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도시화 및 대기질에 관한 연구에 따르면 도시화 및 사회경제적 요인들과 지역 대기질에 관한 연구가 가장 많이 진행되었으며, 도로 교통 및 도시화 발전 수준과 지역 대기질에 관한 연구도 있다. 이 두 가지 연구 분야를 기반으로, 도시화가 지역 대기질에 미치는 영향을 이해하고자 하였다.

인구와 대기질의 관계는 이론적 및 실증적 연구를 통해 이미 광범하게 진행되었다(Park et al., 2011; Lou et al., 2016; Wang et al., 2020). 주로 도시의 인구밀도와 인구 증가율이 대기질에 미치는 영향을 측정하여(Du et al., 2013; Li et al., 2013, 2014), 인구밀도와 대기오염 물질의 농도 사이 연구 결과에 따라 도시화와 관련된 인구 이동 및 산업화는 대기오염 문제를 격화시킨다는 것을 확인했다(Du et al., 2019).

교통 및 도시화 발전 수준과 지역 대기질에 관한 실증연구를 살펴보면 주로 세 가지 연구 결과로 요약된다. 첫째, 중국은 지역이 넓고 지리적 조건이 다르므로 도시화 발전 정도가 서로 달라서 대기오염 물질의 전국 분포 차이가 매우 크다는 것을 보여주었다. 그 연구 결과를 살펴보면 대기오염이 서부 낙후지역에서 동부 경제 발달 지역으로 점차 심해지고 있는 것으로 나타났다(Han et al., 2014). 둘째, 도시화 발전 수준과 대기질의 관계는 일반적으로 도시 경제 성장과 도시 건설로 인해 대기질에 악영향을 끼친다고 증명되었다(Du et al., 2019). 이런 연구들은 도시화가 에너지 소비 증가를 초래함으로써 대기오염을 악화시킨다는 결론을 얻었다(Fang et al., 2009; Chen et al., 2013). 마지막으로 교통과 대기오염 물질 배출 관계에 관한 연구는 주로 배기가스가 대기질을 악화시키는 것으로 나타났다(Colvile et al., 2001; Krzyzanowski et al., 2005).

사회경제적 요인이 대기질에 미치는 영향에 관한 연구를 살펴보면 경제적 차원에서 주로 GDP, 1인당 GDP, GDP 대비 2차 산업 비중 등(Liu et al., 2017; Luo et al., 2017)이 고려되었고 사회적 차원에서 도시화율, 실업률 및 인구 증가 등 지표를 포함하였다(Fang et al., 2015; Jiang et al., 2018). 그러나 이들 사회경제적 자료는 일반적으로 국가 차원에서 기록되기 때문에 지역 단위에서 자료 수집하는 것이 어렵다. 따라서 대다수의 중국을 연구 지역으로 하는 연구는 주로 성･직할시(省･直轄市) 차원에서 분석하였다. 대기질에 미치는 사회경제적 요인의 연구에서 가장 많이 인용한 이론은 환경 쿠즈네츠 곡선(Environmental Kuznets Curve, EKC) 이론이다. 환경 쿠즈네츠 곡선(EKC)은 경제발전이 환경 악화를 초래하지만, 경제가 더욱 성장하여 1인당 GDP 및 시민 이의 환경 질에 대한 요구가 일정한 수준으로 상승할 때 환경오염 문제가 환경오염 문제가 결국에는 완화되리라는 것을 설명하는 이론이다(Selden et al., 1994; Khanna, 2002). 중국대기오염과 경제발전에 관한 연구에서 쿠즈네츠 곡선과 비슷한 역 “U”자패턴 관계도 나타났다. 이러한 패턴의 발견은 도시발전이 궁극적으로 대기질을 개선할 것이라는 환경 쿠즈네츠 곡선 (EKC) 이론의 주요 가설과 일치한다. 또한, 지속적인 도시발전은 초기 산업화로 인한 대기오염을 줄일 수 있다는 것을 예측할 수 있다(Yandle et al., 2002; Kaika et al., 2013).

