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1 기후변화농업부문영향분석과대응전략 1/2 차년도연구보고 R 기후변화에따른농업부문영향분석 김창길박현태이상민주현정권오상로버트멘델존 연구위원선임연구위원부연구위원초청연구원서울대교수예일대교수

2 연구담당김창길박현태이상민주현정권오상로버트멘델존 연구위원선임연구위원부연구위원초청연구원서울대교수예일대교수 연구총괄, 영향분석종합 기후변화실태분석및전망 기후변화영향의경제분석 기후변화농업계반응조사 기후변화의농업생산성분석 기후변화영향분석미국사례

3 i 머리말 지구온난화로대표되는기후변화는미래사회의변화를주도할메가트랜드로상당히과학적인근거가제시되고있으며세계곳곳에서피부로실감할정도로나타나고있다. 우리나라도지구온난화의영향으로지난 100 년간평균기온이 1.5 상승하였고, 겨울이짧아지고여름이길어지며봄꽃개화시기가빨라진것으로분석되고있다. 그결과농작물재배적지가변동하고병해충피해가증가하는등농업생산성이저하되는것으로나타나고있다. 기후변화에따른농업부문의영향에관한과학적인진단과경제적인분석은농업의미래비전및농정방향설정을위해매우중요한과제로부각되고있다. 이보고서는 기후변화에따른농업부문영향분석과대응전략 에관한 2 년연구과제의 기후변화에따른농업부문영향분석 을다룬기본연구의 1년차결과물이다. 여기서는국내외기후변화의실태진단과전망, 기후변화영향분석의이론적접근, 작물생산에미치는영향, 지구온난화에대한농업계인지도, 농업부문영향의경제적분석, 주요국의영향분석사례등을제시하였다. 아무쪼록이연구가기후변화에따른농업부문영향을파악하여대응전략을수립하는데기초자료로활용하게되기를기대한다. 이연구의수행에비모수 준모수적방법론을활용한주요농산물생산성분석을담당한서울대학교권오상교수, 리카디언모형의한국사례적용에대한컨설팅과미국의영향분석사례를담당한예일대학교멘델존교수, 연구자문위원으로기여해준고려대학교조용성교수와국립농업과학원심교문박사등관계자들께감사드린다 한국농촌경제연구원장오세익

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5 iii 요 약 지구온난화의영향으로지난 100년간평균기온이 1.5 ( 겨울 1.9, 여름 0.3 ) 상승하였고겨울이짧아지고여름이길어지며봄꽃개화시기가빨라진것으로분석되고있다. 이에따라농작물재배지대가북상하고월동병해충피해가증가하는등농업생산성저하현상이발생하고있다. 기후변화에따른농업부문의영향에관한과학적인진단과평가는미래농업의비전및농정방향설정을위해매우중요하며, 특히장기적인지역농업발전계획과농가의영농계획수립등적응대책수립에유익한정보를제공하게된다. 이연구는기후변화현상에대한진단과농업부문에미치는심층적인영향분석을통해체계적이고단계적인대응전략을제시하기위해추진되었다. 이러한연구목적달성을위해 2년과제로추진할계획이며, 금년에수행한 1년차연구에서는기후변화에따른농업부문영향분석에초점을맞추고, 2년차연구에서는영향분석을기초로대응전략을제시하게된다. 보고서의 1장서론에서는연구필요성과연구목적및범위, 선행연구검토, 연구방법과내용등을제시하였다. 2장에서는국내외기후변화의실태진단과전망을기술하였다. 3장에서는기후변화에따른농업부문영향분석의이론적접근을다루었다. 4장에서는농업기후자원의변화와농업인과정책담당자설문조사를기초로기후변화에따른농업계반응을살펴보았다. 5장에서는기후변화가농업생산성에미치는영향, 농산물생산의중장기전망및농업경제에미치는영향등을분석하였다. 6장에서는농업부문영향분석에관한일본, 미국, EU 등주요국사례를검토하였다. 끝으로 7 장에서는요약과결론을제시하였다. 이연구의주요성과는다음과같이요약할수있다. 첫째, 국립기상연구소에따르면과거 30년 (1971~2000년평균치 ) 대비평균기온은 2020년 1.5, 2050년 3.0, 2080년 5.0 상승할것으로전

6 iv 망된다. 강수량은 2020년 5%, 2050년 7%, 2080년 15% 증가하는것으로전망된다. 둘째, 지구온난화에따른기온상승으로재배적지가이동하고새로운병해충이발생함으로써작목전환과농작물피해확산이우려되고있다. 특히갈색여치에의한사과, 복숭아, 포도, 콩등의피해가증가하고, 쌀의경우줄무늬잎마름병의피해지역이전국으로확산되고있는것으로나타났다. 셋째, 기후변화에대한인지도를파악하기위해농업인과전문가를대상으로설문조사를실시하였다. 설문조사결과에서나타난농업계의기후변화에대한인지도를보면농업인의경우대체로 5년전부터인지하고있으며부정적영향에대한우려가큰것으로나타났다. 또한많은전문가들도 5년전부터기후변화를인지하고있고이상기상과물부족문제를핵심이슈로제시하면서온난화로인한병해충발생문제에대한우려의시각이높은것으로나타났다. 넷째, 기후변화에따른농업부문의생산성분석을위해쌀, 배추, 무, 사과네작목을대상으로 1975~2007년까지주산지별농산물생산및기상자료를기초로비모수적 (non-parametric) 및준모수적 (semi-parametric) 방법인커널회귀분석 (kernel regression) 을적용하였다. 대표적인작물인쌀의경우기온과강수량등기후인자변화의영향으로재배기간의평균기온이 19 이하인경우 1 의기온상승은단보당 (10a) 수량을약 24.4kg 증가시키나, 기온이 20 이상인경우단보당수량이 6.2kg 정도감소되는것으로분석되었다. 배추와무, 사과등은품목별 지역별로생산성에미치는영향이다르게나타났다. 다섯째, 기후변화가작물생산에미치는장기전망을위해서 CERES- Rice 모형을이용하여예측한결과기온이평년 (1971~2000년) 보다 2, 3, 4, 5 상승시전국평년쌀단수는평년대비각각 4%, 8%, 10%, 15% 감소할것으로전망되었다. 사과재배면적은기온이 1, 2, 3 상승시현시점대비각각 14.8%, 33.3%, 44.4% 감소할것으로전망되었다. 감귤의경우는, 기온상승시현재감귤주산지인제주도의경우감귤재배최적지는기온이 0.5, 1, 2 상승시현시점대비 1.9배, 2.6배, 3.6배

7 v 증가할것으로예측되었다. 여섯째, 기후변화가농가자산에미치는영향을파악하기위해리카디언모형 (Ricardian Model) 을적용하여분석한결과연평균기온 (12.4 ) 이 1 상승하면 ha당농지가격이 1,455~1,924만원하락하는것으로추정되었다. 이는평균농지가격의 5.7~7.5% 하락을의미한다. 한편월평균강수량 (110.8mm) 이 1mm증가하면 ha당농지가격은 33~36만원상승하는것으로추정되었다. 일곱째, 기후변화가농업총수입에미치는영향을알아보기위해리카디언모형을적용하여분석한결과 4월의온도상승은농업총수입에긍정적인영향을미치고, 8월과 10월의온도상승은부정적인영향을미치는것으로나타났다. 이러한계절적영향을종합적으로고려할때기온이 1 상승하면농업총수입은 ha당 260~400만원감소하는것으로나타났다. 이는 ha당농업총수입 1,700만원의 15~23% 에해당하는금액으로농지가격에미치는영향보다높게나타났다. 리카디언분석을통해기후변화가농업부문에미치는영향을종합하면주요국의선행연구에서도제시된바와같이기온과강수량을동시에고려했을경우우리나라에서도부정적영향이커질수있는것으로요약할수있다. 따라서기후변화의부정적영향을최소화하기위해서는위험관리를위한보험제도활용, 품종개량과신품종도입, 재배방식개선등적절한적응대책이필요하다. 2년차연구에서는 1년차영향분석결과를기초로기후변화에효과적으로대응하기위한핵심정책개발및단기 중기 장기등단계별추진전략을심층적으로다룰계획이다.

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9 vii ABSTRACT Impacts of Climate Change on the Agricultural Sector in Korea It is analyzed that, because of global warming, the average temperature has risen 1.5 (1.9 in winter and 0.3 in summer) for the past 100 years and winter has shortened while summer has lengthened, and thus advancing the flowering season in spring. As a result, the agricultural cultivation area has been extended northward and the damage by blight and harmful insects during the winter has increased, resulting in the decrease in agricultural productivity. Scientific diagnosis and evaluation of the impacts of climate change on the agricultural sector is very important in establishing future visions of the agricultural industry and the direction of its policies. It especially provides useful information for establishing adaptive plans such as long-term regional agricultural plans and farming plans. The purpose of this study is to present a systematic and step-by-step strategy for the agricultural sector by making a diagnosis of the climate change phenomenon and carrying out an in-depth analysis of its impacts on the agricultural sector. Of the 2-year project carried out to achieve this purpose, the first-year study completed this year focused on the analysis of the impacts of climate change on the agricultural sector and the second-year study to be executed next year will present strategies for coping with the impacts based on the result of the analysis. In this report, Chapter I presents the introduction which covers the necessity of this study and the review of previous studies; Chapter 2 describes the actual conditions of domestic and international climate changes along with the future prospect; Chapter 3 reviews a theoretical approach to analyze the impacts of climate change on the agricultural sector; Chapter

10 viii 4 presents the reactions of the agricultural industry to climate changed based on the results of a survey of farmers and the people in charge of agricultural policies; Chapter 5 analyzes the impacts of climate change on agricultural productivity and agricultural economy; Chapter 6 examines the cases of major countries such as Japan, USA, and EU countries with regard to the analysis of the impacts on the agricultural sector; and Chapter 7 summarizes and concludes this study. The highlights of the study are summarized as follows: First, according to the results of climate change forecasted by National Institute of Meteorological Research (NIMR), it is suggested that the average temperature will rise 1.5 by 2020, 3.0 by 2050 and 5.0 by 2080 from that of the past 30 years (1971 ~ 2000). As for the precipitation, it is estimated to have an increase 5% by 2020, 7% by 2050 and 15% by Second, the temperature rise due to climate change gives rise to new harmful insects, resulting in increased damages to crops. In particular, it appears that the damages by brown grasshoppers to apples, peaches, grapes and beans have increased. As for rice crops, the areas affected by rice stripe virus appear to have moved northward and spread all over the country. Third, in order to identify the level of recognition of climate change, a survey was conducted on farmers and experts. According to the result of the survey, it appeared that the farmers had generally recognized climate change for 5 years and had seriously worried about its negative impacts. It was shown that the experts had also recognized its impacts to a considerable extent. They expressed their deep concerns about the occurrence of harmful insects caused by global warming and mentioned the problems of abnormal weather conditions and water shortage as important issues. Fourth, for an analysis of the agricultural productivity under the influence of climate change, non-parametric and semi-parametric kernel analysis methods were applied to the four crops of rice, Korean cabbage, radish and apples based on the agricultural product and weather data obtained from their major producing districts for the period from 1975 to In the case of rice, the most representative crop of Korea, a temperature rise of 1 increased the yield of rice per unit area (10a, approximately 1,000 m2 )

11 by 24.4kg when the average temperature during the cultivation period was 19 or lower. When the average temperature was higher than 19, however, the yield of rice per unit area decreased by about 6.2kg. It appeared that the productivities of Korean cabbage, radish, and apple were affected by different factors of crops and districts. Fifth, to analyze the impact of climate change on the property of farm households, Ricardian model was applied. The result showed that the rise of 1 in the annual average temperature (12.4 ) brought down the price of farmland per ha by approximately KRW 14.5~19.2 million approximately, equivalent to a 5.7~7.5% drop in the average farmland price. On the other hand, an increase of 1 mm in the monthly average precipitation (110.8 mm ) was estimated to increase the farmland price per ha by KRW 330~360 thousand. Sixth, on the assumption that the average temperature would rise by about 1.2 in 2020 and the precipitation would increase by 11% (applying the forecast by NIMR) in the same year, it was estimated that the temperature rise would reduce the farmland price per ha by KRW 14.5~19.2 million; but the increase in the precipitation, on the other hand, is estimated to raise the farmland price per ha by KRW 4.0~4.4 million, thus resulting in the fall of about KRW 13.4~18.7 million per ha in the farmland price. Lastly, according to the Ricardian analysis result of the impact of climate change on the property of farm households, it appeared that the temperature rise in April had a positive influence on the farm household's total income whereas it had a negative influence in August and December. When such seasonal influences were considered collectively, it was shown that the temperature rise of 1 reduced the farm household's total income by KRW 2.6~4 million per ha, equivalent to about 15 ~ 23% of KRW 17 million of the average farm household's total income. This implies that climate change has a bigger impact on the farm household's total income than on the farmland price. When the Ricardian analysis results of the economic impacts of climate change on the agricultural sector were put together, it appeared that climate change, including both temperature and precipitation, had predominantly negative impacts as suggested by previous studies conducted by major ix

12 x countries. Therefore, in order to minimize negative impacts of climate change, proper adaptive measures are needed, which include insurance system for risk management, breed improvement, introduction of new breeds and modification of cultivation methods. Based on the results of the impact analysis conducted in the first-year study, the second-year study will focus on developing core policies and phased-out implementation strategies (short-, mid- and long-term strategies) to effectively cope with climate change. Researchers: Kim Chang-Gil, Park Hyun-Tae, Lee Sang-Min, Joo Hyun-Jeong, Kwon Oh-Sang and Robert Mendelsohn address:

13 xi 차 례 제 1 장 서론 1. 연구의필요성 1 2. 연구목적및범위 3 3. 선행연구검토 4 4. 연구방법과내용 10 제2장기후변화실태와전망 1. 세계기후변화진단과예측 우리나라기후변화현황과전망 21 제3장농업부문의기후변화영향분석이론 1. 개념적접근 기후변화영향분석이론 35 제4장기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 1. 농업기후자원의변화 주요농산물생산에미치는영향 기후변화에대한농업계인지도 53 제5장농업부문에미치는영향분석 1. 농업생산성에미치는영향분석 농산물생산의중장기전망 농업경제에미치는영향분석 89

14 xii 제6장농업부문영향분석에관한주요국사례 1. 일본 미국 기타국가 주요국분석사례의시사점 123 제7장요약및결론 125 부록 1: 농업인설문조사표 129 부록 2: 전문가및정책담당자설문조사표 140 부록 3: 농업부문의경제적영향분석을위한기초자료 153 부록 4: A1B시나리오에따른기후변화전망치 159 부록 5: 미국의리카디언모형추정결과 164 참고문헌 173

15 xiii 표차례 제2장표 2-1. 시나리오별 2100년기온상승예측 18 표 2-2. 여름과겨울기간의변화 22 표 2-3. 연대별여름철과겨울철의평균기온변화추이 22 표 2-4. 연대별여름철과겨울철의강수량변화추이 24 표 2-5. 한반도의 10년단위기상재해빈도 (1904~2000년) 25 표 2-6. 한반도기온과강수량변화예측 26 표 2-7. 주요도시의평균기온변화및전망 27 제4장표 4-1. 등숙온도상승에따른쌀품질저하 49 표 4-2. 조사응답자의사회경제적특성 54 표 4-3. 작목별온난화체감시기에대한인지도 56 표 4-4. 지구온난화가농업에미치는영향 57 표 4-5. 농업에서지구온난화의중요성 58 표 4-6. 기후변화대응책에대한농업인의주요의견 62 제5장표 5-1. 부분선형모형추정결과 ( 쌀 ) 73 표 5-2. 벌칙스플라인회귀분석결과 ( 쌀 ) 74 표 5-3. 부분선형모형추정결과 ( 배추 ) 75 표 5-4. 부분선형모형추정결과 ( 무 ) 77 표 5-5. 부분선형모형추정결과 ( 사과 ) 79 표 5-6. CERES-Rice모형을이용한중장기쌀생산예측 82 표 5-7. 온도상승에따른사과의재배적지전망 85 표 5-8. 기온상승에따른제주도감귤재배면적예측 85

16 xiv 표 5-9. 지역기후측정분석모형추정결과 ( 전북김제 ) 96 표 지역기후측정분석모형의추정결과 ( 충북충주 ) 97 표 주요지역의월별평균기온및강수량추정치 98 표 인접관측소의월별평균기온및강수량 98 표 리카디언모형의이용변수 99 표 대상지역농지가격현황 100 표 농지가격분석결과 102 표 농업총수입분석결과 104 제6장표 6-1. 기타국가의기후변화농업부문영향분석사례 122

17 xv 그림차례 제1장그림 1-1. 연구흐름도 11 제2장그림 ~1990년의평균기온대비기온편차 15 그림 2-2. 전세계평균기온과변화추세선 16 그림 2-3. 기후변화예측을위한시나리오구성개념도 17 그림 2-4. 시나리오별기온상승추세예측 19 그림 2-5. 지구온난화에따른온도상승의파급영향 20 그림 2-6. 우리나라연평균기온편차변화추이 21 그림 2-7. 우리나라강수량변화추세 23 그림 2-8. 이상고온과이상저온의발생월수변화 25 그림 2-9. 주요관측지역의기온변화추세 27 그림 한반도기온변화의추세및전망 28 그림 한반도지구온난화의지역별분포도전망 29 그림 기후변화시나리오의기온변화전망 29 그림 기후변화시나리오의강수량변화전망 30 제3장그림 3-1. 기후변화가농업부문에미치는파급영향체계 32 그림 3-2. 온난화가농업부문에미치는잠재적영향 34 그림 3-3. CERES-Rice 모형의개념도 35 그림 3-4. 기후변화영향에대한경제적모형의개념 37 제4장그림 4-1. 식물온도출현지속기간의변화추이 43

18 xvi 그림 4-2. 작물온도출현지속기간의변화추이 44 그림 4-3. 농업기후지대의연대별기온변화추이 45 그림 4-4. 농업기후지대의연대별강수량변화추이 46 그림 4-5. 벼줄무늬잎마름병확산추세 47 그림 4-6. 주홍날개꽃매미에의한포도피해사례 48 그림 4-7. 가을보리재배지대변화 50 그림 4-8. 주요농산물주산지의이동도 52 그림 4-9. 기후변화에대한인지도및체감도 55 그림 지구온난화가농업에미치는영향에대한인식 56 그림 기후변화로인한재배시기와재배면적변화에대한반응 58 그림 기후변화로인한품목별생산량및품질변화에대한반응 59 그림 농작물에큰영향을미치는자연재해 60 그림 지구온난화에대한체감실태 63 그림 지구온난화에대응하기위한주요정책 64 그림 지구온난화와농업생산및병충해관계 65 제5장그림 5-1. 쌀단수와기온및강수량 71 그림 5-2. 경작기간평균기온과쌀단수와의관계 72 그림 5-3. 배추단수와기온및강수량 74 그림 5-4. 무단수와기온및강수량 76 그림 5-5. 사과단수와기온및강수량 78 그림 5-6. 기후변화전망에따른벼생산성변화예측 83 그림 5-7. 온도상승에따른사과재배적지의변화 84 그림 5-8. 기온상승에따른제주지역의감귤재배지변동예측도 86 그림 5-9. 기온상승에따른우리나라감귤재배지변동예측도 87

19 xvii 제6장그림 6-1. 일본의기온상승에따른농축산부문영향 112 그림 6-2. 일본의기온상승에따른쌀재배예측 113 그림 6-3. 온도변화에따른미국토지가치의한계영향 119 그림 6-4. 강수량변화에의한미국토지가치의한계영향 119

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21 서론제 1 장 1. 연구의필요성 지구의기후는매년변동을반복하고있으며, 최근들어지구의지표면부근의기온이높아지는온난화경향이확실해지고있다. 지구온난화는상당히과학적인근거를통해미래사회의변화를주도할메가트랜드로제시되고있으며세계곳곳에서피부로실감할정도로나타나고있다. 1972년로마클럽보고서에서는지구온난화가세계적인이슈로공식적으로제기되었으며 1985년세계기상기구 (WMO) 와국제연합환경계획 (UNEP) 은이산화탄소가온난화의주범임을공식으로선언하였다. 지구온난화문제에효과적으로대처하기위해 1988년에기후변화에관한정부간협의체 (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) 가구성되어기후변화에관한체계적인조사와심층적인연구가이루어지고있다. UN산하 IPCC(2007) 의 기후변화에관한제4차보고서 에따르면지구온난화는논란의여지가없을정도로명백하며인간활동으로인한온실가스증가가 20세기중반이후온난화를일으켰을가능성이매우큰것으로발표하였다. 특히이보고서에서는지금과같이인류가석유 석탄등화석연료에의존하는생활을계속하면 21세기말 (2090~2099) 에는지구의평균기온이최대 6.4 추가로상승하고, 해수면은 59cm까지상승할것이라고경고하고있다. 실제로지난 100년 (1906~2005) 동안지구의평균기온이 0.74 상승한것으로분석되었다.

22 2 서론 지구온난화는기온과강수량이변화하는데그치지않고기온과강수량패턴이변함에따라홍수, 가뭄, 열파의발생빈도가증가하고, 지역에따라태풍이나허리케인의강도가높아지는추세를나타내고있다. 또한기후변화의영향은해수면상승, 빙하의감소, 식물서식지북상, 각종동물서식환경의변화, 해양의온난화, 겨울이짧아지고봄이빨라지는현상, 하천유출량의변화, 가뭄의심화등다양한형태로나타나고있다. 우리나라도지구온난화의영향으로지난 100년간평균기온이 1.5 ( 겨울 1.9, 여름 0.3 ) 상승하였고겨울이짧아지고여름이길어지며봄꽃개화시기가빨라진것으로분석되고있다. 이에따라농작물재배적지가변화하고월동병해충피해가증가하는등농업생산성저하현상이발생하고있다. 특히사과생산지의경우경북대구에서강원도양구까지북상한것으로나타나고있다. 최근의몇몇연구들은지구온난화가농업생산에부정적인영향을미칠것이라고지적하면서, 품종개량과재배방식개선등과같은장기적인대응의필요성을강조하고있다. 농업과학기술원의최근연구결과에서는온난화로인하여병해충발생이늘어나농업생태계가교란되어이에대비하여종합적인농업생태계관리, 작물재배시기, 시비방법, 물관리, 품종개량등의장기적인대책을제시하였다 ( 심교문등 2008). 한국환경정책평가연구원의연구에서는 2040년에이르면현재보다기온이 3 정도상승하여남한대부분이사과생산에부적합한지역이될수있어품종개량의필요성을강조하고있다 ( 한화진등, 2007). 한편지구온난화에따른기온상승은이모작확대등작물재배기간의증가, 월동작물의저온피해감소및온실재배농작물의난방비감소, 고온성작물 ( 망고, 키위, 유자, 감귤등 ) 의재배가능지역확대등긍정적인측면으로도작용한다. 이와같이기후변화는특히농업부문에큰영향을미친다. 기후변화가농업부문에미치는영향에관한과학적인진단과평가는지구온난화의부정적위험을최소화하고위기를기회로활용하는적응대책 (adaptation measures) 수립의기초자료가된다. 또한농업부문의기후변화에대한체계적이고심층적인영향평가는미래농업의비전과농정방향설정을

23 서론 3 위해매우중요하며, 특히중장기적인지역농업발전계획이나영농계획수립등대응책수립에유익한정보를제공하게된다. 2. 연구목적및범위 이연구는기후변화현상에대한진단과농업부문에미치는영향에대한심층적인분석을통해체계적이고실효성있는대응전략을제시하는데목적이있다. 구체적으로는국내외기후변화전망에대한평가와기후변화가농업생산에미치는영향을진단하고, 관련분야연구결과를종합하여농업부문에미치는경제적파급영향을분석하고적절한대응전략을제시하려하고자한다. 이러한연구목적을달성하기위해 2년과제로진행되어, 1차연도 (2008 년 ) 에는기후변화실태분석과전망, 기후변화와영향분석의이론적체계화, 기후변화관련농업부문실태진단, 주요국의농업부문분석사례검토, 농업생태계영향과경제적파급영향등을종합적으로분석한다. 2차연도 (2009년) 에는기후변화에따른주요농산물의주산지변동과지역농업의변화에대한장기전망을분석하고, 주요국의대응정책사례검토를통해부문별적응대책과단계별추진로드맵등체계적인대응전략을제시하게될것이다. 이연구의기후변화관련분석범위는핵심적인기후요소로기온과강수량을설정하였고, 기후자료는자료입수가가능한 1920~2007년까지이며, 농산물주산지변동및생산량중장기예측등은작물통계입수가가능한 1960~2006년으로설정하였다. 또한기후변화에따른농업부문의중장기전망의시점은관련분야연구결과를고려하여최대 2100년까지로설정하였다. 농업부문의영향의분석대상은농업기후지대, 농업생태계, 농업계의인식도등으로설정하였고, 농업생산성분석을위한분석대상작목은쌀, 채소류 ( 배추, 무등 ), 과실류 ( 사과, 감귤등 ) 등으로설정하였다.

