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창묵 여
6 years ago
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농정포커스 제 167 호 (2018. 9. 5.) 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 성재훈조원주이현정 목차 contents 1.

1 농정포커스 제 167 호 ( ) 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 성재훈조원주이현정 목차 contents 1. 물 - 에너지 - 식량넥서스의개념및적용 1 2. 물 - 에너지 - 식량넥서스적용의필요성및장애요인 물 - 에너지 - 식량넥서스적용을위한연구방향 20

2 감수 채광석연구위원 내용문의 성재훈부연구위원 자료문의 성진석선임전문원 KREI 농정포커스 는농업 농촌의주요동향및정책이슈를분석하여간략하게정리한것입니다. 이자료는우리연구원홈페이지 ( 에서도보실수있습니다. KREI 농정포커스제167호농업자원관리를위한물-에너지-식량넥서스구축방안등록 제6-0007호 ( ) 발행 발행인 김창길발행처 한국농촌경제연구원우 ) 전라남도나주시빛가람로 601 대표전화 인쇄처 ( 주 ) 한디자인코퍼레이션 ISBN 이책에실린내용은한국농촌경제연구원의공식견해와반드시일치하는것은아닙니다. 이책에실린내용은출처를명시하면자유롭게인용할수있습니다. 무단전재하거나복사하면법에저촉됩니다.

3 KREI 농정포커스제 167 호농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 요약 Summary 물-에너지-식량자원의희소성및수급불안정으로인해자원간상호의존성이커지고, 개별적자원관리정책의불확실성과의도치않은정책효과발생으로자원의통합적관리에대한필요성이증대 1950년대이후급격한경제성장, 바이오연료수요증가, 도시화, 세계화, 기후변화등이자원의사용량증가및안정적수급을저해 각자원의개별적이용혹은비용효율적기술의도입은다른자원의수요나공급에영향을미침. 물-에너지-식량넥서스는통합적자원관리를위한의사결정도구로서제시된개념이며, 맥락 (context) 특이적인특성을가짐. 넥서스와관련된논의는지속되고있으나, 명확한개념은현재까지정립되어있지않음. 연구목적과연구대상에따라넥서스를구성하는요소와상호연관관계, 영향을주는외부요인이다름. 기존의자원관리와는달리넥서스의경우각자원간의연관성을고려하여자원별변동요인에따른지속가능한자원관리달성을가능하게함. 물-에너지-식량넥서스는국내농업생산구조의변화로인해도입필요성이증대되고있으나, 아직까지개념적인부분과관련된논의에치중, 개별부처중심의자원정책수립, 자료부족및자료간불일치성이도입한계요인으로지적 물-에너지-식량넥서스를바탕으로정책을수행할관리주체혹은자원관리와연관된제도변화에대한연구가부족 국내농가수준자료는지속가능성혹은농업자원관리에대한정보가매우부족하고, 자료간시간적 공간적불일치로결합이어려움. 향후물-에너지-식량넥서스의국내적용을위해서는생태물리학적모형과농업부문모형과의연계, 학제와관련기관간공동연구수행을통한데이터구축및이용자친화적인정보제공노력이필요 생태물리학적모형과경제학적모형을활용한자원제약하에서의자원최적배분문제분석, 공동연구수행을통한일관성있고활용도높은데이터구축, 정책입안자및이해당사자가활용하기쉬운분석결과제공이이에해당

5 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 01 물 - 에너지 - 식량넥서스의개념및적용 물 - 에너지 - 식량자원의희소성및수급불안정으로인한자원간의상호의존성증대 1.1. 물-에너지-식량넥서스의등장배경 1950년대이후급격한경제성장, 바이오연료수요증가, 도시화, 세계화, 그리고기후변화등으로인해물-에너지-식량자원의희소성과안정적인수급의불확실성이증가하고있음 (Hoff 2011). 세계인구는지속적으로증가하여현재 74억명을돌파하였음. 1인당 1일칼로리소비량은전세계적으로 1969/1971년 2,370kcal 에서 2005/2007년 2772kcal 로증가하였음 (FAO 2012). 또한연간에너지소비량은 1971년 1인당석유환산 133.6만 kg에서 2013년 189.4만 kg으로증가함 (World bank 2017). 바이오연료생산량은정책적지원을바탕으로지속적으로증가하고있음. 구체적으로바이오연료생산량은 2000년에 160억리터에서 2010년 1,000억리터로증가함 (IEA 2011). 바이오연료의생산증가는생산에필요한토지와수자원에대한수요를더욱증가시킴. 도시화로인해자원의생산지와수요지가구분되면서운반과공급에소요되는자원의사용량이증가하였고, 도시인구의생활수준향상에따라동일인구대비물, 에너지식량자원의사용량역시증대됨 ( 최병만외 2017). 세계화로인해개발도상국의발전속도가빨라졌음. 이는앞서언급한도시화와자원에대한수요를증가시킴. 뿐만아니라세계화는자원사용의지역별연계성을강화시키고이에따라자원수급의불안정성이미치는영향이생산지역뿐만아니라전세계로확산됨. 물-에너지-식량자원에대한수요는지속적으로증가할것으로예상되며, 자원간의상호의존성은더욱강화될것으로전망됨. FAO(2012) 에서는 2050년식량수요가인구증가와경제발전등으로인해 2005~2007 년평균식량수요대비약 60% 정도증가할것으로예상하고있음. 이러한식량수요를충족시키기위해 2050년 7,000만 ha의땅이추가적으로곡물생산에투입될것으로예측되며 ( 개발도상국증가량 13,200 만 ha, 선진국감소량 6,300만 ha), 관개면적은개발도상국을중심으로 2,000 만 ha가증가하여 2050년세계적으로관개면적은 32,200 만 ha에이를것으로예상됨. 1

