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일반 기사

우리나라 시설농업 단지의 수막재배 시설에 의한
사회적 비용 산정 및 정책적 관리 방안

강동환 국립부경대학교 SEED연구소 전임연구원(책임급) dhkang@pknu.ac.kr

강동환
국립부경대학교
SEED연구소 전임연구원(책임급)
dhkang@pknu.ac.kr

김용재 ㈜지아카 자연환경동행연구소 연구소장 nhk2146@naver.com

김용재
㈜지아카
자연환경동행연구소 연구소장
nhk2146@naver.com

배인식 ㈜지아카 자연환경동행연구소 이사 pado196233@naver.com

배인식
㈜지아카
자연환경동행연구소 이사
pado196233@naver.com

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요약

수막재배는 겨울철 시설하우스에서 지하수를 양수하여 비닐하우스 외피 또는 보온커튼 위에 수막을 형성하고, 이를 통해 내부 열 손실을 줄이는 대표적인 저비용 보온 방식이다. 우리나라 수막재배는 약 1만 ha 규모로 운영되는 것으로 알려져 있으며, 단위 면적당 지하수 사용량은 약 420 m³/day/ha, 전국 수막재배용 지하수 사용량은 연간 약 5.4억 m³ 수준으로 추정된다. 수막재배는 농가의 난방비 절감에 기여해 왔으나, 겨울철 집중 양수로 인한 지하수위 저하, 수질 악화, 관정 간섭, 하천 기저유출 감소, 염수화 가능성 등 다양한 수자원 관리 문제를 동반할 수 있다.
본 기사에서는 수막재배로 인한 사회적 비용을 정량적으로 검토하기 위해 ① 지하수위 저하에 따른 추가 관정 개발 또는 펌프 교체 비용, ② 지하수 수질 악화에 따른 수처리 또는 대체 수원 확보 비용, ③ 주변 농가와의 물 이용 갈등 비용, ④ 하천 생태계와 기저유출 감소에 따른 환경비용, ⑤ 장기적 지하수 자원 회복을 위한 인공함양 및 관리 시설 비용을 산정하였다. 전국 수막재배 면적 10,746 ha와 연간 지하수 사용량 5.4억 m³를 기준으로 저 영향, 중간 영향, 고 영향 시나리오를 구성한 결과, 수막재배의 사회·환경 비용은 저영향 시나리오에서 약 146억 원/년, 중간 시나리오에서 약 1,071억 원/년, 고영향 시나리오에서 약 3,627억 원/년으로 추정되었다.
이 결과는 수막재배의 경제성을 단순히 농가의 직접 난방비 절감 효과만으로 평가해서는 안 된다는 점을 보여준다. 특히 수막재배 밀집 지역, 하천변 충적층, 해안 저지대, 염수화 취약지역에서는 지하수 자원 손실과 환경비용이 농가의 사적 비용을 넘어 지역사회 전체의 사회적 비용으로 확대될 수 있다. 향후 수막재배 정책은 전면 금지 또는 단순 유지가 아니라, 지역별 지하수 취약성에 기반한 차등 관리, 순환식 수막재배, 지하수 인공함양, 고효율 히트펌프, 보온커튼, 수위·수질 모니터링을 결합한 통합 물·에너지 관리 체계로 전환되어야 한다.
주요어: 수막재배, 시설농업, 지하수, 사회적 비용, 관리 방안

