이중양분선택형 조건부가치측정법을 이용한 울산광역시의

｢지방정부연구｣ 제10권 제2호(2006 여름) : 31～47

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상수도 수질개선에 대한 시민지불의사 추정

An Estimation of Citizen’s Willingness-to-Pay for the Quality

Improvement of Tap Water in the Ulsan Metropolitan Area

Using CVM with a Double-Bounded Choice Model

김 재 홍

본 연구는 울산시민을 대상으로 이중양분선택형 조건부가치측정법을 이용하여 상수도 수질개선에 대한 지불의사금액을 추정하였다. 이변량 프로빗 모형으로 추정한 수돗물을 그냥 그대로 마실 수 있는 정도의 수질 개선에 대한 울산시민들의 수도요금 추가지불의사는 가구당 월평균 4,627.4원(95% 신뢰구간: 4,468.7~4,786.1원)으로 나타났으며, 울산시 전체가구를 대상으로 할 때 연간 평균 197.8억원(95% 신뢰구간: 190.0~204억원)에 이른다. 이 금액은 수질개선사업으로 수돗물을 그냥 마실 수 있을 정도로 개선된다고 가정 할 때의 상수도 수질개선에 따른 시민편익으로 볼 수 있다.

주제어 : 상수도 수질개선, 시민지불의사, 공공재, 조건부가치측정법, 이변량 프로빗모형

I. 서  론

울산광역시의 상수도보급률은 도농통합 직후인 1994년 말 81.7%에서 점차로 증가하여 2004년 말 현재 91.5%에 이르고 있다. 울산지역은 1994년까지 상수도의 수질은 차치하고라도 수량의 부족으로 격일 급수제 혹은 급수시간제한으로 고통을 받아왔지만 1994년 9월 울산공업용수로 2단계 사업인「낙동강계통 확장사업」이 완공됨에 따라 용수수요량은 충족할 수 있게 되었다. 그러나 2004년 말 현재 울산시의 생활용수는 326(천m3/일)인 반면 울산시 생활용수 수원은 회야댐 120(천m3/일), 사연댐 90(천m3/일), 대암댐 6(천m3/일), 기타 하천수 및 지하수 등 5.4(천m3/일)로 총 221.4(천m3/일)에 불과하기 때문에 공업용수는 물론이고 생활용수의 67.9% 정도를 3급수(갈수기에는 4급수까지 기록된 바 있음) 정도의 낙동강 표류수에 의존할 수밖에 없는 실정이다.

이에 따라 수자원공사로부터 낙동강원수의 구입비용과 나쁜 원수를 정수하는데 드는 과다한 비용 때문에 수돗물 생산원가는 <표 1>에서 보는 것처럼 서울과 6대 광역시 중 가장 비싼 톤당 776.1원으로 7대도시의 평균 570.1원보다 206원이나 높게 나타나고 있다. 이에 따라 수도요금도 7대 도시 중 가장 높은 톤당 763.5원으로 7대도시의 평균 547.9원보다 215.6원이나 비싸며, 가정용 수도요금은 7대 도시 평균 406.9원보다 44.7%가 높은 588.8원이다.

<표 1> 7대도시 톤당 상수도 생산원가 및 판매가격 비교

구분	울산	서울	부산	대구	인천	광주	대전
가정용가격	588.8원	358.9원	441.7원	348.9원	382.1원	378.8원	349.3원
평균가격	763.5원	510.6원	584.3원	437.0원	559.4원	513.9원	466.4원
생산원가	776.1원	513.2원	654.1원	499.5원	611.8원	541.6원	394.4원
현실화율	97.2%	99.5%	89.3%	87.5%	91.4%	94.9%	118.3%

자료: 「상수도통계 2005」, 환경부(2005).

울산의 이러한 비싼 상수도요금에도 불구하고 울산시민들은 상수도 수질에 대해서는 대체로 불만족하고 있는 것으로 조사되었다. <표 2>에 나타나고 있는 것처럼 응답자가 느끼는 상수도 수질은 “매우 나쁘다”와 “나쁘다“가 전체 응답자의 37.7%를 차지하는 반면 ”좋다“와 ”매우 좋다“는 5.2%에 불과하다.

이중양분선택형 조건부가치측정법을 이용한 울산광역시의 상수도 수질개선에 대한 시민지불의사 추정

｢지방정부연구｣ 제10권 제2호(2006 여름)

<표 2> 울산시민의 체감 상수도 수질

매우 나쁘다	나쁘다	보통	좋다	매우 좋다	계
25 (8.7%)	83 (29.0%)	163 (57.0%)	11 (3.8%)	4 (1.4%)	286 (100.0%)

자료: 울산시민 설문조사결과 (본 연구)

수도요금의 인상이 상수도 수질개선을 위한 비용으로 충당된다면 울산시민들도 가격현실화의 당위성에 동감할 것이다. 본 연구 수행을 위한 설문조사의 결과 “수돗물을 그냥 마실 수 있을 정도로 상수도 수질이 개선된다”면 현재의 상수도요금보다 더 높은 요금을 지불할 수 있다는 응답자가 제시금액에 따라 차이는 있지만 월 500원 제시의 경우 92.3%, 1,000원의 경우 78.0%, 1,500원의 경우 83.9%, 2,000원의 경우 64.4%의 추가지불의사를 보이고 있으며, 월 5,000원 제시의 경우에도 54.1%가 추가지불의사가 있는 것으로 나타나 시민들의 수질개선에 대한 추가지불의사를 명백히 하고 있다. 그러나 상수도 요금의 인상분이 낙동강 원수유입 비용에 대부분이 충당된다면 요금인상의 당위성이 퇴색하게 될 뿐만 아니라 현재 울산시의 상수도 수질개선을 위한 노력에도 불구하고 시민들의 상수도 수질에 대한 불신을 가중시키게 될 것이다. 또한 울산시의 입장에서도 낙동강 원수에 대체적인 식수원의 개발을 통하여 낙동강 원수 유입비용 상승에 따른 상수도 생산원가 상승의 압박을 완화시킬 수 있는 상수도 공급정책의 전환이 이루어지지 않는다면 요금정책과 수질개선정책 모두에서 시민들의 호응을 얻기 어려울 것이다.

