지속가능한 성장의 개념을 환경이 감당할 수 있는 범위내에서의 발전을 추구하는 것으로 이해한다면 우리는 어떤 형태로든지 환경이 허용하는 인간활동의 적정규모를 파악할 필요성과, 이 적정규모와 대비한 지역상황의 변화를 모니터링할 수 있는 환경지표를 개발해야 할 필요성에 직면한다. 이를 위하여 본 연구는 환경용량의 산정을 위한 제한된 소규모의 일반모델을 구축하고 이에 기초한 환경지표의 개발방법을 제시하였다. 특히 환경지표의 개발에 있어서는 기존의 환경지표가 순환적인 환경문제의 특성을 종합적으로 고려하는데 한계가 있었으며, 환경정책의 목표를 설정하는데 도움을 주지 못하였다는 점을 지적하였다. 그리고 이에 대한 대안으로서 부존의 자연환경, 지속가능한 인간활동의 적정규모, 환경부하의 크기, 그리고 환경의 질을 순환적으로 결합할 수 있는 지표체계 개발방법을 제안하였다. 이러한 지표체계는 환경정책과 환경프로그램의 목표치를 제공하고 환경상태에 대한 종합적인 모니터링 수단을 제공할 수 있다는 점에서 중요성이 강조될 수 있다. 그러나 이 논문에서 구축된 환경용량모델과 환경지표체계가 이산화탄소의 배출을 중심으로한 모델에 한정되어 있다는 점은 본 연구의 한계로 남는다.

지방의제21은 1992년 리우정상회담에서 채택된 의제21의 제28장에 명시되어 있는 권고사항으로 이의 작성과 시행을 위하여 국내외적으로 활발한 움직임이 일어나고 있다. 지방의제21의 성공적인 작성과 집행을 위하여 해결해야 할 이론적인 차원의 과제는 첫째, 지속가능한 성장의 개념을 환경이 지탱할 수 있는 범위 내에서의 성장, 즉 '환경한계용량내에서의 성장'이라는 보다 적극적인 개념으로 규정할 때, 환경용량을 어떻게 산출할 것인가의 과제와 둘째, 환경용량을 고려한 지속가능한 성장의 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있는 환경지표를 개발하는 작업이다. 환경지표의 설정을 위한 연구는 현재 활발히 진행중에 있으나 대부분의 환경지표는 환경용량을 고려하지 않은 상태에서 초기치와의 비교를 통하여 지역의 환경이 어느정도나 개선되고 있는지 아니면 악화되고 있는지를 파악하는 정도의 수준에 머물고 있다(김귀곤, 1994; 박영숙, 1994; 문태훈,1997:497-534).

그러나 지속가능한 성장이라는 것이 환경이 지탱할 수 있는 범위 내에서의 발전을 추구하는 것이라면 우리는 어떤 형태로든지 환경용량을 파악해야 할 필요성에 직면한다. 이렇게 산출된 환경용량에 기초하여 자연시스템이 어느정도나 인간의 활동을 지탱할 수 있을지를 파악하고 수용가능한 인간활동량을 제시해 줄 수 있는 환경지표가 개발되어야 할 필요가 있다는 것이다. 예를 들어 어떤 지역의 토지, 수자원의 양과 질, 산림이나 녹지의 분포정도, 대기의 상태등을 종합적으로 고려하여 그지역이 가지고 있는 환경용량이 어느 정도인지를 평가하고 이를 제약조건으로 할 때 수용가능한 인구규모, 산업활동의 규모, 주택의 규모, 교통량의 규모등은 어느 정도인지, 그리고 현재 해당지역이 어느정도의 위치에 와 있는지를 모니터링 할 수 있는 환경지표가 개발될 필요가 있는 것이다. 그러나 환경용량에 기반한 환경지표를 개발하려는 연구는 환경용량을 어떻게 산정할 것인가의 어려움 때문에 여전히 미개척의 분야로 남겨져 있는 것이 사실이다. 따라서 본 논문은 시론적인 의미에서의 연구로 지속가능한 성장을 위한 환경용량의 산출을 위한 소규모 모델을 구축하고 이에 기반한 환경지표의 개발방법을 제시하고자 하였다.

이를 위하여 본 연구는 크게 세부분으로 나누어 전개되었다. 첫째, 지속가능한 성장과 환경용량의 개념을 고찰하고 둘째, 환경용량의 산정을 위한 모델을 구축하고 셋째, 환경용량모델을 이용한 환경지표의 개발방법을 논의하였다. 연구의 방법으로 환경용량의 산정을 위한 모델링을 위해서는 동태적 체계이론(System Dynamics)에 기반한 컴퓨터모의실험 방식에 의하였다.¹⁾ 환경용량의 산정을 위한 모델링은 대기분야중 이산화탄소의 배출을 기준으로 한 소규모 모델의 구축에 한정하였다.
 

2. 지속가능성의 개념과 환경용량

(1)지속가능성의 개념

지속가능한 개발의 개념이 하나의 공식어로 등장한 것은 1979년 유엔 심포지움의 주제로 선택된 뒤 부터였으며(문순홍, 1995:12) 널리 알려지고 사용되기 시작한 것은 1983년 세계환경 및 개발위원회(WCED, 브룬트란트위원회)의 Our Common Future, 일명 브룬트란트 보고서 이후라 보여진다(파울에킨스, 1993:61). 당시 브룬트란트 보고서는 지속가능한 발전이란 "미래세대가 그들 스스로의 필요를 충족시킬 수 있도록 하는 능력을 저해하지 않으면서 현재 우리세대의 필요를 충족시키는 발전"으로 정의하고 있다. 이후 지속가능성의 개념은 다양한 형태로 규정되어 왔는데(파울에킨스, 1993:62), 지금까지 제기된 다양한 지속가능한 발전의 개념은 크게 소극적 개념과 적극적 개념으로 나누어 볼 수 있다(Hams, 1994:2-4).