1. 서론

우리나라 시설농업은 겨울철 생산 안정성과 농가소득 유지에 중요한 역할을 한다. 딸기, 토마토, 오이, 상추 등 주요 시설작물은 야간 저온에 민감하기에 겨울철 보온 또는 난방이 필수적이다. 일반적인 난방 방식으로는 등유 보일러, 열풍기, 온수 배관, 전기히터, 히트펌프 등이 활용되지만, 연료비와 전기요금 상승은 농가 경영비 부담을 증가시킨다.
이러한 배경에서 수막재배는 농가가 비교적 낮은 비용으로 겨울철 보온을 유지할 수 있는 기술로 자리 잡았다. 수막재배는 약 14~16℃의 지하수를 양수하여 비닐하우스 외피 또는 보온커튼 위에 흘려보내고, 형성된 수막이 외기와 하우스 내부 사이의 열교환을 줄이는 방식이다. 즉, 수막재배는 지하수가 가진 열용량과 수막의 단열효과를 활용하는 지하수 기반 보온 기술이다.
수막재배의 장점은 명확하다. 화석연료 사용량을 줄일 수 있고, 농가의 직접 난방비 부담을 낮출 수 있으며, 작물의 겨울철 생육환경을 안정적으로 유지할 수 있다. 그러나 수자원 관리 관점에서 수막재배는 다른 의미를 가진다. 수막재배는 겨울철 야간에 대량의 지하수를 집중적으로 양수하는 방식이기 때문이다. 특히 시설농업 단지가 밀집한 지역에서는 다수의 관정이 같은 시간대에 동시에 가동되면서 지하수위 저하, 관정 간섭, 수질 변화, 하천 기저유출 감소 등의 문제가 나타날 수 있다.
그동안 수막재배는 주로 농가의 난방비 절감 효과를 중심으로 평가되어 왔다. 그러나 지하수는 공공성이 강한 수자원이며, 특정 농가 또는 단지가 대량으로이용할 경우 그 영향은 주변 농가, 하천 생태계, 지역 수문순환, 미래 수자원 관리 비용으로 확산될 수 있다. 따라서 수막재배의 경제성은 농가의 사적 비용뿐 아니라 사회적 비용까지 포함하여 평가할 필요가 있다.
본 기사는 우리나라 수막재배 시설에서 발생할 수 있는 사회적 비용을 영향 정도(저영향, 중간, 고영향)에 따라 산정하고, 향후 정책적 관리 방향을 제시하고자 한다.

2. 수막재배 시설의 규모와 지하수 사용 특성

기존 연구에 따르면 우리나라 수막재배 면적은 약 1만 ha 수준으로 추정된다. 전국 수막재배 면적 10,746 ha, 단위 면적당 지하수 사용량 420 m³/day/ha, 연간 운영 일수 120일을 적용하면 전국 수막재배용 지하수 사용량은 식 (1)과 같다.

420m \times 10746ha \times 120day/year = 5.4억m^3/year

(식 1)

이는 단순한 농업용수 사용량이 아니라, 겨울철 특정 기간에 집중적으로 양수되는 지하수량이라는 점에서 중요하다. 1 ha당 연간 지하수 사용량은 약 50,400 m³이며, 수막재배 밀집 지역에서는 이 양수가 야간 시간대에 집중된다(표 1).
수막재배는 지하수의 열에너지를 이용한다는 점에서 에너지 절감 효과를 가진다. 그러나 순환식이 아닌 개방형 수막재배에서는 양수된 지하수가 하우스 외피를 따라 흐른 후 배수로로 배출된다. 일부는 하천이나 농수로로 빠르게 유출되고, 일부는 주변 토양으로 침투할 수 있으나, 양수된 물이 곧바로 원래 대수층으로 회복된다고 보기는 어렵다.
이러한 구조 때문에 수막재배는 “에너지 비용 절감”과 “지하수 자원 부담”이라는 양면성을 가진다. 농가 입장에서는 난방비를 줄이는 기술이지만, 지역 수자원 관점에서는 지하수 저장량을 일시적으로 대량 사용하는 기술이다.