24 4 서론 3. 선행연구검토 3.1. 기후변화가농업생태환경에미치는영향 기후변화가농업생태환경에미치는영향에대해서는많은연구가이루어졌다. 이병렬 (1995) 은기후변화에따른농업기후지대의이동, 시나리오별농업기후지수작성, 농업기후지대별재배기간변동등농업생태계에미치는영향을지도를이용하여체계적으로분석하였다. 심교문외 3인 (2003) 은지난 97년간 (1904~2000) 우리나라에영향을준기상재해의유형과이들의발생현황을살펴보고최근 10년간 (1991~ 2000) 농작물에피해를준기상재해의유형별발생횟수를시 군별로정리 분석하여기상재해의지역성과발생빈도를파악하였다. 이상돈 (2005) 은지구온난화로인한기후변화에따른생태계의변화에대해농업생태계에대한영향, 육상생태계에대한영향, 생물다양성에대한영향, 해수면상승에의한바다생물의영향으로구분하여분석하였다. 기후변화가식생에미치는영향에대한포괄적해석과예측을통해적응대책의시사점을도출하여제시하였다. 김종일 (2007) 은기후변화의주요영향및전망, 기후변화와관련있는기상재해를분석하였다. 이연구에서는연안지역, 폭풍우, 폭설, 폭염측면에서방지대책과재해위험지도를작성하여재해위험지구주민의이주등재해대응체계를제시하였다 기후변화와농업생산의장기적추세분석 기후변화와농업생산의장기적인추세분석에대한연구로서이정택외 (1994) 는 Kira의방법을이용한온량지표 (WI) 와한랭지표 (CI) 를이용하여

25 서론 ~1960년과 1961~1990년우리나라의기상현황을비교하고, 농업에큰영향을미치는농업기후자원분포와변화를분석하여다가올기후변동을예측하고대응책을제시하였다. 김정호 (1998) 는 SAS/ETS의비선형모형을이용한로지스틱함수를통해평년단수및전망을추정하고회귀분석을통해재배요인이단수에미치는영향을분석하였다. 이를토대로단수결정의시나리오를분석하였으며쌀생산및양곡수급정책수립을위한정보를제시하였다. 박현태, 김연중, 한석호 (2002) 는과채류중생산액비중이큰수박, 딸기, 오이, 참외 4개품목및 14개의주산지지역을선정하여품목별주산지의집중도지수산정과주산지별경쟁력을분석하였다. 이양수외 2인 (2005) 은벼의기후변화취약성을파악하기위해연도별평균기온의계절별변화추세와최근 30년간벼등숙기간의적정온도출현변화를분석하였다. 특히과수의만개를예측하기위해과수가만개기에다가가는발육속도 (DVR) 와그속도에의해도달되는발육단계 (DVS) 로나누어응용산식을구하여계산하였고, 또한최근일어난농업기상재해의분포를검토하여농업분야의기상재해대책에대한정보를제시하였다 기후변화가농업생산에미치는영향 주영희 (1994) 는선진국의기후변화에따른작물수량조사순환모형과미국환경보전국의 GISS(Goddard Institute for Space Studies) 모형, 영국기상청모형등을인용하여미국, 유럽, 호주, 일본, 러시아등주요국의기후변화에따른작물생산량변동을분석하고기후변동이세계농업생산에미치는영향을제시하였다. 김정호 이정환 (1996) 은비선형모형을이용한로지스틱함수를추정하여 1965년이후일반계논벼의단수에영향을미치는요인을육종, 보급, 재배기술, 기상조건측면에서분석하였으며 1990년대초의단수정체요인을규명하였다.

26 6 서론 이용선외 2인 (2005) 은자기회기시차분포모형, 가격신축성함수, 결합최소자승법, 단수함수와재배면적반응함수를이용하여청과물의작황과기상조건을분석하고청과물의계절별수급현황, 기상요인이청과물공급과가격에미치는영향을분석하였다. 윤성탁 (2005) 은여러학자들에의해보고된지구온난화와이에따른기후변화예측시나리오를이용하여지구온난화의증거를진단하고온난화에따른우리나라기후변화에대한예측과농업생산에미치는영향을분석하고이에대한전망과대응방안을제시하였다. 한화진외 10인 (2006) 은기후변화의영향평가및적응시스템구축에관한연구에서작물기후통합-미곡 (CERES-Rice) 모형을이용하여 1971~ 2000년기준의단보당벼수확량대비 2080년벼수확량전망치를제시하였다. 최근농촌진흥청 (2007b) 은지구온난화에따른농업환경의영향평가및적응대책과관련농작물재배지대변화, 월동환경변화에따른작물별병해충발생진단, 농업의생산성변화예측, 기후변화적응품종개발등을제시하였다. 김건엽외 4인 (2008), 심교문외 5인 (2008) 은기후변화에따른농업환경영향평가, 생물계절및농업기후자원의변화와농업환경변화등에대한분석결과를체계적으로제시하였다. 이승호외 5인 (2008) 은나주지역을대상으로기온상승에따른벼와보리의출수기의상관관계와수량분석과배의착과수변화및당도와과중에미치는영향, 고추의역병발생과강수일수변화등농업생산에미치는영향에관한실험적분석결과를제시하였다 기후변화에대한농업의대응방안연구 기후변화에따른농업부문의대응방안에대한연구로윤성호외 (2001) 는 2001년 IPCC에서밝힌기후변화의과정과예측시나리오를중심으로

27 서론 7 기후변화가국내외농업생태계에미치는영향을분석하고우리나라농업부문의기후변화에대한대책을제시하였다. 나영은외 6인 (2007) 은기후변화가우리나라농업부문에미치는영향및적응방안을모색하기위해 IPCC, UNDP, 일본, 영국, 호주, 캐나다등국제기관과주요국의자료를수집 분석하였다. 이양수 (2007) 는기상청한국기후표 (1971~2000) 를이용하여기후변화에따른작물계절출현일변화, 서리기간변화, 과수만개기변화및벼적정등숙기온의변동을구함으로써기후변화가농업환경과기상환경에미치는영향을분석하고이에따른대책을제시하였다. 이정택 (2007) 은기후변화가농업에미치는영향을농업생태계, 벼등숙기온과사과재배적지환경변화등의농산물생산환경측면에서분석하고, 농업기상정보활용과재해경감대책, 적응을위한작물육종등기후변화대응책을제시하였다 GIS 를활용한기후변화분석 서형호 (2003) 는지리정보시스템 (Geographic Information System, GIS) 을이용하여원예연구소에서작성한 사과의기후적적지판정모형 을바탕으로기온상승정도별적지변동예측과기온상승정도별적지변동을예측하였다. 이연구에서는생육기온이상승함에따라남쪽에서북쪽으로, 해안에서내륙으로, 평지에서산지로, 도시중심에서외곽으로재배적지가이동한다는분석결과를제시하였다. 전승종 (2007) 은기후온난화가감귤의생장과품질에미치는영향과기후변화별감귤재배지분포도를작성하기위해난지농업연구소에서제작한감귤의기후적생육적지판정모형을바탕으로 GIS를이용하여분석하였다. 기온상승을가상하여감귤재배지의이동을예측함으로써장래감귤산업의중장기발전계획수립의기초자료를제공하고있다.

28 8 서론 3.6. 해외연구 기후변화에따른농업부문의영향분석및대책과관련하여해외에서는많은연구가이루어졌다. Solomou and Wu(1999) 와 Khatri etal.(1998) 등은 년 ( 영국 ), 년 ( 독일 ) 의기간동안유럽국가들에있어전체농업생산지수가강수량및기온과같은기후변수에의해어떤영향을받는지를준모수추정법을적용하여분석한결과평균기온이하에서는기온상승시생산량이증가하나어느수준이상의고온에서는추가적인기온상승이오히려산출을낮추는것으로나타났다. Chang(2002) 은 2단계접근방식을적용하여기후변화와대만농업의잠재적영향을추정하였다. 첫번째단계에서는기후변화에따른주요작물의단수반응함수를추정하였고, 두번째단계에서는추정된함수를기초로가격내생수리계획모형을적용하였다. Wang and Mauzerall(2004) 은한국, 중국, 일본 3개국을대상으로오존및관련화학적추적자모형을적용하여 1990년과 2020년에오존의변화에따른곡물생산량변화와단수감소에따른경제적피해등을계측하였다. Adger(2006) 는기후변화에따른농업부문영향및적응방안과관련하여 IPCC의분석자료를이용하여 2100년의기온변화예측과이를기초로한대륙별주요작물 ( 미곡, 옥수수, 소맥, 대두등 ) 의단보당수확량전망치를제시하였다. Deschenes and Greenstone(2007) 은온도와강수량등기후변화에따라농업수익에미치는영향을분석하여장기적으로지구온난화에따라기온이상승할경우미국캘리포니아지역의농업수익에미치는영향을추정하여제시하였다. 특히이연구에서는특성함수 (hedonic function) 를이용하여기후변화에따른농업부문의경제분석의새로운틀을제시하고있다. Tubiello and Fischer(2007) 는생태경제학적모형을이용하여지구온난화로기온이상승할경우 1990~2080년까지매 10년마다주요곡물 ( 소맥, 쌀, 옥수수, 조곡등 ) 의세계지역별생산량변화를분석하였다. 특히그들의연구결과에서는기후변화정도에따라지역별로식량부족문제가심화

29 서론 9 될수있다는점에서특정개도국의경우식량안보가중요해질수있음을강조하였다 선행연구와본연구의차별성 기후변화에따른농업부문의연구는기후변화대책수립과관련온실가스감축에초점을맞추어기술적연구가산발적으로이루어져왔다. 이연구는과학적연구성과를기초로경제적 정책적측면에서영향분석과대응전략을제시하는종합적인연구에초점을맞추었다. 1년차연구에서농업분야의기후변화에대한심층적이고신뢰성있는영향분석을위해국내외관련분야최근연구자료와전문가를최대한활용하였다. 지구온난화및전지구기후변화추세및전망자료는 IPCC(2007) 에서발간한제4차기후변화평가보고서를활용하였다. 한반도기후변화의중장기전망 (1971~2100) 과관련하여기온및강수량편차전망치는국립기상연구소권원태박사와차유미연구사의지원을받았다. 기후변화가국내쌀생산에미치는중장기전망은국립농업과학원의심교문박사에의해기상환경과작물생육을연계한 CERES(Crop Estimation through Resource and Environment Synthesis)-Rice 모형을이용하여이루어졌다. 일본의기후변화에따른농업부문의영향분석에관한사례는큐슈대학교야베교수와일본농업환경기술연구소의관련자료를지원받아정리하였다. 농업분야의기후변화영향분석과관련비모수및준모수방식을적용한농업생산성변화분석은서울대학교권오상교수에게원고의뢰로수행되었다. 기후변화에따른농업부문의경제적분석모형에대한검증및미국의농업부문경제적영향분석사례는리카디언모형을처음으로개발하고이분야의연구를활발하게수행하고있는예일대학교멘델존교수가협동연구자로참여하였다.

30 10 서론 4. 연구방법과내용 기후변화에따른농업부문영향에대한정확한실태진단과기존의연구성과를파악하기위해우선국내외관련분야의학술문헌을검토하였다. 또한농림수산식품부, 농촌진흥청, 국립농업과학원, 한국환경정책평가연구원, 국립기상연구소등유관기관과연구기관등에서이루어진발간물과연구보고서를검토하였다. 이분야의해외연구동향을파악하기위해일본, 미국, 캐나다, 호주등의주요국가와 IPCC, OECD 등국제기구의관련문헌도검토하였다. 기후변화에따른농업부문영향분석에관한체계적이고심층적인연구를위해농업계인지도파악을위한설문조사, 비모수 준모수모형을이용한농업생산성분석, 기상-작물통합모형을이용한작물생산성의장기전망, 리카디언모형을이용한농업경제분석등네가지방법을이용하였다. 첫째, 기후변화에대한농업계의인식도파악을위해농업인과관련분야전문가 ( 정책담당자포함 ) 를대상으로설문조사와면담조사를실시하였다. 둘째, 기온과강수량등기후요인변화에따른농업부문영향계측을위해기후-작물반응함수를설정하고비모수적커널회귀분석과준모수추정방식을적용하였다. 셋째, 기후변화에따른작물생산의장기적전망은국립농업과학원의벼생육모형 (CERES-Rice) 을통한생산성예측치결과를이용하였다. 기온상승에따른작물의장기전망과재배적지변동은시각적으로쉽게이해할수있도록지리정보시스템을이용하여지도로제시하였다. 넷째, 기후변화가농가자산및농업총수입등에미치는경제적영향분석을위해 2단계의특성함수 (hedonic function) 추정방식인리카디언모형 (Ricardian model) 을이용하였다. 기후변화의농업부문영향분석에초점을맞춘 1년차연구의내용은 7개의장으로구성하였다. < 그림 1-1> 의연구흐름도에제시된바와같이이연구는기후변화실태분석과전망, 영향분석의이론검토, 기후변화에대한

31 서론 11 그림 1-1. 연구흐름도 (1 년차영향분석연구 ) 선행연구및관련자료검토 농업인 전문가설문조사 외부전문가공동연구 기후변화실태진단과전망 기후변화와농업의분석이론 기후변화에따른농업부문영향진단과농업계인지도 기후변화가농업부문에미치는경제적영향분석 주요국의기후변화에따른농업부문영향분석사례 지구규모기후변화진단과전망 한반도기후변화진단과전망 기후변화의파급영향체계도 기후변화영향분석의접근방법 기후관련농학적연구결과활용 농촌현장의농업인대상설문조사 농업분야전문가대상설문조사 비모수 준모수모형이용농업생산성분석 기상 - 작물통합모형을통한장기전망 리카디언모형이용농업경제분석 일본의영향분석사례 미국의영향분석사례 기타국가의영향분석사례 기후변화가농업경제에미치는파급영향종합분석 - 기후변화에따른농업생산성변화추정 - 기후변화에따른농업자산가치변화추정 - 기후변화에따른농업총수입변화추정 전세계 한반도기후변화전망 (IPCC, 국립기상연구소 ) 기후변화농업부문영향분석 ( 서울대학교, 국립농업과학원 ) 일본기후변화의농업부문영향분석 ( 일본큐슈대학교, 농업환경기술연구소 ) 미국기후변화의농업부문의경제분석사례 ( 미국예일대학교 )

32 12 서론 농업계의인지도파악을위한설문조사, 농업생산성과농가자산및농업총수입에미치는경제분석, 영향분석에관한주요국사례검토등을체계적으로다루었다. 우선서론에서는연구의필요성, 연구목적과범위, 선행연구검토, 연구방법등을제시하였다. 제2장에서는 IPCC 기후변화전망자료를이용하여세계기후변화를진단하고예측하였다. 또한국립기상연구소, 국립농업과학원, 한국환경정책평가연구원의기후변화분석자료를이용하여우리나라의기후변화실태를진단하고전망하였다. 제3장에서는기후변화가농업부문에미치는파급영향체계를도식화하여제시하였고, 농업생산의중장기예측모형인 CERES 모형, 농업부문의경제적영향분석을위한리카디언모형의이론과적용방법등을다루었다. 제4장에서는기후변화에따른농업환경변화를파악하기위해식물온도와작물온도를이용한농업기후자원의변화, 기온과강수량변화를통한농업기후지대분석, 벼 맥류 채소 과실등농산물생산에미치는영향과주산지이동등을다루었다. 또한기후변화에대한농업계의인지도를알아보기위해농업인과전문가를대상으로한설문조사결과를제시하였다. 제5장에서는비모수및준모수방법을적용하여기후변화에따른농업생산성을분석하고, 기후-작물통합모형 (CERES-Rice) 을이용하여장기적인쌀생산을예측과과수재배의현장시험결과를기초로사과와감귤재배적지변화를전망하였다. 또한환경과경제의통합모형인리카디언모형을이용하여기후변화가농가자산및농업총수입에미치는영향분석결과를제시하였다. 제6장에서는농업부문영향분석과관련일본과미국사례를심층적으로다루었다. 또한인도, 아프리카, 중국, 캐나다, 대만등주요국의농업부문영향분석사례를검토하였다. 끝으로 7장에서는요약과결론을제시하였다. 아울러연구의한계와 2년차연구과제의핵심내용을간략하게제시하였다.

33 기후변화실태와전망제 2 장 기후변화에따른농업부문의영향분석을위해서는기후변화에대한현황파악과미래예측이필요하다. 제2장에서는기후변화에대한정확한실태파악과중장기예측을위해우선전세계기후변화의대표적인특징인지구온난화현상에대한진단과 IPCC 제4차기후변화평가보고서를기초로시나리오별기후변화미래예측과온도상승에따른부문별파급영향을살펴보았다. 국내기후변화실태는기온과강수량및이상기상등을중심으로진단하였다. 또한국내기후변화의중장기예측은관측지점별기온자료를이용하여주요지역별로 2030년까지의기온변화추세를전망하였고, 농촌진흥청의예측치자료를이용하여한반도의기온과강수량변화를전망하였다. 2100년까지한반도의기온및강수량에대한장기예측은국립기상연구소의 A1B 시나리오를상정한전망치결과를이용하여제시하였다. 1. 세계기후변화진단과예측 1.1. 지구온난화현황 기후는특정지역의장기간에걸친대기상태를지칭하며, 기후변화란자연적인요인과인위적인요인에의해기후계가점차변화하는것을의미한

34 14 기후변화실태와전망 다. 기후변화는대기권, 수권, 생물권, 설빙권, 지권등기후시스템을구성하는각요소의변화또는요소간의복잡한상호작용에의해발생한다. 기후변화를일으키는원인은크게자연적요인과인위적요인으로구분할수있다. 자연적요인에는태양활동의변화, 화산분출, 해수온도와빙설분포, 편서풍파동이나대기파동등을들수있다. 인위적요인으로는공업이나농업등의생산활동에의한이산화탄소배출, 산림파괴, 산성비, 프레온가스등에의한오존층파괴등이있으며, 온실가스에의한지구온난화 (global warming) 가대표적이라할수있다 ( 국가과학기술자문회의, 2007). 지구온난화는이산화탄소 (CO 2 ), 메탄 (CH 4 ), 아산화질소 (N 2 O), 수소불화탄소 (HFCs), 과불화탄소 (PFCs), 육불화황 (SF 6 ) 등이발생시키는온실효과에의한지구온도의평균적인상승을의미한다. 1 이러한온실효과에의해지구기온이지속적으로상승하는지구온난화문제는화석연료의소비가급증한산업혁명을기점으로시작되었다. 지구온난화에대한국제사회의관심은 1970년대들어기후에대한과학적지식이축적되면서, 인류의온실가스배출이지구온난화를초래한다는가설이과학자들사이에광범위하게받아들여지면서커지게되었다. 전세계의온실가스농도는이산화탄소를기준으로산업혁명이전 (1750 년 ) 의 280ppm에서 2005년에 379ppm으로크게증가한것으로추정되고있다. 지구의평균기온분석자료 (Climate Research Unit, 2006) 에따르면산업혁명시기부터지금까지진행되어온지구평균기온의상승은산업혁명이전보다훨씬빠르게진행된것으로나타났다. 특히 1980년이후지구온난화가현격히증가하는추세이며, 1998년은 1961~1990년의평균보다 0.58 높은것으로분석되었다 < 그림 2-1>. 또한그림에서제시된 1 온실효과는대기중에포함되어있는수증기나이산화탄소같은대기성분이지구에도달한태양에너지가외부로복사되는광선을차단하여지구온도가비교적따뜻하게유지되는현상을지칭한다. 이는 1896 년스웨덴의화학자인아레니우스 (Svante Arrhenius) 가처음제기한것으로대기중의이산화탄소농도증가가기온상승을초래할수있다는연구에서비롯되었다 ( 신의순, 김호석 p.103).

35 기후변화실태와전망 15 기온편차 그림 ~1990 년의평균기온대비기온편차 (1860~2005 년 ) 자료 : Climate Research Unit(2006). 바와같이 1850년이래가장더웠던 12번중 11번이최근 12년내에이루어진것으로기록되었다. 지구온난화에대한체계적이고신뢰성있는진단을위해기후변화에관한과학적인분석작업이 1990년이후 IPCC에의해주기적으로이루어지고있다. IPCC 기후변화평가보고서는지금까지 1차 (1990), 2차 (1995), 3 차 (2001) 보고서가출간되었고, 2007년 2월, 4월, 5월에각각제4차평가보고서의제1 작업그룹 ( 자연과학적근거 ), 제2 작업그룹 ( 영향 적응 취약성 ), 제3 작업그룹 ( 완화대책 ) 의보고서가발표되었다 (IPCC, 2007). 2 자연과학적근거를기초로정리한 IPCC의제1 작업그룹보고서는지구온난화현황에대해과거 100년동안에이산화탄소농도가공업화이전 ( 약 280ppm) 의약 1.4배 (2005년 379ppm) 까지증가한것으로제시하고있다. 이에따라지난 100년간 (1906~2005) 전세계평균기온은 0.74 ( ) 상승한것으로추정되고있다 < 그림 2-2>. 특히 20세기후반의북 2 IPCC 는 1988 년설립된국제기구이며, 2007 년 4 월에발간된제 4 차평가보고서는약 6 년간에걸쳐전세계 2,500 명의과학자가참여하였고, 130 여개국가가이보고서의타당성을인정하였다 ( 국가과학기술자문회의, 2007).

36 16 기후변화실태와전망 반구평균기온은과거 1850년이후기온변화기록에서가장높았던것으로나타났고, 최근 20년간의기온상승경향은과거 100년간의 2배이상인것으로밝혀졌다. 이보고서에서는기후시스템의온난화발생은의문의여지가없고온실가스증가는인위적요인으로거의단정하고있다. 3 기상청국립기상연구소에따르면지구온난화로한국의평균기온상승폭은과거 100년간 (1904~2000) 에 1.5 로지구평균상승온도인 0.74 보다 2배정도높은것으로나타났다 ( 국립기상연구소, 2007). 그림 2-2. 전세계평균기온과변화추세선 자료 : IPCC(2007). 지구온난화가지속되면서북극과남극의기온상승으로빙하가감소하고극지방호수의파빙기간도감소하는것으로나타나고있다. 또한지구온난화는홍수와가뭄및해수면상승등이상기후를발생시켜세계여러곳에서자연재해가크게증가하고있다 ( 기상청, 2008b). 4 3 IPCC 의 2001 년 제 3 차평가보고서 에서는 100 년동안기온이 0.6 상승한것으로추정하면서, 인위적인요인이온난화의원인일가능성이있는것으로밝혔으나 4 차평가보고서에서는단정적인표현을사용하였다. 4 지구온난화에의한자연재해로 1995 년중국홍수, 1997 년라인강홍수, 2000 년동유럽홍수, 2000 년모잠빅과유럽홍수, 2004 년방글라데시홍수등을들수있다.