6 KREI 농정포커스제 167 호 도시거주자는 2015 년세계인구의약 54% 를차지하며, 2050 년까지세계인구의 66% 가도시에거주할것으로예상됨 (UNPD 2017). World Energy Council(2015) 에따르면, 2050년에너지수요는정책시나리오에따라 2010 년대비약 27~61% 정도증가할것으로예상됨. 또한 2035년바이오연료와수력발전을통한에너지생산량이크게증가할것으로예상되어, 물-에너지-식량자원간의상호의존성이더욱강화될것으로전망됨 (IEA 2012). 농업부문은식품공급사슬 (food supply chain) 내에서농업, 임업및수산자원생산에전세계담수사용량의 70%, 에너지는 30% 를차지하고있으며 (FAO 2011a; FAO 2011b), 특정국가에서는농업용수사용량이 80~90% 에이르는곳도있음 (Renee et al. 2012). 2050년물에대한수요는 2000년대비 55% 증가할것으로예상되며, 세부적으로는제조업과전기생산의증가폭이가장클것으로전망됨 (OECD 2012). 또한이러한물에대한비농업부문의수요증가는식량생산에필요한관개용수의원활한공급에장애요소로작용할것으로예상됨. 1) 개발도상국 총면적 < 표 1> 지역별잠재농지 ( 천수농업기준 ) 농업에적합한토지 (A) 사용중인토지 (1999/2000, B) 천수농업관개농업 사용불가한면적 (C) 단위 : 100 만 ha 확장가능한면적 (A-B-C) 사하라이남의아프리카 2,281 1, 라틴아메리카 2,022 1, 근동 / 북아프리카 1, 남아시아 동아시아 1, 그외지역 소계 7, , 선진국 5,486 1, 전세계 13,295 4,495 1, ,824 1,412 주 1) 예측에는곡물 (cereal), 서류 (roots and tubers), 당료작물 (sugar crops), 두류 (pulses), 그리고유지작물 (oil-bearing crops) 이포함됨. 농업에적합한 토지 (A) 는재배단수가제약이없는상태에서의최대곡물단수의 (the maximum constraint-free yield) 40% 이상인토지를의미함. 2) 사용불가능한면적 (C) 은산림, 건물혹은보호구역을의미함. 자료 : FAO(2012) 가 GAEZ-v3.0(Fisher et al. 2011) 을이용하여예측한전망치를성재훈 (2016) 이재인용함. 1) 관개용수에대한수요는사용된모형과가정에따라차이가있는것으로나타남. 구체적으로 FAO(2012) 의경우, 2050 년관개용수의사용이 2005/2007년에비해대략 6% 정도증가할것으로예측하였으나, OECD(2012) 의경우, 2050년관개용수사용이감소할것으로예측함. 2

7 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 비대칭적인자원분포와기후변화는자원수급의불안정성을더욱증대시키고있음. 2007~2008 년식량및에너지가격상승이후식량과에너지안정적인수급에대한염려가증폭됨 (Allouche et al. 2014; IPCC 2014b). 식량생산을위해확장가능한농지의 60% 가사하라사막이남의아프리카나라틴아메리카, 선진국에집중되어있음 (< 표 1> 참조 ). 2) 이러한농업자원의비대칭적분포는식량자원의불균등한분배로이어질수있으며, 식량생산의증가가영양결핍인구의감소로이어지지않을수도있음을의미함 (FAO 2012). 실제경제성장과도시화로인해자원의불공평한분배가이루어지고있으며, 이는자원이용에대한계층혹은국가간의갈등을야기시킬수있음. 예를들어, 2014~2016 년세계인구의약 10.9% 가영양결핍 (undernourishment) 상태인것으로나타났으며, 3) 개발도상국의경우영양결핍인구가전체인구의약 12.7% 에이르는것으로조사됨. 지역적으로는남아시아, 사하라사막이남의아프리카, 그리고북한이포함된동아시아가 81.4% 를차지함 (FAO 2015). IPCC(2014b) 는기후변화로인해 10년동안곡물의단수가매년약 1% 씩감소할것으로전망함. 특히, 잠재농지가많이분포되어있는사하라이남의아프리카의경우, 기후변화로인해곡물단수가크게감소할것으로예측되어, 향후식량및바이오에너지수급에큰장애요인으로작용할수있음 (Schlenker & Lobell 2010). 기후변화로인해인구밀도가높은대부분지역의수자원이감소할것으로전망되며, 기온이 1 증가할경우, 세계인구의약 7% 가사용하고있는재생가능한수자원이 20% 이상감소하는것으로예측됨 (IPCC 2014a). 마지막으로기후변화로인한강수량패턴변화와기온상승은화력발전소와수력발전소의효율성에영향을미치며, 이는에너지생산에장애요인으로작용할수있음 (IPCC 2014a; IPCC 2014c). 2) 구체적으로는브라질, 아르헨티나, 수단, 중국, 콩고민주공화국, 앙골라, 그리고모잠비크에잠재토지의 50% 이상이집중되어있음. 3) 영양결핍상태 (undernourishment) 는 1년동안 FAO가정한일일최소열량섭취량 (the daily minimum dietary energy requirements) 을충족시키는충분한음식을확보하기어려운상태를의미함 (FAO 2015). 3

8 KREI 농정포커스제 167 호 1.2. 개별적자원관리정책의한계 자원의통합적관리에대한필요성은 1990년대부터시작된지속가능성에대한논의를바탕으로함 (Al-Saidi & Elagib 2017). 기술개발혹은정책지원을통한생산성증가는자원의집약적이용으로이어질수있으며, 최적투입량을넘은과도한자원투입은자원의한계생산성을떨어뜨리고, 생산의지속가능성을보장해주지않음 (Struik et al. 2014). 1992년 UN 환경및개발에관한콘퍼런스와더블린에서열린물과환경에관한콘퍼런스에서는수자원의효율적관리를위한통합적수자원관리가제안됨. 하지만수자원만을대상으로하는더블린접근법 (Dublin approach) 혹은통합적수자원관리 (Integrated Water Resource Management) 는수자원의효율적인관리를위한의사결정에많은한계점을가지고있으며, 기후변화와개발도상국의급격한경제개발로인해새로운수자원관리체계의필요성이제기됨. 개별적자원관리정책의불확실성과의도치않은정책효과는자원의통합적관리필요성을증대시킴. 바이오연료의경우, 탄소배출을줄이고에너지자급률을높이기위해정책적으로도입됨. 하지만이러한정책은바이오연료작물에대한수요및가격을증가시킴. 가격의상승에따라농민들은이윤극대화를위해한계지혹은초지까지바이오연료작물의생산에활용하려고하며, 이는오히려탄소배출을증가시키는결과를초래함. 제초제저항 (Herbicide tolerant) 옥수수의경우, 기존의제초제보다독성이낮고효과적인특정제초제 (Glyphosate) 에대한저항성을가지도록옥수수의유전자를조작한것임. 하지만이러한제초제저항옥수수는농민들이잡초방제를위하여하나의제초제에더욱의존하는결과를초래함. 단일한제초제사용으로인한잡초들의저항성강화로제초제저항옥수수와관련제초제의효과성은점차떨어지고있음. 비용효율적인기술의도입은관련자원의이용을오히려증가시킬수있음 (Rebound Effect). 예를들어, Pfeiffer & Lin(2014) 은 Ogallala-High Plain 지역농가들이농작물생산에들어가는농업용수를절약할수있는기술 (Low Energy Precise Application) 을도입한뒤, 농업용수의사용이오히려증가하였다고분석함. 이는농가들이절약하는농업용수만큼관개면적을증가시켰기때문임. 우리나라역시지열히트펌프를도입한농가의경우, 펌프사용시간이관행농가에비해큰것으로나타남. 이러한기술도입혹은정책으로인한자원의비효율적이용, 비용증가를줄이기위해서는소유권제한, 중간재사용에관한규제등과같은정부정책과더불어자원의통합적관리가더욱중요해짐. 4

