서울시 도심 내 온실가스 모니터링 고도화 위해
원격탐사 기술 시범도입·효과검증·정책활용 제안
탄소중립 이행평가 위한 온실가스 모니터링 정확도·신뢰성 확보 중요
Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) 제6차 평가보고서에 따르면 인간 활동에 기인한 온실가스 배출로 인해 지구 표면의 온도가 상승하고 있으며 CO₂, CH₄, N₂O 등이 온난화에 크게 영향을 미치는 것으로 확인되어 기후변화의 시급성과 심각성을 다시 경고하면서 전 세계 온실가스 감축을 위한 노력을 촉구했다. 우리나라도 2030년까지 2018년 연평균 온실가스 배출량 대비 40% 감축 목표를 설정하고 이행 중에 있다. 국내 온실가스 감축을 위해 정부는 「기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장기본법」을 제정하고 온실가스 감축 목표에 따른 원칙과 역할을 명시하고 있으며 특히 온실가스 저감에 있어 각 지역적 특성과 여건을 고려한 지자체의 책임과 역할을 강조해 중앙정부-지역 간 협력 공조를 강화하고 있다. 서울시도 이러한 지방자치단체 책무 이행을 위하여 「2050 온실가스 감축계획」을 수립하고 부문별 온실가스 감축을 위한 다양한 역점사업 등을 추진 중에 있다. 서울시는 탄소중립 목표 달성을 위해 다양한 온실가스 감축 정책과 사업을 추진해 왔으나 일부 부문에서 온실가스 배출 감소율이 정체되거나 증가하는 양상도 보이며 목표 달성에 대한 우려가 제기되고 있다. 특히 기존 정책사업의 시행에 있어 효과평가의 병행이 필요함에 따라 온실가스 감축 효과를 실시간으로 분석하고 현황을 파악할 수 있는 온실가스 모니터링의 중요성이 강조되고 있다.
국내외 온실가스 실측자료 기반 배출량 모니터링·정책활용 사례 활발
온실가스 배출량 변동 정보는 일반적으로 배출계수와 온실가스 인벤토리에 기반한 상향식 방식(bottom-up)으로 이뤄져 왔다. 서울시 온실가스 배출량 산정 또한 해당 방식을 사용하고 있으며 에너지 등 관련 통계자료를 기반하여 온실가스 산정지침을 따르고 있다. 하지만 상향식 산정방식은 통계자료를 기반하기 때문에 통계적 대표성 문제와 결측값에 따른 불확실도가 존재하며 특히 서울시 온실가스 배출량 산출에 사용되는 통계자료 확보에는 약 2년이 소요되어 실시간 모니터링과 지역별·부문별 온실가스 배출현황 파악엔 제한적이다. 최근 기술과 분석 방법의 발달과 함께 기존의 상향식 배출량 방식의 한계를 보완하기 위해 위성관측, 드론관측, 항공관측, 지점관측 및 관측기반 모델링 등과 같은 다양한 방법으로 획득된 실측자료 기반의 하향식 온실가스 배출량 산정방법 (top-down)이 활발하게 연구되고 있다. 또한 영국, 뉴질랜드, 호주 등의 국가에서 정책효과 검증, 상향식 배출량 산정결과 검증, 상호보완 자료로의 활용 등 실제 적용사례도 증가하고 있는 추세이다.
서울시, 지자체 최초 온실가스 모니터링 위한 라이다 시범관측 수행
이 연구에서는 전국 지자체 최초로 서울 도심 전역에서 발생하는 온실가스의 효과적인 관측을 위하여 최첨단 기술인 ‘라만 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR)’를 도입하고 시범관측을 진행하였다. 라이다 기술은 레이저를 광원으로 사용하여 대기 중의 온실가스를 측정할 수 있는 최첨단 능동형 원격탐사 기술로써 높은 공간 분해능의 고정밀 온실기체 농도 및 배출량을 원격으로 측정할 수 있다는 특장점이 있다. 본 시범도입 연구에서 사용된 라만 라이다는 장비설치 최대 1.5㎞ 관측 경로상 약 2~15m 분해능을 갖는 실시간 온실가스(CO2, CH4) 농도 분포를 측정할 수 있다. 본 연구에서는 온실가스 모니터링 라만 라이다의 실제 서울시 관측환경 적용 가능성 검토를 위하여 광원으로 사용되는 레이저 파장, 관측 장애 건축물 회피방안, 관측 자동화 기능, 라이다 온실가스 농도 산출방법의 유효성 등을 다각적으로 사전 검토하였다. 뿐만 아니라 해당 관측장비를 통해 도출된 실시간 온실가스 농도자료의 정책지원 및 과학적 근거로써의 활용 가능성을 검토하기 위해 라이다 광학신호의 농도변화 산출과정의 적정성을 검토하고 표준가스를 활용한 챔버실험을 수행하여 라만 라이다 장비로 산출된 온실가스 농도정보의 신뢰도와 객관성을 확보하였다.