OECD 환경전망 2050(OECD, 2011)에 따르면 새로운 정 책이 없을 경우에 2050년까지 물 수요는 55% 증가하여 2050 년까지 세계 인구의 40% 이상이 심각한 물 스트레스 지역에 거주할 것으로 예상하고 있다. 또한 전 세계적으로 지구 온난 화에 의한 기후변화가 발생하고 있으며 이러한 기후변화는 물 관리의 취약성을 증가시킬 전망이다(IPCC, 2007).

현재 물의 소비량과 오염량을 측정하는 방법 중 하나는 ‘물 발자국(water footprint)’이다(Hoekstra et al., 2011). 물 발자국 은 물이 어떻게 사용되고 어디로 이동하는지 시·공간적 물 사 용에 관한 정확한 정보를 제공해 주기 때문에 이를 근거로 지 속가능한 물 사용에 관한 논의가 가능하다.

이와 관련하여 물 부족 상황에 직면한 각 국가들은 수자원 의 효율적인 사용을 위해 농산물 또는 공산품의 가상수(virtual water) 및 물 발자국을 산정 및 발표하고 있으며, 그 밖에 관 련된 많은 연구들이 이루어지고 있다(Allan, 1998; Bayart et al., 2010; Canals et al., 2009; Chapagain and Hoekstra, 2004). 특히 Chapagain and Hoekstra (2004)의 연구에 의하면 우리 나라는 물 희소성이 79%, 국가 물 자급률이 38%, 물 수입 의 존도가 62%로 물 수입 의존도가 전 세계 나라 중 16위로 나 타나 물 수입 의존도가 비교적 높은 것으로 나타났다.

농업은 다른 산업에 비해 담수(fresh water)에 대한 최대의 소비자로서 우리나라의 농업 분야는 전체 산업 분야의 물 사 용 중에서 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 기후변화로 가뭄 과 건조 등의 유동적인 농업 시스템에서 물 발자국은 유용한 측정도구가 될 수 있다. 또한, 농업 내 다른 영농관리 인자에 대한 물 발자국의 비교는 한발, 물 사용 효율, 유효강수, 관개 (irrigation)의 중요성을 평가하는데 도움이 될 수 있다.

이와 같이 물 발자국 및 가상수 개념을 활용한 물 효율성 지표는 농업분야 내에서 물을 배분하는 정책을 고려할 때 유 용한 정보를 제공한다. 또한 향후 작부체계 전환과 물 이용료 부담 등과 연계하여 물 효율성 지표로의 중요성이 커질 전망 이며 농업용수 스트레스와 생물다양성 등의 다른 지표들과 연 계를 통해 다양한 환경평가 및 농업용수 정책 등에도 활용될 전망이다.

따라서 본 논문에서는 기후변화로 인해 물 부족 문제에 대 한 인식을 확대시키고 보다 거시적이며 통합적인 관점에서 농 업용수의 양적 및 질적 관리에 대한 정책의 기초자료를 제공 하고자 물 발자국 개념 정리와 연구 동향을 정리하였다.

물 발자국에 대한 정의

소비적인 물 사용은 (1) 증발산, (2) 제품에 포함, (3) 오염, (4) 회귀되어 지역에 반환되지 않는 경우로 나눈다. 이들은 유 효하지 않는 물로 특정 시간과 장소에서 담수의 재생 가능성 및 제한된 사용을 의미한다. 증발산은 가장 중요한 소비적인 물 발자국으로 다른 구성 요소의 물 사용량 합과 같다. 증발 산은 토양 표면으로부터 물 증발과 작물로부터의 증산을 합한 것으로 농업 또는 임업에서 작물의 물 사용을 나타낸다.

물 발자국은 관심 대상(작물; L/kg, 소비자; L/person/year, 영역; m³/year, 제품; L/청바지 1벌)의 양에 대한 소비적인 물 사용(녹색, 청색, 회색) 비율이다. 이 비율들은 정보를 숨기는 경향이 있어 물 발자국과 함께 분자와 분모를 모두 표시하는 것이 좋다.

