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기술은 시간이 지남에 따라 누적되고 일종의 패턴을 형성한다. 이는 S곡선의 형태로 추정되며 기술수명주기로 정의되기도 한다. 기술수명주기와 관련한 연구는 시간에 따른 기술확산 속도에 산업간 일정한 패턴이 있음이 관찰되면서 시작되었고, 이를 통해 각기 다른 기술의 변화가 설명되고 있다(Narayanan and O'Connor, 2010). 관련하여 기술의 진화 또는 변화방향을 기술혁신패턴으로도 정의할 수 있다.

기존연구에서 기술특성의 반영단위는 산업 또는 기업이었다. 그러나 이 경우 해당 결과는 20개가 넘는 산업분류나 개별기업으로 파편화되어 설명력을 갖기 어렵다. 반면 Pavitt(1984)은 비슷한 기술혁신패턴을 가진 기업들을 4개의 섹터로 구분했는데, 이러한 Pavitt의 기술혁신패턴은 기술특성을 반영하기 위한 적정한 모형으로 사용할 수 있다. 특히 화학물질은 원료와 제품 모두 규제의 대상이 되는 분야임을 고려할 때, 장기적인 기술발전방향이 반영되어야만 규제정책의 활용도가 높아질 수 있다.

Pavitt(1984)은 2,000개 기업의 조사/분석을 통해 혁신의 원천(Knowledge input) 및 기업 특성, 산업속성 등을 기준으로 비슷한 혁신패턴을 가진 기업을 구분했다. 이는 1945~1979년 영국기업을 대상으로 했기에 특정 시기 및 국가, 경제/사회시스템과 구조 내에서만 유효한 것일 수 있으나(De Marchi et.al, 1996), 해당 섹터에 대한 검증과 개정, 이에 따른 유의미한 결과가 계속 도출되고 있어 여전히 강한 설명력을 갖는 모델이라 할 수 있다(Archibugi, 2001; Bogliacino and Pianta, 2010, 2016; Dewick et al., 2004; Greenhalgh and Rogers, 2006; Tidd, 2001).

Pavitt(1984)은 기업의 기술혁신패턴을 공급자지배(Supplier Dominated), 전문공급자형(Production Intensive Specialized Suppliers), 규모집약형(Production Intensive Scale Intensive), 과학기반형(Science-based)으로 구분하여 기술혁신 유형의 다양성과 동일 섹터 내 혁신패턴을 설명한다. 특히 기술혁신의 원천과 사용자 유형, 전유성(Approachability) 확보수단을 기술혁신경로 결정요인으로 설명하며 각 섹터 간 차이를 제시한다.

공급자지배형 기업은 혁신의 원천을 공급자와 대규모 사용자가 갖고 있고, 가격에 민감한 사용자를 대상으로 하고 있어 원가절감으로 기술혁신패턴이 형성된다. 여기에는 전통적인 소규모 형태의 제조업과 농업 등이 포함된다. 생산집약형은 대규모 생산활동을 포함하는 기업으로 규모집약형과 전문공급자형으로 다시 구분된다. 규모집약형은 대량원료를 취급하는 철강, 유리 등의 산업을 포함한다. 원료의 가격에 민감한 사용자를 대상으로 하기 때문에 기술혁신의 원천이 공급자의 연구개발에 따라 좌우되며 선제적인 연구개발과 적용이 전유성을 확보하는 수단에 포함된다. 전문공급자형은 성능에 민감한 사용자를 대상으로 하며 해당 사용자를 혁신의 원천으로도 갖는다. 대규모 공정을 위한 기계/장비 제품혁신의 비중이 상대적으로 높다. 마지막으로 과학기반형은 공급자, 사용자뿐 아니라 공공부문의 연구개발을 혁신원천으로 삼는 기업으로, 전기전자, 화학 등 일반적인 기초원천 단계의 연구개발이 포함되는 산업을 대상으로 한다. Pavitt(1984) 이후 진행된 연구에서는 상기 4개 외 IT하드웨어 및 소프트웨어 등을 이용하는 구매, 금융 등의 정보집약적 산업과 소프트웨어 관련 기업을 추가하여 변화된 산업양상을 반영했다(Greenhalgh and Rogers, 2006).

