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확률제약 계획모형법을 이용한 농업용수의 경제적 가치 평가
Valuation of Irrigation Water: A Chance-Constrained Programming Approach 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.42 no.4, 2009년, pp.281 - 295  

권오상 (서울대학교 농경제사회학부, 농업생명과학연구원) ,  이태호 (서울대학교 농경제사회학부, 농업생명과학연구원) ,  허정회 (한국농촌경제연구원)

초록
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본고는 경제적 최적화모형인 확률제약 계획모형법을 이용하여, 농업용수 부존량 감소에 따른 농업이윤의 감소분을 계측하고 이를 통해 농업용수의 경제적 가치를 분석하고자 한다. 이를 위해 국가 전체 농업자원배분을 최적화 모형으로 구축하고, 농업용수를 포함하는 자원부존제약조건과, 각 상품의 가격이 형성되는 시장조건, 국제무역 및 관련정책변수의 영향들을 반영하고, 용수의 경우 그 이용량이 연도별로 불안정할 수 있다는 것까지 반영한다. 농업용수감소량이 농업부문 이윤에 미치는 영향을 시나리오를 주어 분석하면, 농업용수의 톤당 경제적 가치는 $303{\sim}1,093$원/$m^3$의 분포를 가지는 것으로 나타난다. 동일한 양의 용수량이 줄어들더라도 용수의 공급이 불안정할수록 경제적 가치 손실이 크며, 아울러 많은 양의 용수손실이 발생할수록 경제적 손실이 커 용수감소의 한계피해는 용수감소량의 증가 함수인 것으로 파악된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study estimates the value of irrigation water in Korea using an economic programming model that is constructed with all the resource endowment constraints, technology restrictions and policy variables. The variability and uncertainty of water resource endowment are incorporated into the model t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 와 같은 가격변수보다는 용수의 부존량이 불확실하여 발생하는 위험을 우선적으로 고려하여야 할 것이다. 따라서 본고는 가격변수보다는 수자원의 부존량이 불안정할 때 발생하는 효과를 반영하여 수자원의 가치를 분석하고자 한다. 본고는 이를 위해 확률제약 계획모형을 수립해 분석한다(Charnes and Cooper, 1959; Madansky, 1962; Maruyama, 1972; Kibzun and Kurbakovskiy, 1991; Kibzun and Kan, 1996).
  • 본고는 국가전체의 용수부존량이 변하는 효과를 분석하되, 보다 신뢰성있는 모형 구축을 위해 각 도별로 구분된 생산 및 용수사용량 모형을 구축하고, 이어서 용수부존량이 변할 경우 국가전체의 농업이윤 혹은 부가가치가 어떻게 달라지는지를 도출하는 일종의 상향식(bottom-up) 분석법을 사용한다. 또한 용수부존량이 달라질 경우 각 지역별로 농업의 생산량 변화는 물론 작목선택까지도 변할 수 있는 여지를 주는 작목선택의 대체효과를 반영할 수 있는 일종의 일반균형(general equilibrium) 모형을 구축하고, 여기에 용수관련 시나리오는 물론 현재 및 향후의 농업관련 여건변화까지 가능한 한 현실에 근접한 제약조건을 부여하고자 한다.
  • 본고는 경제적 최적화모형인 확률제약 계획모형법을 이용하여, 농업용수 부존량 감소에 따른 농업이윤의 감소분을 계측하고 이를 통해 농업용수의 경제적 가치를 분석하고자 하였다. 이를 위해 국가 전체 농업자원배분을 최적화 모형으로 구축하고, 농업용수를 포함하는 자원부존제약조건과, 각 상품의 가격이 형성되는 시장조건, 국제무역 및 관련 정책변수의 영향들을 반영하였고, 용수의 경우 그 이용량이 연도별로 불안정할 수 있다는 것까지 반영하였다.
  • 본고에서는 이상과 같은 부존량 불확실성을 농업용수에 적용하여 수자원의 부존량이 변할 때 발생하는 경제적 가치변화를 도출해내었다. 기상청이 보유한 1978∼2007년의 30년간 전국 평균 강수량 측정자료를 보면 그 표준편차는 연평균 강수량의 약 20%에 달한다.