기존 연구에 따라 인간 활동이 대기질에 직접적인 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그중에 2차 산업은 3차 산업보다 훨씬 더 대기오염에 기여하는 것으로 증명되었다(Fang et al., 2015; Jiang et al., 2018). 그러나 도시화의 발전 과정에서 도시화의 ‘질’ 및 ‘양’이 대기질에 미치는 영향에 관한 실증연구는 현재까지 많은 연구가 없어 본 연구에서 도시화 발전 수준이 대기질에 미치는 잠재적 영향을 평가하기 위해 선행연구를 바탕으로 도시화 발전 수준 평가지표 체계를 재구축하였다. 이 지표를 활용하여, 도시화 수준이 연간 대기오염 물질 농도에 미치는 영향을 측정하고 대기질과 가장 밀접한 관련이 있는 지표에 대해 논의하였다.

도시화는 오늘날 세계에서 중요한 사회적, 경제적 현상 중 하나이다(Xu et al., 2009). 도시화 발전 수준은 이미 도시의 사회경제적 계획 내 핵심 요소로 여겨지고 있다(Kosovac et al., 2020). 그러나 도시 확장과 도시화 발전 과정에서, 토지 이용 패턴은 일부 사회･환경 문제를 일으켰다.

최근 도시화 발전 수준에 대한 정량적 평가 연구는 도시 인구 비율과 토지 이용에 집중되었다. 유엔 사회부(UN DESA)는 1인당 평균 소득, 출생률, 문맹률과 단백질 소비량 등 19개 사회 경제 지표를 포함하여, 평가지표를 구축하였다. 이들 지표는 선진국 및 개발도상국의 사회, 경제와 인구 통계의 상호 관계를 모두 고려했다(Niu, 2012). 또한, 영국의 지리학자 Cloke은 인구, 직업과 주거 및 도심부의 거리 등 16개 지표를 선택하고 도시화 수준의 지표체계를 수립하며, 분석을 진행하였다(Niu, 2012).

그러나 Friedmann(2006)은 도시화의 여러 방면에 걸친 복잡한 과정을 통해 나타나기 때문에 토지, 사회경제적 소비 패턴, 제도 및 환경 등 여러 차원을 정량화해야만 효과적으로 측정할 수 있다(Bai et al., 2014; Haase et al., 2018). 중국학자 Fang and Wang(2011)은 사회･경제･공간에 기초한 복합지표 방법으로 도시화 수준에 대한 평가 진행하였다. 또한, 도시화･자원･환경 종합발전지수(URE)를 도출하여 지속 가능한 도시화를 추진할 수 있는 과학적 근거를 마련하였다(Cui et al., 2019). 이 지표는 도시화 발전의 ‘질’ 및 ‘양’의 조화 정도에 대해 효과적으로 측정하였다. 하지만 도시화의 정의가 다양하고, 범위가 넓으므로 도시화 수준에 관해 측정하기는 쉽지 않다.

선행연구들의 결과를 종합적으로 살펴보면 도시화 수준을 측정하는 방법은 주로 주요 지표 분석방법과 복합지표 방법 2가지가 있다. 주요 지표 분석방법은 도시화의 특징 지표를 통해 도시화 발전 수준을 표현한다. 인구 비율과 토지 이용 현황 지표는 가장 많이 사용한 지표이다(Xu et al., 2009). 복합지표 방법은 도시화 발전의 서로 다른 차원을 고찰하기 위해 다양한 지표를 선택하여 도시의 여러 특징을 종합 분석하는 방법이다. 지속 가능한 발전지표, 도시 경쟁력 지표와 도시화 발전 질 지표 등 도시에 관한 복합지표 방법을 활용하였다(Xu et al., 2009). 지표를 활용한 분석방법은 평가 결과를 쉽게 이해할 수 있을 뿐 아니라 연구 지역 간 차이가 명확하게 나타난다(강정은 등, 2012).

따라서 본 연구는 앞서 선행연구에서 제시한 지표체계를 바탕으로 경제･에너지･사회･교통･도시화･환경 등 6개 차원을 포함한 도시화 발전 수준 평가지표를 구축하였다(<그림 1>).

