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2021권0호(2021) |수록논문 수 : 19
간행물 제목
2021권0호(2021년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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저자 : 박영민 , 이병권 , 김경민

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-140 (140 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
1. 정책 현안 및 연구의 필요성
□ 국가정책의제 등 정책적 요구
ㅇ 『제4차 소음·진동관리종합계획(2021-2025)』 수립
- 제4차 종합계획이 향후 5년 동안 지속적으로 시행되기 위해서는 「소음·진동관리법」 등 관련 법률의 체계적인 뒷받침이 요구되며, 이에 따른 정책적 연구 지원 필요
□ 소음·진동 노출 피해 증가 등 사회적 요구
ㅇ 전국적으로 환경 민원의 절반 이상을 소음·진동 민원이 차지
ㅇ 지역적으로 서울특별시 환경 민원의 약 85%가 소음·진동 민원
ㅇ 전국적으로 환경분쟁신청사건의 약 80%가 소음·진동으로 인한 피해 호소
- 소음공해는 거주지로서 적합한 주거환경 조성을 위해서 가장 우선적으로 해결해야 하는 현안과제로, 이와 같은 사회적 요구에 선제적으로 대응하고 부합할 수 있는 정책연구 필요
□ 소음·진동 관련 법률체계의 개선 필요
ㅇ 항공기 소음과 철도소음의 환경기준 부재
ㅇ 항공기 소음 및 철도소음 관련 정책적 개선 시급
- 민원 대응과 현 수준의 유지관리에 그치고 있어, 정부가 최종적으로 달성하고자 하는 정량적 목표 부재
2. 연구 목적 및 수행 방법
□ 연구의 목적
ㅇ 국민건강 보호를 위한 소음·진동 법체계 선진화 방안 마련
ㅇ (실증분석) 국내 현황 및 사례 분석
- 국내 소음·진동 생활환경 전망 및 피해 현황
- 관련 법률 및 제도 조사를 통한 법적 개선 방향 분석
ㅇ (사례조사) 국외 현황 및 시사점 분석
- 미국, 유럽, 아시아 등 주요 선진국을 대상으로 소음·진동 관리 현황 조사
- 이들 사례로부터 법제도적 측면에서의 시사점 도출
ㅇ (정책방안) 국민건강 보호를 위한 소음·진동 법체계 선진화 방안 제시
- 국내외 현황 분석을 통해 도출된 결과를 종합하여 국민건강 보호를 위한 소음·진동 법체계 선진화 방안 제시
Ⅱ. 국내 현황 및 사례 분석
1. 소음·진동 생활환경 변화 여건 전망 및 분석
□ 소음 노출로 인한 건강영향 관리체계로의 전환
□ '예방관리' 목적의 실시간 모니터링 관리체계로 전환
□ 수용체 중심의 국민체감형 관리체계 효율성 강화
□ 능동소음제어 등 국가 기반 신기술 경쟁력 확보
2. 정부 주요 정책 추진에 따른 신규 소음원 예측 및 선제적 대응 방향
□ 드론 국가정책: 한국형 도심항공교통(K-UAM) 도입
ㅇ (2019) 드론 분야 선제적 규제 혁파 로드맵
- 드론 비행의 소음 발생 관리
ㅇ (2020) 한국형 도심항공교통(K-UAM) 로드맵
- 소음의 사회적 수용성
· 지자체 소음 기준: 소음·환경 등 운용 규제는 지역주민 의견 수렴을 거쳐 지자체 기준, 즉 지역별 운항 기준으로 마련 계획
· 전기 동력을 활용한 저소음 UAM 도입 목표 계획
ㅇ (2021) 한국형 도심항공교통(K-UAM) 기술 로드맵
- 저소음 추진 장치 기술 확보
ㅇ (2021) 한국형-도심항공교통(K-UAM) 운용개념서 1.0
- UAM 회랑 운영방식에 따른 소음영향 모니터링
· UAM 비행경로에 따라 지역별 소음 기준 등이 달라질 수 있으므로 엄격하게 비행경로 관리
· UAM 회랑 운영방식에 따라 운항 높이 및 주변 정온시설과의 이격거리를 고려한 소음영향을 모니터링하여, 관련 운항 지원 정보를 실시간 제공하고 소음 노출 수준에 따라 적합한 운항 절차를 운용할 필요가 있음
□ 관계 법령
ㅇ (드론 활성화) 「드론 활용의 촉진 및 기반조성에 관한 법률」
ㅇ (항공기 소음의 한도 관리) 「소음·진동관리법」
ㅇ (항공교통 활성화) 「공항소음 방지 및 소음대책지역 지원에 관한 법률」
□ 신규 드론소음으로 인한 사회적 갈등 및 선제적 대응 방향
ㅇ 인구밀집지역 드론소음 피해 및 관련 소음 관리방안 미비
ㅇ 드론소음의 선제적 대응 방향
- 저소음 드론 인증
- 드론소음 관리기준
- 드론소음 발생 특성(성가신 윙윙거리는 음)을 반영한 적정 보정치 검토
- 인구밀집지역 대상 드론소음 모델링 및 저감대책 마련 전략 수립
3. 국내 소음·진동 민원 현황 및 관리제도의 문제점 소음·진동 발생원별 민원 현황을 조사하고, 「소음·진동관리법」 등 관련 제도의 문제점을 진단 및 개선 방향을 제시하였다.
□ 소음·진동 관리제도의 문제점 진단 및 개선 방향
ㅇ 법령 측면: 관계부처별로 개별법에 근거한 소음·진동 관리를 수행하고 있음
- 각 부처에 분산되어 있는 소음·진동 관련 법규를 종합적으로 정리 필요
- 관리 목적에 따라 관계부처별 이원화 또는 일원화 관리에 대한 타당성 검토 필요
ㅇ 예방 측면: 민원 발생 시 소극적인 사후 조치로, 피해예방 효과를 기대하기 어려움
- 국가 정책적 목표인 소음 환경기준(철도, 항공기)의 설정 및 도입 제안
- 소음 환경기준의 환경영향평가 활용 등 잠재적 소음민원 예방 및 건강 증진 효과 제고
ㅇ 관리 측면: 발생원별 소음·진동 규제 등 부정적 인식의 소음·진동 저감관리에 한계
- [1단계] 민원 분포 빈도를 고려하여, 발생원별 집중관리(공사장, 사업장, 확성기 등)
- [2단계] 쾌적한 소리환경 조성 관리로 대국민 긍정적 인식 전환
4. 현 도로교통소음 관련 기준 현황 및 문제점 진단
□ 현황: 관계부처 간 공동주택 도로교통소음 적용 기준이 상이함
□ 문제점 진단
ㅇ 준공 이후 도로 운영 시 야간 시간대 소음 기준을 초과할 가능성이 높음
ㅇ 이로 인한 소음 민원을 사전에 방지하고 적극적으로 대응하기 어려움
5. 소음 환경기준의 설정 현황 및 개선 검토 방향
□ 공항소음의 환경기준 설정 및 도입 방향
ㅇ 선행연구사례 조사 및 분석(한국소음진동공학회, 2001)
- 항공기 소음 관련 규제기준보다 5dB 강화 수준, 주거지역 기준 70WECPNL
□ 철도소음의 환경기준 설정 및 도입 방향
ㅇ 해외 사례 조사 및 분석
- 일본: 최고소음도 기준
· 신선[신간선(新幹線)] 주거지역을 기준으로, 최고소음도 70dB(A) 적용
- 스웨덴: 24시간 등가소음도 60dB(A) 및 최고소음도 70dB(A) 기준
- 독일: 주야간 등가소음도 주간 70dB(A), 야간 60dB(A) 기준 적용
- 호주: 주야간 등가소음도 및 최고소음도 기준
· 등가소음도 주간 60~65dB(A), 야간 55~60dB(A) 및 최고소음도 기준 적용
Ⅲ. 국외 현황 및 시사점
1. 미국
□ 소음규제법(Noise Control Act of 1972)
ㅇ 관리 기관: 미국 환경보호청(EPA: Environmental Protection Agency)
ㅇ 의미: 생활환경상의 소음 규제 관련 기본적 규율
ㅇ 목적: 건강과 복지를 위협하는 소음으로부터 모든 국민이 안전한 환경을 조성하기 위한 국가정책 수립
□ 정온한 공동체법(Quiet Communication Act of 1978)
ㅇ 지방정부 대상 소음 규제 프로그램의 개발 촉진
ㅇ 소음 관련 연구 수행
ㅇ 소음 관련 교육 자료의 개발 및 보급
2. 유럽
□ 환경소음 관련 지침
ㅇ 환경소음의 평가 및 관리 지침(2002)
- Environmental Noise Directive 2002/49/EC
ㅇ 환경소음의 건강영향평가 지침(2020)
- European Commission Directive (EU) 2020/367
□ 환경소음 관리 현황 및 향후 전망
ㅇ 소음저감 및 관리 현황
- 교통소음 저감조치
- 듣기 좋은 소리환경 조성
ㅇ 향후 전망
- 소리나 소음 없이는 살 수 없는 것이 분명하며 소음공해를 '제로'로 줄이는 것은 비현실적이다. 그러나 EU는 소음 수준을 줄여 환경과 건강에 해를 끼치지 않도록 노력하고 있으며, 이것은 큰 과제이다.
- 소음공해 감소 및 소음 노출에 대한 WHO 권고 수준으로의 이동이라는 EU의 7차 환경 행동 프로그램에서 정의한 소음공해 감소에 대한 EU의 2020년 목표가 달성되지 않을 것이라는 점은 이미 분명하다. 많은 EU 회원국은 특히 EU의 환경소음 지침을 시행할 때 소음공해를 해결하는 데 필요한 조치를 취하기 위해 더 노력해야 한다.