표 1. 수막재배 지하수 사용량 산정 기준

표 1. 수막재배 지하수 사용량 산정 기준

표 2. 수막재배 사회적 비용 항목

표 2. 수막재배 사회적 비용 항목

3. 수막재배의 사회적 비용 개념

사회적 비용은 특정 행위로 인해 개인 또는 기업이직접 부담하지 않지만, 지역사회나 공공부문, 환경이 부담하게 되는 비용을 의미한다. 수막재배의 경우 농가가 직접 체감하는 비용은 양수 전기료, 관정 유지비, 배관 설치비 등이다. 그러나 수막재배가 장기간· 대규모로 운영되면 다음과 같은 비용이 지역사회에 전가될 수 있다.
첫째, 지하수위 저하로 기존 관정의 양수능력이 감소하면 추가 관정 개발 또는 펌프 교체가 필요하다. 둘째, 수질이 악화되면 철·망간 제거, 탁도 저감, 염수화 대응, 대체 수원 확보 비용이 발생한다. 셋째, 주변 농가와 관정 간섭 또는 물 이용 갈등이 발생하면 행정 조정, 민원 처리, 보상, 긴급 급수 비용이 필요하다. 넷째, 지하수 양수로 하천 기저유출이 감소하면 하천 생태계서비스 손실과 수문 환경 악화가 발생할 수 있다. 다섯째, 장기적으로 지하수 자원을 회복하기 위해 인공함양, 저류조, 여과·처리시설, 관측정, 자동 계측 시스템이 필요하다. 본 기사에서는 수막재배의 사회적 비용을 5개 항목으로 구분하였다(표 2).

그림 1. 수막재배의 사회적 비용 구성 및 발생 메커니즘.

그림 1. 수막재배의 사회적 비용 구성 및 발생 메커니즘.

4. 사회적 비용의 산정 시나리오와 산정 절차

전국 수막재배 지하수 사용량 5.4억 m³ 전체가 곧바로 피해 비용으로 전환되는 것은 아니다. 실제 피해는 지역별 대수층 특성, 지하수 함양량, 관정 밀도, 하천과의 연결성, 해안 염수화 위험, 시설농업 단지의 밀집도에 따라 달라진다. 본 기사에서는 수막재배 전체 지역 중 실제 비용이 발생하는 비율을 기준으로 저영향, 중간, 고영향 시나리오를 설정하였다(표 3).
항목별 단가는 국내 관정 개발비, 농업용 관정 보조 사업 단가, 상수도 대체 수원 비용, 물환경 부담금, 인공함양 및 관측 시설 설치비 등을 참고하여 개략적으로 설정하였다(표 4). 이는 특정 지역의 실제 설계비가 아니라 전국 규모의 정책적 추정에 활용하기 위한단가이다.

표 3. 영향 시나리오 설정

표 3. 영향 시나리오 설정

표 4. 사회적 비용 산정을 위한 적용 단가

표 4. 사회적 비용 산정을 위한 적용 단가
그림 2. 수막재배의 사회적 비용 산정 절차 및 정책 대안.

그림 2. 수막재배의 사회적 비용 산정 절차 및 정책 대안.

5. 사회적 비용의 산정 결과

5.1 지하수위 저하에 따른 추가 관정 개발 또는 펌프 교체 비용

수막재배 지역에서 겨울철 지하수위가 반복적으로 하강하면 기존 관정의 토출량이 감소하거나 펌프 양정이 부족해질 수 있다. 이 경우 농가는 더 깊은 관정을 개발하거나, 기존 펌프를 고양정·고출력 펌프로 교체해야 한다. 또한 전기 인입, 배관 보강, 관정 보호공 설치 비용이 추가될 수 있다. 본 기사에서는 연간 비용으로 환산하여 저영향 150만 원/ha·년, 중간 320만 원/ha·년, 고영향 600만 원/ha·년으로 설정하였다(표 5).
이 비용은 개별 농가가 실제로 체감하기 쉬운 비용이다. 관정의 수위가 낮아져 양수가 어려워지면 바로 작물 피해와 연결되기 때문에, 농가는 추가 관정 개발 또는 펌프 교체를 선택할 가능성이 높다.

