정밀농업 도입의 경제성 분석 = Economical efficiency analysis for introduction of the precision agriculture

국문 초록 (Abstract)

그 동안 한국의 쌀 농업은 대규모 기계화 영농이 가능하도록 농업생산기반을 정비한 후 화학비료와 농약을 사용하는 획일화된 영농방법으로 농사를 지속해 왔다.
이렇게 진행된 영농법으로 토양, 수질, 대기오염이 발생되어 지속 가능한 영농을 하는데 부(-)의 영향을 미쳐 왔기 때문에 현시점에서 맞춤형 영농법인 정밀농업을 하나의 대안으로 생각해 볼 수 있다.
본 연구는 농가단위에서 정밀농업 도입을 위한 경제성 여부를 판단하기 위해서 부분시산법(PBM)과 비용․편익(B/C)분석을 통하여 비교 분석 하였다.
그리고 분석대상 자료의 통계적 유의성을 검증하기 위해 쌍대비교, T-test, 회귀분석을 시행 하였다.
분석대상 자료는 이호진 외, 3개 대학 공동연구와 이우진 외, 평택시 농업기술센터의 포장시험에서 활용된 각 Plot별 정밀, 관행 질소비료 사용량과 Plot별 정밀, 관행 수확량 자료를 대상으로 하였다.
각 시험포의 Plot 수는 이호진 외(김제), 60Plot(2농가)으로 농가당 정밀, 관행 각 30개 plot을 활용 하였고, 이우진 외(평택), 40Plot(1농가)으로 정밀, 관행 각 20개 plot의 data를 분석에 사용 하였다. 각각의 Plot 크기는 가로(10m)×세로(10m) 이었다.
분석대상 자료의 통계적 유의성 검증 결과, 평택의 경우 정밀, 관행 두 집단 간 쌍대비교를 시행한 결과 변량시비 후 수확량이 2.7% 향상됨을 알 수 있었으며, 정밀, 관행 두 변수간 상관관계는 없는 것으로 분석되었다.
김제의 경우 농가별 정밀, 관행의 수확량 차이가 존재하는지 여부를 알아보기 위하여 T-검정을 시행한 결과 평균수확량의 수량에는 유의한 차이가 없는 것으로 분석되었다.
사례지역(김제) 두 농가의 정밀, 관행 시비량과 수확량 자료로 회귀분석을 시행한 결과 R2=0.826, Ṝ2=0.814로서 독립변수(질소비료시비량)의 설명력은 높다고 할 수 있다. 그리고 분산분석 결과 유의수준이 0.000으로 나타나 매우 유의한 것으로 분석 되었다.
부분시산법에 의한 경제성 분석을 위해 아래 네 개의 시나리오를 구성하여 분석 하였다.
- (시나리오 1) : 두 지역 Plot 별 토양검사 후 최소비료 필요량을 전필 지에 살포하는 경우
- (시나리오 2) : 두 지역 Plot 별 토양검사 후 최대비료 필요량을 전필 지에 살포하는 경우
- (시나리오 3) : 두 지역 Plot 별 토양검사 후 비료 필요량만큼 적정 시비하는 경우(정밀농업)
- (시나리오 4) : 두 지역 농가에서 관행적으로 시비하는 경우로 설정하 였다.
경제적 성과액은 수확량의 잠재적 최대수량과 비료의 최적 필요량을 비교하여 각각의 시나리오별 수량손실과 비료절감량을 계산 하였다.
시나리오 분석결과 김제에서는 (시나리오 1)이 가장 손실이 큰 것으로 분석 되었고, 평택에서는 (시나리오 4)가 가장 손실이 큰 것으로 분석 되었다. 아울러 변량 처리구와 관행 처리구를 비교해 보면 변량 처리구에서 더 많은 경제적 이익이 있음을 확인할 수 있었다.
B/C분석에 의한 경제성 분석에서는 시나리오별 경제적 성과액을 정밀농업으로 전환할 때 농가가 부담해야 할 추가적 비용과 추가로 발생할 편익을 고려하여 순편익과 B/C Ratio를 계측하여 경제성을 평가 하였다.
