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문제 정의
- 안개저감에 의한 편익 또한 단순히 시정개선으로 인한 이익 이외에도 다양한 정성적 효과가 있으나 객관적인 효과 입증이 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 기상조절에 의한 정성적, 간접적 경제적 효과는 가급적 배제하고 기존의 실험결과를 적용한 경제적 이득에 관하여 논하고자 한다.
가설 설정
- 71mm, 기상청(2009b), 김백조(2009))에 의해서 계산하였다. 가뭄피해비용은 가구당 하루 가뭄피해비용(10,722원, 박상덕과 김만재 (2009)), 경북총가구수(555,910가구; 안동과 임하댐은 경북의 주요급수원임), 가뭄일수(30일, 최소일수로 가정)의 곱으로 계산하였다. 가뭄피해 저감측면에서 산정된 경제적 가치는 연간 28,458 백만원이다.
제안 방법
- 면적당 공익가치는 산림청 2005년 공시 자료의 산림 총 공익가치(659,066억원)를 산지총면적(6,393,949ha)을 나누어 계산하였고, 면적당 목재가치는 1998~2003년 산림청 통계자료에 나타난 산불에 의한 입목피해액을 피해면적으로 나누어 산정하였다. 1mm 강수의 산불방지율(PR)은 1mm강수 산불방지일수(0.265일)/실험기간(6개월, 12-5월)로 계산하였다. 산불방지 측면에서 경제적 가치는 연간 22,458백만원으로 산정되었다.
- 특히 가뭄발생시 제한급수 등으로 주민들이 겪는 생활상의 불편은 자원재화의 효율적인 한계가격이나 수요측정을 위한 자료를 얻을 수 있는 직접적인 시장이 존재하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 가뭄피해 비용 저감가치(DV, 단위 원/년)를 식 (3)과 같이 연평균 봄가뭄주기(DO = 2.5년), 인공강우로 인한 가뭄해소율(DS), 가뭄피해비용(DP)을 고려하여 계산하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 국내에서 일강수량이 가장 적은 지역인 경북지역(한국수자원공사, 1998)의 주요 유역인 안동·임하댐 상류유역(총 유역면적 2,945 km2 )에 인공강우 실험을 1년간 실시한다는 가정 하에 크게 직접적 피해액 또는 통계자료를 근거한 방법과 사회적 비용 지불 의사를 이용하는 방법 두 가지로 구분하여 경제적 가치를 산정하였다.
- 본 연구에서는 우리나라 대표적 물부족 지역인 안동·임하댐 지역(한국수자원공사, 1998)을 대상으로 인공강우를 수행할 경우에 대하여 직접적인 피해액 또는 통계자료를 근거한 수자원확보, 산불방지 효과, 가뭄 피해 저감효과의 부문에서 편익을 산정하였고, 사회적 비용 지불 의사와 같은 사회적 파급효과에 따른 편익은 수도권 대상으로 대기질 개선 효과 측면에서 산정 하였다(KEARY 등, 1998). 또한 안개 피해 규모가 가장 크다고 사료되는 인천공항을 대상으로 안개저감(시 정개선)을 실시할 경우에 대하여 항공기 이착륙 지연의 개선에 대한 직접적인 피해액 감소 측면에 대해서 경제적 가치를 산정하였다. 전용항공기 도입 및 운영비용, 유효범위측정 등을 위한 지상 인프라 등 기상조절 실험실시에 필요한 총비용을 산정하고 최종적으로 기상조절의 비용대비 편익분석을 산정한다.
- 산림의 면적당 가치는 공익가치(PV, 10,307,652원/ha)와 목재가치(TV, 2,502천원/ha)의 합으로 계산하였다. 면적당 공익가치는 산림청 2005년 공시 자료의 산림 총 공익가치(659,066억원)를 산지총면적(6,393,949ha)을 나누어 계산하였고, 면적당 목재가치는 1998~2003년 산림청 통계자료에 나타난 산불에 의한 입목피해액을 피해면적으로 나누어 산정하였다. 1mm 강수의 산불방지율(PR)은 1mm강수 산불방지일수(0.
- 따라서 대기오염도가 개선되는 정도에 따른 사회적 비용 지불의사를 산출하여 강수에 따른 경제적 가치를 산출할 수 있다. 본 연구에서는 수도권내 대기질 개선 측면은 미세먼지 및 기체상 오염물질 제거를 통한 대기질 개선 가치(0.4734백만원/km2-mm) (기상청, 2009b; 김백조, 2009)와 연평균 인공강우량의 곱으로 계산하였다. 대기질 개선 측면에서 인공강우에 대한 경제적 가치는 연평균 5,689백만원으로 산정되었다.
