KR101927898B1 - Method for Building Decision Tree Model Based on Real Option Analysis Considering Uncertainty of Climate Change - Google Patents

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KR101927898B1 KR1020180003935A KR20180003935A KR101927898B1 KR 101927898 B1 KR101927898 B1 KR 101927898B1 KR 1020180003935 A KR1020180003935 A KR 1020180003935A KR 20180003935 A KR20180003935 A KR 20180003935A KR 101927898 B1 KR101927898 B1 KR 101927898B1
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Abstract

The present invention relates to a method for building a decision tree model based on real option analysis considering the uncertainty of climate change. The method for building a decision tree model based on real option analysis considering the uncertainty of climate change includes: a step of estimating a storage amount; a step of estimating drought damage and drought reduction amounts; and a step of analyzing and outputting a scenario.

Description

기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법 {Method for Building Decision Tree Model Based on Real Option Analysis Considering Uncertainty of Climate Change}(Decision Tree Model Based on Real Option Analysis Considering Uncertainty of Climate Change Based on Uncertainty of Climate Change)

본 발명은 적응형 의사결정에 초점을 맞추어 가장 대표적인 실물옵션분석법에 기후변화의 불확실성을 반영하고 가뭄 대비 용수공급 수자원정책의 경제성 분석을 재평가하기 위한, 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법에 관한 것이다.The present invention focuses on adaptive decision making and reflects the uncertainty of climate change in the most real options analysis method and provides realistic option analysis based on uncertainty of climate change to reevaluate economic analysis of water supply policy for drought And a method for constructing a decision tree.

이상 기후변화는 더 이상 미룰 수 없는 인류의 과제이며, 먼 훗날의 일이 아닌 현재 우리가 직면한 현상이다. 이로 인한 극심한 가뭄 혹은 홍수 등의 자연재해에 대비하는 것은 점점 더 어려워지고 있는 상황이다. 더욱이 급격한 기후변화에 따른 수자원 공급의 조절 실패 혹은 물 부족현상은 이수, 치수, 수질 관련 수자원정책의 적응을 필요로 하는 원인이라고 할 수 있다. 최근 충남 서부지역에서 연속적으로 발생한 극심한 가뭄은 수자원 정책의 기후변화에 대한 적응이 필요함을 보여주는 단적인 예라 할 수 있다. 이러한 가뭄에 대비하기 위하여 대체 수자원사업의 투자를 계획해야 하는데, 사업비의 규모가 클 뿐만 아니라, 장기적인 계획이기 때문에 더욱 더 신중한 가치평가가 이루어져야 한다. 이에 대한 접근방법으로 불확실성하에서 의사결정방법들이 제기되고 있다.Abnormal climate change is a task of mankind that can not be delayed anymore, and it is a phenomenon we face now, not a long time later. It is becoming increasingly difficult to prepare for natural disasters such as extreme droughts or floods. Furthermore, failure to control water supply or water shortage due to rapid climate change is a cause for adaptation of water policy related to water quality, water quality and water quality. Recent extreme droughts in the western part of Chungcheongnam province are a simple example of adaptation of water policy to climate change. In order to cope with such a drought, it is necessary to plan the investment of alternative water resources projects. In addition to large project costs, it is a long-term plan. As an approach to this, decision making methods are being raised under uncertainty.

기존의 전통적인 의사결정방법인 현금흐름할인법의 경우에는 사업의 투자가 즉시 진행되는 확정성을 가정하고 있기 때문에 투자의 연기나 포기와 같은 현실적인 평가가 이루어지지 못하고 있다. 더불어 현금흐름할인법은 확실성을 가정하므로 기후변화에 따른 불확실성과 같이 예측이 불허하면 이를 가치평가수단으로 채택하기 어려운 부분이 있다. 이에 경제학에서 사용되던 실물옵션평가방법을 공학적으로 접근할 수 있다는 의견이 도출되고 있고, 만약에 불확실성이 잘 정의된다면, 실제로 투자 때에 사용할 수 있는 다양한 옵션을 이용하여 계획을 수립할 수 있는 실물옵션분석의 적용가능성이 높아질 것이다.In the case of the cash flow discount method, which is a traditional decision-making method, it is assumed that the investment of the business is immediately proceeded. In addition, since the cash flow discounting method assumes certainty, it is difficult to adopt the cash flow discounting method as a valuation method if forecasts such as uncertainty due to climate change are not available. In this paper, we propose that the real option evaluation method used in economics can be approached in engineering, and if the uncertainty is well defined, the real option option Will become more applicable.

또한, 기후변화 불확실성을 고려한 수자원 전략을 구축하기 위하여 선진국에서는 이를 고려한 의사지원계획 방법에 대한 연구를 지난 10여 년 동안 활발히 진행하고 있다. 이들의 연구는 모두 강하고(Robust) 적응형(Adaptive)의 의사결정을 강조하고 있다. 국내에서도 불확실성하에서 의사결정방법이 연구되고는 있으나, 수자원분야에 대한 적응 연구는 초기 단계에 머무르고 있는 실정이다.In order to establish a water resource strategy that takes climate uncertainty into consideration, developed countries have been actively studying methods of planning for doctoral support for the past 10 years. All of these studies emphasize robust and adaptive decision making. Domestic decision - making methods have been studied under uncertainty, but adaptation studies in the water resources field are still in the early stages.

본 발명과 관련된 선행기술로서, 특허문헌1의 컴퓨터가 수행하는 도심 수해 방재 시스템의 개선을 위한 실물 옵션 기반 투자 결정 방법으로서, 도심 수해 방재 시스템의 개선을 위해 구성된 대안들에 관하여 주어진 편익에 따른 현재 가치를 산출하는 단계; 과거의 홍수 피해액 데이터의 통계적 분포로부터 도심 수해 방재 시스템의 가치의 변동성을 산출하는 단계; 및 상기 대안들의 각각에 관하여, 각 대안의 편익의 현재 가치를 기초 자산으로 하고 각 대안의 실제 실행 시기까지의 지연 기간을 만기로 하며 상기 산출된 변동성을 가지도록 설정된 실물 옵션 기법을 통해 콜 옵션의 가치를 산출하고, 산출된 콜 옵션의 가치로서 상기 대안들의 실행 시기 전략의 가치를 산출하는 단계를 포함하는 기후 변화를 고려한 도심 수해 방재 시스템의 개선을 위한 실물 옵션 기반 투자 결정 방법이 개시되어 있다.As a prior art related to the present invention, a real option-based investment decision method for improvement of a city water pollution disaster prevention system performed by a computer in Patent Document 1 is a method for determining investment based on current options Calculating a value; Calculating the variability of the value of the urban water pollution disaster prevention system from the statistical distribution of the past flood damage data; And for each of the alternatives, the present value of the benefit of each alternative is used as an underlying asset, and the delay period until the actual execution timing of each alternative expires, And calculating the value of the execution time strategy of the above alternatives as the value of the calculated call option, in order to improve the urban disaster prevention system in consideration of climate change.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0134084호(2014.11.21., 공개)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0134084 (published on November 21, 2014)

