온실가스 감축을 위한 산림탄소사업의 이행 가능 요건에 관한 연구: 사유림 벌기령 연장형 산림경영사업을 중심으로

다중양분선택형 조건부가치평가법으로 산림탄소상쇄사업 참여에 대한 수용의사금액 모형을 추정하기 위해서는 제한된 종속변수 모형을 사용하게 되는데, 로짓(logit)모형과 토빗(tobit)모형이 주로 사용된다(Greene, 2012). 본 연구에서는 모형 설명력, 독립변수의 예상부호, 통계적 신뢰성, 추정된 모형의 계수 설명 용이성 등을 고려하여 로짓모형을 이용하였다.

추가적으로 WTA의 과대추정을 방지하기 위한 장치로써 제시한계금액 PP(provision point)를 설정하였다. PPM (Provision Point Mechanism)은 보상받기 원하는 금액의 합계가 사용 가능한 예산과 같거나 작다면, 규제나 강제가 집행되고 보상이 지급된다(Rondeau et al., 1999). 사업자에게 배출권가격 A를 제안할 때, 생산자는 금액 A를 수용하면서 산림탄소상쇄사업에 지속적으로 참여하는 효용가치를 가지려 하거나 혹은 A를 수용하지 않고 산림탄소상쇄사업의 참여를 포기하는 형태로 두 가지 선택을 할 수 있다. 자신의 효용을 극대화하려는 소비자는 최초 제시금액이 기대금액보다 낮을 경우 ‘아니오(NO)’라고 응답할 것이다. 이 연구에서 첫 번째 질문에 ‘아니오’라고 응답했을 경우 두 번째 제시금액은 초기 제시금액의 150%에 해당하는 금액, ‘예’라고 응답했을 경우에는 50%에 해당하는 금액을 제시하였다(Chung and Chiou, 2017). 두 번째 질문부터는 ‘아니오’라고 응답했을 경우 150%, ‘예’라고 응답했을 경우 80%로 맞추어 제시금액을 설정하였다. 이처럼 설계하면 아래 그림에서처럼 ‘아니요-예-아니요’를 선택했을 때와 ‘아니요-아니요-예’를 선택했을 때의 제시금액이 같아지기 때문에 설문지 분량을 줄일 수 있다. 질문이 다섯 번인 만큼 설문을 진행하는데 응답 소요 시간이 너무 오래 걸리면 설문 대상자에게 피로감을 줄 수 있기 때문에(Lee et al., 2008) 제시 금액의 선택지를 줄이는 전략을 세웠다. 36명의 응답자에게 다른 수준의 WTA를 여러번 질문을 하여 답을 얻는 방식으로 관측치는 총 154개가 도출되었다. 입찰식 질문의 단점인 시작점 편의(starting point bias)을 보완하기 위해서 초기 제시금액은 10,000원, 15,000원, 20,000원, 25,000원 총 4개로 설정하였다(Boyle et al., 1985). PPM에 따라 WTA의 상한선은 국내 배출권시장의 제2차 기획기간(2018-2020)의 최대 가격인 40,000원/tCO₂ 으로 설정했다.

Figure 1에서 π^y, πⁿ는 각각 주어진 제시금액에 대한 수용가능여부의 확률이다. $B_i^d$는 제시금액 B_i을 수용했을 때 하향된 금액이고, $B_i^{d^{\prime }}$는 제시금액 $B_i^d$을 다시 수용했을 때 하향된 금액이다. 반대로 $B_i^u$는 제시금액 B_i을 거절했을 때 상향된 금액이고, $B_i^{u^{\prime }}$는 제시금액 $B_i^u$을 다시 거절했을 때 상향된 금액이다. 위 그림과 같이 경우의 수는 2⁴=16개가 나온다. 응답자 i에게 제시한 초기 제시금액을 B_i다중양분선택형의 추정식 전개과정은 다음과 같다.

${\pi }^{yyyy}\left(B_i,B_i^d\right)$ : B_i에 ‘yes’로 응답하고 $B_i^d$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{d^{\prime }}$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{d^{\prime }}$에 ‘yes’로 응답한 경우의 확률은

이다.

${\pi }^{yyyn}\left(B_i,B_i^d\right)$: B_i에 ‘yes’로 응답하고 $B_i^d$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{d^{\prime }}$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{d^{\prime }}$에 ‘no’로 응답한 경우의 확률,

${\pi }^{yyny}\left(B_i,B_i^d\right)$: B_i에 ‘yes’로 응답하고 $B_i^d$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{d^{\prime }}$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{d^{\prime }u}$에 ‘yes’로 응답한 경우의 확률,

${\pi }^{ynyy}\left(B_i,B_i^d\right)$: B_i에 ‘yes’로 응답하고 $B_i^d$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{du}$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{dud}$에 ‘yes’로 응답한 경우의 확률은 서로 같다.

