Interregional Grain Flows and Carbon Responsibility in China: Two-Stage Network DEA and Allocation Optimization for Low-Carbon Agricultural Governance

한 곳에서 식량을 재배하여 수백 마일을 이동시킨 뒤 다른 곳에서 먹게 되는, 거대하고 상호 연결된 시스템을 상상해 보십시오. 이 시스템에서 농기계와 비료 사용으로 인한 탄소 배출과 같은 식량 재배의 환경적 비용은 농장에 남지만, 그 혜택은 멀리 떨어진 도시로 향합니다. 수십 년 동안 과학자들과 정책 입안자들은 우리 식량 공급의 환경적 영향에 대해 누가 진정으로 책임을 져야 하는지를 측정하기 위해 고군분투해 왔습니다. 전통적인 방식은 종종 특정 지역을 마치 폐쇄된 방처럼 고립된 상태로 보고, 그 경계 내에서 발생하는 오염만을 계산합니다. 이러한 접근 방식은 사각지대를 만듭니다. 즉, 식량을 수입하는 도시들은 깨끗하고 효율적인 것처럼 보이게 만드는 반면, 나머지 국가를 위해 식량을 재배하는 농촌 지역에는 벌을 주는 결과를 초래합니다. 기후 변화로 인해 자원 관리 방식을 재고해야 하는 지금, 지역 간에 흐르는 숨겨진 환경적 부담을 이해하는 것은 매우 중요해졌습니다. 배출원이 어디인지, 그리고 그 배출이 어디로 가는지에 대한 전체 그림을 볼 수 없다면, 우리는 이를 줄이기 위한 공정하거나 효과적인 전략을 설계할 수 없습니다.

허페이 공업대학교 연구진과 안후이의 한 투자 회사는 중국 전역의 곡물 이동 경로를 매핑하는 새로운 방법을 개발하여 이 문제를 해결했습니다. 그들은 일부 성(province)이 필요한 양보다 훨씬 많은 곡물을 재배하여 잉여분을 다른 곳으로 보내는 중국의 거대한 곡물 생산 및 소비 네트워크에 주목했습니다. 연구진은 곡물의 이동을 단순한 무역 거래가 아닌, 환경적 책임의 전이로 취급하는 계산 프레임워크를 구축했습니다. 각 성을 별개의 섬으로 보는 대신, 이들의 모델은 작물을 재배하기 위해 물, 비료, 기계 등의 투입물이 사용되는 재배 단계와, 그 곡물이 운송되어 소비자용 식품으로 가공되는 유통 단계 사이의 점들을 연결했습니다. 곡물이 잉여 지역에서 부족 지역으로 이동하는 과정을 추적함으로써, 연구진은 탄소 부담이 어떻게 소비자로부터 생산자로 옮겨지는지를 계산할 수 있었습니다.

이 연구는 2017년부터 2021년까지 5년간 중국 30개 성의 데이터를 분석했습니다. 연구진은 시스템 내에서 명확하고 종종 불공정한 분리가 존재함을 발견했습니다. 동북 지역과 중원 평야와 같이 곡물을 수출하는 성들은 일반적으로 높은 생산 효율성을 바탕으로 운영됩니다. 이들은 대규모 기계화 농장을 통해 막대한 양의 식량을 재배합니다. 그러나 전국을 위해 식량을 재배하기 때문에, 이들은 작물 재배와 관련된 탄소 배출의 주된 짐을 지게 됩니다. 반면, 주로 부유한 동부 해안에 위치한 곡물 수입 성들은 스스로 재배하는 식량이 적기 때문에 지역 내 배출량이 매우 낮은 것으로 나타납니다. 이들의 지역 기록은 깨끗한 환경 프로필을 보여주지만, 이는 생산이라는 '더러운 일'을 다른 지역으로 외주 준 데서 비롯된 착시 현상입니다. 연구진은 만약 이 수입 성들이 이웃의 도움 없이 스스로 모든 식량을 재배해야 한다면, 이들의 지역 탄소 배출량이 급증할 것임을 입증하며 소비의 진정한 비용을 드러냈습니다.