본 연구는 울산지역의 상수도 수질개선 및 상수도 요금 결정에 있어서 시민참여 및 시민지불의사 반영의 필요성으로부터 출발하고 있으며, 이중양분선택형 조건부가치측정법을 이용하여 시민의 지불의사금액을 근거로 상수도 수질개선의 경제적 편익을 추정하는 것을 목적으로 하며, 본 연구의 기대효과는 다음과 같다.

첫째, 시민지불의사를 반영하여 울산지역 상수도 수질개선의 경제적 가치를 조건부 가치측정법(CVM: Contingent Valuation Method)을 이용하여 측정하며, 이를 통하여 시민의 의견이 정책결정에 계량적으로 활용될 수 있는 기반을 마련한다.

둘째, 상수도 공급과 같은 시장이 존재하는 요금재의 경우 상수도 수질개선에 대한 시민의 추가지불의사를 측정하여 상수도 수질개선정책에 따른 비용부담의 당위성을 확보하고, 수익자부담원칙과 형평성을 고려한 상수도 요금체계 설정의 기초 자료를 제공한다. 상수도요금 등 요금재의 경우 지방정부는 공급되는 공공재의 질과 요금을 적절하게 관리하여야 한다. 그러나 질 향상은 요금 상승과 연계되기 때문에 지방정부는 가격상승에 대한 시민의 반발 때문에 요금재 가격책정의 당위성 확보가 어렵다. 요금재 가격 책정의 당위성을 확보하기 위해서는 지방정부가 공급하는 요금재의 질적 수준에 대한 책임을 져야 하며, 지방정부의 책임성에 대한 시민의 신뢰가 확보된다면 요금재 가격책정의 당위성을 확보하게 된다.

셋째, 방법론적 측면에서 환경경제학 분야에서 주로 활용되는 이중양분선택형 조건부가치측정법을 행정학 분야에 소개함으로써 향후 공공재 공급의 비용 편익분석과 우선순위결정 연구의 방법론으로 활용할 수 있다.

본 연구의 구성은 다음과 같다. 제2절에서는 본 연구와 관련된 기존 문헌을 고찰하고, 제3절에서는 본 연구에서 이용하는 조건부가치측정법의 분석모형과 추정방법, 그리고 계량분석을 위한 데이터에 대하여 기술한다. 제4절에서는 이변량 프로빗모형의 추정결과를 분석하고, 제5절에서는 연구결과를 간략히 요약하고 정책시사점을 제시한다.

Ⅱ. 기존 연구

환경재를 포함한 공공재는 경제적 가치를 결정하는 시장이 존재하지 않거나 제한적으로 시장이 존재하더라도 경제적 가치 추정이 쉽지 않을 뿐만 아니라 사용된 방법론의 타당성과 결과의 적정성에 대한 합의가 어렵기 때문에 개발사업 및 보전사업의 가치 측정에 직접 적용하는 것이 어려운 것이 사실이다. 본 연구의 대상인 상수도 수질개선에 대한 지불의사 측정의 경우에도 상수도가 요금재이기는 하지만 ‘수질개선’이라는 재화의 가치를 결정할 수 있는 시장이 존재하지 않기 때문에 직접 추정은 불가능하다. 그러나 1989년 3월 유조선 액손 발데쯔(Exxon Valdez)의 좌초로 인한 원유유출 사고로 인한 환경피해 배상책임 재판을 계기로 조건부가치측정법(CVM)의 유용성이 논의되었고, 1993년 노벨상 수상 경제학자인 Arrow와 Solow를 포함한 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration) 위원회의 보고서(NOAA, 1993, 1994)에서 조건부가치측정법의 타당성을 인정한 이후 조건부가치측정법을 이용한 수많은 환경재의 가치 및 편익측정 연구가 수행되었을 뿐만 아니라 조건부 가치측정법의 문제점과 그 해결방법에 대한 방법론적 연구도 계속 수행되고 있다. 조건부가치측정법을 이용한 다양한 공공재의 가치측정에 관한 기존 연구는 김선희 외(2004)와 김재홍(2006)에서 광범위하게 소개되고 있기 때문에 본 절에서는 본 연구의 대상재화인 상수도 수질개선과 관련된 국내외 기존 연구를 소개하며, 그 내용은 <표 3>에 요약되었다.

