연구논문 : 순환표본에 기초한 기간모평균 추정량의 통계적 성질

김규성 ( Kyu Seong Kim ) 한국조사연구학회 2015 조사연구 Vol.16 No.1

순환표본조사에서는 시점추정은 개별 순환표본을 이용하는 반면 기간추정은 순환표본을 병합한 전체표본을 이용하게 된다. 시점추정과는 달리 기간추정에는 시간 변화에 따른 효과가 포함되므로 기간추정에서는 이에 대한 주의를 기울여야 한다. 본 논문에서는 순환조사에서 기간모평균 추정의 개념을 살펴보고 기간추정 조사변수에 대한 고려사항을 알아보았다. 조사변수가 누적시점이나 조사시점, 혹은 화폐가치에 연관되어 있으면 이에 대한 고려가 기간모평균추정에 반영되어야 추론의 오류를 방지할 수 있다. 또한 조사기간 중에 지리적 변경이 있는 경우 이에 대한 고려도 필요하다. 기간모평균 추정량은 시점모평균 추정량보다 정도는 높으나 현재성이 떨어지는 성질이 있고, 모집단 추세 변동이 있는 경우 두 추정량은 일치할 수 없는 본질적인 특징이 있다. 본 논문에서 고찰한 기간모평균 추정량의 통계적 성질이 기간추정의 이해를 높이는 데 도움이 되기를 기대한다. In a rolling sample survey, whereas point-in-time estimation is made based on each rolling sample, period estimation is based on the total sample combined by rolling samples. Different from point-in-time estimation, period estimation may be affected by time, so we should pay attention to time-effect in period estimation. In the paper, we investigated the concept of period mean estimation and considerations of survey variables in period estimation. If a survey variable is related with survey-time, accumulated survey- time, or currency-price then those effects should be considered in period mean estimation process in order to avoid misleading inference. In addition, when there is a geographical change in the estimation area, it is necessary for such a change to be considered. The period mean estimator has higher precision but less currency than the point-in-time mean estimator and two estimators are not comparable in the time-trend population. We hope that illustration of the properties of the period mean estimator in the paper may help giving higher understanding of period estimation in rolling surveys.

실제 세무이익의 반영정도에 입각한 세무이익 추정방법들의 상호비교

노희천 한국세무학회 2008 세무학 연구 Vol.25 No.1

본 연구는 세무이익 추정방법들의 장·단점을 개념적으로 비교하고 실제세무이익과 추정세무이익의 차이를 실증적으로 분석하였다. 세무이익을 추정하는 방법으로는 ① 법인세비용에서 이연법인세비용을 조정한 후 법정최고세율로 그로스-업(gross-up)하는 방법(추정방법1), ② 이연법인세비용을 법정최고세율로 그로스-업 한 금액을 재무이익에서 차감하는 방법(추정방법2), ③ 법인세부담액을 법정최고세율로 그로스-업 하는 방법(추정방법3)으로 세 가지가 있다. 추정방법1·3과 추정방법2의 장·단점은 서로 반대이기 때문에 추정방법의 우월성에 대해서는 실증적인 문제라고 판단된다. 실증결과를 살펴보면, 전체적으로 추정방법3이 우월한 것으로 판단되지만, 손실기업에서는 추정방법2가 더 우월한 것으로 나타났다. 이는 전체적으로 영구적 차이와 이연법인세자산의 누락효과가 세액공제·감면 효과보다 크기 때문에 영구적 차이와 이연법인세자산 누락의 문제가 없는 추정방법3이 우월하지만, 손실기업에서는 음(-)의 세무이익을 추정할 때 왜곡이 작은 추정방법2가 우월할 수 있음을 보여주는 결과로 해석된다. 본 연구는 기업이 세무이익을 직접적으로 공시하지 않더라도 법인세부담액을 이용하면 세무이익에 대한 추정오차를 줄 일 수 있음을 간접적으로 보여준다. 또한, 세 가지 추정방법 모두 세무이익을 설명하는 데에 한계가 존재하므로 최소한 세무이익에 대한 정보를 재무보고서에서 공시하는 것이 재무정보 이용자들에게 유용할 수 있음을 보여준다. This study compares the merits and demerits among the estimation methods of taxable income and analyzes empirically the difference between actual taxable income and estimated taxable income. I estimate taxable income by ① grossing up the current portion of the reported income tax expense (estimation method 1), ② adjusting the reported pre-tax book income with deferred tax expense which is grossed-up by the statutory marginal tax rate (estimation method 2), and ③ grossing up the paid income taxes (estimation method 3). It is an empirical question which estimation method is better because the merits and demerits of 1 and 3 are the opposite of those of 2. As an empirical result, estimation method 3 is better than other estimation methods for the total sample, however in loss firms, estimation method 2 is better than others. This leads to the interpretation that in general the merits of estimation method 3 which are less distortion of permanent difference and deferred tax assets are more effective than the demerits of this method which are twists of tax deduction and credit. In loss firms, however, it is explained that estimation method 2 is better because there is small distortion when negative taxable income is estimated. This study indirectly shows that the measurement errors will be reduced by using the paid income taxes. Furthermore, it is useful for financial information users that at least taxable income will be disclosed in financial statements because there are losses of estimation in all three methods.

