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문제 정의
- 본 연구는 국내에서 최초로 생활용수 중 비가정용수의 각 업종별 용수사용량에 대한 원단위와 물사용에 영향을 미치는 인자간의 상관관계를 살펴본 연구로서, 비가정용수의 수요처별 사용량을 산정할 수 있는 방법을 제공하고, 각 업종별 용수사용 특성을 분석함으로써 생활용수의 수요량 예측 및 수요관리에 활용할 수 있는 자료를 도출하고자 하였다. 연구결과를 정리하면 다음과 같다.
- 본 연구에서는 국가산업분류기준과 물 사용특성에 기초하여 비가정용수의 업종을 새롭게 구분하고 업종별 사용량 원단위, 사용패턴 등을 분석하였으며, 이를 통하여 비가정용수의 수요를 합리적으로 예측 및 관리하는데 활용할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다.
- 대분류 9개 업종 내에서 최급품목, 업종형태 등을 고려하여 다시 18개의 중분류로 나누었으며, 이를 다시 40개의 세부업종으로 분류하였다. 이들을 기초로 사용량 특성을 분석하였으며, 취득가능한 자료범위내에서 가능한 세부업종별 사용량을 도출하고자 하였다. 참고적으로 미국에서도 산업표준분류(Standard Industrial Classification)에 기초하여 비가정용수업종을 구분하고 있으며, 조사목적이나 연구기관의 특성에 따라 업종구분에 차이가 있다.
제안 방법
- 중분류 수준의 업종을 대상으로 일차선형 회귀식의 적합도를 분석한 결과, 학생수에 따른 물사용량, 사무실 면적당 물사용량, 객실수당 숙박시설의 물사용량, 병원에서 면적당 물사용량이 1차 선형회귀식의 적합도가 높은 것으로 나타났다. 각 세부업종별 물사용특성을 설명하기 적합한 사용단위(면적, 종업원수, 학생수, 객실수, 객석수 등), 즉 원단위의 기준을 선정하기 위하여 표 14와 같이 일반선형모형을 제시하였다.
- 산업표준분류기준을 참고하여 상수도 업종구분, 요금부과 자료, 업종별 물사용 특성 등을 고려하여 비가정용수의 주요 업종은 도소매업, 숙박업, 음식업, 사무업, 교육업, 학원업, 보건업, 병원업, 개인서비스업 등 9개 업종을 대분류로 구분하였다. 교육업과 학원업이 산업분류에는 교육서비스업으로 단일화 되어있으나, 본 연구의 목적이 물사용량과 패턴에 차이가 있는 업종을 중심으로 구분하기 때문에 일반학교와 학원의 경우 소비주체는 같지만, 물을 사용하는 목적과 시간에는 차이가 있을 것으로 판단하여 두 업종을 나누어 분석하였다.
- 대분류 9개 업종 내에서 최급품목, 업종형태 등을 고려하여 다시 18개의 중분류로 나누었으며, 이를 다시 40개의 세부업종으로 분류하였다. 이들을 기초로 사용량 특성을 분석하였으며, 취득가능한 자료범위내에서 가능한 세부업종별 사용량을 도출하고자 하였다.
- 본 연구에서 기존의 상수도통계에서 영업, 업무, 욕탕, 전용공업용으로 구분된 비가정용수의 업종을 국가산업표준분류에 기초하여 유사한 물사용 특성을 가지는 업종을 중심으로 표 1과 같이 재분류하였다.
- 본 연구에서는 각 업종별 연간 총사용량(m3/yr)을 기초로 점용면적, 객실수, 종업원수, 학생수 등 업체별로 취득가능한 모든 정보를 대상으로 사용량 원단위를 도출하였다. 각 업종별 사용량 원단위 평균과 범위는 표 2와 같다.
- 본 연구에서는 생활용수(도시용수) 가운데 가정용수를 제외한 나머지를 비가정용수로 정의하고 각 업종별 기초통계자료와 수돗물 사용량(요금)자료에 기초하여 다음과 같은 분석을 수행하였다.
- 비가정용수의 업종별로 사용량에 영향을 미치는 주요인자(원단위)를 대상으로 일반선형모형을 도출하고 회귀식으로의 활용성을 검토하였다. 중분류 수준의 업종을 대상으로 일차선형 회귀식의 적합도를 분석한 결과, 학생수에 따른 물사용량, 사무실 면적당 물사용량, 객실수당 숙박시설의 물사용량, 병원에서 면적당 물사용량이 1차 선형회귀식의 적합도가 높은 것으로 나타났다.