- 본 연구에서는 우리나라 대표적 물부족 지역인 안동·임하댐 지역(한국수자원공사, 1998)을 대상으로 인공강우를 수행할 경우에 대하여 직접적인 피해액 또는 통계자료를 근거한 수자원확보, 산불방지 효과, 가뭄 피해 저감효과의 부문에서 편익을 산정하였고, 사회적 비용 지불 의사와 같은 사회적 파급효과에 따른 편익은 수도권 대상으로 대기질 개선 효과 측면에서 산정 하였다(KEARY 등, 1998).
- 안개저감기술의 경제적 효과 산정은 인천공항을 대상으로 항공기 지연으로 인한 비용저감 측면에서 수행되었다. 시간당 운송원가에 근거한 항공사 연간운송손실 (TL)과 근로시간당 생산을 반영한 연간승객편익 (PP)을 산출하여 안개로 인한 항공기 지연 손실액을 계산하였다. 인천공항에 안개저감 실험 실시에 따른 연간 경제적 편익(LV, 단위 원/년)은 항공기 지연으로 인한 총 손실액에 안개저감(시정개선) 기술 적용을 통한 항공기 지연개선 확률(AP)을 고려하여 식 (4)와 같이 계산되었다.
- 연간 인공강우 실험 가능 횟수는 1983년부터 2008년(26년)간 안동기상대 구름관측 자료를 이용하여 12월~5월 사이에 40%이상의 중·하층 적·난 운계열 일수(26.1%, 적난운계열 42.8%)에 대하여 하루에 2회 실험실시 기준으로 계산하였다.
- 인공강우 성공기준은 자연강수(지상레이더 반사도) 유입이 없는 상황에서 평균 1시간 내외(15분~2시간)사이에 인공강우 목표지역에서 지상강수와 실험전후 항공레이더 변화가 발생한 경우만 해당한다. 인공강우 총 7회의 실험에 대한 성공한 3회에 평균실험성공률을 계산하였고, 성공한 3회에 대해서 평균 증우량을 계산에 적용하였다. 연간 인공강우 실험 가능 횟수는 1983년부터 2008년(26년)간 안동기상대 구름관측 자료를 이용하여 12월~5월 사이에 40%이상의 중·하층 적·난 운계열 일수(26.
- 인공강우에 의한 경제적 가치를 국내 대표적 강수량 부족지역인 안동·임하댐 유역을 대상으로 수자원확보 (348백만원/년), 산불방지효과(22,458백만원/년), 가뭄피해저감(28,458백만원/년), 수도권지역을 대상으로 대기질개선효과(5,689백만원/년)의 부문에 대하여 산정하였다.
- 또한 안개 피해 규모가 가장 크다고 사료되는 인천공항을 대상으로 안개저감(시 정개선)을 실시할 경우에 대하여 항공기 이착륙 지연의 개선에 대한 직접적인 피해액 감소 측면에 대해서 경제적 가치를 산정하였다. 전용항공기 도입 및 운영비용, 유효범위측정 등을 위한 지상 인프라 등 기상조절 실험실시에 필요한 총비용을 산정하고 최종적으로 기상조절의 비용대비 편익분석을 산정한다.
대상 데이터
- 28 <시정 < 비행기상최저치)의 횟수이다. 본 연구에서는 인천공항 15R 활주로의 비행기상최저치(착륙시 Runway Visibility Range (RVR) 100m, 이륙시 RVR 150m)를 이용하였다 (항공기상청, 2009). 인천공항 비행기상시정최저치를 기준으로 계산된 항공기 지연개선 확률 (AP)는 14%로 계산되었으며, 식 (4)로부터 인천공항 대상으로 안개저감 기술을 적용할 때의 경제적 편익은 7,365백만원/년으로 계산되었다.
- 봄가뭄 주기는 기상청 전국 강수관측자료를 이용하여 최근 10년(2000~2009년) 동안 1~6월 사이에 평년대비 30%이하의 강수량이 한달 이상 지속된 해를 기준으로 산정하였다. 최근 10년간 평균 2.
- 자연 상태의 이류 온안개를 소산하는데 가장 효과적인 흡습성물질 시딩 방법을 찾기 위해 대관령 구름물리선도센터(37°41'N, 128°45'E)에 유입되는 동풍의 이류안개를 대상으로 실험을 수행하여, 안개저감실험 24회 평균 28%의 시정 개선 효과를 보았다(정진임 등, 2009; Lee et al., 2009).
