01 자원에 대한 새로운 인식에서 시작하는 농촌자원계획
서 교 서울대학교 / 부교수 kyosuh@snu.ac.kr
김 솔 희
서울대학교 / 석사수료 solhee1101@snu.ac.kr
1. 서 언
과연 미래에 농공학은 어떤 모습일까? 이 글을 통해 주어진 질문에 구 체적인 답을 하기는 어려울지 모르겠다. 하지만 농업과 농촌에 있어 농공 학의 역할에 대해 생각해보면서 앞으로 농촌이 가진 자원에 대해 어떤 연 구를 할 것인가에 대한 필자의 생각을 나누어보고자 한다.
농업은 인류 문명의 기원과 함께 시작되었고 앞으로 우리가 상상하기 어려운 새로운 기술이 등장하더라도 여전히 지속될 산업이라고 말할 수 있다. 하지만 국가별 수요와 공급의 차이, 농업 기술의 발달, 농촌공간의 새로운 변화 등의 다양한 요소로 인해 산업으로써의 농업의 모습에는 많 은 변화가 있으리라 생각해 본다. 수렵과 채집의 시대를 넘어 농업을 통해 인류가 정착하면서 지속적으로 농업생산성 향상을 위해 노력해왔으며 그 근간에는 농공학이 있었다고 믿고 있다. 직접적으로 농업을 위해 꼭 필요 한 물을 공급하기 위한 관개와 배수관련 기술을 비롯하여 이를 위해 필요 한 저수지 시설과 수로 등의 농지기반조성뿐만 아니라 농업을 영위하며 살아가는 사람들의 삶의 터전인 농촌공간을 디자인하는 농촌계획 등 다양 한 영역이 모두 농공학이 기여해온 분야라 생각된다.
필자는 이러한 많은 농공학의 분야 가운데 농업을 포함한 농촌이 가진 자원을 어떻게 효율적으로 이용할 수 있을까에 대한 답을 찾는 연구를 해 오고 있다. 모두가 인지하는 것처럼 시간이 흐르면서 자원에 대해 정의하 기가 점점 더 어려워지고 있다. 목재에서 석탄과 석유로의 단순한 에너지 자원의 변화뿐만 아니라 지속가능한 인류의 삶을 위해 환경을 고려한 신 재생에너지자원을 찾고, 실제 사용하는 물리적 자원을 넘어서 경관과 생 물다양성을 자원으로 인식해 가고 있다. 또한 인간의 활동에서 발생하는
폐기물은 아직 ‘재활용 방법을 찾지 못한 자원’이 라는 생각을 가지면서 폐기물을 자원화하려는 적 극적인 노력이 이루어지고 있다.
이러한 넓은 의미의 자원이라는 관점에서 간척 지와 같은 토지자원, 농산물의 부산물 이용과 같 은 바이오매스 자원, 새로운 기술도입과 관련된 지역자원배분의 문제 등 다양한 자원에 대한 문 제들을 다룰 수 있다. 또한 최근에는 폐기물의 자 원화와 비효율적 자원이용과정의 개선도 자원의 계획과 관리의 문제 영역에 있다고 생각된다. 이 글에서는 이 가운데 바이오매스 자원의 잠재량 분석, 지역시설자원에 대한 접근성 분석과 농촌지 역의 전기자동차 보급을 위한 충전인프라 취약성 평가 등에 관한 연구를 간단히 소개하고자 한다.
2. 바이오매스자원: 다양한 바이오매스 자원의 잠재량 분석
신재생에너지에 대한 관심이 증가 하면서 바이 오매스를 이용한 바이오연료의 생산과 이용은 화 석연료에 대한 대안으로 제시되고 있다. 무엇보 다 바이오연료의 생산은 바이오매스를 생산하는 농촌지역의 소득증대와 활력증대에도 기여할 수 있을 것으로 기대할 수 있다. 바이오연료는 화석 연료에 대한 의존성을 저감시켜 줄 뿐만 아니라 지구온난화에 영향을 주는 이산화탄소 배출감소 에도 기여할 수 있어 국가의 온실가스 감축에 도 움이 될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 현재 국 내에서 상업적 규모의 시설운영이 가능할 것으로 생각되는 생산잠재력을 기준으로 선정한 쌀, 볏짚, 가축(소)분뇨, 음식물 쓰레기를 대상으로 에너지 잠재량과 온실가스 저감효과를 산정하였다.