소극적인 의미에서의 지속가능한 발전이란 각종 계획에 있어서 자연보전에 대한 고려를 더 깊이 하거나, 환경오염규제의 기준을 강화하거나, 에너지보존 규제의 기준을 강화하거나, 더 많은 재활용을 해야 한다는 등 공공 의사결정에 있어서 환경에 대한 관심의 비중을 높여 성장과 보존의 조화를 꽤하자는 것으로 풀이된다. 이러한 소극적 지속가능한 발전의 개념은 지난 수년간 폭넓은 공감대를 형성해 왔다. 그러나 소극적 개념하에서의 지속가능한 발전은 환경보존은 경제발전의 목적과 조화를 이루는 것이어야 하는 것으로 이해되며 따라서 환경과 자원을 보존하고 창조한다기 보다는 환경파괴와 자원고갈의 속도를 늦추는 정도에서 머물게 된다. 따라서 보다 성공적인 지속가능한 발전을 위해서는 소극적 개념의 접근은 불충분하다는 문제를 안고 있다.

적극적 지속가능한 발전의 개념은 환경한계용량내에서의 발전을 의미하며 더 나아가서는 현재 환경용량의 확대를 지향하는 "환경창조"의 개념으로 풀이된다. 따라서 적극적인 지속가능한 발전의 개념을 채택한다는 것은 환경정책에 있어서환경이 지탱할 수 있는 환경용량의 범위를 초과하는 인간활동을 억제할 뿐 아니라 나아가서는 삼림이나 녹색공간, 그리고 자연생태계의 보존과 확산을 통하여 주어진 환경한계용량을 점진적으로 확대시켜 나가는 여러 수단들을 적극적으로 활용하게 된다는 것을 의미한다.²⁾

현재 세계각국의 지방정부와 국내에서 작성하였거나 진행중인 대부분의 지방의제21은 환경용량의 한계를 명시적으로 고려하고 있지 않다는 점에서 소극적인 지속가능한 발전의 개념에 입각한 행동계획으로 볼 수 있다. 이것은 환경문제에 대한 인식이 미약한 상태에서 급격한 환경보전과 환경창조의 논리로 진행하는 것이 현실적인 무리를 낳을 수 있다는 점에서 이를 완화한 소극적인 지속가능한 개발의 개념이 채용되고 있기 때문으로 생각할 수 있다. 이러한 소극적인 지속가능한 발전의 개념은 환경보전을 주장하는 다양한 시각중 비교적 온건한 시각에 속하는 것이며 각 국가와 지방정부들이 현실적으로 취해온 개념이기도 하다. 그러나 앞으로 지속가능한 발전의 개념은 적극적인 개념에 입각한 환경창조의 논리로 발전되어 나갈 것으로 전망된다.

사실 브룬트란트 위원회나 UNEP, ICLEI등 국제기구들에 의해 활용되고 있는 지속가능성의 개념 역시 적극적인 의미의 지속가능성을 의미한다고 볼 수 있다. 언어의 표현이 다소 다르긴 하지만 "자연의 환경용량내에서 이루어지는 발전"임을 공통적으로 지적하고 있기 때문이다. 지구환경용량을 벗어나지 않는 범위내에서의 발전이란 자연자원이 발전의 과정에서 다소 손상을 입더라도 그 손상의 정도가 자연계가 지탱할 수 있는 범위내에서 일어나는 것이어서 자연계 스스로의 회복과 자생적인 환경용량의 성장이 가능한 범위내에서의 발전을 의미하는 것이다. 따라서 지속가능한 발전의 개념은 성장과 보전의 단순한 조화가 아닌 "환경용량內"라는 제약조건이 첨부된 상태하에서 성장과 보전의 조화와 환경용량의 증대를 지향하는 적극적인 개념으로 이해하는 것이 타당하다고 할 수 있다. 이러한 견해는 국내학자들에 의해서도 공유되고 있다. 양병이 교수는 "지속가능한 개발은 인구의 크기와 성장이 생태계의 생산능력의 한계안에서 조화를 이룰 때 추구될 수 있으며 그 한계는 자원탐사, 기술발전의 방향, 투자방향, 제도변화, 인식변화 등을 통하여 달라질 수 있음"을 주장하고 있다(양병이, 1995:163).³⁾ 이렇게 지속가능성의 개념을 적극적으로 규정하여 '환경용량내의 발전' 또는 '생태계 능력의 한계안에서의 조화'로 파악한다면 다음 과제는 이 환경용량을 어떻게 파악해 나갈 것인가로 압축된다.

(2)환경용량(Environmental Carrying Capacity)

원래 환경용량의 의미는 자연생태계가 지탱할 수 있는 최대 인구의 규모를 의미한다(Miller, 1979). 이러한 환경한계용량의 개념과 관련하여 지구의 한계용량은 어느정도인가에 대해서는 많은 논란이 거듭되고 있다. 대체로 논의는 두부류로 갈라지는데 한부류의 연구는 모든 비용을 지불해서라도 지구가 지탱할 수 있는 최대의 인구규모가 얼마인가에 집중되며 다른 한 부류의 연구는 생명을 지탱시키는 생태계가 파괴되지 않는 범위내에서 수용가능한 최대 인구의 규모를 밝히는데 집중된다(Baldwin,1985:12). 그러나 이미 대부분의 생태학자들은 지구의 한계용량은 초과되었다고 보며 이러한 상태하에서 문제는 삶의 질과 지속가능성에 모아지고 있다. 즉, 한계용량 이상의 삶을 지구가 지탱할 수는 있으나 여기서는 필연적으로 삶의 질의 저하를 수반하게 된다는 것이다. 이렇게 보면 환경용량은 "일정한 삶의 질을 지속적으로 유지할 수 있는 수준에서 지역이 지탱할 수 있는 인간활동의 수준"으로 정의할 수 있다(Bioshop et.al. 1974;김선희, 1996). 이러한 입장에서 논의되는 한계용량에 대한 개념은 인간활동이 자연생태계에 미치는 영향, 오염규제를 위한 기준의 설정, 재활용 자원의 지속적인 추출을 가능케 하는 자원개발의 한계, 자연환경에 악영향을 가할 수 있는 인간활동의 한계점의 규명 등 다양한 연구에 활용되고 있다(김선희, 1996).