환경·경제 통합분석을 위한 환경가치 종합연구 부문별 영향평가 및 가치추정

김현노,안소은,김충기,서양원,정다운,박윤선,한선영,이홍림 한국환경정책평가연구원 2020 사업보고서 Vol.2020 No.-

Ⅰ. 생태계서비스 서식처질 가치추정 1. 연구개요 ❏ 연구목적 ㅇ 환경경제 통합분석 절차를 활용하여 생태계 서식처질 변화에 대한 경제적 가치 및 편익을 추정함으로써 통합분석 절차의 활용성을 제고하고자 함 ㅇ 김현노 외(2019)의 생태계서비스 서식처질에 대한 물리적 영향평가 결과를 바탕으로 경제적 가치를 추정함 ❏ 연구내용 ㅇ 야생생물 서식에 적절한 상태를 제공하는지를 나타내는 서식처질은 생태계서비스항목 중 지지서비스에 해당 ㅇ 김현노 외(2019)에서 기평가한, 제주도 토지피복 변화에 따른 서식처질 평가 결과사용 ㅇ 제주도 생태관광 설문조사(2019)를 바탕으로 제주도 생태관광지에 대한 국민의 인식 및 선호를 파악하고, 선택실험법(CE: Choice Experiment)을 적용하여 12개 관광지의 서식처질 변화에 대한 경제적 가치를 추정함 2. 선행연구 검토 ❏ 선택실험법을 적용한 생물다양성 경제적 가치 추정 선행연구 검토 ㅇ 대부분 생태관광의 주요 속성으로 생물다양성을 포함함. 생태관광 주요 속성들의 경제적 가치를 평가했던 선행연구에서 사용한 선택실험법의 속성들을 정리하면 다음과 같음 - Chaminuka et al.(2012): 마을 숙박(village accommodation), 마을 투어(village tours), 공예시장 방문(visits to crafts market) - Juutinen et al.(2011): 생물다양성, 방문자 수, 휴게공간, 안내표지판, 입장료 - Naidoo and Adamowicz(2005): 여행시간, 입장료, 관광형태, 숙박시설, 조경특성(landscape features), 발견되는 새의 종 수(number of bird species), 큰 짐승을 볼 수 있는 가능성(Likelihood of seeing large game animals) 3. 설문조사 ❏ 설문개요 ㅇ 제주도 생태관광지에 대한 일반 국민의 인식 및 선호를 파악할 목적으로, 최근 5년내 제주도 주요 생태관광지 12개 중 일부를 방문한 성인 3,000명을 대상으로 온라인조사를 실시함(2019년 10월 21~25일) ❏ 선택실험 설계 ㅇ 선택실험법은 분석 대상의 속성 변화에 대한 지불의사액을 추정하는 방법임 ㅇ 제주도 12개 관광지에 대한 설문의 주요 속성으로 관광지 내 편의시설(0~100점), 안내/해설 서비스(5점 척도), 서식처질(0~1), 1인당 입장료를 포함함 ㅇ 응답자의 선호 관광지 선택 및 관련 경험에 대한 평가를 바탕으로 설문지의 선택항목이 제시됨 4. 실증분석 ❏ 분석모형 ㅇ 본 연구에서는 기본적인 조건부로짓모형(CL: Conditional Logit)뿐만 아니라 응답자의 선호의 이질성을 반영할 수 있도록 Random Parameter Logit Model(RPL) 모형을 함께 추정함 ❏ 분석 결과 ㅇ CL, RPL 및 RPL+EC 모형은 NLOGIT 6.0 소프트웨어를 사용하였고, CL 모형의 계수들은 최우추정법(maximum likelihood estimation), RPL과 RPL+EC 모형의 계수들은 시뮬레이션 최우추정법(simulated maximum likelihood estimation)을 통해 추정하였음 ㅇ 모든 변수는 예상 부호와 일치하고 통계적으로 유의하게 추정됨. 관광지 내 편의시설, 안내/해설 서비스, 서식처질이 좋은 관광지일수록 선택확률이 높았고, 입장료가 높을수록 해당 대안을 선택하지 않는 것으로 나타남 ㅇ 추정한 세 모형의 AIC, BIC 및 Pseudo R2를 살펴본 결과 RPL 모형이 더 선호되며, RPL 모형과 RPL+EC 모형의 우도비율검정(LR test: Likelihood-ratio test)을 실시한 결과 RPL+EC 모형이 더 적합한 것으로 확인됨. 따라서 서식처질 변화에 대한편익 추정에는 RPL+EC 모형의 추정 결과를 사용함 ❏ 편익추정 ㅇ 10년간(2009~2019년) 서식처질 수준 변화는 관광지별로 상이하나 평균 0.19 증가하였음 - 서식지질이 높은 산림 면적이 약 100km² 증가하였고, 서식지질이 낮은 농경지면적이 약 150km² 감소하여 전체적인 서식처질이 증가한 것으로 나타남 ㅇ 서식처질 변화에 따른 보상잉여(CV) 추정 결과, 서식처질 수준 변화가 없었던 서귀포자연휴양림의 경우를 제외하고 관광객 1인당 253원(절물자연휴양림)에서 2,302원(비자림)의 편익이 있는 것으로 도출됨 ㅇ 2019년 관광지별 입장객 수를 고려할 때, 서식처질 변화에 따른 사회적 편익은 1.8억원/년(절물자연휴양림)에서 23.7억 원/년(중문대포해안주상절리대)이며, 12개 관광지의 서식처질 개선에 따른 편익은 연간 약 120억 원/년으로 추정됨 5. 시사점 ❏ 토지이용·개발을 요하는 정책·사업에 생물다양성과 그 편익을 고려할 수 있도록 본 연구 결과를 의사결정 참고자료로 활용할 수 있음 Ⅱ. 생태계서비스 종합평가 1. 연구 배경 및 목적 ❏ 연구배경 ㅇ 국토 이용효율성 위주의 토지이용정책은 생태계서비스 간의 불균형을 초래하였고, 따라서 밀레니엄 생태계 평가(MA)는 생태계서비스 항목 간에 존재하는 상호작용인 트레이드오프와 시너지 식별이 중요하다고 언급함(MA, 2010) ㅇ 생태계서비스 간 상호작용은 단일의 구동력에 의해 다수의 서비스가 변화하거나, 다른 서비스 변화에 상응하여 변화하는 서비스가 존재할 때 발생함(Bennett et al. 2009) - 생태계서비스 간 상호작용은 공간이나 시간에 걸쳐 반복해서 함께 나타나는 생태계서비스 세트인 ‘번들’을 통해 확인할 수 있음(Raudsepp-Hearne, Peterson, and Bennett, 2010, p.5242) ❏ 연구목적 ㅇ 생태계서비스 평가를 활용한 환경관리를 위해서는 생태계서비스 간의 관계를 파악하는 일이 매우 중요함 ㅇ 다양한 통계기법을 적용하여 다중 생태계서비스 간의 관계를 파악하고자 함 - 생태계서비스 분석에는 InVEST(Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs) Model을 활용함 - 1989~2009년 사이 토지 피복·이용(Land Use Land Cover, LULC) 변화를 5가지 생태계서비스로 평가하고, 주성분분석과 군집분석을 통해 생태계서비스 상호작용 변화가 일어난 지역을 확인함 - 추가적으로 제주도지역을 대상으로 몇 가지 생태계서비스 항목에 대한 시계열적변화를 추정함 2. 생태계서비스 통합분석 평가방법 ❏ 생태계서비스 평가 및 검증 ㅇ 본 연구에서는 Natural Capital Project에서 개발한 생태계서비스 기반의 의사결정지원 모델인 InVEST를 사용하여 다수의 생태계서비스 항목을 평가 및 검증하고 그 결과를 토대로 통합평가를 수행함 ❏ 생태계서비스 통합평가: heatmap ㅇ 생태계서비스 결과마다 단위 및 수치의 범위가 상이하여 비교가 어려운 문제를 해결하기 위해 heatmap을 제시하여 시각적 비교가 가능하도록 하였음 ❏ 생태계서비스 트레이드오프 관계분석 ㅇ 지역적, 생태계 유형별, 권역별 생태계서비스 제공 경향을 한눈에 알아보기 위해 지역별 생태계서비스 번들을 도출하였고, 주성분분석으로 많은 수량 공급, 수질정화(질소 저류, 인 저류), 탄소 저장, 서식처질 사이의 상관관계를 효율적으로 표현함 ㅇ 주성분분석 후 K-means clustering을 통해 동질적인 생태계서비스 제공 경향을 보이는 지역의 결과를 군집으로 표현함 3. 생태계서비스 현황평가 ❏ 현황평가 ㅇ 2009년 토지피복도 기반으로 평가한 우리나라 전역의 생태계서비스는 다음과 같음 - 수량공급서비스의 경우 한강 및 낙동강 대권역에서 각각 약 260억m³, 200억m³로 가장 많이 기여하고 있으며, 수질조절서비스 역시 한강 및 낙동강 대권역에서 질소 연간 30톤, 인 연간 2톤 정도를 저류하고 있음. 수자원 생태계서비스의 경우 한강 및 낙동강 대권역이 주요 공급원임을 확인함 - 기후조절 역할을 하는 탄소저장서비스와, 생태계 동식물의 서식 기반과 관련된 서식처질 서비스의 경우 산림, 초지, 습지의 기여도가 높은 서비스임. 따라서 산림이 풍부한 강원도나 경북, 경남 지역을 포함하는 한강 및 낙동강 대권역에서 해당 서비스가 우세한 양상을 보임 ❏ 생태계서비스 트레이드오프 관계분석 ㅇ 생태계서비스 제공량에 대한 주성분분석 및 K-means 군집분석을 통해 17개의 국내광역지자체는 4개의 번들로 그룹화됨 ㅇ 4개의 번들은 1. 도시형, 2. 농업형, 3. 산림형, 4. 도서형으로 구분되며, 다음과 같은 특징을 지님 - 도시형 번들: 서울, 인천, 부산, 대구가 포함됨. 인간의 활동으로 배출되는 부산물의 영향으로 인 부하량이 많아 이를 저류하는 양이 많음 - 농업형 번들: 경기, 세종, 전북, 전남, 충남, 광주가 포함. 농업활동 시 질소와 인을 비료로 활용하므로 질소 및 인 저류량이 높음 - 산림형 번들: 대전, 울산, 충북, 경북, 경남이 포함됨. 서식처질과 탄소저장능력이 다른 서비스에 비해 높으며, 조절서비스와 지지서비스의 시너지 효과가 나타남 - 도서형 번들: 제주도가 해당됨. 기후와 토양이 내륙과 다르며, 아열대 습윤 기후대에 속하고 수량공급서비스가 풍부함 4. 토지 피복·이용 변화에 따른 생태계서비스 변화분석 ❏ 토지 피복·이용 변화에 따른 생태계서비스 변화 통합평가 ㅇ 1989년과 2009년 사이 거의 모든 지역에서 시가화지역이 늘고 산림이 감소했으며, 농경지의 경우 대도시 지역에서는 감소하고 그 외 지역에서는 증가하는 경향을 보임 ㅇ 서울, 부산, 대구, 인천 등 대부분 지역에서 단위면적당 서비스 제공 총량이 감소함 - 생태계서비스의 큰 역할을 담당하는 산림 면적 감소 영향이 크게 나타남 ❏ 토지 피복·이용 변화에 따른 생태계서비스 트레이드오프 관계 변화 ㅇ 생태계서비스 트레이드오프 및 시너지 관계는 주성분분석 결과로, 서비스 간의 관계는 벡터 간 각도를 통해 확인 가능함 ㅇ 우리나라의 경우 서식처질 및 탄소저장서비스와 인조절서비스 간의 트레이드오프관계가 발생하는 것으로 확인됨 ㅇ 트레이드오프 및 시너지 효과가 두드러지게 나타나는 지역은 제주, 경기, 광주로 나타남 - 제주: 수질조절서비스가 상승할 때 산림제공서비스인 서식처질, 탄소저장서비스가 감소함 - 경기, 광주: 수질조절서비스와 산림제공서비스인 서식처질, 탄소저장서비스가 동시에 하락함 5. 시사점 ❏ 생태계서비스 번들 작성 및 서비스 연계 특성을 확인하는 과정에서, 국토계획 의사결정 시 각 생태계서비스의 장단점과 서비스 간 트레이드오프, 시너지 효과를 고려하는 통찰력을 제공할 수 있으리라 기대함 Ⅲ. 생태계-환경유해인자 건강영향 연계 ❏ 본 연구의 2단계 사업(2019~2021년)에서는 화학물질이 생태계를 거쳐 식이 노출의 경로로 인간에게 미치는 영향을 파악하는 화학물질의 피해추정 틀을 구축하고자 함 ㅇ 2단계 1차 연도(2019년)에는 유해인자-생태계(수용체)-건강영향의 첫 연계경로인‘화학물질이 생태계에 미치는 영향’을 평가한 문헌을 통해 환경유해인자에 대한 생태위해성평가 및 피해비용 추정의 기초조사를 수행함 ㅇ 2단계 2차 연도(2020년)에는 주요 환경유해인자로 인한 생태위해성평가 및 피해비용추정의 국내 활용사례를 조사하여, ‘환경유해인자-생태계 영향-가치추정’ 경로에 기반한 생태계위해성과 가치추정 연계 가능성을 모색하고자 함 1. 연구개요 ❏ 2016년 미국 환경보호청(US EPA)은 기존의 생태위해성평가 끝점(endpoint)에 ‘생태위해성평가에 도입이 가능한 생태계서비스 끝점’을 추가한 새로운 위해성평가 형태를 제시함(ES-GEAEs: Ecosystem Services Ggeneric Ecological Assessment Endpoints) ㅇ 이는 생태계가 인간에게 베푸는 경제적, 사회심리적, 그리고 보건적 혜택과 같은 인간의 관점에서 정량적 편익분석 및 가치평가를 가능하게 함 - 그중 AQUATOX 모델은 오염물질로 인한 수생태계 영향을 통합적으로 평가하는 것이 가능하고, 개체 수준의 독성 자료를 다종(multi-species) 또는 생태계 반응과 연계할 수 있는 장점을 가지고 있어 활용도가 높을 것으로 기대됨 - 본 연구에서는 AQUATOX 모델을 통한 ‘화학물질 유입-생태계서비스 변화-가치평가’ 연계가 가능한지 모델의 활용성을 검토하고자 하며, 이를 위해 AQUATOX모델로 생태위해성평가를 수행한 연구사례들을 살펴봄 2. 사례분석 ❏ AQUATOX 모델 ㅇ AQUATOX는 수생태계에서 영양염과 퇴적물 및 독성 화학물질 등과 같은 일반적인 오염물질의 복합적인 환경적 거동과 영향을 평가하는 생태위해성평가 모델임 - 간단한 모델부터 복잡한 수생태 먹이망(food web)의 섭식 단계를 고려한 모델까지 구현이 가능함 ㅇ AQUATOX 주요 입력자료 및 결과 - 입력자료: 종별 생물량 밀도, 수질 정보, 수리학적 정보 및 환경변화(화학물질 노출, 부영양화 등)에 대한 입력 - 결과: 종별 생물량 밀도 변화, 화학물질의 농도 변화 및 수질 변화 등 ❏ AQUATOX 모델을 활용하여 생태영향을 평가한 국내 사례연구 ㅇ 이한필(2012): 국내 최초로 AQUATOX 모델을 활용하여 수생태위해성 예측 및 장기 생태영향평가를 수행한 연구 - 팔당호 생태 변화를 모의하여 계절적 특성과 섭식영향 단계에 따른 생물량(biomass)변화를 분석하고, 농약(제초제) 및 가축사료 첨가제의 유입 시나리오를 설정하여 생태영향을 생물량으로 모의함 ㅇ 염재훈, 김상돈(2019): 톨루엔 하천 유출 시나리오의 생태영향평가 수행 - 국내 종에 대해 평가했다는 차별성이 존재함 - 생물량 정보를 밀도로 전환하는 방식을 사용함 ㅇ 국립환경과학원(2018): 국내 대하천 본류 수생태계 생태모델링 개념을 정립하여 AQUATOX를 분석모델로 선정하고, 이를 적절한 구간에 시범적용하여 우리나라 여건에 맞는 수생태계 변화 예측 기반을 구현하는 연구를 수행 - 먹이망 기반 모델과 종다양성 모델을 병행하여 사용할 경우 AQUATOX는 생태계를 재현·예측하고 해석하는 좋은 도구가 될 수 있음을 제시함 ❏ AQUATOX 모델을 활용하여 생태영향을 평가한 국외 사례연구 ㅇ Galic et al.(2019): AQUATOX 모델을 이용하여 “화학물질 노출-생태계서비스변화-가치 평가”를 연계한 대표적 사례연구 - AQUATOX를 통해 “Abundance of game fish(Biomass)”와 “Water clarity(Secchi depths)” 결과(추정)값을 얻은 후 이에 대한 가치 평가를 수행함 3. 연구방법론 적용방안 검토 ❏ AQUATOX 모델로 생태영향을 평가한 선행연구 검토결과, 생물량 변화에 대한 결과도출이 가능함을 확인함 ❏ 국내에서도 Galic et al.(2019)의 생태위해성평가 결과와 같이, 가치추정을 어떻게연계할 것인지를 검토할 필요가 있음 ❏ 연계방안 제안 ㅇ 화학사고 또는 환경오염에 대한 가상 시나리오 선정 및 설문을 통하여 “생물량”에 대한 가치를 정량화하는 방안이 있음 ㅇ AQUATOX 모델의 결과물을 지표로 연계하고, 해당 지표에 대한 경제적 가치를 파악하는 지표연계방식을 고려해 볼 수 있음 Ⅳ. 환경유해인자로 인한 건강영향 가치 추정 1. 연구개요 ❏ 장애보정손실연수(DALY: Disability-Adjusted Life Year)는 WHO 및 환경부 등 국가별 통용지표로서, 주요 환경질환 간 비교뿐 아니라 질병 내 환경유해인자의 기여도 파악과 같은 환경보건정책에도 활용되고 있음 ㅇ DALY는 ‘조기사망으로 인해 손실된 수명’에 ‘장애로 인한 손실된 건강하게 살아갈 수 있는 연수’를 합한 것임 ❏ 선행연구에 의해 도출된 DALY의 원단위가 존재하므로 DALY로 표현되는 건강영향은 경제적 가치 추정이 가능함 ❏ DALY를 통해 평가되는 화학물질 관련 질환은 지속적으로 확대되고 있으며, 본 연구에서는 수은 및 IQ, 심혈관계 질환 등 화학물질 건강영향의 정량화 및 가치추정에 대한 사례를 검토하고자 함 2. 사례분석 ❏ DALY 관련 사례연구 ㅇ Grandjean and Bellanger(2017): 질병으로 확인되지 않는 신체의 기능적 변화에 주목하여 노출-반응 상관관계를 분석하고, 불확실성을 고려하여 기존의 DALY 계산 - 신경독성 영향: PBDEs, 인산계 농약 등 인식기능 손실 등 - EDCs(환경호르몬)의 영향: 프탈레이트, PBDEs, DE 등 생식계통, 당뇨, 비만 등 - 질산염으로 인한 암 발생: 대장암, 난소암, 갑상선암, 신장암, 췌장암 등 ❏ 적용 대상 국내자료 검토 ㅇ 검토할 수 있는 국내 관련자료 목록은 다음과 같음 - Kim et al.