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물-에너지-식량-토지 넥서스를 통한 미래 쌀 수급 변화에 따른 자원별 이용량 변화 분석
Assessment of the Impacts of Rice Self-sufficiency on National Rresources in Korea through Water-Energy-Food-Land Nexus Approach 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.60 no.4, 2018년, pp.93 - 103  

이상현 (Department of Biological and Agricultural Engineering, Texas A&M University) ,  최진용 (Department of Rural Systems Engineering, and Research Institute for Agriculture & Life Sciences, Seoul National University) ,  유승환 (Department of Rural and Bio-Systems Engineering, Chonnam National University) ,  허승오 (Climate Change & Agroecology Division, National Institute of Agricultural Sciences, Rural Development Administration)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The aim of this study is to apply the Water-Energy-Food-Land Nexus approach which can analyze the trade-offs among resources, and assess the holistic impacts of food security. First, we applied rice as a study crop and analyzed the trend of consumption of rice and the area of paddy fields. Second, t...

주제어

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문제 정의

  • 농경지에서의 탄소배출은 에너지사용에 의해 농기계에서의 배출뿐 아니라 작물에 의해 배출되는 탄소등을 모두 포함해야하지만, 본 연구에서는 에너지 사용에 따른 직간접적인 탄소배출량을 산정하고자 하였다. 직접적인 배출은 화석연료의 사용에 따른 직접적인 탄소배출을 의미하고, 간접적인 배출은 전력 생산에 따라 배출되는 탄소로서 논벼재배지역에서 전력을 사용할 경우 전력 생산설비에서 사용량만큼의 전력을 생산하기 위해 배출되는 탄소량을 의미한다.
  • 다음으로 쌀 생산에 따른 논벼 재배지역에서의 에너지 투입량을 식량과 에너지 연계 요소로 적용하고자 하였다. 논벼 재배지역에서 투입되는 에너지는 기계 가동을 위한 전력 및 등/경유가 포함되고, 이앙부터 수확까지 단계별로 에너지를 포함한다.
  • 따라서 본 연구에서는 개별 자원별로 이용가능성 지수를 산출하였는데 이는 시나리오별 자원 이용량이 최대이용가능량에 도달하는 정도를 수치로 나타낸 것이다. 즉, 최대이용가능량이 적은 자원의 경우 자원이용량이 소폭 증가하더라고 자원 관리에 미치는 영향은 타 자원에 비교하여 클 수 있다.
  • 수자원 이용량이 상당량 증가할지라도 충분한 가용수자 원이 확보되어 있을 경우 해당 이용량의 증가가 수자원 관리에 미치는 영향은 크지 않을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 자원별 최대이용가능량을 이용하여 자원별 이용가능지수를 산출하여 자급율 변화의 영향을 분석하고자 하였다. 이에 따라 산정된 자원 이용량은 자원별 최대이용가능량과 연결되고, 이를 통하여 자원이용가능성을 판단하게 된다.
  • 또한 본 연구에서는 쌀의 안보가 타 자원들에 미치는 영향을 통합적으로 평가하기 위하여, 쌀 자급율 목표치를 식량안보 시나리오로서 적용하였다. 목표자급율은 목표년도인 2030을 기준으로 상향과 하향 조정되는 것으로 설정하였다.
  • 본 연구에서는 국내 농업부분 수자원 및 에너지 이용량, 농업지역 면적, 농업부분 탄소배출량(Table 4)을 자원별 최대이용가능량으로 가정하였고, 이를 통하여 쌀 자급율 변화에 따른 자원별 이용가능지수를 산출하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 물발자국을 적용하여 쌀의 국내 생산량 변화에 따른 관개용수 공급량의 변화를 산정하였다. 물발자국은 단위 생산량 당 소비되는 물의 양을 의미하며 작물증발산량, 관개필요수량, 생산량 등을 기반으로 산정되고 ㎥/ton으로 나타낸다.