Pavitt의 설명대로 산업별 기술혁신패턴이 기술혁신의 원천, 소비자 유형 및 기술의 전유성 확보 수단에 따라 상이하다면 제품과 공정에 따라 배출되는 환경오염물질 역시 다를 것이다. 또한 Pavitt의 기술혁신패턴을 환경오염물질 배출에도 적용 가능함을 입증할 수 있을 것이다. 대량원료를 사용하는 규모집약형 기업의 경우 해당 원료의 재가공 차수가 1-2차에 한정될 것이며, 해당 공정에서 원료의 세척, 가공, 완제품별 배출되는 환경오염물질의 양과 배출매체는, 전기화학과 같이 소량의 화학물질로 작은 크기의 제품을 생산하는 과학기반형 기업과 상이할 것이다. 따라서 본 연구에서는 다음과 같은 가설을 설정하고자 한다.

[가설 1] 화학물질배출량은 Pavitt의 혁신패턴에 따라 그룹 간 유의미한 차이를 보일 것이다.

기본적으로 기술수준은 전술한 기술수명, 기술발전커브에 근거한다. 시간이 지남에 따라 표준화된 기술이 산업계 전반에 확산되고, 곧 진부화되고 쇠퇴하여 새로운 기술이 등장한다. 이 일련의 과정은 S곡선 형태를 띤다. OECD에서는 산업군별로 고기술, 중고기술, 중저기술, 저기술산업 즉 범용기술 산업으로 구분하고 있다.

범용기술에서 첨단기술로 기술수준이 올라갈수록, 공정이 복잡해지고 물질의 위해도는 높아질 수 있다. 범용기술의 경우 기술수명이 길고, 해당 산업계에서 해당기술이 표준화되면서, 기술과 물질의 위해성이 어느 정도 밝혀지고 규제에 반영되었다고 볼 수 있다. 반면, 첨단기술로 분류되는 제약과 중고기술로 분류되는 전기와 화학의 경우 새로운 물질의 개발과 사용이 주요한 경쟁력임을 고려할 때 해당 물질의 위해성이 물질을 사용하는 시점에서 모두 밝혀져 규제에 반영되었다고 판단하기 어렵다. 사용­배출되는 화학물질의 위해성이 규제에 반영된 정도는 기업의 환경오염물질 배출행태에 영향을 줄 것이며, 이는 실제적인 환경오염물질 배출에 반영될 것이다. 따라서 본 연구에서는 다음과 같은 가설을 설정한다.

[가설 2] 화학물질배출량은 기술수준에 따라 그룹 간 유의미한 차이를 보일 것이다.

본 연구에서는 ‘2016 화학물질배출량 조사’통계를 활용하였다. 환경부는 ｢화학물질관리법｣제11조 및 동법 시행규칙 제5조에 의거 화학물질배출량조사를 매년 시행하고 있다. 1989년부터 시작된 화학물질배출량조사는 폐수 또는 대기 배출시설 설치 허가 및 신고를 한 사업장 중 종업원수 100인 이상인 기업체를 대상으로 시행되다 점차 범위를 확대하여 2012년부터는 전체사업장을 대상으로 시행하고 있다.

조사대상 물질은 유해화학물질, 발암물질, 중금속 등 독성물질과 환경오염물질 중 조사기준 이상의 농도로 함유되어 있고, 제조/사용 총량이 1그룹(발암성, 중금속)에 해당하는 물질의 경우 연간 1톤 이상, 2그룹(독성물질)에 해당하는 물질의 경우 연간 10톤 이상인 화학물질 중 총 415종이다.

기존 연구 대부분이 제조업만을 대상으로 진행됐던 반면, 화학물질배출량조사는 광업, 전기/가스/증기 및 공기조절공급업, 수도/하수 및 폐기물 처리-원료재생업 등을 조사대상 업종에 포함하고 있다. 또한, 저장/운반, 물질과 제품의 제조/생산, 생산이후 환경오염방지시설과 같은 점오염원뿐 아니라 비점오염원 배출도 포함하고 있어 환경오염 반영변수로 적절하다. 화학물질배출량조사 대상 화학물질은 해당 물질종류에 따라 배출매체, 관리체계가 상이하다. 그러나 각기 다른 복잡한 관리체계의 적용기준은 공통적으로 기술 및 사회적으로 안전하다고 합의된 수준으로 설계된 규제에 공통적으로 반영되었다.

