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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 농작물분야에 대한 이산화탄소 배출량을 년도별로 산출하여 변화를 분석하고, 작물별 이산화탄소 배출량과 생산량, 재배면적과 같은 통계자료와의 상관성 분석을 통해 작물의 이산화탄소 배출 특성을 파악하여, 통계자료를 통한 이산화탄소 배출량의 추정 가능성을 확인하고자 하였다.
- 본 연구에서는 농작물의 이산화탄소 배출량 변화를 분석하고 통계자료와의 연관성을 분석하기 위해 1995～2009년도 환경산업연관표를 작성하고 생산량, 재배면적과 같은 통계자료를 활용하여 작물의 이산화탄소 배출 특성을 파악하고, 통계자료를 통한 이산화탄소 배출량의 추정 가능성을 확인하였다.
제안 방법
- 1995～2009년도 산업연관표를 토대로 작성된 환경산업연관표의 통합중분류인 농작물 부문과 산업 전체의 이산화탄소 배출량을 산출하여 년도별 변화를 비교, 분석하였으며 결과는 Fig. 4와 같다.
- 에너지소비열량표는 에너지관리공단에서 작성한 에너지열량 환산기준 적용 매뉴얼 (Korea Energy Management Corporation, 2006)을 적용하였으며 각 에너지원 별 순 발열량을 사용하여 kcal 단위로 산출하였다. 무연탄의 경우 국내 무연탄 생산액과 수입 무연탄의 수입액 비율을 적용하여 발열량을 산정하였으며 등유의 경우 에너지열량 환산기준 적용 매뉴얼에 있는 실내등유와 보일러등유의 평균값을 사용하였다.
- 본 연구를 통해 1995～2009년의 농작물의 이산화탄소 배출량 변화를 파악할 수 있었으며 상관분석과 회귀분석을 통해 벼, 보리, 콩류, 화훼작물의 이산화탄소 배출량과 재배면적에 대한 회귀식을 작성하였다. 이를 통해 향후 재배면적 변화율을 반영하였을 때, 미래 평가 시점의 이산화탄소 발생량 예측이 가능할 것이라 생각된다.
- 산업연관표의 통합중분류 중 농작물부문의 17개 기본부문 중 통계자료가 존재하는 11개 부문에 대하여 이산화탄소 배출량 변화를 분석하고 생산량, 재배면적 등 통계자료와의 상관계수를 산출하였다. 그 중 벼, 보리, 콩류, 화훼작물부문에 대해 재배면적과 이산화탄소 배출량의 상관성이 존재하는 것을 파악하였다.
- 에너지소비물량표는 에너지원 중 다른 에너지원의 연료가 된 부분을 제외하였다. 연탄의 원료로 사용된 무연탄 물량과 기타석탄제품 중 코크스의 원료로 사용된 유연탄 물량, 도시가스의 원료로 사용된 천연가스 물량을 제외하여 실제로 연소된 에너지원의 소비물량을 산출하였다.
- 산업연관표의 통합중분류 중 농작물부문은 벼, 보리, 밀, 잡곡, 채소, 과일, 콩류, 감자류, 유지작물, 약용작물, 기타 식용작물, 섬유작물, 잎담배, 화훼작물, 천연고무, 종자 및 묘목, 기타 비식용 작물 등 총 17개의 기본부문으로 구성되어 있다. 이 중 생산량과 재배면적에 대한 통계자료가 존재하는 벼, 보리, 밀, 잡곡, 채소, 과일, 콩류, 감자류, 유지작물, 약용작물, 화훼작물 등 11개의 부문에 대하여 년도별 이산화탄소 배출량 변화를 분석하였다.
- 이산화탄소배출량표는 에너지소비열량표로 환산된 에너지원별 발열량을 IPCC의 탄소배출계수를 적용하여 에너지원 별 배출되는 탄소의 무게를 산출하고 (Eggleston, S. H., 2007), 이산화탄소의 분자량과 탄소의 원자량의 비인 44/12를 곱하여 이산화탄소 배출량을 산출하였다. 유연탄과 코크스의 경우 IPCC 탄소배출계수의 연료탄을 적용하였다.
