Impact of Climate Change and Extreme Weather on Rice Production Efficiency in Korea: A Zero Inefficiency Stochastic Frontier Approach

Abstract

기후변화로 인한 이상기상은 국내의 농업에 많은 영향을 미치고 있다. 이중 우리나라의 주식인 쌀은 여름철 작물이기에 기후변화로 인한 피해를 다른 작물에 비하여 더 받을 것으로 예상이 된다. 국내에서 쌀이 차지하는 중요도를 고려하였을 때, 기후변화와 이상기상이 국내 농업에 미치는 영향을 지대할 것으로 예측이 된다. 본 연구는 미래의 쌀 생산 효율성이 어떻게 변할지 예측하고 생산 효율성 감소를 막기 위해서 어떠한 정책을 시행해야 할지 제안하고자 한다. 본 연구에서는 기존의 확률 경계 모형이 가지고 있던 비효율성의 과대 추정을 막기 위하여 완전효율을 고려한 확률경계모형을 사용하였다. 완전효율을 고려한 확률경계모형을 이용하여 생산함수를 추정한 이후, 이를 바탕으로 비효율성 지수를 계산하였다. 그리고 완전효율을 달성하는 확률에 이상 기상 현상들이 어떠한 영향을 끼치는지 분석하였다. 분석 결과, 겨울철 최저 온도, 여름철 최고 온도, 여름철 강수량의 분산이 완전효율을 달성하는데 부정적인 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 반면, 봄철 가뭄을 의미하는 봄철 강수량의 분산은 통계적으로 유의한 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이와 같은 분석결과를 바탕으로 완전효율 달성확률의 변화를 살펴보면, RCP 시나리오 8.5 하에서 2100년까지 확률이 전국적으로 감소하고 있었다. 특히 전남 지역의 경우에는 기후변화의 영향을 많이 받기에 가장 빠른 속도로 감소하였다. 상대적으로 북쪽에 위치한 강원도 및 경기도의 경우에는 기후변화의 영향을 덜 받기에 확률 감소가 적게 나타났다. 이를 바탕으로 기후변화 적응을 위하여 쌀 농가들에게 정책적으로 여러 도움이 필요할 것으로 보인다. 첫번째로는 기후변화에 적응할 수 있도록 관개시설의 유지 및 보수, 규모화 등을 돕는 정책이 필요하다. 혹은 피해가 클 것으로 예상되는 전남지역의 경우에는 작물 전환을 도울 필요성이 있다. 두번째로는 이상 기상 현상에 대비할 수 있는 기술들을 개발해야한다. 조기경보시스템 등 새로운 기술 개발을 통하여 이상 기상 현상이 오기 전에 선제적으로 대비할 수 있도록 농가들을 도와야 피해가 감소할 것이다. 마지막으로는 제초제 및 비료의 사용량이 늘어날 것이므로 환경 부하를 해결할 수 있는 방법을 찾아야한다. 이상 기상 현상으로 인하여 해충 및 잡초의 발생이 늘 것으로 예상되기 때문에, 동시에 제초제 및 비료의 사용량이 늘어날 것이다. 이로 인하여 완전효율을 달성하는데 더욱 어려움을 겪게 될 것이며, 화학 제품의 사용으로 인한 환경 피해도 증가할 것이다. 그러므로 친환경 제품의 사용을 통하여 환경 부하를 줄이도록 정책적으로 유도해야 할 것이다.

Climate change and extreme weather events occurs faster and more than before. Agriculture can be more damaged by the change than other industries. Especially in Korea, rice production has importance economic value and also more vulnerable to climate change. To predict future damage of climate change focusing on extreme weather, not overestimating the damage is important. In this paper, using ZISF model, inefficiencies of rice producers and their probabilities of reaching full-efficiency can be estimated. And using tobit model, determinants of the probabilities can be analyzed. Average inefficiency is 0.0089 and it is much smaller than results of previous studies. It is because the model considers both without inefficiency and with inefficiency regimes. In northern part of Korea, maximum inefficiency is much larger than southern part of Korea. However, average inefficiency is similar in national wide. Variance of precipitation in summer, maximum temperature in summer and minimum temperature in winter are significant determinants of the probability. These variables are representing concentrated rainfall, heatwave in summer and abnormal high temperature in winter. Also, southern part of Korea has more predicted damage using RCP 8.5. It can be serious problem than the region is important producing area of rice in Korea. To prevent damages of climate change and extreme weather in future on rice production, development of irrigation system and adaptation technologies is important.