(2019): 주요 프탈레이트인 DHEP와 갑상선 기능과의 상관관계 메타분석을 수행함. 프탈레이트로 인한 국내 건강영향을 정량화하고 가치추정 방안을 마련할 필요가 있음 - 서울특별시 아리수 함유 질산염 관련 자료: 질산염 노출이 유발하는 암에 대한 DALYs 및 가치추정 방법론을 국내 아리수 질산염 농도 자료 등에 적용할 수 있음 ❏ 건강영향 정량화 및 가치 시범추정 사례 ㅇ 음용수 섭취를 통한 질산염의 건강영향 정량화를 Temkin et al.(2019)의 방법론에 따라 시범적으로 수행하고 이에 대한 가치를 각 질병별로 추정함 ㅇ 극소 저체중 발생 - 아리수 급수 대상 중 질산염 노출로 인한 극소 저체중 신생아의 IQ 손실 총합을 도출하면 연간 약 2,012임(2019년 기준) - IQ 변화 단위가치(안소은 외, 2018)를 적용한 결과 총 피해는 연간 약 280억 원으로 추정됨 ㅇ 질산염 음용으로 인한 대장암 발생 - 아리수 급수 대상 중 질산염 노출로 인한 대장암 발생은 2,951명으로 추정됨 - Temkin et al.(2019)에서 제시한 대장암 환자 1인의 DALYs인 7.2를 적용하고(대장암으로 인한 DALYs: 21,248), 안소은 외(2018)의 DALY 원단위 가치(2,339만원)를 적용하면 ‘질산염 노출로 인한 대장암 발생의 가치’는 연간 약 4,970억 원으로 추정됨 4. 향후 추진사항 ❏ 최근 연구 DALYs 방법론 적용을 통한 정량화 기법 및 질환 추가 고려가 필요함 ❏ 건강영향의 가치추정 방법론에 대한 보완이 필요함 ㅇ DALY 가치추정 과정에서 적용한 VOLY 외에도 QALY 등 삶의 질 변화를 고려할 수 있는 지표 등에 대한 추가적인 고려가 필요함 ❏ OECD에서 2020년부터 추진 중인 SWACHE 프로젝트(OECD, 2020)와의 지속적인 연계방안 마련과 관련 연구 수행이 필요함 ㅇ 우선, IQ 손실과 관련된 대상 화학물질을 확대하고 지불의사금액(WTP)을 도출하는 연구 등을 수행할 필요가 있음 Ⅰ. Value Estimation of Ecosystem Services for Habitat Quality 1. Research Overview ❏ Research objectives ㅇ To improve the application of the integrated analysis procedure by estimating the economic value and benefits of the change in ecosystem habitat quality using environmental economy integrated analysis procedure ㅇ To estimate the economic value based on the results of an assessment of the impact of changes in habitat quality on ecosystem services by Hyunno Kim et al. (2019) ❏ Research contents ㅇ Habitat quality, which indicates whether the proper conditions for wildlife inhabitation are provided, corresponds to supporting services among ecosystem services. ㅇ The results of an assessment of habitat quality based on land cover changes in Jeju Island, previously evaluated by Hyunno Kim et al. (2019), were used. ㅇ Preferences for ecotourism destinations in Jeju Island and their public perception were identified based on the Jeju Island Ecotourism Survey (2019), and the economic value of the change in habitat quality in 12 main tourist sites were estimated using the choice experiment (CE) method. 2. Literature Review ❏ Literature review on the economic valuation of biodiversity using the CE method ㅇ Biodiversity is often included as a major attribute of ecotourism. The properties of the CE method used in previous studies that evaluated the economic value of the major characteristics of ecotourism are as follows: - Chaminuka et al. (2012): village accommodation, village tours, visits to crafts market - Juutinen et al. (2011): biodiversity, number of visitors, rest areas information sign, admission fee - Naidoo and Adamowicz (2005): travel time, admission fee, type of tourism, accommodation, landscape features, number of bird species, likelihood of seeing large game animals 3. Survey Analysis ❏ Survey overview ㅇ To determine preferences for ecotourism destinations in Jeju Island, and their public perceptions, an online survey was carried out among 3,000 adults who visited some of the 12 main tourist sites in Jeju Island in the last 5 years (October 21-25, 2019). ❏ Choice experiment (CE) design ㅇ CE is a method to estimate the willingness to pay for changes in the attributes of the subject of analysis. ㅇ In the online survey, the main attributes of the 12 ecotourism destinations in Jeju Island included on-site facilities (0-100 points), information and interpretation services (5-point scale), habitat quality (0-1), and admission fee per person. ㅇ The choices in the questionnaire were suggested based on the respondent’s selection of preferred tourist sites and evaluation of related experiences. 4. Empirical Analysis ❏ Analysis model ㅇ In this study, the basic conditional logit (CL) model and the random parameter logit (RPL) model were used for the estimation to reflect the heterogeneity of the respondent’s preference. ❏ Analysis results ㅇ The NLOGIT 6.0 software was used for CL, RPL, and RPL+EC models. The coefficients of the CL model were estimated using maximum likelihood estimation, while those of the RPL and RPL+EC models were estimated using simulated maximum likelihood estimation. ㅇ All parameters matched the predicted sign and were statistically significantly estimated. The tourist sites with superior on-site facilities, information and interpretation services, and habitat quality had a higher probability of being selected, while those with higher admission fees had a lower probability of being selected. ㅇ Based on the AIC, BIC, and Pseudo R2 of the three estimation models, the RPL model was more preferred. Based on the likelihood-ratio (LR) test results of the RPL and RPL+EC models, the RPL+EC model was found to be more suitable. Therefore, the estimation results of the RPL+EC model were used to estimate the benefits of the change in habitat quality. ❏ Benefit estimation ㅇ The change in habitat quality over the past 10 years (2009-2019) varied per tourist site, but it increased by 0.19 on average. - The forest area with high habitat quality increased by approximately 100 km², and the farmland area with low habitat quality decreased by approximately 150 km2. These results indicate that the overall habitat quality increased. ㅇ Based on the results of the estimation of compensating surplus (CV) due to the change in habitat quality, it was deduced that the social benefit ranged from KRW 253 (Jeolmul Natural Recreation Forest) to KRW 2,302 (Bijarim Forest) per person. This excluded the case of Seogwipo Natural Recreation Forest, where there was no change in habitat quality. ㅇ Considering the number of visitors for each tourist site in 2019, the social benefit of the change in habitat quality ranged from KRW 0.18 billion (Jeolmul Natural Recreation Forest) to KRW 2.37 billion per year (Jungmun Daepo Beach Jusangjeolli Range), and the social benefit resulting from the improvement of habitat quality in the 12 tourist sites is estimated to be approximately KRW 12 billion per year. 5. Implications ❏ With respect to biodiversity and its benefits, the results of this study can be used as a reference for decision making in policies and projects requiring land-use development. Ⅱ. Comprehensive Evaluation of Ecosystem Services 1. Research background and objectives ❏ Research background ㅇ The land-use policy focusing on land-use efficiency caused an imbalance between ecosystem services. Hence, the Millennium Ecosystem Assessment (MA) stated that distinguishing tradeoffs and synergy, interactions existing between ecosystem services, are important (MA, 2010). ㅇ Interactions between ecosystem services occur when multiple services change due to a single driving force, or when services change in response to changes in other services (Bennett et al., 2009). - Interactions between ecosystem services can be identified through “bundles,” a set of ecosystem services that appear over space or time repeatedly (Raudsepp-Hearne, Peterson, and Bennett, 2010, p.5242). ❏ Research objectives ㅇ For environmental management using ecosystem services evaluation, it is very important to understand the relationship between ecosystem services. This can be achieved by applying various statistical methods. - The InVEST (Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs) Model was used to analyze ecosystem services. - Land-Use Land Cover (LULC) changes in 1989-2009 were evaluated through five ecosystem services, and regions where ecosystem service interactions changed were identified through principal component analysis (PCA) and cluster analysis. - Time series changes for several ecosystem services were estimated for the Jeju Island region. 