이러한 지역 간 무역이 실제로 환경적 구도를 얼마나 변화시키는지 테스트하기 위해, 연구진은 성 간에 곡물이 이동할 수 없는 "만약에" 시나리오를 만들었습니다. 이 폐쇄형 시스템 시뮬레이션에서, 그들은 모든 성이 오직 자신의 토지에만 의존해야 한다면 어떤 일이 벌어질지 계산했습니다. 결과는 극명했습니다. 수입 지역이 스스로 식량을 생산해야 하는 상황에서는 농업 관련 탄소 배출량이 급격히 증가하게 됩니다. 예를 들어, 연구는 베이징과 같은 주요 수입 성의 경우, 스스로 모든 곡물을 생산해야 한다면 농업 탄소 배출량이 현재 수준의 약 26배로 치솟을 것이라고 언급했습니다. 반대로, 수출 지역은 멀리 떨어진 도시를 위해 식량을 더 이상 기르지 않아도 되므로 배출량이 크게 감소할 것입니다. 이 비교는 현재의 곡물 이동 시스템이 실제로 국가 전체의 농업 탄소 배출량을 낮추는 데 도움이 되지만, 그 과정에서 생산 지역에 부담을 집중시키고 있음을 증명했습니다.

연구진은 그다음으로 더 실질적인 질문을 던졌습니다. 만약 국가 전체의 총 곡물 생산량을 동일하게 유지하면서, 누가 무엇을 재배할지를 재배치할 수 있다면 어떨까요? 그들은 이미 곡물을 수출하고 있는 성들 사이에서 생산 책임을 재배치하는 시뮬레이션을 수행하기 위해 모델을 사용했습니다. 목표는 전체 식량 공급량을 바꾸지 않으면서, 가장 효율적인 지역으로 더 많은 재배를 몰아주고 덜 효율적인 지역의 비중을 줄이는 것이었습니다. 시뮬레이션 결과, 이러한 전략적 재배치를 통해 국가적 작물 재배 관련 탄소 배출량을 거의 5% 줄일 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 구체적으로, 넓고 연속적인 농지와 첨단 기계 설비를 갖추어 탄소 배출 대비 생산성이 높은 지역으로 더 많은 생산을 유도함으로써, 총 배출량을 5,565만 톤에서 5,291만 톤으로 줄일 수 있었습니다.

또한 연구진은 무엇이 이러한 효율성의 차이를 만드는지 조사했습니다. 연구 결과, 곡물 작물의 비중이 높고 도시화가 진행된 지역일수록 기술과 시장에 대한 접근성이 좋아 효율성이 높은 경향이 있었습니다. 그러나 엄격한 환경 보호 구역과 같은 요소가 높은 효율성 달성을 어렵게 만들기도 한다는 점도 발견했습니다. 이는 해당 지역의 농부들이 덜 적합한 토지에서 식량을 재배해야 하므로, 동일한 수확량을 얻기 위해 더 많은 비료와 물을 필요로 하기 때문입니다. 연구진은 획일적인 환경 정책은 통하지 않을 것이라고 결론지었습니다. 식량을 수입하는 성은 수출하는 성과는 다른 과제에 직면해 있습니다. 수입 지역은 물류와 공급망 내 폐기물 감소에 집중해야 하며, 수출 지역은 자신들이 짊어진 막중한 환경적 부담을 관리하고 농법을 개선할 수 있도록 지원받아야 합니다.

궁극적으로 이 연구는 기후 거버넌스의 공정성에 대한 새로운 사고방식을 제시합니다. 이는 단순히 배출량 지도를 보고 숫자가 모든 이야기를 말해준다고 가정해서는 안 된다는 것을 시사합니다. 우리 식량의 탄소 발자국에 대한 책임은 생산과 소비의 네트워크 전체에 걸쳐 공유됩니다. 연구는 수출 지역에 지워진 부담을 인정하는 회계 시스템을 구축함으로써 정책이 이러한 현실을 반영해야 한다고 제안합니다. 즉, 곡물 수입으로부터 혜택을 받는 지역은 그 식량을 재배하는 지역의 환경적 비용에도 기여해야 한다는 것입니다. 이러한 숨겨진 흐름을 이해함으로써, 정책 입안자들은 식량 공급을 저해하지 않으면서도 배출량을 줄일 수 있는 더 나은 전략을 설계할 수 있으며, 국가를 먹여 살리는 비용이 더욱 공정하고 효과적으로 분담될 수 있도록 할 수 있습니다.