<그림 1>  
평가지표

본 연구에서는 도시화의 경제력과 산업구조, 에너지이용 효율, 사회보장과 교육투자, 도시 공간구조와 대중교통 자원, 도시화 발전 효율 및 폐기물 처리와 환경보호 투자 등 6가지 차원을 종합한 도시화 수준 평가지표를 도출하였다. 첫째, 중국의 도시화가 지속적으로 증가하는 추세에 있으며, 도시화로 경제 성장 및 에너지이용 증가는 대기오염 등 환경적 문제를 발생시킨다. 둘째, 조화로운 도시화의 과정은 도시 문제를 완화할 수 있다. 그래서 도시화 발전 ‘질’ 및 ‘양’의 균형 발전을 위한 도시화 발전 수준에 대한 평가가 요구된다. 도시화 수준 평가지표를 통해 대기오염 관련 요인을 도출할 수 있으며, 도시화 수준은 대기질에 미치는 영향을 파악할 때 활용될 수 있다. 따라서 본 연구 다음과 같은 연구 질문 및 가설을 수립하였다.

• 연구 질문: 도시화 평가지표는 대기질 개선에 어떠한 영향을 미쳤는가?
• 연구 가설 1: 지역 도시화 발전 차이로 인해 대기오염 물질이 공간적 차이가 나타날 것이다.
• 연구 가설 2: 선행연구 결과에 따라 도시화 발전 효율, 에너지이용 효율 및 폐기물 처리와 환경보호 투자의 수준이 대기질과 높은 GRA 관련도가 나타나고, 대기질 개선에 대한 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.

본 연구는 GIS(Geographic Information System)를 이용해 지역 간 도시화 발전 차이로 인한 대기오염 물질의 공간적 분포를 살펴보았다. 도시화 수준 평가 분석이 필요한 지표를 선정하여, 표준화 과정을 거치고, GRA 방법에 따라 도시화 수준 평가지표는 대기질에 주요 영향 요인을 도출하고 패널 데이터 모형 분석을 실시하였다. 연구 흐름도는 <그림 2>에 제시한 것과 같다.

<그림 2>  
연구의 흐름도

도시화의 개념과 과정의 복잡성 때문에, 단일한 지표로는 도시화의 모든 특징을 포착할 수 없다. 도시화 발전 수준의 측정에 관한 연구는 도시화 현상에 따른 많은 사회 경제 및 환경 문제를 밝히고 있다. 또한, 급속한 도시화 발전과 대기오염의 상관관계는 중국에서 특징적인 현상이 되어 왔다(Li et al., 2013; Van Donkelaar et al., 2016; Jin et al., 2017). 따라서 경제력과 산업구조, 에너지이용 효율, 사회보장과 교육투자, 도시 공간구조와 대중교통 자원, 도시화 발전 효율 및 폐기물 처리와 환경보호 투자 등 6개 차원에서 도시화 발전 수준에 대해 평가하였다. 사용된 6개의 차원의 모든 지표는 <표 1>에 요약되어 있다.

(1) 경제: 인간의 다양한 경제 활동은 대기오염의 주요 원인이 되었다(Wu et al., 2018). 경제발전은 환경에 영향을 주는 중요한 요인이다(Li et al., 2016). 공업화는 중국 도시의 대기오염 물질 농도를 높이는 원인으로 작용한다(Li et al., 2016).

그러나 환경 쿠즈네츠 곡선(EKC) 이론 가설에 따르면 도시화 발전 과정 중에 경제발전이 초기에는 환경에 대한 부정적인 영향을 끼치고 일정한 수준으로 넘어서면 긍정적 영향을 끼치는 것으로 예상할 수 있다(Kaika et al., 2013). 즉, 경제발전과 산업 구조조정, 기술 발전 및 환경친화적 에너지 사용 등에 따라 대기오염 물질의 배출량을 줄일 수 있다(Cheng et al., 2016).

경제발전 수준이 대기오염과 정(+)의 상관관계를 보인다는 연구는(Lin et al., 2016; Xu et al., 2020) 대부분이 1인당 GDP를 사용하여, 경제발전 수준을 측정하여, 중국의 공업화 발전에 산업구조가 대기질에 영향을 미치는 중요한 요소임을 밝혔다(Wang et al., 2017; Xu et al., 2020). 첨단기술 혁신 발전은 환경오염을 제어하는 중요한 수단이라는 연구도 있다(Xu et al., 2020).

따라서 본 연구에서 1인당 GDP, 증가한 3차 산업이 GDP에 차지는 비율과 첨단 산업이 공업에서 차지하는 비중 등 지표를 선정하여, 경제력과 산업구조의 수준을 측정하였다.

