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04 기후스마트 농업 및 WEF Nexus를 고려한 농촌용수 및 자원관리
유 승 환 전남대학교/조교수 yoosh15@jnu.ac.kr
이 상 현
Texas A&M Univ. / 박사후연구원 sanghyunsnu@gmail.com
1. 식량 안보를 위협하는 수자원 부족 문제
전 세계적으로 기후변화에 따른 이용 가능한 수자원의 시공간적 변동 등으로 인하여 미래 수자원 부족 현상이 심화될 것으로 전망되고 있다.
WEF(2011)에서는 미래 인구 증가에 따른 농업용수 수요량의 증가로 2030년에는 현재 대비 40% 이상의 새로운 수자원이 필요할 것으로 예측 한 바 있고, OECD-FAO에서는 2050년 물, 식량, 에너지 자원의 수요가 증가하면서 자원들 간의 상호 작용에 따른 수요변화를 분석한 바 있다. 식 량 및 물 부족 위기는 단순히 식량 안보 위협일 뿐만 아니라 많은 농산물 을 수입하는 우리나라의 경우 수입 농산물을 대체하기 위하여 필요한 수 자원의 확보에도 문제가 발생될 수 있다.
특히, 우리나라는 인구밀도가 높아 1인당 강수량이 세계 평균의 1/10에 불과하고, 1인당 사용 가능한 물의 양이 1,550톤으로 국제인구행동단체 (PAI)의 분류에 따르면 1990년에 이미 ‘물 부족 국가’로 분류되었으며 2025년에는 ‘물 기근 국가’로 전락할 것으로 전망되고 있다. 여기에 연 강 수량의 2/3가 6～9월에 집중되고, 경사가 급한 산악국토이기 때문에 안정적 인 농업용수 공급을 통한 식량 안보 확보 면에서 불리한 여건에 처해있다.
이에 우리는 국가의 물 사용 패턴과 농업·농촌용수에 대한 비효율을 해 결하고, 기후변화에 대비하여 물 안보와 식량 안보를 고려한 지속가능한 방안을 찾을 필요가 있다. 이를 위해서는 기후변화의 농촌수자원 관련 요 인들과의 연계성을 동시에 고려한 기후변화 영향 평가 연구가 수행될 필 요가 있다. 특히, 물과 식량 안보는 경제, 환경, 사회적인 요인들과의 연 관성이 높기 때문에 개별적인 분석에서 탈피하여 요인들간의 상호보완적 인 관계를 고려한 대처방안 마련이 필요하다(그림 1).
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그림 1. Global Shifts in Risks and Security
그림 2. 기후 스마트 농업
2. 기후 스마트 농업
(Climate-Smart Agriculture)
최근 세계 농업에 있어 새로운 조류로 등장하고 있는 용어가 기후 스마트 농업(Climate-Smart Agriculture)이다. 이는 식량안보, 기후변화 적 응 및 완화 등의 농업이 당면하고 있는 목표들 간 의 부정적 효과는 최소화하고, 이익을 최대화 하 고자 농업을 의미한다(그림 2). FAO (2010)는 기 후 스마트 농업을 “생산성과 탄성력을 현저하게 증가시키고(기후변화 적응), 온실기체를 감축 또 는 제거하며(기후변화 완화), 국가 식량안보 및 발전목표 성취를 향상시키는 농업”으로 정의하고 있다. 즉, 식량안보와 기후변화를 결합하여 경제․
사회․환경적 측면에서의 지속가능한 농업을 가능 하도록 하는 새로운 개발 방향이다. 2015년 9월 UN에서 제시된 17개의 지속가능개발 목표에서도 통합성을 중시한 지속가능한 수자원 관리 및 식량 안보를 주요 쟁점으로 제시하고 있다(그림 3).