3. 아시아
□ 홍콩
ㅇ 소음관리조례(Noise Control Ordinance, 400)
- (사람) 주요 장소에서의 소음 발생 행위 통제
· 주거용 건물 및 공공장소
· 공사장
· 이외, 산업 또는 상업건물
- (제품) 소음 발생 제품의 관리
· 제조 규제: 소음 기준에 적합하지 않은 제품의 제조
· 사용 규제: 소음 기준에 적합하지 않은 제품의 사용
□ 말레이시아
ㅇ 환경소음 제한 및 관리 가이드라인(Guidelines for Environmental Noise Limits and Control, 2019)
- Noise Limits (소음 제한)
- Noise Measurements (소음 측정)
- Monitoring Locations (모니터링 지점)
- Noise Sources to be Measured (측정 대상 소음원)
- Noise Severity and Impact Assessment (소음 심각도 및 영향 평가)
- Record Keeping (기록의 보관)
- Noise and Planning (소음저감 계획)
- Noise Mapping (소음지도 작성)
- Noise Work Scope in Environmental Impact Assessment (환경영향평가 시, 소음 업무의 범위)
- Noise Mitigation (소음저감)
□ 대만
ㅇ 소음관리통제법(2020.12.30 개정)
- 목적: 국민의 건강과 환경의 평온 유지 및 국민의 삶의 질 향상
- '소음'이란 규제 표준을 초과하는 소리로 정의함
- 중앙정부 및 지자체 권한 구분 제시
Ⅳ. 소음·진동 법체계 선진화 방안
1. 소음·진동 관련 법체계의 문제점 진단 및 관리체계 개선 방향
□ 문제점 진단
ㅇ 중앙정부 중심의 획일적인 법체계 적용으로, 지역적 특성 반영에 한계가 있음
ㅇ 「소음·진동관리법」상 적용기준이 복잡하여, 관리 목적에 적합하도록 기준 체계 개선
ㅇ 소음·진동측정망
- 소음원별로 모니터링 지점 선정 기준이 상이하게 적용되고 있음
· 도로교통소음: 도로 인접 지점
· 철도 및 항공기 소음: 피해가 예상되는 수음점
- 중앙정부와 지방자치단체 간 모니터링의 중복성 문제 제기
ㅇ 드론소음 등 신규 발생 소음원에 대한 법제도적 지원 체계 미비
□ 개선 방향
ㅇ 비전: 국민 중심의 소음·진동 관리체계 개선
- (중앙부처) 통일성 있는 국가 관리지침 제공을 통한 쾌적한 정온 환경 조성 지원
- (지방자치단체) 지역별 특성에 적합한 관리기준 설정 및 소음·진동 발생원 저감관리에 집중
2. 환경정책기본법상의 소음 환경기준 개선
□ 소음 환경기준의 설정 개선 방향
ㅇ 비전: 공공 공간 목적에 적합한 쾌적한 소리환경 조성 및 보전
ㅇ 설정 방안
- (1안) 교통소음원별 환경기준 확대 설정
· 현 도로교통소음과 함께 철도 및 공항소음으로 확대
- (2안) 소음원 구분 없이, 국민 중심의 일원화된 소음 환경기준 설정
ㅇ 적용 방향
- WHO 등 소음 노출로 인한 국내외 건강영향 모니터링 결과를 활용하여, 미래 생활 환경 변화에 선도적으로 대응할 수 있는 국가 소음 환경기준으로 개선
- 환경영향평가의 경우, 지역별·사업별 특성에 적합한 별도의 협의 기준 마련
□ 공항소음의 환경기준 신규 설정 검토(안)
ㅇ 현 환경영향평가 협의기준 적용
- 현황: 환경영향평가 협의 시, 환경기준이 없어 주거지역 기준 70WECPNL로 협의
- 검토: 현 공항소음 평가 단위인 WECPNL을 Lden으로 변경 적용
- 공항소음 환경기준(안): 주거지역 기준 70WECPNL - 13(구간별 환산치) = 57dB
· 제3종 구역 대비 4dB 강화 수준
□ 철도소음의 환경기준 신규 설정 검토(안)
ㅇ 1안: 현 도로소음 환경기준 대비, 주야간 구분 등가소음도 기준
ㅇ 2안: 일평균 등가소음도 기준 검토(Lden 등)
- 항공기 소음 한도 개정 반영을 위한 환경기준 평가 단위 검토
※ 최고소음도 추가 검토
- 철도차량 통과 시 간헐적으로 발생하는 최고소음도 영향 추가 검토 필요
3. 「소음·진동관리법」 상의 관리체계 선진화
□ 신규 소음원에 대응할 수 있는 관리체계 구축
ㅇ 현황: 행정 편의상, 소음 발생 장소에 따라 관리체계 구축
ㅇ 문제: 드론소음 등 신규 소음원 발생 시 법제도적 대응이 어려워 관리에 한계가 있음
ㅇ 개선: 음향(주파수) 특성에 따라 소음원을 구분 관리할 수 있는 지침 마련
□ 규제관리기준 체계 개선
ㅇ 소음원 측면: 소음 발생원 저감을 위한 통일된 '규제기준'과 '권고기준'으로 구성
ㅇ 수음점 측면: 정온한 지역 조성 및 보전을 위한 '관리기준'으로 일원화
□ 규제관리기준 적용 시간대 개선
ㅇ 현황: 소음원 중심으로 관리하고 있어, 적용 시간대가 상이함에 따라 혼란 우려
ㅇ 개선
- 국민 중심으로 통계청의 생활시간 조사 결과를 활용하여, 우리나라 취침 및 기상 시간 등 현실을 반영한 개선
· 개선 내용: 2019년 기준 평균 취침 시간이 23:00 이후로, 야간 시간대 적용 시간을 현 22:00에서 23:00로 변경 검토
· 기대효과: 야간 시간대 적용 시간을 아침 7시까지 적용할 수 있어, 평일 및 금요일 평균 기상 시각까지 주간 대비 10dB(A) 강화된 소음 기준을 유지하여 수면 보장
4. 소음·진동 관련 고시 등 환경부 외 타 부처 관계법규 현황 및 개선 방향
□ 도로변 주택에서의 교통소음 적용기준 개선
ㅇ 1안: 주택건설 시, 소음 환경기준 또는 도로교통소음 기준으로 강화 및 일원화
- (평가 단위 개선 검토) 국제적인 추세에 부합하고, 2023년 항공기 소음 등 소음원 간 비교가 용이한 Lden 평가단위 및 관련 기준 적용 검토
ㅇ 2안: 적용 목적(주택건설, 소음관리)에 따라 이원화 유지 및 주택건설기준 개선
- 사업 특성에 따라 관계부처가 절충할 수 있는 협의기준 마련
- 실외소음도 확대 적용
· 현 5층 이하 실외소음도 기준을 모든 층으로 확대 적용
· 6층 이상 고층부에서도 창문을 열고 생활할 수 있는 환경권 보장에 기여
※ 단, 6층 이상 실내소음 기준 적용은 창문을 닫고 생활이 영위될 수 있다고 인정되는 경우로 한정(예를 들어 구조적으로 문을 열 수 없는 Fix창 시공 등)
· 서울시 등 지자체 소규모 환경영향평가 시, 실외소음 영향평가 근거 마련
- 야간 시간대 소음 기준 신설
· 현 「소음·진동관리법」상 도로교통소음 관리기준에 부합하는 수준으로 적용
· 야간 시간대 민원 발생 시, 소음 기준 적용의 혼란 최소화
□ 타 부처 소음·진동 관계 법규 현황 및 개선 방향
ㅇ 우리나라 소음·진동은 관계부처의 개별법에 따라 관리하고 있음
- 환경부 중심의 통합연계관리 지향
· 국토교통부: 국민의 살기 좋은 주거환경
· 국방부: 주민의 쾌적한 생활환경
· 고용노동부: 근로자의 안전한 작업환경
· 교육부: 학생의 건강하고 쾌적한 교육환경
Ⅴ. 결론 및 정책 제언
본 연구는 국민건강 보호와 생활환경 변화 대응을 위한 소음·진동 법체계 선진화 방안을 마련하기 위한 연구로, 국내 소음·진동 생활환경 변화 여건 전망 및 분석, 정부 주요 정책 추진에 따른 드론 등 신규 소음원 예측 및 선제적 대응 방향 검토, 소음·진동 민원 현황 및 관리제도의 분석을 통해 문제점을 진단하고, 소음·진동에 관한 국외 관리사례 분석과 시사점 도출을 통해 국내 소음·진동 법체계 선진화 방안을 도출하였다.
□ 소음·진동 법체계 개선
□ 「환경정책기본법」상의 소음 환경기준 개선
□ 「소음·진동관리법」상의 관리체계 선진화
ㅇ 신규 소음원에 대응할 수 있는 관리체계 구축
ㅇ 규제관리기준 체계 개선
ㅇ 규제관리기준 적용 시간대 개선


Ⅰ. Background and purpose of research
1. Policy issue and the need for research
□ Policy demands for a national policy proposal
ㅇ The Fourth Comprehensive Management Plan for Noise and Vibration(2021-2025)
- In order to the fourth comprehensive plan to be implemented over the next five years, systematic support of relevant laws such as the Noise and Vibration Control Act is required, along with the policy research
□ Social demands for increased noise and vibration exposure damage
ㅇ National wide, more than half of the environmental complaint is noise and vibration related
ㅇ In case of Seoul Metropolitan Government, approximately 85% of environmental complaints are related to noise and vibration
ㅇ Nationwide, nearly 80% of the environmental complaint petition report was due to the damage caused by noise and vibration
- Noise pollution is a prior issue which must be addressed to create a suitable residential environment, and policy research is required to proactively respond to and meet the social demands
□ Legislation capacity building for environmental noise related legislative system
ㅇ Lack of environmental standards for aircraft and rail noise
ㅇ Exigent policy instrument related to aircraft noise and rail noise
- Lack of an overarching policy goal with quantitative objectives for result, as it has been shortsighted to responding to the complaints and largely maintaining the current level
2. Research Purposes and Conducting Methods
□ Purpose of Study
ㅇ To develop a noise and vibration legislative system to proactively protect public health
□ Scope of Research and Methods
ㅇ Empirical Analysis
- Domestic environmental noise and the living environment outlook and damage status
- Analysis of the direction of legislative improvement through relevant legal and institutional investigations
ㅇ Case Study
- Survey of noise management cases with best practices from major developed countries such as the U.S., Europe, and Asia.
- Derive implications from these cases in the context of the legislative system
ㅇ Policy Plan
- Presenting a method for advancement of the legislative system to protect the public health by synthesizing the results derived from domestic and international study
Ⅱ. Domestic Status and Case Study
1. Environmental Noise and Living Environment Trend Analysis and Outlook
□ Transition to a health impact management system due to noise exposure
□ Shift to a real-time monitoring management system for the purpose of 'proactive management'
□ Receptor-driven management system tangible to the public
□ Securing competitiveness of national technology innovation such as active noise control
2. Driven by key national policies, responding proactively to the new noise sources
□ Drone National Policy: Introduction of Korean Urban Air Traffic (K-UAM)
ㅇ (2019) Preemptive Regulatory Reform Roadmap for Drones
- Manage noise from drone flights
ㅇ (2020) Korea Urban Air Traffic (K-UAM) Roadmap
- Social acceptance of noise
· Local noise standards: Noise
· Environmental and other operational regulations are planned by local government standards, i.e. regional operations, through local residents' opinions.
· Plan for the introduction of low-noise UAM using electrical power
ㅇ (2021) Korea Urban Air Traffic (K-UAM) Technology Roadmap
- Securing low-noise propulsion motors and inverters technology
ㅇ (2021) Korea-Urban Air Traffic (K-UAM) Operating Concept 1.0
- Noise impact monitoring according to the UAM corridor operation
· Strict flight path management as noise standards by region may vary depending on UAM flight path
· Depending on the UAM corridor operation, it is necessary to monitor the noise impact considering the flight height and the distance away from the surrounding quiet facilities, providing relevant flight information in real time and operating appropriate operating procedures according to the noise exposure level.
□ Relevant Laws
ㅇ (Drone) “Act on Promotion of Utilization of Drones and Creation of Infrastructure Therefor”
ㅇ (Aircraft noise limit management) “Noise and Vibration Control Act”
ㅇ (Air Traffic) “Airport Noise Prevention and Areas Assistance Act”
□ National Drone Policy: Introduction of Korean Urban Air Traffic (K-UAM)
ㅇ Densely populated area: lack of drone noise damage and related noise management measures, and
ㅇ Preemptive response policy direction towards drone noise
- Low-noise drone certification
- Drone noise management standards
- Review of titration corrections reflecting drone noise distinctive characteristics (incessant buzzing noise creating annoyance).
- Drone noise modeling and abatement measures for densely populated areas
3. Examining Noise Complaints and Management System This study investigates the status of noise complaints by the noise source. It examines “Noise and Vibration Control Act” and related institutional and legislative system to suggest a policy direction for improvement.