본 연구에서 사용한 변수 대부분은 화학물질배출량조사의 조사항목을 준용하였다. 화학물질배출량조사의 조사항목은 사업장 일반현황과 화학물질별 연간 제조･사용량, 대기･수계･토양으로 각각 배출된 화학물질의 양, 화학물질이 폐기물･폐수에 포함되어 사업장 외부로 위탁처리(이동)된 양을 포함한다. 해당 결과는 화학물질안전원 화학물질 배출･이동량 정보공개 누리집에 공개된다. 화학물질 환경배출량･이동량 조사표에는 종업원수와 매출액, 화학물질별 배출매체와 CAS 번호, 조사대상 화학물질의 생산량과 사용량, 이동량, 배출량이 모두 포함되나, 전체데이터가 공개되지 않아 화학물질배출량통계 공개시스템에서 조회되는 데이터를 활용하였다. 배출량은 환경오염처리시설과 같은 자체 보유 기술/설비로 오염을 처리하는 것이고, 이동량은 위탁처리하는 것이므로 배출저감역량확보, 기술력, 처리비용의 방식 간 차이를 확인하기 위해 배출량과 이동량 간 차이변수를 추가하였다.

기업규모는 조사표로 측정된 화학물질 배출량 공개 시스템을 활용했으며 기술수준과 Pavitt의 기술혁신패턴은 산업분류를 기준으로 선행연구를 활용하여 매칭하여 사용하였다. Pavitt의 혁신패턴은 Greehgalagh and Rogers(2006)가 제시한 US-SIC와 Pavitt의 혁신패턴 연계표를 활용하여, US-SIC를 KSIC로 재변환해 사용하였다. KSIC는 2017년에 10차 개정이 이루어졌으나, 2016년 화학물질배출량조사를 기준으로 하므로 9차 개정분류를 활용하였다.

가설검증을 위해 Pavitt의 기술혁신패턴, 기술수준별 집단 간 차이분석을 진행하였다. 분산분석결과 분산의 동질성이 충족되지 않아 비모수검정인 Kruskal-Wallis검정을 진행하여 집단 간 유의한 차이를 확인할 수 있었고 두 가설은 모두 지지되었다. 두 가설 모두 평균의 동질성 로버스트 검정인 Welch과 Brown-Forsythe 테스트가 유의하였다. 기술혁신패턴과 기술수준은 하위집단 간 Mann-Whitney의 U검정을 진행하였다. 자기매립량은 없는(‘0’응답) 기업이 많아(2409/2412개) 모든 변수에서 집단 간 차이가 유의하지 않았다.

첫 번째 가설을 확인하기 위하여 Pavitt의 혁신패턴별 화학물질 배출량과 이동량의 집단 간 차이를 분석한 결과, 비모수검정에서 집단간 차이가 유의미하게 나타났다. Mann-Whitney의 U검정 결과 규모집약형(PISI)과 전문공급자(PISS)간 배출량 차이는 유의하지 않았다. 화학물질배출량은 공급자지배형(SD), 과학기반형(SB), 규모집약형(PISI), 전문공급자형(PISS) 순으로 나타났다. 정보집약형(II)으로 매칭된 기업은 2개로 집단 간 분석에서 제외하였다.

수정주의 논의에서 규제는 기술혁신투자를 촉진한다(Lanjouw and Mody, 1996; Jaffe and Palmer, 1997; 조주현, 2003; 강만옥･이상용, 2006). 기술혁신투자가 배출저감역량확보 및 배출량저감으로 이어지는지는 별도의 논의가 필요하나, 규제가 기술혁신투자를 촉진하기 위해서는 기술이 기업활동에서 중요하거나 필수적이어야 한다. 이러한 기업군에서는 규제 준수를 위한 기술획득비용의 절감이 기업생존에서 중요한 의의를 가질 수 있다.