9 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 물 - 에너지 - 식량넥서스는통합적자원관리를위한의사결정도구 1.3. 물 - 에너지 - 식량넥서스의개념 물-에너지-식량넥서스에대한논의는지속되고있는반면, 물-에너지-식량넥서스에대한명확한개념은현재까지정립되어있지않음. 이는물-에너지-식량넥서스는세가지자원을하나의시스템으로간주하고이를바탕으로세가지자원과연관된정책이나외부요인변화가미치는영향을평가하는일종의플랫폼으로해석할수있기때문임. 앞서언급하였듯이, 물-에너지-식량넥서스는통합적물관리의한계극복을위한대안으로제안됨. 즉, 통합적자원관리를위한의사결정에필요한정보를제공하는의사결정프로세스혹은정책평가툴이라고간주할수있을것임. 지금까지넥서스에대한논의는맥락 (context) 특이적임. 즉, 연구목적과연구대상에따라넥서스를구성하는요소와상호연관관계, 그리고이에영향을주는외부요인이달라짐. 이는넥서스가개념적인틀이아닌실질적인의사결정도구에가깝다는것을의미함. < 표 2> 는농업자원관리와관련하여기존의자원관리와넥서스기반자원관리와의차이를보여줌. 즉, 물-에너지-식량넥서스를바탕으로한농업자원관리는각자원간의연관성을고려하여자원별변동요인에따른지속가능한자원관리를달성할수있도록해주며, 이는기존의자원관리와차별성을가짐. < 표 2> 기존자원관리와넥서스기반자원관리비교 구분기존자원관리넥서스기반자원관리 수자원수요 / 공급 식량수급변화 에너지수급변화 기후요소적용 자원간연계 자료 : 이상현 최진용 (2015). - 단위면적당필요수량산정 - 작물별재배면적활용 - 용수공급원중심의평가 ( 저수지, 지표수, 지하수 ) - 작물재배면적을통한총수요량산정 - 산업중심에너지수요위주의관리정책 - 빈도별가뭄에따른수자원수요및공급량분석 - 기후변화에따른식량생산기능저하분석 - 개별자원단위의분석 ( 가뭄 - 수자원, 가뭄 - 생산량 ) - 식량수요변화에따른수자원사용량 - 작물이용중심의공급량평가 - 토양수분이용가능평가 (Green water) - 추가관개용수공급평가 (Blue water) - Green water, Blue water 간연계해석 - 식량소비패턴에따른식량소비량적용 - 식량자급률변화에따른 Green/Blue water 필요량산정 - 농촌자원관리를위한에너지사용량관계적용 - 자원관리정책을위한에너지필요량고려 - 기후변화적응을위한자원별기후변화영향의연계 - 기후변화에따른수자원의효율적분배분석 - 시스템다이내믹스를이용한물-에너지-식량및기후영향의동시적용및상호피드백, 제한요소기능적용 5

10 KREI 농정포커스제 167 호 최근넥서스적접근법을바탕으로한연구는국제기구를중심으로급속히증가 1.4. 국외물-에너지-식량넥서스연구동향 물-에너지-식량넥서스는 2008 년세계경제포럼에서처음제시되었음. 하지만이당시에는수자원의안정적인확보가경제발전의지속성에큰영향을끼친다는인식하에수자원중심의넥서스를구성하였음 (Allouche et al. 2014). 2011년본넥서스콘퍼런스는물-에너지-식량자원간의상호연관성과세가지구성요소에대한통합적인접근의필요성이보다강조됨. 본넥서스콘퍼런스는넥서스와관련된향후연구와논의의시발점이됨. 2011년에세계경제포럼에서수자원확보를위해기후, 인구, 무역등의주제를통합적으로고려할수있는새로운의사결정체계의필요성을제기하였으며 물-식량-에너지-기후넥서스 라는주제를통해이를논의하였음. 2011년 11월에스톡홀름환경연구소 (Stockholm Environment Institute: SEI) 에서는 Bonn2011 Nexus Conference를개최하였고, The Water, Energy and Food Security Nexus - Solutions for the Green Economy 의기조연설을중심으로독일정부, 국제식량정책연구원 (IFPRI), 세계자연보호기금 (WWF), 세계경제포럼 (WEF) 등의국제기관과함께물, 에너지, 식량자원의연계가능성을모색하였음. 이후 2012년 Rio+20 UN Conference 에서도물, 식량, 지속가능한농업등의주제로넥서스에대한논의가이어짐. 2012년마르세유에서개최된제6차세계물포럼 (WWF) 에서는 Water, Energy and Food Security Nexus 라는주제로지역, 국가, 국제적단위에서의넥서스시행을위한활동및의사결정에대한논의를진행하였음. 이러한논의는 2015 년대구 경북에서개최된제7차세계물포럼에서도이어져특별세션으로 Water-Food-Energy Nexus 라는주제가논의되었으며, 실행목표 (action goal) 의하나로물-에너지, 물-식량넥서스가제안되기도하였음. 6

농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 본넥서스콘퍼런스이후, 다양한연구에서연구목적과대상지역의특성을바탕으로한넥서스를제시함 ( 그림 1 참조 ). < 그림 1> 넥서스의구성예시 자료 : UN ESCWA(2015). 물-에너지-식량넥서스평가툴에관한연구는 FAO, OECD, EU와같은국제기구를중심으로이루어지고있음.

11 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 본넥서스콘퍼런스이후, 다양한연구에서연구목적과대상지역의특성을바탕으로한넥서스를제시함 ( 그림 1 참조 ). < 그림 1> 넥서스의구성예시 자료 : UN ESCWA(2015). 물-에너지-식량넥서스평가툴에관한연구는 FAO, OECD, EU와같은국제기구를중심으로이루어지고있음. FAO는지수를바탕으로한넥서스평가툴을구축하고이를바탕으로식량생산과연관된지역별프로젝트를평가함. 우선, FAO(2013) 는물-에너지-식량넥서스에대한분석을위해 Multi-Scale Integrated Assessment of Society and Ecosystem Metabolism(MuSIASEM) 을제시함. MuSIASEM 는분석대상지역의자원이용상황을산업연관표나사회계정행렬과유사한자원대사행렬을바탕으로함. 즉, MuSIASEM 은외부환경변화혹은정책변화의영향을자원대사행렬을통해계측하며, 이러한변화를지리정보시스템을통해그래픽화함. FAO(2014) 는 Nexus Assessment 1.0는넥서스를바탕으로한정책의사결정과정과지수를바탕으로한양적평가방법을제시함. 구체적으로물-에너지-식량-노동-자본관련현상황을이해당사자들의토론및합의로결정된관련지표들을바탕으로나타내고지표의변화를통해환경변화혹은정책변화의영향을계측함. FAO(2014) 는이러한부존자원량과정책혹은외부환경변화의영향을아래 < 그림 2> 과같은방사형그래프를통해나타냄. 7