본 발명은 상기 실정을 감안하여, 적응형 의사결정에 맞추어 가장 대표적인 실물옵션분석법에 다양한 불확실성 중에 그 범위가 큰 기후변화를 고려하여 정상적인 기후조건 뿐만 아니라 가뭄 등과 같은 재해 상태에서도 가뭄 대비 용수공급 수자원정책의 경제성 분석을 통해 가치를 파악하고 재평가하기 위한 것이 목적이다.In view of the above circumstances, the present invention is based on adaptive decision making, in which the most real option analysis method is applied to a wide range of uncertainties, The purpose of the analysis is to identify and revalue the value of the economy.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, (a) 해당 유역에 적용할 수집된 사업 자료DB로부터 관측 유입량을 이용하여 미래 유입량 자료 생성모듈에서 미래 유입량 자료가 생성되면, 이 생성된 유입량 자료를 이용하여 저수량 산정모듈이 가뭄대응기준에 따라 저수량을 산정하는 단계; (b) 연도별 분류모듈이 상기 저수량 산정모듈에서 산정된 저수량이 일정 기간 동안 가뭄이 지속되는 심각단계 이하인 연도를 분류하는 단계; (c) 가뭄확률 계산모듈이 상기 심각단계 이하로 내려간 빈도를 통해 가뭄확률을 산출하고, 가뭄 피해액 산정모듈이 상기 심각단계 이하로 내려간 빈도를 통해 가뭄 피해액과 가뭄 저감액을 산정하는 단계; (d) 의사결정나무 구축모듈이 상기 심각단계 이하로 내려간 빈도에 따른 가뭄확률, 가뭄 피해액과 가뭄 저감액의 산정으로부터 각 노드에 들어가는 값을 편익(B)과 비용(C)의 불확실성의 확률과 곱하여 각각 계산되어 삽입하고, 투자와 운영(Invest & Operation), 연기(Delay) 및 포기(Abort)의 옵션으로 단계별로 가장 높은 가치인 노드를 전진하여 선택하는 단계; (e) 결과 분석모듈이 선택된 옵션에 따라 의사결정나무의 가능한 모든 조합의 사용으로 설정된 시나리오로 분석하여 출력하는 단계;를 포함하여 이루어진, 기후 변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법을 제공한 것이 특징이다.In order to achieve the above object, (a) if future inflow data is generated in the future inflow data generation module using the observed inflow data from the collected business data DB to be applied to the corresponding watershed, the generated inflow data is used Calculating a storage amount according to a drought response criterion; (b) classifying the year in which the yearly classification module is in a serious stage in which the amount of water estimated in the water amount estimation module is less than a serious stage in which a drought lasts for a predetermined period; (c) calculating a drought probability through a frequency at which the drought probability calculation module falls below the critical stage, and calculating a drought damage amount and a drought reduction amount based on a frequency at which the drought damage calculation module falls below the critical stage; (d) The probability of each uncertainty of benefit (B) and cost (C) for each node from the estimation of drought probability, drought damage, and drought reduction according to frequency of decision tree construction module down to the above critical stage Multiplying each of them and calculating and inserting them and advancing and selecting the node with the highest value step by step as an option of Invest & Operation, Delay and Abort; (e) analyzing and outputting the result analysis module to a scenario set by using all possible combinations of decision trees according to the selected option, and outputting the analyzed result to a physician based on real option analysis in consideration of uncertainty of climate change And a method of constructing a crystal tree.

또한, 본 발명에서, 상기 (a) 단계에서, 상기 저수량 산정모듈은 다음의 수학식,

Figure 112018003609292-pat00001
(여기서, St: t 시점에서의 저수량, It: t 동안의 유입량, Rt: t 동안의 방류량)으로부터 저수량을 산정할 수 있다.Further, in the present invention, in the step (a), the low water amount calculation module may calculate the low water amount,
Figure 112018003609292-pat00001
(Where, S t is a storage amount at time t , I t is an inflow amount during t, and R t is a discharge amount during t).

또한, 본 발명에서, 상기 (c)단계에서, 가뭄확률 계산모듈은 다음의 수학식,

Figure 112018003609292-pat00002
(여기서, k: k번째 시나리오(k=1은 정상, k=2는 약한 가뭄, k=3은 극한 가뭄), n: 심각단계 이하로 내려간 연도의 개수, N: 총 연도)로부터 가뭄 확률을 산출하고, 상기 가뭄 피해액 산정모듈은 다음의 수학식,
Figure 112018003609292-pat00003
(여기서, In: 실수요 공급량(정상상태에서의 공급량), Id: 심각단계 이하 시 공급량, Pw: 용수 단가, Dk: k상태에서의 평균 심각단계 이하 일수)으로부터 가뭄 피해액을 산정할 수 있다.Also, in the present invention, in the step (c), the drought probability calculation module calculates the drought probability using the following equation,
Figure 112018003609292-pat00002
Where k is the probability of drought from the kth scenario (where k = 1 is normal, k = 2 is a weak drought, k = 3 is an extreme drought), n is the number of years below the critical stage, The drought damage calculation module calculates the drought damage amount using the following equation,
Figure 112018003609292-pat00003
(Where I n is the actual supply (supply in the steady state), I d is the supply under severe stage, P w is the water price, and D k is the number of days under the severe stage in k state) .

또한, 본 발명에서, 상기 (c)단계에서, 가뭄 피해액 산정모듈은 다음의 수학식,Further, in the present invention, in the step (c), the drought damage calculation module calculates the drought damage amount using the following equation,

Figure 112018003609292-pat00004
(여기서, BProject,k: 가뭄 저감액, Cd: 부족량을 채워주는 추가 공급량(투자사업에 의한 공급량), Pw: 용수 단가, Dk: k상태에서의 평균 심각단계 이하 일수)으로부터 가뭄 저감액을 산정할 수 있다.
Figure 112018003609292-pat00004
(Where B project, k : drought reduction, C d : additional supply to fill the deficit, P w : water unit price, D k : The amount of reduction can be calculated.