쌀은 국내에서 생산되는 최대 주곡으로 전체 곡물생산량의 86% 이상을 차지하고 있으나 매년
일인당 쌀 소비량의 감소로 인해 시장가격 하락 이나 재고증가에 대한 우려를 낳고 있다(Suh et al., 2010). 미국의 경우에는 옥수수를 기반으로 한 에탄올의 생산으로 통해 높은 옥수수시장가격 의 유지와 함께 농촌보조금의 지급을 통한 농촌 활성화라는 두 가지 목표를 실현하고 있다. 현재 미국의 경우 옥수수 에탄올 1 갤런 당 41 센트라 는 보조금을 지급하고 있으며 이는 에탄올 판매 가격의 25%에 해당하는 금액이다. 연간 필요한 국내 쌀 소비량을 산정하고 이를 충족시킨 이후 발생하는 잉여생산량을 바탕으로 한 에탄올 생산 량을 평가해 보았다.
쌀과 함께 생산되는 부산물로써 비료나 가축 잠자리 짚으로 많이 사용되어온 볏짚은 셀룰로오 스계 바이오매스(cellulosic biomass)로서 잠재 적으로 에탄올 생산이 가능하며 에탄올 생산과정 에서 부수적으로 발생하는 전기에너지의 판매까지 도 가능하다. 기존의 셀룰로오스계 바이오매스인 옥 수숫대(corn stover)와 스위치그라스(switchgrass) 를 통한 에탄올 생산관련 연구를 바탕으로 볏짚을 통 한 잠재적 에탄올 생산량과 온실가스(Greenhouse gas, GHG) 저감량을 평가해 보았다.
가축분뇨와 음식물쓰레기는 바이오가스의 생 산이 가능한 바이오매스로서 축산분뇨와 음식물 쓰레기의 처리와 에너지생산을 통해 사회적 편익 증진과 환경보호라는 두 가지 가치를 동시에 만 족시킬 수 있다. 음식물 쓰레기의 경우 바이오가스 생산 잠재력이 클 뿐 만 아니라 중국의 경우 이미 소규모의 혐기성 소화시설(Anaerobic digestion) 이 보편적으로 이용되고 있으며 그 수는 지속적으 로 증가하고 있다(Yu et al., 2008). 바이오가스 의 생산은 지속적으로 증가하는 국내 음식물쓰레 기를 효과적으로 처리할 뿐만 아니라, 에너지생 산을 통한 부가가치창출과 환경개선효과 등의 다
그림 1. 지역별 볏짚, 가축분뇨, 음식물 쓰레기 자원을 종합적으로 고려한 에너지 잠재량(TJ)과 온실가스 저감효과(Metric ton/year)
양한 편익의 증진이 가능한 리소스라 할 수 있다 (Nielsen et al., 2002). 현재 음식물 쓰레기는 약 68%, 가축분뇨는 약 87%가 퇴비화 등으로 재 활용되고 있으므로 수거된 자원을 바이오연료로 전환하여 이용한 후 남는 잔류물을 비료화하여 이용하는 경우 추가적인 경제적 효과와 함께 현 재 발생되는 문제에 대한 해결방법을 제시할 수 있다. 현재 퇴비로 전환된 음식물 쓰레기와 가축 분뇨의 경우 판매처를 찾기가 어려울 뿐만 아니 라 비료화 과정에 추가적인 에너지가 투입된다는 점이 문제로 지적되고 있으며, 바이오가스를 생 산하고 남는 잔류물은 가공되지 않은 가축분뇨에 비해 질소환원율이 우수하며 초산염 침출이나 악 취발생이 적다는 장점이 있는 것으로 보고되고 있다(Seo, 2005). 영국의 바이오가스 생산시설 사 례에 대한 보고서에 따르면 연간 5,000톤을 처리 하는 시설에서 4,320톤의 바이오비료를 생산하
여 농가에 공급하고 있으며, 이는 처리된 음식물 쓰레기의 약 86%가 다시 더 효율이 높은 비료로 재생산됨을 의미한다(Friends of the Earth, 2007).