12 KREI 농정포커스제 167 호 이러한 FAO의방법론은적용이간편하다는장점이있는반면정책대상의경제학적행위에대해서는고려하지못하는단점이있음. 마지막으로 FAO는앞서소개한넥서스평가툴을바탕으로태양광을이용한관개 ( 케냐 ), 바이오에탄올생산 ( 남아프리카 ), 에너지보조금지급 ( 인도 ), 메콩강수력발전소건설, 풍력해수담수화시설건설 ( 스페인 ) 등과같은정부정책이지역의물-에너지-식량자원에미치는영향을평가함. < 그림 2> Nexus Assessment 1.0 정책평가예시 ( 스페인풍력해수담수화시설 ) 주 1) 그래프의배경색은각자원별기준값과해당지역의각자원별지표들의가중평균값을비교하여설정함. 노란색의경우, 기준값과가중평균의값이차이가없는경우, 초록색은해당지역의자원수급의지속가능성이기준보다더높은경우, 마지막으로붉은색은해당지역의지속가능성이기준점에미치지못할경우를나타냄. 2) 스페인의해수담수화시설에대한넥서스평가결과를나타냄. 방사형그래프안의오각형의모서리의위치가정책으로인한다섯가지자원의사용정도를의미하며, 위치가 3 보다클경우해당자원의사용을증가시키는것으로해석할수있음. 자료 : FAO(2014). OECD는 Cost of Inaction and Resource Scarcity: Consequences for Long-term Economic growth( 이하 CIRCLE) 프로젝트의주요연구분야중의하나로토지-물-에너지넥서스를제시함. 토지-물-에너지넥서스평가툴로는 ENV-Linkages - IMAGE 모형을제시함 (< 그림 3> 참조 ). ENV-Linkages 는무역을포함한전세계경제적활동을모형화한동태적일반연산균형모형임. IMAGE 모형은환경조건의변화 ( 예 : 기후변화등 ) 와인간의경제활동변화 ( 토지이용변화, 식량생산, 에너지생산등 ) 의영향을분석하는모형임. 두모형모두국가단위이상의지역을분석대상으로함. OECD는외부조건의변화로인해세가지자원의제약이있을경우 (bottleneck) 와없을경우 (reference) 를비교하여자원제약의경제학적비용 (cost of inaction on the nexus) 을추정함. 8

농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 구체적으로 OECD(2015) 는지하수사용의제한, 도시화로인한농지감소, 수력발전량증가, 기후변화와같은외부환경변화가물자원-식량자원에미치는영향과그경제학적가치를 2060년을기준으로계측함. < 그림 3> ENV-Linkages 모형과 IMAGE 모형의결합 자료 : OECD(2015).

13 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 구체적으로 OECD(2015) 는지하수사용의제한, 도시화로인한농지감소, 수력발전량증가, 기후변화와같은외부환경변화가물자원-식량자원에미치는영향과그경제학적가치를 2060년을기준으로계측함. < 그림 3> ENV-Linkages 모형과 IMAGE 모형의결합 자료 : OECD(2015). 마지막으로 EU는 2016년 6월부터 Sustainable Integrated Management FOR the NEXUS of water-land-food-energy-climate for a resource-efficient Europe(SIM4NEXUS) 프로젝트를진행중임. SIM4NEXUS는물-에너지-식량 -토지-기후넥서스를바탕으로하고있으며, 7가지주제별모형 (thematic model) 들을바탕으로외부환경변화혹은정책변화의영향을평가함. 7가지모형에는앞서언급한 IMAGE 모형뿐만아니라경제학적모형인 E3ME, MAGNET, 농업에특화된경제학적모형인 CAPRI, 에너지수급모형인 OSeMOSYS, 수문학모형인 SWIM, 토지이용모형인 MAgPIE-LPJmL 이포함됨. SIM4NEXUS는기존의 OECD나 FAO의모형과는달리물-에너지-식량 -토지-기후의직간접적인상호연계성을충분히고려하고자노력함. 예를들어, 수자원의변화는토지에직접적으로영향을미치기도하지만다른세가지요소를거쳐간접적으로영향을줄수있음. 구체적으로수자원이토지에미치는영향의직간접인경로는 20가지이며, SIM4NEXUS는이러한모든경로를전문가와의상담과모형을통해반영함 (< 그림 4> 참조 ). SIM4NEXUS 의가장특징적인면은 Serious game과컨설팅임. Serious game 은정책결정자혹은이해당사자가분석결과를이해하기쉽게끔분석결과를게임과같이점수화하여제공하고정책의영향을그래픽화하여제시함. 또한 SIM4NEXUS 는 Serious game과더불어분석결과를바탕으로한전문가들의컨설팅까지제공함. 9

14 KREI 농정포커스제 167 호 < 그림 4> SIM4NEXUS 의 NEXUS 트리예시 ( 수자원변화가토지자원에미치는영향 ) 주 : W 는수자원, F 는식량자원, L 은토지자원, E 는에너지자원, C 는기후를뜻함. 수자원의변화가토지자원에미치는직간접적인경로를나타냄. 자료 : Laspidou et al.(2017). 10

15 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 국내물 - 에너지 - 식량넥서스논의는개념적인부분에치중되어있음 1.5. 국내물 - 에너지 - 식량넥서스연구 현재까지국내의물-에너지-식량넥서스관련연구는개념적인부분을다루는데에그치고있으며, 각요소간의상호연관성을고려한통합적인영향평가는매우부족한실정임. 국내연구는수자원을중심으로물-에너지-식량분야간의연계성에대한논의가시작되었음. 하지만대부분의연구에서자원간상호연계성을고려한통합적자원관리정책과기술의필요성에대해논의함 ( 이상현외 2015; 이을래외 2015; 장석환 2015; 홍준희 2015; Kim et al. 2015; 김성준외 2017; 류문현 2017; 최병만외 2017; 최진용 2017). 특히이상현외 (2015) 는국내넥서스관련연구가개념적인부분에치중되어있음을지적하였고, 해외에서는에너지측면이강조되고있으나국내의경우식량, 수자원, 기후영향에집중된한국형넥서스시스템의도입이필요함을강조함. 이을래외 (2015) 는개별자원에대한국내관리및운영기술은상당한수준인반면, 자원이용의효율성증대를위한물-에너지-식량연계기술 ( 넥서스 ) 에대한논의는매우부족함을지적함. 물관련새로운국정아젠다를준비하는시점에서수자원을중심으로한통합적이고효율적인자원안보정책의필요성을논의함. 식량생산관점에서의넥서스적접근은최근토양안보 (soil security) 4) 등의개념과함께논의되고 있음. 임경재 (2018) 는국내수자원사용량중농업용수가차지하는비중이 41% 이며, 이중약 90% 가논에서사용되고있기때문에농업적관점에서의지속가능한수자원관리를위해서는물, 에너지, 식량자원의연계성을고려한논관개용수의효율적인이용이중요하고, 이를위해최적관리기법의적용을방안으로제시하였음. 또한임경재 (2018) 은기존에고려되지않았던토양안보가물-에너지-식량넥서스기술실현의핵심요소임을강조함. 4) 토양안보란식량, 섬유, 그리고신선한물을생산하고, 생물다양성을유지하며생태계를보호하는토양자원의유지와개선을의미하는포괄적개념임. 11