보다 구체적으로 이러한 한계용량에 대한 연구는 세부류로 갈라진다(Baldwin, 1985:13). 첫째, 미래의 자원개발 기반을 파괴하지 않는 범위내에서 추출할 수 있는 재활용가능한 자원의 추출량은 어느정도가 되어야 할 것인가를 규명하는데 이용된다. 둘째, 대기나 수질기준의 설정에서와 같이 인간건강에 영향을 미칠 수 있는 한계점을 규명하기 위한 연구에서 한계용량의 개념이 사용되는 경우이다. 이 한계점이 규명되면 기준을 충족시키기 위하여 감소되어야 할 오염물질의 양을 계산할 수 있고 반대로 인간에 해를 미치는 정도의 오염물질 배출량을 계산할 수도 있다. 셋째, 자연환경에 악영향을 가할 수 있는 인간활동의 한계점의 규명 등에 관한 연구이다. 이에 대한 가장 좋은 예는 야생동식물 서식지를 파괴하지 않으면서 수용할 수 있는 관광객의 수는 최대한 어느정도인가에 대한 연구, 일정한 삶의 질과 환경의 질을 목표로 할 때 도시의 인구수용량이 어느정도이며 현재의 상태는 어떠한가에 대한 연구들이다(Onishi, 1994). 본 연구에서 의도하고 있는 환경용량에 대한 연구는 위의 연구범주에서 분류한다면 세 번째 부류에 속한다. 즉, 주어진 자연조건하에서 이러한 자연환경을 파괴하지 않는, 자연의 재생산능력을 해치지 않는 범위 내에서의 인간활동의 한계점이 어느정도인가를 파악하고자 하는 것이기 때문이다.

이러한 한계용량에 대한 연구는 환경정책에 몇가지 중요한 응용가능성을 시사해 주고 있다. 만약 인간활동의 한계가 과학적 방법으로 규명될 수 있다면 각종 계획과 인간활동에 대한 여러 가지 결정을 보다 용이하게 내릴 수 있을 것이다. 그러나 문제는 환경의 한계용량이라는 것이 고정된 것이 아니라는 점이다. 환경한계용량은 기술의 발전정도, 인간의 선호도, 생산과 소비를 망라하는 경제활동의 구조 등에 의하여 지속적으로 변화할 수 있는 것이기 때문이다. 뿐만 아니라 환경의 한계용량은 물리적환경과 생물학적 환경과의 상호작용에 의해서도 끊임없이 변화한다(Arrow, Bolin, Costanza et.al, 1995:520-521). 따라서 고정된 숫적인 개념으로서의 한계용량은 의미가 없으며 일정한 환경의 질을 목표로 할 때, 인간활동과 환경요소들간의 복합적이고 순환적인 양방향의 상호작용에 의하여 변화되는 개념으로 파악되어야 한다.

3. 환경용량을 고려한 인간활동의 한계 산정을 위한 모델링

환경용량의 산정을 위한 모델은 시론적인 의미에서 제한된 소규모 일반모델의 구축에 한정하였다. 모델의 구축은 동태적체계이론(System Dynamics)의 모델링방법을 사용하였다. 이 동태적 체계이론은 1961년 MIT의 J. Forrester 교수가 산업체 在庫量의 불안정한 변화, 노동력의 불안정한 변화, 그리고 시장점유율의 감소 문제를 다루기 위하여 공학의 제어이론(Control Thoery)에 바탕을 둔 컴퓨터 모의실험 결과를 다양한 각도로 분석한 『산업 동태론(Industrial Dynamics)』을 저술한 것이 방법론적인 효시가 된다. 이후, 동태적체계이론은 거시적인 차원에서는 도시 및 산업문제, 지속가능한 발전문제들을 포함한 다양한 사회 및 경제문제에 대한 이해나 해결책을 모색하기 위하여, 그리고 미시적인 차원에서는 인간의 의사결정행위에 대한 이해를 증진시키기 위한 방법으로 광범위하게 응용되어 왔다 (Forrester, 1961, 1969, 1971; Hamilton, et. al., 1969; Mass, 1974; Sterman, 1987; Darling and Richardson, 1990; Choucri, 1995; Radzicki et.al, 1995).⁴⁾ 이 접근방법의 특징은 모든 현상을 환류체계(Feedback System)의 관점에서 이해한다는 것과, 파라미터의 정확한 측정보다는 연구하고자하는 특정변수가 시간의 변화에 따라 어떻게 동태적으로 변화해 나가는가에 기본적인 관심을 둔다는 것이다. (Richardson,1982: 1-2; Meadows,1980: 30-36).⁵⁾

이러한 동태적체계론에 입각한 환경한계용량 산정을 위한 모델의 개념도는 [그림1]과 같다. 모델은 크게 인구, 산업, 주택, 환경, 토지의 다섯개 부문으로 구성되어 있으며 각부문은 서로간에 영향을 주고받는 역동적인 관계를 가지는 것으로 설정되어 있다. 모델의 목적은 녹지를 포함하는 토지공간이 주어져 있다고 가정할 때, 이 공간내에서 일정한 환경의 질을 유지할 수 있는 지속가능한 산업활동, 인구 및 주택의 규모는 동태적으로 어떻게 변화해가는가를 규명하는 것이다(모델내 변수들간의 상호관계 및 상세한 내용은 부록 Diagram과 Equation 참조).
 