(2) 에너지: 중국은 세계에서 에너지 소비가 가장 많은 국가 중 하나이기 때문에 에너지이용 효율은 대기오염에 대한 큰 영향을 미칠 수 있다(Zheng et al., 2019). 높은 에너지이용 효율 및 선진 기술 개발은 더 많은 GDP를 창출할 뿐만 아니라 대기오염 물질 배출도 줄일 수 있다(Chen et al., 2018). 그 결과 에너지 차원에서는 주로 에너지이용 효율을 나타낼 수 있는 GDP 단위당 에너지 소비량, 에너지 생산 탄력성 지수와 에너지 가공전환율 3개 지표를 활용했다.

(3) 사회: 대기오염을 일으키는 사회적 요인 많이 검증되었다. 인간의 사회활동은 지역의 에너지 소비와 대기오염 물질 배출에 대한 정(+)의 영향을 준다는 사실을 밝혔다(Sun et al., 2019). 상대적으로 대기오염이 인간 건강에 대한 심각한 위해를 끼친다는 것이 확인되어(Lu, 2020) 대기오염이 인간의 호흡기 질환과 심장병 발병률을 증가시키는 것을 알 수 있을 뿐만 아니라 일부 학자들은 건강이 인적 자본 발전의 중요한 요소라고 생각하였다. 건강한 몸은 생산력의 향상으로 이어지며, 경제성장의 필요한 요소로 확인되었고(Abdullah et al., 2016) 심각한 대기오염이 소득 불평 등을 심화시키는 것을 밝혀, Wu et al.(2020)는 대기오염이 사회 안정과 경제 발전에 영향을 끼칠 수 있고, 가난한 사람들은 대기오염의 피해를 더욱 쉽게 받을 수 있다(Lipfert, 2004).

Zanobetti et al.(2000)는 유럽, 아시아와 미국에서 교육 수준이 낮은 사람들이 장기적인 대기오염 노출로 인한 사망 위험이 더 높다는 연구 결과에 따라 실업률, 대학 재학생 수, 인구 만 명당 의사 수, 사회 복지 지출이 재정 총지출에 차지하는 비율, 공공 교육지출이 GDP에 차지하는 비율, 도시화율, 2･3차 산업 종사자 비율 및 사회 부담 계수¹⁾ 등 지표를 선정하여, 대기질에 미치는 간접적인 영향을 연구하였다.

(4) 교통: 자동차 배기가스는 대기오염에 영향을 주는 주요 원인이다(Wu et al., 2018). 도시의 발전은 운수업과 자가용 차량의 증가로 이어지고, 도시 전체의 교통량을 증가시켜 대기오염에 영향을 미친다(Zang et al., 2017).

그러나 대중교통 서비스 증가는 주요 대도시 지역의 대기질을 개선할 수 있다(Stone, 2008). 따라서 도시 교통 차원에서 도로 면적, 인구 만 명당 버스 수와 자가용보유량 지표는 도시 공간구조와 대중교통 자원을 대표하여 사용한다.

(5) 도시화 효율: 인구밀도가 높을수록 도시화 및 산업화 수준이 높아지고 대기오염 물질 배출량이 높아진다(Ding et al., 2019). 반면에 중국의 도시 지역은 중앙난방 공급을 더 많이 사용하므로 인구가 더 집중될 때 에너지 소비를 줄일 수 있다(Shen et al., 2017). 도시 식생은 도시와 대기환경을 변화시킴으로써, 지역의 대기질에 대한 직간접적인 영향을 줄 수 있으므로(Nowak et al., 2006; Xu et al., 2020) 도시 1인당 주거면적, 시가지화 지역 녹지비율, 1인당 공원 녹지 면적, 인구밀도 및 도시 공공시설건설 투자비용이 GDP에 차지하는 비율 지표를 활용하여 도시화 효율에 대해 측정하였다.

(6) 폐기물 처리와 환경보호 투자: 도시화는 세계 경제 성장을 촉진하고 세계 및 지역 자원에도 영향을 미치며, 여러 차원에서 자연환경 변화시킨다. 심지어 지역의 생태환경을 근본적으로 바꾸었다(Cui et al., 2019). 지역의 생태환경에서 쿠즈네츠 곡선(EKC) 이론 가설의 타당성이(Cui et al., 2019) 중국에서 확인되었지만, 일부 연구에서는 단순한 환경 모니터링보다 환경 거버넌스 및 오염 통제가 더 효과적이라고 제시하였다(Cui et al., 2019). 산업 기술과 환경보호 수준이 높으면 환경오염을 개선할 수 있다. 폐기물 처리와 환경보호 투자 차원에서 공업 폐기가스 처리 비율, 생활 쓰레기의 친환경적 처리 비율, 환경보호를 위한 투자비용이 GDP에서 차지하는 비율, 환경관리 비용²⁾ 및 공업 폐기물의 자원화 비율을 지표로 선정하고 활용하였다.