16 KREI 농정포커스제 167 호 최근자원간의상호연계성을고려한세제및정책들이제시되고있지만, 물, 에너지, 식량자원의통합적관리를위한관련부처간의논의는여전히부족한것으로생각됨. 예를들어, K-Water( 한국수자원공사 ) 에서주도적으로물관리사업을진행하고있음. 구체적으로 K-Water 는수상태양광사업의추진을통해국토의효율적이용을도모하고물을이용한친환경에너지도입의확대를꾀하고있음. 또한, 음용수공급에있어탄소발생량과에너지사용량을줄이기위해수돗물및병물 (bottled water) 의생산및공급의전과정에서발생하는탄소량에대한관리를시행하는탄소발자국확대를 2011년부터시행중임. 농림축산식품부에서는 제2차농림식품과학기술육성종합계획 (2015~2019) 의일환으로농림식품과학기술육성시행계획을매년발표하고있으며, 농업생산분야에서물, 에너지식량분야를함께고려하는기술의개발및도입을추진하고자함 (< 표 3> 참조 ). 구체적으로 4대중점분야중글로벌경쟁력강화와신성장동력창출에속해있는핵심전략기술은에너지 ( 예를들어, 농산물생산시에너지및물절감기술혹은바이오에너지생산기술 ) 와물자원의효율적사용과밀접히연관되어있음. < 표 3> 2016 년도 50 대핵심기술부 청별투자현황 ( 요약 ) 단위 : 백만원 4 대중점 14 대분야 50 대핵심전략기술농식품부농진청산림청 글로벌경쟁력강화 신성장동력창출 안정적식량공급 국민행복제고 농산업체질개선 신선농산물수확후관리및선도유지저장유통기술 3,814 2,812 - 원예작물안정생산및시설원예에너지절감기술 4,493 6,209 - 고부가가치식품식품가공공정효율성향상통합생산관리시스템 4, ICT 융합 농업 농촌에너지 지능형정밀농업생산구현기술 4,413 2,778 - 수익형식물공장비즈니스모델개발 1,815 2,140 - 지능형농업용수통합제어시스템 1, 바이오에너지원료작물대량생산기술 1, 바이오에너지고효율생산및산업화기술 목질계바이오에너지및목질성분활용기술 - - 1,610 식량자급률제고고품질 고생산성주곡신품종개발및안정생산기술 1,970 9,918 - 기후변화대응기후변화적응품종개발및생산기술개발 430 5, 안전한먹거리생산 농림생산물및위해물질안전관리 3,898 4, 전주기축산식품안전관리체계구축기술 1,079 2,932 - 농식품유통단계안전및품질관리 2,379 2,837 - 자료 : 농림축산식품부 (2017). 12

17 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 02 물 - 에너지 - 식량넥서스적용의필요성및장애요인 거시적으로농업생산과물, 에너지자원간의연관성은미약함 2.1. 농업자원관리및자원간연계성 1990년대이후국내경지면적은논면적감소로인해지속적으로감소하고있음. 이러한논면적감소는농지에대한비농업부문의수요증가에따른것임. 재배업생산지수는감소추세인반면, 축산생산지수는지속적으로증가하는추세임. 이는우리나라농업생산에서축산업의비중이점차증가함을의미함. 농업전체생산지수는축산업의생산증대로인해완만하게증가하고있는추세임. 이러한축산업비중의증가는농업생산을위한에너지와수자원이용을증가시킴. 마지막으로사료작물을포함한식량자급률은감소하는추세임. 이는쌀이외의식량작물의대부분이수입에의존하고있기때문임. < 그림 5> 국내농업생산관련지표 자료 : 통계청. 국내수자원이용량은 1965년이후연평균 4% 증가하였으며, 2016년국내수자원이용량은 억m3 / 연에이름. 농업용수는국내수자원이용중가장큰비중 (40.9%) 을차지하고있지만그비중은 1965년이후지속적으로감소하고있음. 이는수리답비중이급속히증가하였으며, 자원집약적인축산과시설재배부문에서의농업용수소비가증가하고있기때문임. 13

18 KREI 농정포커스제 167 호 현재국내에서사용가능한수자원총량은전체소비량보다많아농업용수부족으로인해식량생산이제한을받을가능성은적음. 하지만최근빈번하게발생하는지역적가뭄으로인해농업용수의안정적인공급에차질이생기고있음. 기후변화에폭염, 열대야등과같은고온현상이지속적으로증가할것으로예상됨에따라농업부문에서의관개용수에대한수요가더욱증대될것이며, 이는농업부문과비농업부문간의수자원에대한갈등이더욱증가될수도있음을의미함. < 그림 6> 국내수자원이용현황 자료 : 통계청. 농업용수가수력발전을통한에너지생산에미치는영향은매우미약함. 농업용수의많은부분이전력생산과관계없는농업용저수지 (56.2%) 나관정 (5.5%) 를통해서공급되고있으며, 하천수및소하천취수의경우도대부분의논이 1일당 8천m3이하로사용함. 결과적으로전체수리답의 1.5% 만이 1일당 8천m2를취수하는양수장에서농업용수를공급받음 ( 김홍상 2011). 식량생산과에너지자원간의관계는매우미약함 ( 신 재생에너지백서 2016). 농업부문의에너지소비량은전체에너지소비량의 3% 보다적으며, 화학비료생산에사용되는전체에너지소비량은전체에너지소비량의 1% 에못미침. 우리나라바이오에너지대부분은목질계바이오매스혹은바이오가스에의존하고있으며, 바이오디젤은수입하거나폐식용유를이용하여생산함. 14