대상 데이터
- 원유는 휘발유, 등유 등 다른 석유제품으로 정제되어 사용되므로 에너지원에서 제외하였으며, 나프타의 경우 대부분 용제 및 석유화학제품의 원료로 사용되기 때문에 포함되지 않았다. 에너지원 사용량 추정에 무연탄, 유연탄, 천연가스 (LNG), 휘발유, 제트유, 등유, 경유, 중유, 액화석유가스, 도시가스는 에너지통계연보 (Korea Energy Economics Institute, 2011) 의 에너지원 별 소비물량을 참고하였고, 연탄의 경우 에너지통계연보 (Korea Energy Economics Institute, 2011)의 연탄 단가를 참고하였으며 산업연관표 내 연탄 총 사용액을 참고하여 사용 물량을 추정하였다. 기타석탄제품의 경우 철강보 (Korea Iron and Steel Association, 1996～2010)의 각 월호를 참고하여 코크스 물량을 산출한 후 기타석탄 제품과 코크스의 생산액 비를 통해 전체 기타석탄제품의 물량을 산출하였다.
- 에너지투입량표 작성 시 에너지원은 무연탄, 유연탄, 천연가스 (LNG), 연탄, 기타석탄제품, 휘발유, 제트유, 등유, 경유, 중유, 액화석유가스, 도시가스 등 총 12종을 선정하였다. 원유는 휘발유, 등유 등 다른 석유제품으로 정제되어 사용되므로 에너지원에서 제외하였으며, 나프타의 경우 대부분 용제 및 석유화학제품의 원료로 사용되기 때문에 포함되지 않았다.
- , 2007), 이산화탄소의 분자량과 탄소의 원자량의 비인 44/12를 곱하여 이산화탄소 배출량을 산출하였다. 유연탄과 코크스의 경우 IPCC 탄소배출계수의 연료탄을 적용하였다. 선정된 에너지원별 에너지 열량 환산기준과 IPCC 탄소배출계수는 Table 2에 정리하였으며 서술한 환경산업연관표 작성 과정은 Fig.
데이터처리
- 1995～2009년도 환경산업연관표의 농작물 부문에서 각 기본 부문별 생산량, 재배면적의 통계자료의 상관성을 분석하기 위해 Spearman 상관계수를 산출하였다. 농작물부문은 벼, 맥류 및 잡곡, 채소 및 과실, 기타 식용작물, 비식용작물 등 5가지 통합소분류로 구분된다.
- 위와 같은 방법으로 작성된 환경산업연관표를 이용하여 이산화탄소 배출량을 분석하였고, 통계자료가 존재하는 기본부문의 이산화탄소 배출량과 생산량, 재배면적과의 상관계수를 산출하였다. 통계자료는 농림수산식품부가 작성한 농림수산통계연보 (Ministry for Food, Agriculture, Forestry and Fisheries, 2000, 2006, 2011), 농림수산식품 주요통계 (Ministry for Food, Agriculture, Forestry and Fisheries, 2010)를 사용하였으며, 상관계수는 표본수가 적은 경우 사용하는 비모수적 상관계수 추정 방법인 Spearman 상관계수 추정 방법을 사용하였다.
이론/모형
- 에너지소비열량표는 에너지관리공단에서 작성한 에너지열량 환산기준 적용 매뉴얼 (Korea Energy Management Corporation, 2006)을 적용하였으며 각 에너지원 별 순 발열량을 사용하여 kcal 단위로 산출하였다. 무연탄의 경우 국내 무연탄 생산액과 수입 무연탄의 수입액 비율을 적용하여 발열량을 산정하였으며 등유의 경우 에너지열량 환산기준 적용 매뉴얼에 있는 실내등유와 보일러등유의 평균값을 사용하였다.
- 위와 같은 방법으로 작성된 환경산업연관표를 이용하여 이산화탄소 배출량을 분석하였고, 통계자료가 존재하는 기본부문의 이산화탄소 배출량과 생산량, 재배면적과의 상관계수를 산출하였다. 통계자료는 농림수산식품부가 작성한 농림수산통계연보 (Ministry for Food, Agriculture, Forestry and Fisheries, 2000, 2006, 2011), 농림수산식품 주요통계 (Ministry for Food, Agriculture, Forestry and Fisheries, 2010)를 사용하였으며, 상관계수는 표본수가 적은 경우 사용하는 비모수적 상관계수 추정 방법인 Spearman 상관계수 추정 방법을 사용하였다.