특히, 국내의 곡물 자급률은 ’90년 43.1%에서
’11년 22.6%로 낮아졌고 경지면적도 2,109ha에 서 1,698ha로 감소되고 있으며, OECD 중 가장 낮은 자급률을 보이고 있다. 쌀(83.0%)을 제외한 밀 (1.1%), 옥수수(0.8%), 콩(6.4%) 등의 주곡작 물의 자급률이 매우 저조한 실정이다. 곡물 수입 측면에서도 세계 6위의 곡물수입국이나 미국과 브라질, 호주, 캐나다 등의 소수 국가들에 의존적 인 경직된 수입구조를 가지고 있어, 밀을 제외한 옥수수, 콩 등은 70~80%가 소수 국가들에 집중 되고 있는 현실이다.
국내 수자원의 경우 20세기 초반에 비해 최근 10년 동안 연평균 강수량이 약 19% 증가함에 따
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그림 3. 2015 9월 UN에서 제시된 17개의 지속가능개발 목표(Sustainable Development Goals: SDGs)
라 물의 절대량은 부족하지 않을 수 있으나 기후 변화에 의한 강우 변동성이 높아질 수 있으며, 이 에 따라 물관리의 어려움이 가중될 수 있다. 기후 변화에 따라 강도가 낮은 강우의 발생 빈도는 감 소하나 높은 강도의 강우는 더 빈번하게 발생할 것으로 예상되고 있으며 특히, 여름철에 극한 고 온일수와 극한 강수량이 증가하여 집중호우와 고 온현상이 반복되는 양상을 나타내고 있다.
국내의 식량 안보를 증진하고, 수자원의 원활 한 공급을 위해서는 필수적으로 에너지의 사용을 수반한다. 즉, 식량, 물 관련 정책의 수립 방향에 따라 에너지 수급 역시 영향을 받게 되는데, 특히, 석유자원에 의존적인 국내의 경우 지속가능한 식 량-물 안보 증진을 위해서는 에너지의 사용량 역 시 동시에 고려되어야 한다.
전 세계적으로 자원 안보가 중요한 이슈로 거 론되고, 국내의 물-식량 안보 역시 위험성이 높 아지고 있는 현 시점에서, 물, 식량, 에너지 자원 을 포괄하고 있는 농촌지역에서의 통합적인 자원 관리가 매우 중요하다. 그러나 지속가능한 농촌
자원 관리를 위해서는 자원들 간의 연관성 및 개 별 자원정책에 따른 효과를 동시에 평가할 수 있 는 통합적인 접근법이 필요함에도 불구하고, 아 직까지 우리나라에서는 물-식량-에너지를 통합 적으로 접근한 연구는 개념적인 부분에 집중되어 있고, 요인들간의 상호 연관성을 해석하는 기술 적인 부분은 부족한 실정이다.
따라서 기후 스마트 농업의 목적은 농가의 수 익 증대, 식량 안보 및 농업 발전 수준의 향상을 위해 농업생산성을 지속가능하게 증대시키고, 기 후변화에 대응하기 위해 여러 단계에서 농업 및 식량안보 체계의 회복력(Resilience)을 확보하 며, 농업(작물 재배, 가축 사육)에서 발생하는 온 실가스를 감축하는 방안을 찾는 것이다. 따라서 기후 스마트 농업의 핵심 요소는 농업 생산성 향 상 및 기후변화 충격에 대한 탄성력 증대, 탄소 격 리 또는 이산화탄소 방출 저감, 농업과 농업 이외 의 토지이용 사이의 인터페이스 관리이다(이변 우, 2012). 기후 스마트 농업은 지속가능한 농장 관리 및 글로벌 식량 안보, 환경의 질, 경제적 복
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지 등을 고려한 통합 솔루션에 대한 기술이나 인 식전환의 중요성을 포함하는 개념이며, 최적화된 에너지 효율성, 토질, 물, 생산성, 적절한 비료 사 용 등에 초점을 맞추고 있다.
3. 물-에너지-식량 NEXUS 시스템
현재 수많은 국제적 의제와 고위급 회담의 주 제로서 물, 식량 안보의 위험성을 극복하기 위한 자원간 연계 해석의 중요성이 거론되고 있다. 2011 년 Bonn conference에서는 물, 식량, 에너지 안 보간의 상호작용을 통한 의사결정이 필요함을 강 조하였고, 2012년 Rio+20 UN conference에서 도 물, 식량 안보와 지속가능한 농업과의 연계성 의 중요함을 제시하였다. Water Security 보고 서(WEF, 2011)에서는 각 요인간의 영향을 동시 에 고려할 수 있는 넥서스 접근법을 새로운 방법 론으로 제시하였고, UN Secretary General에서 도 사회, 경제, 환경을 연계할 수 있는 넥서스 접 근법의 활용을 제시하고 있다.