가설 설정

  • 이를 그대로 활용하여 수자원 분포를 도출할 수도 있지만, 실제로 이용가능한 용수는 댐을 통한 수자원관리로 인해 강수량 편차보다는 적을 가능성이 크다. 따라서 본고는 이용가능한 수량의 표준편차가 평균치의 20%와 10%인 정규분포를 따르는 두 가지 경우를 가정하고 분석을 시행한다. 아울러 용수에 대한 수요가 공급을 상회할 확률에 대해서도 가정이 필요한데, 어느 경우를 용수부족 시기라 볼 것인지에 대해 통일된 기준을 찾기 어려운 문제가 있어 이 수치는 5%라고 임의로 가정한다.
  • 따라서 본고는 이용가능한 수량의 표준편차가 평균치의 20%와 10%인 정규분포를 따르는 두 가지 경우를 가정하고 분석을 시행한다. 아울러 용수에 대한 수요가 공급을 상회할 확률에 대해서도 가정이 필요한데, 어느 경우를 용수부족 시기라 볼 것인지에 대해 통일된 기준을 찾기 어려운 문제가 있어 이 수치는 5%라고 임의로 가정한다.
  • 하천별 용수 허가량 자료를 행정구역 자료로 전환하기 위해 우선 각 수계에 속한 행정구역의 면적을 조사한 뒤, 각 행정구역이 수계면적에서 차지하는 비중에 따라 용수 허가량을 행정구역별 자료로 전환하는 방식을 택하였다. 행정구역간 용수의 교환은 없는 것으로 가정한다. 이러한 방식으로 산출된 행정구역별 농업용수 허가량은 Table 2와 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
농산물의 가격이 영향을 받는 요인은? 농업용수가 농업생산에 수량적으로 기여한 바를 추정할 수 있다고 하더라도 그 농산물의 진정한 사회적 가치를 어떻게 반영할 것인지도 문제가 된다. 농산물의 가격은 생산량의 변화와 더불어 변하며, 정부의 정책에 의해서도 영향받기 때문에 어떤 가격자료를 이용하여 농업용수의 경제적 기여도를 평가할지 불분명한 것이다. 대부분의 분석모형은 용수 가용량과 같은 여건이 변했을 때 생산자인 농민들이 행할 수 있는 반응의 여지를 매우 제한하는 일종의 부분균형(partial equilibrium)모형이다.
농업용수의 가치를 도출하는 작업이 어려운 이유는? 농업용수의 경제적 가치를 평가하는 것이 이상과 같은 의미를 가지지만 실제로 농업용수의 가치를 도출하는 작업은 쉽지 않고, 한국의 경우 이에 대한 연구는 많지 않다. 가장 어려운 것은 농업생산자료와 용수사용량자료를 어떻게 일관성 있게 접목하여 농업용수가 생산에 대해 기여하는 바를 도출할 수 있을지가 불명확하다는 것이다. 그리고 대개의 경우 이용 가능한 자료도 농민들의 실제 경영자료가 아니라 시험포장수준에서 조사된 한정된 자료라는 한계를 가진다.
농업용수가 사회에 대해 제공하는 경제적 가치를 파악하는 것이 중요한 이유는? 첫째, 측정된 농업용수의 경제적 가치는 적정한 농업용수 관리방안이나 용수절약의 인센티브를 제공하는 데 있어 필요한 기초자료의 하나가 된다. 둘째, 농업용수의 가치를 경제적 평가방법에 의해 측정하는 것은 댐이나 여타 수리시설을 추가로 건립하는 것과 같은 이수사업의 경제성을 평가하고 사업의 타당성 여부를 판정하는 데에 있어서 유용한 정보를 제공한다. 경제적 가치평가법은 수리시설의 편익을 추정하기 위해 주로 사용되는 대체비용법과 달리 농업용수를 포함하는 용수의 사용가치를 직접 평가할 수 있다는 장점을 가진다. 셋째, 농업용수의 경제적 가치평가는 부문별 용수배분원칙을 정하는 데 도움이 된다. 지역적 혹은 국가적으로 용수가 부족할 경우 부문간․용도간 용수를 배분할 수 밖에 없고 이 경우 적용될 수 있는 배분 기준은 안전성, 형평성, 효율성 등이다. 효율성을 반영하여 용수를 부문간에 분배하고자 한다면 당연히 부문별 용수 사용의 가치를 추정하지 않을 수 없다.
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참고문헌 (28)

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  27. Yaron, D. (1967). 'Empirical analysis of the demand for water by Israeli agriculture.' Journal of farm economics, Vol 49, No. 2, pp. 461-473 

  28. Young, R.A. (2005), Determining the economic value of water: concepts and methods. Resources for the Future, Washington D.C. 

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