전체적인 모델의 구조를 간략히 설명하면 다음과 같다. 모델은 토지부문(Land Sector)에서 가용토지면적이 한정되어 있다는 가정에서 출발한다. 주어진 토지용량의 한계속에서 산업활동이 이루어지게 되는데 산업활동의 변화는 산업부문(Industry Sector)에서 산업체수의 변화로 파악된다. 산업체 수의 증감은 인구부문(Population Sector)에서 인구의 증감이 일어나면서 노동력이 어느정도나 원활하게 공급되는가에 영향을 받는다. 그런데 지역으로의 인구유입은 산업부문(Industry Sector)에서의 고용상태, 주택부문(Housing Sector)에서의 주택사정, 그리고 환경부문(Pollution Sector)에서의 환경상태에 의하여 종합적으로 영향을 받는다.⁶⁾ 고용사정과 주택의 사정이 좋고 환경상태가 양호하면 지역의 인구유인 매력이 커서 인구가 활발히 유입되고 따라서 노동력 역시 풍부하게 제공되어 산업활동이 활발히 이루어지겠지만 고용사정이나 주택의 사정, 혹은 환경상태가 좋지 않게되면 이 지역의 매력도는 감소하면서 인구의 유입이 감소될 것이고 따라서 산업활동은 위축된다. 그러나 인구의 유입이 활발히 일어난다 하더라도 이 모델에서 산업활동은 무한히 증가할 수 없다. 산업체나 주택, 녹지의 토지점유율이 점차 높아져서 가용토지가 부족하게 되면 산업체의 입지가 제약을 받게되고 따라서 산업활동의 성장은 지연될 것이기 때문이다. 모델은 이 다섯부문들이 밀접한 상호작용을 일으키면서 각 부문의 주요변수들의 행태가 시간의 흐름에 따라 어떻게 변화해 가는가를 나타낼 수 있도록 모델링되었다.⁷⁾

이 모델에서 환경부문은 가장 중요한 부문으로 전체 모델중 환경부문만을 따로 제시하면 아래 [그림2]와 같다.
 

환경부문 모델을 간략히 설명하면 다음과 같다. 산업부문에서 배출되는 이산화탄소의 배출(industry pollution)은 이 모델에서 주된 오염물질로 설정되고 있다. 주어진 토지내의 주어진 자연환경인 녹지는(green space) 지역주민들에게 신선한 산소를 공급해 주는(green space needed per person) 한편 산업체에서 배출되는 이산화탄소를(industry pollution) 흡착하는(co₂ sink by green space) 흡수원으로서의 역할도 동시에 하게된다. 그런데 녹지의 면적은 인구의 증감에 따라(desired green space needed), 그리고 환경의 질(pol index)이 변화하여 녹지의 필요성에 대한 지역주민들의 요구가 변화함에 따라(green space multiplier) 계속 변화한다. 그러나 주어진 토지용량내에서 녹지면적의 증가는 토지용량의 한계범위를 압박하여 산업체의 증가는 물론 주택의 증가를 억제하는 요인으로 작용한다. 여기서 환경의 질은(pol index) 산업체에서 생산되고 있는 이산화탄소의 단위면적당 배출량과 바람직한 단위면적당 이산화탄소배출량의 비율로 산정하였는데

$$ rm "co2 per unit land" over "desired co2 per unit land"

로 계산되었다.⁸⁾

모델의 시뮬레이션 결과는 [표1], [그림3], [그림4]에 나타나 있다. [표1]은 초기값과 균형점에서 각 변수들의 값을 나타내고 있으며 [그림3], [그림4]는 시간의 흐름에 따른 각 변수들의 동태적인 변화를 나타내고 있다. 초기값은 임의로 주어지므로 큰 의미가 없으나 균형값들은 모델내의 각 변수들이 주어진 토지면적내에서 일정한 환경의 질을 유지하기 위하여 동태적인 상호작용을 거치면서 도달하고 있는 적정한 산업체, 주택, 인구, 녹지의 규모를 나타내고 있다.
 

4. 환경용량을 고려한 환경지표의 개발

(1) 환경지표에 관한 기존의 연구

환경지표를 활용하기 위한 노력은 1969년 미국의 국가환경정책법이 중요한 기점이 되었다고 한다. 즉, NEPA에서 환경자문위원회로 하여금 환경상태 측정을 위한 일련의 지수를 마련케 하였는데 이 임무로 말미암아 환경지표의 개발이 자극되었다는 것이다(과학기술처,1990:6).

근래에 들어 지방의제21의 작성과 실천을 위해 외국의 지방정부들이 구축하고 있는 환경지표들은 다양하다. '94 지구환경회의에 참가한 미국의 시애틀市는 "The Sustainable Seattle 1993" 이라는 보고서를 통하여 시애틀市의 지속가능한 도시발전을 위한 지표개발을 위한 노력을 소개하고 있다(Sustainable Seattle, 1994). 즉 환경, 인구 및 자원, 경제, 문화 및 사회분야등에 걸친 약 40개의 항목으로 구성된 지속가능한 발전을 위한 지표를 개발하여 시애틀 시민에게 당면 환경문제의 심각성을 알리고 경각심을 가지게 하며 문제해결에의 참여를 유도해 내기 위하여 이용한다는 것이다. 이러한 환경지표의 설정을 위한 노력은 뉴질랜드의 해밀턴市에서도 활발히 추진되고 있다. 해밀턴시는 2020년의 미래상이란 환경보존의 행동계획을 자연녹지, 수자원, 대기, 폐기물, 에너지, 도시의 형태, 교통, 건강과 복지, 지역공동체의 권한증대, 농업등 각 분야에 걸친 측정가능한 지표의 개발에 대한 연구를 진척시키고 있는 것이다(Hamilton City, 1995). 한편 미국의 애틀란틱 환경센타(Atlantic Center for the Environment)의 Maureen Hart는 카테고리별로 지속가능성 지표를 광범위하게 제시하고 있는데 대부분의 지역공동체들이 사용하고 있는 지표들은 경제, 사회, 환경, 정부의 네분야에 공통적으로 집중되고 있으며 그 이외에도 자주 사용되고 있는 지속가능성 지표들의 종류는 교육, 공공안전, 건강, 리크리에이션, 주택, 자원이용, 삶의 질, 교통, 인구 등의 분야에 광범위하게 걸쳐지고 있다(1996.10.http://www.subject matters.com/indicators).⁹⁾

일본에서 환경건전성 평가를 위하여 개발된 지표체계의 예로는 크게 자연환경과 그 상태표시지표, 사람과 환경에 대한 지표, 생활환경을 표시하는 지표 등의 3대지표로 분류하고 이를 다시 중간지표와 개별지표로 상세화하고 있는 것을 들 수 있다(과학기술처, 1990:48-52). 또, 內藤正明와 森田恒辛은 도시환경의 건전성을 평가하는 환경지표를 구성하였는데 특징은 부여받은 자연환경과 이를 이용하는 인간과의 관계, 그리고 그 결과로 나타나는 환경상태를 나타내는 지표체계가 인과관계의 관점에서 체계적으로 제시되고 있다는 점이다(內藤正明, 森田恒辛, 1995:204-205).