본 연구는 공간에서 중국의 31개 성･직할시(直轄市)를 연구 대상지로 선정하였다. 중국 환경 생태 환경부에서 2012년에 『대기 환경질 기준(Ambient air quality standards)(2012년)』을 발표하여, 이 시기부터 PM_2.5, O₃에 대해 측정을 시작하였고, PM₁₀, SO₂, NO₂의 측정 농도 기준치도 조정하였다. 따라서 데이터 수집의 한계로 인해 2005년부터 2015년까지, 11년간의 미세먼지(PM₁₀) 연평균 오염 농도 데이터와 <표 1>에 제시한 각 지표데이터를 수집하여, 대기오염에 영향을 미치는 도시화 수준 평가 요인에 대해 분석하였다. 도시 경제, 에너지, 사회, 교통 및 환경 등 다양한 차원에서 도시화 수준을 측정하고, 도시화 발전의 ‘질’ 및 ‘양’의 조화 여부를 파악하여, 대기질에 대한 영향 요인을 도출하였다.

본 연구는 미세먼지(PM₁₀), 인구의 도시화율 및 1인당 GDP에 대한 기초 공간 분석을 수행하였고 분석 결과는 <그림 3>에 제시하였다. GIS 프로그램을 이용하여 등급 구간 분류 방법인 자연적 구분 방법(Natural Breaks)으로 5개 등급을 나누어 분석을 수행하여 자연적 구분 방법은 데이터를 자연스러운 등급으로 묶는 분류하는 방법이다. 즉, 같은 등급 내 전체 값들의 평균편차를 최소화하고, 각 등급 간의 분산을 극대화할 수 있다(Jenks, 1967). 색이 옅은 색에서 진해질수록 해당 오염 물질 농도, 인구 도시화 발전 수준 및 경제발전 수준이 낮음에서 높아진다는 것을 의미한다.

<그림 3>  
기초 공간 분석 결과

중국 지역별 미세먼지(PM₁₀) 연평균 농도, 인구의 도시화 발전 수준 및 경제발전 수준은 뚜렷한 공간 차이가 나타났다. <그림 3>에서 2005년~2015년 미세먼지(PM₁₀) 연평균 농도의 공간적 분포를 살펴보면 초기(2005년)에는 중국 중부 지역 오염 농도가 비교적으로 높은 편이었다. 중부는 석탄자원형 도시가 밀접해 있고 2차 산업이 집중된 지역이다. 선행연구에 따라면 2차 산업은 대기 오염에 크게 기여하는 것으로 실증되었다(Fang et al., 2015; Jiang et al., 2018). 2015년의 미세먼지(PM₁₀) 연평균 농도 높은 지역이 주로 중국 Jing-Jin-Ji(Beijing-Tianjin-Hebei)지역 및 주변 지역이다. 2015년 인구 도시화율 및 1인당 GDP의 높은 지역도 이들 지역에 집중되어있다. 도시 인구 증가와 경제발전은 도시화의 중요한 지표이다. 따라서 도시화 발전 차이로 인한 대기오염 물질이 공간적 차이가 나타났으며, 이 결과는 연구가설 1과 부합하는 결과를 보인다.

GRA 분석의 상세한 계산 결과는 <표 2>과 같다. Grey 관련 계수 값이 클수록 측정 열과 참고 열의 관련도가 높음을 나타냈다. 구별계수(ξ)의 값이 0.5로 설정되었을 때, Grey 관련 계수 값이 0.6보다 크면 관련도가 높은 것으로 판단할 수 있다(Deng, 1989). 도시 경제력과 산업구조, 에너지이용효율, 사회보장과 교육투자, 도시 공간구조와 대중교통 자원, 도시화 발전효율 및 폐기물 처리와 환경보호 투자 등 6가지 차원에서 도시화 발전 수준의 평가지표 및 미세먼지(PM₁₀) 간의 Grey 관련 계수 값을 산출하였고 그 결과 값은 0.6보다 큰 편이다(<표 2>). 전체적으로는 미세먼지(PM₁₀)가 도시 경제력(0.6696), 사회보장과 교육투자(0.6505), 도시 공간구조와 대중교통 자원(0.6434), 폐기물 처리와 환경보호 투자(0.6334), 에너지이용 효율(0.6289)과 도시화 발전 효율(0.6154)순으로 높은 Grey 관련 계수 값이 나타났다.