37 기후변화실태와전망 세계기후변화의현황과예측 세계의기후변화는지역적특성과사회경제적변수, 기상변수등다양한요인에의해이루어지기때문에실현가능한몇가지시나리오를구성하여예측이이루어진다. IPCC의기후변화평가보고서에서는인구통계와사회경제적발달등에따른온실가스농도의변화를예측하여온실가스배출시나리오를제공하고있다. 온실가스배출시나리오특별보고서 (Special Report on Emission Scenario, SRES) 는크게네가지시나리오 (A1, A2, B1, B2) 로나누고 A1에서중시되는사항에따라변형된시나리오 (A1F, A1T, A1B) 를구성하여접근하고있다 < 그림 2-3>. A1 시나리오는세계경제의급속한성장, 인구증가는 2050년에최고에도달한이후감소추세, 효율적인기술도입등을가정하는고도경제성장시나리오로화석에너지사용시나리오 (A1F1), 비화석에너지원사용시나리오 (A1T), 모든에너지원균형사용시나리오 (A1B) 등으로나누어진다. 그림 2-3. 기후변화예측을위한시나리오구성개념도

38 18 기후변화실태와전망 A2 시나리오는인구증가율이높고낮은경제성장, 기술은가장분화되고느리게발전하는다원화사회시나리오이다. B1 시나리오는인구는 A1과같고경제성장은낮으나, 경제구조가서비스와정보경제중심으로변화하며, 청정기술과자원효율성을강조하는지속가능발전을추구하는시나리오이다. B2 시나리오는인구와경제성장이 A1과 B1의중간이고경제적 사회적 환경적지속가능성에대한지역적해법을강조하는지역공존형시나리오이다. 미래의온도상승폭에대해서는세계평균으로 1980~1999년에비해 21 세기말 (2090~2099) 의평균기온상승은 1.1~6.4 인것으로예측되고있다. 또한해수면은열팽창과육지빙하의손실로 18~59cm 상승할것으로전망되고있다 < 표 2-1>. 시나리오 표 2-1. 시나리오별 2100 년기온상승예측온도변화 ( ) 최적추정치 예상범위 해수면상승 (cm) 고도성장형사회시나리오 (A1FI) ~6.4 26~59 비화석에너지원중시 (A1T) ~3.8 20~45 에너지원의균형중시 (A1B) ~4.4 21~48 다원화사회 (A2) ~5.4 23~51 지속적발전형사회시나리오 (B1) ~2.9 18~38 지역공존형사회 (B2) ~3.8 20~43 자료 : IPCC(2007), p.8. 시나리오별로미래의기후변화예측치는큰차이를보이고있다. 환경보전과경제발전이양립하는 지속적발전형사회시나리오 (B1) 에서는약 1.8 (1.1~2.9 ), 화석에너지원을중시하는 고도성장형사회시나리오 (A1) 에서는약 4.0 (2.4~6.4 ) 의상승폭이예측된다. 단, 2030년까지는

39 기후변화실태와전망 19 어떤시나리오를이용해도 10년당 0.2 의비율로기온이상승할것으로예측하고있다 < 그림 2-4>. 그림 2-4. 시나리오별기온상승추세예측 자료 : IPCC(2007). IPCC 제4차평가보고서에따르면기온상승의정도와위도별위치에따라온난화영향은상당한차이를나타내는것으로전망되고있다. 기온상승이 1 미만인경우물부족및홍수등자연재해피해발생이예견되고있으나 2~ 3 인경우대부분의지역에서피해가발생하고평가된동식물종의약 20~30% 정도가멸종위기에처하게될것으로경고하고있다. 한편 3 이상인경우물부족문제의심화, 생태계파괴, 식량생산감소, 질병발생증가등상당한경제적 환경적피해가발생할것으로전망되고있다 < 그림 2-5>. 온난화는대체로부정적인영향을미치나, 정도의차이에따라긍정적인영향을미칠수도있는것으로제시되고있다. 긍정적인효과로이산화탄소의농도가높아지면광합성활동이증가하여비료와같이작물생육이나수량을증대시키는효과가있으며, 이를 CO 2 시비효과 라고한다. 현재보다 CO 2 농도가 200ppm정도증가하는경우소맥과대두등의작목에서약

40 20 기후변화실태와전망 15% 의수량증가효과가있다는결과가보고된바있다 ( 上路雅子外 2 人, 2005). 그림 2-5. 지구온난화에따른온도상승의파급영향 습윤열대지역과고위도지역에서의물이용가능성 물 중위도지역및저위도지역의물이용가능성감소및한발증가 수억명이물부족문제 최대 30% 의종멸종위험 최대 40% 의종멸종위험 산호의백화 대부분산호의백화 산호사멸이광범위하게진행 생태계 종의분포범위변화와화재위험증가 15% ~40% 의생태계가영향을받아육상생태계탄소방출진행 해양심층순환약화로생태계변화 소규모농가, 자급적농어가에대한복합적인마이너스영향 식량 저위도지역곡물생산성저하 중위도지역일부곡물생산성향상 저위도지역모든곡물생산성저하 특정지역상당한곡물생산성저하 해안지 홍수와폭풍우에의한손실증가 세계해안습지의약 30% 소실 추가적으로매년홍수피해인구가수백만명증가 영양실조, 설사, 호흡기질환, 감염증에의한사회적부하증가 건강 열파 홍수 한발에의한병발생률및사망률증가 몇개의감염증매개생물분포변화 의료서비스에중대한부하 자료 : IPCC(2007).

41 기후변화실태와전망 우리나라기후변화현황과전망 2.1. 우리나라의기후변화실태진단 기온변화 우리나라는지리적으로북반구의극동지역에위치한온대성기후대에속하고있어봄, 여름, 가을, 겨울의사계절이뚜렷하다. 연평균기온은전국적으로보면 12.4 이나지역에따라편차가크다. 대관령의 6.4 부터서귀포의 16.2 까지폭넓게분포하고있다. 연평균기온의경우지역차가큰편이나산악지대를제외하면대체로 10~16 내외이다. < 그림 2-6> 에제시된바와같이우리나라에근대적기상관측이시작된이래, 1904~ 2000년까지관측된기온자료에대한분석결과평균기온은 1.5 상승 ( 도시열섬효과포함 ) 하여전세계의기온상승 (0.74±0.18 ) 보다높은수준이다. 기온상승의원인으로는지구온난화와도시화이며, 도시화효과가 20~ 30% 정도로분석되고있다 ( 권원태, 2005; 국립기상연구소, 2006). 그림 2-6. 우리나라연평균기온편차변화추이 자료 : 국립기상연구소 (2006), p.4.

42 22 기후변화실태와전망 기후변화와관련하여계절의변화도탐지되고있다 년대에비해 1990년대는겨울이 19일짧아지고, 여름은 16일길어지는등여름과봄은길어진반면겨울과가을은짧아지는경향을보이고있다 < 표 2-2>. 여름 겨울 표 2-2. 여름과겨울기간의변화 기 간 1920년대비 1990년증감 1920년대 6. 3 ~ 년대 ~ 일증가 1920년대 ~ 년대 ~ 일감소 주 : 일평균기온 5 이하를겨울, 20 이상을여름, 그사이를봄과가을로정의함. 자료 : 국립기상연구소 (2006). 전국의 60개지점에서관측된자료를평균한 6월부터 8월사이의여름철기온변화를보면 1960년대에는 23.7, 1970년대 23.5, 1980년대 23.8, 1990년대 23.9, 2000년대에는 24.0 로상승하여지난 40년사이여름철평균기온은 1% 상승하여큰변화가없는것으로나타났다. 그러나겨울철인 12월부터 2월사이기온변화를보면 1960년대에는 1.3 이었으나, 1970년대 2.2, 1980년대 1.9, 1990년대 3.1, 2000년대에는 3.2 로상승하여지난 40년사이겨울철온도는약 140% 나상승한것으로나타났다 < 표 2-3>. 즉우리나라는 1960년대이후지속적으로온난화현상이심화되고있으며, 이러한현상은여름철보다는겨울철에훨씬뚜렷하게나타나는것으로해석될수있다. 표 2-3. 연대별여름철과겨울철의평균기온변화추이 단위 : 구분 60 년대 (A) 70 년대 80 년대 90 년대 2000 년대 (B) A/B 변화 여름철 겨울철 자료 : 심교문외 5 인 (2008).

43 기후변화실태와전망 강수량변화 지난약 100년간강수량은해에따라편차가있으나장기적으로는증가하는추세이다. 1910년대전반, 1940년대전반, 1970년대후반, 1990년대전반의강수량은다른기간보다적은것으로나타나고있다. 최근 30년간 (1977~2006년) 연평균강수량은 1,200mm를중심으로변화하면서전체적으로는다소증가하는추세를보이고있다 < 그림 2-7>. 그림 2-7. 우리나라강수량변화추세 자료 : 한화진외 12 인 (2007), p.105. 우리나라의연대별평균강수량을보면, 1970년대 1,272mm, 1980년대 1,329mm, 1990년대 1,339mm, 2000년대 1,470mm가내려 1970년대대비 2000 년대강수량이 16% 증가하였다. 또한계절별강수량변동을보면여름철은 1970년대 598mm, 1980년대 657mm, 1990년대 697mm, 2000년대 761mm로 1970년대대비 2000년대여름철강수량은 27% 증가하였으나, 겨울철은 1970년대 132mm, 1980년대 125mm, 1990년대 110mm, 2000년대 120mm로

44 24 기후변화실태와전망 1970년대대비 2000년대겨울철강수량은오히려 10% 감소하였다 < 표 2-4>. 그결과겨울철대비여름철강수량비율은 1970년대에는 4.5였으나, 2000년대에는 6.3으로 1.4배나높아져여름철집중호우발생가능성이더욱커졌다. 일강수량 80mm이상인호우발생일수도 1970년대에는연간 2.1 일에서 2000년대에는 3.0일로 1.43배나증가하고있다. 이밖에도겨울철강수량부족에따른겨울철과봄철용수부족현상도심화되는것으로나타나고있다. 표 2-4. 연대별여름철과겨울철의강수량변화추이 70 년대 (C) 80 년대 90 년대 2000 년대 (D) 단위 : mm 비율 (C/D) 여름철 (A) 겨울철 (B) 비율 (A/B) 연강수량 1,272 1,329 1,339 1, 자료 : 심교문외 5 인 (2008) 이상기상발생현황 세계기상기구는이상기상을 25년에 1회정도밖에나타나지않는특이한기상현상으로정의하고있다. 지난 46년간 (1961~2006년) 수원, 강릉, 대구, 광주등 4개지역의이상기상발생월수를보면, 1988년을기점으로뚜렷한차이를나타내고있다. 1988년이전에는이상저온발생이상대적으로많았으나그이후에는이상고온의발생이훨씬많은것으로조사되었다. 저온이심했던 1980년에이상저온의발생월수가 6.5로가장많았고, 1998 년에이상고온발생월수가 6.8로가장많았던것으로조사되고있다 < 그림 2-8>. 1904~2000년까지재해유형별순위를보면, 가뭄이 5,169일로가장많고다음이호우, 대설, 이상고온, 강풍, 이상저온, 태풍, 우박, 황사순으로

45 기후변화실태와전망 25 그림 2-8. 이상고온과이상저온의발생월수변화 ( 년 ) 8 이상고온 이상저온 1980 년 1998 년 6 이상기상발생월수 연도 자료 : 심교문외 5 인 (2008), p.47. 나타나고있다. 기상재해 1회발생에따른평균발생일수는가뭄이 45.7일로가장길게지속하였고, 다음으로이상고온 (7.8일), 이상저온 (4.0일), 대설 (2.6일), 황사 (2.5일), 호우 (2.4일), 태풍 (2.1일), 강풍 (1.8일), 우박 (1.5일) 의순위로나타나고있다 < 표 2-5>. 최근이상고온, 이상저온및호우발생이증가되는추세를보이고있다. 표 2-5. 한반도의 10 년단위기상재해빈도 (1904~2000 년 ) 가뭄폭설강풍우박이상이상고온저온 호우 태풍 황사 계 계 ,272 자료 : 박정규외 8 인 (2003), p.307.

46 26 기후변화실태와전망 2.2. 우리나라기후변화전망 기상연구소의중장기기후변화예측결과에의하면우리나라의 2001~ 2100년기온은꾸준히상승하며, 강수량은연간변동이있으나전체적으로는상승하는추세를보일것으로예측되고있다 ( 국립기상연구소, 2006). 기후변화전망을위해다원화사회인 A2 시나리오를상정하여예측된 2020, 2050, 2080년의기온, 강수량, 해수면의변화를보면 2020년기온은과거 30년 (1971~2000년) 에비해 1.5 상승하고, 강수량은 5% 증가할것으로예측되고있다. 2050년은과거 30년평년기온에비해 3.0 상승하고, 강수량은 7% 증가하며, 2080년에는과거 30년평년기온에비해 5.0 상승하고강수량은 15% 증가하는것으로예측하고있다. 또한해수면은 2100년에약 50Cm 이상상승할것으로전망되고있다 < 표 2-6>. 표 2-6. 한반도기온과강수량변화예측 (A2 시나리오가정 ) 2020년 2050년 2080년 온도증가 ( ) 강수량변화 (%) 해수면변화 2100년 50cm 이상상승 주 : 1) A2 시나리오는이산화탄소의배출량이비교적급격하게증가하여 2100 년에농도가 820ppm 이되는것을가정한것이고, B2 시나리오는 610ppm 을가정한것임. 2) 예측된변화수치는 년의평균값에대한증감임. 자료 : 국립기상연구소 (2006). 한편한반도미래기후전망을위해에너지균형을중시하는 A1B 시나리오의예측결과평년 ( 년) 대비 21세기말 ( ) 우리나라기온은약 4 상승하고, 강수량은약 17% 증가할것으로전망하였다. 이와같은기후변화가이루어지는경우호우빈도와열대야횟수가크게증가할것으로전망되고있다 ( 기상청, 2008a, 2008b) 기후변화의예측은다양한모델과가정조건하에서이루어지고있다. 실제로 1970~2007년까지주요관측지점별기온변화추세를적용하여전국주요지

47 기후변화실태와전망 27 역을대상으로 2030년의기온변화를전망해보았다. 지역별기온변화예측결과를보면 1970년에대비하여군산시 3.0, 서귀포시 2.9, 서울시 2.7, 강릉시 2.3, 광주시 2.2 상승할것으로전망되고있다 < 표 2-7>, < 그림 2-9>. 표 2-7. 주요도시의평균기온변화및전망 단위 : 구분 1970년 2007년 2020년 p 2030년 p 서울시 11.4 (0.0) 13.3 (1.9) 13.7 (2.3) 14.1 (2.7) 부산시 13.5 (0.0) 15.3 (1.8) 15.4 (1.9) 15.7 (2.2) 서귀포시 15.4 (0.0) 17.4 (2.0) 17.8 (2.4) 18.3 (2.9) 강릉시 12.1 (0.0) 13.9 (1.8) 14.0 (1.9) 14.4 (2.3) 광주시 12.8 (0.0) 14.6 (1.8) 14.6 (1.8) 15.0 (2.2) 군산시 12.1 (0.0) 13.9 (1.8) 14.6 (2.5) 15.1 (3.0) 주 : ( ) 의숫자는 1970년대비상승한온도이며, p는전망치를나타냄. 그림 2-9. 주요관측지역의기온변화추세 (1970~2007 년 ) 평균기온 ( ) 서울시 y = x R 2 = 0.44 평균기온 ( ) 부산시 y = 0.03x R 2 = 평균기온 ( ) 서귀포시 y = x R 2 = 0.58 평균기온 ( ) 강릉시 y = x R 2 = 평균기온 ( ) 18 광주시 평균기온 ( ) 18 군산시 y = x R 2 = y = x R 2 =

48 28 기후변화실태와전망 지난 30년 (1971~2000) 의평년기상과향후 30년 (2001~2030) 의기상변화에대한전망치분석결과를보면지난 94년간 (1912~2005) 한반도기온은 1.5 상승하였는데, 최근 30년 (1971~2000) 의기온상승폭이 1.04 정도나되어근래에가까울수록기온이급속히상승한것으로나타나고있다 ( 심교문외 5인, 2008). 특히향후 30년 (2001~2030) 은 1.79 상승할것으로전망되어미래의기온상승폭이현재보다훨씬클것으로예상되고있다 < 그림 2-10> 그림 한반도기온변화의추세및전망 기온평년편차 ( ) 연도 자료 : 농촌진흥청 (2007b), p.6. 강수량은연도별변동폭이크게나타난가운데뚜렷한경향을발견할수없으나조금씩증가하고있는것으로조사되었다. 향후 30년간의강수량은과거 30년간보다약 5% 증가할것으로전망되고있다. 기온상승이이루어지면지역별로상당한기후대의변화가있을것으로전망된다 < 그림 2-11>. 기온이 4 상승하는경우현재는제주도와남해안일부지역에해당되는아열대기후지역이태백산맥과소백산맥을중심으로그주변지역및강원도를제외하고충청도와경기도까지확장될것으로예측되고있다 ( 권영아외 3인, 2007).

49 기후변화실태와전망 29 그림 한반도지구온난화의지역별분포도전망 국립기상연구소에서 IPCC 연구결과를기초로에너지원의균형을중시하는시나리오 (A1B) 를상정하여전지구의기후의경우 1860~2100년, 한반도기후전망자료는 1971~2100년의중장기전망치를제시하였다. < 그림 2-12> 에서보는바와같이평균기온의경우한반도의기후가세계평균보다 1.5~2 높을것으로전망되고있다. 한반도가전지구의기온변화보다큰이유로는우리나라의이산화탄소농도증가와주변국가인중국등아시아지역의인구증가및온실가스증가요인등을들수있다 ( 차유미, 2007). 그림 기후변화시나리오의기온변화전망 단위 : 한반도 전지구 자료 : 국립기상연구소 (2008).

50 30 기후변화실태와전망 한편기후변화시나리오 (A1B) 의강수량변화전망치를보면세계전망치보다연도별로큰편차를나타내는것으로전망되고있다 < 그림 2-13>. 한반도의강수량편차가전지구의편차보다더크게나타나는이유는기온이상승하는경우수증기함량이증가하여강수확률이높아지고또한한반도주변의기온이상승하게되면저기압의강도가강해지는요인등을들수있다 ( 차유미, 2007). 그림 기후변화시나리오의강수량변화전망 단위 : mm 한반도 전지구 자료 : 국립기상연구소 (2008).

51 농업부문의기후변화영향분석이론제 3 장 기후변화가농업부문에미치는영향분석은기술적 경제적측면에서여러가지이론과방법론이적용되고있다. 제3장에서는농업부문의기후변화영향분석을위한이론적접근으로우선농업부문에미치는파급영향체계와부정적 긍정적영향에대한개념적인틀을제시하였다. 농업부문의기후변화영향분석이론으로생태기후적이론에기초를둔기후-작물을통합하는통합평가모형, 경제적분석모형으로속성가격모형, 프로그래밍시뮬레이션모형등을제시하였다. 1. 개념적접근 기후는어떤지역에서어떤기상현상이오랜기간동안에되풀이되어나타나는평균적인기상현상을말한다. 농업은그지역의기후에적합한작물을선택하고영농방법을적용하여생산활동이이루어진다. 따라서농업은기후의존적인산업으로지역특성이두드러진생명산업이다. 지역특성이란그지역의풍토에따른생태계의특성을말하며, 기후는지역의물리적특성을대표하는것가운데하나이다. 기후변화는안정돼있던농업생태계를교란시켜기온, 강수량, 일사량등농업기후요소변화를통해농축산부문과수문부문에영향을미친다. 기후변화가농업부문에미치는파급영향에대한흐름을 < 그림 3-1> 과

52 32 농업부문의기후변화영향분석이론 그림 3-1. 기후변화가농업부문에미치는파급영향체계 같이나타낼수있다. 우선기후변화가농축산부문에미치는영향으로작물의개화 출수등생물학적변화와품질변화, 재배적지이동등을들수있다. 5 기후변화는농업생태계에영향을미쳐병해충발생과개체군의이동및생물다양성에영향을준다. 또한축산부문에는수정과산란등생물학적변화와목초생산에영향을미친다. 기후변화는강수량, 증발, 토양수분등의변화를통한지하수수위와수온, 하천유량, 호소수질등수문분야에도영향을미친다. 기후변화에의 5 기후변화가농작물생산에미치는영향은 1 차적영향과 2 차적영향으로구분될수있다. 1 차적영향은온실가스증가에따른대기조성성분의변화로작물생장반응의변화와농경지군락내에너지와수분수지변화를들수있다. 이러한 1 차적영향에의한농업기후자원의변동으로발생하는 2 차적영향은재배적지변동과농업생태계의변화와농경지토양의이화학적변화등을들수있다 ( 나영은외 6 인, 2007, p.94).

53 농업부문의기후변화영향분석이론 33 한수자원의영향을정량적으로파악하기위해서는대기순환모형 (General Circulation Model) 을기초로확정론적수문모형을이용한다. 이와같이기후변화는농업생산성과농가수익및자산가치등광범위한영향을미쳐농업시스템을변화시키며농업용수원의변화등으로농업기반시설에도영향을미친다. 농업부문의기후변화영향에대한계량적분석은주로실험적이고횡단면분석을중심으로이루어져왔다. 여기서의실험적분석은농경제시뮬레이션모형 (agro-economic simulation models) 을기초로하여이루어지며, 기후수준또는이산화탄소와같은관련변수들을조정하는통제된실험과유사하며, 작물생산량에미치는영향도추정가능하다. 농업생태권역분석 (agro-ecological zone analysis) 은기후변화에따른작물과농업생태지역에서발생되는변화를추적하는작물시뮬레이션모형 ( 약칭하여작물모형 ) 을이용하여이루어진다. 작물생육은작물의유전적인특징, 재배기술, 환경 ( 기후, 토양등 ) 의세가지복합적인작용에의하여결정된다. 작물시뮬레이션모형이란이들세가지요소를입력하였을때작물의생육과수량등을미리예측할수있게만든컴퓨터프로그램을말한다. 작물모형을이용하면기후변화에따른작물생산량을추정하고분석할수있다. 미국에서개발된작물과자원환경의통합을통한작물추정 (Crop Estimation through Resource and Environment Synthesis, CERES) 모형을이용하면아직발생하지않은상황을미리예측하여그결과가어떻게나올것인지를사전에알아볼수있다. 지구온난화에따른기온과강수량변화가농업부문에미치는영향이어떻게이루어지고어느정도인지를분석하기위해실험실에서의연구와모의실험연구, 포장에서의현장연구등다양한방법으로이루어지고있다. 실제로기후변화가농업에미치는영향은관련변수에따라큰차이를보이기때문에정형화된분석결과를제시하기는어렵다. 6 따라서그동안관련 6 기후변화가농업부문에미치는영향을다룬연구성과를분야별로체계적으로정리하는자료는농촌진흥청 (2002), Kurukulasuriya and Rosenthal(2003), 上路雅

54 34 농업부문의기후변화영향분석이론 분야의연구성과를기초로개념적으로긍정적영향과부정적영향으로나누어볼수있다 < 그림 3-2>. 지구온난화의긍정적인영향으로는이산화탄소증가에따른시비효과로작물의생산성증가, 새로운고온성작물 ( 망고, 키위, 유자, 감귤등 ) 의재배가능지역확대, 작물재배기간증가로인한이모작확대, 월동작물저온피해감소및시설재배농작물의난방비절감등을들수있다. 지구온난화의부정적인영향으로는기온상승에따른생육기간단축으로인한작물수량감소와품질저하, 특히사과의당도저하및착색불량과저장성저하, 잡초및농작물의병해충활동증대, 유기물분해촉진으로인한지력저하, 강우증가로인한토양침식의심화등을들수있다. 이밖에도각작물은재배에적합한기후환경지역을가지고있어기후가변화하는경우작물의재배한계선과재배적지가북상함에따라주산지가변동하게된다. 주산지변동은지역별위치에따라위기로작용하기도하고기회로작용할수도있어긍정적 부정적영향으로구분하기가어렵다. 그림 3-2. 온난화가농업부문에미치는잠재적영향 子外 2 人 (2005), 한화진외 (2008) 등에잘제시되어있다.

55 농업부문의기후변화영향분석이론 기후변화영향분석이론 2.1. 기후변화에따른작물생산영향분석 기온및강수량등기후요소변화에따른작물생산예측의정량적평가를위해분산된과학적지식을통합 지원하는통합평가모형 (Integrated Assessment Model, IAM) 이활용되고있으며, 장기간에걸친시간을고려한동학적인모형이주류를이루고있다. 대표적인기후-작물통합모형으로 CERES 모형과기후변화최적화모형등을들수있다. 예를들어 CERES-Rice 모형은기상, 토양, 품종특성모수및재배관련정보를이용하여벼의발육과수확을예측하는모형이다 < 표 3-3>. 이모형은크게벼의그림 3-3. CERES-Ri ce 모형의개념도 자료 : 박정규외 8 인 (2003), p.342; 한화진외 12 인 (2007), p.159.