국내의 환경지표에 관한 연구도 비교적 활발한 편이다. 양병이 교수는 도시 생활환경이 갖추어야 할 요소로 안전성, 건강성, 능률성, 쾌적성을 들고 각 요소별 지표를 사용하여 도시수준의 환경, 커뮤니티수준의 환경, 주거수준의 환경에 대한 실태분석을 시도하고 이를 종합하여 전체적인 도시환경의 질을 분석하였다(양병이, 1981). 김귀곤 교수는 생태도시(Ecopolis)의 목적을 자연과의 공생, 적정한 물질순환의 확보와 유지, 여유있고 쾌적한 단지의 창조, 인간과 생물에 온화한 환경의 전개등 네가지로 설정하고 생태도시에 대한 평가지표를 크게 환경의 생태적 측면, 삶의 질 측면, 형평의 측면, 역할분담의 측면으로 나누고 각각의 측면에 세부적인 중간지표, 항목, 측정변수를 설정함으로써 생태도시 평가지표를 제시하고 있다(김귀곤, 1993:84-95). 이외에도 전문가의견조사를 통하여 도시지속성지표를 개발하고 있기도하다(김귀곤ㆍ김훈희, 1997).

(2) 환경용량을 고려한 지표체계

지금까지 이루어진 지속가능한 발전을 위한 지표체계를 살펴보면 몇가지 공통되는 경향을 감지할 수 있다. 첫째, 지속가능한 발전을 위한 지표체계는 삶의 질을 포함하는 광범위하고도 종합적인 지표체계로 발전해 나가고 있다는 점이다. 둘째, 종합적인 지표체계로의 발전은 크게 보아 두가지 방식으로 접근되고 있다. 한부류는 경제, 사회, 환경, 정부등 분야별 지속가능한 지표체계를 개발하고 이들을 종합하는 방식이다. 이런 부류의 지표들은 지속가능한 도시발전을 위한 지방의제21의 구체적인 실행프로그램에서 광범위하게 제시되고 있는 지속가능성 지표들로서 Maureen Hart 등에 의하여 종합적으로 정리되고 있는 지표체계가 그 대표적인 예라 할 수 있다(1996.10.http://www.subjectmatters.com/indicators). 또다른 방식은 일본의 內藤正明과 森田恒辛이 제시하는 지표체계와 같이 자연환경의 상태를 측정하는 지표체계, 환경에 대한 인간의 영향에 관한 지표체계, 그리고 환경질의 지표체계등 유기적인 관계의 지표체계를 개발하여 이들을 종합하는 방식이다(內藤正明, 森田恒辛, 1995:204-205). 위에서 지적하였듯이 이러한 환경지표의 특징은 부여받은 자연환경과 이를 이용하는 인간과의 관계, 그리고 그 결과로 나타나는 환경상태를 나타내는 지표체계가 인과관계의 관점에서 체계적으로 제시되고 있다는 점이다.

사실 현재까지 개발되고 있는 지속가능성을 위한 지표체계의 대부분은 부문별 지표를 개발하고 이들을 종합하는 방식이다. 비교적 손쉽게 지표체계를 개발할 수 있다는 점과 지속가능한 개발을 위해서 어느 부분이 취약한지를 용이하게 파악할 수 있게 한다는 점이 이런 유형의 지표체계가 지니는 장점이라 볼 수 있다. 그러나 이러한 지표체계는 각 부문간의 관계가 유기적으로 연결되어 있지 않아 지속가능한 개발을 위한 종합적인 시각을 제시한다기 보다 여전히 부문별로 단편적인 시각에 머물게 될 우려가 있다는 한계가 있다. 이런 점에서 內藤正明과 森田恒辛의 지표체계는 그만큼 발전된 것이라 보여진다. 주어진 자연환경과, 자연환경에 대한 인간의 행위, 그리고 인간행위의 결과로 변화되는 도시환경의 질을 인과관계의 관점에서 체계적으로 모니터링 할 수 있도록 하고 있기 때문이다.

그러나 이 지표체계는 그 명칭에서도 알 수 있듯이 환경의 건전성을 평가하는데 주목적을 둔 것이지 지속가능한 발전을 목적으로 하는 지표체계가 아님을 유의할 필요가 있다. 바꾸어 말하면 자연환경이 허용하는 범위내에서 일정한 환경의 질을 유지할 수 있는 지속가능한 상태로 지역의 여러 여건들이 수렴되고 있는지 또는 이탈하고 있는지를 측정하고 모니터링할 수 있는 지표체계가 아니라는 것이다. 이렇게 보면 위에서 살펴본 Maureen류의 지속가능성 지표체계와 內藤正明과 森田恒辛 類의 유기적인 관점을 결합하되 환경용량의 개념을 고려한 지표체계를 구축하는 것이 지속가능성 지표체계의 과제라 할 수 있다. 환경용량의 개념을 고려하면서 이상 두가지 방식의 지표체계를 종합한 대안적인 지표체계의 개념도는 다음 [그림5]와 같다.
 

이러한 지표체계의 개념도는 앞에서 환경용량하 적정한 인간활동의 규모를 파악하기 위해 구축하였던 모델과 밀접한 연관성을 지니고 있다. 첫째, 환경용량모델에서의 토지용량과 녹지의 면적은 [그림5] 개념도에서 부존환경에 해당하는데 이 부존환경이 결국은 환경용량을 결정하게 된다. 그러나 이 부존환경의 크기가 환경용량을 직접적으로 나타내는 것은 아니다. 환경용량은 이 부존환경하에서 결정되는 적정 인구규모, 산업체의 수, 주택의 수 등으로 표현된다. 둘째, 환경용량모델의 시뮬레이션의 결과에서 얻어진 적정 산업체, 주택, 인구의 규모들은 [그림5] 개념도의 지속가능한 경제, 사회 각부문의 적정규모에 해당한다고 볼 수 있다. 일정한 환경질을 목표로 할 때, 주어진 부존환경하에서 도달하는 적정 경제, 사회 각부문의 규모는 바로 환경용량을 나타내는 것이라 할 수 있다. 셋째, 환경용량모델에서 각종 산업체에 의하여 배출되는 이산화탄소의 배출량은 [그림5] 개념도에서 환경부하의 크기로, 넷째, 환경용량 모델에서의 환경지수는 [그림5] 개념도에서 환경의 질에 해당한다. 이러한 관계를 정리하면 [표2]와 같다.
 

