict-then-act method which is a top-down approach through which concession agreements are reached and implemented based on the assumption that traffic forecasts are accurate.

Based on the results from the analyzed PPP projects, it was found that the government’s fiscal burden could be minimized and the net present value (NPV) of projects maximized when: passenger fares are reduced to 86% of the current level and the actual revenue exceeds 60% of the expected level (or 50% of the current level) and; when 70% of the expected revenue (or 80% of the current revenue) can be guaranteed for five years after the commencement date and 62% of the expected revenue (or 70% of the current revenue) for 25 years thereafter. Furthermore, these conditions are expected to reduce the MRG payment from an average 448 billion won to 5.5 billion won and the NPV from 412.6 billion won to 71 billion won, implying that they could minimize the risk of bankruptcy and additional costs while also reducing passenger fares.

The policy suggestions are as follows. Efforts are needed to manage the contingent liabilities that can occur from government support or guarantee for PPP projects. As shown through the PPP projects in this study, implementing projects simply based on the assumption that traffic volume forecasts are accurate without an examination into the risks can ramp up the MRG payment and fiscal costs resulting from bankruptcies.

The dissemination and sharing of information on the associated risks is important in the implementation of PPP projects. For instance, empirical data on the inherent uncertainties in traffic volume forecasting is needed in order to preemptively recognize the underlying risks in feasibility evaluations so that more rational decisions can be made. Details on traffic volume forecasting should also be made transparent as openness and discussion on the forecast results will enable a better understanding of the risks.
Besides the aforementioned method, other measures to minimize the uncertainties in the short-term should be considered. PPP projects that involve low-forecasting risks should be actively implemented including those to improve aging and neglected facilities.

The vulnerability-and-response-option is unlike the existing predict-then-act method. This new approach is currently but rarely applied in the field of water management in Korea as a part of its efforts against climate change; there are no other cases of robust decision approaches in PPP projects in other countries. Therefore, applying this approach entails the following issues and limitations.

Above all, traffic volume was used as a variable for deep uncertainty in this study and the Geometrical Brownian Motion (GBM) model was used to assume the probability distribution of the traffic volume variable. And, by using the parameters of the GBM model, i.e. increase rate and volatility in traffic volume, a simulation was conducted of future traffic volumes. However, the accuracy of the actual traffic volume depends on analysts’ assumptions on and probability distribution model for the probability distribution of the traffic volume variable, which could, in turn, change the Pareto optimal solution. It should be noted that caution is needed when establishing the range for the strategy variable. In this study, the range (lower and upper limits) was based on the assumed minimum and maximum of conditions that are applicable to stakeholders. But, this range may also affect the pursuit of Pareto optimality. In this regard, prior consultation between stakeholders is important to establish the range of strategy variables.

Lastly, this study used two objective functions—performance indicators—to explore strategy variables with ‘robust’ Pareto optimal solutions that could minimize the fiscal costs generated by the MRG and maximize the NPV of PPP projects when there are deep uncertainties in traffic volume forecasting. This study, however, does not include discussions and analyses on how much Pareto weight should be given to each performance (objective) indicator. Indeed, despite the fact that performance indicators serve as the basis for final strategy decisions in trade-offs between the interests of the government and private project operators, this study only deals with cases wherein the weighting of the performance indicators (objective functions) is difficult or impossible.
목차
발간사
요 약

제1장 서 론
 제1절 연구의 필요성
 제2절 연구의 목적 및 내용

제2장 위험과 불확실성 그리고 깊은 불확실성
 제1절 위험과 깊은 불확실성
 제2절 깊은 불확실성하에서의 의사결정 방법
 제3절 교통량 예측의 깊은 불확실성과 민간투자사업

제3장 사례 사업: A선 민간투자사업
 제1절 사업 개요
 제2절 주요 협약내용

제4장 교통량의 깊은 불확실성하에서의 의사결정모형
 제1절 문제의 정의
 제2절 강건한 의사결정의 절차
 제3절 깊은 불확실성 변수―교통량 모형
 제4절 성과지수(목적함수)
 제5절 다목적함수의 최적화
 제6절 불확실성에 따른 전략의 강건성 평가(robustness evaluation)
 제7절 현행 전략과 강건한 전략의 비교
 제8절 취약성 분석과 최종 전략 선택

제5장 교통량의 깊은 불확실성 관리방안
 제1절 교통량 예측 위험 인식
 제2절 교통량 예측의 불확실성을 최소화하는 사업 추진
 제3절 민간투자사업이 초래할 수 있는 재정부담의 관리

제6장 종합 및 결론

참고문헌
ABSTRACT
관련 자료 ( 9 )
  • 주요 관련자료
  • 같은 주제자료
공공누리

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담당자
윤정애 전문연구원yoon0511@kdi.re.kr 044-550-4450
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