<표 3> 국내외 상수도 수질개선의 경제적 가치 추정연구

연구자	연구방법	주요 연구 결과
곽승준(1993)	조건부가치측정법 (단일양분선택형)	- 서울시민의 수돗물 수질개선에 대한 수도요금 지불의사금액 추정 - 가구당 지불의사금액은 월평균 2,560원으로 추정됨
김도영․김경환 (1994)	회피행위접근법	- 서울시 270가구 대상으로 수질오염에 대한 회피행동을 토대로 상수오염 개선(트리할로메탄 농도 50% 감고)의 편익 측정 - 가구당 수질개선의 한계편익은 월 7,500∼9300원으로 추정됨
정기호․ 김승우․ 곽승준(1997)	조건부가치측정법 (모수․ 준모수접근법)	- 대구시민 대상 수돗물개선의 경제적 편익의 결정요인 분석 - 수돗물 개선에 대한 지불의사금액의 결정요인은 소득, 7세 이하 어린이 유무, 페놀사태 인지여부 등의 순으로 큰 영향을 미침
황영순․ 엄미정․ 김태유(1999)	조건부가치측정법 (이중양분선택형)	- 부산시민 대상 수돗물 공급신뢰도 개선에 대한 가구당 평균 지불의사금액은 3,570원, 부산시 전체로는 연간 504억원으로 추정됨 - 부산시의 회동수원지 1급수화 사업의 5년간 사업비가 200억원이므로 사업타당성이 있음
엄영숙(2000)	조건부가치측정법 (입찰가격접근법)	- 음용수 잔류가능 유해물질인 비소, 납, 트리g할로메탄의 건강위해성 감소에 대한 평균 지불의사는 물 1병당 비소 1,887원, 납 1,523원, 트리하로메탄 465원으로 추정됨 - 암묵적 생명의 가치는 비소 630만원, 트리할메탄 11억 6,200만원으로 추정됨
김봉구 외(2001)	조건부가치측정법 (지불카드법)	- 수도권 주민 565명을 대상으로 팔당호의 수질개선에 따른 지불의사금액을 추정 - 팔당호 수질개선에 대한 가구당 월평균 지불의사금액은 1,859.9원, 연간 총지불의사액은 1,292,3억원으로 추정되며, 이 금액은 1998～2005년의 팔당호 수질관리를 위해 매년 투자될 금액인 1,738억원의 약 74.4% 수준임
박용치(2002)	조건부가치측정법 (이중양분선택형)	- 수도권 1,838가구를 대상으로 수돗물의 수질개선을 위한 지불의사금액을 추정 - 수돗물을 끓이지 않고 마실 수 있는 수준으로 개선하는데 대한 지불의사금액은 가구당 월평균 9,804.2원으로 추정됨 - 이중양분선택형 설문과정에서 발생할 수 있는 두 응답 간의 상호의존성 중에서 출발점 편의와 정박가설을 검정
Ahmad et al (2005)	조건부가치측정법 (단일양분선택형)	- 방글라데시의 농촌주민 2,700명을 대상으로 수도공급과 비소제거 음용수(arsenic free drinking water)의 경제적 가치추정 - 표본지역의 평균 지불의사금액은 공동수도공급에 가구당 월 60.6TK, 가정 내 수도공급에 가구당 월 104.9TK으로 추정되었으며, 비소제거의 가치는 가구평균소득의 0.2∼0.3%, 공동수도공급의 14%, 가정 내 수도공급의 9% 수준으로 추정되어 방글라데시의 농촌지역에서는 정부의 보조금이 충분히 지원되지 않는다면 비소제거기술은 적용되기 어렵다는 것을 보여줌 1 방글라데시 타카(TK)는 2002년 8월 기준으로 약 0.017 US$ 임.

Ⅲ. 연구방법

1. 조건부가치측정법(CVM: Contingent Valuation Method)

조건부 가치측정법(CVM)은 시장이 존재하지 않는 환경자원을 포함한 공공재의 가치를 측정하기 위하여 시장이 존재하는 것처럼 가설적인 조건(가상시장)을 만들어 특정 공공재를 소비할 경우 지불하고자 하는 가격(WTP: willingness-to-pay)이나 혐오재에 대한 보상(WTA: willingness -to-accept을 면접을 통하여 수요곡선을 도출하고, 이를 추정하여 환경자원의 가치를 측정하는 방법이다. 즉, 현실적으로 개인의 무차별 곡선을 인지할 수 없기 때문에 가설적인 조건을 부여한 가상시장에서 설문응답자가 그들의 무차별 곡선 상의 위치를 표현할 수 있는 상황을 만드는 것이다(김선희 외, 2004). 조건부 가치측정법은 측정하고자 하는 공공재 또는 환경재의 가치에 대한 지불의사를 응답자로부터 직접 도출하는 것을 특징으로 한다. CVM의 타당성과 정확성이 지난 30년 동안 많은 연구에 의하여 입증되어, 미국의 내무성(Department of Interior)과 수자원위원회(Water Resource Council) 등에서는 정부의 공공사업 비용-편익분석과 해양유류오염 피해평가 등에 사용하고 있으며, 환경정책, 자원정책, 교통정책, 도시정책 등 많은 분야의 연구에 적용되고 있다(김선희 외, 2004; 김재홍, 2006).

1) 조건부가치측정법의 이론적 기초

조건부가치측정법에서는 직접적으로 환경재의 개선 혹은 신규공급에 대한 가치를 지불의사의 형태로 구할 수 있기 때문에 효용함수에 대한 일반적인 가정이나 수요함수의 도출과정을 거치지 않고 지출함수에서 직접 힉스 보상잉여함수(Hicksian compensating surplus fuction)를 소득보상함수 형태로 도출할 수 있다(김종대․조문기, 2005). 지불의사(WTP: willing-to-pay)를 편익의 측정치로 사용할 때 소득보상함수는 식(1)과 같은 지불의사함수로 표시될 수 있다.

WTP(q1) = f(P0, Q0, q0, q1, U0(Y, T))	(1)

식(1)에서 q1은 특정 환경재의 개선 또는 신규공급수준, q0은 특정 환경재의 개선 또는 신규공급 이전의 수준를 의미하며, P0은 사적재의 가격수준, Q0은 다른 환경재의 공급수준, U0(∙)은 개인의 효용수준, Y는 소득, T는 개인적 특성과 선호를 의미하는 벡터이다. 일반적으로 CVM 분석에서는 식(1)의 P0, Q0, q0, q1는 모든 개인에게 동일하다고 가정하여 식(1)을 식(2)로 단순화하여 지불의사함수를 추정한다.

WTP(q1) = U0(Y, T)	(2)

그러나 제한적이더라도 대체재가 존재하거나 기존의 공급에 대한 소비수준이 다를 경우 특정 환경재의 개선 혹은 신규공급에 대한 지불의사는 대체재나 기존 환경재의 소비수준 및 소비행태에 따라 달라질 수 있다.