앞에서 제시된 환경용량모델과 [그림5]의 개념도에 따라 부존환경, 지속가능한 경제, 사회, 정부의 규모, 환경부하의 크기, 환경의 질 등 각 구성요소별로 지속가능성 지표를 설정하면 [표3]과 같다.

[표3]에서 제시되고 있는 각 지표들은 환경용량모델을 구성하는 변수들중에서 지표로 사용이 적절한 변수들을 모은 것이다. 여기서 제시된 지표의 초기값 중에서 총가용토지면적, 총인구, 산업체의 수, 주택의 수는 시스템다이나믹스 시뮬레이션 모델에서의 저량변수(stock variable)로서 임의로 부여하게 되는 초기값이며 산업체증가와 감소, 주택의 증가와 감소치들은 유량변수(rate variable)와 보조변수(auxiliary variable)에 의하여, 그리고 나머지 초기값들은 보조변수(auxiliary variable)에 의하여 계산된 값들이다(부록 모델Equation참조). 균형값은 모델 시뮬레이션의 결과 인구, 산업체의 수, 주택의 수, 녹지면적, 그리고 환경지수가 균형상태에 도달했을 때 각 변수들이 가지는 값을 표시하고 있다.

부존환경을 나타내는 주요지표로는 총가용토지면적, 녹지면적 그리고 토지점용비율(LFO: Land Fraction Occupied, 녹지, 공장부지, 택지 등에 의하여 사용되고 있는 토지의 면적이 총 가용토지면적에서 차지하는 비율)을, 지속가능한 인구, 경제, 사회 등의 적정규모를 나타내는 주요지표로서 총인구, 산업체의 수, 노동인구, 주택의 수가 사용되고 있다. 환경부하의 크기를 나타내는 지표로는 이산화탄소의 배출량을 주된 지표로 사용할 수 있으며 환경의 질을 나타내는 지표로는 환경지수가 사용되고 있다. 주요지표 이외에 세부지표도 제시되고 있는데 예를 들면 총인구라는 지표와 더불어 인구유입과 유출을 지표로 사용할 수 있고 지역내 총 산업체 수와 더불어 산업체 증가와 감소분을 보충지표로 같이 사용할 수도 있다는 것이다.

[표3]에서 균형값으로 제시된 각종 수치들은 일정한 환경의 질을 목표로 할 때 주어진 부존환경하에서 최대한 달성할 수 있는 환경의 질을 지탱할 수 있는 인구의 규모, 산업체의 수, 주택의 수의 적정규모를 나타내는 수치이다. 예를 들면 환경지수 2.9를 달성하는 약 40Km² 넓이의 지역에서 지속가능한 인구는 최대 약 36000명, 산업체는 약 550개 업체, 노동인구는 약 17000명, 주택의 수는 약 25000호 정도 된다는 것이다.
 

2

$$ rm{ population} over {houses TIMES "household size" }

전체인구 대비 입주가능자들의 수. 이값이 1보다 크면 주택부족

3

$$ rm "co2 per unit land" over "desired co2 per unit land"

단위면적당 이산화탄소의 배출량 대비 바람직한 단위면적당 이산화탄소의 배출량. 이값이 1이면 목표로 하는 환경의 질을 달성

여기서 제시된 균형값들은 실재 데이터를 사용하지 않은 제한된 소규모의 일반모델에서의 결과이므로 이 지표값들은 예시 이상의 의미를 가지지는 않는다. 그러나 시론적인 의미에서의 이 환경용량모델에 기초한 환경지표체계는 환경정책의 목표설정과 관리에 몇가지 시사점을 제공해 줄 수 있다고 본다. 우선, 개발이 환경의 허용범위내에서 이루어져야 한다는 지속가능한 발전에 대한 서술적인 논의를 경제, 사회등 각 분야별로 허용가능한 적정규모를 제시함으로써 보다 구체화된 논의로 발전시킬 수 있다는 점이다. 둘째, 모델자체가 특정지역을 겨냥한 것이 아니라 일반모델로 구축되었으므로 모델에 사용되는 파라미터를 특정지역에 대한 실측데이터로 조정한다면 해당지역에 대한 환경용량의 산정과 지속가능한 지표체계의 개발에 활용될 수 있을 것이다. 마지막으로 이 모델은 이산화탄소의 배출량만을 기준으로 하고 있어 다양한 대기오염물질과 다른 환경분야를 모두 포함하고 있지 않다는 한계가 제기될 수 있다. 이것은 본 연구의 한계라고 볼 수 있으며 앞으로의 연구과제로 남는다. 그러나 이러한 문제는 우선 어느분야를 가장 우선적인 환경정책의 대상으로 삼을 것인가의 문제와 직결된다고 볼 수 있다. 근래에 이산화탄소의 배출에 대한 국제적인 관심이 고조되고 있어 이 모델은 그동안 상대적으로 등한시 되어왔던 이산화탄소의 배출관리를 위한 모형으로도 발전할 수 있다는 점을 지적할 수 있다. 그리고 수질분야와 폐기물분야는 앞으로의 연구를 통하여 어렵지 않게 이 모델에 포함될 수 있을 것으로 판단된다. 수질오염과 폐기물문제 역시 본연구의 모델에 포함된 인구부문과 산업체부분으로 부터의 오염물질 배출에 의한 것이기 때문이다.

