제주 농·축산업이 지하수수질에 미치는 영향

Abstract

본 논문의 목적은 제주도 농·축산업이 지하수 수질에 영향을 미치는지 분석하는 것이다. 이를 위해 종속변수인 지하수 수질과 농축산업 관련 설명변수들을 2010년∼2019년 기간 동안 제주도 내 읍면동 단위의 패널데이터로 구축하고 계량경제학 방법론으로 분석하였다. 농축산업 분야 외의 설명변수로 골프장 면적과 강수량 변화가 지하수 수질에 미치는 영향도 고려하였다. 본 논문에서는 제주환경보건연구원이 1,045개 관정에서 측정한 지하수 수질오염도를 12개 읍면동 단위로 재구성하고, 각 읍면동에 속한 관정들의 평균 오염도를 패널데이터의 횡단면 자료로 사용했다. 시계열 축으로는 2010년∼2019년의 10년간 연도별 평균 자료를 사용하였다. 본 연구에서 사용한 지하수 수질오염 변수는 질산성질소(No-N), 황산이온(SO), 수소이온 농도(pH), 염소이온(Cl-)의 4가지이다. 축산업 분야를 대표하는 설명변수로 읍면동별 돼지와 소의 마릿수를 합산한 사육두수를 이용해 수질오염과의 관계를 확인했다. 농업 생산 분야에서는 하우스, 만감류, 노지온주를 합산한 감귤생산량과 수질오염 간의 관계를 파악하였다. 또한 골프장이 수질에 미치는 영향을 확인하기 위해 면적 데이터를 사용하였고, 지하수에 영향을 미칠 기상변수로는 연간 평균 강수량을 사용하였다. 상관관계 분석결과, No-N와 총 사육두수 간에 0.4567의 양(+)의 유의한 상관관계가 도출되었고, SO와 총 사육두수 간에도 양(+)의 상관관계가 유의하게 나타났다. Cl-와 골프장 면적 및 감귤생산량 간의 상관관계는 예상과 달리 각각 음(-)의 관계가 나타났다. 이러한 상관관계 결과를 통해 제주 축산업 규모와 일부 지하수 오염 간에 양(+)의 관계가 존재할 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 각 지하수 수질 변수를 종속변수로 하는 패널회귀분석을 위해 고정효과모형(Fixed Effect Model)과 확률효과모형(Random Effect Model)을 이용했고, 둘 모형 중 더 적합한 모형을 확인하기 위해 하우즈만 검증(Hausman Test)을 실시하였다. 하우즈만 검증 결과에서는 Cl-를 종속변수로 한 모형에서는 확률효과모형이 더 적합한 것으로 분석되었고, No-N, SO, pH를 각각 종속변수로 한 모형에서는 고정효과모형이 더 적합하다는 결과가 도출되었다. No-N를 종속변수로 한 모형에서는 총 사육두수가 제주 지하수 수질에 미치는 영향이 1% 수준에서 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 고정효과모형과 확률효과모형 모두에서 유의한 결과가 나타났다. 따라서 제주도 축산 분야의 사육두수가 증가하면 No-N이 증가하여 지하수 수질 오염이 확대될 것이다. pH를 종속변수로 한 모형에서는 강수량 변수의 계수 추정치가 고정효과모형과 확률효과모형 모두 10% 유의수준 하에서 양(+)의 부호가 추정되었다. 일반적으로 강수량이 많으면 지하수 수질이 개선될 것으로 생각되나, 강수량이 많을 때 강수에 의한 지표 오염원이 지하로 흡수되어 pH 수치가 상승할 수도 있다고 판단된다. 또한 Cl-와 SO를 종속변수로 한 확률효과모형에서 골프장 면적이 음(-)의 계수 추정치가 1% 수준에서 유의하게 나타난 것은 예상외의 결과였다. 제주도 골프장의 경우 계속된 환경오염원이라는 비난에서 벗어나기 위해 친환경 비료와 농약 등을 사용하는 노력으로 음(-)의 계수가 도출되었다고 추측되나 추가적인 확인이 필요할 것이다. 이는 평균 데이터의 사용으로 인해 집계 편이(Aggregation Bias) 문제가 있을 가능성과 함께 농축산업의 오염은 비점원(Non-point) 오염이 대부분이라 읍면 단위라 할지라도 그 지역별 영향 범위가 일치되지 못하기 때문인 것으로 추측된다. 농산물 생산 부문의 변수인 감귤생산량은 No-N에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 분석되었으나 통계적으로 유의하지 않았다. 지하수 수질에 영향을 미치는 농업 부문의 변수로 화학비료 사용량이나 밭작물 생산량 등을 사용해야 하나 읍면동 단위의 자료를 얻을 수 없는 한계로 인해 감귤생산량을 사용한 것이 예상외의 결과가 도출된 이유로 추측된다. 이 외의 모형들에서는 각 설명변수들이 제주 지하수 수질에 유의하게 영향을 미치지 못했다. 본 논문은 제주도의 수질오염변수와 수질오염에 영향을 미치는 변수에 대해 읍면동별 패널데이터를 구축하여 계량경제학적으로 분석하였다는 것이 기존 연구와의 차별성이다. 농·축산업의 대표 수질오염 지표인 질산성질소와 축산 사육두수 간에 상관관계와 인과관계의 존재를 계량경제 모형을 통해 확인한 것이 본 논문의 의의이다. 제주도는 축산업이 지하수 수질 등 환경에 미치는 부정적 영향을 최소화하기 위해 사육두수 총량제, 축산폐수 유출지역에 대한 지하수 수질개선 시법 사업 등을 시행했다. 본 연구의 결과에 따르면 이러한 농축산업 부분의 개선 노력으로 사육두수가 감소한다면 제주 지하수 수질지표 중 최소한 질산성질소(No-N)는 감소하여 수질이 개선될 것이다. 따라서 스마트 분뇨 처리 시설이나 친환경 비료의 사용이 증가한다면 지하수 수질이 개선되고 제주의 청정 이미지가 더욱 확대될 것이다.