[논문]최신 산업동향을 고려한 공업단지 사용량 원단위 분석 연구

김기범; 유영준; 최우진; 구자용

doi:10.11001/jksww.2017.31.5.447

문제 정의

MOLIT (2007)의 원단위와 본 연구에서 도출한 원단위를 비교분석하여, 최근 10년동안 공업용수 원단위가 어떻게 변화하였고, 변화의 원인은 무엇인지를 파악하고자 하였다.
10에서 알 수 있듯이 일평균 공업용수 원단위를 산정할 시 업체의 조업일수를 고려한다. 과거에는 일률적으로 300d/yr의 조업일수를 적용하였으나 본 연구에서는 현재 우리나라의 주5일 근무제가 정착된 점을 고려하여 업체의 실제 조업일수를 조사하여 반영하고자 하였다.
이에 본 연구에서는 최신 산업동향을 반영한 공업용수 사용량 원단위를 도출하기 위한 연구목적을 달성하기 위해 5,143 개의 공업용수 산업단지를 조사한 뒤 조사 결과의 분석을 통해 공업용수 원단위를 도출하였다. 그리고 현재 사용 중인 과거의 원단위와 새롭게 조사를 통해 도출한 공업용수 원단위의 비교를 실시하고, 비교원인을 파악한 뒤 가장 적절한 공업용수 원단위를 제시하고자 하였다. 이를 통해 수도정비기본계획을 수립하며 공업용수 수요량을 추정할시 합리적인 공업용수 원단위를 적용하기 위한 방안을 마련하고자 하였다.
본 연구에서는 산업단지 내에 입주한 계획입지 제조업체를 조사대상으로 선정하였으며, 업종에 따라 공업용수사용량이 상이하므로, 한국표준산업분류(KSIC)의 제9차 중분류(24가지 분류)에 따라 업종별로 조사를 실시하고자 하였다. 다음 Table 1은 KSIC 중분류를 나타낸다.
본 연구에서는 수도정비기본계획 등의 계획 수립시 활용이 가능한 최신 산업동향을 반영한 공업용수 원단위를 도출하고, 현재 사용하고 있는 원단위 값과의 비교를 통해 원단위가 변화하였다면 왜 변화하였는지를 분석하였다.
본 연구에서는 전체 62,123 개의 모집단에 대해서 95 %의 신뢰수준(Zα/2= 1.96)에서 2.0 %의 표본오차를 갖는 표본수로써 2,312 개의 표본을 우선적으로 확보하고자 하였다.
본 연구에서는 조사의 신뢰성을 제고하기 위한 방안 중 하나로 공업단지를 실제로 방문하여 담당자와 대면한 상태에서 조사를 실시하였다. 한편, 월별 물이용량 자료의 경우 업체에서 자료를 보유하고 있지 않은 경우가 있다.
그리고 현재 사용 중인 과거의 원단위와 새롭게 조사를 통해 도출한 공업용수 원단위의 비교를 실시하고, 비교원인을 파악한 뒤 가장 적절한 공업용수 원단위를 제시하고자 하였다. 이를 통해 수도정비기본계획을 수립하며 공업용수 수요량을 추정할시 합리적인 공업용수 원단위를 적용하기 위한 방안을 마련하고자 하였다.
이에 본 연구에서는 최신 산업동향을 반영한 공업용수 사용량 원단위를 도출하기 위한 연구목적을 달성하기 위해 5,143 개의 공업용수 산업단지를 조사한 뒤 조사 결과의 분석을 통해 공업용수 원단위를 도출하였다. 그리고 현재 사용 중인 과거의 원단위와 새롭게 조사를 통해 도출한 공업용수 원단위의 비교를 실시하고, 비교원인을 파악한 뒤 가장 적절한 공업용수 원단위를 제시하고자 하였다.