물 발자국 단위는 물 발자국에서 연구되는 내용에 따라 달 라지는데 녹색, 청색, 회색 물의 양은 항상 분자에 있지만 분 모에는 시간, 질량, 사람 또는 단위가 있을 수 있다. 이는 소 비적인 물 사용이 특정 시간 동안 발생하기 때문이 아니라 시 간이 항상 표시되는 비율에 포함되어 있다. 농업분야의 물 발 자국을 예로 들면, 작물 생산량은 일부 지역(kg/ha)에서 측정되 고 증발산량(ET)은 항상 깊이(mm)로 계산되나 생산량과 증발 산량 모두 특정 시간 주기(연간 약 120일간)를 기반으로 한다.

녹색 물은 증발/증산(Evaporation_green)되는 물 또는 유출/배수 가 되기 전 강수로부터 직접 제품의 물에 결합되는(Incorporation_green) 물을 의미한다. 녹색 물 발자국은 단순히 관심 대상 (질량, 상품번호, 지역 등)의 양으로 나누어 사용되는 녹색 물 의 양이다. 녹색 물 자원은 강수량으로 가장 기본적인 공정단 계의 녹색 물 발자국이며 다음의 식으로 산정한다.

WF process,green = Evaporation green + Incorporation green Volume/Time

물 발자국별로 경제적 및 환경적 비용이 매우 다를 수 있기 때문에 녹색, 청색, 회색 물 발자국으로 분리는 중요하다. 예 를 들어, 일반적으로 가장 필수적인 대체 물 사용은 높은 가 치가 있어 청색 물 사용의 기회 비용이 일반적으로 높다. 또 한 소비적인 녹색 물의 직접 경제 비용에 비해 소비적인 청색 물의 직접 경제 비용은 높은데, 이는 관개수는 인프라와 에너 지를 요구하며 효율적으로 강수를 사용하지 않기 때문이다.

청색 물은 증발/증산(Evaporation_blue)되는 물, 유출/배수가 되 기 전 강수로부터 직접 제품의 물에 결합되는(Incorporation_blue) 물, 또는 지표수나 지하수인 청색 수자원이 다른 지역으로 흘 러가는 회귀수(Lost Return Flow_blue)를 의미한다. 청색 물 발 자국은 전체 청색 물 사용량을 관심 대상(질량, 상품 개수, 지 역)의 양으로 나눈 것으로 다음 식으로 산정한다.

WF process,blue = Evaporation blue + Incorporation blue + Lost Return Flow blue Volume/Time

회색 물은 허용 농도 내에서 오염 물질을 희석하는데 필요 한 물이다(Hoekstra et al., 2009). 최대(c_maximum) 또는 자연 (c_natural) 오염물질의 농도 차이에 대한 오염 부하(L; 일정시간 동안의 질량)의 비로 산정한다.

WF process,green =L/ c maximum − c natural Volume/Time

최대 농도(c_maximum)는 수질 규정 및 예측되는 기준에 근거한 유역 내 최고 허용 농도이며, 자연 농도(c_natural)는 유역 내 인 간의 영향을 받지 않은 예상 오염 농도이다. 회색 물 발자국 은 전체 회색 물 사용량을 관심 대상(질량, 상품 개수, 지역)의 양으로 나눈 것이다.

회색 물 발자국은 분명히 증발산되는 청색 물 발자국과 녹 색 물 발자국과는 상당히 다르다. 청색과 녹색 물 사용은 실 제로 제한적인 시스템 내에서 사용되는 물의 양인 반면에, 회 색 물 사용은 물의 오염을 측정하는 것으로 수질 지표가 되어 직접적인 물의 사용을 측정하지는 않는다.

가상수는 내부 혹은 외부의 물이라 불리며 물 발자국과 비 슷하나 다소 좁은 의미이다. 가상수는 제품의 생산에 소비된 물의 양을 합한 것으로 청색, 녹색, 회색 물로 구별되지는 않 는다.

물 발자국 역사

런던 킹스 대학의 Allan 교수는 1990년대 초 유럽 연합 (EU)으로 감귤을 수출하는 중동과 북아프리카 국가들의 물 부 족 문제를 다루면서 가상수의 개념을 확립했다. 감귤 생산에 사용되는 물은 실제 과일의 수분 함량에 비해 매우 크고 감귤 을 수입하면 감귤 생산에 사용되는 물을 수입하는 효과가 발 생하기 때문에 가상이라는 용어가 사용되었다. 이와 같이 물 이 부족한 국가는 자국에서 농산물을 생산하지 않고 수입하면 농산물에 사용되는 물을 다른 목적으로 사용할 수 있다는 점 에서 가상수 수입 혹은 관개 수출은 경제적으로 중요하다.