- 산업표준분류기준을 참고하여 상수도 업종구분, 요금부과 자료, 업종별 물사용 특성 등을 고려하여 비가정용수의 주요 업종은 도소매업, 숙박업, 음식업, 사무업, 교육업, 학원업, 보건업, 병원업, 개인서비스업 등 9개 업종을 대분류로 구분하였다. 교육업과 학원업이 산업분류에는 교육서비스업으로 단일화 되어있으나, 본 연구의 목적이 물사용량과 패턴에 차이가 있는 업종을 중심으로 구분하기 때문에 일반학교와 학원의 경우 소비주체는 같지만, 물을 사용하는 목적과 시간에는 차이가 있을 것으로 판단하여 두 업종을 나누어 분석하였다.
- 상관관계 분석을 위하여 물사용량에 영향을 미치는 인자를 내부인자와 외부인자로 구분하였으며, 외부인자는 물사용량에 가장 크게 영향을 미치는 기온자료를 활용하였고, 내부인자는 각 개별업종에 대한 점용면적, 종업원수, 학생수, 객실수, 객석수 등과 물사용량의 상관성을 분석하였다.
- 월별 단위면적당 사용량과 기온과의 상관분석을 실시하였다. 도소매업, 숙박업, 음식점업, 사무업, 학원업, 교육업, 병원업, 사회복지업, 개인서비스업 등 8개의 중분류 업종과 기온과의 상관분석을 수행한 결과 중분류 중 도소매업, 음식점업, 학원업이 높은 상관성을 보였고, 교육업, 사회복지업종도 유의한 상관성이 있는 것으로 나타났다.
대상 데이터
- 비가정용수의 업종별 사용량 자료는 논산, 금산, 서산, 고령, 거제, 동두천 등 6개 지역 17,000여개의 수요가 요금 및 기초자료와 통계청 “도소매/서비스업 총조사”자료로부터 업체 특성항목이 일치하는 3,500여개의 데이터를 추출하였으며, 통계분석을 위하여 최소 20개 이상의 자료가 확보되는 업종을 중분류 업종으로 선택하였다.
데이터처리
- 앞서 분류한 각 업종별 용수들을 대상으로 세부 업종 항목에 따라 집단을 분류하여 업종별 평균 사용량의 차이를 비교하였으며, 다중비교방법으로는 Duncan의 방법을 통하여 검정하였다.
성능/효과
- 1. 기존의 상수도통계에서 영업용, 업무용, 욕탕욕, 전용공업 수용으로 제시하고 있는 비가정용수의 업종구분을 국가산업표준분류에 따라 9개의 대분류와 18개의 중분류로 구분하고, 이를 다시 물소비 특성에 유사성이 있는 업종을 중심으로 총 40개의 세부업종으로 분류하고 각 업종별 용수 사용량 원단위를 도출하였다.
- 2. 비가정용수 사용량 원단위를 가정용수 사용량와 비교하면, 1일 1인 사용량 기준으로는 가정용수가 177.9 l(62%), 비가정용수가 109.1 l(38%)로 가정용수의 비중이 높았으나, 단위면적당 1일 사용량 기준으로는 가정용수가 6.7 l(28%), 비가정용수가 17.1 l(72%)로 비가정용수가 더 크게 나타났다. 이러한 결과는 비가정용수의 경우 가정용수와는 달리 상주인구보다는 유동인구에 의하여 물사용량이 더 크게 영향을 받기 때문이다.
- 3. 비가정용수 주요업종의 사용량 원단위를 미국 5개 지역에서 조사된 자료와 비교한 결과, 본 연구에서 조사된 식당, 호텔/모텔, 대형마트, 사무실, 학교의 단위면적당 사용량이 미국에 비해 적은 것으로 나타났다. 조사자료 가운데 효과적인 물사용량으로 추천되는 누적확률 25%에 해당하는 Efficiency Benchmarks의 경우에도 우리나라 물사용량이 적었으며, 학교의 경우 단위면적당 1일 사용량(0.
- 4. 각 개별업종의 사용량 원단위에 대한 분산분석을 통하여 유의한 차이를 분석한 결과, 9개의 대분류 업종중에서 도소매업, 숙박업, 음식업, 개인서비스업은 업종별로 물사용량에 차이가 있는 것으로 나타났으며, 사무업, 학원업, 병원업은 업종별 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 교육업과 사회복지업의 경우 물사용량에 차이가 없는 결과를 보였다.