이 연구를 통하여 지역별 바이오연료 생산 잠 재력과 온실가스 저감효과를 평가해 보았으며, 볏짚의 경우 연구자별 추정 변환 비율에 따라 연 간 17~22억 리터의 생산이 가능하며, 이를 휘발 유를 대치하는 연료로 사용하는 경우 27~35만 톤 의 온실가스를 저감할 수 있을 것으로 평가되었 다. 볏짚의 경우에는 식량자원의 직접적 이용이 아니라는 장점이 있으나, 사료나 비료 사용을 대 치할 추가적인 질소 비료나 사료생산에 따른 영 향에 대한 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판 단된다.
지역적으로 가축분뇨를 이용한 바이오가스 생 산 잠재력은 연간 4억 m3에 달하며 이는 3억 리 터의 디젤을 대치할 수 있는 양이며, 기존의 디젤 버스가 바이오가스에서 생산된 CNG/LNG 버스 로 대치되어 운행되는 경우 운행과정에서만 연간 2만3천 톤의 온실가스 저감효과를 기대할 수 있 다. 처리과정에서의 효과를 포함하는 경우 64만 톤까지 감축이 가능할 것으로 평가되었다. 음식 물 쓰레기의 경우에는 관리를 통한 효과적인 이 용을 하는 경우 연간 59만 톤의 온실가스 저감효 과를 기대할 수 있을 것으로 평가되었다.
볏짚 사용을 통한 에탄올의 생산이 가져올 환 경개선효과는 그 잠재력이 상대적으로 다른 자원 에 비해 높은 것으로 나타났으나 볏짚의 다른 이 용에 대한 대치효과를 포함할 필요성이 있으며, 사용된 데이터의 대부분이 국외 자료에 의존한 변수가 많아 국내환경에서 연구된 자료를 이용하 여 보다 현실적인 연구결과의 도출이 필요할 것 으로 판단된다.
3. 지역시설자원의 활용: 농촌지역 의료시설에 대한 접근성 평가
우리나라는 OECD 국가들 중 의료이용의 접근 성이나 이용도는 전반적으로 우수하게 평가되는 반면에 의료시설 이용의 형평성은 상대적으로 낮 게 평가되고 있다(OECD, 2012). 국민건강보험 공단의 지역의료이용통계 자료에 따르면, 2010년 기준 종합병원의 경우 90.4%, 일반병원의 경우 85.2%, 그리고 의원급 병원의 경우 88.8%가 도 시지역에 집중되어 있다(National Health Insurance Service, 2010). 특히, 민간 의료시설의 경우 공 익적 목적보다는 수익에 따라 의료시설이 입지하 면서, 도농간 불균형 현상이 심화되고 있다(Kim and Jeong, 2004; Hwang, 2012).
조사에 따르면 농촌 주민들이 우선적으로 희망 하는 복지 분야가 ‘병원 및 의료환경’으로 나타나 고 있으며(Lee et al., 2013), 농촌사회의 열악 한 의료서비스 및 복지 여건이 귀농·귀촌의 걸림 돌의 하나로 지적되고 있다. 최근 농촌진흥청의 농촌생활지표 연구(2013)에서 농촌에서의 의료 시설 이용에 영향을 미치는 주요한 요인 중 하나 는 의료시설과의 지리적 접근성으로 분석되었으 며, 농촌 주민들이 주로 이용하는 의료시설은 관 내의 병(의)원으로 전체의 68.4%를 차지하고 있 다. 해당 의료시설을 주로 이용하는 이유는 지리 적인 접근성이 좋기 때문임에도 불구하고, 해당 의료시설을 이용할 시 가장 큰 불편사항으로 교 통을 지적한 바 있다. 이는 농촌주민들이 의료시 설을 선택할 때 의료비가 저렴한 곳보다는 의료 기술이 좋은 곳을 선호하는 경향은 있지만, 의료 시설의 선택 요소 중 가장 큰 요인은 의료시설과 의 접근성으로 볼 수 있다.