UNESCO-IHE의 Chapagain과 Hoekstra (2004)는 농산물 중심의 물 발자국 개념을 농산물, 축산물, 공산품까지 확대하 였는데, 1997 ~ 2001년까지 전 세계 200개국의 285개 농산물, 123개 축산물 및 공산품이 국제교역을 통해 이동한 가상수를 분석하였다. 이 연구결과, 전 세계 가상수 총량은 16천억 m³ 이며 이 중 농산물이 61%를 차지하였다. 가상수 수출입 국가 들 중에서 한국은 320억 m³을 수입하여 세계에서 5번째로 가 상수 순수입이 많은 나라로 분석되었다. 2008년에는 가상수 개념을 확장하여 지표수/지하수(청색 물 사용) 소비와 강수(녹 색 물 사용) 소비 사이를 구별 지었으며 수질에 미치는 영향 을 고려하여 회색 물 발자국도 포함하였다. 또한 물 발자국 네트워크(Water Footprint Network)는 생산자와 소비자의 직· 간접적인 물 사용 산정을 촉진하고 표준화하는 국제 조직이며 이 조직은 물 발자국 산정을 표준화할 수 있는 유일한 매뉴얼 을 발간하였다(Hoekstra et al., 2011).

물 발자국은 생태 발자국과 같은 의미로 볼 수 있으나, 생 태 발자국은 어떤 인구집단을 유지하는데 필요한 생물학적 생 산가능 면적을 나타내고 물 발자국은 어떤 인구 집단이 사용 하는 담수를 측정한다. 따라서 물 발자국을 산정하는 것은 인 간 활동 및 제품이 물의 관점에서 어떻게 더 지속적으로 유지 될 수 있는지를 분석하고 방향을 제시하는 것이다.

물 발자국의 평가 목적

모든 물 발자국 평가는 물 발자국 평가의 4단계 중 2단계 인 물 발자국 산정에 초점을 맞추고 있으나 실제로는 물 발자 국 산정 후 단계인 지속성 평가와 대응 전략 수립에 초점을 맞추고 있다. 담수의 사용을 측정하려는 이유부터 다시 생각 해 보면, 담수의 재생 가능성에도 불구하고 담수의 가용성은 시간과 공간에 제한되어 있기 때문에 우리는 담수 사용을 모 니터링 한다. 인류가 지속하기 위하여 일정량의 소비적인 물 이 필요하고, 그 양은 약 1,300 m³/year/person으로 추정된다 (Rockström et al., 2009). 물 발자국은 담수 자원의 유형(강우, 지표수, 지하수)이 무엇이고 그들이 어디에 사용되는가를 설명 할 수 있다. 호수, 강, 지하수와 같은 청색 수자원은 대기와 경관 특성에 의해 재생 가능성이 결정된다. 녹색 수자원(또는 소비적으로 사용되는 강수량)의 가용성은 특정기간 동안 강수 량에 따라 달라지며, 녹색과 청색으로 강수량을 분리하는 것 은 경지이용과 경관특성에 따라 달라진다. 청색 물 사용의 지 속성은 청색 수자원의 재생 비율을 추정할 수 있는 특정 지역 의 청색 물 발자국을 비교하여 평가할 수 있다. 청색 물 사용 은 글로벌 규모로 이루어지며 지속성이 없는 관개용수의 소비 적인 사용은 25% 이상으로 추정된다(Rost et al. 2008).

청색 물 사용과 녹색 물 사용은 서로 보완적인 성격을 가지 고 있으며, 이는 중요한 관리 의미를 가지고 있다. 예를 들어, 어떤 농업 시스템의 청색 물 발자국이 청색 수자원의 재생 속 도보다 실제로 더 크다면 그 때 녹색 물 사용은 확장되어 청 색 물 사용량을 줄이면서 작물 물 요구량을 만족시키는 방법 으로 평가된다.

