---
type: paper
slug: belete-entele-2020-ethiopia-fluoride-water
title: >-
  Estimation of Household Willingness to Pay for Fluoride-Free Water Connection
  in the Rift Valley Region of Ethiopia: A Model Study
authors:
  - '[[belete-r-entele]]'
  - '[[jongsulee]]'
year: 2020
venue: '[[groundwater-for-sustainable-development]]'
volume: '10'
pages: '100329'
doi: 10.1016/j.gsd.2019.100329
categories:
  - '[[development-economics]]'
  - '[[environmental-economics]]'
methods:
  - '[[contingent-valuation-method]]'
  - '[[tobit-model]]'
  - '[[ordinary-least-squares]]'
themes:
  - '[[water-quality]]'
  - '[[ethiopia-policy]]'
  - '[[willingness-to-pay]]'
  - '[[fluoride-safe-water]]'
aliases: []
last_updated: '2026-05-20T01:44:09+09:00'
---
# Estimation of Household Willingness to Pay for Fluoride-Free Water Connection in the Rift Valley Region of Ethiopia: A Model Study

*[[belete-r-entele]], [[jongsulee]] (2020)* · [[groundwater-for-sustainable-development]] 10:100329 · [DOI ↗](https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100329)

> 에티오피아 Rift Valley 5 woreda 330 가구 (2017.12-2018.2 면담) 의 *fluoride-safe 식수 (FSWSC)* 연결 WTP 를 open-ended [[contingent-valuation-method]] + [[ordinary-least-squares]] + [[tobit-model]] (zero-censored) 로 추정. Rift Valley 호수 fluoride 농도 WHO 기준 (1.5 mg/L) 의 5~176 배 (Shala 264 mg/L, Abijata 202.4 mg/L), 1,400 만 명 dental/skeletal 불소증 노출. **2 m³ WTP — 가정 연결 OLS $13.70 / Tobit $13.45, 가장 가까운 공공 수도 OLS $6.84 / Tobit $6.54**. 월 소득 대비 8-16%. 가구 WTP 합계 / 사업비용 비율 (BCR) — **가정 연결 10.93, 공공 수도 5.31** (둘 다 경제적 타당). **양 효과**: 수질 인식 (β=+0.34), 불만족도 (+0.30), 본인 집 (+0.29), 교육 (+0.24), 5 세 미만 자녀 수 (+0.058); **음 효과**: 나이 (−0.007), 남성 dummy (가정 −0.05 / 공공 −0.054), Adama/Lume 지역 (가정 +0.42 / 공공 −0.255 — fluoride 농도 낮은 지역). [[jongsulee]] 의 *개도국 환경 정책* sub-line.