56 36 농업부문의기후변화영향분석이론 발육단계를예측하는생물계절부문모형 (phenology-sub model), 벼의건물생산및식물체각기관으로의분배를모의하는성장부문모형, 질소와공급을다루는질소-수분의동태적부문모형등으로나누어진다. 7 이와같이세가지부문모형으로구성된 CERES-Rice 모형은기후변화에따른작물생산의중장기예측모형으로 2030~2100년의쌀생산량예측에널리활용되고있다 ( 심교문외 5인, 2008). 이밖에도기후변화에따른작물생산예측모형으로농업생산시스템시뮬레이션모형 (Agricultural Production System Simulator, APSIM), 동태적작물모형 (Dynamic Crop Model), 농업환경예측모형 (Erosion Productivity Impact Calculator, EPIC), 장기간에걸친토양유기물변동과작물생장및탄소저장량을예측하는 CENTURY 모형등여러가지모형을들수있다 기후변화에따른농업부문의경제적영향분석 기후변화영향의경제적분석은기본적으로과학적지식을기초로하며, 과학적불확실성은경제적불확실성과직접적인관련성이있다. 경제적영향분석모형의경우불확실성의결합과변수의공간적이질성 (spatial heterogeneity) 을고려하여두경계선으로나눌수있다 (Zilberman, et al, 2004). 온대성작물과한대성작물이존재하고, 북반구를가정하는기후변화전후두작물의단위면적당이익을그림으로나타낼수있다. < 그림 3-4> 에서제시된바와같이 α를북극에서부터의거리라고할때, 기후변화이전의온대성작물은 b1~a1*, 한대성작물은 a1*~a1, 기후변화이후온대성작물은 b2~a2*, 한대성작물은 a2*~a2에서재배되는것으로상정할수있다. 이경우 b1~b2의토지는분명히사막화될것이고, a1~a2의토지로 7 CERES-Rice 모형의구성과자료입력등에관한상세한내용은박정규외 8인 (2003), pp 에제시되어있다.

57 농업부문의기후변화영향분석이론 37 경작지가정착될것이다. 즉에따른손실지역을나타내며, 에따른이익지역을나타낸다. 영역은온난화영향으로토지가사막화됨영역은토지가추가적으로경작지화됨 그림 3-4. 기후변화영향에대한경제적모형의개념 π 이익손실 경계선 경계선 a2 a1 a2 * a1 * b2 b1 북남 α 기후변화로인해경작과비경작으로이득과손실이발생하나, 전반적인효과가부정적일것인지는불명확하므로다른효과도함께고려해야한다. 또한기후변화에있어서이산화탄소증가가작물생산에미치는영향과관련한시비효과 (fertilization effect) 는탄소증가에따른생산량증가를의미하며, 일조효과 (daylight effect) 는북쪽으로갈수록일조량이줄어들고생산량도줄어드는효과를의미한다. 해충효과 (pest effect) 는기후가따뜻해질수록해충이북쪽으로이동하고생산량이줄어드는것을의미하며, 물효과 (water effect) 는온난화에따른조기해빙 (snow melt) 과홍수발생등을의미한다. 단백질효과 (protein effect) 는탄소증가시생산증가를유발하나단백질생산을감소시키는효과를의미하며, 정착비용효과 (settlement cost effect) 는기후변화로인해재분배와정착비용을필요로하는효과를의미한다 (a1~a2 a1*~a2*).

58 38 농업부문의기후변화영향분석이론 2.3. 경제적모형의접근방법 기후변화가농업에미치는경제적효과분석을위해서는기후와작물간의관계를설명하는변수에대한과학적인분석과기후와경제변수간의관계에대한심층적인분석을필요로한다. 기후변수와작물변수의과거자료에의존하여대부분의분석이이루어지고있으나기온상승과강수량변화에따른새로운여건변화를상정하는경우실제로나타날수있는현상은여러가지변수들에의해크게영향을받기때문에경제적분석에상당한어려움이있다. 또한실제적으로기후변화는대체로 10년, 20년등수십년후의가상적인변화를상정하여분석하기때문에가격과수익등미래변수설정에도어려움이있어여러가지가정조건을설정하여분석이이루어진다. 기후변화의경제적영향분석에는상당한제약이따르지만, 이분야에서이루어진분석모형을종합하면대표적인모형으로크게네가지로나누어접근될수있다. 8 첫째, 작물반응함수 (crop response function) 와생산함수 (production function) 등을이용한농경제모형 (agro-economic model) 은기후변화에따른농산물의생산단수와비용등에미치는영향을추정하기위해이용된다. 기본적으로이들모형은함수형태를구체적으로설정하여접근하는모수적방법론 (parametric method) 과함수형태를설정하지않고접근하는비모수 (nonparametic) 또는준모수 (semi-parametric) 방법론이적용되고있다 (Solomou and Wu, 1999). 농경제모형은여러환경조건과다양한지역에서의기후요소가변화하는경우농산물생산성변화와농가수익변화등을분석하는데활용될수있다. 둘째, 속성가격 (hedonic price) 모형은기후변화의영향은자산가치 (asset values) 에반영되며, 현재자산가격은기후파라미터변화에따른토지가치 8 기후변화에따른농업부문의경제적분석에관한방법론과모형에관해서는 Chang(2002), Kurukulasuriya and Rosenthal(2003), Zilberman(2004), Adger(2006) 등에잘제시되어있다.

59 농업부문의기후변화영향분석이론 39 의가격민감성 (price sensitivity) 을추정하는데이용된다. 기후변화와토지가치를연계하여경제적영향을분석하는속성가격모형으로 Mendelsohn, Nordhaus, and Shaw(1994) 가개발한리카디안모형 (Ricardian model) 을들수있다. 9 셋째, 프로그래밍시뮬레이션 (programming simulation) 모형은가상의조건을설정하고기후정보와토지이용정보를활용하여기후변화에따른최적산출물공급및투입물수요를추정할수있다. 농업부문모형 (agricultural sector model) 을이용하면보전경운 (conservation tillage) 등온실가스감축에따른다양한지역에서의균형가격, 산출수준, 이익등을도출할수있다 (Adams, 1989; Chang, 2002). 특히확률적시뮬레이션은다양한지역에서생산과수익성에대한불확실성과위험을반영하여평균및변이지표의변화정도를계측하는데적용되고있다 (van Asseldonk and Langeveld, 2007). 수리계획프로그래밍모형을기후변화영향분석에적용하기위해서는기후요소와환경변수등에대한여러가지기술적파라미터값을알아야하기때문에기후-작물의통합평가모형과연계된분석모형이활용되고있다. 넷째, 기후변화와농업생산과경제시스템을연계한연산일반균형 (Computable General Equilibrium, CGE) 모형과동태적통합모형 (Dynamic Integrated model of Climate and the Economy, DICE) 을들수있다 (Lewandrowski and Schimmelpfennig, 1999; Cline, 2007). 이들모형은기후변화가농업부문의성장과국내총생산등거시적영향을계측하는데활용되고있다. 9 기후변화의경제적영향분석의접근방식으로 Mendelsohn, Nordhaus, and Shaw(1994) 는작물반응함수와생산함수접근방법이기후변화와관련한조정과적응이고려되지않아비현실적이라고지적하면서리카디언모형을제시하였다. 리카디언방법은토지가치로부터경제적 기후적 환경적요인을측정하기위한시도로전통적인추정법보다선호되며, 기후변화에대한농민의효율적인적응을자동적으로고려하게된다. 그러나리카디언모형은기후변화와토지수익과의관계에서조정비용을고려하지못하는문제점이지적되고있다.

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61 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도제 4 장 지구온난화에따른기후변화현상이농업 농촌현장에서가시적으로나타나고있다. 제4장에서는기후변화가농업환경에미치는실제적인현상으로유효적산온도와기상재해등농업기후자원의변화, 병해충발생, 벼 맥류 채소류 과수등의농산물생산, 주산지이동실태등을살펴보았다. 기후변화에대한농업계의인지도와체감도및대응책등을파악하기위해전국의농업인과관련분야전문가를대상으로실시한설문조사결과를정리하여제시하였다. 1. 농업기후자원의변화 1.1. 식물온도와작물온도의변화 농업생산활동은기본적으로자연환경가운데온도와습도및강수량등기상환경에큰영향을받는다. 기상상태는수시로변하고있으며, 기후는장기간에걸친기상변화의종합적특성을나타내다. 10 지역별기후차 10 대기현상은지구를둘러싸고있는대기의규칙적인일변화및연변화현상과일

62 42 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 이는그지방의토질과작물의생육에도영향을주어그지방특유의농업생태환경을만들어낸다. 우리나라는중위도지대에위치하고있어사계절이뚜렷하게구별되는온대성기후의특징을가지고있다. 농업기후자원이란작물의생장가능기간, 이기간중의식물온도와작물온도의분포, 한발과저온출현율의분포등을의미한다. 일평균기온이 5 이상인일수의지속기간을나타내는식물기간은작물의월동과생육에중요한지표가된다. 왜냐하면봄에일평균기온이 5 이상이되면월동작물이생육을다시시작하고, 가을철에는 5 이하로기온이내려가면낙엽이져서겨울잠에들어가게되므로과수와같은영년생작물의재배관리에중요한지표가되는기간이기때문이다. 특히과수의생육은 5 이상이되는때부터시작되므로, 발아기와개화기의이르고늦음은그지역의식물기간이시작된이후부터의일별평균기온의높고낮음과밀접한관련이있다. 우리나라의식물기간의분포는 201일에서 280일까지약 70일의차이를두고분포되는데, 이기간중의적산온도에따라식생분포의다양성이드러나고작물의재배적지가결정된다 ( 이병렬, 1995). 최근 19년간 ( 년 ) 제주도지역을제외한수원등 56개지역의식물온도의평균출현초일은 3월 7일로과거 19년간 ( 년, 3월 12일 ) 보다평균 5일빨랐고, 평균출현종일은 11월 23일로평균 4일이늦춰져서, 출현지속기간은약 9 일정도길어진것으로나타났다. 최근 19년간의평균식물기간은대관령지역이 210일정도로가장짧았고중부내륙지방은 250일내외, 남부지방은 270일내외였으며, 부산지역을중심으로한남부해안지역이 280일이상으로가장긴것으로분석되었다 < 그림 4-1>. 시적으로불규칙한현상과의복합적인현상이다. 기후란이들의대기현상이시간적 공간적으로일반화된것을말한다. 보통기후는장기간의대기현상을종합한것이고, 기상은시시각각으로변하는순간적인대기현상을가리킨다. 일사량 일조시간 기온 강수량 습도 증발량 구름량 기압 바람등은기후를구성하고있는기후요소이고, 이들요소의지역적특성을주고있는위도 고도 수륙분포 지형 식생등은기후인자라고불린다.

63 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 43 그림 4-1. 식물온도출현지속기간의변화추이 <1969~1987> <1988~2006> 자료 : 심교문외 5 인 (2008). 농업기상자원의기온관련변화요인으로일평균기온이 10 이상이되는작물온도를살펴볼수있다. 10 이상이되면대체로여름작물은생육을시작하고, 월동작물인과수는발아와개화등발육이한층빠르게진행되는환경조건이되므로과수재배에서는작물온도를매우중요시한다. 최근 18년간 ( 년) 일평균기온이 10 이상출현하는지속기간은전국평균 214일로과거 18년간 (210일) 보다평균 4일정도길어진것으로나타났다 < 그림 4-2>. 그러나제천, 금산, 임실등태백준고랭지및소백산간지에서는최근의온도상승에도불구하고, 오히려 2~4일정도짧아진것으로조사되었다. 최근에작물온도출현지속기간이가장크게늘어난지역은수원, 청주, 대전등중부의일부지역으로과거 18년간보다 10일이상길어진것으로조사되었다 ( 심교문외 5인, 2008).

64 44 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 그림 4-2. 작물온도출현지속기간의변화추이 <1969~1987> <1988~2006> 자료 : 심교문외 5 인 (2008) 농업기후대의농업기상변화 농업기후구를농업기후조건이서로다른지역으로구분한것을농업기후지대라고한다. 우리나라의농업기후지대별평균기온은지난 35년간 ( ) 0.95 상승하였다. 기온상승폭이가장낮은기후지대는영남내륙산간지대 ( 영주, 문경등 ) 로서 0.2 상승한반면, 춘천과양평을포함하는중북부내륙지대와중부내륙지대및동해안남부지대는 까지상승하는등기후지대별로상당한차이가있는것으로나타났다. 특히곡창지대인중서부평야지대 ( 서산, 보령등 ) 와차령남부평야지대 ( 군산, 부안, 정읍등 ) 의평균기온은 상승하였고, 대관령을포함한태백고냉지대도 1.04 상승한것으로나타났다 < 그림 4-3>.

65 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 45 그림 4-3. 농업기후지대의연대별기온변화추이 <1970 년대 > <1980 년대 > 동해안북부 (12.4) 동해안북부 (12.2) 중북부내륙 (10.6) 태백고냉 (6.4) 중북부내륙 (10.7) 태백고냉 (6.3) 중부내륙 (10.8) 태백준고냉 (10.0) 동해안중부 (12.6) 중부내륙 (11.0) 태백준고냉 (10.0) 동해안중부 (12.4) 중서부평야소백서부내륙 (11.4) (11.5) 소백산간 (11.0) 영남내륙산간 (11.6) 중서부평야소백서부내륙 (11.6) (11.8) 소백산간 (11.1) 영남내륙산간 (11.4) 노령소백산간 (10.8) 차령남부평야 (12.4) 영남분지 (12.2) 동해안남부 (13.5) 노령소백산간 (10.8) 차령남부평야 (12.5) 영남분지 (12.1) 동해안남부 (13.7) 호남내륙 (12.8) 노령동서내륙 (12.1) 영남내륙 (13.0) 남부해안 (13.9) 호남내륙 (12.9) 노령동서내륙 (12.1) 영남내륙 (12.7) 남부해안 (14.1) 남서해안 (13.5) 남서해안 (13.6) (15.3) (15.4) (15.9) (16.2) <1990 년대 > <2000 년대 > 동해안북부 (12.8) 동해안북부 (12.8) 중북부내륙 (11.2) 태백고냉 (6.5) 중북부내륙 (11.6) 태백고냉 (7.2) 중부내륙 (11.4) 태백준고냉 (10.1) 동해안중부 (12.7) 중부내륙 (11.8) 태백준고냉 (10.5) 동해안중부 (12.9) 중서부평야소백서부내륙 (12.1) (12.1) 소백산간 (11.2) 영남내륙산간 (11.7) 중서부평야소백서부내륙 (12.3) (12.5) 소백산간 (11.5) 영남내륙산간 (11.5) 노령소백산간 (10.9) 차령남부평야 (12.8) 영남분지 (12.6) 동해안남부 (14.3) 노령소백산간 (11.4) 차령남부평야 (13.1) 영남분지 (12.9) 동해안남부 (14.5) 호남내륙 (13.1) 노령동서내륙 (12.1) 영남내륙 (13.1) 남부해안 (14.4) 호남내륙 (13.2) 노령동서내륙 (12.6) 영남내륙 (13.5) 남부해안 (14.5) 남서해안 (13.8) 남서해안 (13.8) (16.0) (16.1) (16.6) (17.2) 자료 : 농촌진흥청 (2008). 한편강수량은지난 35년 ( ) 동안평균 283mm증가하였다. 대관령을포함한태백고냉지대와태백준고랭지지대, 영남내륙산간지대는 mm증가하여증가폭이가장컸는데반해, 영남내륙지대 ( 밀양, 진주등 ) 의강수량증가는 132mm로증가폭이가장낮은것으로나타났다. 또

66 46 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 한중북부내륙지대의강수량은 348mm증가하였고, 곡창지대인중서부평야지대와차령남부평야지대는 mm증가해거의전국평균을약간하회하는수준인것으로나타났다 < 그림 4-2>. 강수량증가추세는계절적으로큰차이를보였는데, 여름철은 1970년대부터급속히증가한반면겨울철은소폭감소하는경향을보이고있어, 최근강수량의여름철편중현상이더욱심화되고있음을보여주고있다. 그림 4-4. 농업기후지대의연대별강수량변화추이 <1970 년대 > <1980 년대 > 동해안북부 (1302) 동해안북부 (1416) 중북부내륙 (1145) 태백고냉 (1418) 중북부내륙 (1352) 태백고냉 (1708) 중부내륙 (1196) 태백준고냉 (1118) 동해안중부 (1100) 중부내륙 (1302) 태백준고냉 (1290) 동해안중부 (1002) 중서부평야소백서부내륙 (1130) (1230) 소백산간 (1152) 영남내륙산간 (1178) 중서부평야소백서부내륙 (1293) (1265) 소백산간 (1228) 영남내륙산간 (1153) 노령소백산간 (1285) 차령남부평야 (1233) 영남분지 (981) 동해안남부 (1172) 노령소백산간 (1406) 차령남부평야 (1281) 영남분지 (1003) 동해안남부 (1142) 호남내륙 (1431) 노령동서내륙 (1229) 영남내륙 (1315) 남부해안 (1521) 호남내륙 (1474) 노령동서내륙 (1420) 영남내륙 (1359) 남부해안 (1548) 남서해안 (1313) 남서해안 (1410) (1394) (1507) (1771) (1890) <1990 년대 > <2000 년대 > 동해안북부 동해안북부 (1383) (1590) 중북부내륙 (1313) 태백고냉 (1974) 중북부내륙 (1448) 태백고냉 (2021) 태백준고냉 태백준고냉 중부내륙 (1295) (1269) 동해안중부 (1103) 중부내륙 (1375) (1511) 동해안중부 (1334) 소백산간 소백산간 중서부평야소백서부내륙 (1303) (1292) (1228) 영남내륙산간 (1324) 중서부평야소백서부내륙 (1304) (1363) (1356) 영남내륙산간 (1439) 영남분지 영남분지 노령소백산간 (1040) 노령소백산간 (1214) 차령남부평야 (1272) (1250) 동해안남부 (1258) 차령남부평야 (1383) (1463) 동해안남부 (1341) 영남내륙 영남내륙 노령동서내륙 (1282) 노령동서내륙 (1436) (1329) 남부해안 (1605) 남부해안 호남내륙 (1654) 호남내륙 (1697) (1395) (1621) 남서해안 남서해안 (1265) (1485) (1470) (1566) (1946) (1896) 자료 : 농촌진흥청 (2008).

67 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 주요농산물생산에미치는영향 2.1. 병해충발생증가 온난화에따른기온상승은새로운병해충을발생시키며이로인해농작물피해가증가하고있다. 특히갈색여치에의한사과, 복숭아, 포도, 콩등의피해가증가하는것으로보고되고있다. 갈색여치는 2001년충북충주와단양에서첫피해사례가발생하였고, 2006년부터충북영동을중심으로옥천, 청원, 보은지역의야산에인접한복숭아, 포도등의과수원에서대규모피해사례가발생하여피해면적은약 20ha에달하며, 2007년에는충북지역전역에서약 30ha의피해가발생한것으로조사되고있다. 쌀의경우바이러스병인줄무늬잎마름병의피해지역이북상함으로써피해면적은경기, 충남, 전남북, 경남등전국적으로 14,137ha에달하는것으로나타나고있다 < 그림 4-5>. 그림 4-5. 벼줄무늬잎마름병확산추세 자료 : 농촌진흥청 (2008).

68 48 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 과수의경우대만 베트남 일본 인도등아시아일대에서서식하고있는주홍날개꽃매미 (Lycorma delicatula) 에의해포도, 복숭아, 사과등에서피해가발생하였다. 이러한피해는 1979년최초로발견된이후피해사례에대한보고가없었으나, 2007년충남연기군포도과수원피해가발생하였고, 2008년에포도과수원약 91ha에서피해가발생한것으로나타났다 < 그림 4-6>. 그림 4-6. 주홍날개꽃매미에의한포도피해사례 < 꽃매미충 (4 령 )> < 포도줄기산란 > < 포도줄기피해 > < 포도알피해 > 자료 : 농촌진흥청 (2008).

69 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 작물별생산에미치는영향 벼 벼재배에서재배기간은작물생산계획에서가장기본이되는조건이며, 기후조건과품종에따라재배기간이결정된다. 특히농업기후조건가운데기온은벼재배기간결정의중요한요소이다. 일반적으로벼는여름작물로기온이상승하면재배가능지역이확대되며, 품종과재배양식도기후적응을위해변화하게된다. 벼의품종은작물재배기간이늘어나면이앙재배에서는조생종재배지대가중생종으로, 중생종재배지대는만생종으로바뀌게될것이고, 현재온도가낮아벼농사를짓지않고있는표고 600m 이상의산간지대에서일부조생종품종의벼재배가가능할것으로보고있다. 우리나라과거기상자료를살펴보면 1970년대적정출수기 ( 등숙기평균온도 : 21~23 ) 는 8월 15일전후였으나, 2000년대에는 8월 21일로적정출수기가약일주일늦춰진것으로나타났다. 벼등숙기평균기온이 21~2 3 로경과되어야고품질쌀생산에유리한데등숙기를고온으로경과하면등숙이충실하지못해벼알무게가가벼워지고단백질함량이증가하여외관상미질과밥맛이나빠지게된다. 기온이상승하면벼발육속도가빨라지면서생육기간이단축되어생산성이감소한다. 이는온난화로인한등숙기간의단축뿐만아니라고온에서의임실율저하, 야간고온에의한호흡손실등이원인인것으로분석된다 < 표 4-1>. 또한등숙기간의기온상승은낱알무게를감소시키고, 단백질함량을증가시켜쌀품질저하를초래하는것으로지적되고있다 ( 심교문외 3인, 2006). 표 4-1. 등숙온도상승에따른쌀품질저하 등숙온도 ( ) 현미천립중 (g) 쌀단백질 (%) 심복백비율 (1/4 이상, %) 비고 시험품종 : 일품벼, 남평벼

70 50 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 맥류 맥류는재배기간의혹한피해를피하여재배적지를선정해왔으나현재는동해안의동해와영덕을기점으로남해안의사천, 보성을거쳐서해안의영광, 군산까지보리를재배하고있고, 내륙에서는거의재배하지않고있다. 이처럼재배적지가변하는이유는해안의경우겨울에내륙보다덜춥고, 보리등숙기의온도가내륙보다낮아입중 ( 낱알무게 ) 이무겁게여물기때문이다. 1987년이후 2000년까지혹한기기온이 1.5~2.5 상승한 춥지않은겨울 현상이지속됨에따라가을보리재배한계선이재조정된것으로분석되고있다. 농업과학기술원 (2000) 의지구온난화에따른가을보리안전재배선에대한조사결과에따르면 1987~1998년의 12년동안 1월의평균기온및최저기온을분석한결과겨울철온난화현상으로가을보리안전재배선이크게북상한것으로나타났다 < 그림 4-7>. 그림 4-7. 가을보리재배지대변화 주 : H 은겉보리, N 은쌀보리, M 은맥주보리를나타냄. 자료 : 심교문외 (2004), p.222.

71 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 채소 고온을요구하는수박, 고추, 토마토등고온성과채류는생육저해온도 (35 ) 이하까지는온도가상승할수록생육이촉진되고당도등품질이높아진다. 그러나무 배추등과같이서늘한기후를좋아하는노지채소의경우는품질이저하될수있다. 고추의경우 15 이하나 30 이상이되면화분에이상이생겨정상적으로착과되지못하며착과가되더라도낙과가많이생길수있다. 또한딸기의경우고온으로인한꽃눈분화장애를극복해야한다. 양파, 파, 상추와같은채소는고온이화아분화를유도하여문제를일으킬수있다. 시설채소재배에는연료가덜소모될것이라고기대하지만, 겨울철일조부족으로반대효과의가능성이있다. 겨울철온도상승은일조부족을초래하는것이우리나라기후의특징인만큼채소생산량감소가나타날수있다. 따라서온난화는시설채소의재배면적을줄이는데이바지할수도있을것으로보인다 과수 기후변화는과수의생장과발육에영향을주며, 과실품질과수확기, 저장력등에도영향을미친다. 사과는영년생작물로한번재식하면 10년이상의장기간동안동일지역에서재배되므로기후조건의변화가생산성과품질에크게영향을미친다. 현재국내에서사과를재배하는지역의연평균기온은 13.5 이하이며, 이보다온도가높아지면좋은품질의사과를생산하기어려운것으로알려지고있다. 사과재배적지는연평균기온이 13 이하로서겨울온도가내륙또는분지의특징을지닌곳이라야한다. 온난화로사과는더욱북쪽아니면현재의고랭지로이동하고있다. 배, 복숭아, 포도, 단감등은재배지역이점차북상하나고온으로부적지가되는곳도있다. 또한기온상승으로남부지방의바람이적은곳에서는참다래재배가보편화되고, 제주도에서는아열대과수재배가이루어지고있다.