2) 조건부가치측정법의 설문방법

조건부 가치측정법의 설문 접근방법으로는 개방형(open-ended question), 경매법(bidding games), 지불카드형(payment card format), 가상순위형(contingent ranking), 양분선택형(dichotomous choice question) 등 다양한 방법이 존재한다(김재홍,2006; 이해춘 외, 2004; 김승우 외, 2003; Frykblom, 1997 참조). 본 연구에서 채택한 양분선택법은 일반적인 시장거래와 가장 유사한 시나리오를 구성할 수 있는 방법으로 최근 공공재의 가치측정에 가장 활발하게 적용되고 있으며, NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)의 1993년 보고서에서 가장 바람직한 방법으로 권고한 방법이다.(이선희 외, 2004). 양분선택형 접근방법으로는 단일양분선택법, 이중양분선택법 등이 일반적으로 사용되고 있으며 로짓모형, 프로빗모형 등을 통하여 개인의 지불의사금액이 추정된다. 단일양분선택법은 폐쇄형 투표법(closed-ended referendum)으로도 불리며, 이 방법은 응답자로 하여금 주어진 지불의사금액에 “예” 또는 “아니오” 중의 하나만 답하면 되는 방식을 취하고 있다. 이 방법은 미리 설정된 몇 가지의 지불의사금액 중 하나를 응답자에게 제시하며 각 금액은 균등한 수의 응답자에게 배당되어야 한다. 양분선택법은 응답자의 선택과정을 단순화시켜 줌으로써 응답률을 높인다는 장점이 있다. 또한 예비설문을 통하여 적절한 지불의사금액을 설정하기 때문에 지불의사금액의 과다한 변이가 나타날 가능성이 적다. 그러나 이 방법으로 수집된 금액들은 응답자의 지불의사금액이라기 보다는 그것을 추정하기 위한 간접지표이기 때문에 통계적 신뢰성을 확보하기 위해서 많은 표본수가 필요하다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 Henemann(1985), Carson(1985) 등이 제안하고 Henemann et al.(1991)에서 적용된 방법이 이중양분선택법이며 본 연구에서 적용하는 방법이다. 이 방법은 단일양분선택법처럼 응답자에게 미리 설정된 금액 중 무작위로 도출된 하나의 금액에 대하여 지불의사를 질문한 후 응답자가 수락하면 일반적으로 처음 금액의 2배를 제시하여 수락여부를 질문하고, 처음 제시된 금액에 수락하지 않으면 처음 제시금액의 1/2을 제시하여 수락여부를 질문하는 방법이다. 이 방식은 단일양분선택법에 비하여 적은 비용으로 필요한 수준의 표본수를 확보할 수 있는 장점이 있다. 한편 Langford et al.(1996)는 삼중경계 양분선택법을 제안하고 다중경계 양분선택법의 가능성을 주장하고 있다. Henemann and Kanninen(1996)은 삼중경계 양분선택법의 경우 추정치의 편의나 효율성의 개선효과보다 응답효과(reference effect)를 일으킬 가능성이 크므로 바람직하지 못하다고 지적한 반면, Bateman et al.(2001)은 삼중양분선택법을 적용할 경우 내부적 일관성이 있으며 모형의 효용성이 증진된다고 주장하고 있다(이해춘 외, 2004).

2. 자료(Data)

본 연구의 조사 모집단은 울산광역시의 전 가구로 설정하였고, 울산광역시 5개 구․군 및 읍․면․동의 인구규모에 따른 집락표본추출법(cluster sampling)을 이용하여 286명의 표본을 추출하였으며, 설문조사는 1:1 대면조사를 통하여 실시되었다. 우편회수 방법에서 나타나는 높은 비회수률 및 무응답률, 전화설문방법에서의 높은 부적절한 응답률 때문에 Mitchell and Carson (1989) 및 Arrow et al(1993) 등 CVM 분석가들은 보다 적절한 지불의사를 측정하기 위해서는 조사자가 응답자의 거주지에서 1:1로 대면 조사할 것을 권장하고 있다. 설문조사는 조건부가치측정법 설문조사 훈련을 거친 울산대학교 행정학과와 가정관리학과의 대학원생들이 담당하였으며, 울산광역시 남구 주민30명을 대상으로 1차례 예비조사를 거쳐 2004년 12월에 본 조사를 실시하여 2005년 2월에 코딩을 완료하였다. 응답자의 인적사항은 다음의 <표 4>와 같다.

<표 4> 설문조사 응답자의 인적특성

(단위: 인, %)

변수	구분
성별	남			여				계
	118 (41.3)			168 (58.7)				286 (100.0)
결혼여부	기혼			미혼				계
	153 (53.5)			133 (46.5)				286 (100.0)
연령	20대		30대		40대		50대 이상		계
	111 (38.8)		87 (30.4)		62 (21.7)		26 (9.1)		286 (100.0)
교육수준	중졸 이하		고퇴-고졸		전문대졸		대졸 이상		계
	13 (4.5)		97 (33.9)		20 (7.0)		156 (54.5)		286 (100.0)
가구소득	150만 미만		150만-250만		250만-350만		350만 이상		계
	27 (9.5)		75 (26.4)		79 (27.8)		103 (36.3)		286 (100.0)
거주지	남구	중구		동구		북구		울주군		계
	111 (38.8)	76 (26.6)		42 (14.7)		35 (12.2)		22 (7.7)		286 (100.0)

지불의사 유도방법으로는 지불의사금액을 명시한 지불카드를 무작위로 배정하여 1단계에서 제시된 카드의 금액에 지불의사가 있다고(“예”) 응답하면 2단계에서는 1단계 금액의 2배를 제시하고, 1단계 제시금액에 지불의사가 없는(“아니오”) 경우에는 1단계 제시금액의 1/2에 해당하는 금액을 제시하여 “예” 또는 “아니오”의 응답을 하도록 하는 이중양분선택형을 이용하였다. 그러므로 두 번의 지불의사 응답결과는 [예, 예], [예, 아니오], [아니오, 예], [아니오, 아니오]의 4개 그룹으로 나타나게 된다. 본 연구에서 분석하는 상수도 수질개선(수돗물을 그냥 마실 수 있는 수준: 수도요금 추가지불)의 편익을 측정하기 위하여 지불카드에 제시한 지불의사금액은 가구당 500원, 1000원, 1500원, 2000원, 2500원, 3000원, 4000원, 5000원으로 하였다. 그러므로 2번째 질문에서 나타나는 제시금액은 최소 250원, 최대 10,000원의 분포를 가지게 된다.