표 5. 추가 관정 개발 또는 펌프 교체 비용

표 5. 추가 관정 개발 또는 펌프 교체 비용

5.2 지하수 수질 악화에 따른 수처리 또는 대체 수원 확보 비용

지하수 과다 양수는 수질 변화를 동반할 수 있다. 환원 환경의 지하수가 유입되면 철·망간 농도가 증가할 수 있고, 관정 노후화나 대수층 교란은 탁도 상승을 유발할 수 있다. 농경지의 비점오염 물질이 유입되는 지역에서는 질산성질소 농도가 높아질 수 있으며, 해안 지역이나 고염 지하수 분포 지역에서는 전기전도도와 염소이온 농도가 증가할 수 있다. 수질 악화가 경미한 경우에는 침전·여과·산화 처리 정도로 대응할 수 있다. 그러나 염수화 또는 질산성질소 문제가 심화되면 대체수원 확보, 혼합 공급, 수처리 설비 설치가 필요해진다. 본 기사에서는 수처리 또는 대체수원비용을 저영향 100원/m³, 중간 300원/m³, 고영향 700원/m³로 설정하였다(표 6).
수질 악화 비용은 수막재배의 사회적 비용 중 가장 큰 항목이 될 수 있다. 특히 염수화가 발생하는 지역에서는 단순 여과로 해결할 수 없으므로 비용이 급격히 증가한다.

표 6. 수처리 또는 대체 수원 확보 비용

표 6. 수처리 또는 대체 수원 확보 비용

5.3 주변 농가와의 물 이용 갈등 비용

수막재배는 특정 농가만의 문제가 아니라 시설농업 단지 전체의 물 이용 질서와 관련된다. 여러 관정이 같은 시간대에 동시에 가동되면 인접 관정의 수위가 낮아지고, 일부 농가에서는 양수량이 부족해질 수있다. 이 경우 농가 간 갈등, 민원, 행정 조정, 임시 급수, 피해 보상 등의 비용이 발생한다. 본 기사에서는 물 이용 갈등 비용을 저영향 30만 원/ha·년, 중간 100만 원/ha·년, 고영향 200만 원/ha·년으로 설정하였다(표 7).
물 이용 갈등 비용은 전체 규모로 보면 다른 항목보다 작게 보일 수 있다. 그러나 특정 지역에서는 농가간 신뢰, 공동체 관계, 행정 부담, 작물 피해와 직결되므로 실제 체감도는 매우 높다.

표 7. 물 이용 갈등 비용

표 7. 물 이용 갈등 비용

5.4 하천 생태계와 기저유출 감소에 따른 환경비용

지하수와 하천은 독립된 수계가 아니라 서로 연결된 수문 시스템이다. 하천 주변 충적층에서 지하수를 대량 양수하면 하천으로 서서히 공급되던 기저유출이 감소할 수 있다. 특히 겨울철과 갈수기에는 하천 유량이 감소하기 때문에, 지하수 양수의 영향이 상대적으로 크게 나타날 수 있다. 기저유출 감소는 하천 수량 감소, 수온 변화, 서식처 축소, 수질 악화, 생태계서비스 감소로 이어질 수 있다. 이러한 비용은 시장에서 직접 거래되지 않기 때문에 과소평가되기 쉽다. 본 기사에서는 하천 생태계와 기저유출 감소에 따른 환경비용을 저영향 50원/m³, 중간 150원/m³, 고영향 300원/m³로 설정하였다(표 8).
환경비용 항목은 수막재배가 단순히 지하수 이용 문제에 그치지 않고, 하천 생태계와 유역 물순환 문제로 확장될 수 있음을 보여준다.