2. Integrated Analysis Evaluation Method for Ecosystem Services ❏ Evaluation and verification of ecosystem services ㅇ In this study, a number of ecosystem services were evaluated and verified utilizing InVEST, an ecosystem service-based decision support model developed by the Natural Capital Project, and the comprehensive evaluation was performed based on the results. ❏ Integrated valuation of ecosystem services: heatmap ㅇ To overcome difficulties in comparing results due to different units and ranges of values for each ecosystem service, a heatmap was created to enable visual comparison. ❏ Trade-off relationship analysis of ecosystem services ㅇ To determine the trend in ecosystem service provision by region, ecosystem type, and region, a bundle of ecosystem services by region was derived. The correlation between water supply, water purification (nitrogen undercurrent, phosphorus undercurrent), carbon storage, and habitat quality was effectively represented using PCA. ㅇ After PCA, the regional results showed a tendency of homogeneous ecosystem service provision, which were presented as clusters through K-means clustering. 3. Status Evaluation of Ecosystem Services ❏ Current status evaluation ㅇ The ecosystem services across all regions of South Korea that were evaluated based on the 2009 land cover map are as follows: - In terms of water supply service, Hangang River and Nakdonggang River contribute the most, about 26 and 20 billion m³, respectively. Moreover, for the water quality control service, Hangang River and Nakdonggang River together underrun 30 tons of nitrogen and 2 tons of phosphorus, annually. In terms of water resources ecosystem services, Hangang River and Nakdonggang River were confirmed to be the main source of supply. - The carbon storage service playing a role in climate control and the habitat quality service related to the habitat base of ecosystems, plants, and animals were the services in which forests, grasslands, and wetlands had a high contribution. Therefore, the corresponding services tend to be dominant in Hangang River and Nakdonggang River, including the Gangwon-do, Gyeongsangbuk-do, and Gyeongsangnam-do regions with rich forests. ❏ Trade-off relationship analysis of ecosystem services ㅇ Seventeen domestic metropolitan governments were grouped into four bundles through PCA and K-means clustering on the amount of ecosystem services provided. ㅇ The four bundles were classified as (1) urban type, (2) agricultural type, (3) forest type, and (4) island type. They have the following characteristics: - Urban type bundle: This included Seoul, Incheon, Pusan, and Daegu. Due to the effect of by-products discharged from human activities, there was a large amount of phosphorus load. Hence, its undercurrent amount was high. - Agricultural type bundle: This included Gyeonggi, Sejong, Jeonbuk, Jeonnam, Chungnam, and Gwangju. Nitrogen and phosphorus were used as fertilizers in agricultural activities. Hence, their undercurrent amount was high. - Forest type bundle: This included Daejeon, Ulsan, Chungbuk, Gyeongbuk, and Gyeonnam. The habitat quality and carbon storage capacity was higher than other services, and the synergy between regulating and supporting services were observed. - Island type bundle: This included Jeju Island. The climate and soil are different from that of the inland region. It belongs to the subtropical wet climate zone and water quantity supply service is abundant. 4. Analysis of Changes in Ecosystem Services Based on Changes in Land Cover and Use ❏ Integrated evaluation of changes in ecosystem services based on changes in land cover and use ㅇ From 1989 to 2009, urbanized areas increased and forest decreased in almost all regions. Farmland tended to decrease in large urban areas and increase in other areas. ㅇ The total amount of service per unit area decreased in most regions such as Seoul, Pusan, Daegu, and Incheon. - The effect of decreasing forest area, which plays a central role in ecosystem services, was significant. ❏ Changes in the trade-off relationship of ecosystem services based on changes in land cover and use ㅇ The trade-off and synergistic effects of ecosystem services were determined through PCA, and the relationship between services was confirmed through the angle between vectors. ㅇ In South Korea, there is a trade-off relationship between habitat quality and carbon storage services and phosphorus regulating services. ㅇ The regions with noticeable trade-off and synergistic effects were Jeju, Gyeonggi, and Gwangju. - Jeju: When the water quality control service increased, the habitat quality and carbon storage services, which are provided by forests, decreased. - Gyeonggi, Gwangju: The water quality control service, along with the forest provisioning service such as habitat quality and carbon storage services, decreased simultaneously. 5. Implications ❏ In the process of developing an ecosystem services bundle and identifying the characteristics of service connection, it was expected that insights considering the advantages and disadvantages of each ecosystem service, along with the trade-off and synergistic effects between services when making decisions on land-use planning, would be gleaned. Ⅲ. Title ❏ In the second phase (2019-2021) of this study, a framework for estimating chemical damage, particularly the effect of chemicals on humans through dietary exposure in the ecosystem, will be established. ㅇ In the first year of the second phase, (2019), an ecological risk assessment of harmful environmental factors and a preliminary investigation on the estimated cost of damage were performed by reviewing the literature that assessed “the effect of chemicals on the ecosystem,” which is the first link route of the harmful factor-ecosystem (acceptor)-health impact. ㅇ In the second phase of the second year (2020), domestic cases of the ecological risk assessment and damage cost estimation due to major environmental hazards were investigated to find the possibility of connecting the ecosystem risk and value estimation based on “environmental harmful factor-ecosystem effect-value estimation” route. 1. Research Overview ❏ In 2016, the United States Environmental Protection Agency (US EPA) proposed a new form of risk assessment by adding ”ecosystem service endpoints that can be introduced into ecological risk assessment” to the existing ecological risk assessment endpoint (ES-GEAEs; ecosystem services generic ecological assessment endpoints) ㅇ This enables the quantitative benefit analysis and valuation from a human perspective, such as economic, socio-psychological, and health benefits that the ecosystem provides to humans. - Among them, the AQUATOX model makes it possible to comprehensively assess the effect of contaminants on the aquatic ecosystem. It has the advantage of linking entity-level toxicity data to multi-species or ecosystem reactions; thus, it is expected to have a wide application. - This study will review the utility of the model, whether it can link the “introduction of chemical change in ecosystem service-value evaluation.” In this regard, cases where ecological risk assessments were performed using the AQUATOX model were investigated. 2. Case Analysis ❏ AQUATOX model ㅇ AQUATOX is an ecological risk assessment model evaluating the complex environmental behavior and effect of general contaminants such as nutrients, sediments, and toxic chemicals in the aquatic ecosystem. - It is possible to move from a simple model to a model considering the food intake of a complex aquatic food web. ㅇ AQUATOX major input data and results - Input data: Input on biomass density for each species, water quality information, hydrographical information, and environmental changes (exposure to chemicals, eutrophication, etc.) - Results: Change in biomass density for each species, change in chemical concentration, change in water quality, etc. ❏ A domestic case study evaluating ecological impact using the AQUATOX model ㅇ Hanpil Lee (2012): Conducted a pioneering study on aquatic ecology risk prediction and long-term ecological impact assessment using the AQUATOX model, which was the first of its kind in South Korea. - Simulated the ecological change of Paldangho Lake, analyzed the biomass change according to the seasonal characteristics and food intake impact stages, and simulated the ecological impact of biomass by setting up a scenario of introducing agricultural pesticides (herbicide) and feed additives. ㅇ Jaehoon Yeom, Sangdon Kim (2019): Performed an ecological impact assessment of a scenario of toluene spill into the river - Distinct characteristics used to evaluate the domestic species - Used the method of converting biomass information to density ㅇ National Institute of Environmental Research (2018): Established the concept of aquatic ecosystem ecological modeling of the domestic large river mainstream in South Korea; selected AQUATOX as an analysis model, applied it to the appropriate range, and performed a study on materializing the prediction basis for the aquatic ecosystem change that fits domestic conditions. - In the case of running the food web-based model and species diversity model in parallel, it was suggested that the AQUATOX can be a good tool for reproducing, predicting, and interpreting ecosystems. ❏ An international case study evaluating ecological impact using the AQUATOX model ㅇ Galic et al. (2019): Conducted a representative case study research that linked “exposure to chemical-ecosystem service change-value evaluation” using the AQUATOX model. - Obtained the result (predicted) values of “abundance of game fish (biomass)” and “water clarity (secchi depths)” through the AQUATOX and performed valuation using these values. 