${\pi }^{ynyn}\left(B_i,B_i^d\right)$: B_i에 ‘yes’로 응답하고 $B_i^d$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{du}$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{dud}$에 ‘no’로 응답한 경우의 확률,

${\pi }^{yynn}\left(B_i,B_i^d\right)$: B_i에 ‘yes’로 응답하고 $B_i^d$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{d^{\prime }}$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{d^{\prime }u}$에 ‘no’로 응답한 경우의 확률,

${\pi }^{ynny}\left(B_i,B_i^d\right)$: B_i에 ‘yes’로 응답하고 $B_i^d$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{du}$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{d{u}^{\prime }}$에 ‘yes’로 응답한 경우의 확률은 서로 같다.

${\pi }^{ynnn}\left(B_i,B_i^d\right)$: B_i에 ‘yes’로 응답하고 $B_i^d$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{du}$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{d{u}^{\prime }}$에 ‘no’로 응답한 경우의 확률은

${\pi }^{ynnn}\left(B_i,B_i^d\right)=\mathrm{Prob}\left\{B_i^{d{u}^{\prime }}\le WT{A}_i\right\}=1-F\left(B_i^{d{u}^{\prime }};\Theta \right)$ 이다.

${\pi }^{nyyy}\left(B_i,B_i^u\right)$: B_i에 ‘no’로 응답하고 $B_i^u$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{ud}$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{u{d}^{\prime }}$에 ‘yes’로 응답한 경우의 확률은

이다.

${\pi }^{nyyn}\left(B_i,B_i^u\right)$: B_i에 ‘no’로 응답하고 $B_i^u$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{ud}$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime }d}$에 ‘no’로 응답한 경우의 확률,

${\pi }^{nnyy}\left(B_i,B_i^u\right)$: B_i에 ‘no’로 응답하고 $B_i^u$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime }}$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime }d}$에 ‘yes’로 응답한 경우의 확률,

${\pi }^{nyny}\left(B_i,B_i^u\right)$: B_i에 ‘no’로 응답하고 $B_i^u$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime }}$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime \prime }}$에 ‘yes’로 응답한 경우의 확률은 서로 같다.

${\pi }^{nynn}\left(B_i,B_i^u\right)$: B_i에 ‘no’로 응답하고 $B_i^u$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{ud}$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{udu}$에 ‘no’로 응답한 경우의 확률,

${\pi }^{nnyn}\left(B_i,B_i^u\right)$: B_i에 ‘no’로 응답하고 $B_i^u$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime }}$에 ‘yes’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime }d}$에 ‘no’로 응답한 경우의 확률,

${\pi }^{nnny}\left(B_i,B_i^u\right)$: B_i에 ‘no’로 응답하고 $B_i^u$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime }}$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime \prime }}$에 ‘yes’로 응답한 경우의 확률은 서로 같다.

${\pi }^{nnnn}\left(B_i,B_i^u\right)$: B_i에 ‘no’로 응답하고 $B_i^u$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime }}$에 ‘no’로 응답하고, $B_i^{u^{\prime \prime }}$에 ‘no’로 응답한 경우의 확률은

이다.

WTA_i : 응답자 i의 잠재 수용의사금액

Θ : 파라메타 벡터

F(·): 로지스틱(혹은 정규) 누적확률분포함수

평균적인 응답자의 제시액에 대한 수락률을 구하기 위한 로지스틱 누적확률 분포함수F(B; Θ)를 정의하면 다음과 같다(Gim et al., 2007; Kang et al., 2011).

위 식에서 a는 상수항, x_i는 응답자 특성 벡터, β는 x_i의 계수 파라메타 벡터이다. β_bid는 lnB의 계수 파라메타, B는 제시된 금액으로 양(+)의 값을 가진다. F(B)는 로지스틱 분포함수 혹은 정규분포함수를 가정한다.

Θ를 조건부로 각 응답확률을 로그 변환하여 로그확률함수로 전환하면, N명의 응답자에 대한 관측값(1, 2, 3, …, n)이 관측될 확률은 우도함수(likelihood function)로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

N은 관측 대상자 수이며, 더미변수 d_i는 0이나 1의 값을 갖는다.