넥서스 시스템의 활용을 위해서는 미래 정책 의사결정 분야와 접목하여야 하며, 이를 위하여 다양한 물, 식량, 에너지 자원 관리 시나리오를 적용할 수 있다.
물-식량-에너지 넥서스는 요소들 간의 연관성 을 고려하여 요소별 변화에 따른 요소간의 trade-off 분석을 주요 기능으로 제시하고 있다. Mohtar and Daher (2012)는 물-식량-에너지 넥서스의 내부 요소들과 외부 요인들로 구분하여 그림 4와 같이 제시하고 있다.
넥서스 해석의 중요도가 높아지면서 전 세계적 으로 다양한 기관에서 물-식량-에너지 넥서스에 대한 개념 설정 및 분석 시스템 개발과 관련된 연 구를 수행하고 있다. FAO에서는 넥서스 시스템 구축을 위해서는 먼저 넥서스 요소들을 정립하고, 다음으로 요소별 정량화, 자료의 입출력 시스템 을 구축하고, 요소간 연계성 분석과 정책적 대응 방안을 순차적으로 설계할 것을 제안하고 있다 (OECD-FAO, 2012). 또한 다양한 연구기관에서 물식량에너지 넥서스의 연계해석 방법 및 플랫 폼 구축 등에 대한 연구가 진행 중에 있는데, Howells et al. (2013)은 물, 식량, 에너지 문제 에 초점을 맞추어 수문 모델과, 토지이용 모델, 에너지 모델을 통합할 수 있는 CLEW (기후, 토양, 에너지, 물) 모형을 개발하였다. Mohtar and Daher (2014)는 물, 식량, 에너지 요소간의 trade-off 를 고려한 웹기반 넥서스 시스템을 개발하여 배포 하고 있으며, 요소별 다양한 시나리오의 적용이 가능하도록 플랫폼을 개발하였다.
그러나 초기의 넥서스 모형은 개별 요소간의 단일 흐름 위주의 분석을 수행하고 있으며, 최대 임계치 및 상호 피드백 작용에 대한 고려는 부족 하다고 판단된다. 즉, 식량 공급이 증가할 때 용 수 수요량이 증가한다는 분석 뿐 아니라 식량 공
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그림 4. 농촌지역의 물-식량-에너지 자원들 간의 연계 예시(Mohtar and Daher, 2012)
표 1. 농촌자원관리에 있어서 기존의 물-에너지-식량 자원 관리 시스템과 넥서스 시스템 적용의 차이 비교(이상현과 최진용, 2015)
구 분 기존의 자원관리 넥서스 시스템 기반의 자원 관리
수요/공급수자원
• 단위면적 당 필요수량 산정
• 작물별 재배면적 활용
• 식량 수요변화에 따른 수자원 사용량 - 식량 소비 패턴 및 식량 자급률 적용 - 물발자국을 통한 수자원 사용 평가
• 작물 이용 중심의 공급량 평가
• 용수공급원 중심의 평가(저수지, 지표수, 지하수) • 토양수분 이용 가능 평가(Green water)
• 추가 관개용수 공급 평가(Blue water)
• Green water와 Blue water 연계해석 식량 수급 변화 • 작물 재배면적을 통한 총 수요량 산정 • 식량 소비패턴에 따른 식량소비량 적용
• 식량 자급율 변화에 따른 Green/Blue water 필요량 산정 에너지 수급 변화 • 산업중심 에너지 수요 위주의 관리 정책 • 농촌자원관리를 위한 에너지 정량적인 사용량 관계 적용
• 자원관리 정책을 위한 에너지 필요량 고려 가능
• 수자원 공급과 수력발전의 유기적 연계 기후 요소
적용 • 빈도별 가뭄에 따른 수자원 수요 및 공급량 분석
• 기후변화에 따른 식량 생산기능 저하 분석 • 기후변화 적응을 위한 자원별의 기후변화 영향의 연계 가능
• 기후변화에 따른 수자원의 효율적 분배 분석 가능 자원간 연계 • 개별 자원 단위의 분석
가뭄-수자원 가뭄-생산량
• 시스템다이내믹스를 이용한 물-식량-에너지 및 기후영향의 동시 적용 및 상호 피드백, 제한요소 기능 적용
급 관련 요소들과 수자원 공급가능량에 대한 부분 등을 동시에 고려할 필요가 있다. 또한 과다한 용수 수요가 다시 식량 수급에 피드백으로 작용하는 부분 까지 동시에 고려할 수 있는 해석모형이 필요하다.