5. 결론

본 연구의 목적은 지속가능한 성장이라는 것을 환경용량 내에서의 성장이라는 적극적인 개념으로 이해하고, 환경용량을 고려한 지속가능성 지표체계의 개발을 연구하는 것이었다. 지금까지의 환경지표체계가 부문별 지표들의 단순통합이어서 지표들간의 유기적인 통합관계가 약하다는 문제를 지니고 있었고, 순환적인 인과관계의 특성을 지닌 환경문제에 대한 고려가 약하였으며, 환경프로그램의 목표설정에 도움을 주는데 한계가 있었다는 점을 지적하였고 이에 대한 대안적인 지표체계를 제안하였다.

이 논문에서 제시하고 있는 환경용량에 기반한 환경지표는 "모든 것은 서로 다른 모든 것에 연결되어 있다"는 순환적인 인과관계를 지닌 환경문제의 특성에 입각하고 있으며, 부존자연환경내에서 지속가능한 인간활동의 적정규모를 제시함으로서 환경정책이나 행동계획의 목표치 설정에 도움을 줄 수 있는 지표체계라는 특징을 지닌다. 사실 각종 환경행동계획들은 주로 환경보전 행동을 자체적으로 평가하고, 환경상태를 모니터링하여 평가를 하는 것이 그 주종을 이룬다. 그런데 환경상태에 대한 평가는 곧바로 새로운 환경정책의 형성을 위한 출발점이 된다. 환경지표는 곧 환경상태에 대한 평가의 기초적인 수단이기 때문에 그 중요성이 강조되는 것이다. 따라서 환경용량의 산정과 이에 기반한 환경지표의 설정은 환경정책과 환경프로그램의 목표치를 제공하고 아울러 환경프로그램의 실행결과에 대한 모니터링 수단을 제공할 수 있다는 점에서 환경지표의 개발을 위한 새로운 접근방식이라 할 수 있을 것이다.

본 연구의 한계와 앞으로의 연구과제는 다음과 같다. 우선, 이 논문에서 구축된 환경용량모델은 대기오염중 이산화탄소의 배출을 중심으로 한 모델에 국한되어 있다. 따라서 현재의 단순한 환경용량모델은 앞으로 수질, 폐기물 분야를 포함하는 더욱 종합적인 모델로 발전되어 나가야 할 것이다. 그리고 이산화탄소의 배출을 중심으로 본 논문에서 제시된 지표체계는 확장된 종합모델에 기반하여 보다 광범위하고 상세한 개별지표가 구축되어 나가야 할 것이라는 점이다. 마지막으로, 이렇게 개발된 지속가능성 지표체계에 기반하여 특정지역들의 지속가능성을 조사하고 이 조사결과들을 기존의 지표체계에 의하여 조사된 결과들과 비교해 보는 비교연구도 의미가 있을 것이다.

1) 모델의 구축과 시뮬레이션을 위해서 Stella II 3.05 for Windows를 사용하였다.

2) 문순홍박사는 이러한 정책적 수단의 유형을 '생태전략'이라 칭하고 있다(문순홍, 1995:9).

3) 따라서 "sustainable development"의 개념은 지구가 감당할 수 있는 범위내에서의 발전이란 의미를 강하게 내포하고 있기 때문에 불필요한 혼돈을 가져올 수 있는 "지속가능한 발전"보다는 "지탱가능한 발전"으로 사용함이 더 적확한 표현으로 생각된다(문태훈, 1997:460-461).

4) 동태적 체계이론의 개념적인 차원에서의 이해와 방법론상의 유용성에 관해서는 Forrester (1987), Forrester (1980)를, 그리고 동태적 체계이론에 대한 비판으로서 Legasto & Maciariello (1980)을 참조.

5) 동태적체계이론의 특징에 대한 보다 상세한 논의는 문태훈(1993), 문태훈,최남희(1996)참조. 환류체계의 관점에 대한 광범위하고 종합적인 논의는 Richardson(1991)을 참조할 것. 

6)여기서 고용상태는 노동인구 대비 직업의 수 (

$$ {rm "labor force"} over {rm job }

), 주택사정은 총인구 대비 입주가능인구(

$$ {rm population} over {rm houses TIMES "household size" }

), 환경상태는 단위면적당 이산화탄소의 양 대비 단위면적당 목표 이산화탄소의 양으로(

$$ {rm" co2 per unit land"} over {rm "desired co2 per unit land" }

) 설정되었다.

7) 이 모델에서 환경부문을 제외한 인구, 산업, 주택, 토지부문은 Urban Dynamics Model에 기초하였다. 이 부문들의 동태적인 역학관계와 모델링에 대한 보다 상세한 설명은 Alfeld, Louis Edward & Alan K. Graham(1976) 참조.

8) '단위면적당 바람직한 이산화탄소의 양'은 목표로 하는 환경의 질을 나타내는 것으로 정책목표에 따라 가변적으로 설정될 수 있다. 예를 들면 강원도 지역에서 달성되고 있는 대기질을 목표로 한다면 강원도 지역에서의 단위면적당 이산화탄소의 배출량을 '단위면적당 바람직한 이산화탄소의 양'으로 설정하는 것이다. 이 모델에서는 한국에서의 평균 단위면적당(Km²) 이산화탄소의 배출량을(탄소톤) 기준으로 하였다. 1993년을 기준으로 할 때 한국에서의 총 이산화탄소의 배출량은 92,052,200 CO₂톤으로 추정되고 있으며 총 국토면적이 99394 km² 이었다(통계청, 1996:145, 158).

9) 여기서 논의된 각종 지표체계에 대한 보다 상세한 설명은 문태훈(1996) 참조.

