통합 데이터베이스·예측모형 개발 통해 기후환경분야 정책 통합관리 지원 가능

현대 사회 대부분의 경제활동은 하나 이상의 오염물질을 배출하는 다중 오염원

산업화 이후 경제활동 과정에서는 화석연료에 기반을 둔 에너지원 의존도가 높아졌다. 원유, 석탄, 천연가스 등 1차 에너지를 석유제품, 도시가스, 전력, 열 등 최종에너지로 전환하거나, 최종에너지원을 소비하는 과정에서는 온실가스, 대기오염물질, 기타 환경에 부정적인 영향을 미치는 오염물질이 하나 이상 배출되고 있다. 서울은 총온실가스 배출량 중 90% 이상이 에너지소비 과정에서 배출되고 있다. 휘발성유기화합물(VOCs), 암모니아(NH3), 입자가 큰 미세먼지(PM10)을 제외한 대부분의 대기오염물질은 에너지소비 과정에서 배출된다. 대기 중 광화학반응으로 초미세먼지(PM2.5)를 생성하는 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx)도 96% 이상이 에너지소비 과정에서 배출된다는 점을 고려하면, 에너지 부문이 초미세먼지 농도에 미치는 영향은 더 커진다. 

다중 오염원의 복합영향을 고려한 기후환경분야 정책 통합관리의 필요성 높아

다중 오염원에서 배출되는 오염물질은 대기오염에만 영향을 미치는 물질, 기후변화에만 영향을 미치는 물질, 기타 환경(폐수, 악취 등)에 영향을 미치는 물질, 2개 이상 분야에 동시에 영향을 미치는 물질로 구분할 수 있다. 예를 들어 복합적 영향을 미치는 물질인 블랙카본(Black Carbon)이나 오존(O3)은 대기오염물질인 동시에 온실효과에도 기여하는 단기체류 온실가스(SLCP)이다. 온실가스 배출은 지구 평균기온 상승과 기후변화에 영향을 미치며, 기온 상승은 오존 생성을 촉진하거나 대기 정체를 유발해 대기질을 더욱 악화시킬 수 있다. 
대기관리 정책, 온실가스 감축 정책, 폐기물 정책 등을 개별 시행하면 정책효과가 상충할 수 있다. 예를 들어 자동차의 대기오염물질 배출량과 온실가스 배출량은 연료원에 따라 다른데, 특정 오염물질에만 집중한 정책을 시행하면 그 밖의 다른 오염물질 배출량은 더 증가할 수 있다. 반면 대기관리 정책, 온실가스 감축 정책, 부문별 정책 등을 연계하면, 사업 초기 단계에서부터 공편익을 고려한 설계와 정책 실행이 가능해 사회경제적 편익은 더 커질 수 있다. 
대기오염물질과 온실가스를 동시에 배출하는 다중 오염원은 대부분 화석연료와 밀접한 관련이 있기 때문에 통합관리가 가능하다. 폐기물처럼 화석연료에 기반을 두지 않은 다중 오염원도 대기오염물질 배출, 온실가스 배출을 모두 고려한 통합관리가 가능하다. 이러한 통합관리는 기후환경 분야의 다양한 문제에 개별적으로 접근하는 것보다 정책 비용 측면에서도 유리한 것으로 밝혀지고 있다. 

기후환경 분야의 통합접근 위한 데이터베이스와 배출량 산정 툴 ICE 모형 개발

이 연구는 중앙정부와 서울시가 추진하는 기후환경 분야 정책의 효과를 종합 평가하고, 장래 배출량과 부가적인 효과를 전망할 수 있는 정량적 분석 도구인 수리 모형(ICE 모형)을 개발하였다. 이 연구에서 개발한 ICE(Integrated assessment model of Climate and Environment) 모형은 인구, 가구, 산업구조, 에너지 수요와 공급 등 주요 사회경제 요소를 모델링하고, 사회경제 요소, 기술, 정책 등의 변화에 따라 온실가스, 대기오염물질, 하수, 폐수, 폐기물 등 기후환경 분야 주요 오염물질 배출량이 어떻게 변화하는지를 분석하고 전망할 수 있도록 설계된 부문별 상향식(bottom-up) 모형이다. 모형의 기본 구조는 아래 그림과 같이 스프레드시트(spreadsheet) 기반의 부문별 재고-회전(stock-turnover) 모형과 LEAP(Low Emissions Analysis Platform) 플랫폼 기반의 부문별 상향식 모형을 연계한 형태이다(연성 결합). 모형이 다루는 지리적 범위는 서울, 경기, 인천 등 수도권 개별 지자체, 수도권 외 지자체, 전국이며, 시간적 범위는 2005년부터 2050년까지 연도별 값이다. 
재고-회전 모형에서는 인구, 가구, 산업구조, 경제규모 등 사회경제 요소를 전망하고 이를 바탕으로 자동차 대수, 건물 연면적, 매립지 유기탄소(organic carbon) 등 서울의 환경 변화에 영향을 미치는 주요 요소를 연도별로 산출한다. 재고-회전 방식은 시간의 흐름에 따라 기존 재고가 일부 손실되고(자연 소멸, 퇴출 등), 신규 재화가 유입되는 과정을 수리적으로 분석하고 전망하는 모형을 의미한다.