강수가 다른 수자원에 비해 더 생산적이기 때문에 글로벌 농업에서 녹색 물 사용은 중요하다. 즉, 녹색 물 사용의 증가 는 농업 생산을 증가하는데 필요한 소비적인 물 사용이 증가 되는 것으로 큰 잠재력을 가진다(Rockström et al., 2009). 다 음의 Table 2는 생산을 위한 강수량 사용을 증가시켜 청색 물 발자국을 줄이기 위한 몇 가지 옵션을 요약하였다. 천수답에 서는 녹색 물 흐름이 증가하는 것과 동시에 청색 물 사용이 감소되는 상반되는 현상이 없다는 것에 유의한다. 또한 영농 관리의 변화로 인한 물 발자국[volume/mass yield]의 변화는 모니터링 자료 또는 모델링 자료에 기반을 해야 한다. 만약 증발산량의 증가와 함께 생산량이 충분히 증가한다면, 녹색 물 사용(ET_green)은 증가하나 실제로 녹색 물 발자국은 감소하는 결과를 초래할 수 있다(Table 1).

지속성 평가

특정 유역에서 녹색 물 사용에 대한 지속성 여부는 녹색 물 이 얼마나 가용한지를 평가하는 것부터 시작하며, 이는 다음 의 식으로 산정한다(Hoekstra et al. 2011).

W A green w, t =E T green x, t −E T environmrntal x, t −E T unproductive x, t Volume/time

여기서, WA_green[x,t]은 특정 시간(t) 동안 특정 유역(x)에서 사용 가능한 총 녹색 물이다. ET_green[x,t]은 유역 내 강수의 총 증발산량이며, ET_{environmental}[x,t]은 자연 생태계에 저장된 강 수량의 증발 흐름이고, ET_unproduction[x,t]은 유역 내 농업에 적 합하지 않은 지역에서 강수량의 증발 흐름이다. 이와 비슷하 게 청색 물의 가용성은 다음과 같이 산정한다.

W A blue x, t =Rainfall x,t −E T green x, t −EFR x, t Volume/time

여기서, WA_blue[x,t]은 특정 시간(t) 동안 특정 유역(x)에서 사 용 가능한 총 청색 물이다. Rainfall[x,t]은 강우량이며, ET_green [x,t]은 유역 내 강우에 의한 총 증발산량이며, EFR[x,t]는 환경 적인 물 흐름으로 생태계를 유지하는데 필요한 표면 유출과 지 하수 재충전이다. 이러한 물 수지는 지속적으로 사용할 수 있는 녹색 물과 청색 물이 얼마나 되는지 간략하게 추정할 수 있다.

물 발자국의 산정 범위

물 발자국은 거의 모든 제품, 사람 또는 토지면적 단위에서 산정될 수 있으며, 물 발자국을 산정하는데 사용되는 5개의 기 본 단위는 아래와 같다. 물 발자국을 평가할 때에는 각기 다 른 독립체들의 물 발자국을 평가할 수 있기 때문에 어떤 물 발자국에 관심이 있는지 명시하는 것부터 시작하는 것이 중요 하다.

이들 물 발자국 유형은 밀접하게 관련되어 있는데, 예를 들 어 한 제품의 물 발자국은 제품을 생산하는데 필요한 각 생산 단계의 물 발자국의 합이며 이와 같이 소비자의 물 발자국은 소비자가 사용하는 모든 제품의 물 발자국의 합으로 구성된다.

공정단계 : 공정단계의 물 발자국은 물 발자국 산정의 기본 단위로 우리가 고려하고자 하는 특정한 시스템 경계 내의 자 연적 혹은 인위적 공정을 대상으로 산정한 물 발자국이다. 소 비적인 물 사용량의 감소가 이루어지는 특정한 공정을 식별하 기 위하여 제품의 물 발자국을 산정하는데 사용된다.

제품 : 제품의 물 발자국은 우리가 매일 소비하는 모든 음 식, 일상생활에서 사용하는 가정용품, 산업제품 및 서비스에 대한 물 발자국이다. 따라서 사용하는 제품에 포함되어 있는 물에 대한 영향에 대해 소비자들에게 정보를 제공하거나 정책 입안자들에게 수입과 수출을 통해 “거래”되는 물의 양에 대한 아이디어를 제공하는데 사용된다.