제안 방법

3.1.2 이상치를 고려한 공업용수 원단위 도출 결과 앞서 Table 3에 나타낸 분석 대상 4,038개의 표본에 대해서, 업종별 원단위를 산출한 뒤, 원단위 값에 log를 적용하여 정규분포화 한 후 평균 원단위 값의 ±1.96Ϭ(표준편차)를 초과하는 경우를 이상치로 간주하였다.
또한 본 연구에서는 한국표준산업분류체계의 중분류에 따라 업종을 분류하였으며, 세분류를 고려하지 않았다. 동일업종으로 분류된 경우에도 세분류가 다른 경우에는 사용하는 공정의 상이함으로 물 사용량 원단위가 다를 수 있다.
본 연구는 Fig. 1에 나타낸 연구 흐름에 따라 ① 업종별 공업용수 원단위 도출을 위한 설문조사, ② 업종별 공업용수 원단위 도출, ③ 공업용수 원단위의 경향분석을 실시하였다.
설문조사를 실시한 항목은 연간 용수사용량, 월간용수사용량, 수원의 종류 및 이용량, 용수의 사용용도, 조업일수, 공장가동률, 부지면적, 종업원 수, 생산액, 업종, 생산품의 11가지 항목이다.
원단위 값의 이상치의 판단은 원단위 값에 log를 적용하여 정규분포화한 후 평균 원단위 값의 ±1.96Ϭ(표준편차)를 초과하는 경우로 하였다 (MOLIT, 2007).
도출된 업종별 공업용수 원단위는 현재 수도정비기본계획 수립 등에 활용하고 있는 MOLIT (2007)의 공업용수 원단위와 비교하였다. 이를 위해 MOLIT (2007)이 원단위 도출을 위해 조사 한 업체와 본 연구에서 조사한 업체가 같은 경우를 분류하였다. 조사한 업체가 같은 경우 해당 업체의 부지면적이 바뀌는 경우가 빈번하게 발생하지 않으므로 물 사용량의 변화를 추적할 수 있다.
또한, 조사결과로 도출된 공업용수 원단위 중 이상치가 있을 수 있다. 이상치의 확인 및 배제를 위하여 신뢰성이 떨어지는 표본을 제외한 표본집단을 대상으로 제조업 업종별 부지면적당 원단위를 산출하고 이를 기준으로 이상치를 제거하였다. 원단위 값의 이상치의 판단은 원단위 값에 log를 적용하여 정규분포화한 후 평균 원단위 값의 ±1.
조사 표본은 다음의 흐름과 같이, 모집단의 표준편차를 확인할 수 없는 경우에 사용하는 표본오차 추정방법을 활용하여 적정 표본수를 산정한 뒤, 지역별 업종별 업체의 수를 고려한 비례할당 추출방법을 이용하여 선정하였다. 목표 표본수는 모비율의 신뢰구간 추정을 위한 공식으로부터 도출할 수 있다.

대상 데이터

신뢰성이 낮다고 판단된 표본은 기술한 바와 같이 조사항목별 조사결과가 일치하지 않는 경우이다. 이에 따라 총 4,038개의 표본을 대상으로 분석을 실시하였다. 62,123개의 모집단에서 표본 4,038 개를 추출한 경우는 신뢰수준 95 %에서 표본오차가 1.
일본의 경우 경제산업성에서 공업통계의 일환으로 최근 10년간 4회(2008년, 2010년,2013년, 2015년) 전수조사를 실시하였다. 전수조사를 실시하므로 산업 세분류별로 공업용수 원단위를 산출하며, Table 6에 제시한 결과는 2016년에 일본 METI(Ministry of Economy, Trade and Industry)에서 공표한 자료이다 (METI, 2016). 우리나라의 표준분류체계와 세분류가 유사하여 유사한 조건을 갖는 업종에 대해 결과를 나타내었으며, 공란으로 기재된 업종은 중분류는 우리나라와 유사하나 세분류가 상이하여 명확한 비교가 불가능한 업종을 나타낸다.
여기서, 모집단의 개수가 적은 음료(C11), 가방 및 신발(C15), 코크스·연탄·석유(C19) 제조업종의 경우 통계적 신뢰성을 가질 수 있는 최소의 표본으로써 30 개의 표본을 조사하였으며, 담배(C12) 제조업종의 경우 업체 수가 극히 적어 조사대상에서 제외하였다. 최종적으로 본 연구에서는 5,143 개 업체를 표본으로 구성하여 설문조사를 실시하였다.