Θ 최우추정량(maximum likelihood)은 로그우도함수 lnL(Θ)를 Θ에 대해 미분한 값을 0으로 두고 계산하여 우도함수를 극대화 하는 Θ값을 구할 수 있다. 추정된 파라메타와 각 속성의 평균치로 구성된 벡터 x_i를 F(B)에 대입하면 평균적인 응답자의 제시액에 대한 수락률을 구할 수 있으며, 이 확률함수는 로지스틱(혹은 노말)함수로 가정된다.

지불의사금액(WTP)은 일반적으로 평균, 중앙값, 절단된 평균을 대푯값으로 사용하는데(Haneman, 1984), 본 연구에서는 WTA에 대한 극단적인 값이 평균에 영향을 크게 줄 수 있는 위험성을 제거하기 위해 중앙값을 타당성 있는 대표값으로 선정하였다. WTA의 중앙값은 아래와 같이 계산된다.

산주를 대상으로 진행되는 수용의사금액(willingness to accept, WTA) 연구는 크게 보호구역에 대한 산주의 수용의사금액 보상 연구(Lindhjem and Mitani, 2012; Bush et al., 2013), 와 산림탄소사업에 대한 보상 및 배출권의 가치에 대한 수용의사금액 연구(Miller et al., 2012; Håbesland et al., 2016)가 있다. 보호구역에 대한 수용의사금액 연구는 종속변수가 연속형 변수(continuous data)인 WTA이고 산림탄소 사업 수용의사금액 연구는 종속변수가 참여 혹은 미참여로 명목변수(nominal data)이고 독립변수에 WTA가 연속형 변수로 설정되어 있다. 선행연구에서 사용된 변수를 채택하여 정리하면 다음 Table 2와 같다.

산주는 자신이 응답한 수용의사금액 수준에서 산림탄소배출상쇄권을 판매할 수 있다고 가정할 때 사업에 지속적으로 참여할 의사가 있으면 1, 아니라면 0으로 선택할 수 있다. 로지스틱 회귀분석은 회귀모델에서 독립변수로 사용된 각 특성 요인과 산림탄소상쇄사업 참여 가능성을 연관시키기 위해 사용되었고 사업 지속 여부의 로그 확률은 예측변수(X)의 선형 조합의 함수로 정의하였다. 로지스틱 회귀분석은 누적 로지스틱 확률 함수에 기초하고 있으며, 범주형 특성 집합에 따라 특정 사건이 발생할 확률을 추정하는 데 사용된다(Levhari and Pindyck, 1981).

독립변수의 선형식을 결과값에 대해 참여(1) 혹은 미참여(0) 사이의 값을 P는 산주가 산림탄소상쇄사업에 참여할 확률을 나타낸다.

국내에서 가상가치평가법(Contingent Valuation Method, CVM)을 이용해 산림탄소상쇄사업의 가치를 평가한 연구는 활발히 이루어지지 않았다. 앞서 선정된 변수를 포함하는 로지스틱 회귀식은 다음과 같다. 본 연구의 모든 통계 분석은 STATA version 14.2를 사용하였다.

위 식에서 종속변수는 이진 변수(참여 혹은 미참여)이며, p는 산주가 산림탄소배출상쇄권 가격을 수용할 확률, β⁰는 상수, β′는 회귀 계수의 벡터이다. 독립변수(X)는 수용의사금액(탄소배출권 가격), 산주 특성(사업에 대한 노력, 추구하는 가치, 가구소득, 교육 수준, 연령, 성별, 부재 산주여부, 소유 임지 면적), 자원특성(수종, 생태자연도, 임령), 위치 특성(도로 접근성)이다.

산주의 특성에서 사업에 대한 노력은 산림탄소협회 가입 여부, 산림탄소배출상쇄권 거래현황과 산림탄소배출상쇄권 및 탄소배출권 가격 현황 인지 여부, 자발적 참여 여부, 설명회 참석 여부를 포함한다. 추구하는 가치는 산림의 공익적 가치를 선호하는지 경제적 가치를 선호하는지, 산림의 탄소흡수 능력을 얼마나 중요하게 생각하고 있는지를 내포한다. 산주의 배경적 특성에는 인구통계학적 특성과 부재 산주 여부, 소유 산림면적, 가구소득이 포함 된다. 산림자원 특성은 수종과 생태자연도, 임령이며, 수종은 침엽수와 활엽수 중 50%이상의 우세한 수종을 해당 대상지의 수종으로 설정했으며, 생태자연도는 벌채 가능 구역과 불가능 구역, 임령은 임분 내 모든 나무의 평균 임령으로 설정하였다. 위치 특성은 도로 접근성을 의미한다. 도로 접근성은 도로가 접하고 있는지 접하고 있지 않은지 여부를 나타낸다.