소비자(또는 소비자 그룹, 기업) : 소비자의 물 발자국은 소 비자가 사용한 직·간접적인 물 소비량으로 생활의 어떤 부분 이 물 사용에 가장 큰 영향을 주는지 설명하는데 유용하다. 일반적으로 소비자의 물 발자국 산정은 사람의 음식물이 사람 의 물 발자국에 가장 큰 영향을 미치고 있음을 보여준다.

영역(행정, 유역, 국가단위) : 물 발자국 영역은 지역의 내· 외부에서 소비되는 물 사용을 나타내는데, 이는 농산물의 무 역을 통해 물로 “무역”을 설명할 수 있다. 예를 들어 미국은 중국(700 m³ water/person/year)에 비해 전 세계적으로 가장 높은 물 발자국(2,480 m³ water/person/year)을 가지고 있는데, 이는 미국이 많은 양의 농산물을 수출을 하기 때문이다. 따라서 미국은 많은 양의 물을 수출하는 주요 국가임을 알 수 있다.

작물 : 작물의 물 발자국은 다른 지역에서 다른 농업 시스 템에 대해 소비되는 물 사용을 비교하는데 사용될 수 있으며 필지단위에서 영농관리인자 사이의 물 사용을 비교하는데도 사용될 수 있다. 또한 작물의 물 발자국은 영농관리 시스템 내에서 작물의 가뭄 내성을 평가하기 위해 사용될 수도 있다.

농작물에 대한 물 발자국 산정

물 발자국 평가는 분석적인 지표로 사람들에게 무엇을 해야 하는지 결정할 수 있도록 돕는 도구로 사용된다. 전체적인 물 발자국 평가는 4단계로 수행하는데, 물 발자국 연구는 다양한 이유로 실행될 수 있기 때문에 사용자의 의도에 맞게 목적과 범위를 산정(1단계)해야 하며, 이에 따라 물 발자국이 산정(2 단계)된다. 그 다음 물 발자국을 환경적, 사회적, 경제적 시점 에서 지속 가능성을 평가(3단계)하며, 이 평가 결과를 기초하 여 전략이나 정책을 수립(4단계)한다.

물 발자국 네트워크에서 제시된 표준화된 방법(Hoekstra et al., 2011)에 의한 농산물의 물 발자국 산정 방법은 다음과 같다.

작물 물 발자국

농업은 다른 산업에 비해 전 세계 담수의 약 85%에 의존 적이다(Hoekstra and Chapagain, 2007). 특정한 영농관리 시 스템에 대한 물 발자국은 농장을 관리하는데 있어 다양한 물 절약 방법을 제안하기 위한 중요한 도구가 될 수 있다. 예를 들어 관개 관리, 경운, 작물 선택, 윤작의 변화는 농장단위의 물 발자국에서 의미가 있을 수 있다. 작물 물 발자국은 공정 단계 물 발자국의 특별한 경우로 다음과 같이 산정한다.

W F corp =W F crop.green +W T corp,blue −W F corp.green volume/mass

여기서,

W F corp,green = E T green volume/area Yield mass/area ;

W F corp,blue = E T blue volume/area Yield mass/area ;

W F corp,grey = L C maξ μ m − C natural volume/area Yield mass/area

작물 물 발자국의 단위는 질량당 부피(liters/kg, m³/ton)로 시간과 면적은 작물 물 발자국 산정에 포함되어 있다. 각 작 물 생산량은 면적당 질량으로 측정되고 일정기간 동안 생산되 는데 1년생 작물일 경우 약 4 ~ 6개월이다. 생산량은 작물 생 육 모델을 이용하여 예측하거나 특정 지역에서 관측된 자료를 입력 자료로 활용하여 예측한다. 또한 녹색 증발산량과 청색 증발산량은 깊이(mm) 단위로 측정되며, 이 깊이 단위는 증발 산량과 생산량을 측정하는데 사용된 면적(ha 또는 acre)을 곱 하여 변환하는데 면적당 체적(volume) 단위로 증발산량이 계 산된다. 이는 연년생 및 다년생 작물 시스템 내에서 어떤 농 산물 또는 임산물이 될 수 있다.