또한, 본 발명에서, 상기 (d) 단계에서, 의사결정나무 구축모듈은 다음의 수학식,Further, in the present invention, in the step (d), the decision tree construction module calculates the following equation

Figure 112018003609292-pat00005
(여기서, x는 옵션(x=1: 투자와 운영, x=2: 연기, x=3 포기), t는 분석연도 차수, r은 할인율, k는 k번째 시나리오(k=1은 정상, k=2는 약한 가뭄, k=3은 극한 가뭄), Bt,x는 가뭄저감액, Ct,x는 가뭄피해액)으로부터 해당연도의 각 옵션에 따른 NPV값을 산출하고, 상기 (e) 단계에서, 결과 분석모듈이 분석기간 동안 상기 NPV값의 합이 가장 높은 옵션의 조합이 최적의 옵션 조합으로 평가한다.
Figure 112018003609292-pat00005
(Where x is the option ( x = 1: investment and operation, x = 2: deferred, x = 3 giving up), t is the analytical year, r is the discount rate, k is the kth scenario (D) is the drought severity, (2) is the weak drought, (3) is the extreme drought), B t, x is the drought reduction, C t and x is the drought damage value) , The result analysis module evaluates the combination of the options with the highest sum of the NPV values during the analysis period as the optimal option combination.

본 발명에 따르면, 실물옵션을 해결하기 위한 모형으로 의사결정나무를 사용함으로써, 여타 실물옵션분석 모형보다 더 다양한 옵션의 사용이 가능하고, 불확실성 역시 다양하게 고려할 수 있으며, 여러 대체 수자원사업에 대하여 더욱 정확한 경제적 가치를 평가할 수 있고, 적절한 투자의 시기를 결정할 수 있으며, 정상상태의 기후조건을 가정하여 평가하던 기존의 방법과는 다르게 가뭄 등과 같은 재해 상황에서 가치를 평가할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, by using decision tree as a model for solving real options, it is possible to use more various options than other real option analysis models, to consider various uncertainties, Unlike existing methods that assess accurate economic value, determine the timing of an appropriate investment, and evaluate assumptions of normal climatic conditions, there is an advantage in assessing value in disasters such as drought.

도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 시스템에서의 의사결정나무 구축용 애플리케이션을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법에서 옵션별 편익과 비용을 나타낸 표이다.
도 4는 본 발명에 따른 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법에서 의사결정나무를 이용하는 시나리오를 나타낸 구조이다.
도 5는 본 발명에 따른 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법에서 모형의 모든 옵션의 조합을 나타낸 표이다.
도 6은 본 발명에 따른 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법에서 옵션의 조합에 따른 비용 편익을 분석한 표이다.
1 is a block diagram illustrating an application for building a decision tree in a decision tree construction system based on real option analysis in consideration of uncertainty of climate change, according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for constructing a decision tree based on real option analysis in consideration of uncertainty of climate change according to the present invention.
FIG. 3 is a table showing the benefits and costs according to the option in the decision tree construction method based on the real option analysis in consideration of the uncertainty of the climate change according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a scenario using decision trees in a decision tree construction method based on real option analysis in consideration of uncertainty of climate change according to the present invention.
5 is a table showing a combination of all the options of the model in the decision tree construction method based on real option analysis in consideration of the uncertainty of climate change according to the present invention.
FIG. 6 is a table for analyzing the cost benefits according to the combination of options in the decision tree construction method based on the real option analysis in consideration of the uncertainty of the climate change according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법에 관한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a decision tree construction method based on real option analysis will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking into consideration uncertainty of climate change according to the present invention.

먼저, 본 발명의 이론적 배경으로 현금흐름할인법이다. 현금흐름할인법은 투자 가능성(Invest Opportunity)을 평가하는데 사용되는 방법이다. 이 방법은 미래의 현금흐름을 예측하고 그에 따른 할인율을 적용하여 잠재적 가치를 현재의 가치로 표현하는 기법이다. 만약 이 분석을 통해 얻은 값이 현재 투자비용의 값보다 높으면 투자 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 현금흐름할인법은 대표적으로 3가지 방법이 사용되는데, 순현재가치법(Net Present Value, NPV), 수익성지수법(Profitability Index, PI) 그리고 내부수익률법(Internal Rate of Return, IRR)이 있다.First, the cash flow discount method is a theoretical background of the present invention. The cash flow discounting method is the method used to evaluate the investment opportunity (Invest Opportunity). This method predicts future cash flows and applies the discount rate accordingly to express the potential value as the present value. If the value obtained from this analysis is higher than the current investment cost, it can be judged that investment possibility exists. Three methods are used for the discounted cash flow method: Net Present Value (NPV), Profitability Index (PI) and Internal Rate of Return (IRR).

순현재가치법은 미래에 발생하는 순편익을 할인율을 적용하여 현재 가치로 환산하는 기법이다. 여기서 순편익이라는 것은 편익에서 비용을 뺀 값을 말한다. 이는 투자 안이 채택됨으로서 증감되는 사업의 가치라고 표현할 수 있다. 상기 과정을 통해 얻은 순현재가치가 0보다 크게 되면 투자의 타당성이 있는 것으로 판단한다. 순현재가치(NPV)는 다음의 수학식 1로 산정된다.The net present value method is a method of converting the future net benefit to the present value by applying a discount rate. The net benefit here is the benefit minus the cost. This can be expressed as the value of the business being increased or decreased as the investment plan is adopted. If the net present value obtained through the above process is greater than 0, it is judged that the investment is valid. The net present value (NPV) is calculated by the following equation (1).

Figure 112018003609292-pat00006
Figure 112018003609292-pat00006

(여기서, Nt: t차년에 발생하는 순현재가치, i: 할인율, t: 총 분석기간)(Where N t is the net present value of the year t, i is the discount rate, and t is the total analysis period)

상기 순현재가치법은 여러 대안에 투자할 경우에 값을 합산할 수 있는 반면에 할인율 변화에 따른 순현재가치 값의 변동 폭이 다소 클 수 있다.While the net present value method can add up values when investing in several alternatives, the fluctuation of net present value due to discount rate can be somewhat large.

다음으로, 실물옵션분석법(Real Option Analysis, ROA)은 금융 옵션(Financial Option) 개념에 기초하고 있으며, 옵션이라는 것은 만기일에 미리 정의된 행사 가격(Exercise Price)로 기초 자산(Underlying Asset)을 팔거나 살 수 있는 권리를 옵션 구매자에게 제공하는 것을 의미한다. 이 실물옵션분석법은 상기 제시한 전통적인 의사결정방법인 현금흐름할인법에 대한 확장이라 할 수 있다. 현금흐름할인법의 경우에는 각 대안들에 대한 수명 기간 동안의 현금흐름을 예측하고 가장 경제적인 대안을 선택한다. 이때 한번 선택된 대안은 제시한 수명 기간 동안 다시는 다른 차안으로 변경할 수 없다. 그러나 실물옵션분석에서는 선택된 대안이 다양한 옵션들을 통해 변경될 수 있고, 확정적으로 대안을 선택하는 것이 아니기 때문에 단계별로 지켜보며 구성할 수 있다. 즉, 유연성을 고려한 가치 평가방법이라고 표현할 수 있다.Next, real option analysis (ROA) is based on the concept of a financial option. Option is to sell an underlying asset with an Exercise Price predefined on the maturity date The option buyer has the right to buy. This real option analysis is an extension of the cash flow discount method, which is the traditional decision-making method presented above. In the case of the cash flow discounting method, cash flow over the lifetime of each alternative is estimated and the most economical alternative is selected. At this time, the selected alternative can not be changed to another car again during the proposed lifetime. However, in the real option analysis, the selected alternative can be changed through various options, and it can be watched and configured step by step because it is not a definite alternative. That is, it can be expressed as a valuation method considering flexibility.