- 5. 비가정용수의 용수사용량에 영향을 미치는 내외부 인자에 대하여 상관관계분석을 수행한 결과, 비가정용수사용량의 원단위 기준인자로서는 단위면적이 가장 적절한 것으로 나타났으며, 다만 교육업의 경우 구성원의 물사용경향이 일정하기 때문에 단위면적보다도 학생수(교직원포함)와 물사용량사이의 상관관계가 더 높은 것으로 나타났다.
- 6. 대표적인 외부인자인 기온에 따른 각 업종별 물사용량 변화를 분석한 결과, 학원업, 도소매업, 음식점업이 기온에 따라 물사용량 증감이 뚜렷하였고, 숙박업과 병원업은 기온과의 상관성이 매우 낮은 것으로 나타났다.
- 7. 대분류 9개 업종별 사용량 원단위를 이용한 일반 선형회귀식을 도출한 결과, 1차 선형회귀식의 적합도(결정계수)가 0.03~0.67로 나타났으며, 교육업의 학생수와 물사용량의 상관식이 큰 설명력을 보였다. 세부업종별로는 사무업 내 통신기기업이 결정계수 0.
- 교육서비스업은 초등미만, 초등학교, 중학교, 고등학교 등 4개 그룹에서 그룹별 용수사용량에 차이가 있는 것으로 나타났다. Duncan 사후검정을 실시한 결과, 초등미만의 교육시설을 제외한 나머지 그룹의 물사용량은 차이가 없는 것으로 나타나 교육업의 물사용량은 초등미만 교육시설과 초, 중, 고등교육시설로 구분하는 것이 적절할 것으로 판단된다.
- 또한 교육업과 사회복지업의 경우 물사용량에 차이가 없는 결과를 보였다. 각 세부업종에 대한 분산분석결과는 대체로 물사용의 경향과 최종수요처가 유사한 세부업종들 예를 들면 병원업내 일반병원, 치과의원, 한의원, 보건진료소 등에서는 물사용량에 차이가 없는 것으로 나타났으며, 반면에 개인 서비스업내에서도 세탁업, 이미용업과 운동시설, 오락관련 사업 등은 물사용량에 차이가 뚜렷한 것으로 나타났다.
- 개인서비스업의 각 업종별 물사용량은 차이가 있으나, 이 · 미용업과 세탁업의 물사용량은 차이가 없는 것으로 나타났으며, 운동시설 운영업, 오락관련사업, 종교단체, 카센터 또한 물사용량의 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 교육업에 대한 상관분석 결과, 소분류 전체에서 높은 상관성을 나타났으며, 학생수와 종사자수를 합한 총인구와 총사용량의 상관계수는 0.8 이상의 매우 높은 상관계수를 보였다. 학교의 특성상 구성원의 활동패턴이 유사하기 때문에 단위면적보다 학생수(교사포함)와 총사용량 사이에서 더 큰 상관관계가 있는 것으로 나타났다.
- 도소매업 내 소분류 18개 업종의 면적당 1일 용수사용량에 대하여 분산분석을 수행한 결과, 세부업종별 물사용량의 차이가 유의한 것으로 나타났다.
- 월별 단위면적당 사용량과 기온과의 상관분석을 실시하였다. 도소매업, 숙박업, 음식점업, 사무업, 학원업, 교육업, 병원업, 사회복지업, 개인서비스업 등 8개의 중분류 업종과 기온과의 상관분석을 수행한 결과 중분류 중 도소매업, 음식점업, 학원업이 높은 상관성을 보였고, 교육업, 사회복지업종도 유의한 상관성이 있는 것으로 나타났다. 반면에 병원업은 상관성이 거의 없었고, 숙박업은 상관관계가 유의하지 않았고 상관계수는 음의 값을 나타내었다.
- 도소매업, 숙박업, 음식점업, 사무업, 학원업, 교육업, 병원업, 사회복지업, 개인서비스업 등에 산업대분류 업종별 면적당 1일 사용량에 대한 유의수준 0.05에서 분산분석을 수행한 결과 업종별 용수사용량의 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 업종별 용수사용량에 대한 Duncan 사후검정을 실시한 결과 도소매업, 숙박업, 음식점업, 개인서비스업은 업종별 사용량의 차이가 있는 것으로 나타났으며, 사무업, 학원업, 병원업은 업종별 사용량의 차이가 없는 것으로 볼 수 있으며 또한 사회복지업과 교육업의 경우에도 용수사용량 차이가 없는 것으로 나타났다(표 5 참조).