- **RQ**: 에티오피아 Rift Valley 가구의 fluoride-safe 식수 연결 (가정 + 공공 수도 두 가지) WTP 는? 결정 요인은? Benefit-cost 측면에서 정부 (또는 PPP) 투자가 정당화되는가?
- **방법론**: [[contingent-valuation-method]] (open-ended CVM, 2 가지 시나리오 — Q1 가정 연결, Q2 공공 수도 5 분 거리) + [[ordinary-least-squares]] + [[tobit-model]] (Tobin 1958, Amemiya 1984, zero-censored MLE). 15 covariates: QUATT (수질 인식), INFATT (사전 통보), DISSATT (불만족), SRCEW (수원 dummy), BOTL (병물 지출), OWNHOUSE, NCHL5YR, AGE, INCOME, BILL, VOLUME, MALE, EDUC, FAMSIZE, LOCATION. BCR 분석 — 20 년 NPV, 연 7% 할인.
- **데이터**: 에티오피아 Rift Valley 지역 5 woreda 330 가구 (2017.12.10-2018.2.10 personal interview), age 21-60+, multi-stage random sampling (zone → woreda → kebele → household). 인구: 남성 63.3%, 결혼 84.8%, 농민 78.5%, 본인 집 96.1%, 평균 가구원 6 인, 평균 월소득 2,260 ETB (≈ $83), 평균 수도료 $4.12, 평균 소비 25.2 m³/월. Bottled water 평균 지출 99.40 ETB ($3.62)/월 — bottled 가격은 woreda 수도 요금의 1,150 배. Fluoride 농도: Shala 호수 **264 mg/L**, Abijata **202.4**, Beseka 32.2, Langano 12.89, Chamo 8.4, Zuway 1.7, WonjiShoa 6-22.6 (WHO 기준 1.5 mg/L 대비).
- **주요 발견**: (i) **WTP per Jerican (20 L)**: 가정 ETB 3.69 ($0.13), 공공 수도 ETB 1.80 ($0.065). **2 m³/월 WTP**: 가정 OLS **$13.70** / Tobit **$13.45**, 공공 수도 OLS **$6.84** / Tobit **$6.54**. 월 소득의 8-16%. (ii) **결정요인 양 효과** (Tobit, 가정 모델): QUATT **+0.336*** (수질 인식), DISSATT **+0.293*** (불만족), SRCEW +0.244*** (파이프라인 보유 dummy, 양 효과는 *역설* — 저자는 *오픈 수원 사용자가 안전 수도에 더 큰 WTP* 라고 해석), OWNHOUSE +0.287***, EDUC +0.233***, INCOME +0.158***, AGE +0.009*** (가정 모델은 양, 공공 모델은 −0.007), MALE +0.050** (가정), NCHL5YR +0.058**, BOTL +0.001*** (병물 지출 — 우회 비용 정당화), VOLUME +0.015**, LOCATION (Adama+Lume) +0.412***. (iii) 공공 수도 모델: SRCEW **−0.093** (음 — 파이프라인 보유자는 공공 수도 WTP 낮음), MALE **−0.054***, AGE **−0.007***, LOCATION (Adama+Lume) **−0.255***. (iv) BCR (20 년 NPV, 7% 할인): **가정 10.93, 공공 수도 5.31** (둘 다 1 초과 → 경제 타당). 총 사업비 $23.2 M (5 woreda, Datturi 등 2015) vs 총 WTP NPV 가정 **$253.5 M**, 공공 수도 **$123.3 M**. (v) Bottled water 가격: woreda 수도료의 **1,150 배** + 가구 WTP 의 200 배 — 가구는 *fluoride-safe 공공 공급* 을 적극 환영.
- **시사점**: (a) 정부의 fluoride-safe 공급 사업이 경제 타당, 가구로부터 자금 동원 + World Bank 등 donor + PPP (Kenya 사례) + 민영화 (England, Chile 사례) 가능. (b) 빈곤 가구는 가정 연결 부담스러우므로 **공공 수도 (kiosks) 우선 설치** — 학교 중퇴·수인성 질병·물 운반 시간 감소로 사회 후생 증가. (c) Adama/Lume (낮은 fluoride) 보다 Bora/Zuway Dugda (높은 fluoride) 거주자의 WTP 가 높음 — 정책 타게팅. (d) Open-ended CVM 의 hypothetical bias 가능 (overestimation 위험, 향후 dichotomous choice 권장).

![Rift Valley 5 woreda 의 fluoride-safe water 연결 WTP CVM 분석 흐름 — 사업 비용 vs 가구 WTP NPV (BCR 5.31~10.93).](/papers/202004_EnteleBR_Estimation_of_household_willingness_to_pay_for_fluoride_free_water_connection_in_the_Rift_Valley_Region_of_Ethiopia_A_model_study/fig1.jpeg)

## 요약

[[jongsulee]] 의 *3 기 (2017-2025) 수요예측·정책 평가 통합* 라인의 *개도국 환경 정책 적용* 사례. [[belete-r-entele]] (Adama Science and Technology University, Ethiopia) 이 SNU TEMEP 의 CVM/Tobit 방법론을 자국 식수 안전 문제에 적용한 협업이다. Rift Valley 1,400 만 명이 WHO 기준의 5~176 배 fluoride (호수 8.4~264 mg/L) 에 노출되어 dental/skeletal fluorosis 가 만연 (Tekle-Haimanot 등 2006), 의학 치료가 효과 없어 *수원 차원의 예방* 만이 유일한 해법. 기존 Mexico City (Gonzalez-Davila 2013) 의 fluoride-safe WTP ($2.70/월) + arsenic-safe ($3.22/월), Sri Lanka (Jonson 등 2003) 의 piped vs public tap WTP, Mexico Parral (Vasquez 등 2009) 의 깨끗한 물 WTP 등 비교 가능 선행 있으나 *에티오피아 Rift Valley 의 fluoride 특정 WTP* 는 본 paper 가 최초.