실물옵션분석에 따른 경제적 평가를 유연성을 고려한 확장된 순현재가치(Expanded Net Present Value, ENPV)라고 정의할 수 있다. 유연성을 고려한 가치는 실물옵션분석법을 사용하면 전통적인 경제성 분석에서는 실행 불가능한 것으로 평가된 대안이 실현 가능한 해결책으로 간주될 수도 있는데, 이를 옵션의 가치 또는 옵션 프리미엄(Option Premium)이라고 한다. 즉, 확장된 가치에서 정적 순현재가치를 뺀 값이 옵션 프리미엄이라고 할 수 있다. 다음의 수학식 2를 통해 옵션 프리미엄의 값을 확인할 수 있다.An economic assessment based on real option analysis can be defined as an expanded net present value (ENPV) with flexibility. Flexible value may be viewed as a feasible solution if the real option analysis method is considered impractical for traditional economic analysis, which is called the option value or option premium. In other words, the value obtained by subtracting the static net present value from the expanded value is the option premium. The value of the option premium can be confirmed by the following Equation (2).

Figure 112018003609292-pat00007
Figure 112018003609292-pat00007

그리고 상기 고려한 옵션을 사용하는 시기에 대해 확인하는 방법은 다음의 수학식 3과 같은 예를 통해 설명할 수 있다.The method of confirming the timing of using the option considered above can be explained by the following example of Equation (3).

Figure 112018003609292-pat00008
Figure 112018003609292-pat00008

(여기서, D는 연기 옵션의 가치)(Where D is the value of the deferral option)

만약 순현재가치가 연기 옵션을 선택한 경우보다 크게 되는 경우 ENPV는 순현재가치가 된다. 그러나 그 반대의 경우는 연기 옵션을 선택했을 때의 가치가 ENPV가 되는 것이다. 즉, 어느 시점에서는 순현재가치를 포함한 각 옵션을 비교하였을 시에 가장 높은 값을 갖는 가치를 선택하는 것이 실물옵션분석이라고 할 수 있다.If the net present value is greater than when the option is deferred, ENPV is the net present value. In the opposite case, however, the value of choosing the postponement option becomes ENPV . That is, at a certain point in time, when the options including the net present value are compared, it is a real option analysis to select the value having the highest value.

실물옵션분석에서 기본적인 옵션으로는 첫째로는 연기(Delay) 옵션이고, 둘째로는 확장(Expand) 또는 축소(Reduction) 옵션이며, 그리고 마지막으로 포기(Abort) 또는 전환(Switch) 옵션이다. 이 세 가지 옵션을 간단한 옵션(Simple Options)이라고 한다. 이 외에 성장 옵션(Growth), 중지 옵션(Shut Down) 그리고 복합 옵션(Compound) 등이 존재한다.The basic options in the real option analysis are the Delay option first, the Expand or Reduction option, and finally the Abort or Switch option. These three options are called Simple Options. Growth, Shut Down, and Compound are also available.

투자결정자는 향후 시장 개발에 대한 정보와 같은 프로젝트에 대한 추가 정보가 있을 때까지 투자의 연기를 선택할 수 있다. 연기 옵션은 프로젝트의 불확실성과 비가역적인 프로젝트에 있어서 큰 가치를 나타낼 수 있다. 이 옵션은 특히 자원추출사업, 농업 또는 부동산 개발에서 특히 더 가치 있게 사용된다. 왜냐하면 장기적인 투자에 대한 불확실성이 매우 높기 때문이다. 다음으로는 확장 또는 축소 옵션이다. 이는 의사결정자가 프로젝트에 투자하게 되면, 이 프로젝트 규모와 관련된 결정을 조정할 수 있다. 예를 들면, 회사의 경우 경쟁사를 인수하여 현재 비즈니스 활동을 확장할 수 있다. 또한 의사결정자는 투자에 대한 결과가 예상에 미치지 못하는 경우에 프로젝트의 규모를 줄이는 결정을 할 수도 있다. 이 두 옵션의 경우, 의사결정자가 시장의 변동성에 맞게 적응할 수 있는 기회를 제공한다. 기업은 프로젝트의 상황이 좋지 않은 경우에 기존 프로젝트를 포기할 수 있는 선택권이 있다. 이를 포기 옵션이라고 한다. 종종 기업들은 이 방법을 통해 손실을 최소화하기도 한다.The investor can choose to postpone the investment until there is additional information about the project, such as information on future market developments. Deferral options can represent great value for project uncertainty and irreversible projects. This option is particularly valuable in resource extraction projects, agricultural or real estate development. This is because uncertainty about long-term investment is very high. Next is the expand or collapse option. This allows the decision maker to make adjustments to the size of the project as it is invested in the project. For example, a company can acquire a competitor and expand its current business activities. Decision makers may also decide to reduce the size of the project if the outcome of the investment is less than expected. These two options provide an opportunity for decision makers to adapt to market volatility. Companies have the option to give up existing projects if the project situation is not good. This is called abandonment option. Often, companies minimize losses through this method.

기업은 하나의 프로젝트에서 다른 프로젝트로 전환할 수 있는 옵션도 가질 수 있다. 이런 옵션을 전환 옵션이라고 한다. 일반적으로 기업은 기존의 프로젝트를 포기하고 새로운 프로젝트를 진행한다. 왜냐하면 두 가지 상호의존적인 두 프로젝트 사이에서 결정을 내리는 것은 매우 어려운 일이기 때문이다. 이러한 이유로 전환 옵션은 Complex Option이라고 불리기도 한다.Companies can also have the option to switch from one project to another. These options are called conversion options. Generally, companies abandon existing projects and proceed with new projects. Because it is very difficult to make a decision between two interdependent projects. For this reason, the conversion option is also called a complex option.