3. Review on Research Methodology Application Method ❏ Based on a review of literature evaluating ecological impact using the AQUATOX model, it was possible to derive results on changes in biomass. ❏ There is a need to review how to connect value estimation in South Korea, similar to the ecology risk assessment results shown by Galic et al. (2019). ❏ Suggestions for linkage ㅇ There is a method to quantify the value of “biomass” through the hypothetical scenario selection and the questionnaire about chemical accident or environmental pollution. ㅇ The index linking method, in which the results of the AQUATOX model is linked to an index to determine the economic value of the corresponding index, can be considered. Ⅳ. Estimation of Health Impact Value due to Environmental Harmful Factor 1. Research Overview ❏ Disability-Adjusted Life Year (DALY) is a commonly used index by countries including WHO and Ministry of Environment. It is used not only for comparing major environmental diseases but also for environmental health policies, such as understanding the level of contribution of environmental harmful factors within diseases. ㅇ DALY is the sum of ”lifespan damaged by early death” and ”number of years living healthy that is damaged by disability.” ❏ Since the basic unit of DALY was derived from the previous studies, it is possible to estimate the economic value of the health impact expressed as DALY. ❏ Chemical-related diseases evaluated through DALY are continuously expanding. This study will review cases on the quantification of chemical health impact and value estimation, such as mercury and IQ, cardiovascular system disease. 2. Case analysis ❏ DALY-related case studies ㅇ Grandjean and Bellanger (2017): Focused on the functional change of the human body that is not identified as a disease, analyzed the correlation between exposure-response, and proposed the method to supplement the existing DALY calculation method. - Calculated disease burden using the concept of attributing factor (AF) - For instance, lead or mercury is known to cause adverse health impacts in the nervous system, while organophosphorus biocides and brominated flame retardant are neurotoxic materials, the cause-and-effect relationship of which are not recognized. The disease burden of this major group of materials was estimated. - The cost estimation results related to the neurotoxicity for four groups of materials accounted for over 2.5% of the world GDP, and using this method, the damage costs for cancer and respiratory diseases were obtained. ㅇ Prüss-Ustün A. et al. (2016): Reviewed 133 diseases and injuries through a literature review; and conducted a comparative risk assessment based on epidemiology estimation, specialist opinion, and disease propagation path information, and used the level of contribution of each population group for the calculation of disease burden for each environmental factor - When estimating the burden of disease, the level of contribution of the corresponding factor varied depending on whether the environmental factors were included. - Suggested the level of contribution of environmental and nonenvironmental factors on the disease burden for each target disease. ㅇ Navrud S. (2018): The OECD estimated the health impact, environmental impact, and economic benefit of phthalate, mercury, NMP (N-Methyl- 2-pyrrolidone), and formaldehyde through a literature review on the health impact and economic valuation of chemicals. ㅇ Temkin A. (2019): A study estimating the health impact of nitrate through drinking water intake and the corresponding economic damage. - The incidence of and number of patients with colorectal cancer, ovarian cancer, renal cancer, thyroid cancer, and bladder cancer, along with infant-related diseases, were presented among the health impacts of nitrate. - The annual DALYs for patients suffering from nitrate were deduced and converted to economic damage. 3. Review of Research Methodology Application Method ❏ Additional chemicals and diseases for DALY derivation ㅇ The subjects reviewed for the application of DALY derivation and economic damage estimation methodology in this study are shown below. - Neurotoxicity impact: loss of recognition functions, including PBDEs, phosphorus agricultural pesticides - Effect of EDCs (endocrine-disrupting chemicals): reproductive system, diabetes, and obesity including phthalate, PBDEs, and DE - Cancer caused by nitrate: colorectal cancer, ovarian cancer, thyroid cancer, renal cancer, pancreatic cancer, etc. ❏ Review of application target domestic data ㅇ The list of related domestic data that can be reviewed is shown below. - Kim et al. (2019): Conducted a meta-analysis of the correlation between DHEP, a major phthalate, and thyroid function. There is a need to quantify the domestic health impact due to the phthalate and prepared the value estimation method. - Data related to nitrate in Seoul Metropolitan Government Arisu: Methodology of DALYs and value estimation about cancer due to the exposure to nitrate can be applied to the domestic Arisu nitrate concentration data. ❏ Cases of health impact quantification and value demonstrative estimation ㅇ The quantification of health impacts of nitrate through drinking water intake was demonstratively conducted according to the methodology of Temkin et al. (2019), and the value for each disease was estimated. ㅇ Occurrence of very low weight - The total sum of IQ loss of infants with very low birth weight due to exposure to nitrate in the Arisu water supply was calculated to be approximately 2,012 per year (as of 2019). - Based on the application results of the IQ change unit value (Soeun Ahn et al., 2018), the total damage was estimated to be around KRW 28 billion annually. ㅇ Colorectal cancer incidence due to nitrate intake - Among the Arisu intake targets, colorectal cancer incidence due to the nitrate intake was estimated to be 2,951 cases. - Applying the DALYs of 7.2 for one colorectal cancer patient suggested by Temkin et al.(2019) (DALYs due to colorectal cancer: 21,248) and DALY basic unit value (KRW 23.39 million) by Soeun Ahn et al. (2018), the ”value of colorectal cancer incidence due to the exposure to nitrate” is estimated to be approximately KRW 49.70 billion per year. 4. Considerations for future enforcement ❏ Future research should consider disease and quantification techniques through the application of DALYs methodology. ❏ The methodology should include the economic valuation of health impacts. ㅇ In addition to the VOLY applied in the DALY value, further consideration is required for indices that can take into account the change of life quality such as QALY, apart from VOLY applied during the DALY value estimation process. ❏ The continuous link method with the SWACHE project propelled by the OECD from 2020 should be prepared, and related research needs to be performed. ㅇ Above all, the target chemicals related to the IQ loss should be expanded, and research on deriving the willingness to pay (WTP) should be carried out.