지불카드에 제시된 금액은 1999년 울산지역환경기술개발센터(김재홍 외, 1999)에서 수행한 개방선택형 설문조사의 결과와 기존 연구(정기호 외, 1997; 황영순 외, 1999; 박용치, 2002)에서 제시된 금액을 준거기준으로 책정되었다. 기존의 연구에서는 제시된 금액이 가구당 또는 응답자 개인 당 월 10,000원 이상이 제시되기도 하였으나 현실적으로 수도요금으로 월 10,000원 이상을 추가로 지불할 가구는 극히 제한적일 것이기 때문에 현실성을 고려하여 본 연구에서는 첫 번째 제시금액의 최대치를 5,000원으로 두 번째 제시금액의 최대치를 10,000원으로 하였다.

3. 분석모형과 추정방법

이중양분선택형 조건부가치측정법을 사용할 경우, 응답자에게 제시된 금액에 대한 지불의사를 질문할 때 1차 질문과 2차 질문 각각에서 관찰되지 않은 응답자의 내재 지불의사금액을 각각 라고 두면, 두 내재 지불의사금액 간의 일반적인 상관관계를 허용하는 이변량 정규분포모형(bivariate normal distribution model)은 다음의 식(3)과 같다.

(3)

식(3)에서 오차항 은 이변량 정규분포(bivariate normal distribution)를 따른다고 가정하며(즉, ()∼)), 는 각각 1차 질문과 2차 질문에서의 설명변수(제시금액을 제외한 다른 변수는 동일) 벡터, 는 회귀계수 벡터를 의미한다 (박용치, 2002; 신영철, 1997).

일반적으로 단일양분선택형 질문에서는 분석의 편의를 위하여 로짓분포모형을 사용하는 경향이 높지만 로짓분포는 이변량 분포함수를 설정하기 어렵기 때문에 이중양분선택형을 이용하는 본 연구에서는 이변량 정규분포함수를 가정하는 이변량 프로빗모형을 사용하여 지불의사를 추정한다. Cameron and Quiggin(1994)에 제시된 식(3)의 추정방법은 다음과 같다.

이중양분선택형 지불의사 유도방법에서는 응답자의 첫 번째 응답과 두 번째 응답에서의 내재 지불의사금액인 와 를 직접 관찰할 수는 없으며, 제시금액에 대한 양분선택적 응답결과만을 얻을 수 있다. 즉, 첫 번째 제시금액()에 지불의사가 있으면 , 없으면 이고, 두 번째 제시금액()에 지불의사가 있으면 , 없으면  이므로, 두 응답의 결과는 의 4 경우가 발생한다. 응답자가 첫 번째 제시금액에 지불의사가 있고 두 번째 제시금액에도 지불의사가 있는 ( and)인 경우에 응답자의 내재 지불의사금액이 관찰될 확률은 다음의 식(4)와 같다.

(4)

여기서 와 는 인 표준 이변량 정규분포확률밀도함수에 따른다. 를 표준 이변량 정규분포확률밀도함수라 두면  이다. 이와 같은 방법으로 인 경우에도 응답자의 내재 지불의사금액이 관찰될 확률을 정의할 수 있다. 이에 따라 식(4)의 이변량 프로빗모형의 로그우도함수(log likelihood function)은 다음의 식(5)로 정의된다.

(5)

식(5)의 로그우도(log likelihood)를 최대로 하는 와  그리고 를 최우추정법(MLE: maximum likelihood estimation)으로 추정하며, 응답자의 지불의사금액의 추정은 다음의 식(6)으로 계산된다.

(6)

식(6)에서 는 제시금액, 는 개인속성, 는 이변량 누적정규확률밀도함수를 의미한다. 본 연구에서는 <표 5>에 제시된 것처럼 일반적인 이변량 프로빗모형(모형 1)과 함께 의 제약조건을 준 모형(모형 2), 두 응답 간의 상호독립성(을 가정한 모형(모형 3)을 추정하여 모형 간의 동일성 여부를 우도비 검정법(log likelihood ratio test)을 이용하여 검정한다.

<표 5> 이변량 프로빗 분석모형

분석모형	모형의 성격	제약	귀무가설
모형1	이변량 정규분포모형	제약 없음
모형2	회귀계수 동일 제약 이변량 정규분포모형		모형2=모형1
모형3	두 응답간의 독립성 제약 이변량 정규분포모형		모형3=모형1

각 모형에 설정된 독립변수는 성별(남자=1, 여자=0), 결혼여부(기혼=1 미혼=0), 연령, 교육수준, 가구소득(단위: 10만원), 수돗물 수질인식도, 음용수의 종류(수돗물=1, 그 외=0), 가구당 월평균 상수도요금(단위: 천원), 가구당 수돗물 외 월평균 음용수 비용(단위: 천원), 제시금액(단위: 천원) 등의 변수로 구성되어 있으며, 모형에 사용된 변수의 설명과 기술통계량은 <표 6>에 요약되었다.

<표 6> 상수도 수질개선 지불의사 추정모형의 변수 설명과 기술통계량 및 예상부호

변수	설명	평균	표준 편차	최소값	최대값	예상 부호
성별 연령 결혼여부 교육수준 소득수준 수돗물 수질인식 음용수 수도요금 수도외 음용수비용 1차 제시금액 2차 제시금액 1차 선택 2차 선택	남자=1, 여자=0 만나이 기혼=1, 미혼=0 총 교육년수 월평균 가구소득(10만원) 매우 나쁨=1,...,매우 좋음=5 수돗물=1, 그 외=0 가구당 월평균 수도요금(천원) 수돗물외 음용수 비용(천원/월) 1차제시금액 2차 제시금액(천원) 예=1, 아니오=0 예=1, 아니오=0	0.413 34.566 0.535 14.206 32.007 2.601 0.388 11.979 11.702 2.483 3.184 0.615 0.510	0.493 9.821 0.500 2.159 17.185 0.760 0.488 6.641 12.587 1.387 2.471 0.487 0.501	0 18 0 9 5 1 0 0 0 0.5 0.25 0 0	1 64 1 16 150 5 1 42 140 5 10 1 1	+ - + + + _ + _ + - _