도시화 수준 평가지표별로 주로 Grey 관련 계수 값이 0.6보다 큰 지수(<표 2> 중 볼드체로 쓰인 Grey 관련 계수 값)를 관찰하였다. 도시 경제력과 산업구조에 포함되는 지표 중 경제 성장비율의 Grey 관련 계수 값이 가장 크고, 첨단 산업이 공업에서 차지하는 비중, 지역 간 경제발전 차이 및 증가한 3차 산업이 GDP에 차지는 비율 순으로 Grey 관련 계수 값이 크게 나타났으나, 1인당 GDP에서 가장 낮은 Grey 관련 계수 값이 나타났다.

에너지이용 효율에서는 에너지 가공 전환율이 가장 높고, GDP 단위당 에너지 소비량과 에너지 생산 탄력성 지수 순으로 높은 Grey 관련 계수 값이 나타났다. 에너지 가공 전환율은 생산 기술의 선진 및 낙후와 관리 수준의 고저를 반영하는 중요한 지표이다. 대기오염과 기후변화는 화석 연료의 사용과 밀접한 관련이 있다. 에너지 가공 전환율이 높을수록 자원을 더 잘 절약하고 환경오염도 감소시킬 수 있다.

사회보장과 교육투자 차원에서 보면, 사회 복지 지출이 재정 총지출에서 차지하는 비율이 대기오염 물질의 Grey 관련 계수 값이 가장 크게 나타났고, 실업률 및 사회 부담 계수 순으로 높게 나타났으며, 공공교육 지출이 가장 낮은 값을 보인다. 선행연구에 따라 중국의 급속한 도시화 발전이 도시화의 ‘질’ 및 ‘양’의 조화를 갖추지 않았기 때문에 여러 문제를 일으켰다. 예를 들어 중국에서는 호적제도로 인해 외래근로자들이 현지지역 주민과 같은 사회적 복지를 누리지 못했다. 따라서 정부는 도시화를 추진하는 과정에서 도시화의 속도를 지나치게 중시하지 말고 도시화의 효율과 질을 더욱 중시해야 한다. 특히 소득 불평등, 공공기반시설 건설 및 주거환경 개선 등을 중시해야 한다. 또한, 공공교육지출을 늘리는 것은 교육받을 수 있는 인구수를 증가시키는 방법이다. 교육받은 인구가 사회적 가치에 기여하는 것이 단기적으로는 제한적이지만 장기적으로 볼 때, 첨단 산업 종사자 수를 증가시켜 도시의 발전 및 사회진보 측면에서 더 높은 가치를 창출할 수 있다.

도시 공간구조와 대중교통 자원에 포함되는 지표 중 인구 만 명당 버스 수에서 Grey 관련 계수 값이 가장 컸고, 도시 도로 면적, 자가용보유량 순으로 큰 값을 나타냈다. 자가용보유량 및 버스 수량은 자동차 배기가스와 대기오염의 관련성을 반영하였다. 도시화와 교통 발전으로 인해 자가용 차량의 증가는 도시 내 총 주행거리를 증가시키며, 자동차 배기가스 배출량도 많아지고 도심 지역 교통 혼잡 문제를 심화시켰다(Stone, 2008). 이를 해결하기 위해 스마트 교통 시스템을 구축하여, 보행, 자전거 및 대중교통 등 친환경 교통수단을 유도하여, 도시 내부의 교통 혼잡을 줄이고 도시의 대기질 개선에 도움이 될 수 있다.

마지막으로 폐기물 처리와 환경보호 투자에서 환경 관리 비용에서 Grey 관련 계수 값이 가장 크게 나타나고, 공업 폐기물의 자원화 비율, 환경보호를 위한 투자비용이 GDP에서 차지하는 비율 및 생활 쓰레기 친환경적 처리 비율 순으로 높게 나타났으며, 공업 폐기 처리 비율이 가장 낮은 Grey 관련 계수 값을 보였다. 종합적으로 보면 관련도가 높은 지표는 폐기물의 친환경적 처리와 자원화이다. 따라서 폐기물의 재활용이 대기질 개선에 미치는 영향력이 높다는 것을 알 수 있다.