- 도소매업의 면적과 연간사용량의 상관성은 유의하였으나 상관계수는 0.42로 그다지 높지 않았으며 20개의 소분류업종 중에서는 주유소 운영업, 종합소매점(슈퍼), 수산물소매점 등의 상관관계가 유의한 것으로 나타났다.
- 05에서 분산분석을 수행한 결과 업종별 용수사용량의 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 업종별 용수사용량에 대한 Duncan 사후검정을 실시한 결과 도소매업, 숙박업, 음식점업, 개인서비스업은 업종별 사용량의 차이가 있는 것으로 나타났으며, 사무업, 학원업, 병원업은 업종별 사용량의 차이가 없는 것으로 볼 수 있으며 또한 사회복지업과 교육업의 경우에도 용수사용량 차이가 없는 것으로 나타났다(표 5 참조). 이러한 결과는 대분류 수준의 용수사용량을 설계하거나 예측하는 경우, 각 업종별 차이여부를 판단하는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 도소매업, 숙박업, 음식점업, 사무업, 학원업, 교육업, 병원업, 사회복지업, 개인서비스업 등 8개의 중분류 업종과 기온과의 상관분석을 수행한 결과 중분류 중 도소매업, 음식점업, 학원업이 높은 상관성을 보였고, 교육업, 사회복지업종도 유의한 상관성이 있는 것으로 나타났다. 반면에 병원업은 상관성이 거의 없었고, 숙박업은 상관관계가 유의하지 않았고 상관계수는 음의 값을 나타내었다.
- 즉, 두 업종은 점용면적에 따라 물사용량의 증감이 매우 밀접하게 관련 있음을 보여주는 결과이다. 반면에, 오락관련사업, 카센터, 세탁업의 경우 면적과 연간사용량의 상관성이 유의하지 않은 것으로 나타났으며, 상관계수도 매우 낮게 나타났다.
- 병원업 전체의 경우 면적과 연간사용량의 상관계수가 0.87로 매우 높은 상관을 나타냈으나, 소분류를 살펴보면 한의원과 가축병원은 점용면적과 용수사용량의 상관성이 유의하지 않은 것으로 나타났다. 특히 보건진료소의 경우 상관계수가 0.
- 병원업은 가축병원을 제외한 나머지 일반의원, 치과의원, 한의원, 보건진료소의 물사용량의 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 사무업에 대한 분산분석 결과, 세부업종별로 물사용량의 차이가 유의한 것으로 나타났으며, 부동산 및 임대업, 통신업과 금융, 보험 및 사업서비스업 등으로 3가지 소분류로 구분하는 것이 적절한 것으로 나타났다.
- 사무업의 점용면적과 연간사용량은 통신업, 금융 및 보험업의 상관계수가 각각 0.91, 0.80으로 높은 상관성을 나타낸 반면, 부동산 및 임대업과 사업서비스업의 면적과 연간사용량의 상관성은 유의하지 않은 것으로 나타났다.
- 사회복지업의 수용시설이 없는 비수용복지시설의 면적과 연간사용량의 상관계수는 0.52로 약간의 상관이 있는 것으로 나타났으며, 수용시설이 있는 수용복지시설을 포함하는 경우 상관계수는 0.8로 매우 높아졌는데, 상대적으로 수용시설이 있는 경우 면적에 따른 사용량 증가가 더 뚜렷한 것으로 판단된다.
- 사후검정 결과 6개의 그룹으로 나눌 수 있으나, A그룹의 곡류 소매점, 시계 및 귀금속소매업과 F그룹의 슈퍼마켓(대형마트), 가구 소매업을 제외한 나머지 업종은 2~4개 그룹의 경계영역에 포함되어 있는 것으로 나타났다.
- 서비스업내 소분류 업종의 면적과 연간사용량의 경우, 운동시설 운영업, 종교단체, 이·미용업, 욕탕업 등의 상관성이 유의한 것으로 나타났으며, 운동시설 운영업과 욕탕업의 경우 각각 0.99, 0.95로 매우 높은 상관계수를 보였다.
- 67로 나타났으며, 교육업의 학생수와 물사용량의 상관식이 큰 설명력을 보였다. 세부업종별로는 사무업 내 통신기기업이 결정계수 0.78, 개인서비스업의 목욕탕업이 0.89로 매우 높은 선형회귀적합도를 보였다.