데이터처리

도출된 업종별 공업용수 원단위는 현재 수도정비기본계획 수립 등에 활용하고 있는 MOLIT (2007)의 공업용수 원단위와 비교하였다. 이를 위해 MOLIT (2007)이 원단위 도출을 위해 조사 한 업체와 본 연구에서 조사한 업체가 같은 경우를 분류하였다.

성능/효과

5 % 미만으로 나타나 충분한 수의 표본을 확보하였다고 판단하였다. 4,038개의 표본에 대하여 log 정규분포화 후 이상치로 판단된 183개의 표본을 제외한 3,855개의 표본으로 업종별 공업용수 원단위를 도출하였으며, 그 결과 제조업 전체에 대한 부지면적당 공업용수 원단위는 7.11 m³/1,000m²/d로 나타났다.
5,143개 표본에 대한 조사 결과 78.51 %에 해당하는 설문조사 결과는 신뢰성이 있다고 판단할 수 있었으나, 그 외의 설문조사 결과는 신뢰성이 낮다고 판단되었다. 신뢰성이 낮다고 판단된 표본은 기술한 바와 같이 조사항목별 조사결과가 일치하지 않는 경우이다.
5,143개 표본에 대한 조사 후 신뢰성이 확보된 표본 4,038개를 대상으로 분석을 실시하였으며, 해당 표본수는 신뢰수준 95 %에서 표본오차가 1.5 % 미만으로 나타나 충분한 수의 표본을 확보하였다고 판단하였다. 4,038개의 표본에 대하여 log 정규분포화 후 이상치로 판단된 183개의 표본을 제외한 3,855개의 표본으로 업종별 공업용수 원단위를 도출하였으며, 그 결과 제조업 전체에 대한 부지면적당 공업용수 원단위는 7.
현재 사용하고 있는 MOLIT (2007)의 공업용수 원단위와 비교한 결과 10개 업종(C10, C13, C20, C21, C22, C25, C27, C30, C32, C33)의 원단위는 과거와 유사한 것으로 나타났으며, 4개 업종(C11, C17, C22,C31)은 과거에 비해 원단위가 증가하였다. 9개 업종(C14, C15, C16, C18, C19, C24, C26, C28, C29)은 과거에 비해 원단위가 감소하였다. 과거 조사된 업체와 본 연구에서 조사한 업체가 동일한 경우에 대해 분석한 결과 원단위의 변화가 합리적이라는 결과가 도출되었다.
C11, C17, C22, C31의 4개 업종은 과거에 비해 큰 폭으로 원단위가 상승한 것으로 나타났다. 음료(C11)제조업종에 대해서, MOLIT (2007)와 조사대상이 일치한 업체는 모두 8개로, 8개 업체는 연간 물 사용량이 60%가량 증가한 것으로 나타났다.
96Ϭ(표준편차) 이상 값을 이상치로 간주한다는 것은 이론적으로 약 5 %의 이상치를 배제하는 것을 말한다. log 정규분포화 한 뒤 이상치를 도출한 결과 이상치로 판정된 업체의 비율은 업종별로 0.0 %~8.3 %로 나타났다. 모든 분석 대상 표본에 대해서는 183개 (4.
종이(C17) 제조업종의 경우 대규모 물 사용업체에 의해 원단위가 지나치게 높게 산정된 것으로 판단된다. 가장 물 사용량이 많은 업체 1개를 제거한 뒤 도출된 원단위는 6.05 m³/1,000m²/d이며, 가장 물 사용량이 많은 업체 2개를 제거한 뒤 도출된 원단위는 2.60 m³/1,000m²/d로, 과거와 유사한 수준의 원단위가 도출되는 것으로 나타났다. 이를 고려하였을 때, 종이(C17) 제조업종의 경우 지속적인 원단위 조사가 필요할 것으로 판단된다.
공업용수 원단위 산정결과 부지면적당 제조업 전체의 일평균 원단위는 7.11 m³/1,000m²/d로 나타났으며, 종업원단 원단위는 1.33 m³/people/d, 생산액당 원단위는 0.81 m³/Million KRW로 나타났다. 부지면적당 원단위의 경우 특히 음료(C11) 제조업종과 섬유(C13) 제조업종, 종이(C17) 제조업종이 매우 큰 값을 나타내었으며, 목재(C16), 코크스·연탄·석유(C19) 제품 제조업종이 작은 값을 나타내었다.