성능/효과
- 따라서 콩류의 생산량 변화를 통해 이산화탄소 배출량을 추정할 수 있을 것으로 사료된다. 감자류와 유지작물, 약용작물의 경우 이산화탄소 배출량과 생산량, 재배면적은 상관관계를 가지지 않는 것으로 나타났다. 이는 각 부문을 구성하고 있는 작물들의 종류가 다양하고 생육특성이 달라 전체적인 부문의 생산량이나 재배면적으로는 이산화탄소 배출량 추정이 어렵기 때문이라고 판단된다.
- 산업연관표의 통합중분류 중 농작물부문의 17개 기본부문 중 통계자료가 존재하는 11개 부문에 대하여 이산화탄소 배출량 변화를 분석하고 생산량, 재배면적 등 통계자료와의 상관계수를 산출하였다. 그 중 벼, 보리, 콩류, 화훼작물부문에 대해 재배면적과 이산화탄소 배출량의 상관성이 존재하는 것을 파악하였다. 벼부문과 보리부문, 콩류부문의 이산화탄소 배출량과 재배면적과의 상관계수는 각각 0.
- 기타 식용작물의 이산화탄소 배출량과 생산량, 재배면적의 Spearman 상관계수 분석 결과 콩류 부문은 이산화탄소 배출량과 재배면적과의 상관계수가 0.833, 유의확률이 0.005로 산출되어 유의수준 p＜0.01에서 높은 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 개별적산법으로 콩의 이산화탄소 배출량을 산정한 경우 비료를 제외하고 육묘용 모판이 가장 많은 이산화탄소를 배출하는 것으로 알려져 있으며 (So et al.
- 농작물의 이산화탄소 배출량과 생산량, 재배면적의 상관관계를 추정한 결과 벼, 보리, 콩류, 화훼작물부문에서 상관관계가 존재하는 것으로 나타났으며 벼, 보리, 콩류와 화훼작물의 이산화탄소 배출량과 재배면적간의 선형 회귀분석을 실시하여 이산화탄소 배출량을 추정할 수 있는 회귀식을 작성하였다. 회귀식은 식 (1)의 형태로 나타낼 수 있으며, 계수 a, b의 값과 회귀식의 R2값은 Table 8에 정리하였다.
- 보리부문의 경우, 이산화탄소 배출량과 재배면적, 생산량이 시간이 지남에 따라 감소추세를 보이고 있는 것으로 나타나고 있으나, 밀 부문에서는 감소와 증가 추세가 반복되어 나타났다. 또한 잡곡부문에서는 이산화탄소 배출량이 감소추세를 보이고 있으나 생산량과 재배면적은 뚜렷한 추세를 보이지 않았다.
- 그 중 벼, 보리, 콩류, 화훼작물부문에 대해 재배면적과 이산화탄소 배출량의 상관성이 존재하는 것을 파악하였다. 벼부문과 보리부문, 콩류부문의 이산화탄소 배출량과 재배면적과의 상관계수는 각각 0.917, 0.900, 0.933으로 모두 유의수준 p＜0.01수준에서 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났고, 화훼 부문의 경우 상관계수가 0.800로 p＜0.05수준에서 상관성을 보이는 것으로 나타났다.
- 상관성이 존재하는 벼, 보리, 콩류, 화훼작물의 이산화탄소 배출량과 재배면적에 대한 회귀분석을 통해 이산화탄소 배출량을 추정할 수 있는 회귀식을 작성하였으며, R2 값이 0.615～0.929로 산출되어 벼, 보리, 콩류, 화훼작물 부문의 재배면적을 통해 이산화탄소 배출량을 추정할 수 있을 것이라 판단한다.
- , 2012), 농기계 사용량은 재배면적에 비례할 것으로 판단된다. 이를 통해 벼의 이산화탄소 배출량 변화에 가장 많은 영향을 미치는 요소는 재배면적이며, 재배면적을 통해 이산화탄소 배출량 추정이 가능할 것으로 판단된다.