수년에 걸쳐 실물옵션분석 개념을 실제로 적용하기 위한 다양한 방법들이 제시되었다. 어느 부분은 경제학 분야로부터 적용되기도 하였고, 한편으로는 의사결정 이론으로부터 발생하기도 하였다. 그렇기 때문에 각 분야에서 다루는 문제에 맞게 가정 또한 다양한 것임을 확인할 수 있다. 다양한 방법들 중에 가장 많이 사용되는 4가지, 즉, 블랙-숄즈 모형, 이항트리모형, 시뮬레이션 모형, 의사결정나무법의 실물옵션평가 방법 중에 본 발명에는 의사결정나무 모형을 채택한다.Over the years, various methods have been proposed to actually apply the real option analysis concept. Some have been applied from the field of economics, and others have emerged from decision theory. Therefore, it can be verified that the assumptions are various according to the problems dealt with in each field. Among the various methods, the decision tree model is adopted in the present invention among four most commonly used methods, namely, the Black-Scholes model, the binomial tree model, the simulation model, and the decision tree method.

의사결정나무 모형은 실물옵션분석에서 다른 모형보다 더 다양한 옵션의 형태를 다룰 수 있는 장점을 가지고 있고, 유연한 전략을 제시 가능하다. 또한, 개념적으로도 이해 또는 설명하기 쉽다. 그러나 컴퓨터 프로그래밍을 통한 구현은 매우 복잡하고, 적용하는 시간이 비교적 오래 걸릴 수 있다.The decision tree model has the advantage of being able to deal with more various types of options than the other models in real option analysis, and it can present a flexible strategy. It is also easy to understand or explain conceptually. However, implementation through computer programming is very complicated and can take a relatively long time to apply.

또한, 본 발명에서는 적용범위가 넓고, 결과의 유용성이 높은 의사결정나무를 국내 수자원사업에 맞게 응용하여 실물옵션분석 모형을 제시한다.Also, in the present invention, a real option analysis model is presented by applying a decision tree having a wide range of application and high usefulness of results to domestic water resources projects.

도 1에서, 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축용 애플리케이션(1)은 서버, 데스크톱 컴퓨터, 노트북 또는 태블릿 등 다양한 컴퓨터 시스템에서 운용할 수 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 포함된 프로그래밍된 것이다.In FIG. 1, the decision tree building application (1) based on real option analysis is a programmed tree structure that is programmed in a computer readable recording medium that can be operated in various computer systems such as a server, a desktop computer, will be.

애플리케이션(1)에서 미래 유입량 자료 생성모듈(10)은 예컨대, 수자원공사 등에서 생성한 해당 댐이나 유역의 미래 유입량 자료DB로부터 미래 유입량을 생성하는 것이다. 저수량 산정모듈(20)은 미래 유입량 자료 생성모듈(10)에서 생성된 자료로부터 해당 유역이나 댐에서 관측된 유입량 자료로부터 일정기간 동안 가뭄대응기준에 따라 저수량을 산정하는 것이다. 연도별 분류모듈(30)은 저수량 산정모듈(20)에서 산정된 저수량이 일정 기간 동안 가뭄이 지속되는 심각단계 이하인 연도를 분류하는 것이다. 가뭄확률 계산모듈(40)은 심각단계 이하로 내려간 빈도를 통해 가뭄확률을 산출하는 것이고, 가뭄 피해액 산정모듈(50)은 심각단계 이하로 내려간 빈도를 통해 가뭄 피해액과 가뭄 저감액을 산정하는 것이다. 또한, 의사결정나무 구축모듈(60)은 심각단계 이하로 내려간 빈도에 따른 가뭄확률, 가뭄 피해액과 가뭄 저감액의 산정으로부터 각 노드에 들어가는 값을 편익과 비용의 불확실성 확률과 곱하여 각각 계산하여 삽입하고, 투자와 운영(Invest & Operation), 연기(Delay) 및 포기(Abort)의 옵션으로 단계별로 가장 높은 가치인 노드를 전진하여 선택하는 것이다. 결과 분석모듈(70)은 선택된 옵션에 따라 의사결정나무의 가능한 모든 조합의 사용으로 설정된 시나리오로 분석하여 출력하는 것이다.In the application 1, the future inflow data generation module 10 generates a future inflow data from a future inflow data database of a corresponding dam or a watershed created by, for example, Water Resources Corporation. The reservoir estimating module 20 estimates the reservoir volume based on the drought response criterion for a predetermined period of time from the inflow data observed from the basin or dam from the data generated by the future inflow data generating module 10. The yearly classification module 30 is for classifying the years in which the amount of water estimated by the water amount estimation module 20 is below a serious stage in which a drought lasts for a predetermined period. The drought probability calculation module 40 calculates a drought probability through a frequency that falls below a serious stage and the drought damage calculation module 50 calculates a drought damage amount and a drought reduction amount through a frequency lower than a serious stage. In addition, the decision tree building module 60 multiplies the values of each node by the probability of drought, the amount of drought damage and the amount of drought reduction according to the frequency of descending below the critical stage, and multiplies it by the uncertainty probability of benefit and cost, The most valuable node is step by step, with the option of investment and operation, delay and abort. The result analysis module 70 analyzes and outputs the scenario according to the selected option using all possible combinations of decision trees.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 기후 변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무를 구축하는 방법에 대하여 실물옵션분석의 적용 절차는 도 2의 흐름도와 같다.FIG. 2 is a flow chart illustrating a procedure for applying a real option analysis to a method for constructing a decision tree based on real option analysis in consideration of the uncertainty of climate change according to the present invention.

우선, 미래 유입량 자료 생성모듈(10)은 적용하기 위한 사업의 자료를 수집하고 생성한다(S10). 이때, 사업의 자료는 이미 일정기간 동안 구축된 자료인 것이 좋다. 즉, 해당하는 댐, 예를 들어, 보령댐의 미래 유입량 자료를 이용하여 저수량을 산정한다(S20). 이를 바탕으로 보령댐 가뭄대응기준 심각단계 이하의 연도와 일수를 파악하고(S30), 가뭄에 대한 확률 및 가뭄피해액(가뭄저감액 포함)을 각각 계산한다(S40). 이후 대체 수자원 사업 자료를 바탕으로 옵션의 가치를 파악하고 의사결정나무를 구축한다(S50). 그리고 3가지 기후 시나리오, 즉, 정상, 약한 가뭄, 극한 가뭄을 고려한 비용편익분석 결과를 통해 불확실성 가치를 파악한다(S60). 연기 옵션과 포기 옵션을 사용한 경우의 결과로서 실물옵션분석(ROA)도 산정하여 이 사업의 최적의 계획을 제시하게 된다.First, the future inflow data generation module 10 collects and generates business data for application (S10). At this time, it is recommended that the data of the project is already constructed for a certain period of time. In other words, the storage capacity of the corresponding dam, for example, Boryeong Dam, is used to calculate the storage capacity (S20). Based on this, the year and the number of days below the critical stage of the Boryeong Dam drought standard are determined (S30), and the probability of drought and the amount of drought damage (including drought reduction) are respectively calculated (S40). Then, based on the alternative water resource project data, the value of the option is grasped and a decision tree is constructed (S50). In addition, uncertainty values are identified through cost-benefit analysis results in consideration of three climate scenarios: normal, weak drought, and extreme drought (S60). A real option analysis (ROA) will also be calculated as a result of using the option to defer and abandon and present the optimal plan for this project.

