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경제 발전과 환경 보전의 양립은 오랜 기간 국제사회의 주요한 정책 목표 및 연구 주제가 되어 왔다. 특히 최근 개발도상국을 중심으로 빠르게 진행되고 있는 도시화 및 경제 성장으로 인해 도시의 경제발전이 환경에 미치는 영향에 대한 관심은 더욱 증대되고 있다. 현재 전 세계 도시에 거주하는 인구는 전 세계 인구의 50% 수준을 넘었으며, 향후 도시인구는 2011년 약 36억 명 수준에서 2050년에는 62억 명을 넘어 도시화율은 약 70%에 이를 것으로 예측되고 있다(UN-Habitat, 2011).

이와 같이 급속하게 진행되는 도시화는 에너지, 폐기물, 공기, 교통 문제에 이르기까지 다양한 환경 문제를 야기한다. 도시는 생산과 소비활동의 중심 공간이며 자원 및 에너지 사용과 이로 인한 온실가스 배출의 주요 장소로 비도시 지역보다 화석연료와 에너지 사용이 집중되어 있다. 특히, 도시에서 소비되는 에너지의 양은 전 세계의 75% 수준이며, 도시는 전 세계 온실가스의 약 80%를 배출하고 있어 기후변화의 원인인 온실가스의 대표적 배출원으로 지목받고 있다(Dodman, 2009).

한편, 이와는 상반되게 도시화 및 경제 성장이 환경 보존 및 관리에 미치는 긍정적 효과에 관한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 도시화 및 경제 성장은 집적 효과로 인한 자원의 효율적 이용, 환경 부담을 줄이는 산업 구조로의 변화, 기술발전 등의 긍정적 효과를 창출하여 궁극적으로 자원과 에너지 이용의 효율성이 증진되고 이는 온실가스 배출 감소로 이어질 수 있다는 것이다. 특히, 이와 관련된 이론적 연구로 환경쿠즈네츠 곡선(Environmental Kuznet Curve) 가설이 대표적이다. 환경쿠즈네츠 곡선 가설은 경제가 발전함에 따라, 경제 성장 초기 단계에서는 환경에 대한 부정적 영향이 증가하다가 일정한 경제 수준에 이르면 오히려 환경 수준이 개선된다는 경제 성장과 환경 오염간의 역 U자형 관계를 주장하고 있다.

하지만 본 이론에 기반하여 이루어진 경제 성장이 환경에 미치는 영향에 대한 다양한 실증 연구들의 결과는 상이하다. 경제발전이 환경 오염을 개선시킨다는 주장(Grossman and Krueger, 1994; 이광수․이민원, 1996 ; 최충익․김지현, 2006 ; 이효진․강명구, 2013)과 역U자형이 아닌 다른 형태의 그래프가 나타나거나 오히려 증가하는 모습을 보인다는 다양한 주장(Mor and Jindal, 2012; 김정인․오경희, 2005; 김지욱, 2010 ; 강상목․조단, 2013)이 있다.

이와 같은 배경에서 본 연구는 세계 4대륙 95개 도시를 대상으로 경제 수준이 이산화탄소, 폐기물 발생량, 물 사용량 및 대기 오염 물질 농도 등 환경의 질에 미치는 영향을 실증 분석하는 것을 목표로 한다. 본 연구는 지속가능하며 회복탄력적인 경제 발전 및 환경 보존에 있어 도시의 역할이 중요함에도 불구하고, 기존의 국제 비교 실증 연구들이 대부분 국가 차원에서 이루어져왔다는 한계점을 극복하고 대륙간의 영향 차이를 실증 분석하였다는 점에서 차별성을 가진다. 이와 같은 연구의 결과는 현재 급속한 도시화 및 경제 성장이 이루어지고 있는 개도국의 지속가능하며 회복탄력적인 도시 개발 및 정책 방향에 시사점을 제공할 것으로 기대된다.

환경과 경제의 관계에 관한 실증 연구들은 다양한 지역의 도시 및 국가를 대상으로 이루어져 왔다. 경제 성장을 나타내는 지표로는 주로 1 인당 GDP가 사용되었으며, 경제 성장이 영향을 미치는 환경 분야에 대해서는 수질 및 수자원부터 대기 질, 이산화탄소 배출, 에너지 사용 등 그 분야가 다양하다. 최근에는 기후변화가 심각한 환경문제로 대두되면서 경제 성장이 이산화탄소 배출량에 미치는 영향에 관한 연구가 가장 활발하다.