□ Examining institutional noise management system complexity
ㅇ Legislative aspects: noise management is pervasive based on the individual laws and carried out by each ministry.
- Comprehensive organization of noise legislation of each ministry
- Feasibility study of binary or unitary management by relevant ministries is required for management purposes
ㅇ Prevention aspect: Due to the lack of active response to the event of complaint, it is difficult to expect the noise prevention effect.
- Proposed setting and introducing noise environmental standards (railways, aircraft) that are national policy objectives
- Improve the effectiveness of preventing potential noise sources and promoting health, such as utilizing environmental impact assessment of noise environmental standards
ㅇ Management aspects: prevent potential noise complaint and enhance health promotion effects such as the use of environmental impact assessment based on noise environment standards.
- [Step 1] Management by intensive noise source (construction site, commercial site, etc.) considering the frequency of the distribution of the noise complaint petition
- [Step 2] Positively change the public's awareness by managing the creation of a pleasant soundscape
4. Examining Current Road Traffic Noise Related Standard Status and Issues
□ Status: Standards for applying co-housing road traffic noise between relevant ministries vary
□ Problem Diagnosis
ㅇ After completion, road operations are likely to exceed nighttime noise standards
ㅇ Difficulty preventing and actively responding to noise complaints due to this
5. Establishing Noise Environment Standards and Policy Direction for Improvement
□ Setting environmental standards for airport noise and introducing direction
ㅇ Research and Analysis of Prior Research Cases (Korea Society of Noise and Vibration Engineering, 2001)
- 5dB reinforcement above aircraft noise-related regulatory standards, 70 WECPNL in residential areas
□ Setting the standards for rail noise and introducing direction
ㅇ International Case Study and Analysis
- Japan: highest noise standard
· Based on “Shin” (new line) residential area, maximum noise is applied to 70dB(A)
- Sweden: Based on 24-hour equivalent noise(60 dBA) and highest noise (70 dBA)
- Germany: Day and night equivalent noise(70 dB(A) per day and night, and 60 dB(A) at night.
· 70dB(A) maximum noise based on new line residential area
- Australia: Day and night equivalents and highest noise standards
· Equivalent noise(60-65 dB(A) during the day, 55-60 dB (A) at night, and maximum noise standards were applied
Ⅲ. International Cases and Implications
1. United States
□ “Noise Control Act of 1972”
ㅇ Governing Body: U.S. Environmental Protection Agency (EPA, Environmental Protection Agency)
ㅇ Definition: Basic rules for noise regulation in the living environment
ㅇ Purpose: Establish national policies to create a safe environment for all citizens from noise with adverse health impact.
□ “Quiet Communication Act of 1978”
ㅇ Promote the development of local government noise regulation programs
ㅇ Conduct a noise-related research
ㅇ Development and dissemination of noise-related training materials
2. Europe
□ Environmental noise guidelines
ㅇ Environmental Noise Assessment and Management Guidelines (2002)
- Environmental Noise Directive 2002/49/EC
ㅇ Health Impact Assessment Guidelines for Environmental Noise (2020)
- European Commission Directive (EU) 2020/367
□ Environmental noise management status and future outlook
ㅇ Noise reduction and management status
- Traffic noise reduction measures
- Create a congenial soundscape
ㅇ Future outlook
- It is inevitable fact that the noise is prevailed. Thus, reducing noise pollution to 'zero' is unrealistic. However, the EU is striving to abate noise levels for the environment and health, and this is a critical challenge.
- It is evident that the Seventh Environment Action Programme (7th EAP) objective of significantly reducing noise pollution in the EU, thus moving closer to WHO recommended levels by 2020 will not be realized Many EU member states must execute the necessary steps to address noise pollution, especially when implementing the EU's Environmental Noise Directive.
3. Asia
□ Hong Kong
ㅇ “Noise Control Ordinance” (Noise Control, 400)
- (person) control noise generation behavior in major places
· Residential buildings and public spaces
· Construction site
· Other than industrial or commercial buildings
- Management of noise-generating products
· Manufacturing regulations: Manufacture of products that do not meet noise standards
· Usage regulations: Use of products that do not meet noise standards
□ Taiwan
ㅇ “Noise Management Control Act” (2020.12.30. Revised)
- Purpose: To maintain the health of the people and the calmness of the environment and to improve the quality of life of the people.
- “Noise”is defined as a sound that exceeds regulatory standards.
- Central government and local government rights division
Ⅳ. Advancement of Noise Legislative System
1. Examine noise legislative system for management improvement
□ Legislative Diagnosis
ㅇ The uniform application of a central government-centered legal system circumscribes the reflection of regional characteristics.
ㅇ “Noise·and Vibration Control Act” application standards are complex, so the standard system is improved to suit the management purpose
ㅇ Noise and vibration monitoring network
- Monitoring point selection criteria are applied differently by noise source.
· Road traffic noise: road adjacent points
· Railway and aircraft noise: the receiving sound point where damage is expected.
- Raising the issue of redundancy of monitoring between central government and local governments
ㅇ Lack of legislative system for new sources of noise such as drone noise
□ Direction for improvement
ㅇ Vision: Improving the citizen-centric noise and vibration management system
- (Central Ministry) Supports the creation of a pleasant quiet soundscape by providing a coherent national management guideline
- (Local governments) focus on setting management standards suitable for local characteristics and reducing noise disturbance sources
2. Improving noise environment standards under the “Basic Environmental Policy Act”
□ Direction of improving the setting of noise environment standards
ㅇ Vision: Creating and preserving a pleasant sound environment suitable for public space purposes
- (first scenario) Establishing environmental standards by traffic noise source
* Expanded to railway and airport noise with current road traffic noise
- (second scenario) Establishing a nationally oriented, coherent noise environment standards without distinguishing noise sources
ㅇ Implementation Direction
- By utilizing the results of monitoring domestic and international health effects from noise exposure such as WHO, it is improved to the national noise environment standard that can proactively respond to changes in the imminent environment
- In the case of environmental impact assessment, a separate consultation standard suitable for the features of each region and project should be drafted.
□ Review new settings based on environment of airport noise (tentative)
ㅇ Implement current environmental impact assessment consultation criteria
- Status: When discussing environmental impact assessment, there are no environmental standards, so consultation is 70WECPNL based on residential areas.
- Review: Change WECPNL, the current airport noise assessment unit, to Lden
- Airport noise environmental standards (plan): 70WECPNL - 13 (conversion value by sector) = 57dB
· 4dB reinforcement level compared to type 3
□ Review settings new environmental standards for railway noise (tentative)
ㅇ First Scenario: compared to the current road noise environment standards, applying equivalent noise standard weekly and night separately
ㅇ Second Scenario: Review of daily average noise standards (Lden,etc.)
- Review of environmental standards evaluation unit to reflect aircraft noise limit revisions
※ Review of maximum sound level
- Requires further review of the highest noise impacts that occur intermittently when passing through railway cars.
3. Advancement of the “Noise and Vibration Control Act”
□ Establish a management system responding to new noise sources
ㅇ Status: For administrative convenience, a management system is established based on the location of noise
ㅇ In the event of new noise sources such as drone noise, there is a limit to management due to difficulties in legal and institutional capacity.
ㅇ Improvements: Guidelines for noise sources based on acoustic (frequency) characteristics
□ Improving Regulatory Standards
ㅇ Noise source aspect: Consists of coherent 'control standard' for reducing noise sources and a 'recommendation standard' with other ministries
ㅇ Receiving sound point aspect: Unitary 'management standard' for the preservation of a quiet area
□ Improving time zone for regulatory control
ㅇ Status: It is managed mainly by noise sources, there is concern about inconsistency as the application time zone varies.
ㅇ Improvements
- Utilizing the results of the “Time Use Survey” by Statistics Korea reflecting tangible daily routines such as bedtime and wake-up time
· Improvements: Review the average bedtime of 2019 from 23:00 to 23:00. Reorganizing the night-time zone from 22:00 to 23:00
· Expected effect: Applying night-time until 7:00 a.m from weekdays and Friday, ensuring sleep by enhancing 10 dB(A) noise standards than its current standard
4. Current Status and Direction of Advancement of Noise and Vibration Related Legislation and Decree by Ministries
□ Improving traffic noise application standards in roadside housing
ㅇ First Scenario: In the event of building a house, apply coherent noise environmental standards and road traffic noise standards.
- (Review on the improvement of the evaluation unit) Reviewing the application of Lden and related standards that meet international trends, and compatible with noise sources such as aircraft noise, in 2023.
ㅇ Second Scenario: According to the policy target (housing construction, noise management) maintain a binary management system and improve housing construction standards
- Establish consultation standards that can be compromised by relevant ministries based on project feature
- Expand a policy application to outdoor noise
· Expand outdoor noise standards from the current (below 5th floor) to all floors
· Contributing to the guarantee of environmental rights to live with windows open even on high-rise floors above 6th floor
※ However, the application of indoor noise standards above 6th floor is limited to cases where the adequate standard of living is exercised even with the window is closed (e.g., fix window construction that cannot be structurally opened)
· In the case of small-scale environmental impact assessment of local government such as Seoul Metropolitan Government, the evidence for outdoor noise impact assessment should be drafted.
- Establishing new nighttime noise standards
· the road traffic noise management standards under the “Noise Vibration Control Act” should meet the level which meets road traffic noise management standards
· Minimize ambiguity in applying noise standards in the event of nighttime complaints
□ Status and Direction of Improvement of other Ministries' Noise Related Laws
ㅇ Noise vibration management in Korea is in accordance with the individual laws of the relevant ministries
- Integrated connection management oriented by Ministry of Environment
· Ministry of Land, Infrastructure and Transport: Residential Environment
· Ministry of Defense: Pleasant living environment of residents
· Ministry of Employment and Labor: Safe working environment for workers
· Ministry of Education: Healthy and pleasant educational environment for students
Ⅴ. Conclusion and Suggestions (Achievements)
This study is conducted to develop a method to advance a noise legislative system which proactively responds to the changes in the living environment trends, thereby protecting public health from dynamic noise sources. With the key national policy and agenda involving innovations, the noise management requires a preemptive policy instrument towards new noise sources including drones. This study analyzes such living environment trends and outlook at the national level. By doing so, it examines national noise and vibration complaint status for institutional advancement in the noise management. Also, it surveys the international case of best practice and implication of noise policy. Given this discussion, the method to advancement for the noise legislative system has been derived.
□ Advancement of 'Noise and Vibration Control Act' Noise Legislative System
□ Manifest 'Noise and Vibration Control Act' standard under the 'Framework Act on Environmental Policy'
□ Improve noise management system
ㅇ Establish a management system to proactively respond to new noise sources
ㅇ Refine regulatory standards
ㅇ Refine time zone for regulatory standards

저자 : 지민규 , 안준영 , 이진희 , 주용준 , 이병권 , 김경호 , 장원석

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-240 (240 pages)

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Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적
□ 폐기물매립장에서 발생하는 침출수로 인한 수환경 문제가 지속적으로 제기되고 있어 이에 대한 적극적인 원인조사와 대응책 마련이 필요하다. 현재 폐기물매립장 사업으로 인한 환경적 영향을 사전에 예측·평가하고 그 영향을 피하거나 최소화할 수 있도록 환경영향평가 제도를 운영하고 있으나, 사후환경조사 결과에서 수환경 오염사례가 빈번히 확인되는 상황을 고려할 때 매립장 유래 침출수 관리에 대한 환경영향평가의 실효성을 면밀히 진단해볼 필요가 있다. 또한 폐기물 매립시설은 「환경영향평가법」 이외에도 「폐기물관리법」 및 「폐기물처리시설 설치촉진 및 주변지역지원 등에 관한 법률」 등에 의해 입지선정과 시설의 설치 및 관리가 이루어지므로, 환경영향평가 시의 수환경 영향 평가항목과 현행 폐기물 관리 법제도를 연계하여 합리적인 개선방안을 모색할 필요가 있다.