이론/모형
- 5년(10년/4회) 주기로 2000년(평년대비 16% 강수량, 2~5월), 2001년 (평년대비 10%, 3~6월), 2006년(평년대비 26%, 3월), 2009년(평년대비 24%, 1~6월)에 봄가뭄이 발생하였다. 인공강우로 인한 가뭄해소율은 연평균 인공증우량 (RF)/가뭄해소강우량(37.71mm, 기상청(2009b), 김백조(2009))에 의해서 계산하였다. 가뭄피해비용은 가구당 하루 가뭄피해비용(10,722원, 박상덕과 김만재 (2009)), 경북총가구수(555,910가구; 안동과 임하댐은 경북의 주요급수원임), 가뭄일수(30일, 최소일수로 가정)의 곱으로 계산하였다.
성능/효과
- 안개저감에 의한 경제적 가치를 보기 위해 인천공항 대상으로 항공기 이·착륙 지연 개선에 따른 편익은 총 7,365백만원/년으로 산정되었으며, 다른 공항 및 도로까지 확장된다면 경제적 가치는 더욱 높아질 수 있을 것으로 사료된다.
- 전자의 경우로 안동·임하댐 수자원 확보, 산불방지 효과, 가뭄피해 저감 효과의 세 가지 측면에서 편익을 산정하였으며, 후자의 경우로써 수도권 대기질 개선 효과의 측면에서 편익을 산정하였다.
후속연구
- 인공강우의 수자원 확보 편익은 저수지나 댐의 저수율을 평소에 높게 유지함으로써 갈수기시 공업용수 및 농업용수 공급을 원활히 하여 농업, 공업 등에 대한 추가적 효과를 줄 수 있을 것이다. 또한 인공증설은 스키장 등의 레져효과도 가능할 수 있을 것이다. 이러한 간접적인 측면을 추가적으로 고려할 경우 경제적 가치는 현재 산정된 가치보다 훨씬 클 수 있을 것이다.
- 본 연구는 국내 최초로 기상조절(인공강우와 안개 저감) 기술의 경제적 가치를 가급적 직접적인 측면에 대해 산출한 결과로서 실용적 기상조절 실험체제 구축을 위한 국가적 투자결정에 대한 기반자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 표 4는 미국, 중국, 호주의 인공강우에 대한 비용대비 편익을 보여주고 있다. 본 연구에서 산정된 인공강우 비용대비 편익비율은 다른 나라의 인공강우로 인한 수력발전량 증가편익과 비교할 만하다. 간접효과로 농작물 및 기타 여러 분야에 대해서 산정한 편익비율은 상대적으로 큰 비용대비편익을 보여주고 있다.
- 인공강우에 의한 경제적 가치를 국내 대표적 강수량 부족지역인 안동·임하댐 유역을 대상으로 수자원확보 (348백만원/년), 산불방지효과(22,458백만원/년), 가뭄피해저감(28,458백만원/년), 수도권지역을 대상으로 대기질개선효과(5,689백만원/년)의 부문에 대하여 산정하였다. 인공강우의 수자원 확보 편익은 저수지나 댐의 저수율을 평소에 높게 유지함으로써 갈수기시 공업용수 및 농업용수 공급을 원활히 하여 농업, 공업 등에 대한 추가적 효과를 줄 수 있을 것이다. 또한 인공증설은 스키장 등의 레져효과도 가능할 수 있을 것이다.
- 이런 불확정성은 5년 이상의 장기적 기상조절 실시로 줄어 들 수 있을 것이라 사료된다. 향후 기상조절의 경제적 가치를 보다 체계적으로 산출할 수 있는 기법을 개발해 나갈 계획이며, 이를 위해서는 수문, 환경, 사회, 경제 등의 다각적인 연구가 필요 할 것으로 사료된다.
- 안개저감에 의한 경제적 가치를 보기 위해 인천공항 대상으로 항공기 이·착륙 지연 개선에 따른 편익은 총 7,365백만원/년으로 산정되었으며, 다른 공항 및 도로까지 확장된다면 경제적 가치는 더욱 높아질 수 있을 것으로 사료된다. 향후 시범공항(인천공항 등)에 대한 안개저감 운영체제 구축을 위한 비용대비 경제성분석 연구를 추가적으로 수행할 계획이다.
- 간접효과로 농작물 및 기타 여러 분야에 대해서 산정한 편익비율은 상대적으로 큰 비용대비편익을 보여주고 있다. 향후 인공강우의 간접적 효과도 심도 있게 고려할 필요가 있다고 사료된다.
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