가장 많은 배출량을 보인 공급자지배형(SD)은 농업, 가정 제조업 등의 민간서비스와 전통제조업이 핵심산업군에 해당한다. 이러한 산업은 기술특성이 매우 강한 고기술기업군 대비 기업 내에서 기술이 가지는 중요성이 상대적으로 낮으며, 전유성 확보 수단 역시 마케팅, 광고 등의 비기술적 수단이다. 또한 공급자지배형(SD)의 상대적으로 작은 기업규모와 가격에 민감한 사용자 유형을 고려할 경우, 배출량 저감을 위한 투자 우선순위 및 기술획득을 통한 배출비용저감의 중요성이 높지 않을 것으로 보인다. Pavitt에 따르면 공급자지배형(SD)의 기술적 다각화의 집중도 및 방향은 낮은 수직형을 갖는데, 기업 간 또는 기업 내 기술수준 편차가 크지 않아 동일그룹 내 기술수준을 유사한 수준으로 가정하는 규제가 적정한 것으로 판단된다.

과학기반형(SB)은 두 번째로 배출량이 많게 나타났다. 과학기반형의 핵심산업은 전기전자 및 화학산업으로 제조/공정 단계상 많은 화학물질의 투입과 배출이 수반되는 특성이 우선적으로 반영된 것으로 보인다. Mann-Whitney의 U검정에서 생산집약형인 규모집약형(PISI)과 전문공급자형(PISS) 간 배출량 차이는 유의하지 않았다. 다만 과학기반형(SB)이 생산집약형(PISI+PISS)보다 높은 배출량을 나타냈는데, 이는 과학기반형의 높은 기술집약도가 반영된 것으로 보인다. 기술집약적 기업은 노동집약적 기업 대비 기술특성이 강하고 생산설비 및 원자재 비중이 높아 환경오염배출규모가 높다(김인수, 2012). 생산집약형의 전유성 확보수단은 공정비밀, 노하우, 특허와 학습, 디자인 및 사용자의 지식인 반면, 과학기반형은 디자인을 제외한 생산집약형 대부분의 수단과 R&D를 포함하여 기술보호에 더 집중하는 기술집약적 기업으로 볼 수 있다.

그러나 기술집약도와 산업의 배출특성 외 다른 요인에 대한 고려가 필요해 보인다. 과학기반형과 공급자지배형은 상이한 기술특성을 가짐에도 배출량과 이동량이 유사하게 높게 나타났고, Mann-Whitney U검정에서 과학기반형과 공급자지배형 간 배출량과 이동량의 차이는 유의미하지 않았기 때문이다. 기업이 배출저감역량이 있다면 오염물질의 자체처리가 가능하지만 위탁처리가 경제적편익을 창출한다면 위탁처리를 선호할 것이다. 이와 같이 이동량은 기술역량과 처리비용을 고려해야 하는데, 과학기반형과 공급자지배형의 배출특성에는 이 구분이 명확하지 않아 보인다. 이는 기존연구에서는 반영되지 않았던 기술적 다각화의 집중도와 방향과 차이 때문으로 해석된다.

수정주의 논의에서 규제는 기술혁신을 촉진한다(강만옥･이상용, 2006; Lanjouw and Mody, 1996). 규제준수역량 관점에서 기술혁신은 환경오염물질 배출저감능력을 확보하게 한다(Jaffe and Palmer, 1997). 즉 기업은 규제를 계기로 기술을 혁신하고 환경오염물질을 적게 배출할 수 있다. 그러나 기술특성이 강한 기업은 원자재와 생산설비 비중이 높아 오염물질 배출 규모가 크고, 지속적인 기술개발과 설비의 시설/교체가 이루어지지 않으면 환경규제 위반 가능성이 높다(김인수, 2012). 오염물질 배출규모가 큰 기술집약적 기업은 기술혁신을 통해 환경오염물질을 적게 배출할 수 있지만, 해당 역량을 배출저감에 투입하지 않을 경우, 오염물질 배출규모 감소 및 규제준수로 이어지지 않을 수 있다. 즉 배출저감역량과 실제적인 배출규모 및 규제준수 간 간극이 존재한다. 특히 과학기반형(SB)과 같이 기존 가정과 달리 동일그룹 내 기술수준과 기술획득비용이 상이한 경우 이에 대한 고려가 필요하다. 기술혁신투자를 통해 배출저감역량을 확보하는 비용보다 규제준수에 소모되는 비용이 낮다면 기업은 후자를 선택하거나 기술혁신투자의 방향을 규제준수에 집중하지 않을 것이다. 또한, 동일 그룹 내 기술수준 차이로 인해 기업별 기술획득비용 대비 규제준수비용이 상이하다면 기업의 환경규제 준수 동인은 떨어진다.