72 52 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 제주도의경우온난화로작물의생육반응이가속화되고연평균기온은상승추세에있다. 제주도의기온은 1970년에 15.1~15.9 였으나, 2004년에는 15.6~17.5 로 0.5~1.6 상승한것으로나타났다. 이에따라온주밀감발아기는 1994년에는 4월 14일이었으나 2004년에는 4월 5일로 10일단축된것으로나타났다 농산물주산지의북상이동 사과의주산지가경북에서충북으로, 제주도에서만생산되던원예작물이남해안지역으로북상하고있다. 월동배추는전남해남으로, 겨울감자는전북김제까지, 한라봉은전남고흥과경남거제등까지북상하고있는실정이다. 사과의주산지인경산의경우 1990년재배면적은 658ha에서 2007년에는 48ha로크게줄어들었고, 영월은 1990년불과 30ha였으나, 2007년에는 186ha 로크게증가하였다. 또한한라봉의경우제주도지역에한정되어재배되고있었으나, 2007년재배면적을보면제주도 1,137ha, 고흥 13ha, 거제 8.4ha, 통영 7ha 등으로점차북상하는것으로나타나고있다 < 그림 4-8>. 그림 4-8. 주요농산물주산지의이동도

73 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 기후변화에대한농업계인지도 3.1. 농업인조사 설문조사개요 가. 조사목적과표본선정 농업인들이실제로체감하고있는기후변화에따른농업부문의영향을파악하기위해설문조사를실시하였다. 설문조사내용은농업인의지구온난화에대한인지도와생활의변화, 농업에미치는영향, 중요한정부정책, 작물별영향및대응계획등에대해조사하였다. 설문문항은, 조사대상자의특성파악을위한응답자정보기입란 7문항, 지구온난화인식을파악하기위한 9문항, 지구온난화에따른품목별실태를파악하기위해미곡및맥류 14문항, 채소류 13문항, 과실류 15문항등총 58문항으로설계하였다 < 부표 1>. 조사시기는 2008년 8~9월사이에실시되었으며, 조사대상은한국농촌경제연구원현지통신원 450명 ( 우편조사 ) 과제주도감귤재배농업인 ( 면접조사 ) 15명으로총 465명의농민으로구성된다. 465명의응답중축산농가의응답 ( 축산과경종작물혼합농가는조사에포함 ) 을제외한 460 농가의응답을분석하였다. 조사대상자의지역분포는도별농경지면적과온도변화의정도를고려하여경상도 32.0%, 전라도 30.5%, 충청도 17.2%, 경기도 7.5%, 강원도 7.5%, 제주도 5.2% 로구성하였다. 나. 설문조사대상자의특성과분석방법 설문조사에응한농업인 460명의사회경제적특성을알아보면, 성별로는남성 98%, 여성 1%(96.8%) 로나타났고, 연령은 60세이상이 65% 를차지하고, 50세미만이 8% 를차지하고, 경력은 30년이상이 82.1% 를차지하

74 54 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 는것으로나타났다 < 표 4-2>. 재배작목은주작목으로미곡및맥류 62.2%, 부작목으로채소류 15.3%, 기타작목으로인삼, 담배등의특용작물, 화훼등이포함된다. 조사자료에대한통계분석에는 SPSS 10.0 프로그램을이용하였으며, 빈도와교차분석등을사용하였다. 교차분석에서통계적유의성은 χ 2 검정을이용하였다. 성별나이학력경력주작목부작목 표 4-2. 조사응답자의사회경제적특성 단위 : 명, % 항목 응답수 비중 남 여 무응답 세미만 세미만 세미만 세미만 세이상 중학교이하 고등학교이하 전문대학교이상 년미만 년미만 년미만 년미만 년이상 미곡및맥류 채소류 과실류 기타 결측값 미곡및맥류 채소류 과실류 기타 결측값 계

75 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 기후변화에대한인지도와체감정도 온난화로인한기후변화인지도와관련하여 들어본적은있다 가 20.2%, 어느정도알고있다 는 70.4%, 자세히알고있다 가 6.5% 등으로기후변화에대한인지도가매우높은것으로나타났다 < 그림 4-9>. 그림 4-9. 기후변화에대한인지도및체감도 (n=460) 기후변화에대한체감시기에대해 5년전 이 36.3%, 10년전 이 21.7%, 최근 이 19.1% 로응답하여체감시기가 5년전부터높게나타났다. 온난화에따른생활변화에대해 다소좋아질것이다 가 9.3% 인반면, 다소악화될것이다 가 63.5%, 매우악화될것이다 가 13.7% 로 77.2% 가악화될것이라고응답하여우려되는입장이높은것으로나타났다. 작목별온난화에대한체감시기를보면미곡 맥류재배농가는 5년전 33.7%, 3 년전 21.1% 로나타났고, 채소류의경우 5년전 35.0%, 10년전 33.3%, 과실류의경우 5년전 38.8%, 10년전 22.5% 로대체로 5년전부터체감한농가의비중이상당히높은것으로나타났다.

76 56 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 표 4-3. 작목별 온난화 체감시기에 대한 인지도 단위 : % 항목 20년전 10년전 5년전 3년전 최근 무응답 합계 미곡및맥류 채소류 주작목 과실류 기타 무응답 주 : p< 기후변화와농업 온난화가농업생산에어떠한영향을미치는지에대한질문에 73.9% 가 부정적인영향을미친다 라고응답하였고, 온난화의중요성과관련 중요하다 라는응답이 61.7% 로높게나타났다 < 그림 4-10>. 그림 지구온난화가농업에미치는영향에대한인식 ( n=460)

77 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 57 기후변화가농업생산에미치는영향에대한계층간차이는주요재배작목별로, 미곡및맥류농가는 72.8% 가 부정적인영향을미친다, 10.2% 가 긍정적인영향을미친다 고응답하였다. 또한채소류농가는 66.7% 가 부정적인영향을미친다, 15.0% 가 긍정적인영향을미친다, 과실류농가는 82.6% 가 부정적인영향을미친다, 11.3% 가 긍정적인영향을미친다 고응답하여주요재배작목별로농업생산에미치는영향이다소상이하게나타났다. 전반적으로과실류농가는부정적인입장을, 채소류농가는긍정적인입장을보여지구온난화로재배가능작물이확대되는데따른채소류농가의이득이반영된결과로볼수있다. 주작목 표 4-4. 지구온난화가농업에미치는영향 항목표본수매우부정적 다소부정적 보통다소긍정적 매우긍정적무응답 단위 : 명, % 합계 미곡및맥류 채소류 과실류 기타 무응답 전체 주 : p<0.05. 농업에서지구온난화가중요하다는의견에대한계층간차이는주요재배작목별로, 응답자중미곡및맥류농가의 60.6%, 채소류농가의 60%, 과실류농가의 68.8% 가 중요하다 라고응답하였으며, 특히과실류농가에서지구온난화의중요성이크다고생각하는것으로나타났다.

78 58 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 항목 표 4-5. 농업에서지구온난화의중요성 표본수 전혀중요하지않음 별로중요하지않음 보통 다소중요 매우중요 단위 : 명, % 무응답합계 미곡및맥류 주 채소류 작 과실류 목 기타 무응답 전체 주 : p 값 <0.05. 기후변화에대한품목별반응을알아보기위해미곡및맥류, 채소류, 과실류등세가지로설문문항을분리하여조사하였다. 재배시기와관련 온난화로인하여빨라졌다 는응답은미곡및맥류가 20.4%, 채소류 18.9%, 과실류 14.6% 로나타났다. 원인은모르겠으나빨라졌다 는응답은미곡및맥류가 42.4%, 채소류 29.6%, 과실류 25.0% 로나타났다. 전반적으로재배시기는미곡및맥류, 채소류, 과실류등의순으로빠르다고응답하였다 < 그림 4-11>. 그림 기후변화로인한재배시기와재배면적변화에대한반응 무응답 과실류채소류미곡및맥류 무응답 변화없다 변화없다 원인은모르나빨라졌다 4 원인은모르나증가하였다 온난화로인해증가하였다 과실류채소류미곡및맥류 원인은모르나감소하였다 온난화로인해빨라졌다 온난화로인해감소하였다 (%) (%) 주 : 미곡및맥류 n=294, 과실류 n=80, 채소류 n=60.

79 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 59 재배면적의변화와관련 변화없다 는응답이가장많았으며품목별로는미곡및맥류 (37.6%), 과실류 (28.0%), 채소류 (25.4%) 의순서로나타났다. 원인은모르겠으나감소하였다 는응답은미곡및맥류 (29.1%), 채소류 (28.5%), 과실류 (21.1%) 순서로나타났으며 온난화로인하여감소하였다 는응답도미곡및맥류, 채소류에서각각 11.7%, 11.1% 의응답을보였다. 온난화로인하여생산량이변동하였는가에대한응답으로 변화없다 는응답이가장많았으며품목별로는미곡및맥류 31.5%, 과실류와채소류가각각 25.7% 의순서로나타났다. 원인은모르겠으나감소하였다 는응답은미곡및맥류 28.9%, 채소류 27.2%, 과실류 20.2% 의순서로나타났으며 온난화로인하여감소하였다 는응답도미곡및맥류 14.1%, 채소류와과실류에서각각 12.2% 의응답을보였다 < 그림 4-12>. 지구온난화로인한품질 ( 과실류는당도 ) 의변화에대하여 변화없다 는응답이미곡및맥류 34.6%, 과실류 23.0%, 채소류 15.0% 의순서로나타났다. 원인은모르겠으나좋아졌다 는응답은과실류 23.9%, 미곡및맥류 17.8%, 채소류 14.8% 의순서로나타났으며 온난화로인하여나빠졌다 는응답은채소류 21.1%, 미곡및맥류 14.1%, 과실류 9.1% 로나타났다 < 그림 4-12>. 그림 기후변화로인한품목별생산량및품질변화에대한반응 무응답 무응답 변화없다 변화없다 원인은모르나증가하였다 온난화로인해증가하였다 과실류채소류미곡및맥류 원인은모르나나빠졌다 온난화로인해나빠졌다 과실류채소류미곡및맥류 원인은모르나감소하였다 원인은모르나좋아졌다 온난화로인해감소하였다 온난화로인해좋아졌다 (%) (%) 주 : 미곡및맥류 n=294, 과실류 n=80, 채소류 n=60.

80 60 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 전반적으로재배시기에대해서는원인은모르나빨라졌다는비중이가장높았고재배면적, 생산량, 품질변화에대해서는변화없다는비중이가장높았다. 품질부분에서는과실류가원인은모르겠으나좋아졌다고응답한반면, 채소류에서는나빠졌다는응답이높았다. 농민들은잦은기상이변및기상재해등을통하여기후변화를체감하고있으나아직까지는농업생산에직접적인영향을체감하고있지는않는것으로나타났다. 특히농업생산의변화가기후때문인지다른요인에의해서인지에대한구분도현재까지는불분명함을알수있다 기후변화와자연재해 온난화로인한자연재해중농작물에가장해로운영향을주는것으로이상기온 59.3%, 태풍피해 14.1%, 병해충발생증가 13.7% 등으로나타났다 < 그림 4-13>. 그림 농작물에큰영향을미치는자연재해 ( n= 460)

81 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 61 온난화로인한자연재해발생에대해연령대별로다른반응을보였다. 40세미만은이상기온 50.0%, 물부족과홍수가각각 25.0% 등으로가장많았으며, 40 50세미만은이상기온 61.3%, 50 60세미만은이상기온 69.6%, 60 70세미만은이상기온 65.0%, 70세이상은이상기온 45.3% 로나타났다. 연령별공통적으로이상기온에대한피해를가장해롭다고응답하였으며 40세 70세는이상기온다음으로병해충발생증가를큰피해로간주하고있으나, 40세미만은물부족과홍수등의피해를크게생각하는것으로조사되었다. 최근물부족문제가이슈화되면서 40세미만의젊은연령층에서물문제의심각성을높게생각하는것으로해석된다 기후변화에따른대응책 온난화문제는대체로최근 5년전부터인식하고있으며우려의시각을보이는것으로조사되었다. 특히, 사과, 마늘등의재배적지이동, 병해충증가, 예상하지못한자연재해발생증가등을통하여온난화의영향을인지하고있는것으로나타났다. 농업인들은지구온난화에대해인식하고있으나구체적인대응책은마련하고있지않는것으로나타났다. 지구온난화문제는장기적으로농업전반에영향을미치기때문에적절한대응책마련이필요하다. 특히, 농업은자연환경에매우의존적이나농업인개인이대응하는데한계가있으므로지방자치단체및농업관련단체에서시범적대응책마련이필요하다는의견이많이제시되었다 < 표 4-6>. 기후변화에대응하기위한정책적대응으로장기적인영농환경개선, 정확한기상예보시스템구축과기후변화에적응할수있는작목연구및홍보가중요하다는응답이높게나타났다.

82 62 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 표 4-6. 기후변화대응책에대한농업인의주요의견 주요사항정보제공대응책대체에너지영농환경연구 내용온난화로인한작목전환의필요성에대한홍보및정보제공농작물생태환경정보신속제공정확한기상예보과거및미래기후변화예고장기적인계획수립기후변화로인한자연재해, 병충해발생대책온난화배출저감을위한정부규제및대책친환경에너지사업확대장기적인영농환경개선영농환경개선연구온난화에적합한품종개선 3.2. 전문가조사 설문조사개요 온난화의농업부문영향에대한전문가 ( 교수, 연구사, 지도사포함 ) 조사를실시하였다 < 부표 2>. 조사대상및방법은우편조사와강원도농업기술원이주관한 기후온난화대비강원농업의진로탐색심포지엄 ( 개최 ), 농촌진흥청에서주관한 기후변화대응연구개발중장기계획토론회 ( 개최 ) 에참석한전문가및교수등 40명을대상으로하였다.

83 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 기후변화에대한인지도 지구온난화에대한인지도는정도의차이는있으나대부분체감하고있는것으로나타났다 < 그림 4-14>. 농촌현장에서사과재배지역의북상, 아열대과수등의노지재배등을통하여지구온난화를인지하게되었다는응답이많았다. 그림 지구온난화에대한체감실태 ( n= 38) 지구온난화에대한인식시기는 5년전부터체감하였다는응답이 44.7% 로가장많았고 10년전부터인식한경우도 23.7% 로조사되었다. 또한 20 년전부터인식하였다는응답도 10.5% 로개인에따라지구온난화에대한인식시기와정도가다른것으로나타났다 < 그림 4-14> 지구온난화와농업 지구온난화가농업생산에얼마나영향을미치는지에대해서는 92.1%(38 명중 35 명 ) 가영향을미친다고응답하였다. 이중지구온난화로인해농

84 64 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 작물에가장해로운영향을미치는자연재해는이상기온이 52.6%, 물부족 18.4%, 홍수및빈번한기상이변으로인한태풍피해가각각 13.2% 등으로나타났다 < 그림 4-15>. 지구온난화의대응책으로가장중요하다고생각되는정책으로는온실가스감축을위한화학비료사용감축등친환경농업실천지원이 30.6%, 기상예보시스템등통계및정보제공이 25.0% 로나타났다. 그밖에대체에너지개발과작목전환지원정책도각각 13.9%, 16.7% 로나타났다. 즉, 장기적으로지구온난화를감축하는친환경농업정책이중요하며현실적으로온난화피해를대비할수있는기후관련정보제공이중요함을시사한다. 그림 지구온난화에대응하기위한주요정책 ( n=36) 지구온난화에따른품목별실태파악 지구온난화로인한미곡과채소류에대한영향과관련하여아직까지는생산량변동관계가명확하지않은것으로나타났다 < 그림 4-16>. 반면, 지구온난화와병충해와의관계에서는쌀의경우온난화로인해병충해증가가높은반면채소는원인은정확하지않지만병충해가증가하였다는답변비중이높아작물별로병충해정도가다르게나타나는것으로판단된다.

85 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 65 그림 지구온난화와농업생산및병충해관계 ( n=31) 쌀수확량감소에따른대책으로등숙기간의온도상승에대응한품종육성, 수광태세가좋은품종개발, 수중형품종, 내도복성품종개발필요, 재배품종을극조생종, 조생종을중생종, 만생종으로분산재배권유, 모내기시기를늦추는방법등이제시되었다. 한편, 채소수확량감소에따른대책으로시설재배및작목전환등도제시되었다. 벼병충해를예방하기위한대책으로작기의이동및품종의변천, 적지적작의원칙준수, 방제비보급율증대, 예찰강화및방제농약전액보조지원방안도제시되었다 온난화에대한전문가제언 최근사과재배지의북상및이상기온의빈번한출현등으로인하여지구온난화에대한피해가심각해지고있다. 실제농작물에서는재배시기변화, 병해충발생증가의문제가일어나고있으나, 생산량과품질에큰영향을미치지않는것으로나타나고있다. 온난화대책으로환경변화에적응할수있는적절한품종개발, 기술개발

86 66 기후변화에따른농업환경변화및농업계인지도 및보급이필요하며, 농업뿐만아니라다른산업전체의온실가스저감노력이필요하다. 또한, 정부는지속적으로환경친화적인농업육성과함께기상예보및통계시스템구축, 대체에너지개발등에도집중해야한다. 물부족문제도점차심각해지고있으므로이에대한대응책마련도필요하다. 마지막으로, 농업전문기관은농업의지구온난화현상에대한예찰기능을강화하여농업에서일어나는온난화피해현상및대책에현실적으로대처할수있도록해야한다는견해도제시되었다 지자체대책과연구기관추진과제 화학비료및농약절감연구, 가축분뇨의시용연구, 병해충모니터링등에관한연구가이루어지고있다. 최근온난화대비작목개발시험 ( 블루베리, 차나무, 미나리, 사과등 ) 과숙기별시험재배가진행되고있다. 기후변화대응작물품종개발, 병해충발생변동조사와통일대비강원북부동해안지역의감자 2기작품종개발및적응성검정, 남방계산채자원을이용한품종개발 ( 난지지역에서도재배될수있는품종 ) 등이이루어지고있다. 농촌진흥청에서는 2009년부터기후변화대응중장기연구과제로기온상승에따른작물생산성및재배적지영향평가, 온도상승에따른병해충 잡초영향평가, 논생태계교란대책, 물부족에대비한물절약형농업기술개발, 농업지대별기상재해경감을위한기상정보활용방안등의과제를핵심과제로추진할계획인것으로조사되었다.

87 농업부문에미치는영향분석제 5 장 기후변화가농업부문에미치는영향에대한계량화작업은중요한과제이다. 제5장에서는농업부문에미치는영향분석을위해비모수및준모수분석법을이용하여쌀 배추 무 사과등의생산성분석, CERES-Rice 모형을이용한기온상승의벼생산성장기전망, 사과와귤의재배지대변화와전망, 경제적영향분석을위해리카디언모형을이용한농지가격과농업총수입등농업경제에미치는영향에대한분석을시도하였다. 1. 농업생산성에미치는영향분석 1.1. 분석모형 영향분석을위한계량분석모형의선택 기온과강수량등기후인자의변화가농업생산에미치는영향계측접근방법으로특정함수를가정하여회귀분석을수행하는모수적접근 (parametric approach) 과함수형태를가정하지않고신축적으로분석하는비모수적 (non-parametric) 또는준모수적 (semi-parametric) 방법이적용되고있다.

88 68 농업부문에미치는영향분석 비모수적혹은준모수적분석법에도매우다양한모형들이포함되며, 각모형은특유의장단점을가지고있어이용하는자료와분석대상의특성에따라이들모형들가운데적절한것을선택할수있다. 따라서이연구에서는비모수적분석법중에서도가장기본적인분석법이라할수있는커널회귀분석 (kernel regression) 과준모수적분석법중가장많이사용되는모형가운데하나인부분선형모형 (partially linear model) 을이용하였다 비모수적및준모수적분석법 설명변수의 J -차원벡터를 x i 로, 농산물단수를 y i 라하고, N 개의관측치 ( i = 1,...,N ) 가이용가능하다고가정한다. 이러한가정하에서비모수적분석법은다음과같이모형화할수있다. y i = m(x i )+ε i, ε i ~iid[0,σ 2 ε] (5-1) 비모수적분석에서는모수적분석의경우와달리함수형태 m( ) 이구체적으로설정되지않는다. 비모수적분석법의대표적인형태는국지가중평균추정량 (local weighted average estimator) 이라하여어떤관측치 x 0 가있을때이관측치부근에서의 y i 들의평균치를다음과같이산정하는방법이다. mˆ( x0 )= N i =1 w i0, h y i (5-2) w i0, h = w( x i,x 0,h), N w i0, h =1. i =1 여기서 w i0, h 는각관측치에부여되는가중치로서 x 0 로부터먼관측치일수록그값이작아진다. 많은비모수적분석법이식 (5-2) 와같은종류의추정법에해당되지만가중치 w i0, h 를정해주는방법에있어서로차이가있고, 아울러대역폭 (window width) 이라불리는 h를선택하는방법도모형별로각각다르다.

89 농업부문에미치는영향분석 69 국지가중평균추정량가운데가장널리사용되는분석법이커널회귀분석 (kernel regression) 이며, 커널추정량은다음과같다. mˆ( x0 )= 1 Nh 1 h 2...h J 1 Nh 1 h 2...h J N x K i =1 ( i - x 0 h ) y i N x K i =1 ( i - x 0 h ) (5-3) 여기서, K( x i - x 0 h ) = k ( x i1 - x 01 h 1 ) k ( x i2 - x 02 h 2 )...k ( x ij- x 0J h J ) 위식 (5-3) 에서 K( ) 는다변량커널함수로서 J 개의단일변량커널함수의곱으로설정되며, h j 들은대역폭이라불린다. 식 (5-3) 에서선택되어야할것은커널함수 k( ) 와대역폭 h j 인데, 특히후자의선택이추정결과에민감한영향을주는것으로알려져있다. h j 는추정결과에민감한영향을주기때문에이를선택하는데는여러가지기준이있다. 추정량의평균적분자승오차 (mean integrated square error, MISE) 를최소화하도록고안된커널함수와 h j 를동시에구하기도하고, 이방법을적용할때계산과정에필요한정보를모두얻는것이어려운과제이므로해결하기위한대안으로서일종의교차확인법 (cross validation method) 을사용하기도한다. 연속변수 [ x c i =(x c i1,...,x c ip)] 와이산변수 [ x d i =(x d i1,...,x d iq)] 를모두포함하는모형의비모수추정은다음과같이이루어진다. mˆ( x0 )= 1 N N i =1 W(x 0,x i :h,λ)y i 1 N i N W(x 0,x i :h,λ) =1 (5-4) W(x 0,x i :h,λ)= p s =1 1 x k h s ( c is- x c 0s h s ) L(x d 0,x d i,λ) 다음으로준모수적분석법으로부분선형모형 (partially linear model) 이있다. 이모형은회귀식을통상적인선형함수와그형태가설정되지않은함수의두부분으로구성되어있다고본다. 준모수적분석에서는부분선형

90 70 농업부문에미치는영향분석 모형 (partially linear model) 으로벌칙스프라인회귀식을이용할수있다. 혼합모형에서확률변수 u 의공분산이비교적복잡한형태를지니므로간단한변수변환을통해모형을더단순화시킬수있다. 즉, b = Ω 1/2 u와 Z = Z Ω - 1/2 로변환하고, 전체추정모형을 Y= X β+z b + ε으로변형할수있다. 이렇게변형하면 cov(b)= σ 2 bi K 인새로운확률변수벡터 b 가도출되고, 최종추정모형은다음과같다. Y= Xβ+Z b+ε, cov ( b ε) = ( σ 2 bi K 0 0 σ 2 εi n) (5-5) 위에서제시된식 (5-4) 과식 (5-5) 를이용하여곡물류에서대표적인작목으로쌀, 채소류에서대표적인작목으로배추와무, 과실류에서대표적인품목으로사과등네작물을대상으로커널회귀분석이이루어졌다 분석결과 쌀 기후변화가쌀생산에미치는영향을분석하기위한자료는전국평균자료를이용하는경우관측치수가너무적어통계적유의성문제가발생하기때문에주요주산지에서의연도별자료를혼합한 (pooled) 패널자료를이용하였다. 경기, 충남, 전북, 전남, 경북등 5개도를대상으로 1975~ 2006년까지의일반벼자료를이용하여기온과강수량의기후변수에따른수량변화의쌀생산성을분석하였다. 1990년대이전까지는통일벼와일반벼가동시에생산되었고, 두품종간단위면적당생산성이큰차이를보이기때문에일반벼만을대상으로분석하였다. 벼의생육기간인 4~10월사이의평균기온과평균월간강수량과단수와의관계를그림으로나타낼수있다 < 그림 5-1>. 이상관측치로보이는하나의관측치에서매우낮은

91 농업부문에미치는영향분석 71 생산성이나타났고, 각지역별로 1980년냉해로인해낮은생산성이관측되었다. 전체적으로기온이나강수량과생산성이어떤관계를가지는지를이그림만으로파악하기는어려운것으로나타났다. 그림 5-1. 쌀단수와기온및강수량 비모수적커널함수추정과관련하여 4~10월의평균기온과단수와의관계를커널회귀분석하되, 연속변수 (continuous variable) 인기온변수의커널함수로 k(z)=exp(-z 2 /2)/ 2π와같은 2차 Gaussian함수를사용하면, 최적 h 의값으로 0.33이추정되고, 쌀경작기의평균기온이미치는영향은 < 그림 5-2> 와같이추정되었다 (Hayfield and Racine (2007) 의 R 패키지 np를사용 ). 수직의점선은부스트래핑 ( 추출회수 399회 ) 을통해얻어진각예측치의 95% 신뢰구간을나타낸다. 이그림에서는연평균기온이어느정도상승할때까지는기온이오를수록단수가높아지지만어느수준이상이되면기온상승은오히려단수를낮추는역할을하는것으로제시되고있다.