9개 업종(C14, C15, C16, C18, C19, C24, C26, C28, C29)은 과거에 비해 원단위가 감소하였다. 과거 조사된 업체와 본 연구에서 조사한 업체가 동일한 경우에 대해 분석한 결과 원단위의 변화가 합리적이라는 결과가 도출되었다. 다만 일부 업종(C17, C14, C24, C29)의 경우에는 소수의 대규모 물 사용량 업체에 의해 원단위가 변화되거나, 업종의 세분류에 따라 표본의 원단위가 넓은 편차를 갖는 것으로 나타나 주기적인 조사가 필요할 것으로 판단되었다.
본 연구를 통해 조사되고 도출된 업종별 공업용수원 단위와 기존 MOLIT (2007) 의 조사결과로써 도출된 공업용수 원단위를 비교한 결과, 부지면적당 원단위는 평균 23 %, 종업원당 원단위는 평균 61 %, 생산액당 원단위는 평균 28 %의 차이가 나타나 원단위가 변화한 결과를 나타내었다. 과거 공업용수 원단위와의 차이가 가장 적게 나타난 부지면적당 원단위를 중심으로 본 연구에서 새롭게 조사한 공업용수 원단위와 기존 MOLIT (2007)의 조사결과를 비교한 결과는 Table 5와 Fig.
부지면적당 원단위의 경우 특히 음료(C11) 제조업종과 섬유(C13) 제조업종, 종이(C17) 제조업종이 매우 큰 값을 나타내었으며, 목재(C16), 코크스·연탄·석유(C19) 제품 제조업종이 작은 값을 나타내었다.
이를 고려하였을 때, 종이(C17) 제조업종의 경우 지속적인 원단위 조사가 필요할 것으로 판단된다. 비금속(C23)과 기타운송장비(C31)의 제조업종의 경우 MOLIT (2007)에서 조사한 업체와 본 연구에서 조사한 업체가 동일한 경우에 대한 분석을 실시한 결과 공장의 집적화가 이루어져 동일 부지 내에서 사용량이 증가한 경향을 나타내었다.
음료(C11), 섬유(C13), 가방 및 신발(C15), 목재(C16), 인쇄(C18) 제조업종의 경우 우리나라와 일본의 업종 분류가 유사하다. 업종 분류가 유사한 업종에 대해서는 본 연구에서 도출한 원단위와 일본에서 사용하고 있는 원단위의 차이가 5 m³/1,000m²/d 미만으로 나타나, 전수조사를 실시한 결과와 큰 차이를 갖지 않은 것으로 나타났다.
전수조사를 실시하므로 산업 세분류별로 공업용수 원단위를 산출하며, Table 6에 제시한 결과는 2016년에 일본 METI(Ministry of Economy, Trade and Industry)에서 공표한 자료이다 (METI, 2016). 우리나라의 표준분류체계와 세분류가 유사하여 유사한 조건을 갖는 업종에 대해 결과를 나타내었으며, 공란으로 기재된 업종은 중분류는 우리나라와 유사하나 세분류가 상이하여 명확한 비교가 불가능한 업종을 나타낸다.
04 m³/1,000m²/d로 크게 감소하였다. 전체 제조업에 대해서는 8.43 m³/1,000m²/d의 원단위가 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같이 이상치 배제에 따라 원단위가 크게 변경되는 이유는 코크스·연탄·석유(C19) 업종과 고무·플라스틱(C22) 업종의 경우, 업종 전체 연간사용량 규모 중 몇몇 업체의 연간사용량이 다른 업체에 비해 큰 값을 나타내기 때문이다.
조업일수가 가장 높은 업종은 섬유(C13) 제조업종으로 나타났으며, 가장 낮은 업종은 의료·정밀(C27) 제조업종으로 나타났다.
5 % 미만으로 나타난다. 표본오차를 고려할 때 본 연구에서 분석 대상으로 설정한 표본의 숫자는 충분한 것으로 판단할 수 있다.
현재 사용하고 있는 MOLIT (2007)의 공업용수 원단위와 비교한 결과 10개 업종(C10, C13, C20, C21, C22, C25, C27, C30, C32, C33)의 원단위는 과거와 유사한 것으로 나타났으며, 4개 업종(C11, C17, C22,C31)은 과거에 비해 원단위가 증가하였다. 9개 업종(C14, C15, C16, C18, C19, C24, C26, C28, C29)은 과거에 비해 원단위가 감소하였다.