공간통계기법을 이용한 생태계 관리지역의 산림축적 추정

서환석 ( Hwan Seok Seo ),박정묵 ( Jeong Mook Park ),김은숙 ( Eun Sook Kim ),이정수 ( Jung Soo Lee ) 한국지리정보학회 2015 한국지리정보학회지 Vol.18 No.2

본 연구는 생태계 관리권역 내 남한강 상류지역을 대상으로 제5차 국가산림자원조사의 표본점자료를 기반으로 한 직접추정법과 합성추정법에 의한 층화별(임상·영급) 임목축적을 산출하였으며,공간단위에 따른 오차검증을 통하여 최적의 추정방법을 비교·분석하였다. 직접추정법은 대상지내의 표본점 자료만을 활용하였으며, 합성추정법은 대상지뿐만 아니라 공간확장지역의 표본점 정보를 활용하여 임목축적을 추정하였고, 공간확장기준은 4가지(권역, 지역, 구역, 거리)를 적용하였다. 직접추정법에 의한 ha당 평균임목축적은 143.5㎥/ha이었으며, 합성추정법에 의한 ha당 평균임목축적은 구역, 거리, 지역, 권역기준의 순으로 각각 146.9㎥/ha, 144.8㎥/ha, 139.8㎥/ha, 138.6㎥/ha추정되었다. 직접추정법에 의한 표준오차는 1.79㎥/ha이었으며, 합성추정법에 의한 표준오차는 공간확장기준에 상관없이 1.83㎥/ha으로 차이가 없었다. 한편, 임상별 표준오차는 추정방법과 확장지역에 관계없이 활엽수림이 ±2.3㎥/ha으로 가장 낮았으며, 혼효림과 침엽수림이 각각 ±3.3㎥/ha과 ±4.8㎥/ha의 순으로 추정되었다. This study aims to estimate the forest volumes of the upper region of Nam-Han River in ecosystem zoning by forest types and age classes, and to suggest the optimal estimation method through the comparison of the standard errors according to the spatial unit. In the estimation of forest volumes, we used both of direct estimation, which uses sample plots of the target area only, and synthetic estimation, which includes sample plots of the expanded areas as well as those of the target area. As for the spatial expansion, we applied four standards for synthetic estimator: Mountainous zone, Neighbor ecosystem region, Gangwon province, and Buffer zone. The results show that average forest volume per ha, calculated by direct estimation, was 143.5㎥/ha, while that by synthetic estimation with each standard, was estimated at 146.9㎥/ha by Gangwon province, 144.8㎥/ha by Buffer zone, 139.8㎥/ha by Neighbor ecosystem region, and 138.6㎥/ha by Mountainous zone, respectively. The standard errors of direct estimation was 1.79㎥/ha, while those of synthetic estimation showed not a great difference among the errors. Meanwhile, considering the standard errors by forest type, the lowest was ±2.3㎥/ha of broad-leaved forest, followed by ±3.3㎥/ha of mixed forest, and ±4.8㎥/h of coniferous forest.