- 이산화탄소 배출량과 생산량, 재배면적의 Spearman 상관분석 결과 이산화탄소 배출량과 재배면적의 상관계수가 0.917이며, 유의확률이 0.001로 유의수준 p＜0.01에서 강한 양의 상관관계가 나타났다. 이는 재배면적이 이산화탄소 배출량에 많은 영향을 주는 것으로 판단할 수 있다.
- 이산화탄소 배출량과 재배면적과의 Spearman 상관계수는 0.800, 유의확률은 0.010으로 나타나 유의수준 p＜0.05에서 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 화훼작물을 재배하는 온실의 보온, 가온에서 가장 많은 에너지를 사용할 것이라 판단되며, 시설 재배면적에 따라 사용 에너지가 비례하여 증가할 것으로 판단된다.
- 전체 산업의 이산화탄소 배출량은 1995년 305,935,301톤에서 2009년 389,907,278톤으로 약 27 % 증가하였으며, 농작물 부문의 이산화탄소 배출량은 1995년 1,638,729톤에서 2003년 1,632,786톤으로 큰 변화를 보이지 않았으나 2005년 3,743,396톤으로 2배 가까이 증가하였고 2006년을 기점으로 다시 감소하고 있는 것으로 나타났다. 이는 최근 전체 산업에서 농산업의 비중이 점점 감소하는 것에 기인한다고 판단된다.
- 채소류와 과실류의 재배면적은 감소하는 추세이나 이산화탄소 배출량은 소폭 증가하는 추세를 보이는 것으로 나타났다. 채소류의 경우 재배면적과 생산량이 비슷한 추세로 감소하는 경향을 나타냈으나 과실류의 경우 재배면적의 감소에도 생산량은 오히려 증가하는 것으로 나타났다.
- 채소류와 과실류의 재배면적은 감소하는 추세이나 이산화탄소 배출량은 소폭 증가하는 추세를 보이는 것으로 나타났다. 채소류의 경우 재배면적과 생산량이 비슷한 추세로 감소하는 경향을 나타냈으나 과실류의 경우 재배면적의 감소에도 생산량은 오히려 증가하는 것으로 나타났다.
- 회귀분석 결과 네 부문의 R2 값이 0.615∼0.929으로 비교적 높은 상관성을 보였으며, 특히 벼 부문의 경우 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났다.
후속연구
- 화훼작물을 재배하는 온실의 보온, 가온에서 가장 많은 에너지를 사용할 것이라 판단되며, 시설 재배면적에 따라 사용 에너지가 비례하여 증가할 것으로 판단된다. 따라서 화훼작물의 재배면적 변화를 통해 이산화탄소 배출량을 추정 할 수 있을 것이다.
- a 값이 클수록 단위재배면적당 이산화탄소 배출량이 큰 작물임을 추정할 수 있으며 화훼작물이 단위재배면적당 이산화탄소 배출량이 다른 작물에 비해 상당히 큰 것으로 판단된다. 이 식들을 통해 산업연관표가 작성되지 않는 년도에 대한 벼, 보리, 콩류와 화훼작물의 이산화탄소 배출량 추정이 가능할 것이라고 판단된다.
- 본 연구를 통해 1995～2009년의 농작물의 이산화탄소 배출량 변화를 파악할 수 있었으며 상관분석과 회귀분석을 통해 벼, 보리, 콩류, 화훼작물의 이산화탄소 배출량과 재배면적에 대한 회귀식을 작성하였다. 이를 통해 향후 재배면적 변화율을 반영하였을 때, 미래 평가 시점의 이산화탄소 발생량 예측이 가능할 것이라 생각된다.
- 05에서 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 화훼작물을 재배하는 온실의 보온, 가온에서 가장 많은 에너지를 사용할 것이라 판단되며, 시설 재배면적에 따라 사용 에너지가 비례하여 증가할 것으로 판단된다. 따라서 화훼작물의 재배면적 변화를 통해 이산화탄소 배출량을 추정 할 수 있을 것이다.
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