특히, 미래 기후변화는 가뭄 뿐 아니라 식량 생 산에도 영향을 미칠 수 있으며, 인구변화는 식량 소비, 에너지 수급에도 영향을 미칠 수 있다. 기 후변화에 따라 수자원의 이용 가능량의 변동성이 증가하게 되고, 인구 증가로 인하여 식량 및 에너 지 소비가 증가할 경우 추가적인 수자원의 개발이 필요할 수 있다. 이와 같이 식량과 물 안보는 상당
한 연관성을 지니고 있고, 자원 안보를 위한 에너 지의 필요성 역시 증가하게 된다. 따라서 기후변 화 대응형 자원관리를 위해서는 물-에너지-식량 넥서스를 통한 자원 간 연계해석이 필요하며, 넥 서스 시스템을 자원 관리에 활용할 경우 자원별 변동 요인에 따른 자원 관리 의사결정 지원이 가 능해지고, 궁극적으로 기후 스마트 농업에 활용 할 수 있을 것으로 판단된다. 이와 같은 넥서스 이 용의 장점을 고려한 넥서스 기반의 농촌자원관리 와 기존의 농촌자원관리의 차이점을 표 1에 나타 내었다.
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4. 맺음말
저탄소 녹색성장 기본법과 농어업ㆍ농어촌 및 식품산업 기본법에서는 지자체 및 농어업농어촌 지역에 대한 기후변화 영향평가 및 적응대책 수립 을 규정하고 있다. 이는 기후변화가 연구 단계에 서 벗어나 우리에게 현실로 직면한 문제임을 의미 한다. 따라서 향후 농촌 및 농업용수 및 자원에 대 한 기후변화 관련 연구의 수요가 더욱 증가할 것 으로 예상할 수 있다. 본 소고에서는 기후 스마트 농업 개념과 물-에너지-식량 넥서스 의미와 도 입의 필요성에 대하여 제시하였다. 물-에너지- 식량 넥서스는 지속가능한 자원 관리를 위한 하나 의 해결책을 제시하기 보다는 다양한 자원 관리 시나리오의 적용에 따른 자원별 영향을 전체적인 시각으로 살펴볼 수 있는 도구로 기후 스마트 농 업의 목표를 달성하는 데 유용하게 활용될 수 있 을 것이다. 넥서스의 개념은 단순히 물, 식량, 에 너지를 종합적으로 살펴본다는 개념보다는 요소 들간의 trade-off를 통하여 개별 요소들의 변화 에 따른 타 요소들의 변화를 제시한다는 차이가 있다. 넥서스 연계 해석을 농업가뭄에 활용할 경 우 농업가뭄 대응을 위한 수자원 정책이 식량 및 에너지 안보 정책에 미칠 수 있는 영향을 분석할 수 있다. 또한 다양한 식량, 물, 에너지 정책들이 타 요소들에 미치는 영향을 용이하게 평가할 수 있다는 점에서 정책적 의사결정 지원 시스템으로 서 활용될 수 있다. 농업 가뭄의 대응 방안을 다양 한 측면에서 검토할 수 있기 때문에 물, 식량, 에 너지의 지속가능성을 최대화 할 수 있는 농업가뭄 대응 정책 수립이 가능하고, 이는 궁극적으로 기 후 스마트 농업을 구현하기 위한 수단으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.
참고문헌
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