이하에서는 상기 의사결정나무를 구축하는 방법에 관한 알고리즘의 보다 구체적인 실시 예로서, 1998년부터 2013년까지의 보령댐 관측 유입량 자료를 통해 미래 500년 유입량 생성을 기준으로 하여 설명한다.Hereinafter, a detailed example of the algorithm for constructing the decision trees will be described with reference to generation of 500-year inflow from the Boryung Dam observation inflow data data from 1998 to 2013.

따라서 미래 유입량 자료를 이용하여 총 500년의 저수량을 산정하였다. 저수량 산정을 위하여 다음의 수학식 4가 적용된다.Therefore, a total of 500 years of water storage was estimated using future inflow data. The following equation (4) is applied for the estimation of the storage capacity.

Figure 112018003609292-pat00009
Figure 112018003609292-pat00009

(여기서, St: t 시점에서의 저수량, It: t 동안의 유입량, Rt: t 동안의 방류량)(Where, S t is the storage amount at the time t , I t is the inflow amount during t, and R t is the discharge amount during t)

방류량은 보령댐 가뭄대응기준에 맞게 결정된다. 저수량이 관심단계까지는 실수요를 공급하게 되고, 주의단계부터는 유지용수, 경계단계에서는 농업용수, 심각단계에서는 생활 및 공업용수를 감량하여 공급한다.The discharge rate is determined according to the Boryung Dam drought response standard. The amount of water is supplied until the stage of interest, and water is supplied from maintenance stage, agricultural water from boundary stage, and life and industrial water from severe stage.

그리고 산정된 저수량 자료의 심각단계이하의 연도를 분류한다. 2015년에 실제로 보령댐은 총 135일 동안 저수량이 심각단계 이하로 머물렀기 때문에, 연간 135일 이상 내려간 경우를 극한 가뭄이라 정의하고, 135일 이하는 약한 가뭄, 한 번도 심각단계 이하로 내려가지 않은 연도는 정상으로 구분하였다. 총 490년(500년 중 10년은 reference 기간으로 제외) 동안 약한 가뭄은 24년 발생하였고 평균적으로 약 36일 심각단계 이하로 내려갔다. 극한 가뭄은 7번 발생하였고, 평균 161일 심각단계 이하에 머물렀다.And classify the years below the critical stage of the estimated reservoir data. In 2015, Boryeong Dam was defined as extreme drought when the water level dropped below the critical level for a total of 135 days, 135 days or less during the year, weak drought less than 135 days, Were classified as normal. During a total of 490 years (10 years out of 500 are excluded as a reference period), a weak drought occurred in 24 years and on average dropped below the critical stage of about 36 days. The extreme drought occurred 7 times and stayed below the serious stage on average 161 days.

심각단계 이하로 내려간 빈도를 통해 가뭄 확률을 다음의 수학식 5와 같이 정의하였다.The probability of drought is defined by the following equation (5).

Figure 112018003609292-pat00010
Figure 112018003609292-pat00010

(여기서, k: k번째 시나리오(k=1은 정상, k=2는 약한 가뭄, k=3은 극한 가뭄), n: 심각단계 이하로 내려간 연도의 개수, N: 총 연도)(Where k = 1 is normal, k = 2 is a weak drought, k = 3 is an extreme drought), n is the number of years below the critical stage, and N is the total year.

그리고 상기 수학식 5를 이용하여 보령댐에서의 가뭄 확률을 산출한 결과는 다음의 수학식 6과 같다.The result of calculating the drought probability in the Boryeong Dam using Equation (5) is shown in Equation (6).

Figure 112018003609292-pat00011
Figure 112018003609292-pat00011

따라서 정상 상태인 경우(Normal)의 확률은 0.94, 약한 가뭄(WD)은 0.05, 극한 가뭄은 0.01로 산정되었다.Therefore, the probability of the normal condition (Normal) was 0.94, the weak drought (WD) was 0.05, and the extreme drought was 0.01.

또한, 가뭄피해액의 산정은 다음의 수학식 7과 같이 산정하였다.In addition, the calculation of the drought damage amount is calculated by the following Equation (7).

Figure 112018003609292-pat00012
Figure 112018003609292-pat00012

(여기서, In: 실수요 공급량(정상상태에서의 공급량), Id: 심각단계 이하 시 공급량, Pw: 용수 단가, Dk: k상태에서의 평균 심각단계 이하 일수)(Where I n is the actual supply (supply in the steady state), I d is the supply at the critical stage or less, P w is the water price, and D k is the number of days under the severe stage in the k state)

실물옵션분석(ROA)에서 사용하는 옵션은 일반적으로 다양하게 존재한다. 본 발명에서는 적용 사업의 특성에 맞게 총 3가지 옵션을 사용하였다. 옵션에 따라 발생하는 비용 및 편익은 도 3과 같다. 보령댐에서는 저수량이 심각단계 이하일 때 용수공급량은 정상단계일 때에 비해 하루당 약 8.9만 톤을 감량하여 공급하게 된다. 하지만, 예를 들어 도수로(투자사업)의 경우 하루당 약 11.5만 톤을 보령댐으로 공급 가능하기 때문에 용수감량으로 인한 피해를 저감할 수 있다. 이를 가뭄저감액으로 정의한다. 상기 수학식 7에서 제시한 바와 같이 동일한 방법으로 다음의 수학식 8과 같이 가뭄저감액을 산정한다.Options used in real option analysis (ROA) generally exist in a variety of ways. In the present invention, a total of three options are used to suit the characteristics of the application. The costs and benefits accruing to the options are shown in FIG. At Boryeong Dam, when the water level is below the critical stage, the water supply will be reduced by about 89,000 tons per day compared to the normal level. However, for example, in the case of irrigation (investment business), about 115,000 tons per day can be supplied to Boryeong Dam, which can reduce the damage caused by water loss. This is defined as the drought reduction. As shown in Equation (7), the drought reduction amount is calculated by the following Equation (8).

