기후변화에 따른 감자·옥수수 단수변화 분석 = An empirical analysis of potato and maize yield responses to climate change

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 강원도 지역을 대상으로 기후변화가 감자·옥수수 단수에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 강원도 18개 시·군을 대상으로 감자는 2003~2022년, 옥수수는 1996~2022년의 지역별 패널자료를 구축하고, 기상변수와 기후변화변수를 동시에 반영한 통합 분석모형을 제시하였다. 단수 패널 회귀분석은 Hausman 검정을 기준으로 고정효과 모형을 적용하였다. 최종 예측식은 단수 회귀분석에서 추정된 계수를 활용하였으며, SSP-RCP 시나리오(SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5) 기반 기후변수와 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 2023~2100년의 미래 단수 예측까지 수행하였다.
분석 결과, 감자는 평균기온, 저온노출, 평균강수량, 집중호우일수가 단수 변동과 유의미한 관련성을 보였으며, 옥수수는 일교차, 평균강수량, 평균초과강수량이 주요 요인으로 확인되었다. 미래 전망에서는 감자의 단수가 대부분의 시나리오에서 장기적으로 증가하는 경향을 보였는데, 이는 현재 평균기온이 생육 적정범위보다 낮아 초기·중기 온난화가 생육환경을 개선할 가능성과 관련된다. 반면 옥수수는 극한고온에 민감한 작목적 특성으로 인해, 본 연구에서 사용한 몬테카를로 기반 극한지표의 영향이 상대적으로 제한적이어서 단수 변화폭이 크게 확대되지 않는 것으로 나타났다.
이러한 결과를 바탕으로 본 연구는 감자·옥수수 단수에 대한 실질적인 기후위험은 기온 상승 자체보다 강수 변동성에 있음을 제시하며, 향후 농업정책은 생산량 증가보다 경영 안정성 확보와 변동성 관리에 초점을 둘 필요가 있음을 강조한다. 또한 평균 기상지표를 넘어 극한강수, 저온노출, 일교차 등 변동성 기반 지표의 중요성을 실증적으로 분석하고, 주요 품목인 쌀 중심의 기존 연구에서 벗어나 강원도 주산 작목을 대상으로 분석했다는 점에서 연구의 의의를 지닌다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study analyzes the effects of climate change on unit yields of potato and maize in Gangwon-do, Korea. Regional panel datasets were constructed for 18 cities and counties, covering potato yields (2003–2022) and maize yields (1996–2022). An integrated analytical framework was developed to simultaneously incorporate conventional weather variables and climate change–related indicators. Yield responses were estimated using a fixed-effects panel regression model, selected based on the Hausman test.
Future unit yield projections were derived using the estimated regression coefficients in combination with climate variables generated under SSP–RCP scenarios (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, and SSP5-8.5). Monte Carlo simulation was employed to reflect uncertainty in future climate conditions, enabling yield projections for the period from 2023 to 2100.
The empirical results indicate that potato yields are significantly associated with mean temperature, low-temperature exposure, average precipitation, and the number of heavy rainfall days, while maize yields are mainly influenced by diurnal temperature range, average precipitation, and excess precipitation. Under most future climate scenarios, potato yields exhibit a long-term increasing trend, as early-to-mid-term warming may improve growing conditions given that current average temperatures remain below the optimal range for potato growth. In contrast, although maize is sensitive to extreme heat, the impact of Monte Carlo-derived extreme climate indicators remained relatively limited, thereby precluding a substantial expansion in projected yield variability.
Based on these findings, this study suggests that the primary climate risk to potato and maize production in Gangwon-do lies not in temperature increases per se, but in rising precipitation variability. Accordingly, future agricultural policies should prioritize managing yield volatility and securing farm management stability over focusing solely on increasing average production levels. This study contributes to the literature by demonstrating the importance of variability-based climate indicators—such as extreme precipitation, low-temperature exposure, and diurnal temperature range—and by shifting the analytical focus from traditional rice-centered research to major upland crops in their leading production region

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 1) 연구의 필요성 1
• 2) 연구목적 2
• Ⅱ. 선행연구 분석 3
• 1. 기후변화 3
• 2. 단수 4
• 3. 방법론 5
• Ⅲ. 기후변화와 강원도 농업 현황 6
• 1. 최근 기후변화 추세와 농업 부문의 구조적 위험 6
• 1) 국내 기후변화 추세 6
• 2) 농업부문의 구조적 위험 6
• 3) 시·도별 농업 피해 및 생산 불안정성 현황 7
• 2. 강원도 농업과 감자·옥수수의 중요성 9
• Ⅳ. 방법론 및 분석자료 11
• 1. 방법론 11
• 1) 패널회귀분석 11
• (1) 패널회귀분석 11
• (2) 모형적합도 및 예측력 검정절차 12
• 2) 미래 예측분석 13
• (1) 미래 단수 예측 분석 13
• (2) 몬테카를로 분포 선택 기준 14
• 2. 분석자료 15
• 1) 관측자료 15
• (1) 변수별 데이터 15
• (2) 공간데이터 매칭 및 토양자료 구축 16
• (3) 종속변수 및 설명변수 구축 16
• (4) 분석모형 18
• (5) 기초통계량 20
• 2) 미래예측자료 22
• (1) SSP-RCP 시나리오 개요 22
• (2) SSP-RCP 시나리오 데이터 선정 23
• (3) 몬테카를로 시뮬레이션 데이터 24
• (4) 미래 예측 모형 24
• Ⅴ. 분석결과 25
• 1. 단수 회귀분석 결과 25
• 1) 패널 회귀모형 선택: FE vs RE 25
• 2) FE모형 회귀결과 26
• 3) 통계적 가정 검정 및 모형 진단 30
• 2. 미래 단수 예측 결과 32
• 1) 회귀식 예측력 검정 결과 32
• 2) SSP-RCP 시나리오 기반 미래 기후변화 추세 33
• 3) 미래 예측 위한 확률분포 결정결과 36
• 4) 미래 단수 변화 예측결과 37
• Ⅵ. 결론 45
• 1. 주요내용 45
• 2. 시사점 46
• 1) 학문적 시사점 46
• 2) 정책적 시사점 46
• 3. 한계점 47
• 참고문헌 49
• 부록 A 53
• Abstract 54