이광수․이민원(1996)은 우리나라 광역 행정구역 (서울, 부산, 대구, 광주)의 4개 도시를 대상으로 1985년부터 1992년간의 경제 성장과 대기 질 및 수질과 관련된 환경 오염간의 관계를 실증 분석하였다. 연구 결과, 대기 오염원인 SO₂, NO₂ 및 O₃와 수질 오염원인 COD, SS (Suspended Solids)의 경우 경제 성장과 환경과의 U자 관계가 존재함을 보이나, 대기 오염원 CO 및 TST와 수질 오염원 BO 및 BOD 의 경우에는 역U자 관계가 있음을 보여주었다. 한편, SO₂의 경우 오히려 경제와 음(-)의 관계를 가지고 있음을 확인하여, 경제 성장의 영향이 환경 부문별로 상이할 수 있음을 시사하였다. 김정인․오경희(2005) 또한 국내 6개 도시를 대상으로 1987년부터 2002년까지 경제 성장이 대기 오염에 미치는 영향을 검증하였다. 그 결과 SO₂, NO₂ 및 O₃에 대하여 환경쿠즈네츠 곡선의 존재를 확인하였으며 또한 경제 성장을 나타내는 GDP의 3차 항의 계수가 유의하게 나타나 N자 형태의 관계가 존재함을 보이고 있다. 박추환(2013)은 패널분석을 이용해 우리나라의 6대 권역별 대기오염에 대한 환경규제와 경제성장간의 상호관계를 분석하여 쿠즈네츠 가설이 대부분의 권역에서 확인됨을 보였다. 이와 같은 관계는 각 오염물질에 대한 배출 규제의 강화 및 환경오염에 대한 투자 증가가 이유인 것으로 설명되었다.

국제 비교연구는 주로 국가를 분석 대상으로 하여 경제성장과 이산화탄소 배출에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 먼저 최충익․김지현(2006)는 1990년부터 2002년까지 28개의 OECD국가를 대상으로 국가의 경제 성장이 이산화탄소 배출량에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하였다. 분석 결과, 경제와 환경 부하간의 환경쿠즈네츠 곡선의 존재가 확인되었으며 소득 전환점은 $13,700 ~ $16,764 수준으로 나타났다. 이와 함께 일부 국가들에게는 N자형 그래프의 추세가 나타나기도 했는데, 이와 같은 환경에 대한 영향의 개선효과는 정부의 정책 및 투자와 관련이 있음을 역설하고 있다. 한편, 김지욱(2010)은 1971년부터 2007년까지 아시아 11개 국가를 대상으로 경제 성장에 따른 이산화탄소 배출량 변화를 분석하였는데, 경제 성장에 따른 이산화탄소 배출이 U자 형태를 나타내고 있는 것으로 나타나 환경 쿠즈네츠 곡선 가설이 적용되지 않음을 보이고 있다. Mor and Jindal(2012)의 경우, 1997년부터 2008년까지 39개국을 대상으로 한 연구에서 일부 분석 대상 국가에 대해서 경제 성장과 이산화탄소 배출간의 실증 분석을 통해 환경쿠즈네츠 곡선 관계가 존재하나, 경제이행국가의 경우 U자형의 관계가 존재함을 보이고 있다. 이를 통하여 경제성장에 따라 환경의 질이 향상되는 경향이 있지만 성장이 오염을 자동적으로 줄여주는 것은 아님을 주장했다. Grossman and Krueger(1994)의 연구에서는 1977년부터 1988년까지 32개국 52개 도시에서 대기 및 수질 오염원과 인당 GRDP와의 관계를 보았다. 연구결과, 각 오염원마다 차이가 있었지만 SO₂등의 대기 오염원은 인당 GRDP가 $4,000~$5,000 수준에서 역U자형을 보이다가 $10,000~$15,000수준에서 다시금 상승하는 모습을 보여 N자 형태로 나타났다. 반면, 수질 오염원의 경우 오염원과 경제 수준과의 관계가 역U자형으로 나타나 환경 쿠즈네츠 곡선 가설이 적용됨을 확인하였다. 한편, Panayotou(2003)는 다양한 선행연구 분석을 바탕으로 환경 쿠즈네츠 곡선의 구간에 따른 추세가 다양하게 나타날 수 있음을 지적하였다.

이와 같이 국내외에서 환경과 경제의 관계에 대한 다양한 실증적 연구가 진행되어 왔다. 다수의 연구에서 경제 발전과 환경오염 간에 환경 쿠즈네츠 곡선의 존재가 확인되었지만(이광수․이민원, 1996; 최충익․김지현, 2006; 이효진․강명구, 2013) 일정 경제수준 이후에 환경오염이 줄어들다가 다시 상승세를 나타내는 N자형이 보이거나(김정인․오경희, 2005 ; Mor and Jindal, 2012) 또는 계속 증가하는 추세가 보인다는 주장(김지욱, 2010 ; 강상목․조단, 2013)도 적지 않았다. 또한 환경 부문에 따라 경제 성장이 미치는 영향이 상이함을 확인할 수 있었다 (이광수․이민원, 1996).