19 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 농업부문생산구조변화에따라물 - 에너지 - 식량넥서스도입에대한시의성증대 2.2. 농업부문생산구조및여건변화에따른물 - 에너지 - 식량넥서스적용필요성 시설작물및축산부문의증가는농업생산의에너지그리고수자원사용집약도를증가시킴. 2015년농가경영체 DB 분석결과시설재배를위한비닐하우스는 2014년현재전체농경지의약 4% 를차지고있음. 축사시설의 1/3과비닐하우스의 1/2이농업진흥지역내에분포하고있고, 재배사의경우는과반수가농업진흥지역내에분포함 (< 표 4> 참조 ). 시설작물과축산업의성장은농업용수에대한수요가농번기와관계없이지속됨을의미함. 5) 또한노지작물에비해축산, 시설작물등은수질에민감하기때문에농업용수의양뿐만아니라수질에대한수요도증가할것으로전망됨. < 표 4> 농업용시설면적분포현황 (2014) 단위 : ha 지역 농업진흥지역안 비닐하우스 ( 유리온실포함 ) 농업진흥지역밖 농업진흥지역안 재배사 농업진흥지역밖 농업진흥지역안 축사 농업진흥지역밖 합계 37,593 25, ,149 자료 : 2015 년농업경영체 DB 원자료분석. 재배사는버섯이나곤충등을기르는시설을뜻함. 대규모시설단지지역의경우, 지하수수위하락으로인해농가경영상의어려움이가중되고있음 (< 표 5> 참조 ). 구체적으로진주대곡면단목지구의경우, 겨울철에너지사용을줄이기위해수막재배를이용하여저온성작물을생산함. 수막재배에필요한농업용수를공급하기위한무분별한지하수개발및사용은오히려지하수수위하락으로인한경영비증가로이어짐. 이러한공유재의비극은개별적자원관리의한계점을보여주는한예임. 즉, 에너지비용절감을위해도입한수막재배는농업용수사용량을급증시켰고오히려농가의경영비를증가시키는결과를초래함. 따라서시설재배를통한지속가능한생산을위해서는농업생산과에너지, 그리고농업용수모두를감안한정책및기술도입이필요함. 5) 통계청에따르면비록등락을반복하기는하나 2014년엽채류과과채류그리고축산업의생산지수는 1990년에비해 2배이상성장하였음. 15

20 KREI 농정포커스제 167 호 구분 작목반 ( 개 ) 농가 ( 개 ) < 표 5> 시설농업단지농업용수부족실태 (2014) 규모 ( 동 ) (ha) 이용관정 ( 공 ) 장해발생작목반 ( 개 ) 장해극복작목반 ( 개 ) 신규관정개발 합계 58 2,668 26,558 2,049 10, 경기 , , 강원 충북 , 충남 , , 전북 , , 전남 , 경북 , 경남 , 자료 : 농림부내부자료. 조사기간 : 2014 년 3 월. 조사대상 : 시설농업단지작목반 경영포기 < 그림 7> 2001 년이후가뭄을겪은시군수 단위 : 개수 주 1) 가뭄의강도중 매우심함 은영농기 (4월 ~10월 ) 중최근 6개월누적강수량이평년대비약 45%(SPI6 지수 2.0 이하 ) 이하인날이 20일이상지속되었으며, 저수지저수율이 40% 이하인경우를뜻함. 가뭄강도중 심함 은 SPI6지수가 2.0 이하이며, 저수지저수율이 50% 이하인날을뜻함. 마지막으로 주의 는최근 6개월누적강수량이평년대비약 55%(SPI6지수 1.5 이하 ) 이하이며, 영농지저수지의저수율이 60% 이하인날을뜻함. 단, 저수율이없는경우에는 SPI지수기준으로가뭄강도를설정하였음. 2) 그래프의값은각시군구의가뭄일수를합한수치임. 자료 : 임영아외 (2017). 16

21 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 < 그림 8> 2001 년이후가뭄지역들의평균가뭄일수 단위 : 일수 주 1) 가뭄의강도중 매우심함 은영농기 (4 월 ~10 월 ) 중최근 6 개월누적강수량이평년대비약 45%(SPI6 지수 2.0 이하 ) 이하인날이 20 일이상지속되었으며, 저수지저수율이 40% 이하인경우를뜻함. 가뭄강도중 심함 은 SPI6 지수가 2.0 이하이며, 저수지저수율이 50% 이하인날을뜻함. 마지막으로 주의 는최근 6 개월누적강수량이평년대비약 55%(SPI6 지수 1.5 이하 ) 이하이며, 영농지저수지의저수율이 60% 이하인날을뜻함. 단, 저수율이없는경우에는 SPI 지수기준으로가뭄강도를설정하였음. 2) 그래프의값은각시군구의가뭄일수를합한수치임. 자료 : 임영아외 (2017) 농업용수의공급여건이변함에따라농업용수의안정적인공급에관한불확실성이커짐. 현재지속적으로발생하고있는가뭄과기후변화역시통합적자원관리의필요성을증가시킴. 구체적으로농림수산식품부의가뭄예 경보기준중 심함 이상에해당하는가뭄일수는 2013년이후급속히증가함 (< 그림 7>, < 그림 8> 참조 ). 2015년의경우, 매우심함 수준의가뭄은겪은시군개수는 21개에이르며, 매우심함 수준의가뭄이지속된평균일수는 18.4일에이름. 수자원장기계획 (2016) 에따르면 2020 년까지가용용수량은예상수요량인 247억m3보다 13억m3큰 260억m3으로예상됨. 하지만가뭄이발생할경우, 그강도에따라최소 1.75억m3에서최대 3.86억m3의농업용수가부족할것으로예상함. 마지막으로농촌지역이도시화, 혼주화등으로인해농업생산보다는정주공간으로서의중요성이더해짐에따라농촌지역생활환경정비를위한지역용수의수요가증가함. 17

22 KREI 농정포커스제 167 호 물 - 에너지 - 식량넥서스적용의가장큰장애요인은자료의부족임 2.3. 농업자원관리를위한국내물-에너지-식량넥서스적용의장애요인 농업자원관리를위한물-에너지-식량넥서스적용의가장큰장애요인은자료의부족임. 우선, 국내농가수준자료 (farm-level data) 의경우, 지속가능성혹은농업자원관리에대한정보가매우부족함. 특히, 농작물생산비조사를제외한모든농가수준자료는금액단위로만정보를제공하며, 농작물생산비조사역시일정품목에대해서만정보를제공함. 축산물생산비조사는아예공개되지않음. 또한농업생산에투입한기술의종류에대한농가의정보가매우부족함. 구체적으로농업총조사의가축축사에대한질문, 농가경영체 DB의시설및축사종류에대한질문을제외할경우, 실질적인농가의기술수준을가늠할수있는정보는부재함. 시군구단위작부체계및생산량등과같은농업관련정보역시자료의신뢰도가매우떨어지는실정임. 농업용수의경우, 지역단위로도정확한사용량을알기어려움. 두번째로는위치정보부재와표본변경등으로인해자료들간의결합 (merging) 이쉽지않음. 즉, 농가수준자료의경우위치정보를제공하지않기때문에, 국가단위혹은시도단위분석이외에는사용할수가없음. 현재농촌진흥청의흙토람자료와농가경영체 DB자료의경우, 위치정보를바탕으로결합이가능함. 하지만농가경영체 DB가제공하는정보의경우농가의작부체계를제외한나머지정보에대한신뢰도와정확성이떨어짐. 농가경영체 DB를제외한대부분의농가수준자료의경우 5년마다표본이바뀜. 농가수준자료와생태물리학적모형과공간적불일치함. 수자원관리를목적으로한모형의경우, 대부분이유역단위를바탕으로함. 하지만우리나라의농업관련자료는행정단위를바탕으로함. 예를들어, 작부체계변경이주변지역의수자원에미치는영향을분석할경우, 연구대상지역과행정구역이일치하지않을수있음. 하지만농업관련마이크로데이터의표본추출방법이행정단위로구분되어있기때문에연구대상지역과일치하는분석결과를도출하기에는한계가있음. 18