Ⅳ. 상수도 수질개선에 대한 지불의사 추정결과

이변량 프로빗모형을 이용한 세 가지 모형의 추정결과는 <표 7>과 같다. 세 모형 모두에서 수돗물 외 음용수 지출비용과 제시금액은 5% 수준에서 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 즉, 수돗물 외 음용수 지출이 높은 가구의 수돗물 개선에 대한 지불의사가 높게 나타나고, 제시금액이 높을수록 지불의사가 낮게 나타나고 있다. 수돗물을 음용수로 사용하는 가구의 추가지불의사는 세 모형의 1, 2차 응답 모두 적어도 10% 수준에서 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 수돗물을 음용수로 사용하고 있는 가구가 그 외 가구에 비하여 상수도 수질개선에 대한 관심이 높다는 것을 반영한다. 소득수준은 1차 응답에서는 양(+)의 부호를 가지나 통계적으로 유의하지 않지만, 2차 응답에서는 적어도 10% 유의수준에서 소득이 높을수록 지불의사가 높은 것으로 추정되었다. 연령의 경우 모형 1과 모형3의 1차 응답에서 5% 수준에서 통계적으로 유의한 음(-)의 값을 가진다. 이것은 연령이 높을수록 상수도 수질개선에 대한 지불의사가 낮은 것을 의미한다. 성별과 결혼여부는 세 모형 모두에서 통계적으로 유의한 결과가 나타나지 않았다. 특히 교육수준의 경우 학력이 높을수록 지불의사가 높을 것으로 예상하였으나 세 모형 모두에서 통계적으로 유의한 결과가 나타나지 않았다. 이러한 이유는 학력이 높을수록 상수도 수질개선은 개인부담에 의해서보다는 공공부문에서 지불해야한다는 항의적 응답 또는 지불의사가 높을 경우 수도요금이 인상될 것으로 판단하여 전략적으로 낮은 지불의사를 선택하는 응답자들이 다수 존재하기 때문인 것으로 추측된다.

<표 7> 상수도 수질개선에 대한 이변량 지불의사금액 모형 추정결과

변수		모형 1	모형 2	모형 3
1차 응답	절편 성별 연령 결혼여부 교육수준 소득수준 음용수수질인식 음용수(수돗물=1) 월상수도요금 수도 외 음용수비용 제시금액	1.0595 (1.138) 0.1342 (0.714) -0.0278 (-2.121)** 0.2431 (1.003) 0.0017 (0.039) 0.0070 (1.312) 0.0656 (0.594) 0.3228 (1.730)* 0.0010 (0.060) 0.0328 (3.601)** -0.3443 (-5.449)**	0.9694 (1.301) 0.1084 (0.742) -0.0148 (-1.302) 0.2873 (1.515) -0.0042 (-0.114) 0.0089 (1.997)** -0.0292 (-0.342) 0.3309 (2.217)** -0.0109 (-0.945) 0.0230 (6.753)** -0.3136 (-10.985)**	1.1701 (1.330) 0.1381 (0.781) -0.0302 (-2.418)** 0.2792 (1.230) -0.0096 (-0.222) 0.0071 (1.369) 0.0873 (0.796) 0.3765 (2.067)** -0.0033 (-0.232) 0.0435 (4.171)** -0.3575 (-5.664)**
2차 응답	절편 성별 연령 결혼여부 교육수준 소득수준 음용수수질인식 음용수(수돗물=1) 월상수도요금 수도 외 음용수비용 제시금액	0.9505 (1.091) 0.0956 (0.527) -0.0034 (-0.259) 0.3139 (1.441) -0.0183 (-0.403) 0.0103 (1.854)* -0.1133 (-1.089) 0.3568 (1.974)** -0.0212 (-1.637) 0.0205 (5.132)** -0.2832 (-7.955)**	상동	0.7781 (0.939) 0.0641 (0.386) 0.0042 (0.366) 0.1981 (0.952) -0.0306 (-0.740) 0.0086 (1.687)* -0.1705 (-1.630) 0.3188 (1.866)* -0.0214 (-1.732)* 0.0169 (2.656)** -0.1562 (-4.519)**
		0.6234 (4.569)**	0.6622 (5.404)**	0.0
로그우도		-327.3807	-336.6981	-335.9311

* 10% 유의수준에서 통계적으로 유의함

** 5% 유의수준에서 통계적으로 유의함

한편, <표 8>에 요약된 우도비 검정결과 5% 유의수준에서 [모형 1]과 [모형 2]가 동일하다는 귀무가설을 기각할 수 없으나, [모형 1]과 [모형 3]이 동일하다는 귀무가설을 기각하는 것으로 나타났다. [모형 1]과 [모형 3]이 동일하지 않다는 것은 첫 번째 응답과 두 번째 응답에서 응답자의 내재 지불의사가 독립적이지 않다는 것을 의미하기 때문에 단일양분선택형 질문을 독립적으로 두 번 한 것과 같은 [모형 3]의 추정결과는 지불의사금액 추정을 왜곡할 수 있는 것으로 판단된다. [모형 2]는 기본적으로는 이변량 모형이지만 첫 번째 응답과 두 번째 응답의 내재 지불의사에 영향을 주는 설명변수들의 회귀계수가 다르지 않다는 제약을 준 모형이며, 우도비 검정결과 [모형 1]과 동일한 것으로 추정된다. 그러므로 이중 양분선택형 질문을 이용한 본 연구에서는 평균 지불의사금액을 추정하기 위하여 [모형 1] 대신에 계산 편리를 위하여 [모형 2]의 추정결과를 사용하여도 평균 지불의사금액의 편의는 발생하지 않는다고 할 수 있다.