이 연구에서는 농촌지역의 의료시설 접근성을
평가하기 위하여 실제 자동차 도로망을 바탕으로 농촌지역 생활권으로부터 의료시설까지의 실제 최단시간거리를 산정하였으며, 의료시설의 분류 에 따라 평가등급을 설정하고 접근성을 평가하였 다. 또한 기존의 접근성 평가방법으로 주로 이용 되는 직선거리와 실제 도로거리를 이용하였을 경 우 취약지역 발생분포의 차리를 분석하였다.
연구대상지역인 산지가 많아 도로거리와 직선 거리의 차이가 크게 나타나는 강원도의 평창군 164개 마을회관을 지역중심으로 하여 평창군과 인접한 19개의 읍·면 지역 그리고 주변 도시인 원 주시와 강릉시에 위치한 의료시설까지의 접근성 을 평가하기 위해 의료시설 정보를 활용하였다.
이용 가능한 의료시설은 1차 시설의 경우 163개, 2차 시설의 경우 27개, 3차 시설의 경우 6개로 총 196개의 시설이다. 또한 마을회관으로부터 의 료시설까지의 최단시간거리를 실제도로망을 기 반으로 산정하였으며, 의료시설의 접근성 평가 기준은 1차 의료시설은 10 km씩, 2차 의료시설 은 15 km씩, 3차 의료시설은 20 km씩 5등급으 로 나누어 ‘양호’와 ‘취약’으로 나누어 분류하였다.
분석결과에 따르며 평창군에서 1차 의료시설 은 대부분 양호하게 평가되는 반면, 2차 의료시 설과 3차 의료시설은 상대적으로 접근성이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이는 평창군 내에 1차 의료시설이 비교적 적정 수준으로 분포하고 있으 나, 상급의료시설인 2차 혹은 3차 의료시설의 경 우 평창군이 아닌 도시화가 진행된 원주시, 강릉 시에 분포하고 있어 거리가 높게 산정되는 것으 로 판단된다. 특히, 실제 도로거리와 직선거리를 비교해보면 1차 의료시설은 평균적으로 직선거리 에 비해 실제 도로거리가 약 1.44배 더 먼 것으로 나타났으며 2차 의료시설은 1.57배, 3차 의료시 설은 1.48배 더 먼 것으로 나타났다. 이 때문에
그림 2. 직선거리에 따른 의료시설 접근성
그림 3. 실제도로거리에 따른 의료시설 접근성
동일한 거리에 따른 등급분류에서 2차, 3차 의료 시설이 ‘양호’와 ‘취약’으로 분류되는 지역이 크게 차이를 나타내었다. 직선거리를 보완하며 도로거 리를 추정하는데 이용되는 우회율의 개념을 적용 하였을 때, 우리나라 강원도의 우회율은 1.435로 서 연구에서 분석한 직선거리 대비 실제 도로거 리 비와 상당히 유사하게 나타났다.
4. 미래기술을 위한 시설계획: 전기자동차 보급을 위한 농촌지역 충전인프라 구축 방안
자동차 배기가스에 관한 환경규제로 친환경 자 동차(Green Car)에 대한 관심이 증가하고 있다
(Hong et al., 2009; Lee et al., 2011). 친환경 자동차 중에서 전기자동차는 전기생산원에 따른 오염원 발생에도 불구하고 주행 중 각종 배기가 스와 매연물질을 전혀 배출하지 않는 무공해차량 (ZEV; ZERO-Emission Vehicle)으로 차세대 자동차로 각광받고 있다. 그러나 전기자동차는 기 존 화석연료를 이용하는 내연기관 자동차에 비해 약 55% 이상 높은 차량 가격과 긴 충전시간, 부 족한 충전 인프라와 같은 이유로 보급에 어려움 이 있다(Keisuke et al., 2001; Kim et al., 2013;
Schuster et al., 2012). 이러한 문제들 중 높은 차량 가격은 환경개선을 장려하기 위한 정부 지 원 정책을 통하여 해결이 가능하며, 충전시간은 급속 충전방식 및 배터리 기술의 발전을 통하여 지속적으로 개선되고 있다.