23 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 생태물리학적모형과경제학적모형을포함한통합적모형구축에대한연구부족 생태물리학적조건변화와농민의영농활동을동시에고려한통합적모형구축에대한논의가부족함. 농업자원을포함한생태물리학적조건과농가운영간의상호관계중한방향만을분석한연구는상대적으로풍부한반면, 생태물리학적모형과경제학적모형을결합한연구는매우부족함. 이는앞서언급한자료의불일치뿐만아니라경제학분야에서생태물리학적모형 ( 예 : 수문모형등 ) 에대한관심이부족했기때문이라생각됨. 두번째로는생태물리학적조건변화가농민들의생산활동에미치는영향에대한실증적연구가부족함. 구체적으로기후변화로인한기상학적조건변화가농업생산등에미치는영향에대한연구는풍부한반면 ( 권오상 노재선 서영 2012; 권오상 이한빈 2012; 이한빈 권오상 2015 ; 권오상외 2016), 그이외의요인이농업생산에미치는영향은매우제한적임. 물-에너지-식량넥서스구축에필요한축산부문모형과수질등과같은농업자원의비시장적가치에관한연구가부족함. 축산부문에대한연구가부족함. 농업생산구조변화로인해축산부문의비중이지속적으로증가하고있음. 축산부문의경우, 에너지와수자원이용뿐만아니라수질에도큰영향을미침. 하지만이러한축산부문의환경적혹은경제적파급효과를모형화한연구는매우부족함. 마지막으로수질의가치와수질악화로인한경제적영향은여전히논의중인연구분야임. 이는수질의경우, 생산의투입요소로서사용될뿐만아니라여가생활등과같은공유재혹은공공재로서의가치도가지기때문임. 물-에너지-식량넥서스를바탕으로정책을이끌어나갈관리주체나자원관리와연관된제도변화에대한연구가부족함 (Howarth & Monasterolo 2016; Al-Saidi & Elagib 2017). 농업용수와식량생산은농림축산식품부에속해있지만, 대부분의물, 에너지, 식량관련정책은각분야별혹은부처별로나뉘어수행됨. 따라서물-에너지-식량자원에대한통합적관리를위해서는부처간의협력혹은조직개편에대한논의가필요할것으로생각됨. 19

24 KREI 농정포커스제 167 호 03 물 - 에너지 - 식량넥서스적용을위한연구방향 학제 / 관련기관간의공동연구를통한자료구축 3.1. 학제및관련기관간공동연구를통한자료구축 앞선 2.3. 에서언급하였듯이, 국내물-에너지-식량넥서스적용의가장큰장애요인은자료의부족임. 이러한자료의부족은절대적인정보량의부족과동시에관련자료가농업관련기관에흩어져있어자료간의통합이어렵기때문임. 따라서기관간의공동연구는물-에너지-식량넥서스구축을위한자료생성에매우중요한역할을할수있을것으로생각됨. 우선적으로는위치정보를바탕으로농진청이가지고있는토양관련자료와국토부가가지고있는지적도, 한국농어촌공사가시행한수년간의농업용수수질과수량에관한자료, 농림축산식품부의농가경영체 DB, 기상청의기상자료를통합하려는노력이필요할것으로생각됨. 사례연구를바탕으로관련기관및학제간의협력을통한자료수집노하우를축적할필요가있음. 자료간통합에관한경험부족, 필요한자료에대한이해부족, 기관들간의이해관계, 행정적인비용및절차등으로인해공인된통계및생태물리학적자료를구축하는데에는오랜시간과노력이필요할수있음. 또한지역단위물-에너지-식량넥서스구축에필요한공식통계및자료는부재하거나매우부족할수있음. 따라서지역단위사례연구수행시기관및학제간의협력을통해연구대상지역의자료를수집하고이에관한노하우를축적함으로써, 국가혹은유역단위물-에너지-식량넥서스적용을위한데이터베이스구축에필요한시간적 물질적 행정적비용을줄일수있을것으로생각됨. 예를들어, 현재진행중인농진청의 기후변화대응시나리오기반의물-에너지-식량넥서스통합기술개발 프로젝트에서는경상대-농어촌연구원-한국농촌경제연구원이공동으로경남의단목지구자료를수집함. 20

25 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 생태물리학적모형과농업부문모형과의연계를통한자원배분문제분석도모 구체적으로경남의단목지구는농어촌연구원이지하수함양사업을시행하고있는대상지역이며, 수막재배와지하수사용과관련된정보를전문적으로조사한경험이있음. 하지만농가의경영과관련된정보와작물생육환경에대한정보가부족함. 이에따라프로젝트팀은농어촌연구원주도로물-에너지-식량넥서스모형구축에위한설문지를완성하고농가설문을통한자료구축을진행중임. 장기적으로는통계청과의협의를통해통계청의농가수준자료, 예를들어축산물생산비조사혹은농작물생산비조사 1차자료에대한접근성을확보할필요가있음. 또한물-에너지-식량넥서스구축을위해필요한농업인의자원관리행위, 예를들어, 시설내환경제어방법, 관개방법, 펌프용량, 운영시간등을추가적으로설문할필요가있음. 학제간의공동연구는넥서스평가툴을구성하는경제학적모형과생태물리학적모형의적용지역과투입 / 산출요소등의일치성을유지하고자원간의연관성을식별하는데에매우중요함. 앞서언급한단목지구를예로들면, 농진청의넥서스프로젝트팀은기후변화에따른물사용량과에너지사용량그리고시설작물의생산성간의관계를규명하기위해작물모형을구축함. 또한기후변화의영향으로인한작물의생산성변화와물과에너지사용량은경제학적모형의투입요소로사용하여기후변화의경제적효과를계측함 생태물리학적모형과농업부문모형과의연계 생태물리학적모형과경제학적모형을통합한국내연구는매우부족하며대부분이기후변화연구에치중되어있음. 또한지금까지국외에서이루어진물-식량-에너지넥서스분석은대부분생태물리학적모형에기반을두고있음 (Daher & Mohtar 2013; FAO 2013, 2014). 생태물리학적모형을사용한넥서스평가툴은자원의투입과산출에초점을두고모형이구축되었으며주로대규모기반사업또는정책에따른자원제약시나리오를바탕으로하고있음 (FAO 2013, 2014). 생태물리학적모형과경제학적모형이가지고있는장단점을고려할때두모형을긴밀하게연계하여두모형이가지고있는장단점을보완할필요가있음. 생태물리학적모형을기반으로하는넥서스평가툴은식량생산을위해사용되는물과에너지를비롯한자원간의상호연관성을고려하고자원제약에따른식량생산변화를하나의유기적 21