따라서 선정한 도시화 발전 수준 평가지표가 미세먼지(PM₁₀) 농도에 강한 관련성이 있다. 특히, 에너지 가공 전환율, 경제 성장비율 및 첨단 산업 등 주요 지표는 강한 연관성을 보였다. 효율이 높은 도시화 발전, 과학적인 도시 교통 공간 계획, 효과적인 환경관리 및 오염 통제는 도시환경 개선을 중요한 요인으로 다루어져야 하고, 이를 바탕으로 도시의 지속 가능한 발전도 실현할 수 있다.

GRA 계산 결과(<표 2>)에 의해 미세먼지(PM₁₀) 농도와 Grey 관련 계수 값이 0.6보다 높은 도시화 수준 평가지표를 선정하여, 패널 데이터 회귀분석을 실시하였다. 다중공선성 검정결과, 전체 변수의 VIF 값이 10보다 작았다. <표 3>에서 이분산성 검정결과를 살펴보면 Wald 검정결과 유의확률(p 값)이 0.01보다 작은 경우 귀무가설을 기각하고 대립 가설을 채택하기 때문에 이분산성이 존재하였다. 또한, Wooldridge 자기 상관성 검정 결과는 유의확률(p 값)이 0.0000으로 나타나서 패널 데이터 회귀모형은 자기상관성을 갖고 있었다. 또한, Hausman 검정결과는 1%의 유의수준에서 귀무가설을 기각하므로 고정효과모형을 채택하였다. 이에 따라 본 연구는 Pooled OLS보다 더 효율적이고 정확한 Driscoll-Kraay 표준오차 교정방법을 사용한 Two-way Fixed-Effect 추정 모형을 활용하였다(Lian, 2007).

<표 3>의 분석 결과에 의해 도시화 발전 수준이 대기질 개선에 미치는 영향에 대해 논의하여, 다음과 같이 결과를 요약하였다. 첫째, 도시 경제력과 산업구조 차원에서 3차 산업 비중이 높아지면 미세먼지(PM₁₀)의 농도가 낮아진다는 결과가 나타났다. 먼저, 산업 기술이 진보하면 대기질을 개선하는 데 도움이 된다는 것을 보여준다. 1인당 GDP는 미세먼지(PM₁₀) 농도에 대한 부(-)의 영향을 보인다. 이 결과는 탈동조화(decoupling) 현상과 일치한다(Guo et al., 2018). 우리는 환경에 대한 사회 경제적 활동의 전반적인 영향이 계속 증가하고 있음을 알고 있다. 그러나 장기적인 경제발전, 환경 오염 추세 및 이러한 부정적 영향 결과에 따라 경제와 기술 발전은 경제 및 환경 사이에 탈동조화(decoupling) 현상을 일으킨다. 또한, 이 결과는 경제 발전이 환경 악화를 초래하지만, 경제가 더욱 높은 수준에 도달하면 1인당 GDP 및 시민이 환경질에 대한 요구가 일정한 수준으로 상승하여, 환경오염 문제가 완화될 것이라는 것을 뜻한다(Selden et al., 1994; Khanna, 2002).즉, 절대적 탈동조화(decoupling) 현상이 발생하면 경제 활동이 환경에 미치는 누적 영향이 파크치에 도달하여 그 영향이 감소하기 시작하고 경제 성장이 환경에 부정적인 영향이 줄어들 것이다(Tapio, 2005).

둘째, 에너지이용 효율 차원에서 GDP 단위당 에너지 소비량이 많아지면 미세먼지(PM₁₀) 농도도 높아진다는 결과가 선행연구와 일치 한다(Zheng et al., 2020). 중국은 세계에서 에너지 소비가 가장 많은 국가 중 하나이기 때문에 에너지이용 효율을 향상하게 시키는 것은 대기질 개선에 도움이 될 수 있다.