<표 8> 모형 간의 우도비 검정결과

귀무가설	2(	5% 유의수준 기각임계치	가설검정
[모형 1]=[모형 2]	9.32		기각할 수 없음
[모형 1]=[모형 3]	8.55		기각

<표 9>에서는 [모형 2]의 추정결과에 근거하여 울산시민들이 수돗물을 그냥 마실 수 있는 수준으로 상수도 수질이 개선될 때 현재의 상수도 요금에 추가적으로 지불하고자하는 지불의사금액의 평균과 95% 신뢰구간을 요약하고 있다. 울산시민의 수돗물 수질 개선에 대한 추가지불의사금액은 가구당 월평균 4,627.4원(표준편차 1,369.7원; 표준오차 81.0원)으로 추정되어 수돗물 수질 개선의 편익은 가구당 연평균 55,528.8원(53,624.457,433.2원), 울산광역시 전체(2004년 12월말 기준 356,143가구)로는 연평균 197.8억원(190.0억원204.5억원)에 이른다.

<표 9> 울산시민의 수돗물 수질개선에 대한 지불의사금액

대상	시간 단위	평균 지불의사금액	95% 신뢰구간
			하위금액	상위금액
개별 가구	월	4,627.4원	4,468.7원	4,786.1원
	년	55,528.8원	53,624.4원	57,433.2원
울산시 전체 가구	월	16.5억원	15.9억원	17.0억원
	년	197.8억원	190.0억원	204.5억원

수돗물 수질개선에 대한 추가 지불의사금액 추정 연구는 곽승준(1993), 김도영․김경환(1994), 정기호 외(1997), 황영순 외(1999), 박용치(2002) 등이 있으며 각 연구에서 추정된 가구당 월평균 지불의사금액은 <표 10>과 같다.

<표 10> 기존 연구의 수돗물 수질개선에 대한 가구당 월평균

연구자	대상	연구년도	지불의사금액	2005년 현재가격
곽승준	서울시	1993	2,560원	4,147원
김도영․김경환	수도권	1994	8,400원	12,985원
정기호 외	대구시	1997	-	-
황영순 외	부산시	1999	3,570원	4,187원
박용치	수도권	2002	9,804원	10,802원

<표 10>에서 보는 것처럼 기존연구에서 추정된 지불의사금액을 물가지수를 감안한 2005년도 현재가격으로 계산하면 서울시와 수도권 주민의 수돗물 수질개선에 대한 가구당 월평균 추가 지불의사금액은 4,147원12,985원이다. 울산시민을 대상으로 한 본 연구에서 추정된 지불의사금액은 4,627원으로 기존 연구의 추정치 범위 내에 있으므로 본 연구의 추정치는 타당성이 있다고 판단된다. 본 설문의 응답자를 대상으로 한 울산시의 가구당 월평균 수도요금은 11,979원이므로 수돗물 수질개선에 대한 추가 지불의사금액은 월평균 수도요금의 38.6% 수준이다. <표 1>에 정리된 것처럼 울산지역의 가정용 수도요금은 톤당 588.8원으로 생산원가 776.1원의 75.9% 수준이다. 수돗물 수질 개선에 대한 추가 지불의사금액이 수도요금의 38.6%이므로 현재의 생산원가를 유지하면서 수돗물을 그냥 마실 수 있는 수준으로 개선한다고 전제하면 가정용 수도요금의 현실화율은 114.5% 수준으로 높아지게 된다. 실제로 총사업비 2,790억원을 투입하여 2006년 준공될 식수전용 댐인 대곡댐이 식수원으로 활용될 경우 기존의 낙동강 원수보다 양질의 상수원을 확보할 수 있고 낙동강 원수의 취수비용이 현격히 감소하기 때문에 수돗물 생산원가는 오히려 현재보다 낮아질 것이다. 그러므로 실제 수돗물 수질개선의 편익은 본 연구의 지불의사금액 추정치보다 클 것으로 판단된다.

한편, 수돗물외의 음용수를 식수로 사용하는 이유는 수돗물의 수질이 나쁘다는 인식에 기인한 회피행위 때문이다. 그러므로 수돗물의 수질이 그냥 식수로 사용할 수 있을 정도로 개선된다면 수돗물외의 음용수 소비는 크게 감소할 것이다. 이에 따라 수돗물의 대체재인 수돗물 외 음용수 소비비용의 한계효과를 추정하면 수돗물 외 음용수 소비비용의 감소에 따른 가구당 지출감소(실질소득 증가)액을 추산할 수 있다. <표 7>의 [모형 2]에서 보는 것처럼 본 연구에서 내재 지불의사에 대한 수돗물 외 음용수 소비비용의 회귀계수는 5% 수준에서 통계적으로 유의한 것으로 추정되었으며, 다른 조건이 일정할 경우 수돗물 외 음용수 소비비용 1,000원 증가시 지불의사금액(한계비용)은 322원으로 추정된다. 설문조사 결과 울산시민의 가구당 월평균 수돗물 외 음용수 소비비용이 11,702원이므로 가구당 지불의사금액은 3,768원이 된다. 환언하면 수돗물을 그냥 마실 수 있을 정도로 상수도 수질이 개선되어 대체 음용수 소비가 감소한다면 가구당 월평균 3,768원, 울산광역시 전체 가구에는 연간 134.2억원의 소득증대 효과가 있을 것이다. 또한 대체 음용수 소비 감소로 인한 지하수의 고갈방지 및 보존효과를 감안한다면 수돗물 수질개선으로 얻게 되는 사회적 편익은 더 크다고 할 수 있다.

V. 결론 및 정책 시사점

울산광역시에서는 상수도 수질개선을 위하여 대곡댐 건설사업, 천상정수장 건설, 선암정수장 현대화시설 및 고도처리시설, 회야정수장 고도정수처리시설, 사연댐의 식수전용댐 전환, 소규모 정수장 건설, 노후관 교체 등의 사업을 이미 시작하였거나 완료하였다. 이러한 사업이 모두 완공되면 상수도 수질은 지금보다는 훨씬 개선될 것이다. <표 11>에서 보는 것처럼 이러한 사업수행을 위한 총사업비는 6,663억원에 이르지만 2004년까지 지출된 비용은 4,916.3억원으로 총사업비의 73.8%이며 나머지 26.2%인 1746.7억원은 2005년부터 지출되어야 한다. 이 사업비 중 일부는 국비로 지원될 것이지만 재원의 출처에 관계없이 전체 사업비를 울산시의 상수도 수질 개선을 위한 투입비용으로 간주할 수 있다.