충전인프라는 충전 서비스에 대한 공간적인 접 근성을 개선하여 전기자동차의 이용을 증진시킬 수 있기 때문에 전기자동차 보급의 핵심요소로 부각되고 있다(Wiederer and Philip, 2010). 그 러나 초기설치비용이 크고, 설치 이후 변경이 어 렵기 때문에 보급 이전에 반드시 사전 검토가 필 요하다.
우리나라의 경우 한국스마트그리드사업단에서 현재 1900대 가량인 전기자동차를 2020년까지 전기 자동차 누적 100만대 이상 보급을 목표로 충전시설 총 52만대를 전망하였다(Ministry of Knowledge Economy, 2010). 충전인프라는 환경부를 중심 으로 공공부문에서 완속충전기 8천여대, 급속충 전기 2천 6백여 대를 공급할 계획이며, 민간부문 에서는 홈충전기 약 13만 대, 완속충전기 약 37 만 대, 급속충전기 약 4천여 대의 설치를 지원할 계획이다.
홈충전기와 완속충전기는 이용자의 주거지와 직장지를 중심으로 설치장소를 계획할 수 있는
그림 4. 다양한 급속충전소 보급률에 따른 농촌지역 취약성 평가결과
반면, 급속충전기는 불특정 다수가 이용하므로 수요량을 바탕으로 적절한 설치위치를 선정하는 것이 매우 중요하다. 지식경제부는 민간부문 급 속충전기 수요를 약 4천여 대로 예상하면서, 면 적당 설치대수를 고려하여 지역별 급속충전소 개 수를 추정하였다. 더불어, 급속충전소 설치 시 주 유소, 고속도로 휴게소 등을 설치장소로 제안하였 다(Ministry of Knowledge Economy, 2010). 충 전 인프라 구축에 있어서 이러한 충전시설의 입 지를 평가함으로써, 정책적 지원이 필요한 지역 이나 개선이 필요한 부분에 대한 대응전략 수립 이 가능하다. 그러나 지역별 수요량 및 설치위치
에 대한 가이드라인만 제시되어, 충전소 입지에 대한 연구가 부족한 실정이다.
이 연구에서는 전국 주유소를 기반으로 다양한 보급목표에 따른 충전인프라 구축 시 급속 충전 시설의 접근성을 평가하여 취약지역을 도출하고 적절한 보급목표를 제시하고자 하였으며 충전기 의 특성을 바탕으로 보급 시나리오를 구성하여 경제성을 비교 분석하였다. 이를 위하여 도농간 취약성 비교를 통하여 농촌지역에 대한 취약성 지표를 재설정하였고 보급비율에 따른 취약지역 감소 효과를 평가하여 농촌지역에 대한 적정보급 비율을 산정하였다.
그림 5. 새만금 복합곡물단지 토지이용 구상(예)
전기자동차 보급을 위해서는 안정적인 충전인 프라 구축이 매우 중요한 요소이며, 이러한 충전 인프라의 보급을 위해 주유소를 기반으로 급속 충전시설을 보급하는 경우 농촌의 취약지역을 평 가하였다. 특히 농촌지역을 중심으로 도시와 달 리 기존 주유소에 대한 접근성을 고려한 새로운 취약성 평가 기준을 제시하여 취약성을 평가하였 다. 또한 평창군을 대상으로 충전인프라 보급에 대한 시나리오별 경제성을 분석하였다. 이를 위 한 거점 충전 인프라의 위치는 네트워크 분석을 통해 최적입지를 선정하였다.
현재 농촌지역의 주유소 접근성을 기준으로, 전기자동차 충전인프라 접근성에 대한 새로운 취 약성 평가기준을 설정하였다. 농촌지역은 도시지 역에 비하여 2배 이상 긴거리를 이동해야 주유를 할 수 있는 것으로 분석되는바, 농촌지역에 대한 새로운 접근 취약성은 지역 중심지역으로부터 가 장 가까운 충전소까지의 거리를 기준으로 5.0 km 이내 ‘A’ 등급, 10.0 km 이내 ‘B’ 등급, 15.0 km 이내 ‘C’ 등급, 20 km이내 ‘D’ 등급, 20 km 이상
‘E’ 등급의 5등급으로 정의하였다.