셋째, 사회보장과 교육투자 차원에서 실업률은 미세먼지(PM₁₀) 농도에 대한 정(+)의 영향이 나타났다. 선행연구에 의해 대기오염은 사람의 수명을 단축하게 하고, 호흡기 질환의 발병률도 증가시켜 공공건강에 위협을 주고 있다(Schlenker et al., 2016; Deryugina et al., 2019; Holub et al., 2020).중국 대기질에 관한 연구에 의해 중국 화이허(淮河) 북쪽 지역은 겨울철의 집중적인 석탄 난방 정책으로 인해 총 부유분진(TSPs) 및 미세먼지(PM₁₀)의 연평균 오염 농도가 각각 184 μg/m³와 47.1 μg/m³씩 증가했다. 이로 인해 이 지역 주민들의 기대 수명은 5.5년 및 3.1년이 감소하였다(Chen et al., 2013; Ebenstein et al., 2017). 또한 건강이 인적 자본 발전의 중요한 요소로 건강한 몸은 생산력의 향상으로 이어지며, 경제 성장의 필요한 요소로 확인되었다(Abdullah et al., 2016). 그러나 대기오염은 생산력 저하한 것을 통해 경제 손실을 초래뿐만 아니라 인적 자본 축적도 방해함으로써 추가적인 피해를 주었다. 이러한 부정적인 영향은 나날이 누적되어, 결국 사람들의 고용 상황에 영향을 미쳐 개인 노동 생산성의 하락을 초래한다(Wei et al., 2017). 동시에 고용 공급에 대한 영향을 끼치고 실업률을 높일 수 있다(Li et al., 2014).

본 연구에서 사용한 사회보장 지출 지표는 주로 취업 보조금, 도시 주민 최저 생계 수당 및 자연재해 생활 지원금을 합산한 것이다. 패널 분석 결과에 따라 사회보장 지출은 미세먼지(PM₁₀) 농도에 대한 정(+)의 영향이 나타났다. 이 결과는 대기오염 및 소득 불평등에 관한 연구 결과와 일치하였다. 즉. 날로 심각해지는 대기오염이 확실히 소득 불평등을 심화시켰고 가난한 사람들은 일반 사람들 보다 대기오염의 피해를 받는 경우가 더욱 많았다(Lipfert, 2004; Wu et al., 2020). 또한, 대기오염은 주민의 신체적 건강뿐만 아니라, 주민의 외부활동, 소비와 이동 습관, 업무 효율성과 정신적 및 심리적 건강에도 악영향을 끼칠 수 있다(Zheng et al., 2016). 따라서 도시화 발전은 도시화의 속도에만 초점을 맞추어, 도시화 발전의 ‘질’ 및 ‘양’이 조화를 고려하지 않았고, 이는 도시에 여러 문제를 일으키는 것을 확인하였다.

넷째, 도시화 발전 효율 차원에서 시가지화 지역 녹지 비율이 미세먼지(PM₁₀) 농도에 대한 부정적 영향을 주었다. 이 결과는 선행연구의 도시 식생은 도시와 대기 환경을 변화시킴으로써, 지역의 대기질 개선에 대한 직간접적인 영향을 줄 수 있는 결과와 일치한다(Xu et al., 2020). 도시 식생은 중요한 도시 기반 시설로써, 도시 생태계를 복원하는 기능이 가지고 있다(Roy et al., 2012). 동시에 도시 식생은 급속한 공업화 및 도시화로 인한 오염을 완화하는 기능이 있고, 특히 도시 미기후 개선, 수토 유실 방지와 열섬효과 완화 등에 중요한 역할도 하고 있다(Zhang et al., 2018).또한, 도시 식생은 대기오염 물질을 조절하고 차단하는 기능도 있으므로 도시 미세먼지를 줄일 수 있다(Nguyen et al., 2015). 도시녹화는 살기 좋은 도시환경을 만드는 중요한 요수이다(Xu et al., 2020).

마지막으로 폐기물 처리와 환경보호 투자 차원에서 공업 폐기물의 자원화 비율 및 환경보호를 위한 투자비용 증가는 대기질 개선에 정(+)의 영향이 나타났다. 하지만 미세먼지(PM₁₀) 오염 증가는 환경관리 비용 증가를 초래할 수 있다. 따라서 폐기물의 재활용이 쓰레기 매립과 소각으로 인한 2차 오염을 줄이는 데 도움이 된다. 그래서 효과적인 환경 거버넌스와 오염 통제는 도시 대기질을 개선하는 데 단순한 환경 모니터링보다 더 효과적이다.