ㅇ 본 연구의 주요 목적은 폐기물매립장 사업의 운영에 따른 수질오염 사례를 조사·분석하고 문제에 대한 종합적인 원인파악과 함께 개선점을 강구하는 데 있다. 궁극적으로는 수환경 문제의 원인과 연계한 폐기물매립장 사업의 환경영향평가 개선방안을 마련하여 공사·운영 시의 적정 계획수립 및 관리방안 마련에 기여하고자 한다.
Ⅱ. 폐기물매립장 시설 관리현황 및 침출수 발생 특성
□ 본 장에서는 국내 폐기물 매립시설의 전반적인 관리현황과 운영실태를 파악하기 위해 시설의 관리사항과 공공폐기물 매립시설의 운영결과를 조사하였다. 또한 매립장 유래 수환경 문제의 주요 원인인 침출수의 특성을 파악하고 오염원으로 인한 환경적 영향을 최소화하고자 매립장 종류 및 매립연한 등에 따른 수질 성상 변화를 알아보고 침출수의 효율적 처리를 위한 처리방법 등의 적용방안에 대해 검토하였다.
ㅇ 수환경 영향을 저감하기 위한 매립장 관리사항은 수질조사기준, 침출수 수위관리기준, 복토기준 등이 해당하며, 이 외 매립시설 다짐효율, 침출수 감량률, 매립시설 구조물 안정성 현황이 관련되는 것으로 조사되었다. 운영실태조사 결과, 공공폐기물 매립장에서는 해당 지표의 관리가 미흡한 시설이 다수 존재하여 개선이 필요한 것으로 확인되었으며, 관리사항은 제3장의 수질오염 원인분석 및 대책과 제4장의 환경영향평가 평가기법 개선안에서 구체적으로 다루었다.
ㅇ 침출수 성상은 매립폐기물의 종류 및 매립 기간 등에 따라 수질특성과 오염원의 생분해성 정도가 다르므로, 환경영향평가 시 적절한 침출수 처리시설의 구축과 효율적인 시설운영을 위한 계획수립을 하여야 한다. 연구에서는 이를 위해 반입폐기물과 단계별 매립에 따른 예상 수질 성상을 파악하여 적정 처리공법의 설계와 시기별 공정 운영관리 방안 수립을 제안하였다.
Ⅲ. 수질오염 원인분석 및 대책
□ 매립장 유래 수질오염 사례의 광범위한 조사는 종합적인 원인분석과 이의 개선방안을 마련함에 있어 기초자료로서 중요하다. 연구에서는 언론 및 관계부처 보도자료, 학술자료, 기술진단 보고서, 공공데이터 등의 광범 자료를 조사·분석하였으며, 문제의 원인을 파악하고 개선점을 도출하기 위해 전문가 세미나, 현지합동조사(환경영향평가 대상사업) 및 관계자 인터뷰, 이해관계자 설문조사 등을 수행하였다.
ㅇ 「폐기물관리법」 등에서 폐기물 매립시설의 설치기준, 관리기준, 사후관리기준 등의 단계별 준수사항이 제시되어 있음에도 불구하고, 미흡한 시설의 계획과 설치, 운영 시 관리기술 부족 등으로 수환경 영향이 발생한 것으로 확인되었다. 조사결과 침출수 유래 수환경 영향의 문제원인은 차수시설, 침출수 처리시설, 침출수 관리수위 및 매립 및 복토 등으로 시설의 설치 시부터 운영 및 관리 시까지 다양하게 파악되었으며, 관련한 개선방안은 매립장 설계, 시공, 운영관리의 기술적 부분을 중심으로 제안하였다.
ㅇ 폐기물매립장 이해관계자(설계·감리·시공, 시설운영관리 및 환경영향평가 대행업체) 설문조사는 매립장 입지, 계획(설계), 시공, 운영관리 및 환경영향평가 분야로 나누어 진행하였다. 설문지 응답결과, 침출수 유래 수환경 영향의 원인과 밀접하게 관련 있는 사항은 1) 매립장 입지 선정 시: 지반 특성, 2) 설계 시: 차수공법, 3) 시공시: 차수막 손상 방지, 4) 매립장 운영 시: 자연재해 및 침출수 처리공정, 5) 기타: 입지배제 기준 확립 등으로 확인되었다.
ㅇ 상기 언급한 사항들은 환경영향평가의 평가기법 개선을 위한 기반자료로서 유용하게 적용될 것으로 판단되며, 도출된 사항 중 주요 내용에 대해서는 제4장의 환경영향평가 평가기법 개선안 파트와 연계하여 구체화하였다.
Ⅳ. 환경영향평가 평가기법 개선안
□ 폐기물매립장 사업의 환경영향평가를 실효적으로 수행하기 위해서는 수환경 문제의 원인과 연계한 개선안 반영과 환경영향평가서 작성에 대한 표준화 방안을 마련해야 한다. 연구에서는 평가서 작성현황의 내용과 제3장의 연구결과를 환경영향평가 전문가에게 공유하여 평가 전반에 대한 문제점과 개선사항 의견을 수렴하였으며, 이의 자문 결과물을 최종 정리하여 전문가 포럼을 운영하였다. 포럼에서 환경영향평가 부문의 최종 개선사항으로 도출된 내용은 환경영향평가서 작성현황의 분석과 적용 가능성 확인 등을 거쳐 환경영향평가 매뉴얼과 입지 가이드라인(안)에 반영하였다.
ㅇ 환경영향평가서 작성 및 검토 매뉴얼의 보완사항으로는 대안비교 검토, 침출수 발생량 산정, 침출수 차수시설, 유량조정조 설치계획, 침출수 처리계획, 침출수 관리수위, 폐기물 매립방법(오니류 포함), 복토재 수급 및 관리계획, 사후환경영향조사계획 등이며, 전략환경영향평가 등 환경영향평가 사업 전반에 적용될 수 있는 주요 내용에 해당한다. 이의 주제는 대부분 기존의 환경영향평가서에 포함된 사항이나 금회 침출수로 인한 수환경 문제의 원인파악을 토대로 상당 부분 보완 및 개선된 내용으로 제안하였다.
ㅇ 매뉴얼은 환경영향평가서 작성 및 검토 매뉴얼(평가항목별, 사업별)의 폐기물 처리시설 항목에 보완될 예정이며, 입지 가이드라인(안)은 전략환경영향평가 업무 매뉴얼 내 (개발기본계획) 제15장 폐기물·분뇨·가축분뇨처리시설의 설치 부분에 반영할 계획이다. 매립장 사업은 문제 발생 시 타 개발사업에 비해 환경적 영향이 매우 크며 지역·사회적으로도 민감도가 높으므로 향후 타 평가항목의 심도 있는 연구결과와 함께 별도의 가이드라인 및 매뉴얼 구축방안을 제안한다.
Ⅴ. 폐기물 매립시설의 정책적 개선방안
□ 환경영향평가 개선안 도출 시 정책적 부분과 연계된 사항은 폐기물매립장의 관리에 대한 법제도 개정(안)으로 제안하였다. 관리에 대한 부분은 폐기물 매립방법, 침출수 관리수위, 지하수 검사정 오염기준 및 침출수 배출허용기준에 해당하며, 기타 사항으로 침출수 재이용 방안, 환경영향평가 시 사후환경영향조사 기간 등이 포함된다. 개정(안)과 연계된 법제도는 「폐기물관리법」, 「물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률」, 「환경영향평가법」 등이며 <표 1>과 같다.
ㅇ 법제도 개정(안)은 국내 폐기물매립장의 설계·감리 전문가, 환경영향평가 대행업체 전문가 및 공공기관(한국환경공단) 전문가의 의견수렴 과정을 거쳐 도출되었으며, 향후 개정안이 반영되려면 이슈별 보완 연구를 수행하여 필요성에 대한 정밀한 현황조사·분석 및 다양한 이해관계자의 의견을 추가적으로 수렴해야 할 것이다.
□ 기타 법제도 개정(안) 이외에도 폐기물 매립시설의 정책적 개선방안으로 최신 매립장 운영기술 제도 장려(침출수 재순환 바이오리액터), 매립장 관리감독 범위 기준 강화와 전문인력 양성, 시설물 설치기준 강화를 위한 국고 지원범위 확대, 효율적인 매립장 점검계획 이행 및 관계기관의 폐기물매립장 관리범위 확대를 제안하였다.
Ⅵ. 결론 및 제언
□ 본 연구는 폐기물매립장 사업의 수환경 분야 환경영향평가 개선방안을 마련하고자 진행되었다. 매립장 시설의 공사·운영 시 침출수 중심의 수질 영향과 관련 있는 평가항목은 수환경(수질·수리수문, 지하수), 지형·지질 및 친환경적 자원순환으로서 금번연구를 통해 환경영향평가 시 미흡했던 사항을 보완 및 개선하였다. 연구결과는 대안비교 평가, 영향예측, 저감방안, 사후환경영향조사 등을 포함한 광범위한 내용으로 주요사항에 대해서는 환경영향평가서 작성 및 검토 매뉴얼과 입지 가이드라인(안)에 반영하였고, 법제도 개정 등이 병행되어야 하는 사항은 정책적 개선사항으로 제안하였다. 이번 연구는 광범위한 자료조사뿐만 아니라 매립장 설계·감리·시공 전문가, 환경영향평가 대행업체 전문가, 매립장 관리 공공기관 전문가 및 매립장 운영관리 실무자 등 다수 이해관계자의 의견을 종합적으로 수렴하여 현실적이고 실효성 높은 결과물을 도출한 것에 의의가 있다. 한편 매립장 침출수 유래 수환경 영향을 최소화 하려면 관련 법제도 및 가이드라인 등을 보완하고 개정(안)하는 것만으로는 한계가 있다. 따라서 향후 관계부처의 적극적인 기술지원(민간시설 포함) 및 지자체(사업자 주체포함)의 체계적인 운영관리·감독의 이행 등이 뒷받침되어야 할 것이다.


Ⅰ. Research Purpose and Objective
1. Heading
□ Water pollution caused by leachate generated from waste landfills continues to occur, for which proactive investigation and response measures are required. Currently, an environmental impact assessment system is in operation to predict and assess the environmental impact of waste landfill projects in advance in order to avoid or minimize the impact. However, the effectiveness of the environmental impact assessment for leachate management from landfill sites must be attentively diagnosed, considering the frequent identification of water pollution cases in post-environmental impact assessment outcomes. In addition, the designation of the site, and installation and management of the facilities of waste landfills are subject to the Environmental Impact Assessment Act, the Wastes Control Act, and the Installation of Waste Disposal Facilities and Assistance promoted to Adjacent Areas Act. Therefore, the water environmental impact assessment criteria for environmental impact assessment must in line with the current waste management act and regulations to develop a reasonable improvement method.