92 72 농업부문에미치는영향분석 그림 5-2. 경작기간평균기온과쌀단수와의관계 : 단일변수모형 기온변화와쌀수량과의관계를보면기온이 19 를넘게되면도함수의신뢰구간이 0을포함하게되어기온변화가쌀단수에미치는영향은통계적으로는 0이라할수있다. 한편기온이 19 이하인관측치 (64개) 에있어추정된비모수모형의도함수를구해보면평균 24.4kg로서벼의생육기간동안 1 의기온상승은 10a당평균 24.4kg의쌀생산량이증가함을알수있다. 또한기온이 20 이상인관측치 (34개) 에있어서는기온의 1 상승은 10a당쌀생산량을오히려 6.2kg 감소시키는것으로추정할수있다. 쌀단수는연도별기술변화에의해서도영향을받고, 아울러지역별로도차이가있다. 따라서발생한모든단수변화를기온변화때문이라보는것은문제가있다. 강우량, 지역더미, 연도등도포함해서분석할필요가있는데, 강우량의경우포함해도변수의식별이잘되지않는것으로나타나제외하였다. 생산성의지역별차이를감안하기위해전남을기준으로하여경기 (d1), 충남 (d4), 전북 (d5), 경북 (d7) 의이산변수혹은더미변수를부여하였고, 아울러연도는순위를가지는이산변수로취급하였다. 분석결과를보면우선충남과전북은전남에비해단수가높은데, 경기는전남보다조금더높은것으로나타났다 < 표 5-1>.

93 농업부문에미치는영향분석 73 변수 경기더미 충남더미 전북더미 경북더미 연도 강수량 표 5-1. 부분선형모형추정결과 ( 쌀 ) 경작기간평균기온과강수량 8 월의평균기온과강수량 추정치 t- 값추정치 t- 값 (0.481) (0.518) (0.462) (0.554) (1.217) (1.249) *** (1.376) *** (1.147) *** (0.354) ** (1.119) *** (4.305e5) *** (0.220) 기온대역폭 ** *** *** *** 주 : *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타내고, ( ) 안은 x변수들의대역폭추정치임 부분선형모형과벌칙스플라인회귀분석결과를보면두경우모두기온이낮을때에는기온상승으로단수가증가하고그효과는통계적으로도유의한것으로나타났다 < 표 5-2>. 한편기온이일정수준이상상승하면더이상의단수증가효과가없거나오히려단수가하락하는것으로나타났다. 현재기온이이미높은수준으로추가적인기온상승이쌀단수를하락시키는영역에서는추정도함수의통계적유의성이높지는않은것으로나타났으나, 분명한사실은기온상승이쌀단수를증가시키지는않는다는것으로해석될수있다.

94 74 농업부문에미치는영향분석 표 5-2. 벌칙스플라인 회귀분석 결과 ( 쌀 ) 변수 경작기간평균기온과강수량 8월의평균기온과강수량추정치 t-값추정치 t-값 상수항 *** *** 경기더미 *** ** 충남더미 *** *** 전북더미 *** *** 경북더미 * 연도 *** *** 강수량 *** *** 기온평활파라미터 주 : *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타냄 배추 배추는봄배추, 고랭지배추, 가을배추등지역별로생육기간이다른문제가있다. 각유형의배추주산지를모두포함하기위해전남 (d6), 경북 (d7), 충북 (d3), 강원 (d2) 의자료가사용되었다. 생육기간 4~11월의평균기온및강수량과단수와의관계는 < 그림 5-3> 과같다. 그림 5-3. 배추단수와기온및강수량

95 농업부문에미치는영향분석 75 배추종류에따라재배기간이다른문제로인해배추생산성에기온이미치는통계적으로유의한영향을찾기는어렵다. 비모수적모형의경우기온이단수에영향을미치지않는것으로추정하며, 준모수적분석법인부분선형모형의추정결과는 < 표 5-3> 에제시되어있다. 특히배추의경우전체평균자료보다각월별자료를사용할경우기온이나강수량이미치는영향이더불규칙한것으로나타났다. 지역더미의경우비교기준은강원도로설정하였다. 배추는지역별로생산성차이가커고랭지인강원도에비해여타지역의생산성이높다. 그러나연도별로도생산성이늘어나는정도가통계적으로유의하지않고, 강수량도많으면생산성이높아지지만통계적으로유의한정도는아니다. 기온의경우도비교적낮은수준에서는높아지는것이도움이되지만거의대부분의영역에서기온이생산성에미치는영향이수평선이다. 표 5-3. 부분선형모형추정결과 ( 배추 ) 변수 경작기간평균기온과강수량 추정치 t- 값 충북더미 (0.650) *** 전남더미 (0.463) *** 경북더미 (0.745) *** 연도 (4.432e5) 강우량 3.875(0.218) 기온대역폭 주 : *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타내고, ( ) 안은 x 변수들의대역폭추정치임.

96 76 농업부문에미치는영향분석 무 무역시전국에서생산되고각지역별로재배기간이다르다. 4~11월의자료를이용할경우평균기온및강수량과단수와의관계는 < 그림 5-4> 와같은데, 포함된지역은제주 (d9), 경북 (d7), 충북 (d3), 강원 (d2), 전남 (d6) 이고역시강원이지역더미의기준지역이다. 무의경우도배추와마찬가지로커널회귀분석보다는부분선형모형이비교적성공적으로추정되었으며, 기온이나강수량이생산성에뚜렷하게영향을주지않는것으로나타났다 < 표 5-4>. 대신시간이지날수록생산성이증가하고, 고랭지에비해여타지역의생산성이높아진다. 기온의경우미약하지만오히려생산성이떨어지는것처럼보이는데, 모형예측치의신뢰구간이너무넓어통계적으로유의한정도는아니다. 커널회귀분석법을적용하면기온이생산성에미치는영향이없어두변수간그래프가수평선으로나타나고, 벌칙스플라인회귀분석을하면두변수간의관계는부분선형모형의경우와유사하게나오지만그도함수의추정치가 0으로나와결국두변수간의관계가통계적으로유의하지않음을의미한다. 11 그림 5-4. 무단수와기온및강수량 11 배추와무의경우다른변수들은포함시키지않고기온변수만포함해서분석해도단수에대한영향이통계적으로유의하지않다.

97 농업부문에미치는영향분석 77 변수 충북더미 전남더미 경북더미 제주더미 연도 강수량 표 5-4. 부분선형모형추정결과 ( 무 ) 경작기간평균기온과강수량 추정치 (0.489) (0.269) (0.795) (0.292) (3.789) (3.048e6) 기온대역폭 t- 값 * *** *** *** *** 주 : *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타내고, ( ) 안은 x변수들의대역폭추정치임 사과 대표적인과일인사과의주산지로포함된지역은경북 (d7), 경남 (d8), 충북 (d3), 충남 (d4), 전북 (d5) 이다. 지역더미의기준지역은경북 (d7) 으로설정하였다. 단수와만개기에서수확기인 5~10월사이의평균기온및강수량과의관계는 < 그림 5-5> 와같다.

98 78 농업부문에미치는영향분석 그림 5-5. 사과단수와기온및강수량 사과의경우에도완전한비모수적분석법인커널회귀분석은성공적이지못하였다. 즉, 비모수적분석에서는기온이단수에영향을미치지못하는것으로나타났다. 반면부분선형모형은각변수의영향을도출할수있고, 그결과는 < 표 5-5> 에제시되어있다. 사과의재배기간평균자료를이용할경우강수량은생산성에영향을주지않는다. 지역별효과의경우경북과비교할때전북과충북은생산성이낮으나, 충남과경남은경북과생산성차이가없는것으로나타났다. 기온이상승하는경우생산성을증가시키지만예측치의신뢰구간폭이너무넓고, 아울러기온변수의대역폭도너무크게추정되어준모수적모형보다는일반선형모형이더적합하다고할수있다. 선형모형을사용하면기온과생산성사이에는양의관계가존재하며, 통계적으로도유의한것으로나타났다.

99 농업부문에미치는영향분석 79 변수 충북더미 충남더미 전북더미 경남더미 연도 강수량 표 5-5. 부분선형모형추정결과 ( 사과 ) 재배기간평균기온과강수량 8월의평균기온과강수량추정치 t-값추정치 t-값 (0.613) (0.835) (0.338) (0.429) (1.033) (1.183e7) * (2.277) (9.885e6) *** (0.315) (2.025) *** (1.228e6) e-3 (2.622e7) 기온대역폭 1.856e ** *** *** 주 : *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타내고, ( ) 안은 x변수들의대역폭추정치임. 사과재배에중요한시기라할수있는 8월의기온및강수량자료를이용한결과를보면강수량의영향, 지역차이의영향, 연도별영향등은재배기간평균자료를사용할때와큰차이가없다. 그러나기온의경우대역폭추정치가크지않아비모수적혹은준모수적으로모형화를하는것이적합하며, 또한예측치의신뢰구간도상대적으로좁아보다신뢰할수있는추정결과를보여준다. 즉사과의경우지역별수확시기의차이등으로인해만개기에서수확기사이의전체기간의기온보다도특정월별기온변화가생산성에더큰영향을주며, 기온이상승할수록생산성이높아지는것으로분석된다.

100 80 농업부문에미치는영향분석 1.3. 시사점 기후변화에따른농업부문의생산성분석에서는 1975년이후의각주산지별자료를이용하여쌀, 배추, 무, 사과의단위면적당생산성이기후와강수량, 그리고여타변수들에의해어떤영향을받는지를알아보기위해모수적및준모수적기법들을적용하였다. 여기서이루어진기후변화에대한농산물생산성분석결과는대체로지난 30년의정상적인기후를반영하는자료를기초로하였기때문에미래에발생할것으로예상되는지구온난화의영향을예측하는데한계가있다. 현재보다도상당히높은평균기온이아직은관측된적이없기때문에통계적유의성을가질정도의효과를예측하는데어려움이있다. 다만현재사용되고있는농법과품종이제한된범위내에서기온이나강수량변화에어떻게반응하는지를경험적으로살펴보는것은향후발생할영향의방향을예견하는데어느정도의도움을줄수있을것이다. 분석결과쌀의경우가적용되는세가지모형모두기온과단수사이에비교적유의한상관관계가있음을보여주었다. 쌀의경우기온이과거의평균보다낮은상태에서평균수준으로접근할경우생산성이통계적으로유의하게증가한다. 예를들어재배기간의평균기온이 19 이하인경우 1 의기온상승은 10a당생산량을약 24.4kg 증가시킨다. 그러나기온이지금까지의평균기온이나비교적높았던수준보다도더높아지면단수는줄어드는것으로추정된다. 그러나이영역에서는관측치의수가상대적으로적고, 추정되는한계효과의신뢰구간도 0을포함하는매우넓은구간이기때문에높은기온상승이생산성을하락시킨다는것이통계적유의성에의해뒷받침되는것은아니다. 높은기온영역에서의추가온도상승의효과에대한통계적신뢰성을얻기위해서는향후발생하는기온변화를반영하고자료상의온도분포를더늘리는것이필요할것이다. 향후기온상승이쌀단수를감소시키는효과에대한통계적유의성은약하나, 기온상승이쌀단수를더증가시키지는않을것이라는점은분명하다. 배추와무의경우지역별로재배시기가다르다는자료상의문제는있으나, 전체적으로기후와단수사이의상관관계가매우약하다는결론을내

101 농업부문에미치는영향분석 81 릴수있다. 대표적인과일인사과의경우준모수적모형인부분선형모형이성공적으로적용되며, 대체로기온상승이생산성을높이는것으로나타났다. 그러나사과의경우재배기간동안의평균기온보다는특정시기의기온변화가더중요한영향을미친다는것도보여주었다. 이상의결과는기온상승이농업생산성에미치는영향이품목별로상당히다를수있다는점을보여준다. 아울러사과와같은몇몇품목을제외하고는단기적인기온변화가아니라지금까지의평균기온보다더상승하는장기적인기온상승이생산성증가에도움을주지는않는다는것을보여준다. 그러나이러한결론도출은몇가지점에있어유의할필요가있다. 첫째, 본연구는이미밝힌바와같이자료의제약으로인해 30년정도의관측치밖에사용할수없어보다장기적인기온변화효과를예측하기에는한계가있다. 둘째, 많은품목에서지역별특성이생산성에영향을미치는것으로나타났다. 이는지역별토양이나생산규모외에기후역시지역특성형성의중요한요소이므로향후기온변화가지금의지역별특성에거의준하는생산여건차이를가져올수있기때문에현재지역특성차이에서기후의차이가어느정도기여하고있는지를검토할필요도있다. 셋째, 분석모형으로사용한커널회귀분석모형은분석대상의특성과분석가능한자료에따라그활용도가다르므로향후추가적인분석이이루어지는경우대상작목과자료등을고려하여분석모형을선택하는것이바람직하다. 넷째, 농업생산성변화를정확하게파악하기위해서는작물의수량변화를기후적요인과기술적요인으로분리하여접근하는것이바람직하다. 그러나기술적인요인의경우대체로일정한추세로볼수있으므로기후요인과작물의생산성을함수관계로설정하여분석해도영향력분석에큰문제는없는것으로판단된다 /97 년을대상으로쌀단수증가의요인별기여도를보면기술요인 21.6%, 기상요인 78.4% 를차지하는분석결과를제시한바있다 ( 김정호, 1998, p.39).

102 82 농업부문에미치는영향분석 2. 농산물생산의중장기전망 2.1. CERES-Rice 모형을이용한쌀생산성장기전망 국립기상연구소의 2011~2100년기간의기후변화시나리오를기초로 CERES-Rice 모형을이용하여조생종 ( 오대벼 ), 중생종 ( 화성벼 ), 만생종 ( 동진벼 ) 을대상으로쌀생산을예측한결과, 세품종모두중장기 (2011~ 2040년 ) 에는출수기가 7일정도빨라지고, 장기 (2071~2100년) 에는최대 20일까지, 생리적성숙기는최대 1개월까지단축될것으로전망되었다. 또한 CERES-Rice 모형을이용하여한반도기후변화시나리오 (A2 시나리오 ) 에따른벼생산성변화를분석결과에따르면, 1971~2000년평년기후도에서시뮬레이션한 10a당전국평균쌀수확량은전국평균 539kg이고, 도별로보면충남이 591kg으로가장높고, 강원도가 493kg으로가장낮은것으로나타났다 < 표 5-6>. 지구온난화로평년보다온도가 2 상승하는경우 10a당벼수량은전국평균은 515kg으로평년보다 4.5% 감소하는것으로추정되었다. 도별로는 표 5-6. CERES-Ri ce 모형을이용한중장기쌀생산예측 단위 : kg/10a, % 2 상승 3 상승 4 상승 5 상승 도별평년평년수량수량평년수량평년대비대비대비 강원 경기 경남 경북 전남 전북 충남 충북 평균 자료 : 심교문외 (2008). 수량평년대비

103 농업부문에미치는영향분석 83 전남과전북이 5.9~6.9% 감소하여감소폭이가장크고, 충남과충북은 2.4~2.7% 정도감소하여감소폭이상대적으로적을것으로나타났다. 온도가평년보다 3 상승하는경우 10a당전국평균벼수량은 495kg으로평년보다 8.2% 감소할것으로예측되었다. 도별로는전라남도가평년수량대비 10.1% 감소로감소폭이가장컸으며, 충청남도는평년대비 7% 감소로감소폭이가장적은것으로분석되었다. 온도가평년보다 5 상승하는경우 10a당전국평균벼수량은 459kg으로평년보다 14.9% 감소하는것으로분석되었다. 도별로는전라남도가 19.4% 감소로감소폭이가장컸고, 다음으로충청남도가 16.2% 감소하는것으로예측되었다. 반면에강원도는 10.2% 감소하는것으로추정되어수량감소폭이상대적으로가장낮을것으로예측되었다. 이러한생산량감소는온난화로인한등숙기간의단축뿐만아니라고온에서의임실율저하및야간고온에의한호흡손실때문인것으로분석되고있다. 평년 (1971~2000년) 대비온도가상승 (3, 5 상승 ) 하는조건에따라전국 1,455개읍 면별벼생산량을 CERES-Rice 모형에의해모의한결과를 < 그림 5-6> 에제시된바와같이지도로나타낼수있다 ( 심교문외 5인, 2008). 그림 5-6. 기후변화전망에따른벼생산성변화예측 자료 : 심교문외 (2008).

104 84 농업부문에미치는영향분석 2.2. 사과재배적지변화와생산전망 사과는영년생작물로한번재식하면 10년이상의장기간동안동일지역에서재배되므로기후조건의변화가사과의생산성과품질에크게영향을미친다. 온도상승으로사과재배적지가이동할것으로전망되고있다. 생육기의기온이상승함에따라남쪽에서북쪽으로, 해안에서내륙으로, 평지에서산지로, 도시의중심에서외곽으로사과재배적지가점차축소되는것으로분석된다 < 그림 5-7>. 그림 5-7. 온도상승에따른사과 ( 후지기준 ) 재배적지의변화 농촌진흥청 (2007b) 의한반도사과 ( 후지기준 ) 재배적지변화에관한연구결과에따르면현재보다평균기온이 1 상승시남한은재배적지가크게감소하는반면북한의재배적지는증가하는것으로나타나예상재배면적은기준시점의 27,000ha에서 14.8% 감소한 23,000ha로추정하였다. 기온이 2 상승하는경우예상재배면적은기준시점대비 33.3% 감소한 18,000ha, 기온이 3 상승시에는 44.5% 감소한 15,000ha로전망하였다. 따라서평균

105 농업부문에미치는영향분석 85 기온이 3 상승하는경우남한재배적지는현재시점에비해약 80% 감소하고, 북한재배적지는 7.1% 감소할것으로전망된다 < 표 5-7>. 표 5-7. 온도상승에 따른 사과의 재배적지 전망 ( 후지 기준 ) 구분 현재 1 상승 2 상승 3 상승 한반도재배적지 ( km2 ) 65,464 55,880 44,698 35,790 남한재배적지 ( km2 ) 34,363 20,284 11,805 6,892 북한재배적지 ( km2 ) 31,101 35,596 32,893 28,898 예상재배면적 ( ha ) 27,000 23,000 18,000 15,000 자료 : 서형호외 3인 (2005) 감귤재배에미치는영향 아열대과일인감귤은기후변화에민감하여향후기온상승이이루어지는경우제주도의감귤재배면적이크게변화할것으로분석되고있다. 기온상승에따른제주도의감귤재배의최적지를예측한결과현재시점을기준으로기온이 0.5 상승시 93% 증가한 61,292ha, 1 상승시 2.6배증가한 83,434ha, 2 상승시 3.6배증가한 83,434ha로예측되었다 < 표 5-8>. 한편제주도지역의재배적지와재배가능지는기온상승에따라감소할것 구 표 5-8. 기온상승에따른제주도감귤재배면적예측 분 최적지 (15.5 이상 ) 적지 (14.5~15.5 ) 가능지 (13.8~14.5) 현 재 31,679 (100) 51,758 (100) 22,975 (100) 0.5 상승 61,292 (193) 39,566 (76) 18,024 (78) 1.0 상승 83,434 (263) 30,704 (59) 15,035 (65) 2.0 상승 114,174 (360) 20,303 (39) 11,243 (49) 주 : ( ) 내수치는현재시점 (100.0) 대비지수변화를나타냄. 자료 : 전승종 (2007), p.63.

106 86 농업부문에미치는영향분석 으로전망되었다 ( 전승종, 2007). 기온상승에따른제주도감귤재배지분포도변화를예측한난지농업연구소의연구결과에서연평균기온이 15.5 이상지역을최적지 ( 청색 ), 14.5~15.5 지역을적지 ( 녹색 ), 13.8~14.5 지역을가능지 ( 황색 ), 10. 0~13.8 부적지, 10.0 이하지역을불가능지 ( 백색 ) 등 5개등급으로구분하여온도상승정도에따른재배지변동상황을나타내었다 ( 전승종, 2007, pp.62-63). 기온이상승함에따라제주도감귤재배지는해발 200m 이하해안, 평지에서 250~350m 중산간및산지로이동되는것으로나타나고있다 < 그림 5-8>. 그림 5-8. 기온상승에따른제주지역의감귤재배지변동예측도 < 현재 > <0.5 상승시 > <1.0 상승시 > <2.0 상승시 > 자료 : 전승종 (2007).

107 농업부문에미치는영향분석 87 지구온난화에따른기온상승으로우리나라의감귤재배지는남쪽 ( 제주도 ) 에서북쪽 ( 육지 ) 으로점차북상하고재배지역이확대될것으로전망된다 < 그림 5-9>. 평균기온이 2.0 상승하는경우남해안도서지방, 전남및경남평야지대까지북상하여재배적지가약 30배증가할것으로전망된다 ( 난지농업연구소, 2005). 그림 5-9. 기온상승에따른우리나라감귤재배지변동예측도 < 현재 > <0.5 상승시 > <1.0 상승시 > <2.0 상승시 > 자료 : 전승종 (2007), p.64.