B/C분석에서 비용 항목은 GPS 사용 비용과 토양검정 비용, 기타비용 등이며 편익은 추가적인 수량 증가액과 비료사용 절감액, 기타비용 절감액으로 한정 하였다.
김제와 평택의 분석 결과에서 정밀농업으로 전환 시 추가발생 비용을 농가가 100% 부담 한다면 순편익은 부(-)로 나타나고, 편익비용비 역시 1 이하로 나타나 경제적 타당성이 없는 것으로 분석 되었다. 다만, 추가 비용중 일부를 정부나 농업관련 기관에서 직접 보조를 한다면 농가도입이 가능할 것으로 판단되었다.
본 연구 분석에 포함시키지는 못했지만, 정밀농업으로 얻게 되는 환경오염(수질,토양,대기) 저감에 따른 편익이 계측되어 분석에 도입 된다면 정밀농업 농가 도입의 경제성을 확보하는데 크게 기여할 것으로 사료 되었다.
아울러 정밀농업 도입과 관련된 평택 시험포의 환경개선 효과를 계측해 보았다. 계측 결과 정밀농업 실행으로 질소비료 사용량이 12.4kg/ha당 절감되는 것으로 계산 되었고, 그로 인하여 아산화질소(N2O) 가스 배출량을 0.243kg/ha당 줄일 수 있는 것으로 계산 되었다. 이처럼 정밀농업의 도입은 온실가스 배출량을 완화시키게 됨으로서 장래 국가 경제적으로 커다란 이익을 얻게 될 것으로 생각해 볼 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구의 필요성 1
• 제2절 연구목적과 방법 2
• 1. 연구목적 2
• 2. 연구방법 4
• 제3절 선행연구 검토 6
• 1. 기술분야 연구 6
• 2. 경제분야 연구 16
• 제4절 연구범위 및 한계 17
• 제2장 정밀농업의 연구방법론 19
• 제1절 기술적 연구방법론 19
• 1. 토양분석 방법 19
• 2. 생육량 측정 방법 20
• 3. 수확량모니터링 측정 방법 23
• 4. 정밀농업 첨단기술 활용법 25
• 제2절 경제적 연구방법론 28
• 1. 부분시산법에 의한 경제성 분석 28
• 2. 회귀분석에 의한 경제성 분석 29
• 3. 투입물 증감에 따른 환경개선 효과 30
• 제3장 정밀농업의 현황과 기술적 성과 32
• 제1절 정밀농업의 현황 32
• 1. 정밀농업의 정의 32
• 2. 정밀농업 추진 현황 33
• 3. 정밀농업 발전 단계 38
• 4. 기술수준과 추진방향 42
• 제2절 정밀농업의 소프트웨어적 성과 44
• 1. 토양조사 및 변량시비 프로세스 44
• 2. 생육량조사 및 변량시비 프로세스 51
• 3. 수량조사 및 미질분석 프로세스 56
• 제3절 정밀농업의 하드웨어적 성과 61
• 1. 정밀농업 생산기반 조성 61
• 2. 정밀농업 기계기술 발전 62
• 제4장 정밀농업의 경제성 분석 64
• 제1절 부분시산법에 의한 경제성 분석 64
• 1. 분석개요 및 시나리오 구성 64
• 2. 시나리오별 경제성 65
• 3. 비용․편익법에 의한 경제성 분석 67
• 제2절 회귀분석에 의한 경제성 분석 70
• 1. 분석모형 설정 70
• 2. 분석자료 검증 71
• 3. 회귀분석 75
• 제3절 투입물 증감에 따른 환경개선 효과 76
• 1. 지구온난화와 녹색성장 76
• 2. 지구온난화와 정밀농업 77
• 3. 정밀농업의 온실가스 감축 효과 78
• 제5장 결론 및 시사점 81
• 참고문헌 84
• 부 록 87