ㅇ The main objective of this study was to investigate and analyze water pollution cases caused by the operation of waste landfill projects to comprehensively identify the causes of pollution and describe the improvements points. Ultimately, this study aims to establish measures to improve the environmental impact assessment of waste landfill projects, in conjunction with the causes of water environmental issues, to contribute to the development of appropriate plans and management measures for construction and operation.
Ⅱ. Current State of Waste Landfill Facility Management and Characteristics of Leachate Generation
□ This section presents the results of the investigation of the factors subject to facility management and the outcomes of operating public waste landfill facilities, to identify the general management and operation statuses of the South Korean waste landfill facilities. In addition, the changes in water quality and state depending on the type of landfill, age of landfill, etc., were studied, and the application methods for efficient leachate treatment were examined to identify the characteristics of leachate, which is the main cause of water environmental issues originating from landfills, and to minimize the environmental impact of polluted sources.
ㅇ The factors subject to landfill management for reducing the impact on the water environment included water quality investigation standards, leachate level management standards, soil covering standards, etc. Furthermore, the compaction efficiency of landfill facilities, leachate reduction rate, and current state of structural stability of landfill facilities were found to be relevant. In the actual operation conditions survey, many facilities in public waste landfills were found to be insufficiently managing the corresponding indicators, for which improvements are necessary. The management factors are covered in detail in the third section "Analysis of the Cause of Water Pollution and Countermeasures" and the fourth section "Improvement Proposal for the Assessment Method in Environmental Impact Assessment" of this paper.
ㅇ Since water quality properties and biodegradability of the pollution source based on the quality and state of leachate vary depending on the type of landfill waste and the age of landfill, it is necessary to establish an appropriate plan during environmental impact assessment for developing and efficiently operating a suitable leachate treatment facility. This study aimed to identify the estimated water quality and state based on the type of waste brought in and the landfill phase to design a suitable treatment technique and establish an operations management method of the process for each phase.
Ⅲ. Analysis of the Cause of Water Pollution and Countermeasures
□ Extensive research on water pollution cases originating from landfills is crucial for acquiring baseline data for comprehensively analyzing the cause and developing its improvement measures. A wide range of data was investigated and analyzed, including press releases by the media and relevant authorities, academic materials, technical diagnosis reports, and public data. Expert seminars, joint field surveys (environmental impact assessment target projects), interviews with relevant authorities, and stakeholder surveys were conducted to identify the cause of the issue and draw improvement points.
ㅇ Despite the terms of obedience presented for each phase, including the standards for installation, management, and post-management for waste landfill facilities, in the Wastes Control Act and others, the water environment has been confirmed to be impacted by insufficient facility planning and installation, and lack of operations management technologies. Research showed that the water environmental impact originating from leachates stemmed from installation to operation and management periods of facilities for cutting off water flow, treating leachates, leachate management water level, dumping, and soil covering. The improvement methods proposed for the relevant causes were focused on the technical aspects, such as landfill design, construction, and operations management.
ㅇ The landfill stakeholders (e.g., design, supervision and construction, facility operations management, and environmental impact assessment agencies) survey was divided into the landfill site, planning (design), construction, operations management, and environmental impact assessment before proceeding. Consequently, the responses revealed that the 1) ground properties at the time of landfill site selection, 2) water insulation techniques during design, 3) waterproof membrane damage prevention during construction, 4) natural disaster and leachate treatment processes during landfill operation, and 5) establishment exclusion criteria for other emplacements were closely related to the causes of leachate-derived water environmental impacts.
ㅇ The data from the survey above was considered to be useful as baseline data for improving the assessment methods in environmental impact assessments, and the major contents from the factors drawn from above were correlated and specified under section four's improvement proposal for the assessment method in the environmental impact assessment part.
Ⅳ. Environmental Impact Assessment Amendment Proposal
□ Standardization measures are necessary for the preparation of environmental impact assessment and for the reflection of the improvement proposal associated with the causes of water environmental issues to carry out effective environmental impact assessments of waste landfill projects. In this study, the current content of the assessment report and the research results from section three were shared with environmental impact assessment experts to collect their views regarding the problems of the overall assessment and the possible improvements. The results of the survey were organized for the expert forum. The contents drawn as the final improvements for the environmental impact assessment by the forum were reflected in the environmental impact assessment manual and locational guideline (draft) after the analysis of the current method of preparation of the environmental impact assessment report and verification of its applicability.
ㅇ The supplements to the environmental impact assessment report preparation and review manual corresponded to the examination of the comparison of alternatives, calculation of the generated leachate, leachate water insulation facility, installation plan of the flow control reservoir, treatment plan for the leachate, management of water level of the leachate, waste landfill method (including sludges), cover material supply and management plan, post-environmental impact assessment, etc., which correspond to the main contents applicable to the entire environmental impact assessment project including strategic environmental assessment. Most of their subjects were proposed as substantially supplemented and amended contents, based on the factors included in the existing environmental impact assessment reports and the causes of water environmental problems due to leachate uncovered from this study.
ㅇ The manual will supplement the waste treatment facility section of the manual for preparation and review of environmental impact assessment report (by assessment criteria and by project), and the locational guideline (plan) will be reflected in Chapter 15, "Waste, Manure, and Livestock Manure Treatment Facility Installation," within the strategic environmental impact assessment manual (basic development plan). A problem resulting from a landfill project has a relatively significant environmental impact compared to other development projects. Thus, the development of a separate guideline and manual along with in-depth research for the assessment criteria of landfill projects is proposed for the future because these projects have high regional and social sensitivities.
Ⅴ. Policy Improvement Measures for Waste Landfill Facilities
□ While deriving improvements for the environmental impact assessment, those associated with the policy were proposed as legal amendments (draft) regarding waste landfill management. The waste landfill method, leachate water level management, well groundwater pollution monitoring standard, and permissible leachate emission standard corresponded to the parts relevant to management. The leachate reuse method and post-environmental impact assessment period during environmental impact assessment were also included as other criteria. The legislation related to the amendment (draft) were the Wastes Control Act, Act on Promotion and support of Water Reuse, and Environmental Impact Assessment Act, as presented in Table 1.
ㅇ The amendment (draft) to the legislation was made after collecting opinions from experts in the design and supervision of domestic waste landfills, experts from environmental impact assessment agencies, and experts from public institutions (Korea Environment Corporation). It is considered that supplementary research for each issue, precise investigation and analysis of the necessity, and collection of opinions from diverse stakeholders must be entailed for the proposed amendment to be reflected in the future.
□ Besides the legislation amendments (draft), other proposed policy improvement measures for waste landfill facilities included expanding the scope of government support for strengthening facility installation standards, encouraging recent landfill operation technology systems (leachate recirculation bioreactor), strengthening the standards for the scope of landfill management supervision and training professionals, executing efficient landfill inspection plans, and expanding waste landfill management scopes for relevant institutions.
Ⅵ. Conclusions and Recommendations
□ This study was conducted to develop improvement measures for environmental impact assessment of water environments in waste landfill projects. The evaluation criteria relevant to impact on water quality, mainly involving leachate, during the construction and operation of landfill facilities were water environment (water quality, hydrogeology, and groundwater), topographic and geological, and environment-friendly resource cycle, in which the insufficient factors during environmental impact assessment were supplemented and improved through this research. The essential points from the research results, as extensive content, including the evaluation of comparison of alternatives, impact forecast, reduction measures, and post-environmental impact assessment, were reflected in the environmental impact assessment report preparation, the review manual, and the locational guideline (plan). The points that required legislative amendment were proposed as policy improvements. This research was meaningful since not only extensive data were studied but also opinions from numerous stakeholders including landfill design, supervision, and construction experts, environmental impact assessment agency experts, landfill management public institution experts, and landfill operations management practitioners were comprehensively collected to derive realistic and highly-effective outcomes. Meanwhile, minimizing the water environmental impact originating from landfill leachate only through supplementations and amendments (draft) to the relevant legislation and guidelines is limiting. Therefore, proactive technical support from relevant authorities (including private facilities) and systematic operations management and supervision execution from local governments (including operator entities) are required.