<표 11> 울산광역시의 상수도 수질개선 사업비용

사업명	총사업비	04년까지의 사업비	05년 이후 사업비	완공시기
대곡댐 건설	2,790.0억원	2,576.0억원	214.0억원	2005년
천상고도정수장 건설	376.5억원	376.5억원	-	2003년
선암정수장 고도정수처리시설	441.7억원	441.7억원	-	2002년
회야정수장 고도처리시설	228.6억원	228.6억원	-	1999년
노후관거 개량사업(총 604km)	633.9억원	107.2억원	526.7억원	2007년
도심 외곽지역 상수도시설 확장	968.3억원	266.0억원	702.3억원	2005년
배수관망 구역 개량사업	168.6억원	17.0억원	151.6억원	2009년
상수도시설 확장사업	1,011.7억원	892.6억원	119.1억원	2007년
회야댐 상수원 수질개선사업	11.7억원	-	11.7억원	2005년
서생지역 정수장 시설사업	32.0억원	10.7억원	21.3억원	2006년
합 계	6,663.0억원	4,916.3억원	1,746.7억원

자료: 울산광역시(2003, 2004, 2005), 「환경백서」 자료 재구성

대부분의 울산광역시 상수도 수질개선사업이 2005년까지는 완결되는 것으로 계획되어 있으나, 체감 음용수 수질에 매우 큰 영향을 미치는 노후관거 개량사업과 배수관 구역 개량사업의 완공시기가 각각 2007년과 2009년, 대곡댐의 경우 댐이 완공된 후 상수원의 역할을 수행하기까지는 상당한 기간이 소요된다는 점에서 울산시의 상수도 수질개선사업은 적어도 향후 5년에 걸친 사업이라고 생각할 수 있다. 이러한 향후 5년간 수질개선사업에 드는 비용을 충당하기 위해서는 상수도 요금의 인상(요금현실화)이 불가피한 것으로 판단된다. 그러나 수질개선사업의 편익은 적어도 10년 이상 장기간 지속되기 때문에 상수도 수질개선 사업과 수도요금 인상의 타당성 분석을 위해서는 10년 이상의 시민편익을 고려하여야 할 것이다. 상수도 수질개선 사업으로 수돗물을 그냥 그대로 마실 수 있는 정도로 수질이 개선된다면 울산시민들은 수도요금의 추가지불의사가 있으며, 상기한 <표 9>를 기반으로 할 때 향후 10년간 추가지불의사금액 총액은 평균 1,978억원(95% 신뢰구간: 1,900억～2,045억원)으로 나타나고 있다. 이 금액은 상수도 수질개선사업의 시민편익으로 볼 수 있으므로 할인율을 고려하지 않은 총 편익은 향후 5년간의 총 투자비용 1,746.7억원보다 높은 것으로 나타나 사업의 타당성이 충분함을 보여준다.

그러나 이러한 판단의 전제조건은 수질개선사업으로 수돗물이 그냥 마실 수 있을 정도로 개선되어야 한다는 것이며, 그렇게 될 경우 대체 음용수 소비감소에 근거한 10년간의 시민편익이 1,342억원에 이르며, 이 금액은 울산시의 상수도 수질개선사업의 향후 5년간 총 사업비의 76.8%를 차지하기 때문에 사업비를 모두 수도요금 인상분으로 충당하더라도 실질 인상액은 가구당 월평균 302원에 불과하다.

향후 5년간 총사업비의 23.2%인 405.2억원을 10년간 지불한다고 가정하면 연간 지불액은 40.52억원이며 월평균 3.38억원이 된다. 그러므로 울산시의 356,143가구를 고려하면 가구당 월평균 948.12원이지만 가정용 수도공급은 전체의 31.8%이기 때문에 가구당 월평균 실질 수도요금 인상액은 301.5원으로 계산된다.

그러나 시민들의 추가지불의사가 있더라도 상수도 요금인상은 공공재의 특성상 형평성 문제를 야기할 수 있으며, 울산시가 계획하고 있는 사업이 완공되기까지는 시민들이 요구하는 수준으로 수질이 개선될 수 없기 때문에 수돗물 수질 개선을 담보로 사전에 요금을 인상하는 것은 그 당위성이 취약하다. 수돗물을 그냥 마실 수 있을 정도로 수질을 개선하기 위해서는 요금인상이 불가피한 것이 사실이다. 그러나 요금인상을 위해서는 가구의 소득수준을 고려한 형평성을 고려한 요금체계의 설정과 인상의 당위성을 가질 수 있도록 단계별․시기별 요금인상에 대한 면밀한 조사 설계와 더불어 현재의 수돗물 공급체계상의 원가절감방안에 대한 연구가 필요할 것이다.

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김재홍(金宰弘) : Carnegie Mellon University에서 정책학 및 도시계획학박사를 취득하고(논문: Divided Metropolis: Intra-Metropolitan Spatial Segmentation of the Labor Market, 1993), 현재 울산대학교 사회과학부 행정학전공 교수로 재직하고 있으며, 도시정책, 지역개발, 환경정책 등이 주요 관심분야이다. 저서는 「환경자원의 경제적 가치와 환경오염의 사회적 비용」(2006), Residential Location Choice, Mobility and Housing Demand (2005), 「공공부문의 효율성 평가와 측정」(2001) 등이 있으며, 논문으로는 “Transport Policy Impact on Residential Location," IRPA 9(1), 2004, "The Intention to Move and Residential Location Choice Behaviour," Urban Studies 42(9), 2005, "The Impact of the Fuel Price Policy on the Demand for Diesel Passenger Cars in Korean Cities," IRPA 10(2), 2006 등이 있다.

<E-mail: jhkim@ulsan.ac.kr / 논문접수일: 2006. 7. 11 / 심사개시일: 2006. 7. 14 / 심사완료일: 2006. 8. 5>