적정보급률을 평가하기 위하여 보급효율을 기 준으로 분석하였으며, 현재 주유소 대비 21%의
충전소를 구축하는 것이 타당하다고 판단하였다.
적정보급률을 기준으로 농촌 지역의 충전인프라 취약지역을 도시한 결과, 강원도, 경상북도, 전라 남도가 취약지역의 다수 분포함을 확인하였다.
특히 강원도는 임야지역이 넓게 분포하고, 미거 주 지역이 포함되어 취약지역이 넓은 것으로 분 석되었다.
충전인프라 구축에 있어서 급속충전소의 입지 요건을 중심으로 취약지역을 평가하고 입지분석 을 실시하였다. 향후 지역별 취약지역 원인 분석 및 대응 전략 수립을 위한 정책 연구가 필요할 것 으로 판단된다. 또한 전기 자동차의 친환경성을 고려하여 농촌 지역 특성화를 기대해 볼 수 있다.
5. 새로운 토지자원계획: 간척지의 미래를 위한 토지이용계획
우리나라는 산지가 많은 좁은 국토에 많은 사 람이 살기 때문에 새로운 농경지에 대한 오랜 바 램이 있었고 그 결과 전국에 많은 간척지를 개간 하였다. 당초 간척지는 간척된 농지에 주곡인 쌀 을 경작하는 것을 목적으로 개간되었고, 간척지 와 함께 조성되는 담수호의 물을 제염용수로 활
그림 6. 새만금 수출원예단지 토지이용 구상(안)
용하면서 성공적으로 답작을 이룰 수 있었다. 하 지만 시대가 변하면서 환경문제로 더 이상 간척 사업을 계획하지 않고 있으며 농산물 공급의 경 우 곡물자급률을 고려하면 75%이상을 수입에 의 존하고 있다. 다만 주곡인 쌀의 경우 연간 1인당 쌀 소비량이 70 kg이하로 감소하면서 지속적인 농경지의 감소에도 불구하고 100% 이상의 자급 률을 나타내고 있다. 이러한 시대적 변화와 고부 가가치 농업에 대한 요구를 생각할 때 간척지의 토지이용계획은 단순한 개간이후 답작이라는 과 거의 공식을 벗어난 새로운 계획에 대한 요구가 제기되고 있다.
하지만 간척지의 경우 일반 농경지와는 달리 높은 농도의 염분을 포함하고 있어 제염에 대한 문제가 있고, 담수호에서 공급할 수 있는 용수의 수질도 내륙지역과는 다르기 때문에 이에 대한 충분한 고려가 필요하다. 네덜란드와 같이 고부 가가치의 시설원예가 대안이 될 수 있으나 초기 투자비 조달과 해외수출을 위한 수요처 발굴 등 이 어려운 문제로 남으며, 제염을 통한 노지재배 의 경우 제염기간동안의 경제성 문제와 임대를 통한 경작의 경우 경작권에 따른 토지이용계획 수립에 문제가 야기될 수 있다.
6. 마치면서
당신이 꿈꾸는 농공학의 미래는 어떤 모습인 가? 필자는 이 글을 통해 미래 농촌의 다양한 자 원에 대한 연구에 대해 조금이라도 생각을 나눌 수 있었기를 기대한다. 한편, 시대의 흐름에 따라 변화하는 자원에 대한 인식과 가치를 새롭게 바 라볼 수 있기를 바래본다. 농촌은 자원에 대란 인 식변화에 따라 잠재적 자원이 너무나 많은 곳이 라 생각하며, 이에 대한 새로운 인식과 접근방법 을 통해 자원의 계획과 관리가 이루어질 수 있을 것이다. 하지만 한 사람이 미래 농촌자원계획 연 구의 모습들을 얼마나 담아낼 수 있을까? 농공학 에 몸담고 있는 많은 연구자들이 새로운 자원의 인식을 통하여 미래 농촌자원들에 대한 분석과 계획을 통해 보다 나은 농업과 농촌의 미래를 만 들어 갈 수 있으리라 확신한다.
참고문헌
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