108 88 농업부문에미치는영향분석 2.4. 시사점 기후변화에따른농산물생산의중장기전망을위해서기후요인과작물생산을연계한통합모형인 CERES-Rice 모형을이용하여예측하였고, 과수분야사과와귤의재배적지예측은기존의연구결과를활용하였다. CERES-Rice 모형을이용한쌀생산의중장기변화를예측한결과기온이평년 (1971~2000년) 보다 2, 3, 4, 5 상승시전국평균쌀단수는평년대비각각 4%, 8%, 10%, 15% 감소할것으로제시되었다. 이러한예측결과는정도에따라차이가있으나기온상승은쌀생산의감소요인으로작용하게되므로적절한적응대책이마련되어야함을시사하고있다. 기후변화의쌀생산장기예측을위해서는기상, 토양, 품종등작물재배관련정보를기초자료로생육과정을시뮬레이션하게되므로연구결과와실제와는다를수있다. 그러나 CERES-Rice 모형은기후변화가작물생산에미치는영향을과학적으로분석하는유력한수단으로많은국가에서활용되고있고, 이용된파라미터의적정성에대한검토가이루어져국립농업과학원에서이루어진모의실험결과는상당한신뢰성을가지는것으로평가될수있다. 과수분야에서기후변화가사과와귤의재배적지에미치는영향에대한분석은기존의연구성과를기초로관련분야전문가에의해이루어졌다. 사과재배적지의경우기후변화로남한지역은재배적지가크게감소하고북한지역은기온이 2 상승시까지는재배적지가증가하나, 3 가되는경우북한지역까지도재배적지가감소하는것으로전망되었다. 따라서예상되는재배면적은기온이 1, 2, 3 상승시현시점대비각각 14.8%, 33.3%, 44.4.% 감소할것으로예측하였다. 이러한예측결과는분석능력과가정조건에따라재배적지면적이어느정도달라질수있으나대체적으로는사과재배의경우기온상승으로상당한재배면적감축은불가피하다는것이대체적인시각이다. 따라서사과의경우기후변화에대응하여지역별

109 농업부문에미치는영향분석 89 재배면적에대한예측과이에따른적절한대응책마련이시급한분야이다. 기후변화가농업분야에항상부정적요인으로작용하지는않는다. 지역과품목에따라긍정적인요인으로작용할수있다. 감귤의경우기온상승시현재감귤주산지인제주도의경우감귤재배최적지는기온이 0.5, 1, 2 상승시현시점대비 1.9배, 2.6배, 3.6배증가할것으로예측되었다. 또한감귤재배지역은기온이 2 상승하는경우제주도에서북상하여남해안도서지방, 전남및경남평야지대에서도재배가가능하고재배면적이증가할것으로전망되었다. 아열대과일인감귤은지구온난화가진행될수록재배면적이확대될것으로예측되어기존의주산지역인제주도는물론이고향후재배가가능한전남과경남등남부지방에서는기후변화의위기를기회로활용할수있는적절한대응책마련이이루어져야한다. 기후변화가농업분야에긍정적인요인으로작용하는대표적인사례로감귤의재배지변동예측을살펴보았으나, 지역별 품목별로긍정적인영향을미칠수있는사례를발굴하여적극적으로활용하는방안이마련되어야한다. 3. 농업경제에미치는영향분석 3.1. 리카디언접근방법 기후변화의경제적영향분석을위한생산함수접근방법은기후변화에따른직접적인영향분석이가능할뿐이며생산에투입되는요소들의대체와조정, 즉기후변화의적응을위한투입요소조정에따른생산량증감등과같은간접적인영향을반영하지못해경제적인영향에대한과소추정의문제가발생한다. 이러한문제점을해결하기위해 Mendelsohn, Nordhaus and Shaw(1994) 는리카디언모형 (Ricardian Model) 을개발하였다. 이모형은기후변화에따른농지의가치와농산물수익변화를추정함으로써경제적인영향을평가하는방법이다. 기본적으로기후가변화함에따라바뀌는

110 90 농업부문에미치는영향분석 모든생산요소를감안한장기적인균형상태에서토지가격은토지이용에따른수익인준지대 (quasi-rent) 를나타내는것으로가정한다. 리카디언모형은기후변화영향계측과관련하여정확히계측되거나식별되기어려운적응을포함시킬수있는강점을보유하고있다. 따라서농지의가치나이윤을직접계측하기때문에기후변화에따른작물의생산성변화와같은직접적인영향뿐만아니라투입생산요소의대체효과, 토지이용의변화와같은간접적인영향을모두고려할수있으므로기후변화의경제적영향분석에널리활용되고있다 분석모형 생산자가이윤극대화방향으로토지를이용할경우토지가치는기후변화에따라영향을받는다는전제에서출발하였다. 완전경쟁시장을고려할때토지의지대는토지의최적이용에따른가치와같게된다. 따라서농지의가치나이윤을직접계측하여기후변화에따른작물의생산성변화와같은직접적인영향뿐만아니라투입요소의대체효과, 토지이용의변화와같은간접적인영향을모두측정할수있다. 모형수립을위해우선효용극대화문제에서부터출발하여아래와같은역수요함수를도출한다. P = D -1 (Q,Y) (5-6) 여기서 P 는가격벡터, Y 는소득을나타낸다. 가격은수요량의함수이기는하나시장개방의영향으로기후가바뀌더라도변화하지않는다고가 13 리카디언모형의활용에따른문제로비교정태분석에서조정비용을고려하지않은점과적응등조정과정의동태적변화를반영하지못한점등이실제적연구의한계점으로제시되고있다 (Quiggin and Horowitz, 1999).

111 농업부문에미치는영향분석 91 정하였다. 14 시장에서구입할수있는노동, 자본등의투입요소와외생적으로정해지는기온, 강수량등의기후변수로구성된생산함수를제약조건으로이용한비용최소화문제는아래와같이표현된다. Min K i w K i (5-7) s.t. Q i = Q i (K i, E) i =1,...,n 여기서 i는품목을나타내며, w(=[w 1, w 2,..., w j ]) 는투입요소가격, Q i 는생산량, K i (=[K i1, K i2,..., K ij ]) 는시장구입이가능한투입요소, E 는기후변수를나타내는벡터이다. 여기에서도출된비용함수는다음과같은형태로나타낼수있다. C i = C i (Q i, w, E) (5-8) 이렇게구해진비용함수를이용하여주어진가격하에서이윤을극대화시키는문제를다음과같이나타낼수있다. Max Q i P i Q i -C ' i(q i, w, E)-p L L i (5-9) ' 여기서 C 는토지를제외한모든투입요소를포함한비용함수이며, i p L 은해당지역의토지가격 ( 또는지대 ), L i 는 i 품목생산을위해이용된토지면적을나타낸다. 최적조건을만족하는생산수준에서완전경쟁일경우수익은영이된다. 14 실제추정에서도가격의변화정도는미미하여영향을거의미치지않는것으로제시되고있다 (Mendelsohn et al., 1996).

112 92 농업부문에미치는영향분석 P i Q * i -C ' * i (Q * i, w, E)-p L L i =0 (5-10) 따라서토지가격은아래와같이 i 품목생산에따른이윤에서가변비용을제외한수익을전체토지면적으로나누면된다. p L =[P i Q * i -C ' * i (Q * i, w, E)]/L i (5-11) 미래토지비용의현재가치 ( V L ), 즉단위면적당수익은토지의가치를나타내며다음과같이표현된다. V L = 0 p L e - rt dt = { [ P i Q * i-c '* 0 i (Q * i, w, E)]/L i}e - rt dt (5-12) 한편기후가 E A 에서 E B 로바뀜에따라변화하는사회적후생 (social welfare) 변화는식 (5-13) 과같이나타낼수있다. 15 (5-13) 생산량은기후변수의함수이므로선적분의정의에따라위의식을전개하면다음과같은결과를유도할수있다 아래의적분기호는선적분 (line integration) 을나타낸다. 16 Just, Hueth and Schmitz(1982) Appendix 참조.

113 농업부문에미치는영향분석 93 (5-14) 따라서미래의사회적순후생에대한현재가치는전체토지가치의변화와같게된다. (5-15) 3.3. 단계적추정방법 기후변수분석 리카디언접근방법을이용한기후변화의경제적영향분석은두단계의과정을거치게된다. 첫번째단계는분석대상지역의정확한기후를파악하기위해기상관측소의위치정보와그지역의기후요소 ( 온도, 강수량 ) 와의관계를알아내는것이다. 이과정은이용자료의공간적인위치를반영하기위한작업으로,

114 94 농업부문에미치는영향분석 행정자료를이용하는사회경제변수와관측소의정보를적용하는기후변수가지리적으로차이를나타내기때문이다. 기후변수분석접근방법을식으로나타내면다음과같다. 기후 = f( 위도, 경도, 고도, 해변과의거리등 ) 여기서종속변수인기후는각기상관측소에서측정된온도및강수량을나타내며, 독립변수는해당관측소의위치에관한정보들이다. 특정지역의기후정보는주변기상관측소에서수집된모든자료를이용하는보간법 (interpolation) 을적용하여추정하게된다. 각관측소에서제공하는기후정보는분석대상지역의중앙에서부터관측소까지거리의제곱근 (square root) 만큼가중치를두어계산하게되는데, 관측소별로미치는영향을차별하기위해서이러한과정을거친다 경제분석 두번째단계는추정된기후자료와사회경제적변수, 토양변수등을토지지대또는토지이용에따른수익 (quasi-rent) 에대해회귀분석하여기후변화가농업에미치는영향을평가하는것이다. 추정식을개념적으로제시해보면다음과같이나타낼수있다. 즉, 토지가격또는수익 = g( 기후변수, 사회경제적변수, 토양변수등 ) 대표적인사회경제적변수로는농가당단위면적소득을들수있으며, 토양변수로는위도, 경도, 염분, 수분함량, 토양침투성등이있다. 여기서사용된농지가치는완전경쟁하의토지시장에서농지가격이최적이용가치를적절히반영할경우에는실제로조사가격을그대로이용할수있다.

115 농업부문에미치는영향분석 분석자료 기후 기후를예측하기위해김제, 당진등쌀주요생산지를비롯하여김장배추, 김장무, 고추, 마늘, 사과, 배의주산단지 27개시 군을분석대상지역으로선택하였다. 모든관측소의기후정보가각시 군의기후에영향을미친다는가정하에 1988~2007년까지지속적으로정보를제공하는관측소를모두포함하였는데, 전체 79개관측소가운데 57개소가해당된다. 농업에미치는기후변화의장기적인영향을측정하기위해각관측소의 20 년자료를이용하였으며, 농업에미치는계절적인영향을반영하기위하여 1월, 4월, 7월, 10월등의자료를적용하였다. 즉 1월의기온은병해충발생에영향을미치며, 7월의기온과강수량은작물의성장에, 10월은작물수확에큰영향을미치는것으로가정하였다. 27개시 군의 1월, 4월, 7월, 10월의기온과강수량에대한분석결과김제와충주의추정결과를보면 < 표 5-9> 과 < 표 5-10> 에상세하게설명되어있다. 여기서 LONG은경도를나타내며, LAT는위도, ALT는해발고도를나타낸다. 또한 SHORE는관측소에서가장가까운해안까지의거리를나타내는것으로해양이기후에미치는영향을반영하였다.

116 96 농업부문에미치는영향분석 표 5-9. 지역기후측정분석모형추정결과 ( 전북김제 ) 기온 강수량 1 월 4 월 7 월 10 월 1 월 4 월 7 월 10 월 C ** ** ** ** * LONG ** ** ** ** ** LAT ** ** ** ** ** LAT ** 0.2 ** -0.1 * 0.2 * 1.6 ** 4.5 ** 11.8 ** 2.8 ** LONG ** ** ** -4.9 ** LONG LAT ** -9.8 ** ** 5.0 ** ALT * ** * ** ALT ** ** ** LAT^ALT ** 48.8 ** ** LONG ALT * ** * ** SHORE * ** 33.1 ** 91.4 ** 38.1 ** SHORE LONG SHORE LAT SHORE ALT ** -0.3 ** -0.8 ** -0.3 ** ** ** ** -0.1 ** ** ** 2.9 ** ** Adj R 관측치수 주 : *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타냄.

117 농업부문에미치는영향분석 97 표 지역기후측정분석모형의추정결과 ( 충북충주 ) 기온 강수량 1 월 4 월 7 월 10 월 1 월 4 월 7 월 10 월 C ** * ** ** ** LONG ** * ** ** ** * LAT ** ** ** ** ** LAT ** 0.2 ** ** * ** ** LONG ** * * ** ** LONG LAT ** ** ** ** ALT ** ** ALT ** ** ** * ** LAT ALT ** ** 50.8 ** * ** LONG ALT ** ** SHORE ** ** ** ** SHORE LONG * ** ** * ** SHORE LAT ** ** ** * SHORE ALT ** ** * ** ** * ** Adj R 관측치수 주 : *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타냄. 회귀분석결과를통해추정된방정식에각시 군중앙점의경도, 위도, 해발고도, 해안까지의최단거리를대입하여 27개시군의 1월, 4월, 7월, 10월온도와강수량을계산하였다. 대표적인지역의추정치가 < 표 5-11> 과 < 표 5-12> 에제시되어있다. 계측지점과가장가까이에위치한관측소의 20년평균기온과강수량을비교해보면, 기온의경우대체로비슷한결과를도출한것으로나타났으나강수량의경우오차가크게나타났다. 이는추정방법에서발생한문제일수있으므로추가적인보완이필요하다. 즉모형의설명력을높이기위

118 98 농업부문에미치는영향분석 하여자료를제공하는관측소를모두포함하여통계적으로유의한계수를추정할수는있었다. 그러나이과정에서발생하는공간적자기상관문제를완전제거하지못하였기때문에인접한관측소의실제강수량과전혀다른추정치를나타내고있는것으로판단된다. 17 표 주요 지역의 월별 평균 기온 및 강수량 추정치 기온 강수량 1월 4월 7월 10월 1월 4월 7월 10월 김제 나주 서산 안성 충주 표 인접관측소의월별평균기온및강수량 기온 강수량 1월 4월 7월 10월 1월 4월 7월 10월 전주 ( 김제 ) 광주 ( 나주 ) 서산 ( 서산 ) 이천 ( 안성 ) 제천 ( 충주 ) 사회경제및환경관련자료 리카디언모형을적용하기위해기후변수를비롯하여사회경제변수와농업생산에영향을미칠수있는토양, 위치등에관한자료를이용하였다. 17 충주의 10 월강수량참조.

119 농업부문에미치는영향분석 99 자료에관한자세한내용은 < 표 5-13> 에제시되어있다. 기후에관한기온과강수량자료는 1단계에서추정한기온과강수량추정방정식의전망능력이매우떨어지는것으로나타나이용하기힘들것으로판단되어해당지역관측소의자료를직접이용하였다. Temi Temi 2 Raini Raini 2 Avtem Avrain 표 리카디언모형의이용변수 변수설명 i 월평균기온 i 월평균기온의제곱 i 월강수량 i 월강수량의제곱 연평균기온 월평균강수량 Landv 농지가격 ( 내부자료 2007), 논과밭의가중평균가격 ( 천원 /ha) Frevenue 농업총수입 ( 천원 /ha, 도별, 통계청 > 농가경제통계 2007) Crevenue 농작물수입 ( 천원 /ha, 도별, 통계청 > 농가경제통계 2007) Landsz 지역별경지면적 ( 통계청 > 국토 > 국토면적 2006, 한국토양정보시스템 > 토양통계 > 토양이용통계 > 논 + 밭 ) Sdis 해안까지의최단거리 Long 경도 지역의 1인당생산액 ( 도별, 통계청 > 지역계정 > 지역소득통계 > 경제 GRDPPCAP 활동별지역내총생산 2006, 통계청 > 인구 > 시 군 구별주민등 록인구 2006) POPDEN 인구밀도 ( 통계청 > 인구 > 시군구별주민등록인구, 통계청 > 국토 > 국토면적 2006) POPGR 인구증가율 (%) SALT 농지면적 ( 논 + 밭 ) 에대한염해답의비율 ( 한국토양정보시스템 > 토양통계 > 토양이용통계 > 논 ) WET 농지면적 ( 논 + 밭 ) 에대한습답의비율 ( 한국토양정보시스템 > 토양통계 > 토양이용통계 > 논 ) KFAC 토양침식성인자 (k-factor) ( 농촌진흥청, 전국토양침식위험성평가 p11) IRR 관개시설수혜면적비율 (2006 수혜면적 / 국토면적, 통계청 ) SLOPER 경사도 (%, 한국토양정보시스템 > 토양통계 > 물리적특성통계 > 경사, 논 + 밭을합친면적에대한각경사도별가중평균 ) 배수등급 ( 한국토양정보시스템 > 토양통계 > 물리적특성통계 > 경사, 논 PERMEA + 밭을합친면적에대한각등급별가중 (92.5, 77.5, 62.5, 47.5, 32.5, 17.5) 평균 FLOOD 상습홍수피해지비율 (2006 피해면적 / 국토면적, 통계청 )

120 농업부문에미치는영향분석 100 농지가격에관한자료는한국농촌경제연구원내부자료를이용하였다. 농지가격의편의 (bias) 를방지하기위해농업진흥지역내외의농업지역만대상으로논가격과밭가격을평균하여사용하였다. 농업총수입 (Frevenue) 과농작물수입 (Crevenue) 은통계청자료를이용하였는데, 시 군별자료가없어도 ( 道 ) 단위자료를적용하였다 < 표 5-14>. 지역별 1인당 GDP 역시통계청에서제공하고있는도단위자료를이용하였다. SALT, WET, SLOPER, PERMER 등은한국토양정보시스템의자료를이용하였다. SALT는지역의논과밭의면적가운데염해답이차지하는비율을나타낸것이며, WET는지역의논과밭의면적가운데습답의면적을비율로나타낸것이다. SLOPER는구간별로제시된경사도에해당하는논과밭의면적인데, 구간의중앙값으로가중평균한값이다. PERMEA는배수등급을나타내는데, 정성적으로제시된여섯등급에각각 92.5, 77.5, 62.5, 47.5, 32.5, 17.5점을부과한후면적으로가중평균하여구한값이다. KFAC는토양의침식성인자를나타내는데, 구간별로제공되므로중간값을적용하였다. 해안까지의최단거리 (Sdis) 와경도 (Long) 는지역의중앙지점의경도와해안까지의거리를나타내는데, GIS를이용하여구하였다. 대상지역은쌀, 김장배추, 김장무, 고추, 마늘, 사과, 배의주산단지와농지가격조사지역등모두 80 개시 군이다. 표 대상지역농지가격현황 단위 : 천원 /ha 평균 논 밭 전국 255, , ,597 강원도 245, , ,477 경기도 628, , ,392 경상남도 228, , ,492 경상북도 138, , ,869 전라남도 102,159 99, ,869 전라북도 120, , ,476 충청남도 305, , ,241 충청북도 278, , ,960

121 농업부문에미치는영향분석 분석결과 0 농지가격을기후변수, 기후변수의제곱, 사회경제변수, 토양변수등에대해대수-선형함수 (log-linear function) 를설정하여회귀분석을실시하였다. 농지가격은농지로부터나오는농업소득의미래가치이외에위치에따른미래투자가치를내포하고있다. 따라서지역의농지가격및독립변수에관한자료가전체에미치는영향을차별하기위해모든변수들의자료를농지면적또는농작물수입으로가중하여회귀분석하는가중회귀분석 (weighted regression) 을적용하였다. 기온과강수량에대해더미변수 (Dumterm, Dumrain) 를사용하였는데각각연평균기온이높은영암, 강수량이타지역에비해많은평창과하동지역을나타낸다. 모형에 2차항을포함한것은농지가격과기후변수와의비선형관계를점검하기위한것이다. 따라서추정된 2차항의계수가통계적으로유의할경우비선형관계를나타낸다고해석할수있다. 회귀분석은세가지모형으로나누어실시하였는데, 농지면적으로가중한농지가격을기후변수로만회귀분석한경우 ( 모형1), 다른변수들을포함하여회귀분석한경우 ( 모형2), 그리고농작물수입으로가중한경우 ( 모형3) 등이다. 정도의차이는있으나세방정식모두기후변수에대해비슷한결과를나타내는것으로분석되었다. 즉연평균기온상승이농지가격에대해서는부정적인영향을나타내지만, 연평균강수량은긍정적인영향을보이는것으로나타났다. 기후변수와다른독립변수를포함할경우경지면적으로가중한결과와농작물수입으로가중한결과가모두비선형관계를나타내는것으로분석되었다. 또한기후변수의 2차항이양의값을가질경우경작가능한최저기후가있다는것을나타내는데, 그기후에서벗어나면농지의가치가올라간다는것을나타낸다. 반면 2차항이음의값을가질경우, 농지의가치를최고로하는적정기후가있다는것을나타낸다. 기후변수이외의독립변수들의방향이두모형에서일관성있게나타났

122 농업부문에미치는영향분석 102 다. 지역의 1인당생산액 (GRDPPCAP) 과인구증가율 (POPGR) 은농지가격에양의영향을미치는것으로나타났다. 즉소득과인구가늘어날수록농지에대한수요가많아지고결국농지가격이상승하는것으로해석할수있을것이다. 한편농업에부정적인요인으로고려되는토양침식성과경사도는농지가격에대해모두음의영향을미치는것으로나타났다. 상습피해지비율 (Flood) 의경우예상과달리농지가격에대해양의영향을미치는것으로나타났다. 그이유는전체 80개가운데 53개시 군에서피해지가없는것으로나타났으나, 농지가격이상대적으로높은수도권의시 군이대부분피해지역으로포함되었고비율도높게나타났기때문인것으로해석된다. 추정된결과에따르면연평균기온인섭씨 12.4 에서 1 상승하게되면 모형 2 의경우농지가격은약 1,455 만원 /ha 하락하는것으로나타났으며, 모형 3 의경우 1,924 만원 /ha 정도하락하는것으로분석되었다 < 표 5-15>. 표 농지가격분석결과 변 수 추정계수경지면적가중모형 (1) 경지면적가중모형 (2) 농작물수입가중모형 (3) 상수항 (0.671) *** (3.529) ** (2.511) Avtem (-1.498) * (-1.87) (-1.308) Avtem (1.326) * (1.796) (1.181) Avrain *** (3.04) ** (2.004) ** (2.165) Avrain *** (-3.038) -6E-04 ** (-2.01) -8E-04 ** (-2.14) Dumtem (-1.035) ** (-1.998) (-1.34) Dumrain (1.653) (1.528) GRDPPCAP * (1.751) (0.965) SALT (-1.604) WET *** (3.466) ** (2.419) KFAC *** (-3.058) (-1.157) POPGR *** (4.625) *** (4.307) SLOPER *** (-4.643) *** (-3.993) PERMEA * (1.628) - FLOOD *** (2.906) ** (1.987) Adjusted R 주 : 1) Dumterm과 Dumrain은연평균기온이높은영암, 연평균강수량이타지역에비 해많은평창과하동을각각나타내는더미변수임. 2) *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타냄.

123 농업부문에미치는영향분석 103 이값은각각 80개시 군평균농지가격의 5.7%, 7.5% 에해당한다. 반면양의효과를나타내는강수량의경우연간월평균 110.8mm에서 1mm증가할경우즉, 연간 12mm증가할경우, 농지가격은 33만원 /ha( 모형2), 36만원 /ha ( 모형3) 씩상승하는것으로나타났다. 18 환경부의 `기후변화에의한한반도영향예측사례 에따르면 2020년우리나라의기온은약 1.2 상승하고강수량은 11% 증가하는것으로예측하였다. 이경우기온상승에따라농지가격은 1,455~1,924만원 /ha 하락하지만강수량이증가하여 403~440만원 /ha 상승하는효과가동시에발생하게된다. 따라서종합적인영향은농지가격이약 1,343~1,868만원 /ha 감소한다고할수있다. 농지가격분석과동일한방법을적용하여농업총수입에대해서도기후변화의영향을분석하였다. 그러나연평균기온과강수량을적용하여추정한방정식결과가의미없게나타나이용하기힘들었다. 따라서농업에미치는계절적인영향을반영하는 1월, 4월, 8월, 10월의자료를적용하여방정식을추정하였는데, 그결과가 < 표 5-16> 와같이나타났다. 19 이경우에도온도와강수량을동시에포함한결과가일관성없이나타났으며, 또한변수의수가많아자유도가매우떨어지는문제점이발생한다. 따라서온도만적용하여분석하였다. 대수-선형형태로추정한결과를보면, 경지면적으로가중한방정식과농작물수입으로가중한방정식의계수가매우비슷하게나타나는것을알수있다. 다만 1월기온의 2차항부호만다르게나타났다. 18 멘델존에따르면미국의경우겨울철 (1 월 ) 온도가섭씨 1 도올라가면농지가격의변화는농지면적가중모형의경우약 12 만원 ~14 만원, 농작물수입가중모형은 19~22 만원정도하락하는것으로나타났다. 또한여름철 (7 월 ) 의경우그값은 211~241 천원, 12~18 만원정도로분석하였다. 이결과는우리나라농지가격하락정도와비교하면매우적은수치이지만, 두나라의농지가격에차이가있을것이라고가정하면큰의미는없는것으로보인다. 19 수확기직전인 8 월의기후가작황에큰영향을미치는것으로알려져있어 7 월 대신 8 월의자료를이용하였다.