기존 선행연구를 검토한 결과 국내외를 막론하고 연구의 범위는 대부분이 국가 차원의 연구가 주를 이루고 있으며, 도시 차원의 국제비교 연구는 매우 미흡한 형편이다. 경제 성장과 환경 보호에 있어서 도시의 역할이 점점 중요하게 부각되고 있는 실정을 고려할 때 이와 같은 연구 갭의 보완이 매우 시급하다고 할 수 있겠다. 이와 같은 배경에서 본 연구는 전 세계 주요 95개 도시를 대상으로 온실가스 배출량, 폐기물 발생량, 물 사용량 및 대기 오염 물질 농도 등 다양한 환경 부문에 대한 경제 발전의 영향을 실증 분석한다는 점에서 선행연구와 차별화된다. 이와 같은 연구는 도시의 경제 성장이 다양한 환경 부문에 미치는 영향을 실증적으로 분석하고, 이를 바탕으로 급속하게 성장하고 있는 개발도상국들의 도시 개발 및 정책 방향 설정에 시사점을 제공할 것으로 기대되는 바이다.

본 연구의 분석은 전 세계 4대륙의 95개 도시들로 하며, 연구의 시간적인 범위는 자료구축 시점인 2007년으로 한다. 분석은 표1과 같이 유럽의 30개 도시, 북미 지역의 27개 도시, 남미 지역의 17개 도시 및 아시아의 22개 도시를 대상으로 한다¹⁾.

본 연구의 분석 모델로는 STIRPAT 모델을 활용하였으며, 환경 분야 중 CO2 배출량, 물 사용량, 폐기물 발생량, 이산화질소(NO₂) 및 이산화황(SO₂) 농도를 대상으로 도시의 경제 수준(GRDP)이 환경에 미치는 영향을 실증 분석하였다. 본 연구에서 사용된 자료는 영국 EIU(Economist Intelligence Unit)가 발간한 Green City Index 자료를 기반으로 구축되었다.

본 연구에서는 환경과 경제의 관계를 분석하기 위하여 STIRPAT 모형을 기반으로 실증분석 하였으며 그 결과는 표 4에 요약되어 있다. 앞서 기술된 바와 같이 경제 수준이 환경에 미치는 영향을 알아보기 위하여 경제 수준 변수의 1차 및 2차 항을 이용하여 선형관계 및 역U자 혹은 U자형의 비단조적 관계를 검증해 보았으며, 각 환경 오염원에 대한 경제의 영향은 다음과 같다. 본 모델에서는 모든 변수가 로그로 치환되어 계수 값은 해당 변수의 변화에 대한 환경 영향 변수 변화에 대한 탄력성으로 이해될 수 있다.

우선, 모델1의 이산화탄소 배출량의 경우, 1인당 GRDP의 계수가 양으로 통계학적으로 유의하게 도출되었다. 본 분석 결과에 따르면 다른 조건이 동일할 때, 도시의 경제 수준이 1% 증가시 이산화탄소 배출량은 약 0.5% 증가함을 시사한다. 한편, 경제2차 모형의 경우 2차항의 계수가 유의하지 않게 도출되어 이산화탄소의 증가는 경제 성장과 단조적인 상관관계만을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 모델2의 물 사용량의 경우 또한 경제1차 모델에서는 GRDP의 영향이 양(+)의 관계로 유의하게 도출되었지만, GRDP 2차 항은 유의하지 않게 나타나 경제 발전과 물 사용량은 단순히 양의 선형 관계를 나타내고 있다. 본 분석 결과에 따르면 GRDP 1% 증가는 약 0.4%의 물 사용량 증가를 야기하는 것으로 드러났다. 모델3의 폐기물 배출량의 경우, 선형 모델에서는 GRDP와 양(+)의 관계를 가지는 것으로 나타나는 반면 경제2차 모형에서는 GRDP의 영향이 통계적으로 유의하지 않게 나타나고 있다. 폐기물 발생량의 경우 인구의 영향은 두 모델 모두 유의하게 나타나고 있어 인구요인이 주요한 영향인자임을 알 수 있으며 강한 상관관계를 확인할 수 있다. 경제 증가에 따른 폐기물 발생량 증가 탄력성은 다른 요소보다 작아서, 1%의 GRDP 증가는 폐기물 발생량을 약 0.2% 증가시키는 것으로 나타났다.