저자 : 조지혜 , 최희선 , 신동원 , 김병석 , 윤성지 , 박설연 , 김정곤 , 김태형

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-239 (239 pages)

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Ⅰ. 서 론
1. 연구의 배경
□ 최근 전 세계적으로 136여 개의 국가가 2050 탄소중립을 선언하고 있으며, 이에 많은 도시들은 미래 발전 방향과 연계하여 탄소중립계획(Carbon Neutral Plan)을 수립하여 이행 중임
ㅇ 탄소중립 목표의 성패는 도시 혹은 지역단위의 탄소중립계획에 기반한 이행의 수준에 큰 영향을 받으며, 특히 인구 집중이 높은 도시에서의 노력이 무엇보다 중요함
□ 폐기물 관리는 제품의 생산과 소비, 자원의 투입(input)과 유출(output)의 관계에서 다양한 부문에 걸쳐 있으므로, 향후 도시의 계획체계에 있어 그 중요성은 더욱 커질 것으로 예상
ㅇ 특히 국내외적으로 스마트도시가 확산됨에 따라 자원의 순환성을 보다 스마트하게 관리할 수 있게 됨으로써 물질자원의 흐름 파악이 보다 용이한 도시로의 발전이 기대됨
□ 폐기물 발생 문제가 심각해짐에 따라 현행의 자원 채취-제품 생산-소비-폐기의 선형 경제 구조에서 벗어나 천연자원 소비를 최소화하고, 제품, 부품, 자재를 최대한 재사용·재활용하는 '순환경제'에 중점을 둔 순환도시 전략 수립 확대
ㅇ 국내의 경우 '스마트시티'의 정책 및 사업이 활성화되고 있고 최근 그린뉴딜 차원에서 '스마트 그린도시'를 통해 물질자원의 순환성 확보와 효율적 이용으로 지속가능한 도시를 구축하기 위한 방향으로 고려되기 시작한 상황임
□ 기존의 '자원순환형 도시' 정책은 주로 이미 발생한 폐기물의 사후 처리 관점에 주안점을 두어 왔으나, 앞으로는 환경·경제·사회의 통합적 접근의 핵심 부문인 '순환경제'의 내재화를 통해 미래 스마트 지속가능 도시의 구체적 정책기반과 접근방안을 마련할 필요
2. 연구의 목적
□ 본 연구에서는 도시 단위에서의 순환경제 접근을 통해 자원의 스마트 지속가능 관리를 고려한 도시 공간계획, 시스템, 관리전략 등의 추진체계(프레임워크)를 도출하고자 함
ㅇ 공간과 자원 간의 연계성 및 체계성을 확보함으로써 도시운용의 효율성(편의성), 투입자본의 최소화를 유도하는 경제성과 온실가스 배출 등의 환경성을 고려하여 지속가능한 도시에 더욱 근접하는 체계 지향
ㅇ 스마트성(smartness)을 최대한 활용하여 자원투입의 최소화, 폐기물 발생 억제, 자원의 재사용, 재활용 촉진방안 등의 제도적 개선방안 제시
Ⅱ. 국내외 정책동향 및 사례 분석
1. 순환도시의 개념과 발전
□ 도시는 생산과 소비를 통해 전체 GDP의 80%를 차지1)하므로 순환경제 구조로의 전환이 요구되는 주요한 공간적 영역임
ㅇ 순환도시(circular city)로의 전환은 기후변화, 생물다양성 감소, 폐기물 및 오염물질 문제와 같은 전 세계가 직면한 과제에 대한 해결방안으로 제시
□ 도시의 지속가능성을 증진시키기 위해 순환경제 개념을 도시에 도입한 순환도시는 도시를 살아있고 끊임없이 진화하는 하나의 유기체로 간주하고, 도시의 흐름을 모델링하는 새로운 프레임워크인 '도시 메타볼리즘(urban metabolism)'을 핵심으로 함
2. 국외 동향 및 사례 분석
□ 선진국의 많은 도시에서는 순환도시로의 전환을 위해 다양한 전략과 계획을 수립하여 실행
ㅇ 세밀하게는 제품 단위의 마이크로 수준(micro level)에서, 넓게는 매크로 수준(macro level)인 도시, 지역, 국가 등의 범위를 대상
ㅇ 최근 순환도시 전략을 활발하게 추진 중인 유럽 도시들을 보면, 로드맵 및 순환도시 의제, 네트워크 협업, 순환도시 이니셔티브, 순환도시 전용 프로젝트, 순환도시 전환센터 등 5개의 전략을 가지고 있음을 확인
□ 순환도시를 고려한 사례는 크게 ① 순환도시 이니셔티브 및 로드맵, 프레임워크 수립, ② 순환도시 구상 및 계획 수립, ③ 도시 메타볼리즘 시스템 구축 및 적용, ④ 순환도시특화 프로젝트 및 조직 운영, ⑤ 순환적 네트워크 협업 체계 구축 등으로 구분
□ 본 연구에서는 주요 사례 중 프레임워크 구축 사례와 공간 계획적 접근이 이루어지는 순환도시 계획 수립 및 순환시스템 사례를 중심으로 분석
ㅇ 순환도시 '프레임워크 구축' 유형의 도시들은 자원의 물질흐름 분석을 기반으로 전반적인 순환 전략 및 로드맵 제시
ㅇ 순환도시 전환을 위한 '공간 계획적 접근'은 도시·지역의 물리적인 현황 분석을 기반으로 순환경제로의 전환 전략과 계획을 제시하며, '순환 네트워크 구축' 등을 통해 도시와 기업, 도시와 도시 간의 자원 재활용을 통한 순환경제 효과 극대화
3. 국내 동향 및 사례 분석
□ 환경부는 2013년부터 현재까지 '자원순환마을 만들기 사업'을 추진 중
ㅇ 지역 시민단체 주도하에 주민, 지자체, 전문가 등이 파트너십을 구축하고 마을 단위로 지속가능한 자원순환사회 문화조성을 위한 불법투기 근절, 분리배출, 재사용 및 재활용 활성화 등을 목적으로 폐기물 감량, 업사이클링 문화 확산 등과 관련한 지역 활동을 수행
□ 서울시는 2015년 '자원순환도시 서울비전 2030'을 선포하고, 2050 탄소중립선언을 통해 서울형 그린뉴딜-그린사이클 정책 본격적으로 추진
ㅇ 2017년 '서울새활용플라자'를 건립하여 운영하고 있으며, 'Re&Up사이클 플라자' 등의 사업을 진행하고 있으며, 2021년 『공유 서울 3기 기본계획』 수립
□ 경기도는 2012년부터 '자원순환마을 만들기 사업'을 진행 중이며, 2019년에는 '경기도 업사이클 플라자' 설치 운영4)
ㅇ 2012년부터 2018년까지 참여마을 79개 예산 약 11억 원, 총 사업 수 1,726개를 추진하고 있으며, 2017년 '경기도 업사이클플라자 설치 및 운영조례', 2019년 '경기도 자원순환기본조례' 제정
□ 현재 국토교통부와 환경부를 비롯하여 다수의 정부 부처에서 스마트시티, 스마트 그린도시 등 다양한 명칭의 스마트도시 관련 사업을 추진 중
ㅇ 환경부가 추진하는 스마트 그린도시의 사업은 자원순환을 통해 순환경제를 도모하는 계획을 포함하며, 관련 스마트 기술은 '분리배출', '공간정보', '업사이클링 및 자원 재활용' 분야에서 도입
Ⅲ. 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시 프레임워크 설정
1. 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시 추진방향
□ 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시(이하 순환도시)는 '자원 및 자원으로부터 발생하는 가치를 최대한 순환하는 도시 메타볼리즘을 추구하고, 경제, 사회, 환경, 문화적 측면에서 현재와 미래세대의 수요를 충족하며 ICT 기술 및 기타 첨단 기술을 활용하여 혁신성을 지향하는 도시'로 정의
□ 본 연구에서는 순환도시의 추진방향을 다음과 같이 설정함
ㅇ 첫째, 순환형 도시 메타볼리즘 구조로의 전환
ㅇ 둘째, 스마트 기술을 활용하여 분산된 데이터의 통합 및 플랫폼화
ㅇ 셋째, 자원순환 인프라 확충 및 순환성 확대를 위한 공간구조 변화
ㅇ 넷째, 폐기물 사후처리 중심 정책에서 사전 예방적·자원 이용 효율적 정책으로의 확대
2. 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시 프레임워크(안)
□ 순환도시 추진 방향을 토대로 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시 프레임워크 설정
ㅇ 프레임워크는 크게 기초조사 및 분석, 목표 및 계획수립, 이행 및 확산, 모니터링 및 환류로 구성
ㅇ 민간영역과 공공영역, 사회영역들 간의 연계성을 고려한 계획 추진과 이를 위한 법률 및 제도적 기반 확보 필요
3. 순환도시 프레임워크 적용 사례: A시
□ A시 B구를 대상으로 물질흐름 분석
ㅇ A시 B구 재활용업체 등 데이터를 바탕으로 e!Sankey 5pro를 활용하여 물질흐름 분석
ㅇ 공공선별장에 수거된 재활용 가능 자원 중 플라스틱은 51.9%, 플라스틱 외 자원은 19.7%, 잔재물은 28.4%에 해당. 플라스틱 종류별 선별량은 비닐류가 38.9%로 가장 많았으며, PET 6.4%, PP 3.2%, PE 1.9%, EPS 1.3%, PS 0.3% 비중 차지
ㅇ 물질흐름 분석을 통해 잔재물의 양이 약 30%에 달할 정도로 높은 비율을 차지한다는 점과 발생된 폐플라스틱이 지역 내에서 거의 순환되지 못하고 타 지역으로 이동하는 현황 파악
□ 프레임워크 단계별 A시 시행 여부 분석
ㅇ A시의 자원순환시행계획과 순환도시 프레임워크(안)과의 비교·분석
- 1. 기초조사 및 분석 단계 대상 우선순위 선정, 도시단위의 물질흐름 분석, 산업부문별 투입-배출 분석, 자원순환 전과정 평가 그리고 2. 목표 및 계획수립의 도시 및 공간계획과의 연계, 시장 창출 및 비즈니스 모델 개발과 관련하여 개선이 필요한 것으로 조사
- 분석 대상 우선순위를 선정하기 위해서는 순환 잠재성 분석이 필요하고 물질흐름에 대한 파악 요구
- 목표 및 계획단계에서는 자원순환과 도시·공간계획간 연계된 전략이 미흡하여 이를 통합적으로 고려한 연구가 진행되어야 하며, 순환경제 신시장 창출과 비즈니스 모델개발을 통해 일자리 및 산업 부가가치 창출에의 기여 또한 필요
- 순환경제 기반의 도시·공간 전략을 위해서는 현재 폐기 단계 중심의 관리정책을 개선하고, 산업 부문별 제품 생산, 소비, 폐기, 처리 등 데이터 구축과 관리가 가능한 '전주기 관리기반' 확보 필요
□ A시를 대상으로 검토한 결과, 순환경제로의 전환에 요구되는 다양한 중점요소를 도출
- 순환도시로 전환해 나가기 위해서는 공간구조 및 인프라 개선을 비롯한 데이터 및 서비스 확충, 교육 및 문화를 통한 사회기반 확대 등 필요
Ⅳ. 법률 및 계획 분석을 통한 순환도시 추진방향
□ 자원순환 및 공간계획 관련 법률과 계획을 검토하고, 연계방안 모색을 통해 제도 개선 방안 제시
□ 자원순환 및 도시 중심의 공간계획 관련 법률을 검토하여 향후 순환도시로의 전환을 위한 시사점 도출
ㅇ 첫째, 공간계획 및 자원순환계획 간 연계성 확보 필요
ㅇ 둘째, 자원순환 및 관련 시설 등에 대한 개념 재정립과 규정 확대
ㅇ 셋째, 공간계획 및 데이터 관리에 대한 체계적인 시스템 구축
ㅇ 넷째, 순환도시 촉진을 위한 자원순환 시설 인프라 확장 및 교육을 기반으로 한 문화정착과 정책 지원
V. 순환도시 체계 구축을 위한 제도 개선방안
□ 앞서의 법률 분석을 기반으로 하여 공간·인프라, 데이터·서비스, 정책·교육 측면에서 순환도시 체계 구축을 위한 10대 추진과제 도출
ㅇ 순환도시 구성 및 운용을 위한 주요 부문과 10개의 추진과제간 상호 연계
□ 10대 추진과제는 법, 제도적 개선과 불필요한 규제완화를 비롯해, 인프라 및 데이터 플랫폼, 부문 간 네트워크 체계 확립, 문화정착을 위한 교육 홍보 포함
ㅇ 도시 및 자원순환 관련부처, 민간기업, 전문가, 시민사회, 일반국민 등 다양한 주체의 참여와 협업 필요
□ 공간·인프라, 데이터·서비스, 정책·교육의 주요 개선이 필요한 분야를 중심으로 순환도시 체계 구축을 위한 전환 방향 제시
ㅇ 법률 및 계획의 체계적 정비와 개선을 바탕으로 순환도시 사업의 내재적 확대와 인프라 구축, 물질흐름에 대한 전과정 데이터 구축을 위한 플랫폼 구성
ㅇ 건축부문 순환 체계 마련과 자원순환 활성화를 위한 규제개선 인센티브 강화, 교육·홍보 및 평가체계 마련
Ⅵ. 결론 및 제언
1. 결론 및 요약
□ 순환도시는 자원의 소비와 폐기물 배출 최소화를 통해 탄소중립 이행을 위한 온실가스 배출 저감에 상당한 기여 기대
ㅇ 스마트 지속가능 도시를 위한 다양한 부문과 유형의 도시모델이 활발하게 논의되고 있는 가운데, 순환도시는 사회, 경제적 부문과의 긴밀한 관계를 가지면서도 탄소중립 실현에 실질적 역할을 할 것으로 기대
□ 본 연구에서는 우리나라 도시에 적용 가능한 순환도시 프레임워크 및 계획적 체계정립, 그린인프라 및 제도적 기반 등의 발전 방향을 모색하고 10대 추진과제 도출
ㅇ 적용 가능성 확보를 위해 순환도시 프레임워크를 도출하고 우리나라에서 순환도시를 지향하는 A시를 대상으로 그 가능성을 검토하여 시사점 제시
2. 정책 제언
□ 자원순환정책은 과거 폐기물 관리정책에서 자원순환형 사회로 한 단계 발전되어 왔으며, 이제는 사회경제적 구조의 변화를 고려하는 순환도시로 발전 필요
ㅇ 자원관리 중심의 정책에서 사회, 문화, 교육, 산업화 촉진을 넘어 도시의 공간구조, 경제구조, 기술개발을 촉진하는 데 중점을 둘 필요
ㅇ 순환도시는 처분보다는 순환이용률을 높이는 차원으로 발전되어야 할 것이며, 직매립 제로화에 따른 100%에 가까운 순환성 지향
ㅇ 순환도시의 주체 또한 국가와 지자체, 시민사회를 넘어 산업계로 확대되어야 하며, 이는 최근 범국가적인 탄소중립이라는 목표 달성을 위해 논의되고 있는 ESG(환경·사회·지배구조)와 녹색금융과 연계됨으로써 현실 가능성이 더욱 높아질 것으로 기대


Ⅰ. Introduction
1. Research background
□ About 140 nations have committed to achieving carbon neutrality, and each city and region of those nations have set the plan to reach net-zero emissions that consider the future directions of development.