Figure 112018003609292-pat00013
Figure 112018003609292-pat00013

(여기서, BProject,k: 가뭄 저감액, Cd: 부족량을 채워주는 추가 공급량(투자사업에 의한 공급량), 단 투자사업에 의한 공급량이 부족량을 초과하면 Cd 는 그 부족량만 적용)(Where B project, k is the drought reduction, C d is the additional supply that meets the deficit, and C d is the deficiency if the supply by the investment project exceeds the deficiency)

도수로(투자사업) 사업의 경우 도수로 공사비용은 도 3에서의 공사비가 될 것이고, 도수로 공사완료후 최소운영비와 용수공급일수에 따른 운영비를 합친 총액은 도 3에서의 운영비가 될 것이다.In the case of the irrigation (investment) project, the irrigation cost will be the construction cost in Fig. 3, and the combined total of the operation cost based on the minimum operation cost and the water supply days after completion of irrigation will be the operation cost in Fig.

다음으로, 도 3의 옵션별 편익 및 비용을 나타낸 표를 참조하면, 첫 번째 옵션은 투자와 운영(Invest & Operation, I&O)이다. 이 옵션을 선택하는 경우에 공사가 완료되기 전에는 공사가 진행되어 공사비용이 발생하고, 시나리오에 따라 가뭄피해액이 발생한다. 이후 공사가 완료된 후에는 가뭄저감편익이 발생한다. 또한, 운영에 따른 비용과 용수공급량이 부족할 경우 부족량에 대한 가뭄피해액이 발생한다. 두 번째 옵션은 연기(Delay)이다. 연기 옵션을 선택하는 경우에 사업의 공사를 진행하지 않고, 다음 해로 넘어가게 된다. 이 옵션을 선택하는 경우는 해당 시점에서 상기 투자와 운영 옵션보다 연기 옵션의 가치가 높은 경우를 의미한다. 연기 옵션을 선택하는 경우에 편익은 발생하지 않고, 가뭄피해액이 발생한다. 마지막 옵션은 포기(Abort)이다. 연기 옵션을 선택하다가 남은 분석 기간 동안 투자와 운영 옵션의 가치가 없다고 판단되는 경우에 사업 투자를 포기하는 옵션을 의미한다.Next, referring to the table showing the benefits and costs per option in FIG. 3, the first option is Invest & Operation (I & O). If this option is selected, construction will be carried out before construction is completed, and construction costs will be incurred, and drought damage will occur depending on the scenario. After the construction is completed, drought reduction benefits will occur. In addition, if the cost of operation and the supply of water are insufficient, the amount of drought damage to the deficit will occur. The second option is Delay. If you choose the option to postpone, you will not proceed with the construction of the project, but will move on to the next year. If this option is selected, it means that the value of the deferred option is higher than the investment and operating option at that time. If you choose the option to defer, there will be no benefit and drought damage will occur. The last option is Abort. Option to abandon a business investment if it is deemed not worth the investment and operating option during the remaining analysis period after selecting the option to postpone.

이를 바탕으로 구성한 의사결정나무는 도 4와 같다. 도 4에서 ×표시는 옵션의 조합이 일어날 수 없는 경우를 나타낸 것이고, 각 노드에 들어가는 값은 각 편익과 비용이 불확실성의 확률과 곱하여 다음의 수학식 9와 같이 계산되어 삽입된다. 분석 기간 동안의 각 노드들의 값이 계산되고 단계별로 가장 높은 가치인 노드를 전진하며 선택해 나간다.Fig. 4 shows the decision tree constructed based on this. In FIG. 4, the symbol x denotes the case where the combination of options can not occur, and the value of each node is multiplied by the probability of uncertainty for each benefit and cost, and is calculated and inserted as shown in Equation (9). The value of each node during the analysis period is calculated and the node with the highest value in the step is advanced and selected.

Figure 112018003609292-pat00014
Figure 112018003609292-pat00014

(여기서, x는 옵션(x=1: 투자와 운영, x=2: 연기, x=3 포기), t는 분석연도 차수, r은 할인율, k는 k번째 시나리오(k=1은 정상, k=2는 약한 가뭄, k=3은 극한 가뭄), Bt,x는 가뭄저감액, Ct,x는 가뭄피해액)(Where x is the option ( x = 1: investment and operation, x = 2: deferred, x = 3 giving up), t is the analytical year, r is the discount rate, k is the kth scenario = 2 is weak drought, k = 3 is extreme drought), B t, x is drought reduction, C t, x is drought damage)

즉, 각 옵션별 및 각 분석연도별로 편익과 비용의 차에 k에 따른 가뭄 확률이 곱해져 합산되는 가중확률합산이 산정되는 것이다. 한편, 분석연도 차수가 경과하면 비용에서 각 해당연도의 운영비 또는 용수 부족량 등이 변경될 수 있다.In other words, the sum of the weighted probabilities is calculated by multiplying the difference between benefits and costs by the drought probabilities according to k and the respective analysis years. On the other hand, when the order of the analysis year elapses, operating expenses or water shortage in each year may be changed in cost.

다음으로, 옵션 사용에 따른 가치 평가로서, 상기 모형에 연기 옵션과 포기 옵션을 고려하여 결과를 확인하였다. 의사결정나무의 가능한 모든 조합을 도 5에 제시하고, 해당연도의 각 옵션에 따른 NPV값을 도 6에 제시하였다. 여기서, 30년은 보령댐의 상기 도수로 사업기간을 예시한 것이고, 31개의 조합은 옵션의 조합이 일어날 수 있는 경우만을 나타낸 것이다.Next, as a valuation based on the use of options, the results were confirmed by taking into consideration the options for delaying and abandoning the model. All possible combinations of decision trees are shown in FIG. 5, and the NPV values according to each option in the corresponding year are shown in FIG. Here, 30 years is an example of the period of the above-mentioned waterway project of Boryeong Dam, and 31 combinations show only when combination of options can occur.

최적의 옵션 조합은 분석기간(예를 들어, 도수로 사업기간 30년) 동안 상기 NPV값의 합이 가장 높은 조합이 되고 이는 분석기간 동안의 경제적 가치가 가장 높은 것으로 평가할 수 있으며, 도 6에서 NPV값의 합은 가장 오른쪽에 있는 값들이다.The optimal option combination is the combination with the highest sum of the NPV values during the analysis period (for example, the irregular business period of 30 years), which can be regarded as having the highest economic value during the analysis period. Are the rightmost values.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.