방법론은 [[contingent-valuation-method]] open-ended elicitation. 2 시나리오 — Q1 (가정 연결, 24 시간 공급), Q2 (공공 수도 5 분 거리). 응답이 zero 가능 (저소득 + 무관심) 이므로 [[tobit-model]] (zero-censored MLE) 이 적합; [[ordinary-least-squares]] 도 병행 (overestimation 비교용). 15 covariates 모형 (QUATT, INFATT, DISSATT 인식 변수 + SRCEW, BOTL, OWNHOUSE, NCHL5YR, AGE, INCOME, BILL, VOLUME, MALE, EDUC, FAMSIZE, LOCATION). Multi-stage random sampling 으로 330 가구. BCR 분석은 가구당 WTP × 가구 수 × 12 월의 20 년 NPV (7% 할인) 를 총 사업비 ($23.2 M, Datturi 등 2015) 와 비교.

핵심 결과 — 2 m³/월 WTP 가정 $13.45, 공공 수도 $6.55 (Tobit 기준). 가구 소득 ($83/월) 의 8-16% 로 부담 가능. 결정요인 정량: 수질 인식 (QUATT +0.34) 과 불만족 (DISSATT +0.30) 이 가장 큰 양 효과 — 인식 캠페인의 효과. 본인 집 (+0.29) + 교육 (+0.24) 도 큰 양 효과. SRCEW (파이프라인 dummy) 가 가정 모델에서 양 (+0.24) / 공공 모델에서 음 (−0.09) — 파이프라인 보유자는 추가 가정 연결에 지불 의사가 더 있고 공공 수도에는 덜. 흥미로운 점: AGE 가 가정 모델 양 / 공공 모델 음 (−0.007), 즉 노년층은 거리 이동 어려워 가정 연결 선호. LOCATION (Adama+Lume) 도 양/음 반전 — 두 woreda 는 fluoride 농도가 다른 woreda 보다 낮아 *심각도 차이* 가 WTP 에 반영. BCR: 가정 **10.93**, 공공 수도 **5.31** — 둘 다 사업의 경제적 타당성 확인. caveat: open-ended CVM 의 hypothetical bias (overestimation 가능, treated water tariff $0.80/m³ vs stated WTP $3.30/m³ 의 4 배 차이로 surface), 미래 연구는 double-bounded dichotomous choice 권장.

정책 함의: (a) 정부가 가구 + donor + PPP (Kenya 사례, Marin 2009 World Bank) + 민영화 (England, Chile 사례) 자금 조합으로 fluoride-safe 사업 가능. (b) 빈곤 가구는 공공 수도 (kiosk) 가 더 affordable, 정부의 community-based 공급이 단기 해법. (c) Bora/Zuway Dugda (높은 fluoride 농도) woreda 가 정책 우선순위.

## 핵심 결과

| 변수 | 가정 연결 (Tobit) | 공공 수도 (Tobit) | t-stat (가정) |
|---|---|---|---|
| QUATT (수질 인식) | **+0.336*** | +0.222*** | 9.98 |
| DISSATT (불만족) | **+0.293*** | +0.178*** | 5.47 |
| SRCEW (파이프라인 dummy) | +0.244*** | **−0.093**** | 4.38 |
| OWNHOUSE | +0.287*** | +0.069 | 3.12 |
| EDUC | +0.233*** | +0.124*** | 6.13 |
| INCOME | +0.158*** | +0.017 | 4.21 |
| AGE | +0.009*** | **−0.007**** | 5.55 |
| MALE | +0.050** | **−0.054**** | 2.11 |
| NCHL5YR | +0.058** | +0.047*** | 2.31 |
| LOCATION (Adama+Lume) | +0.412*** | **−0.255**** | 7.95 |

| Metric | 가정 연결 | 공공 수도 |
|---|---|---|
| WTP/Jerican (20 L) | $0.13 | $0.065 |
| **WTP/2 m³/월** | **$13.45** | **$6.55** |
| 가구당 NPV (20 년, 7%) | 큼 | 중 |
| **BCR (총 WTP / 총 사업비 $23.2 M)** | **10.93** | **5.31** |
| Aggregate NPV (5 woreda) | **$253.5 M** | **$123.3 M** |