26 KREI 농정포커스제 167 호 시스템상에서분석할수있음. 그결과자원변화에대응한지속가능한농업자원관리를할수있는장점을가지고있어기존의농업자원관리의한계점을극복하고있음. 하지만생태물리학적모형은외생적식량수요변화에따른자원배분문제그리고식량생산을위해어떠한자원을얼마나사용할지에대한자원배분문제에대해답을할수없는한계점을가지고있음. 생태물리학적모형이이러한한계점을가지는이유는자원배분을결정하는의사결정권자가모형에서배제된결과임. 따라서이러한생태물리학적모형의단점을경제학모형과연계하여극복할수있음. 경제학모형은자원제약하에서자원의최적배분문제를다루는것을목적으로하고있음. 하지만경제학모형이가지고있는한계점또한명확함. 경제학모형은자원배분을결정하는의사결정자의행위를모형화할수있는장점을가지고있지만의사결정권자의행위가자원간의상호연관성에미치는영향을정교하게분석하기는어려우며, 의사결정에따른자원간의연쇄적파급효과를분석하는데는한계를가지고있음. 지역단위물-에너지-식량넥서스구축을위한농업부문경제학적모형으로는농업부문자원배분문제를다루는대표적경제학모형인수리계획법 (Mathematical Programming) 이유용하게이용될수있을것이라생각됨. 수리계획법은농가경영과연관된의사결정권자의선택문제를목적함수로설정하고예산, 자원, 기술등의제약조건하에서목적함수를극대화 ( 또는극소화 ) 할수있는문제의해 ( 解 ) 를자원의최적배분방안으로삼아의사결정문제를해결하는경제학모형임. 특히수리계획법방법가운데 Howitt(1995) 에의해개발된실증수리계획법 (Positive Mathematical Programming: PMP) 은기존수리계획법이가지고있는구석해 (corner solution) 문제를해결하여농업부문에서최근널리사용되고있는경제학모형임. 실증수리계획법 (PMP) 은구석해에서비롯되는과잉특화문제를해결하기위해실제관측된생산량을추가적인제약조건으로도입하여모형의현실성을향상시킴. 실증수리계획법 (PMP) 은투입요소로서시장조건과제약조건에활용되는가용가능한자원의자료를통해지역의작부체계변화, 농업이윤, 중간재소비량등을계측할수있음. 국내에선권오상외 (2016) 가실증수리계획법 (PMP) 을활용하여기후변화에따른제주도의작부체계변화와이에따른품목별이윤의변화를분석하였음. Howitt et al.(2012) 은캘리포니아의관개농업지역을대상으로가뭄과가뭄에대비한농업용수이전 (water transfer) 이농업용수사용량과작부체계그리고이에따른농가소득에가져온변화등을실증수리계획법 (PMP) 을사용하여분석함. 22

27 농업자원관리를위한물 - 에너지 - 식량넥서스구축방안 생태물리학적모형은기존연구에서주로이용된작물모형혹은단수모형뿐만아니라수자원, 토질, 온실가스배출관련모형등을포함해야함. 물-식량자원간의연관성이더욱긴밀해짐에따라수자원관련모형의중요성이더욱커지고있음. 따라서생태물리학적모형으로생산성을나타내는단수모형뿐만아니라수자원과연관된수문학, 수량, 그리고수질모형이포함되어야함. 더나아가서는연구목적에따라토질이나 GHG(Greenhouse Gas) 배출그리고종다양성등에관한모형을추가할수있을것으로판단됨. < 그림 9> 경제학모형과생태물리학적모형의연계 자료 : Kling et al.(2017) 에제시된틀을성재훈 (2016) 이국내여건에맞게수정함. 마지막으로생태물리학적모형과경제학적모형은동태적으로연결되어야함. 이는외부환경변화에따른농업인들의행위변화와물-에너지-식량자원에미치는직접적인효과와동시에외부환경변화의확산효과혹은환류효과를계측하기위한것임 (< 그림 9> 참조 ). 이러한두모형의동태적연결을위해서는경제학적모형과생태물리학적모형의투입-산출요소의일치성을유지할필요가있음. 즉, 생태물리학적모형의산출요소가경제학적모형의주요투입요소를제공하며, 경제학적모형의산출요소가생태물리학적모형의주요투입요소로사용되는데에아무런문제가없어야함. 농업생산의다원적가치와수질의비시장적가치에대한평가가필요함. 이는외부효과의경제적가치를포괄적으로평가하기위한것임. 예를들어, 앞서언급한농진청의넥서스프로젝트팀은각모형간의동태적관계를반영하기위해시스템다이나믹스를이용하여영농활동을나타내는최적화모형과작물모형, 수문학모형을통합함. 23

KREI 농정포커스제 167 호 정책입안자의통합적의사결정을위한이용자친화적정보제공 3.3. 정보접근성향상을위한이용자친화적인정보제공 정책입안자혹은이해당사자가쉽게활용할수있도록분석결과를이용자친화적으로제공하여야함. OECD의분석결과의경우, 분석결과를실제정책에사용하기에는한계가있음.

28 KREI 농정포커스제 167 호 정책입안자의통합적의사결정을위한이용자친화적정보제공 3.3. 정보접근성향상을위한이용자친화적인정보제공 정책입안자혹은이해당사자가쉽게활용할수있도록분석결과를이용자친화적으로제공하여야함. OECD의분석결과의경우, 분석결과를실제정책에사용하기에는한계가있음. 이는시나리오자체가국가단위가아닌이유도있지만, 분석결과가실제정책입안자혹은이해당사자가사용하기에는너무많은정보를제공하고있으며, 그수치를해석하는데에도어려움이있기때문임. 이에반해 EU의 SIM4NEXUS 프로젝트는 Serious game과컨설팅을통해정책입안자에게필요한정보를이용자눈높이에맞게제공하고있음. 앞서소개한 기후변화대응시나리오기반의물-에너지-식량넥서스통합기술개발 프로젝트역시이용자친화적인툴을제작중임 (< 그림 10> 참조 ). 이용자친화적인정보제공은넥서스접근법을이용한정책평가와정책디자인을보다용이하게해줄것이며, 넥서스접근법의활용도를높여줄것으로생각됨. < 그림 10> 농진청의 SNAK 프로젝트웹페이지 자료 : 내부자료. 24

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