표 8. 하천 생태계와 기저유출 감소 비용

표 8. 하천 생태계와 기저유출 감소 비용

5.5 지하수 자원 회복을 위한 인공함양 및 관리 시설 비용

수막재배의 지속가능성을 높이기 위해서는 양수한 지하수를 그대로 유출하는 개방형 구조에서 벗어나야 한다. 필요한 대안은 유출수 회수, 저류, 여과, 순환, 인공함양, 수위·수질 모니터링을 포함한 통합 관리 체계다. 구체적으로는 유출수 회수 관로, 저류조, 침전·여과 시설, 함양정 또는 침투지, 관측정, 자동 수위계, 전기전도도 센서, 유량계, 통합제어 시스템 등이 필요하다. 본 기사에서는 이러한 시설 및 운영 관리비를 저영향 80원/m³ + 20만 원/ha·년, 중간 250원/m³ + 50만 원/ha·년, 고영향 500원/m³ + 100만 원/ha·년으로 설정하였다(표 9). 인공함양 및 관리 시설 비용은 단기적으로는 부담이지만, 장기적으로는 지하수위 저하, 수질 악화, 관정 간섭, 하천 기저유출 감소를 줄이는 예방 투자다. 특히 시설농업 단지가 밀집한 지역에서는 개별 농가 단위보다는 단지 공동시설 방식이 경제적일 수 있다.

표 9. 인공함양 및 관리 시설 비용

표 9. 인공함양 및 관리 시설 비용

5.6. 사회적 비용의 종합 산정 분석

사회적 비용 5개 항목을 합산하면 수막재배의 사회적 비용은 저영향 시나리오에서는 약 146억 원/년, 중간 시나리오에서는 약 1,071억 원/년, 고영향 시나리오에서는 3,627억 원/년으로 산정된다(표 10).
전국 수막재배 면적 10,746 ha를 기준으로 전체 사회적 비용을 1 ha당 평균으로 환산하면 저영향 시나리오에서는 약 136만 원/ha·년, 중간 시나리오에서는 약 997만 원/ha·년, 고영향 시나리오에서는 약 3,375만 원/ha·년이다(표 11).

표 10. 수막재배 사회·환경 비용 종합 산정

표 10. 수막재배 사회·환경 비용 종합 산정

6. 사회적 비용 저감을 위한 정책적 관리 방안

6.1 수막재배 지역의 지하수 사용량 계측

현재 많은 수막재배 지역에서는 실제 양수량이 정밀하게 계측되지 않는다. 지하수 사용량이 확인되지 않으면 수위 저하, 수질 변화, 기저유출 감소의 원인을 과학적으로 규명하기 어렵다. 수막재배 밀집 지역부터 유량계, 자동 수위계, 수온·전기전도도 센서 설치를 단계적으로 의무화할 필요가 있다.

표 11. 전국 평균 기준 1 ha당 사회적 비용

표 11. 전국 평균 기준 1 ha당 사회적 비용

6.2 지역별 취약성 기반 차등 관리

수막재배 지역을 동일한 기준으로 관리해서는 안 된다. 지하수 함양량이 충분하고 수위 회복이 빠른 지 역과, 해안 염수화 취약지역 또는 하천변 충적층 지역 은 관리 강도가 달라야 한다. 지하수 취약성 지도, 관 정 밀도, 수위 변동성, 전기전도도 변화, 하천과의 연 결성을 종합하여 저위험, 중위험, 고위험 지역으로 구 분해야 한다(표 12).

표 12. 수막재배 지역의 유형별 관리 방향

표 12. 수막재배 지역의 유형별 관리 방향

6.3 개방형 수막재배에서 순환식 수막재배로 전환

수막재배의 가장 큰 문제는 양수된 지하수가 회수 되지 않고 유출되는 구조이다. 따라서 유출수 회수 관 로, 저류조, 여과 시설, 재순환 펌프를 결합한 순환식 수막재배로 전환해야 한다. 단지형 시설농업 지역에 서는 개별 농가 단위보다 공동 저류조와 공동 처리시 설을 설치하는 것이 효율적이다.

6.4 인공함양과 하천 기저유출 보전

수막재배 유출수를 적절히 처리한 후 함양정 또는 침투지를 통해 지하로 재함양하면 지하수위 저하를 완화할 수 있다. 또한 하천 주변에서는 지하수와 하천 의 수문 연계성을 고려하여 기저유출 유지 방안을 함 께 마련해야 한다. 인공함양은 단순한 시설 설치가 아 니라 수질관리, 막힘 관리, 함양량 계측, 대수층 반응 모니터링이 병행되어야 한다.