한편, 대기 오염 물질인 NO₂와 SO₂에 대한 영향을 분석한 모델4와 모델5의 결과에서는 경제1차 및 경제2차 모델 모두에서 GRDP가 미치는 영향이 통계학적으로 유의하지 않음을 보이고 있다.

소득 요인 이외의 STIRPAT 모형의 주요한 요소인 인구요인은 환경오염 물질의 종류와 상관없이 가장 주요한 환경 부담 증가 요인으로 드러났다. 선행연구에서 검증된 바와 같이 본 연구의 실증분석 결과에서도 인구는 모든 모델에 있어 환경요소와 양(+)의 관계에 있으며, 또한 주요 영향 인자들 중 가장 탄력성이 높게 나타나 도시의 인구 증가가 환경에 영향을 주는 주요한 요인 중 하나임을 확인 할 수 있다. 한편 기술 요인의 영향 또한 기존의 선행 연구 결과와 유사하게 모두 음(-)의 관계로 나타나 기술이 발전할수록 환경영향이 개선된다고 볼 수 있으나 일부 환경요소에서는 통계학적으로 유의하게 나타나지 않았다.

모델 적합도의 경우, 모델5를 제외한 모든 환경영향변수에 대하여 경제2차 모형의 경우 R²값이 경제1차 모형에 비하여 미세하게 크게 나타나고 있다. 이는 GRDP 2차항의 추가로 인한 설명변수 증가로 인하여 모델 설명력이 증가한 것으로 adjusted R²값은 경제1차 모델이 높게 나타나고 있으며 또한 추가된 2차항이 모두 유의하지 않게 나타나 경제1차 모형이 환경이 경제에 미치는 영향에 좀더 적합한 모형임을 알 수 있다.

이와 같은 연구 결과는 1인당 GRDP가 증가할수록 이산화탄소 배출량, 물 사용량 및 폐기물 배출량이 증가하여 환경에 부정적인 영향을 미치고 있음을 시사한다. 한편, 모든 모델에 대하여 경제 성장의 2차 항은 유의하지 않게 나타나 경제 성장의 영향은 환경과 선형적, 단조적 관계에 있음을 확인할 수 있었다. 대기 오염 물질의 경우 경제는 발전에 의한 영향이 통계적으로 유의하지 않게 나타났다. 따라서 도시의 경제 발전이 환경에 미치는 영향은 환경 오염원에 따라 차이가 있으나 일반적으로 부정적인 영향을 가지고 있음을 확인할 수 있다.

본 절에서는 경제 수준이 환경에 미치는 영향이 대륙별로 상이한지 알아보기 위하여 기본분석 모형에 대륙 더미 변수와 대륙과 경제의 상호관계항을 추가하여 분석하였다. 결과는 표5와 같다.

우선 대륙별 영향 특성을 보면, 모델 1의 이산화탄소 배출, 모델2의 물사용량 및 모델 5의 SO₂ 배출 변수에 대하여 유럽 도시들의 더미가 유의하게 도출되었다. 이는 유럽 도시들의 경우, 다른 지역의 도시들과 비교하여 동일한 인구수, 소득 수준 및 기술 수준에서 배출하는 일인당 이산화탄소, 물 사용량 및 SO₂ 배출량이 적음을 의미하여 일반적으로 유럽 도시들의 본 연구 관련 환경오염 요소들의 관리가 다른 지역 도시들에 비하여 잘 이루어지고 있음을 시사하고 있다.

이에 더하여 물 사용량의 경우 유럽 및 북미 도시의 경우 경제와의 상호관계항의 계수가 음의 값으로 그 절댓값이 소득수준 계수의 절댓값보다 크게 나타나, 유럽과 북미 도시의 경우 소득수준이 높을수록 오히려 물 사용량이 점차 낮아지는 것을 알 수 있어 경제 수준이 물 사용량에 미치는 영향이 다른 지역과는 상이함을 알 수 있다. 이와 같은 일인당 물 사용량 차이는 소득의 영향 외에 생활습관 및 문화, 수도가격, 미터기 특성 등에 의하여 영향을 받는 것으로 알려져 있다 (Bithas, 2008).

한편 폐기물의 경우 남미 도시의 영향이 유의하게 나와, 다른 지역의 도시에 비하여 동일한 조건에서 일인당 폐기물 발생량이 더욱 높음을 알 수 있다. 또한 경제와의 상호관계 항도 유의하게 나와, 다른 지역에 비하여 소득수준이 증가함에 따라 폐기물의 양도 더욱 가파르게 증가하는 것으로 나타났다.