1: 애플리케이션 10: 미래 유입량 자료 생성모듈 20: 저수량 산정모듈 30: 연도별 분류모듈 40: 가뭄확률 계산모듈 50: 가뭄 피해액 산정모듈 60: 의사결정나무 구축모듈 70: 결과분석모듈1: Application 10: Future Inflow Data Generation Module 20: Capacity Calculation Module 30: Yearly Classification Module 40: Drought Probability Calculation Module 50: Drought Damage Estimation Module 60: Decision Tree Construction Module 70:

Claims (5)

(a) 미래 유입량 자료 생성모듈에서 기구축된 미래 유입량 자료와 가뭄대응기준에 맞게 결정되어 있는 방류량(저수량이 관심단계까지는 실수요를 공급, 주의단계부터는 유지용수, 경계단계에서는 농업용수, 심각단계에서는 생활 및 공업용수를 감량하여 공급)을 이용하여 저수량 산정모듈이 저수량을 산정하되,
상기 저수량 산정모듈은 다음의 수학식
Figure 112018078839648-pat00026
(여기서, St: t 시점에서의 저수량, It: t 동안의 유입량, Rt: t 동안의 방류량)으로부터 저수량을 산정하는 단계;
(b) 연도별 분류모듈이 상기 저수량 산정모듈에서 산정된 저수량이 일정 기간 동안 가뭄이 지속되는 심각단계 이하인 연도를 분류하되, 저수량이 심각단계 이하로 내려간 연간 일수에 따라 극한 가뭄, 약한 가뭄과 정상으로 구분하는 단계;
(c) 가뭄확률 계산모듈이 상기 심각단계 이하로 내려간 빈도를 통해 가뭄확률을 산출하고, 가뭄 피해액 산정모듈이 상기 심각단계 이하로 내려간 빈도를 통해 가뭄 피해액과 가뭄 저감액을 산정하되,
상기 가뭄확률 계산모듈은 다음의 수학식
Figure 112018078839648-pat00027
(여기서, k: k번째 시나리오(k=1은 정상, k=2는 약한 가뭄, k=3은 극한 가뭄), n: 심각단계 이하로 내려간 연도의 개수, N: 총 연도)로부터 가뭄 확률을 산출하고,
상기 가뭄 피해액 산정모듈은 다음의 수학식
Figure 112018078839648-pat00028
(여기서, In: 실수요 공급량(정상상태에서의 공급량), Id: 저수량이 심각단계 이하 시 공급량, Pw: 용수 단가, Dk: k상태에서의 평균 심각단계 이하 일수)으로부터 가뭄 피해액을 산정하며,
상기 가뭄 피해액 산정모듈은 다음의 수학식
Figure 112018078839648-pat00029
(여기서, BProject,k: 가뭄 저감액, Cd: 부족량을 채워주는 추가 공급량(투자사업에 의한 공급량) 단 투자사업에 의한 공급량이 부족량을 초과하면 Cd 는 그 부족량만 적용, Pw: 용수 단가, Dk: k상태에서의 평균 심각단계 이하 일수)으로부터 가뭄 저감액을 산정하는 단계;
(d) 의사결정나무 구축모듈이 상기 심각단계 이하로 내려간 빈도에 따른 가뭄확률, 가뭄 피해액과 가뭄 저감액의 산정으로부터 각 노드에 들어가는 값을 편익(B)과 비용(C)의 불확실성의 확률과 곱하여 각각 계산되어 삽입하고, 투자와 운영(Invest & Operation), 연기(Delay) 및 포기(Abort)의 옵션으로 단계별로 해당연도의 각 옵션에 따른 NPV값 중 가장 높은 값을 갖는 가치인 노드를 전진하여 선택하되,
상기 의사결정나무 구축모듈은 다음의 수학식
Figure 112018078839648-pat00030
(여기서, x는 옵션(x=1: 투자와 운영, x=2: 연기, x=3 포기), t는 분석연도 차수, r은 할인율, k는 k번째 시나리오(k=1은 정상, k=2는 약한 가뭄, k=3은 극한 가뭄), Bt,x는 가뭄저감액, Ct,x는 가뭄피해액)으로부터 해당연도의 각 옵션에 따른 NPV값을 산출하는 단계;
(e) 결과 분석모듈이 선택된 옵션에 따라 의사결정나무의 가능한 모든 조합의 사용으로 설정된 시나리오로 분석하여 출력하는 단계;를 포함하여 이루어진, 기후변화의 불확실성을 고려하여 실물옵션분석을 기반으로 한 의사결정나무 구축 방법.
(a) Future inflow data from the future inflow data generation module and the amount of discharge determined according to the drought countermeasure standard (water supply is supplied until the stage of interest, maintenance water is supplied from the state stage, Life and industrial water are supplied in a reduced amount), the low water amount calculating module calculates the water amount,
The storage amount calculation module calculates the storage amount
Figure 112018078839648-pat00026
(Where S t is a storage amount at time t , I t is an inflow amount during t, and R t is a discharge amount during t);
(b) The year-by-year classification module classifies the years in which the water level estimated by the water level estimation module is below the severe stage where the drought lasts for a certain period of time, ;
(c) calculating the drought probability through the frequency at which the drought probability calculation module falls below the critical stage, calculating the drought damage amount and the drought reduction amount through the frequency at which the drought damage calculation module falls below the critical stage,
The drought probability calculation module calculates the drought probability using the following equation
Figure 112018078839648-pat00027
Where k is the probability of drought from the kth scenario (where k = 1 is normal, k = 2 is a weak drought, k = 3 is an extreme drought), n is the number of years below the critical stage, Respectively,
The drought damage calculation module calculates the drought damage amount using the following equation
Figure 112018078839648-pat00028
(Where I n is the actual supply (supply in the steady state), I d is the supply under the severe stage, P w is the water price, and D k is the number of days under the severe stage in k state) However,
The drought damage calculation module calculates the drought damage amount using the following equation
Figure 112018078839648-pat00029
(Where B project, k : drought reduction, C d : additional supply to fill the deficit (supply by the investment project). If the supply by the investment project exceeds the deficiency, C d only applies the deficiency, P w : Water price, and D k : the number of days below the mean severity level in the k state);
(d) The probability of each uncertainty of benefit (B) and cost (C) for each node from the estimation of drought probability, drought damage, and drought reduction according to frequency of decision tree construction module down to the above critical stage And multiply and insert each of them and advance the node that has the highest value among the NPV values according to each option of the corresponding year as an option of Invest & Operation, Delay and Abort. However,
The decision tree construction module may be implemented by the following equation
Figure 112018078839648-pat00030
(Where x is the option ( x = 1: investment and operation, x = 2: deferred, x = 3 giving up), t is the analytical year, r is the discount rate, k is the kth scenario = 2 is a weak drought, k = 3 is an extreme drought), B t, x is a drought reduction, C t, x is a drought damage value);
(e) analyzing and outputting the result analysis module to a scenario set by using all possible combinations of decision trees according to the selected option, and outputting the analyzed result to a physician based on real option analysis in consideration of uncertainty of climate change How to build a crystal tree.
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