124 농업부문에미치는영향분석 104 표 농업총수입 분석결과 추정계수 변 수 대수-선형모형 선형모형 가중변수 경지면적 농작물수입 경지면적 농작물수입 상수항 5.667(0.713) 7.931(0.863) (-0.25) (-0.01) Tem (0.588) 0.023(0.610) 457.1(0.77) 601.6(0.88) Tem (0.587) (-0.214) 35.1(0.31) -43.9(-0.38) Tem (1.231) 0.545(1.051) (1.11) (0.99) Tem (-1.09) (-0.879) (-0.99) (-0.84) Tem (-0.593) (-0.359) (-0.6) (-0.36) Tem (0.654) 0.008(0.426) 187.6(0.67) 144.2(0.44) Tem (-1.643) *** (-2.710) (-1.73) *** (-2.8) Tem (1.554) *** (2.687) * (1.62) *** (2.7) Long ** (2.501) * (1.780) ** (2.35) * (1.71) GRDPPCAP *** (5.789) *** (3.139) *** (4.46) ** (2.2) POPDEN ** (-2.11) ** (-2.153) * (-1.89) * (-1.97) POPGR *** (3.199) *** (2.695) *** (3.02) ** (2.54) PERMEA ** (-2.075) * (-1.755) * (-1.86) (-1.59) FLOOD *** (5.064) *** (4.687) *** (4.88) *** (4.53) Adjusted R 주 : *, **, *** 는각각 10%, 5%, 1% 의유의수준에서통계적으로유의함을나타냄. 기후변수를제외한독립변수의방향이농지가격에대한추정결과와거의비슷하게나타났다. 다만토양의배수등급에대해서는농지가격모형과달리음의영향을미치는것으로분석되었는데그이유는배수가잘될경우농업이외의용도로이용하기에는좋으나농업용으로는적합하지않기때문인것으로해석된다.

125 농업부문에미치는영향분석 105 추정결과에따른계절적영향을살펴보면, 4월의온도상승은농업총수입에긍정적인영향을미치고, 8월과 10월의온도상승은부정적인영향을미치는것으로나타났다. 이들값을모두합하여전체적인영향을계산해보면, 섭씨 1도상승할경우농업총수입은 260~400만원 /ha 감소하는것으로나타났다. 이값은평균농업총수입 1,700만원 /ha의약 15~23% 에해당하는금액으로농지가격분석결과에비해높게나타났다. 선형으로추정한방정식을이용하여분석한결과는약 380~500만원 /ha로더높게나타났다. 일반적으로농지가격모형보다농업총수입모형의기후변수한계가치가더높게나타나는데, 그이유는토지이용이농업에국한되어있기때문이다. 즉농지가격모형의경우에는토지이용에대한미래가치가모두포함되어있지만, 농업총수입모형의경우에는생산함수를이용한분석과마찬가지로기후변화에따라최적의토지이용이이루어지지않고농업에만제한된상태에서함수를추정하였기때문이다. 한편강수량에대한추정방정식은신뢰성이매우낮은것으로추정되어결과를제시하지않았다 시사점 기후변화에따른경제적영향분석에있어서리카디언분석방법은완전경쟁상태에서적정농지가격을얼마나정확하게도출해낼수있느냐가관건이다. 이연구에서이용된농지가격이미래의농지이용가치를어느정도반영했느냐가중요하다. 특히면적이좁고인구가많은나라에서는토지이용에대한요구가매우다양하게발생하므로순수한미래가치를반영하는데어려움이있고오히려과대평가될가능성이높다. 도시와인접한농지의경우개발수요가늘어나거나투기적인수요가발생할경우적정한토지가격을산정하기어렵다는문제점도있다. 또한우리나라와같이농지의자유로운거래가제한된경우에는그가치가오히려과소평가될수도있다. 이상과같은여러가지제약에도불구하고리카디언분석방법이의미

126 농업부문에미치는영향분석 106 있게평가되는이유는시장경제이론에적합하며, 기후변화에따른적응조치를포함한모든요소들이최적화된것으로가정하여균형상태를추정하는것이기때문이다. 다시말해서생산함수를이용하거나최적화문제를해결하여경제성을평가하는방법등은최적화된상태에서기후변화의영향을평가하기보다는기존의상태를유지하면서기후요소의변화에따른영향을평가하는것이므로리카디언접근방법보다경제학적인함축성이떨어진다고볼수있다. 농지가격의미래가치반영에대한한계점을보완하는방식으로농업총수입자료를이용한영향분석을시도하였다. 농업이상당한비중을차지하는 80개시 군의자료를이용하여리카디언분석을실시한결과, 농지가격을종속변수로이용한경우에는연평균기온과연간월평균강수량자료를적용하여의미있는결과를도출할수있었다. 그러나농업총수입을종속변수로이용한모형에서는계절별기온에대한경우에만나름대로의미있는결과를도출할수있었다. 한편두경우모두농지면적으로가중했을때에는면적이넓은시 군의농지가격이좁은지역보다전체에미치는영향이높게나타나게된다. 따라서넓은재배면적을필요로하는곡물에적합한모형이라할수있다. 반면농작물수입으로가중한경우는단위면적당높은수익을내는시 군의자료가그렇지않은경우보다전체에미치는영향이더크게작용하게되므로고소득작물을재배하는지역에적합한결과라할수있다. 신뢰성높고정교한모형을만들기위해서는몇가지해결해야할문제점들이남아있다. 우선 1단계의기후측정을성공적으로수행하여경제성분석에서더욱정밀한자료를이용할수있어야한다. 특정소수관측소의관측치는측정당시의사정에따라오차가커질수있다. 그러므로다수의관측소정보를이용하여오차를줄이는작업이선행되어야한다. 제2단계경제성분석에서는자료의제약을들수있다. 특히도단위통계자료와시 군단위자료를혼합하여이용함으로써발생하는오차로인해모형의정교함이떨어진다고볼수있다. 이문제를해결하게되면함수추정에서더많은자료를이용할수있게되므로더좋은결과를얻을수있을것으로기대된다.

127 농업부문에미치는영향분석 107 리카디언분석결과에대한정확한해답은얻을수없다. 그러나선행연구결과에따르면일반적으로기온이올라가면농업에부정적인영향을미치며, 강수량이증가하면긍정적인영향을미치는것으로알려져있다. 이연구에서도선행연구와비슷한결과를도출함으로써기후변화에따른영향을계량적으로나타낼수있게되었다. 분명한것은기온과강수량을동시에고려했을경우기후변화가농업에미치는영향은부정적이라는것이다. 따라서변화하는기후의영향을최소화하기위해서는재배작물변경, 재배방법변화등적극적인대응책이필요하다.

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129 농업부문영향분석에관한주요국사례제 6 장 기후변화가농업부문에미치는영향분석과관련하여여러국가에서과학적 경제적측면의연구가활발하게이루어지고있다. 제6장에서는일본, 미국및기타주요국의농업부문의기후변화영향분석사례를정리하여제시하였다. 일본사례는농업환경기술연구소에서이루어진과학적인연구결과와농림수산성의지구온난화종합전략수립시활용한영향분석사례등을종합적으로정리하였다. 미국사례는리카디언모형을이용한경제적영향분석의결과를제시하였다. 기타인도, 아프리카, 중국, 캐나다, 대만등은농업부문의기후변화영향분석을수행한관련문헌에제시된연구결과를발췌하여핵심내용을정리하여제시하였다. 1. 일본 1.1. 기후변화에대한농업계의인지도 일본은기후변화에따른농업부문대응책수립을위해農業環境技術硏究所 (2008) 가중심이되어 1980년대후반부터기후변화영향평가에관한심층적인연구를체계적으로수행해오고있다.

130 농업부문영향분석에관한주요국사례 110 일본의農業 生物系特定産業技術硏究機構 (2006) 는농업에대한지구온난화영향평가를위해 2003년에과수, 2005년에쌀, 밀, 대두, 채소, 화훼, 축산등에대해 47개지방자치단체농업관련공립시험연구기관을대상으로설문조사를실시하였다. 설문조사결과과수에서는모든지역, 채소 화훼는 90%, 쌀은 70% 이상, 밀, 대두, 축산 ( 가축 사료작물 ) 은 40% 정도의지역에서지구온난화영향을받는것으로조사되었다. 쌀에있어서최근문제가되고있는백색미숙립발생이증가하고있다고답한지자체수는 37개였고이중절반이상인 22개지자체가그원인을온난화로인식하고있는것으로나타났다. 20 백색미숙립이외의문제중에서는동할립 ( 胴割粒, 균열이생긴쌀알 ) 발생증가가많았고온난화가그원인이라고답한지자체도 6개로조사되었다. 백색미숙립대책으로는모내기시기의적정화, 물관리, 적기수확등이제시되었다. 쌀재배에서온난화에따른병해충발생과관련하여방귀벌레외에몇가지해충이증가하는것으로나타났다. 보리의경우온난화로수량감소와품질저하등이발생하는것으로답한지자체는 47개지자체가운데 20개지자체로 42.5% 를차지하는것으로나타났다. 구체적인원인으로등숙기간단축으로인한수량감소와품질저하발생, 서리피해증가, 도복증가, 빨간곰팡이병발생증가등이제시되었다. 대두의경우온난화로영향을받고있다고지자체는 20개로나타났다. 온난화로인한피해로수량저하, 병해충증가, 미성숙과부패에따른품질저하등이제시되었다. 채소류의경우온난화로수량감소와품질저하등이발생하는것으로답한지자체는 40개지자체로거의대부분의지자체에서온난화가가시화되는것으로나타났다. 구체적인내용으로는온난화로인하여엽채류 ( 양배 20 쌀의백색미숙립 ( 白色未熟粒, 하얀미숙한쌀알 ) 은현미의전부또는일부가유백화 ( 乳白化 ) 하는현상이며등숙 ( 登熟 ) 기 ( 출수 개화에서수확까지의기간 ) 의평균기온이 27 를넘으면많이발생하고등숙기평균기온이상승하는경향을보이고있는것으로조사되었다.

131 농업부문영향분석에관한주요국사례 111 추, 양상추, 시금치, 브로콜리, 대파등 ), 근채류 ( 무, 당근, 고구마, 감자, 토란등 ), 과채류 ( 수박, 딸기등 ) 등의수확시기가앞당겨지고계획적출하에어려움이있는것으로제시되었다. 또한노지채소의경우온난화로생육기간이단축되고그결과생산성이저하되는것으로제시되었다. 채소류의온난화대책으로차광자재사용, 재배시기조정, 내항성품종도입이나방충망이용등의대안이제시되었다. 과수의경우조사대상 47개모든지자체에서온난화의영향이가시화되는것으로나타났고, 사과재배에있어서개화시기가빨라지고늦서리피해증가, 낙과증가, 착색불량, 해충피해증가등이제시되었다. 특히병해충으로난지계해충과진드기등의충해가증가하는것으로조사되었다. 배의경우는과육이먼저익어서생기는과실장애, 과실에물이들어가는과실증가, 생리장애등이증가하고, 복숭아는과실장애와고온장애, 진드기류의충해등이증가하고, 포도는착색불량, 축과증 ( 과실이쪼그라드는현상 ), 백색화등이증가하는것으로나타났다. 또한감귤류는조생종의착색불량, 저장성약화, 생리장애와생리낙과가증가하고남방형충해와월동해충, 병원균등이증가하는것으로조사되었다. 축산부문의경우온난화로영향을받고있다고답한지자체는 17개로 36.1% 를차지하는것으로나타났다. 축산부문에미치는영향으로는가축질병과가축해충이주를이루며, 주로중소가축에서열사병으로인한폐사증가, 사료섭취량저하, 사료효율저하, 돼지번식장애, 산란계의계란생산감소등으로나타났다. 가축병해로는파리나진드기증가, 유방염증가, 면역기능저하로질병발생증가등이제시되었다. 또한사료작물부문에서온난화로영향을받고있다고답한지자체는 15개로조사되었다. 사료작물의온난화영향으로는한지형목초의생육정체, 옥수수의수량감소, 진디물발생증가등으로제시되었다.

132 농업부문영향분석에관한주요국사례 기후변화의농업부문파급영향 日本農林水産省農林水産技術會議 (2007) 에서는 지구온난화가농림수산업에미치는영향과대책 을수립하기위하여농업환경기술연구소의온난화영향시뮬레이션 (100년에 4~5 상승 ) 예측결과를활용하고있다 < 그림 6-1>. 쌀의경우생육 수량예측모형 (CERES-Rice) 을이용하여분석한결과 2060년대에전국평균약 3 상승했을경우지역별잠재적수량은 그림 6-1. 일본의기온상승에따른농축산부문영향 주 : 중장기기온상승전망치는현행고성장사회시나리오를가정한영향평가결과를기초로평균기온이 2030 년대 1 상승, 2060 년대 3 상승 (CO 2 농도가 250 ppm 상승 ), 2090 년대 4 상승을가정한것임. 자료 : 日本農林水産省 (2008).

133 농업부문영향분석에관한주요국사례 113 북해도 13% 증가, 동북이남 8~15% 감소하는것으로전망되고있다. 특히쌀에서온난화가진행되면고온불임으로인한미질악화가우려되고있다. CERES-Rice 모형을이용하여기온상승에따른시대별쌀재배지변동의예측치를지도화하여제시하고있다 < 그림 6-2>. 한편개방계대기 CO 2 증가 (Free Air CO 2 Enrichment, FACE) 실험결과에따르면이산화탄소농도가현재수준보다 200ppm 상승했을경우지역에따라서는약 15% 의미곡증수의가능성이있으나, 온도상승으로불임위험의가능성도높아지는것으로분석되고있다. 21 그림 6-2. 일본의기온상승에따른쌀재배예측 자료 : 日本農林水産省 (2008). 21 이산화탄소농도가높아지면광합성작용이활발해져비료처럼생육이나수량을증가시키는효과가있기때문에이를 CO 2 시비효과 라부르고있다. 이러한효과를계측하기위해자연조건을유지하면서 CO 2 농도만을증가시킨환경에서의식물생장과영향을종합적으로연구하는방법이개방계대기 CO 2 증가 (Free Air CO 2 Enrichment, FACE) 연구이다. FACE 연구는 1989 년에미국에서처음으로연구가시작되어독일및일본등의세계주요국에서소규모로산발적인연구를수행하고있다.

134 농업부문영향분석에관한주요국사례 114 과수분야의경우재배적지변화에관한심층적인연구가이루어지고있다. 왜냐하면과수는한번심으면쉽게옮길수없고같은나무로수십년간계속생산해야하기때문에경영적으로불리하고다른작물처럼파종시기를변경할수없기때문에온난화에대한준비가특히필요한분야이기때문이다. 사과의경우재배적지 ( 연평균기온 7~13 ) 는서서히북상하여 2060년경기온이현재보다약 3 상승할경우북해도거의전역이재배적지로전환되고현재주산지 ( 아오모리, 나가노등 ) 는상당히축소될것으로전망하였다. 또한고온으로인한착색장해등사과의품질이저하될것으로예측하고있다. 감귤의경우재배적지 ( 연평균기온 15~18 ) 는서서히북상하여 2030년대에니가타평야, 2040년대에관동평야, 2060년대에남동북까지확대되는것으로추정하였다. 또한 2060년대에는현재주산지 ( 시즈오카, 와카야마, 미나미큐슈의연안부 ) 의대부분이 18 이상이되어감귤재배비적합지로전환될것으로전망하고있다. 축산부문의경우서일본으로부터양계부문에서산육량저하가확산되어 2060년에는 15% 이상저하하는지역이 10% 정도출현하고, 동북이남지역에도영향을미치며, 목초생산의경우생산량증가와생산지역이확대될것으로전망하고있다. 지구온난화는수자원부문에도영향을미쳐 2030년대 8월경의잠재적수자원량은현재보다약 30mm감소 ( 증발산량이현재보다약 20% 증가 ) 할것으로예측되고있다. 특히가용수자원의 60% 정도를농업용수가차지하고있어지역적으로관계용수사용이크게제약될것으로전망하고있다. 이밖에도지구온난화로쌀과채소류와과일등에서병해충발생이증가하고, 남부지역에서의새로운병해충정착이유리해져외래병해충문제가심화될것으로전망하고있다. 최근일본에서는농업부문의온난화영향평가와관련하여경제적측면에서의분석과불확실성및위험관리를포함시켜종합적으로평가하는방법개발에관한연구가진행되고있다.

135 농업부문영향분석에관한주요국사례 미국 2.1. 기후변화의농축산부문생산영향 지난 50년간평균기온상승, 열파의증가, 강수량증가, 집중폭우증가, 한파의빈발과발생기간증가등온난화현상이가시화됨에따라미국정부는 1990년국가과학기술위원회 (National Science and Technology Council) 산하에미국기후변화과학프로그램 (U.S. Climate Change Science Program, CCSP) 을설치하여정기적인종합평가보고서 (Synthesis and Assessment Product) 를대통령과의회에보고토록하고있다. 2008년 5월말에 미국에서의기후변화가농업, 토지자원, 수자원및생물다양성에미치는효과 (The Effects of Climate Change on Agriculture, Land Resources, and Biodiversity in the United States) 에관한종합보고서를발표하였다. 이보고서에는향후 30년후미국의기온은평균 1.2 상승하는것으로전망하고, 이러한기후변화가이루어지는경우를가정하여작물생산과농업생태계및축산부문에미치는영향을종합적으로제시하고있다. 온난화로기온이 1.2 상승하는경우단수에미치는영향을보면옥수수 ( 적정온도 18~22 ) 는 4% 감소, 대두 ( 적정온도 22~24 ) 는중서부에서 2.5% 증가하는반면남부는 3.5% 감소로예측되고있다. 쌀 ( 적정온도 23~26 ) 은남부에서 12% 감소하는것으로전망되었다. 온난화에의한기온상승은잡초발생과병해충발생이증가하여농작물생산에부정적인영향을미치는것으로제시하고있다. 또한기온상승은돼지사육과낙농생산에도부정적인요인으로작용하는예측결과를제시하고있다.

136 농업부문영향분석에관한주요국사례 116 미국에서의기후변화영향에관한계량적분석은통제적상태에서의실험적방법과분석결과를이용한작물수량시뮬레이션모형개발등이농학자들에의해이루어졌다. 그러나이들연구는과학적연구를기초로하고있지만중요한한계점을가지고있다. 즉, 작물시뮬레이션분석은기후변화에따른내생적적응과연구대상이되는핵심작물만을고려하여많은작물을고려하지못하는한계점이있다 농업부문의경제적영향 리카디언모형과분석자료 기후변화가농업부문에미치는경제적영향분석을위해다양한방법론이적용되고있다. Mendelsohn, Nordhaus and Shaw(1994) 는기후변화에대한적응이고려된장기균형의비교정태분석방법인리카디언모형을개발하였다. 23 여기서는리카디언모형을이용하여외생변수의변화에따라농업부문순수입과농지가치가어떻게변화하는지를알아보기위해회귀분석을시도하였다. 분석에이용된자료는 1978~2002년까지의패널자료와최근에수행된 Deschenes and Greenstone (2007) 의연구방법을활용하 22 기후변화에따른미국농업부문의경제적영향에대한분석은예일대학교멘델존교수에의해협동연구로수행되었다. 미국사례의리카디언모형을이용한분석결과는 < 부록 5> 에상세하게제시되어있다. 23 리카디언모델은농민들이모든내생적선택 ( 작물종, 가축종, 관개, 비료등 ) 의변화를가능하게하므로, 적응을포착할수있다. 농민들은조건이변함에따라그들의모든선택을내생적으로조정할수있다. 이모델은또한생태계에의한장기적응도포착할수있다. 기후로인한해충, 잡초, 벌레의변화모두이분석에포착될수있다. 모델이이러한장기적응을고려하기때문에기후의단기변화에대한모형으로는적절하지않다.

137 농업부문영향분석에관한주요국사례 117 였다 ~2002년사이의각센서스연도의횡단자료를사용하여리카디언함수를추정하였다. 특히 1978, 1982, 1987, 1992, 1997, 2002년도미국농업센서스자료를이용하여 48개주 2,814지역의관측치를가지고패널분석을실시하였다. 각각의사안별가중치에따라지역에있는농가의제곱근을사용하여가중된최소자승법 (weighted least squares regression) 으로추정하였다. 추정된결과를이용하여기후의한계효과를비교하고, 선택된기후시나리오의예상되는영향에대한분석을시도하였다. 분석에서가격은불변한다고가정하였고, CO 2 농도증가로인한 CO 2 시비효과는고려하지않았으며, 경제변수는 GDP디플레이터를사용하여 2000년불변가격으로환산하였다. 기후자료는 48개주 7,467개기후측정소에서국립기후자료센터 (National Climatic Data Center) 에의해얻어진 년까지월강수량과평균기온을사용하였다. 계절적기후요소는겨울 (12~2월), 봄 (3~5 월 ), 여름 (6~8월), 가을 (9~11월) 로나누어해당되는기간의산술평균을이용하였다. 농지가치, 농지, 다른농업자료를위해미국농업센서스자료를활용하였다. 지역별로사용된지표수의평균사용시간을이용하여농민이사용할수있는물의장기가용성을측정하였다. 연간지표수의양과물에대한역사적인권리는시장에덜의존하므로지표수는외생변수로설정하였다. 농지를보유하는기회비용으로는지역별소유주가보유한집의중간치를사용하였다. 주택의가치는 1980, 1990, 2000년도센서스자료의선형트렌드를외삽법을이용하여산출하였다. 24 기후변화의영향을측정하기위한새로운방법론으로농업센서스자료로부터주별패널자료를이용하였다. 기후모수는모든주의기후충격을동일하게조정한후, 기후의주별평균의편차를활용하였다. 이러한방식은헤도닉분석의누락된변수에대한편의를보완할수있다. 이들모형에서는기후의단기변동과농가수익간의관계를농업인의의사결정과연계되도록모형을설정하여기온과강수량등기후변화에따라농업수익이어느정도영향을받는지를계측할수있다 (Deschenes and Greenstone, 2007).

138 농업부문영향분석에관한주요국사례 경제적영향분석결과 리카디언모형을이용한회귀분석결과기후계수는모든분석모형에서유의성을가지는것으로나타났고, 회귀분석간계수비교결과일관성을가지는것으로추정되었다 < 부표 5-1, 부표 5-2>. 기후계수의부호는매년동일하게나타났다. 예를들어겨울, 봄, 여름기온의제곱항은언덕모양 (hill-shaped) 으로음의부호가나타나고, 가을강수량은 U자모양으로양의부호가나타났다. 통제변수로습도 (wet factor), 토양침식인자 (k factor), 경사도, 모래흙, 토지수분도를포함한토지변수들중많은변수가유의하였다. 자본당소득, 인구밀도, 인구밀도의제곱항등과같은경제변수도유의하였으며, 예상대로홍수, 토양침식인자, 모래흙등은음의부호를나타내었으며이는부정적인영향을미치는것을의미한다. 선형모형에서시간에따른기온의평균한계기온가치는 $65/ 이며확장된선형모형에서는 $47/ 로분석되었다. 25 또한평균한계강수량가치는선형모형과확장된선형모형에서각각 $7.8/ mm, $3.6/ mm로추정되었다. 이들가치의추정결과는지형에따라기후의영향이달라지는것으로나타나기온상승은북동부, 북중부지역에는이득이되는효과가있는것으로나타났으나, 남부와서부지방에는손해를주는것으로나타났다 < 그림 6-3>. 이는토지가치와연간기온의관계가언덕모양이기때문에생기는결과로해석된다. 25 기후변화가농업부문에미치는한계영향 (marginal effect) 에대한계측치로리카디언초기개발모형 (Mendelshon, Nordhaus and Shaw, 1994) 에서는기온이 1 상승하는경우에이커당농지자산가치가 $ 감소하는것으로제시되어있다. 이를 2006 년기준가격과섭씨로환산하면기온이 1 증가시 ha 당 276~320$ 감소하는것으로해석될수있다.

139 농업부문영향분석에관한주요국사례 119 그림 6-3. 온도변화에따른미국토지가치의한계영향 ( 확장선형로그모형, 2002) 한편강수량증가는중남부와플로리다주에상대적으로큰이득을주고대체로미국전역에긍정적인영향을미치는것으로분석되었다 < 그림 6-4>. 그림 6-4. 강수량변화에의한미국토지가치의한계영향 ( 확장로그선형모형, 2002)