세 번째 가설을 확인하기 위하여 기술수준별 화학물질 배출량과 이동량의 집단 간 차이를 분석한 결과 비모수검정에서 집단 간 차이가 유의미하게 나타났다. 기술수준별 화학물질 배출량은 중저기술산업(ML)-저기술산업(L)-중고기술산업(MH)-고기술산업(H) 순으로 나타났다. 하위집단 간 분석결과 중저기술산업(ML)-중고기술산업(MH), 중고기술산업(MH)-고기술산업(H)간 차이는 유의하지 않아, 해당 산업 간 기술수준과 오염물질 자체처리량의 차이는 유의미하지 않았다.

중저기술산업은 배출량이 가장 높고 이동량은 가장 낮게 나타난 반면, 고기술산업에서 배출량은 가장 낮았고 이동량은 가장 높게 나타났다. 두 유형의 하위집단 간 차이는 모두 유의미했다. 중저기술산업과 고기술산업의 상반된 배출특성은 기술혁신패턴에서 전술한 바와 같이 자체처리와 위탁처리의 비용적 효율성 때문으로 판단된다. 즉 중저기술을 사용하는 기업은 배출량이 많을지라도 자체처리시설을 갖추고 이를 통해 배출하는 것이 경제적인 반면, 고기술을 사용하는 기업은 위탁처리가 경제적이다. 중저기술과 고기술산업의 화학물질 사용･처리 단계에서 활용되는 화학물질과 자체배출 또는 위탁처리되는 화학물질 역시 다를 것으로 예상된다. 각 단계에는 처리비용과 배출총량 및 이를 구분하는 다른 특성이 포함되었기 때문이며, 규제목적을 달성하기 위해서는 기술수준별 배출특성에 대한 반영이 필요할 수 있다. 범용기술보다 높은 단계의 기술을 사용하는 중저기술산업군의 배출량이 가장 높게 나타난 점을 고려하면, 해당 산업군은 배출총량 규제의 적정한 적용대상이 될 수 있다.

앞서 제시한 Pavitt의 혁신패턴과 기술수준 간 교차분석 결과에서 고기술산업 대부분에 과학기반형(SB) 기업이 포함되었다. 과학기반형(SB)은 해당 유형 내 기업 간 기술수준의 상대적 편차가 큰데, 이중 높은 수준의 기술을 보유하고 있는 기업은 기술개발 및 자체역량 확보, 이를 활용한 규제순응 정도가 다각화된 기술 내에서 다르게 적용되어 자체처리와 위탁처리로 구분되어 나타나는 것으로 보인다.

추가적으로 설명변수로 사용한 기업규모(Size)별 환경오염의 차이는 이동량만이 유의하게 나타났다. 이동량과 배출량 모두 분산의 동질성이 충족되지 않아 비모수검정을 진행했으나 배출량은 평균의 동질성이 확보되지 않아 하위집단 간 비교를 진행할 수 없었다. 기존연구에서는 환경오염방지지출을 규제 또는 환경오염의 변수로 사용했으나, 본 분석에서는 직접적인 오염물질배출량으로 각기 다르게 측정한 것에 기인한 것으로 판단된다. 전술한 바와 같이 환경오염방지지출은 기술특성이 강한 기업의 원자재/생산설비 관련 R&D비용을 포함하는데 배출저감역량확보와 실제 배출량, 규제준수 간에는 거리가 존재할 수 있다.

이동량은 종업원 수 50-300인, 300-500인 기업을 제외하고는 하위집단 간 차이가 모두 유의미했으나 50인 이상인 50-300, 300-500, 500인 초과기업 모두 유사한 이동량을 보였다. 종업원 수 50인 이하 소기업은 원자재 및 공정단계상 취급하는 화학물질 양이 작을 수 있다. 또한 종업원수가 50인을 초과하는 경우 기업규모가 오염물질배출에서 갖는 차별력이 미미할 수 있다.