후속연구

과거 조사된 업체와 본 연구에서 조사한 업체가 동일한 경우에 대해 분석한 결과 원단위의 변화가 합리적이라는 결과가 도출되었다. 다만 일부 업종(C17, C14, C24, C29)의 경우에는 소수의 대규모 물 사용량 업체에 의해 원단위가 변화되거나, 업종의 세분류에 따라 표본의 원단위가 넓은 편차를 갖는 것으로 나타나 주기적인 조사가 필요할 것으로 판단되었다.
그 외 의복(C14), 1차금속(C24), 기타금속(C29) 제조업종의 경우 조사된 표본의 원단위가 상당히 넓은 범주의 편차를 갖는 것으로 나타났다. 발생한 원단위 변화는 표본의 선택과정에서 발생한 오차라 판단되므로, 해당 업종은 지속적으로 조사를 실시할 필요가 있다고 판단된다.
생산공정의 변경이나 개선 등과 같은 여건변화를 반영하기 위해서는 생산량당 물 사용량 원단위를 적용하는 방안도 고려할 필요가 있다. 생산량당 물 사용량 원단위를 활용하기 위해서는 제조업종의 세분류별 원단위를 도출할 필요성이 있으며, 향후 주기적인 조사결과가 누적된다면 이를 충분히 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
그러나 각 세분류별로 통계적으로 유의한 표본수를 확보하기 위해서는 전수조사에 가까운 표본 확보가 필요하다. 이를 고려하여 같은 업종 내에서 공업용수 원단위의 편차가 크게 발생하는 업종의 경우에는 더욱 정확한 공업용수 원단위의 산정을 위해 장기적인 관점에서 주기적인 조사가 필요할 것으로 판단된다.
끝으로 본 연구에서 조사를 통해 도출한 공업용수 원단위는 2016년의 산업현황을 반영한 공업용수 원단위이다. 향후 큰 경기활동의 변화로 인한 가동률의 증가 또는 생산공정의 변화를 가져오는 새로운 공정의 개발 등이 이루어지는 경우에는 본 연구의 원단위 도출 방법을 활용하여 새로운 조사를 실시하거나, 현재의 원단위를 환산 적용하는 방안 등을 검토하는 것이 타당하다고 판단된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	장래 물 수요예측은 어떤 인자인가?	장래 물 수요예측은 장래 시설의 규모를 결정하는 가장 기본적인 인자이다. 과소한 수요예측은 공업단지에 안정적인 물 공급을 불가능하게 하는 요인으로 작용할 수 있으며, 과다한 수요예측은 한정적인 수자원의 이용 효율성을 떨어뜨리고 더 나아가 국가적 차원의 예산 낭비를 초래할 수 있다.
	공업용수 사용량의 예측에는 어떤 단위를 사용하는가?	현재 우리나라는 수도법 제4조에 의거하여 수도정비기본계획을 수립할 시 공업용수 사용량의 예측에는 업종별 부지면적당 공업용수 원단위를 사용하고 있다. 이는 신규 산업단지 계획 시 업종과 업종별 부지면적을 확정적으로 계획할 수 있기 때문이다.
	장래 물 수요예측에 오류가 발생하면 어떤 일이 일어나는가?	장래 물 수요예측은 장래 시설의 규모를 결정하는 가장 기본적인 인자이다. 과소한 수요예측은 공업단지에 안정적인 물 공급을 불가능하게 하는 요인으로 작용할 수 있으며, 과다한 수요예측은 한정적인 수자원의 이용 효율성을 떨어뜨리고 더 나아가 국가적 차원의 예산 낭비를 초래할 수 있다. 그러므로 수도정비기본계획 등의 계획을 수립할 시에는 반드시 합리적인 수요예측 결과의 도출이 선행되어야 한다.

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