ㅇ Achieving carbon neutrality goals largely depends on the level of implementation of the carbon neutrality plans at the city or regional level and efforts in cities of high population concentration are paramount.
□ Waste management is expected to become more important in the urban planning system in the future as waste is closely linked to resources in terms of the relationship between production/consumption and input/output.
ㅇ In particular, the necessity and feasibility of smart cities will be even greater as they can facilitate the smarter management of the complex material circularity, considering that tracking the material flow can be easier in the future with the spread of smart cities both inside and outside the country.
□ As the problem of waste generation becomes serious, it is required to minimize the use of natural resources by avoiding the current structure of a linear economy that is “raw material extraction - mass production &consumption - disposal” and to establish a concrete circular city system by paying attention to the concept of “circular economy” which reuses products, components, and materials as much as possible.
ㅇ In Korea, the policy and business regarding “Smart City” are becoming actively implemented, and the direction for establishing sustainable cities by securing the circularity and effective use of material resources through the concept of “Smart Green City” is being considered from the recent “Green New Deal” perspective.
□ As the existing policy of “Resource Circulation City” is mainly focusing on the End-of-Life management of generated waste, it is necessary to develop specific policies and approaches for future smart sustainable cities through the internalization of the concept of circular economy, a key element of an integrated approach to environment, economy, and society.
2. Purpose of research
□ This research aims to develop a framework that includes urban space planning, systems, management schemes, and so on, taking into consideration smart sustainable management of resources based on the urban circular economy approach.
ㅇ The study sought to develop a system that is closer to a sustainable city considering the operational effectiveness in cities, the economic feasibility that induces the minimization of investment, and greenhouse gas emissions by securing the connectivity and systematicity between space and resources.
ㅇ This research presents the institutional improvements such as minimizing the use of resource inputs, reducing waste generation, reusing resources, and promoting recycling by making the most of the smartness.
Ⅱ. Domestic and International Trends in Circular Economy Policies and Case Studies
1. Concept and development of circular economy
□ Cities account for 80% of GDP through production and consumption, so they are major spatial areas that require a transition to a circular economy.
ㅇ The transition to a circular city is being suggested as a solution to global challenges such as climate change, biodiversity reduction, waste generation, and pollution. □ The current urban system based on the “raw material extraction - mass production&consumption - disposal” structure of a linear economy is not sustainable since it cannot reduce the use of resources and energy. To promote the sustainability of the city, the transition toward a circular city is necessary which introduces the circular economy to the city.
2. International trends and case studies
□ Many cities in developed countries have established and implemented various schemes and plans for transitioning to circular cities.
□ The examples of the circular city can be classified into five categories: ① establishing an initiative and roadmap, ② designing and planning a circular city, ③ building and applying a city's metabolism, ④ operating specialized projects and organizations for the city, and ⑤ developing a collaborative network system.
□ In this research, the main focus is put on cases of framework construction as well as circular city planning and circular system cases in which spatial planning approaches are taken.
3. Domestic trends and case studies
□ The Ministry of Environment has carried forward the “Resource Circulation Village Construction” project since 2013.
□ The Seoul Metropolitan Government announced the “Seoul Vision 2030” and has since promoted recycling and reuse in earnest.
□ Gyeonggi-do is conducting the “Resource Circulation Village Construction” project and especially, Seongnam-si in Gyeonggi-do announced the plan to establish a governance structure for resource circulation in the city.
□ Currently, a number of government ministries, including the Ministry of Land, Infrastructure and Transport and the Ministry of Environment are promoting projects related to smart cities under various names such as smart cities and smart green cities.
Ⅲ. Establishment of a Smart Sustainable City Framework based on the Circular Economy
1. The direction for promoting a smart sustainable city based on the circular economy
□ A circular city is defined as a city that pursues the urban metabolism which maximizes the circulation of resources and the values generated from resources, meets the demands of present and future generations from the economic, social, environmental, and cultural perspectives, and uses ICT technology and other advanced technologies.
ㅇ ① The direction for promoting a circular city: a transition to a circular loop of the urban metabolism
ㅇ ② Integration and platformization of disorganized data that consider smart technologies
ㅇ ③ Making changes to spatial structures to expand infrastructure for resource circulation and to boost the process of circulation
ㅇ ④ Expansion of policies from End-of-Life management of waste to preventive resource circulation policies
2. The smart sustainable city framework based on the circular economy
□ A smart sustainable city framework based on a circular economy has been established based on the direction for promoting a circular city in this research.
ㅇ The framework consists of ① basic investigation and analysis, ② objective and plan establishment, ③ implementation and diffusion, and ④ monitoring and feedback.
3. Application of the circular city framework: City A
□ A material flow analysis was performed using the data from a recycling company in city A.
ㅇ From the material flow analysis, it was found that the amounts of residues reached about 30%, and it was also found that the generated plastic waste was being recycled in other regions instead of being circulated within the region.
□ The implementation status of the circular city framework in city A was analyzed.
ㅇ It was identified that several improvements are necessary, including ① the prioritization of analysis targets, material flow analysis at the city level, input-output analysis by industrial sector, and evaluation of the entire cycle of resource circulation in the stage of basic investigation and analysis, and ② establishment of close linkages between urban and spatial planning, market creation, and system improvement with respect to business model development in the stage of goal setting and planning.
Ⅳ. Measures to Improve the System for the Establishment of a Circular City Framework
1. Review of relevant laws and plans
□ This research proposes ways to link laws and plans related to resource circulation and spatial planning and suggests institutional improvement measures.
□ The implications of the review and analysis of laws and plans related to resource circulation and spatial planning for the future transition to a circular city are as follows.
ㅇ Establishment of a system that links spatial and resource circulation plans
ㅇ Re-establishment of the concept of resource circulation and related facilities and expansion of regulations
ㅇ Establishment of well-organized systems for spatial planning and data management
ㅇ Cultural settlement and policy support based on the expansion of resource circulation facilities and education to promote circular cities
2. Tasks derived from the review of relevant laws and plans
□ Based on the legal analysis, this research presents the direction for transitioning to a circular city by deriving ten tasks for the establishment of a circular city system, focusing on major improvements in space and infrastructure, data and services, policies and education. The ten tasks are as follows:
ㅇ Systematic introduction of laws and plans for establishing a circular city system
ㅇ Planning circular city projects that could be linked to the currently existing urban projects
ㅇ Expanding and improving resource circulation infrastructure
ㅇ Establishing an integrated data management platform for material flow management
ㅇ Relaxing relevant regulations and adjusting the circular resource certification system
ㅇ Expanding the industrial symbiosis network between the local community and industrial complex
ㅇ Establishing the foundation for a circular system in the construction sector
ㅇ Developing resource-circulating sharing models and strengthening consumers' right to repair products
ㅇ Establishing the culture of resource circulation by improving the awareness and expanding incentives
ㅇ Developing indicators for measuring the circularity at a city level
Ⅴ. Conclusion and Suggestions
1. Conclusion and summary
□ The circular city is expected to significantly contribute to the reduction of greenhouse gas emissions by minimizing the consumption of resources and emissions in terms of achieving carbon neutrality, a major goal both at home and abroad.
□ This study sought to design a circular city framework suited to Korea and a system for its implementation, set the direction for improving related infrastructure and institutions, and derived ten tasks for its promotion.
2. Policy suggestions
□ Policies that focused on waste management in the past are now focusing on the transition to a resource circulating society, which is a step forward. In the future, building circular cities that take into consideration changes in the socioeconomic structure should be brought into focus.
ㅇ The transition to a circular economy must be supported by actors, not only the government, local government, and civil society but also industries.
ㅇ The linkage of environmental, social, and corporate governance (ESG) and Green Taxonomy with the circular cities is expected to make carbon neutrality goals more feasible.