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INIT houses = 14000

housing_construction=houses*housing_construciton_normal*housing_construction_multi

housing_demolition = houses*housing_demolition_normal

household_size = 4

household_to_houses_ratio = population/(houses*household_size)

housing_construciton_normal = .07

housing_construction_multi = housing_availability_multi*housing_land_multiplier

housing_demolition_normal = .033

housing_availability_multi = GRAPH(household_to_houses_ratio)

(0.00, 0.1), (0.2, 0.2), (0.4, 0.35), (0.6, 0.5), (0.8, 0.7), (1, 1.00), (1.20, 1.35), (1.40, 1.60), (1.60, 1.80), (1.80, 1.95), (2.00, 2.00)

industry_structure(t) = industry_structure(t - dt) + (industry_construction - industry_demolition) * dt

INIT industry_structure = 1000

industry_construction= industry_structure*industry_construction_multi*industry_construction_normal

industry_demolition = industry_structure*industry_demolition_normal

industry_construction_multi= industry_env_factor_multi*industry_labor_force_multiplier*industry_land_multiplie

industry_construction_normal = 0.041

industry_demolition_normal = 0.025

jobs = industry_structure*job_per_industry_structure

job_per_industry_structure = 31

labor_force = population*labor_participation_fraction

labor_force_to_job_ratio = labor_force/jobs

labor_participation_fraction = 0.468

attractiveness_of_job_multi = GRAPH(labor_force_to_job_ratio)

(0.00, 2.00), (0.2, 1.95), (0.4, 1.80), (0.6, 1.60), (0.8, 1.35), (1, 1.00), (1.20, 0.5), (1.40, 0.3), (1.60, 0.2), (1.80, 0.15), (2.00, 0.1)

industry_labor_force_multiplier = GRAPH(labor_force_to_job_ratio)

(0.00, 0.2), (0.2, 0.25), (0.4, 0.35), (0.6, 0.5), (0.8, 0.7), (1, 1.00), (1.20, 1.35), (1.40, 1.60), (1.60, 1.80), (1.80, 1.95), (2.00, 2.00)

area = 40.468

house_land = houses*land_per_house

house_test1 = 1

industry_land = industry_structure*land_per_industry_structure

land_fraction_occupied= (land_per_industry_structure*industry_structure+land_per_house*houses+green_space)/area

land_per_house = 0.000217*house_test1

land_per_industry_structure = 0.004656

housing_land_multiplier = GRAPH(land_fraction_occupied)

(0.00, 0.4), (0.1, 0.7), (0.2, 1.00), (0.3, 1.25), (0.4, 1.45), (0.5, 1.50), (0.6, 1.50), (0.7, 1.40), (0.8, 1.00), (0.9, 0.5), (1, 0.00)

industry_land_multiplier = GRAPH(land_fraction_occupied)

(0.00, 1.00), (0.1, 1.15), (0.2, 1.30), (0.3, 1.40), (0.4, 1.45), (0.5, 1.40), (0.6, 1.30), (0.7, 0.9), (0.8, 0.5), (0.9, 0.25), (1, 0.00)

green_space(t) = green_space(t - dt) + (gs_change) * dt

INIT green_space = 10

gs_change = (gap/adjust_time)*gsm_factor

pollution(t) = pollution(t - dt) + (pollution_inc - pollution_dec) * dt

INIT pollution = 177800

pollution_inc = industry_pollution*pol_deter_factor

pollution_dec = pollution*co2_dec_normal+co2_sink_by_green_space

adjust_time = 3

co2_dec_normal = 0.5

co2_emission_per_unit_industry = 143.95

co2_per_unit_land = pollution/area

co2_sink_by_green_space = green_space*co2_sink_per_green_space

co2_sink_per_green_space = 1074

desired_co2_per_unit_land = total_co2/total_area

desired_green_space_needed = population*green_space_needed_per_person

gap = desired_green_space_needed-green_space

green_space_needed_per_person = 0.000333

gsm_factor = IF(gap>0) THEN(green_space_multiplier) ELSE 1

industry_pollution = industry_structure*co2_emission_per_unit_industry

pol_index = co2_per_unit_land/desired_co2_per_unit_land

total_area = 99394

total_co2 = 92052200

attract_of_pol_multi = GRAPH(pol_index)

(0.00, 1.40), (0.2, 1.40), (0.4, 1.35), (0.6, 1.30), (0.8, 1.15), (1, 1.00), (1.20, 0.8), (1.40, 0.65), (1.60, 0.5), (1.80, 0.45), (2.00, 0.4)

green_space_multiplier = GRAPH(pollution_deter_multiplier)

(0.00, 1.00), (0.3, 1.00), (0.6, 1.00), (0.9, 1.00), (1.20, 1.11), (1.50, 1.35), (1.80, 1.60), (2.10, 1.85), (2.40, 1.97), (2.70, 2.00), (3.00, 2.00)

industry_env_factor_multi = GRAPH(pollution_deter_multiplier)

(0.00, 1.00), (0.2, 1.00), (0.4, 1.00), (0.6, 1.00), (0.8, 1.00), (1, 1.00), (1.20, 0.975), (1.40, 0.895), (1.60, 0.8), (1.80, 0.6), (2.00, 0.2)

pollution_deter_multiplier = GRAPH(pol_index)

(0.00, 1.00), (0.3, 1.00), (0.6, 1.00), (0.9, 1.00), (1.20, 1.05), (1.50, 1.10), (1.80, 1.14), (2.10, 1.23), (2.40, 1.34), (2.70, 1.57), (3.00, 2.00)

pol_deter_factor = GRAPH(pollution_deter_multiplier)

(0.00, 1.00), (0.2, 1.00), (0.4, 1.00), (0.6, 1.00), (0.8, 1.00), (1, 1.00), (1.20, 0.99), (1.40, 0.972), (1.60, 0.941), (1.80, 0.886), (2.00, 0.8)

population(t) = population(t - dt) + (inmigration + birth - outmigration - death) * dt

INIT population = 50000

inmigration = population*in_migration_normal*attractiveness_multi

birth = population*birth_normal

outmigration = population*outmigration_normal

death = population*death_normal

attractiveness_multi= attractiveness_of_job_multi*attractiveness_of_housing_multi*attract_of_pol_multi

birth_normal = 0.03

death_normal = 0.015

in_migration_normal = 0.1

outmigration_normal = 0.07

percent_pop_growth = PCT((birth+inmigration-death-outmigration)/population)

attractiveness_of_housing_multi = GRAPH(household_to_houses_ratio)
(0.00, 1.40), (0.2, 1.40), (0.4, 1.35), (0.6, 1.30), (0.8, 1.15), (1, 1.00), (1.20, 0.8), (1.40, 0.65), (1.60, 0.5), (1.80, 0.45), (2.00, 0.4)