  • 따라서 미래의 쌀 자급율 정책을 평가하기 위해서 쌀 수급 변화 분석 결과가 활용될 필요가 있다. 본 연구에서는 쌀 수급과 관련된 요인들의 경향성을 과거자료를 통하여 분석하고, 이를 바탕으로 미래시기 쌀 수급의 변화를 분석하고자 하였다. 본 연구에서는 농림축산식품부에서 연간 발행하는 농림축산 식품 주요통계 자료를 활용하였고 (Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, 2016), 과거통계자료 (1990-2015)를 바탕으로 인구, 1인당 쌀 소비량, 쌀 재배면적 시기별 변화에 대한 1차 선형회귀식을 도출하였다.
  • (2014)에 의해 논벼에 대한 물발자국을 산정한 바 있다. 본 연구에서는 저수지 및 관개시설에서 공급되는 관개용수를 의미하는 청색물발자국을 적용하여 쌀 자급율 변화에 따른 관개용수 필요량의 변화를 분석하고자 하였다.
  • 식량과 토지이용의 연계는 토지 생산성 산정을 통해서 적용하고자 하였다. 토지 생산성은 ha 당 생산량을 의미하는데 본 연구에서는 1990년부터 2013년 동안의 논벼재배지역의 쌀 생산량과 재배지역 면적을 통하여 토지 생산성을 산정하였다 (Table 1).
  • 쌀과 같은 식량작물의 자급율 조정은 단순히 생산량, 소비량의 고려뿐 아니라 생산을 위해 소비되는 수자원, 토지자원, 에너지자원, 그리고 에너지 소비에 따른 탄소배출 등이 복합적으로 연결되어 있기 때문에 통합적인 영향을 평가할 수 있는 도구가 필요하며, 이에 따라 본 연구에서는 전 세계적으로 지속가능한 자원 관리를 위해 제시되고 있는 넥서스 개념을 적용하여 미래 시기의 목표자급율의 통합적인 영향을 평가하였다. 목표연도를 2030년으로 설정하고, 자급율 목표치에 따른 물, 에너지, 토지 이용 및 탄소배출을 정량적으로 분석하고, 자원별 최대 이용가능량을 적용하여 목표자급율 시나리오별 자원이용가능지수를 산출하였다.
  • 따라서 쌀 자급율 조절에 대한 통합적인 영향을 평가하기 위해서는 물-에너지-식량-토지의 연계해석이 가능한 넥서스 방법론의 접근이 필요하다. 이에 본 연구에서는 물-에너지-식량-토지 넥서스 (Water-Energy-Food-Land Nexus)
    개념을 적용하여, 미래 시기의 인구, 생산량, 소비량 등의 관련 요인들의 추세를 바탕으로 쌀 자급율의 통합적인 영향을 평가하고자 하였다
    .
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
우리나라 쌀 생산량은 어떠한가? 또한 쌀 시장은 국내 농가의 주 수입을 담당하고 있기 때문에 쌀의 자급율을 유지하는 측면이 국내 전체 식량 안보와 농가의 경제 안정성을 위해서서 필수적일 수 있다. 그러나 최근에 쌀의 생산량과 재배지역의 면적이 급격히 감소하고 있는데 2003년 국내 쌀 생산량은 4.9 백만톤이었으나 2010년에는 4.0 백만 톤까지 감소하였고, 2015년 생산량도 4.2 백만톤 정도만을 유지하고 있다. 즉, 최근 10년 동안 쌀 생산량은 약 0.7 백만톤 이상 감소한 것으로 나타났다. 쌀 소비량의 감소보다 생산량이 급격하게 감소할 경우 국내의 부족한 수량을 쌀 수입으로 대체하게 된다.
물, 식량은 국가적으로 얼마나 중요한가? 물, 식량, 에너지 안보는 현재 전 세계적으로 중요한 이슈로 급부상하였고, 수많은 국제적 의제와 고위급 회담의 주제로서 물, 식량 및 에너지 안보의 위험성이 제기되고 있다. 특히, 물과 식량 안보는 발생 가능성과 영향력이 큰 10대 글 로벌 위험요인 중에 4개의 항목과 직⋅간접적으로 관련되어 있다 (World Economic Forum, 2015). 2015년 9월 UN 총회에 서는 2000년에 발표되어 진행되어온 MDGs(Millenium Development Goals)를 평가하고 2030 목표로서 총 17개의 SDGs (Sustainable Development Goals)를 새롭게 제안한 바 있으며, 이 중 Ⅱ.
물, 식량 안보를 강조한 국제 회담은 무엇인가? 이에 따라 2011년 Bonn conference에서는 물, 식량, 에너지 안보간의 상호작용을 통한 의사결정이 필요함을 강조하였고, 2012년 Rio+20 UN conference에서도 물, 식량 안보와 지속 가능한 농업과의 연계성의 중요성을 강조한 바 있다. 자원들 간의 상호작용을 통합적으로 고려할 수 있는 시스템에 대한 요구에 따라 물-에너지-식량 넥서스의 개념이 거론되었고, 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다 (Flammini et al.
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참고문헌 (15)