교통사고 추정방법 비교 연구 : 경험적 베이즈 추정치 vs. 관측교통사고건수

신강원(Shin Kangwon) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 D Vol.30 No.5D

교통안전연구에서 한 지점 (또는 구간)의 기대교통사고건수를 신뢰성 높게 추정하는 것은 매우 중요하다. 기대교통사고건수를 추정하기 위해 현재 국내에서는 주로 관측교통사고건수를 사용하고 있으나 국외에서는 포아송-강마 혼합모형에 기반한 경험적 베이즈 추정치를 활용하고 있는 추세이다. 그간 많은 연구들이 경험적 베이즈 추정치를 이용해 기대교통사고건수 추정 및 교통안전개선사업의 평가를 시도 하였으나 전술한 2가지 추정방법의 추정오치를 비교연구한 문헌은 없는 실정인 바 본 연구는 2가지 추정방법의 추정오차를 모의실험을 통해 비교 · 분석하여 제시하였다. 모의 발생된 총 3,000,000개 지점의 교통사고 자료를 분석한 결과 기대교통사고건수를 경험적 베이즈 추정방법을 이용해 추정했을 경우 그 추정오차는 관측교통 사고건수만을 이용했을 때 발생하는 추정오차에 비해 항상 작은 것으로 나타나 국내의 교통안전연구 가이드라인에 경험적 베이지안 추정방법의 도입이 필요할 것으로 판단된다. 그러나 사전분포의 불확실성이 높아질수록 두 가지 추정방법의 추정오차의 차이는 감소하는 것으로 나타나, 기대교통사고건수 추정 시 추정된 음이항 모형에 대한 종합적인 검증을 수행한 후 신뢰성 있는 초모수의 추정치를 이용해 경험적 베이지안 방법을 적용하는 것이 바람직하다고 판단된다. In the study of traffic safety, it is utmost important to obtain more reliable estimates of the expected crashes for a site (or a segment). The observed crashes have been mainly used as the estimate of the expected crashes in Korea, while the empirical Bayes (EB) estimates based on the Poisson-gamma mixture model have been used in the USA and several European countries. Although numerous studies have used the EB method for estimating the expected crashes and/or the effectiveness of the safety countermeasures, no past studies examine the difference in the estimation errors between the two estimates. Thus, this study compares the estimation errors of the two estimates using a Monte Carlo simulation study. By analyzing the crash dataset at 3,000,000 simulated sites, this study reveals that the estimation errors of the EB estimates are always less than those of the observed crashes. Hence, it is imperative to incorporate the EB method into the traffic safety research guideline in Korea. However, the results show that the differences in the estimation errors between the two estimates decrease as the uncertainty of the prior distribution increases. Consequently, it is recommended that the EB method be used with reliable hyper-parameter estimates after conducting a comprehensive examination on the estimated negative binomial model.

사업체 패널자료의 결측 보정을 고려한 근로시간 및 임금 추정량의 비교 연구

박민규,이기재,송종호,신수호 한국자료분석학회 2012 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.14 No.3

In this study, we suggested an estimation procedure to analyze the Establishment Labor Force Survey (ELFS) data to calculate the statistics about wages and hours worked. Ratio estimator, that is used to estimate wages and hours worked until 2010, used previous month statistics of the variables of interest as auxiliary variables and thus separate derivation of the weights for each variable of interest is required. Unlike the ratio estimation, the proposed estimator, regression estimator used the number of employees as an auxiliary variable and provide a single set of weights that can be used for the calculation of statistics for all variables of interest. We compared several estimation strategies through a small simulation study and also applied ratio and regression methods to the 2011 ELFS data. The proposed regression estimator is simple to calculate and its performance is comparable to ratio estimator in all considered variables. We also provided the variance estimator of the regression estimator. 본 연구에서는 2011년 1월부터 시작된 사업체 노동력조사(Establishment Labor Force Survey, ELFS) 자료의 분석을 위한 임금 및 근로시간 추정방안을 제시하였다. 전 달 통계를 활용한 기존의 사업체 임금·근로시간 조사 자료의 분석을 위해 사용된 비추정 방안이 보조정보의 불완전성과 각 관심변수 별 추정량 산출을 위해 서로 다른 가중치를 사용하는 단점이 있는 것에 비하여 본 연구에서 제시되는 추정방안은 사업체 노동력조사를 통해 매 월 동시에 측정되는 상시 근로자수를 사용하여 모든 관심변수의 모수를 추정할 수 있는 간단한 회귀추정 방안이다. 임금 및 근로시간의 모집단 총합의 추정량으로 기존의 추정량과 제시된 회귀추정량을 모의실험과 실제 2011년 1월~4월 사업체 노동력조사 자료를 이용하여 비교하였다. 제시된 회귀추정량은 동일 조사로부터 관측된 상시 근로자수를 보조정보로 이용하여 모든 관심 변수의 모수를 추정할 수 있을 뿐 아니라 기존의 비추정량과 유사하거나 우월한 통계적 효율성을 나타내고 있다. 본 연구에서는 또한 제시된 회귀추정량의 통계적 정도를 측정하기 위한 분산추정방안도 제시하였다.

패널교통사고자료 기반 기대교통사고건수 추정기법 평가

신강원 대한교통학회 2011 대한교통학회지 Vol.29 No.1

유사한 특성을 갖는 지점 (또는 구간)들에서 연속되고 동일한 시간 간격 동안 관측된 패널 (panel) 교통사고 자료를 시간의 흐름에 따라 비교분석하여 분석지점의 기대교통사고건수를 추정하는 과정은 교통안전 개선사업의 효과평가와 교통안전 개선사업 수행의 우선순위 결정과 같은 교통안전연구의 핵심이다. 패널 교통사고 자료를 이용한 기대교통사고건수 추정기법은 관측교통사고건수 기반 기법과 경험적 베이지안 기법으로 대별할 수 있으며, 본 연구에서는 시간의 흐름에 따른 기대교통사고건수의 변화 여부와 다양한 패널 교통사고 자료 구조에 따라 전술한 두 가지 기법의 추정오차를 모의실험을 통해 비교․분석하였다. 분석결과 시간의 흐름에 따른 기대교통사고건수의 변화 여부와 패널교통사고자료 구조의 특성과 관계없이 관측교통사고건수 기반 추정치인 평균 관측교통사고건수와 평행비교 추정치의 추정오차는 경험적 베이즈 추정치의 추정오차보다 항상 크게 나타나 향후 패널교통 사고자료를 이용한 교통안전 연구 수행 시 경험적 베이지안 추정기법의 적용이 필요하다고 판단된다. 한편 시간의 흐름에 따라 기대교통사고건수가 변화하지 않을 경우 분석기간이 늘어날수록 두 가지 기법의 추정오차는 모두 현저하게 감소하는 것으로 분석되어, 현재 국내의 교통사고 잦은 곳 선정 연구에서 기준치로 사용되고 있는 분석기간인 “1년”을 연장하여 보다 효율적으로 시간 불변 기대교통사고건수를 추정할 필요가 있다고 판단된다. To evaluate highway safety countermeasures or identify high risk sites, the expected crashes for a site (or segment) have been estimated using the panel crash data. Past studies show that two different methods can be employed to estimate the expected crashes: observed crash based method and empirical Bayes (EB) method. This study conducts a simulation study to analyze how the estimation errors of the two estimates are affected by the different structures of the panel crash data and the presence of the change in safety over time. The results disclose that the estimation errors of the observed crash based estimates (i.e. the mean observed crash and comparative parallel estimate) are always greater than those of the EB estimates regardless of the structure of the panel crash data and the presence of the change in safety over time. Thus, it is highly recommended that the EB method be used in the study of traffic safety to obtain more reliable estimates for the expected crashes. In addition, this study corroborates that the estimation errors of the two estimates decrease as the analysis periods increase if safety does not change over time. Hence, it is also recommended that the 1-year analysis period used for identifying high risk sites in Korea be extended to produce more efficient estimates of the time-constant expected crashes.