6.5 고효율 히트펌프와 재생에너지 연계

수막재배를 기계식 난방으로 대체할 경우 화석연 료 기반 난방은 탄소배출과 에너지 비용을 증가시킨 다. 반면 히트펌프는 에너지 비용과 탄소배출량을 모 두 낮출 수 있는 대안이다. 특히 지하수열 또는 지중 열 히트펌프는 수막재배의 장점인 지하수 열 이용을 보다 효율적이고 통제 가능한 방식으로 전환할 수 있 다. 태양광, ESS(Energy Storage System), 농업용 전 력, 자동제어 시스템과 연계하면 저탄소 시설농업 단 지 모델을 구축할 수 있다.

6.6 사회적 비용을 반영한 지원사업 설계

수막재배 개선 사업은 단순히 농가 보조금 차원에서 접근하기보다, 지하수 보전과 탄소중립 편익을 함께 고 려해야 한다. 예를 들어 고위험 지역에서 순환식 수막 재배, 인공함양, 히트펌프를 도입하면 지하수위 저하 방지, 수질 악화 예방, 탄소배출 저감이라는 공익적 효 과가 발생한다. 이러한 효과를 정량화하여 보조 사업, 정책자금, 탄소중립 농업 사업과 연계할 필요가 있다.

그림 3. 수막재배의 대안 및 단계별 전환 시나리오 로드맵.

그림 3. 수막재배의 대안 및 단계별 전환 시나리오 로드맵.

그림 4. 수막재배 지역의 위험도 구분 및 관리전략.

그림 4. 수막재배 지역의 위험도 구분 및 관리전략.

7. 결론

수막재배는 우리나라 겨울철 시설농업에서 중요한 보온 기술로 활용되고 있다. 농가 입장에서는 난방비를 줄이고 작물의 생육환경을 안정적으로 유지하는 유용한 기술이다. 그러나 전국적으로 약 1만 ha 규모에서 연간 약 5.4억 m³의 지하수가 사용된다는 점을 고려하면, 수막재배는 단순한 농업기술이 아니라 국가 지하수 관리의 중요한 대상이다.
본 기사에서는 수막재배의 사회적 비용을 5개 항목으로 구분하여 산정하였다. 그 결과 수막재배로 인한 사회·환경 비용은 저영향 시나리오에서 약 146억 원/년, 중간 시나리오에서 약 1,071억 원/년, 고영향 시나리오에서 약 3,627억 원/년으로 추정되었다. 특히 고영향 지역에서는 수질 악화 대응비, 하천 기저유출 감소 비용, 인공함양 및 관리 시설 비용이 증가할 수 있다. 수막재배는 화석연료 난방을 줄이는 효과가 있지만, 동시에 지하수 자원에 비용을 전가할 수 있다. 수막재배의 지속가능성은 농가의 난방비, 지하수 수위 및 수질, 하천 생태계, 탄소배출을 함께 고려하여 평가해야 한다.
수막재배 지역의 관리 정책은 다음과 같은 방향으로 전환되어야 한다. 첫째, 수막재배 밀집 지역의 지하수 사용량을 정확히 관측해야 한다. 둘째, 지역별 지하수 취약성에 따라 차등 관리 체계를 구축해야 한다. 셋째, 개방형 수막재배를 순환식 수막재배로 전환해야 한다. 넷째, 유출수 회수와 인공함양을 통해 지하수 자원 회복을 유도해야 한다. 다섯째, 고효율 히트펌프와 재생에너지 연계를 통해 에너지 비용과 탄소배출을 동시에 줄여야 한다.
수막재배 지역에서는 물·에너지·탄소를 함께 관리하는 통합적인 관리 전환을 통해, 농가의 경제성을 유지하면서도 지하수 자원의 지속가능성과 탄소중립 목표를 동시에 달성하는 것이 핵심 과제이다.

참고문헌
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