또한 작물 물 발자국은 작물에 포함된 물은 없는 것으로 이 는 녹색 및 청색 작물 물 발자국을 계산할 때 분자에 포함되 지만 증발산량과 비교할 때 물의 혼입이 무시할 수준이라고 가정하는 것이 합당할 것 같다. 과일과 채소는 수확물의 80 ~ 95%가 수분 함량을 갖는다고 하더라도 작물에 포함되어 있는 물의 양은 총 증발산량의 1% 미만이다(Hoekstra et al., 2011). 그러나 작물의 수분 함량은 공통 분모에 함축적으로 포 함되어 있다.

물 발자국 구성 요소 중 분모에 있는 생산량은 표준 수분 함량을 가진 작물의 생산량이다. 그러므로 생산량이 농경지에 서의 곡물 무게로 측정된 것이라면 생산량 값은 작물을 시장 에 판매하기 전에 필요에 의해 건조된 곡물로 계산되므로 하 향 조정하여야 한다. 곡물, 두류, 과일, 채소 등 작물 종류에 따라 물 발자국을 비교하는 것은 작물 그룹 사이의 수분함량 차이 때문에 때로는 부적절하거나 의미가 없다.

증발산량 모의

일반적으로 증발산량의 추정 및 녹색 증발산량(ET_green)과 청 색 증발산량(ET_blue)의 분리는 물 사용과 에너지 수지 모델을 이용한다. 증발산량은 측정할 수 있지만, 측정하는데 필요한 장비가 고가이고 측정은 특별 관리가 필요한 작은 지역에서만 유효하다. 따라서 증발산량은 다양한 기후, 계절, 작물, 영농관 리에 대해 대기환경을 고려한 수학적 모델들을 이용하여 추정 한다. 이러한 모델들은 작물 종류, 생육 단계, 관개, 경작 및 관리에 따라 열 전달, 측정 기상 변수, 작물 및 관리 시스템 의 물리적 특성에 기초한다. 작물 증발산량(ET_c)은 작물 생육 단계에 따른 작물 계수(K_c)와 측정된 증발산(ET_o)을 곱하여 추 정한다. 즉, ET_c=K_c×ET_o 이다(Allen et al., 1998).

청색 증발산량과 녹색 증발산량의 분리

대부분의 지역에서 실제로 측정하는 장비가 너무 고가이므 로 추정된 증발산량에서 관개에 의한 청색 증발산량과 강우에 의한 녹색 증발산량의 분리는 수학적인 모델을 이용한다. ET_green은 작물에게 유용하게 이용될 수 있는 작물의 근권 내 에 보유되어 있는 강수량(mm)으로 유효 강수량(P_effective)이라고 도 하며 다음의 식으로 산정한다.

P effective =P−RO−CP depth/time

여기서, P는 총 강수량, RO는 초과 강수의 유출, DP는 토 양 수분을 초과하는 근권 아래 깊은 침투 또는 배수이다. P_effective는 다양한 모델을 이용하여 추정될 수 있는데, USDA SCS 방법(USDA, SCS, 1967)을 이용하거나 수문 모델 (SWAT; Arnold et al., 1998) 혹은 작물 모델(EPIC; Williams et al., 1989)과 같은 물리적 기반 토양-수분 수지 모델을 이용 한다. 유효 강수량을 추정하여 녹색 증발산량과 청색 증발산 량을 다음과 같이 산정한다(Hoekstra et al., 2011).

E T green =min E T c, P effective depth/time

E T blue =E T c −E T green depth/time

3개의 물 발자국 구성 성분은 구성 성분의 합이 아닌 각 개 별로 제시하는 것이 좋은데, 다음의 그림 1은 미국 플로리다 주와 미국 전역에서 밀, 옥수수, 콩, 땅콩, 면화에 대한 평균 청색 물 발자국과 녹색 물 발자국을 나타낸 것이다(Mekonnen and Hoekstra, 2010). 이 그림은 기존의 물 사용 측정에서 계 산되지 않는 녹색 물 사용과 강수에 의한 증발산량의 중요성 을 설명해 준다. 작물 생산에 대한 글로벌 물 발자국은 7,404 억 m³/년으로, 이 중 78%는 강수량(녹색 물), 12%는 담수 자원(청색 물), 그리고 10%는 회색 물이다(Fig. 1).