> Rift Valley 호수 fluoride 농도 (WHO 기준 1.5 mg/L): Shala 264, Abijata 202.4, Beseka 32.2, Langano 12.89, Chamo 8.4, Zuway 1.7, WonjiShoa 6-22.6 mg/L. Bottled water 가격은 woreda 수도료의 1,150 배.

## 방법론 노트

[[contingent-valuation-method]] 의 expenditure-function 기반 welfare measure:

$$
\text{WTP}(q^*) = m(p, q, u_0; X_i) - m(p, q^*, u_0; X_i)
$$

$m$ = expenditure function, $q$ = 현 수질, $q^*$ = fluoride-safe 수질, $X_i$ = 가구 특성. [[tobit-model]] (Tobin 1958) 의 latent variable 형식:

$$
\text{WTP}^* = z_i' \beta + \varepsilon_i, \quad \varepsilon_i \sim N(0, \delta^2)
$$

$$
\text{WTP} = \begin{cases} \text{WTP}^* & \text{if } \text{WTP}^* > 0 \\ 0 & \text{if } \text{WTP}^* \le 0 \end{cases}
$$

Likelihood (MLE):

$$
L(\beta, \delta) = \prod_i \left[1 - \Phi\left(\frac{z_i'\beta}{\delta}\right)\right]^{1 - I_i} \cdot \left[\frac{1}{\delta} \varphi\left(\frac{\text{WTP}_i - z_i'\beta}{\delta}\right)\right]^{I_i}
$$

$I_i = 1$ if positive WTP, 0 otherwise. OLS 가 censoring 무시 → 상향 편향, Tobit 은 정확. BCR 분석: 20 년 NPV, 7% 할인 (Ethiopian National Bank 2018 base rate).

$$
\text{Total MWTP} = \sum_{t=1}^{20} \frac{\text{annual MWTP} \cdot N_{\text{HH}}}{(1.07)^{t-1}}
$$

Identification: random sampling, open-ended elicitation의 honest revelation 가정, hypothetical bias (저자가 limitation 으로 명시 → 향후 DBDC 권장).

## 연구 계보

[[jongsulee]] 의 *3 기 (2017-2025) 수요예측·정책 평가 통합* 라인의 개도국 환경 정책 협업 sub-thread. Direct method predecessor: Haab & McConnell (2003, CVM 이론), Tobin (1958, Tobit), Amemiya (1984, Tobit survey), Whittington 등 (1990, 2002, CVM in developing countries), Willig (1976, consumer surplus). Direct application predecessor: Gonzalez-Davila (2013, Mexico fluoride/arsenic CVM, 본 paper 의 가장 직접 비교 대상), Jonson 등 (2003, Sri Lanka 3 도시), Rodríguez-Tapia 등 (2017, Mexico City), Vasquez 등 (2009, Mexico Parral), Hundie & Abdisa (2016, Ethiopia Jigjiga), Bayrau (2005, Ethiopia Adama), Tarfasa (2013, Hawasa). Tekle-Haimanot 등 (2006, *Sci Total Environ*) 의 Rift Valley fluoride 지리 분포가 본 paper 의 문제 정의 source. Sibling: [[jongsulee]] 라인의 다른 개도국 협업 작업, [[bikram-acharya-2018-nepal-elearning-conjoint]] (Nepal e-learning DCM) 같은 sister 협업.

## See also

- [[jongsulee]]
- [[belete-r-entele]]
- [[contingent-valuation-method]]
- [[tobit-model]]
- [[ordinary-least-squares]]
- [[willingness-to-pay]]
- [[water-quality]]
- [[ethiopia-policy]]
- [[development-economics]]
- [[bikram-acharya-2018-nepal-elearning-conjoint]]
- [[groundwater-for-sustainable-development]]