- 숙박업의 연간사용량과 면적, 객실수의 상관계수는 각각 0.60, 0.78로 면적과 객실수에 따른 상관성이 있는 것으로 나타났으며, 숙박업의 경우 객실수와 상관이 높은 것으로 판단된다.
- 월별사용량에서도 가정용수는 일상적인 가정생활 패턴에 따라 기온이 높아지는 7~8월경 용수사용량이 증가하고, 활동이 적은 겨울철에 물사용량이 줄어드는 전형적인 경향을 보이는 반면, 비가정용수의 경우 겨울철에 다소 적은 물사용량을 보이고 있지만, 여름철의 물사용량 증가는 뚜렷하게 나타나지 않았다. 이는 비가정용수의 경우 개별 업종별로 물사용 주체와 목적이 다르기 때문에 다양한 업종의 특성이 반영되어 월별사용량에서는 뚜렷한 경향이 나타나지 않은 것으로 사료된다.
- 음식점내 세부업종을 일반음식점, 주점, 제과점, 찻집 등 4개 소분류로 구분하고 분산분석을 수행한 결과, 세부업종 모두 물사용량의 차이가 유의하지 않은 것으로 나타났다. 즉, 음식점업내 세부업종에서는 물사용량(단위면적당 사용량)에 차이가 없음을 의미한다.
- 음식점업의 면적, 객석수와 연간사용량의 상관분석 결과, 상관성은 유의한 반면, 상관계수는 각각 0.55, 0.47로 그다지 높지 않은 것으로 나타났다. 일반음식점은 물사용량이 점용면적이나 객석수 모두 비슷한 상관을 보였고, 제과점은 면적이, 주점업은 객석수가 물사용량 증감에 더 높은 상관성이 있는 것으로 나타났다.
- 47로 그다지 높지 않은 것으로 나타났다. 일반음식점은 물사용량이 점용면적이나 객석수 모두 비슷한 상관을 보였고, 제과점은 면적이, 주점업은 객석수가 물사용량 증감에 더 높은 상관성이 있는 것으로 나타났다.
- 비가정용수의 업종별로 사용량에 영향을 미치는 주요인자(원단위)를 대상으로 일반선형모형을 도출하고 회귀식으로의 활용성을 검토하였다. 중분류 수준의 업종을 대상으로 일차선형 회귀식의 적합도를 분석한 결과, 학생수에 따른 물사용량, 사무실 면적당 물사용량, 객실수당 숙박시설의 물사용량, 병원에서 면적당 물사용량이 1차 선형회귀식의 적합도가 높은 것으로 나타났다. 각 세부업종별 물사용특성을 설명하기 적합한 사용단위(면적, 종업원수, 학생수, 객실수, 객석수 등), 즉 원단위의 기준을 선정하기 위하여 표 14와 같이 일반선형모형을 제시하였다.
- 슈퍼마켓의 경우 우리나라 업종에서는 대형마트, 종합소매점(슈퍼)이 모두 포함되었기 때문에 범위가 더 넓게 나온 것으로 추정된다. 특히 학교의 용수사용량은 단위 면적당 사용량과 학생수당 사용량이 모두 매우 근사한 결과를 보였다.
- 8 이상의 매우 높은 상관계수를 보였다. 학교의 특성상 구성원의 활동패턴이 유사하기 때문에 단위면적보다 학생수(교사포함)와 총사용량 사이에서 더 큰 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 학교용수의 원단위를 활용하는 경우 단위면적보다는 학생수를 기준으로 용수사용량을 추정하는 것이 더 적절함을 보여준다.
- 학원업의 면적과 연간사용량의 상관계수는 0.73으로 비교적 높은 상관성이 있다고 보여지는 반면, 학생수와 연간사용량의 상관계수는 0.37로 매우 낮은 상관이 나타났다. 이는 학원의 특성상 학생수의 변동이 심하기 때문에 통계조사시점의 학생수와 물사용량 사이에 다소간의 불일치가 포함되어 있는 결과로 추측된다.
후속연구
- 따라서 업종별 용수사용량에 대한 Duncan 사후검정을 실시한 결과 도소매업, 숙박업, 음식점업, 개인서비스업은 업종별 사용량의 차이가 있는 것으로 나타났으며, 사무업, 학원업, 병원업은 업종별 사용량의 차이가 없는 것으로 볼 수 있으며 또한 사회복지업과 교육업의 경우에도 용수사용량 차이가 없는 것으로 나타났다(표 5 참조). 이러한 결과는 대분류 수준의 용수사용량을 설계하거나 예측하는 경우, 각 업종별 차이여부를 판단하는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
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