이에 반해 다음의 그림 2는 한국의 식량작물인 쌀, 옥수수, 콩, 고구마, 감자에 대한 평균 청색 물 발자국과 녹색 물 발 자국을 나타낸 것이다(RDA, 2014). 식량작물 중에서 콩이 가 장 큰 값을 가지고 감자가 가장 작은 값을 나타냈다. 미국과 물 발자국 값의 차이가 큰 것은 수확량당 결과로 인한 것으로 생각된다(Fig. 2).

녹색과 청색 물 발자국을 분리하여 얻은 놀라운 결과는 관 개하는 많은 작물의 총 물 발자국이 천수답 작물보다 실제로 적다는 점이다(Table 1). 이는 증발산량이 증가하는 것보다 관 개하는 작물의 생산량이 더 증가하기 때문에 일어날 수 있고 작물 생산량에 대한 증발산량의 체적 비율인 물 발자국은 천 수답 작물에 비해 관개 작물에서 총 물 발자국이 비슷하거나 낮기 때문에 일어날 수 있다. 그러나 천수답 작물의 청색 물 발자국은 0인데, 이는 청색 물 소비가 환경적으로 더 이로운 영향을 미치고 물 사용에 있어 경제적으로 유리하기 때문이다 (Table 2).

작물 물 발자국을 예측하는 도구

앞에서 언급한 바와 같이 증발산량을 추정하는 것은 일반적 으로 농업부분의 물 발자국 산정에서 필요한 부분이다. 다 양한 공간규모에서 작물 생산량과 증발산량을 추정하는 방 법은 EPIC (Williams et al., 1989), GEPIC (Liu et al., 2007), CROPWAT (FAO, 2010a) 및 AQUACROP (FAO, 2010b) 등의 모델을 이용하는 방법이다. 그러나 이러한 작물 생장 모델은 녹색, 청색, 회색 물을 분리하고 물 사용량에 필요한 단위 변 환 및 생산량에 대한 증발산량 비율을 계산하려면 추가적인 프로그래밍이 필요하다.

농업부문 물 발자국의 적용 사례

우리나라 농업분야에 대한 물 발자국 산정 연구가 진행되고 있는데, Yoo et al. (2009)은 우리나라에 적합한 가상수를 산 정하기 위하여 1991년부터 2007년까지 작물통계연보와 기상 자료를 이용하여 44개 농작물에 대한 총 가상수 사용량을 산 정하고 이를 바탕으로 작물 1톤을 생산하기 위하여 필요한 가 상수량을 추정하였다. 또한 Kim et al. (2013)은 쌀 생산을 중심으로 8개 지자체를 대상으로 쌀의 직적 및 간접 물 사용 량을 산정하였으며, Oh et al. (2013)은 농산물 중 소비량이 두 번째로 많은 사과의 물 발자국을 계산하였다.

농업분야 물 발자국은 작물 재배 조건인 기상, 영농 방식 등의 조건에 따라 달라질 수 있으며 이에 따라 지역 및 국가 단위에서 농업 생산물에 대한 물 발자국을 산정하여 국가 농 업용수 정책에 활용될 수 있다. 다음은 물 발자국을 산정하고 적용한 사례를 요약하였다.

적 요

물 발자국 산정의 장점은 녹색, 청색, 회색 물을 포함한 다 른 유형의 소비적인 물 사용을 측정하는 것이다. 그리고 물 발자국은 특정 장소와 시간에 물 사용이 연결되는데, 이는 담 수자원의 재생 가능성뿐 만 아니라, 이 기간 동안 지역에 물 의 이용이 제한되기 때문에 물을 효율적으로 사용해야 한다는 필요성을 강조한다. 물 부족에 대한 정보를 함께 사용한다면 발자국은 더 많은 정보를 제공할 수 있게 된다. 예를 들어, 충청북도와 강원도에서 자라는 벼를 비교해 보면 총 물 발자 국은 거의 동일하지만 1인당 신재생 담수량은 강원도가 훨씬 낮다. 이와 같이 한 시스템에서 수문 지속성을 평가하기 위해 물 발자국을 사용하는 것은 중요한 일이다. 결론적으로 서로 다른 값의 물 발자국 분리는 물 발자국 산정에서 중요한 부분 이기 때문에 항상 강수의 소비적인 사용(녹색 물 사용)과 지 하수 혹은 지표수의 소비적인 사용(청색 물 사용)의 차이를 만 들어야 한다.