BILOG-MG를 사용한 IRT 모형 모수의 추정에서 기저 능력분포의 경험적 추정이 문항모수 추정에 미치는 영향

김성훈(Seonghoon Kim) 한국교육평가학회 2012 교육평가연구 Vol.25 No.2

문항반응이론(IRT) 모형의 문항모수 추정에서 주변최대우도(MML) 방법과 베이지언 최빈치(BM) 방법은 기저 능력변수에 대한 사전분포(즉, 사전능력분포)의 명시를 요구한다. 본 연구의 목적은 BILOG-MG 프로그램을 사용하여 2모수 로지스틱(2PL) 모형과 3모수 로지스틱(3PL) 모형의 문항모수를 추정할 때 “사전능력분포로서 BILOG-MG의 디폴트 분포인 N(0, 1) 분포를 명시하는 방식”보다 “문항모수와 기저 능력분포를 동시에 추정하는 방식(즉, 추정된 기저 능력분포를 사전능력분포로 명시하는 방식)”이 실질적으로 더 우수한지를 모의실험을 통해 확인하는 것이었다. 선행 연구 결과와의 비교 가능성과 일반화 가능성을 높이기 위해서, 모의실험의 요인으로 기저 능력분포의 유형(표준정규, 2개의 정적편포, 2개의 부적편포), IRT 모형(2PL vs. 3PL), 검사의 길이(J=21 vs. J=42), 표본의 크기(N=500 vs. N=3,000) 등을 포함하였다. 모의실험의 결과, 추정된 기저 능력분포를 사전능력분포로 명시하는 방식이 “N(0, 1)”로 명시하는 방식보다 고려된 모든 검사조건에서 우수하거나 대등한 수행을 보였다. 즉, 문항모수의 MML/BM 추정 시 기저 능력분포의 동시추정은 문항모수 추정의 정확성과 안정성을 실질적으로 향상시켰다. The specification of a prior for the latent ability variable is required when one estimates the item parameters on item response theory (IRT) models by using the marginal maximum likelihood (MML) or its extended version Bayesian modal (BM) methods. The purpose of this study was to compare the performance of two approaches to specifying the ability prior distribution when using the computer program BILOG-MG to estimate the item parameters on the two- and three-parameter logistic (2PL & 3PL) models: (1) the specification of the prior as a standard normal N(0, 1) distribution, and (2) the use of estimated underlying distribution (i.e., so-called posterior ability distribution) as the prior. For this purpose, computer simulations were used. The simulation factors considered include (1) type of underlying ability distributions (standard normal, positively skewed, and negatively skewed), (2) IRT model (2PL vs. 3PL), (3) test length (J=21 vs. 42), and (4) sample size (N=500 vs. 2,000). As a main result, the method of concurrently estimating the underlying distribution along with item parameters outperformed or peformed equally to the method of specifying the prior distribution as a N(0, 1) in accurate estimation of item parameters. That is, the empirical estimation of the underlying ability distribution in IRT model parameter estimation substantially improved the accuracy and stability of MML/BM item parameter estimates.

Uncertainty analysis of quantitative rainfall estimation process based on hydrological and meteorological radars

Lee Jae-Kyoung 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.5

수문 ․ 기상레이더는 강우량을 바로 추정하지 못하고 여러 단계의 정량적 강우량 추정과정을 거치게 되므로 많은 불확실성 발생요소가 존재한다. 불확실성 관련한 기존 연구들은 정량적 레이더기반 강우량 추정과정에서 보정방법을 이용하여 각 단계별 불확실성을 줄이는 연구들을 수행하였다. 하지만 기존 연구들은 전체 과정에 대한 포괄적인 불확실성을 나타내지 못하고 각 단계별 불확실성의 상대적인 비율도 제시하지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 정량적 레이더강우량 추정과정의 각 단계별 불확실성을 정량화하고 불확실성 전파를 나타낼 수 있는 적합한 방법을 제시하였다. 첫 번째로 초기와 최종 불확실성, 각 단계별 불확실성의 변동과 상대적인 비율을 나타낼 수 있는 새로운 개념을 제안하였다. 두 번째로 레이더기반 추정과정의 불확실성 정량화와 전파과정을 분석하기 위해 Maximum Entropy Method (MEM)와 Uncertainty Delta Method (UMD)를 적용하였다. 세 번째로 레이더기반 강우량 추정과정의 불확실성 정량화를 위해 2개 품질관리 알고리즘, 2개 강우량 추정방법, 2개 후처리 강우량 보정방법을 2012년 여름철 18개 사례에 대하여 사용하였다. 적용결과, MEM에서 최종 불확실성(후처리 강우량 보정 불확실성: ME = 3.81)이 초기 불확실성(품질관리 불확실성: ME = 4.28)보다 작게 나타났으며, UMD에서도 최종 불확실성(UMD = 4.75)이 초기 불확실성(UMD = 5.33)보다 작게 나타나 불확실성이 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 레이더강우량 추정단계의 불확실성은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 레이더강우량 추정과정에서 각 단계별로 적합한 방법을 선정하는 것이 각 단계별로 불확실성이 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구는 새로운 방법이 명확히 불확실성을 정량화할 수 있으며 정확한 정량적 레이더 강우추정에 기여할 것으로 판단한다. Many potential sources of bias are used in several steps of the radar-rainfall estimation process because the hydrological and meteorological radars measure the rainfall amount indirectly. Previous studies on radar-rainfall uncertainties were performed to reduce the uncertainty of each step by using bias correction methods in the quantitative radar-rainfall estimation process. However, these studies do not provide comprehensive uncertainty for the entire process and the relative ratios of uncertainty between each step. Consequently, in this study, a suitable approach is proposed that can quantify the uncertainties at each step of the quantitative radar-rainfall estimation process and show the uncertainty propagation through the entire process. First, it is proposed that, in the suitable approach, the new concept can present the initial and final uncertainties, variation of the uncertainty as well as the relative ratio of uncertainty at each step. Second, the Maximum Entropy Method (MEM) and Uncertainty Delta Method (UDM) were applied to quantify the uncertainty and analyze the uncertainty propagation for the entire process. Third, for the uncertainty quantification of radar-rainfall estimation at each step, two quality control algorithms, two radar-rainfall estimation relations, and two bias correction methods as post-processing through the radar-rainfall estimation process in 18 rainfall cases in 2012. For the proposed approach, in the MEM results, the final uncertainty (from post-processing bias correction method step: ME = 3.81) was smaller than the initial uncertainty (from quality control step: ME = 4.28) and, in the UDM results, the initial uncertainty (UDM = 5.33) was greater than the final uncertainty (UDM = 4.75). However uncertainty of the radar-rainfall estimation step was greater because of the use of an unsuitable relation. Furthermore, it was also determined in this study that selecting the appropriate method for each stage would gradually reduce the uncertainty at each step. Therefore, the results indicate that this new approach can significantly quantify uncertainty in the radar-rainfall estimation process and contribute to more accurate estimates of radar rainfall.

연구논문 : 양분선택형 조건부가치측정(CV) 자료의 추정방법에 따른 지불의사금액의 변동성 연구

신영철 ( Youngchul Shin ) 한국환경경제학회·한국자원경제학회(구 한국환경경제학회) 2016 자원·환경경제연구 Vol.25 No.1

본 연구는 조기사망 위험 감소를 위한 지불의사금액에 대한 양분선택형 조건부가치측정(CV) 자료를 이용하여, 자의적인 모수적 분포(즉, 정규분포, 로지스틱분포, 로그정규분포, 지수분포)를 가정하여 도출하는 지불의사금액 대푯값(즉, 평균 내지 중앙값)의 변동성을 비교·검토하였다. 이를 위해 특정 모수적 분포라는 제약을 갖지 않는 Turnbull 비모수적 추정방법(nonparametric estimation method)에 의한 결과를 함께 비교·검토하면, 정책의사결정에서는 인정되기 어려운 수준의 WTP 대푯값들의 변동성이 확인되었다. 한편 Turnbull 비모수적 추정 방법에 의한 WTP의 대푯값은 기본적으로 자의적 모수적 분포 가정에 의한 일종의 오지정 편의를 회피할 수 있다. 또한 Turnbull 비모수적 추정방법으로는 단일양분선택형 CV 자료이든 이중양분선택형 CV 자료이든 거의 유사한 추정치를 도출하고, 모수적 분포를 가정한 추정방법으로는 통계적으로 유의한 추정치를 얻지 못하는 상황에서도 통계적으로 유의한 추정치를 얻을 수 있는 강건성(robustness)을 보여주었다. 그러므로 양분선택형 CV 자료에서 특정 모수적 분포의 적합성을 판단하기 어려운 상황에서 자의적 모수적 분포의 가정에서 도출한 WTP의 대푯 값들이 상당한 변동성을 보인다면, Turnbull 비모수적 추정방법에 의한 WTP의 평균 추정치가 정책의사결정에서 논란의 여지를 회피할 수 있는 비자의적이고 강건한 추정치가 될 수 있음을 확인할 수 있다. This study investigated the variability of WTP estimates(i.e. mean or median) with ad hoc assumptions of specific parametric probability distributions(i.e. normal, logistic, lognormal, and exponential distribution) to estimate WTP function using dichotomous choice CV data on mortality risk reduction. From the perspective of policy decision, the variability of these WTP estimates are intolerable in comparison with those of Turnbull nonparametric estimation method which is free from ad hoc distribution assumptions. The Turnbull nonparametric estimation can avoid a kind of misspecification bias due to ad hoc assumption of specific parametric distributions. Furthermore, the WTP estimates by Turnbull nonparametric estimation are robust because the similar estimates are elicited from a dichotomous choice or double dichotomous choice CV data, and the statistically significant WTP estimates can be obtained even though it is not possible by parametric estimation methods. If there are considerable variability among those WTP estimates by parametric estimation methods in condition with no criteria of model adequacy, the mean WTPs from Turnbull nonparametric estimation can be the robust estimates without ad hoc assumptions, which can avoid controversial issues in the perspective of policy decisions.