  1. Association of Agriculture, 1996. Unit energy consumption at the main process in agricultural system (in Japanese). 

  2. Dai, A., 2013. Increasing drought under global warming in observations and models, Nature Climate Change 3: 52-58. doi:10.1038/NCLIMATE1633. 

  3. Emissions, Greenhouse Gas. "Comparison of lifecycle greenhouse gas emissions of various electricity generation sources." 

  4. Ferroukhi, R., D. Nagpal, A. Lopez-Pena, T. Hodges, R. H. Mohtar, B. Daher, and M. Keulertz, 2015. Renewable energy in the water, energy & food nexus. The International Renewable Energy Agency. 

  5. Flammini, Alessandro, et al. Walking the nexus talk: assessing the water-energy-food nexus in the context of the sustainable energy for all initiative. FAO, 2017. 

  6. Lee, S. H., J. Y. Choi, and S. H. Yoo, 2015. Estimation of the virtual water consumption for food consumption and calorie supply. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers 57(3): 77-86 (in Korean). doi:10.5389/KSAE.2015.57.3.077. 

  7. Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA), 2016 Major Statistics of food, agriculture, forestry and fisheries, 2016. 

  8. Mohtar, R., and B. Daher, 2012. Water, energy, and food: The ultimate nexus. In Heldman, D. R. and C. I. Moraru (Eds), Encyclopedia of agricultural, food, and biological engineering. CRC Press, Taylor and Francis Group. doi: 10.1081/E-EAFE2-120048376. 

  9. OECD/Food and Agriculture Organization of the United Nations (OECD-FAO), 2013. OECD-FAO Agricultural Outlook 2013, OECD Publishing. 

  10. Stockholm Environment Institute, 2013. Launching a New Analytical Platform to Explore the Water Energy Nexus, presented at a Workshop on Moving ahead to implement the nexus approach: lessons learned and discussion of next steps regarding integrated assessment of water-energy-food needs in a climate change context, FAO, Rome. 

  11. UN, 2014. The United Nations World Water Development Report 2014, UN Water, New York, unesdoc.unesco.org/ images/0022/002257/225741E.pdf. 

  12. World Economic Forum, Global Risks 2015, Geneva, Switzerland. 

  13. Yoo, S. H., J. Y. Choi, S. H. Lee, and T. G. Kim, 2014. Estimating water footprint of paddy rice in Korea. Paddy and Water Environment 12(1): 43-54. doi:10.1007/s10333-015-0495-x. 

  14. Yoo, S. H., S. H. Lee, J. Y. Choi, and J. B. Im, 2015. Estimation of potential water requirements using water footprint for the target of food self-sufficiency in South Korea. Paddy and Water Environment 14: 259-269. doi: 10.1007/s10333-015-0495-x. 

  15. Yosida, S., 2011. Paddy field agriculture and energy problems. Seneca 21st Topic 39 (in Japanese). 

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