저자 : 김경호 , 이진희 , 양경 , 이영준 , 이선민 , 정슬기

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-201 (201 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
□ 연구의 배경 및 필요성
ㅇ 환경영향평가는 사업의 시행단계에서 발생하는 실제 환경영향을 확인하고 저감방안을 이행하는 사후관리 단계를 통해 완성됨. 우리나라의 사후관리는 「환경영향평가법」에 따라 사후환경영향조사와 협의내용 이행관리로 구성되어 의무적으로 운용됨에도 불구하고 사후 의사결정의 기능이 크지 않음. 이는 모니터링 방법 및 평가서 작성의 미흡으로 환경영향의 확인이 불확실하고, 행정 및 예산의 부족으로 환경영향평가 전 과정에 대한 감사기능이 미흡하기 때문임
ㅇ 특히 사후평가에 따른 환경영향평가 과정 및 의사결정의 효과를 분석하여 환경영향평가 방법, 과정, 제도를 검증·개선하고, 환경영향 저감계획의 실효성과 적합성 등을 개선할 수 있는 '환류' 체계는 매우 부족한 실정임
□ 연구의 목적 및 범위
ㅇ (현황 분석) 현 시점에서 사후환경영향조사의 운영현황을 검토하고 문제점 및 개선점을 도출
ㅇ (제도 개선) 환경영향평가 사후관리제도의 통합적 운영과 환류 활성화를 위한 제도개선안을 도출
ㅇ (실행방안) 환경영향평가 사후관리제도의 선진화를 위한 사후환경영향조사 환류체계를 구축하고 이행방안을 도출
Ⅱ. 환경영향평가 사후관리제도
1. 환경영향평가 사후관리제도의 원리
□ 환경영향평가 사후관리의 원리
ㅇ 학술적으로 환경영향평가 사후관리는 환경영향평가를 수행한 개발사업(계획)의 환경영향을 모니터링하고 평가하여, 해당 사업에 대한 환경관리와 이해당사자 간의 의사소통을 수행하는 과정으로 정의됨
ㅇ 사후관리는 모니터링(monitoring), 사후평가(evaluation), 관리(management), 의사소통(communication)의 네 가지 요소로 구성되며, 국제적으로 사후관리 필요성(why), 이해당사자 역할(who), 사후관리 목표(what), 사후관리 방식(how)에 관한 17가지 원리가 적용됨
ㅇ 미국 및 유럽 등 국외에서는 모니터링 및 규정 준수에 대한 감독으로 사후관리를 정의하고 있으며, 사후관리를 통한 사업의 감사(audit) 및 환경영향평가 결과에 대한 사후평가(ex-post evaluation)를 포함함
2. 우리나라 환경영향평가 사후관리제도
□ 우리나라 사후관리제도
ㅇ 우리나라 사후관리는 「환경영향평가법」 제4절 '협의내용의 이행 및 관리'에서 규정하는 '협의내용 이행·관리'와 '사후환경영향조사'에 관한 내용에 해당함
ㅇ 시행규칙 등 하위규정에서 사후환경영향조사가 협의내용 이행 여부 확인을 포함하기 때문에, 협의내용 이행·관리와 사후환경영향조사의 구분이 모호하며, 사후환경영향 조사를 협의내용 이행을 도모하는 수단으로 인식
ㅇ 법제도상에서 환경영향평가 사후관리의 개념이 명확하지 않고, 사후관리 구성체계가 모호하고, 관리기관이 승인기관과 환경부의 이원체제로 운용되어 절차가 복잡하고 역할이 중복됨
□ 사후관리제도 개선안
ㅇ 사후관리의 제도적 원리와 국내외 사후관리제도의 현황을 토대로 법령을 포함한 제도적 개선안을 제안함. 사후관리 제도 개선안으로 법체계 부문, 사후환경영향조사부문, 협의내용 이행·관리 부문에서 모두 8가지의 개선안을 도출함
ㅇ 법제도에 환경영향평가 사후관리 개념의 도입이 필요하며, 협의기관(환경부 및 지방환경관서) 및 승인기관으로 구성된 관리기관의 역할 구분 또는 일원화하는 체제 개편이 요구됨
ㅇ 지역주민 및 비정부(시민)단체 등 공공참여를 확대할 수 있는 법제도 및 이행방안이 필요함
Ⅲ. 환경영향평가 사후관리 이행방안
1. 환경영향평가 사후관리 이행 현황
□ 사후환경영향조사 이행 현황
ㅇ 환경영향평가정보지원시스템(EIASS)에서 제공되는 현재까지의 사후환경영향조사 결과 통보서 현황 정보를 연도별로 정리한 결과, 1998년 이후 꾸준히 증가하여 2015년 이후에는 연간 평균 약 1,600건 정도의 사후환경영향조사가 실시되고 있음
ㅇ 사후환경영향조사서는 현재 한국환경연구원, 국립생태원, 한국환경공단 총 3개의 검토기관에서 분담하여 검토를 실시하고 있음. 각 검토기관별 검토대상 사업유형 중 석산개발사업(토석·모래·자갈·광물 등의 채취사업)은 사후환경영향조사를 실시하는 타 사업보다 상대적으로 사업 진행기간이 길고, 사업이 장기간 진행됨. 이에 석산개발사업을 사후관리 이행 사례 분석 대상 사업유형으로 선정하였음
□ 석산개발사업 사후환경영향조사 이행 사례 분석
ㅇ 석산개발사업으로 인한 대표적인 환경영향으로는 수계의 황폐화, 비산먼지로 인한 영향, 생태축 단절, 발파로 인한 소음·진동 영향 및 중금속으로 인한 수계·토양오염이 있음. 그에 따라 대표적인 협의내용 비산먼지 저감방안, 침사지 및 가배수로 설치 및 준설, 훼손지 복구계획 및 수목이식, 단계별 채석 및 복구 등이 제시되고 있음
ㅇ 2020년 사후환경영향조사가 실시된 113개의 석산개발사업의 검토의견을 각 항목별로 분류하여 빈도분석을 실시한 결과, 전체 항목 중 동식물상 항목의 조사결과 및 조사지점에 대한 검토의견 빈도가 전체 사업의 90% 이상, 협의내용 관리·이행에 대한 빈도가 약 80%로 가장 높게 나타났음
ㅇ 현재 사후환경영향조사 결과 통보서의 문제점을 정리하면 대표적으로 조사방법의 부적절성, 조사결과의 신뢰도 부족, 조사결과 제시 및 통보서 작성 미흡, 협의내용 이행 여부 불확실, 추가 저감대책 이행 미흡 등으로 구분 가능함
□ 사후환경영향조사 전문가 인식조사
ㅇ 사후환경영향조사 대행업체 관계자 인터뷰 결과, 사후환경관리제도 현장관리 측면에서의 문제점과 개선 필요 사항은 아래와 같이 요약되었음
- 사후환경영향조사 결과 통보서 검토 시 현실 반영
- 승인·협의기관 현장점검 강화
- 사업자(감리·시공사 포함)의 환경문제 인식 및 환경관리 의지 부족
- 사업특성을 고려한 사후관리 유연성 확보
- 사후관리 신뢰성 확보(거짓·부실 방지 제도 등의 한계)
- 사후관리 시스템 구축
- 협의내용 관리책임자(법 제35조 제3항)의 책임·권한 확대
ㅇ 환경영향평가협회 기술개발위원회에서 협회 소속 회원사를 대상으로 사후환경영향조사 결과 통보서 검토의견의 실효성과 관련된 설문조사를 실시하였으며, 현재 사후관리제도 운영의 문제점은 아래와 같이 요약되었음
- 추가 조사나 재설계 등이 필요한 무리한 검토의견
- 공사 완료 시점에서 공사 전에 반영 가능한 의견이 제시되는 등 시기의 부적절함
- 강우 시 시료 채취 금지와 같이 현실적으로 반영하기 어려운 조사시기
- 사업자 자력 검토가 불가한, 사업 영향권을 벗어나는 범위에 대한 의견
2. 이해관계자 설문조사
ㅇ 사후관리제도의 문제점을 파악하고 개선점을 도출하기 위하여, 환경영향평가 사후관리의 17가지 원리를 참조하여 관계자 설문지를 구성하고 설문조사를 실시함
ㅇ 설문조사의 문항은 사후관리의 중요성, 사후관리의 현황, 사후관리 관계자들의 역할, 사후관리와 환류, 사후관리의 문제점 및 개선방안으로 구성됨
ㅇ 사후관리의 중요성에 대해 응답한 이해관계자들은 대부분 동의하고 있었으나, 실제로 사후관리가 중요하지 않게 인식되고 있다는 점도 인지하고 있었음
ㅇ 현행 사후관리제도의 역할과 현황에 관해서는 검토기관에서 회의적으로 인식하는 경향이 있었으나, 사후관리를 위한 자원 제공이 적절치 못하다는 것에는 공감대가 형성됨
ㅇ 이해관계자 간 협력이 부족하다는 인식이 높으며 사업자의 협의내용 이행 책임감에 대해서도 부정응답이 반 이상으로, 관계자 간 소통을 위한 창구 마련이 시급함
ㅇ 사후관리가 후속 개발사업의 환경영향평가 개선에 도움이 된다는 응답이 높은 편이지만, 검토기관의 경우 실무과정에서의 경험으로 환류 인식에 부정적임
ㅇ 제도나 지침의 보완보다는 인력을 포함한 자원 확보가 절실한 상황이며, 문제점을 바라보는 관점이 관계자의 소속에 따라 달라지는 경향이 있으므로 서로를 이해할 수 있는 기회가 필요함
3. 환경영향평가 사후관리 이행방안 개선안
□ 사후관리 문제점 현황
ㅇ 사후관리제도 참여자의 역할 불분명, 모니터링 및 통보서의 낮은 신뢰성, 미흡한 사업장 환경관리, 사후환경관리 정보의 정리 및 공개 미흡, 환경부의 사후관리에 대한 낮은 비중 및 관심 등이 현재 사후관리제도 운영의 문제점임
□ 사후관리 개선 필요 사항
ㅇ 「환경영향평가법」에서 사후환경영향조사와 협의내용 관리 등을 모두 포함한 사후환경관리의 목적과 역할, 범위 등에 대한 명확한 규정이 선행되어야 함. 이후 승인기관 및 협의내용 관리책임자 등 주요 사후관리제도 참여자들의 역할 강화, 사후환경영향조사 등 대행비용 현실화, 사후환경영향조사 결과 통보서 작성규정 개선, 사후환경관리 자료의 체계적인 정리 및 투명한 공개 등을 실행·지원할 수 있는 관련 하위규정의 세부 내용이 개정되어야 함
Ⅳ. 사후관리 환류체계 구축
1. 사후관리 환류의 필요성
□ 사후관리 환류의 필요성
ㅇ 현재 우리나라의 사후관리는 단편적인 환경현황 모니터링 및 협의내용 이행 여부확인에 그치고 있으며 환경영향평가를 통해 도출된 저감계획의 실효성 및 적합성 등에 대한 검증, 분석, 평가 등이 누락된 채 진행되고 있음. 이를 개선하기 위한 방법으로 사후관리제도의 통합적 운영과 환류체계 도입·활성화 방안을 제시함
2. 사후관리 환류체계 구축방안
□ Environmental Indicator Framework(EIF)를 통한 환류체계 구축
ㅇ 사후환경영향조사의 실효성과 현실성 등을 파악하여 환경영향평가 전 단계에 피드백을 줄 수 있도록 다수의 국가 및 기관에서 사용 중인 EIF를 수정·보완하여 한국의 사후관리 환류체계를 구축하고자 하였음. EIF 구축을 위해 1) 지표항목의 설정, 2) 주요 목적, 3) 지표에 대한 연구를 진행하였으며, EIF를 기본 골격으로 일부 환경영향평가 대상사업에 대한 사후관리 환류체계를 제시함
3. 사후관리 환류체계 이행방안
□ 현행 사후환경영향조사 종합평가 활용안
ㅇ 현재 우리나라의 「환경영향평가법」상 사후환경영향조사 결과 통보서의 작성지침을 살펴보면, 사후환경영향평가 종합평가를 통해 저감계획의 이행 여부뿐만 아니라 저감계획의 실효성 등에 대한 평가를 하도록 되어 있음. 그러나 그간 종합평가 작성지침이 구체적으로 제시되지 않아 현황 파악 용도로만 사용되고 있음. 본 연구에서는 현행 사후환경영향평가 결과 통보서의 종합평가에 EIF 구조를 설계하여 이를 보완할 수 있는 개선안을 제시함
Ⅴ. 결론 및 정책 제언
□ 환경영향평가 사후관리의 발전방향
ㅇ 사후관리 핵심원리와 가치의 개념이 현장에서 적용될 수 있도록 제도적 기반이 마련되어야 함. 이를 위해 이해관계자들의 협력체계 구축, 모범적인 이행 학습이 필요하며, 누적된 경험을 반영한 현장 환경관리 이행 개선 및 지속적인 제도 개선이 수반되어야 함
□ 사후관리의 제도 개선안
ㅇ 법제도에 환경영향평가 사후관리 개념 도입, 협의기관 및 승인기관의 역할 명확화, 공공참여 확대, 환류체계(사후평가) 개념 도입, 통보서 작성 규정 개정, 법 및 시행규칙에 환경피해 방지조치 관련 명확한 규정 신설, 협의내용 이행 및 관리와 사후환경영향조사의 명확한 연계 등이 필요함
□ 사후관리 이행 개선안
ㅇ 승인기관 및 협의내용과 관리책임자 등 주요 사후관리 참여자들의 역할 강화, 사후환경영향조사 등 대행비용 현실화, 통보서 작성규정 개선, 사후환경관리 자료의 체계적인 정리 및 투명한 공개 등이 필요하며, 제도의 운영 및 관리·감독의 주요 주체인 환경부(지방·유역환경청)의 사후관리에 대한 비중, 인식, 인력 확대 및 전문성 강화가 요구됨
□ 환류체계 구축 및 이행방안
ㅇ 사후환경영향조사결과 통보서 내 종합평가 항목에 사업별 특성에 따른 정량적인 분석이 가능한 체크리스트를 추가하고, 축적된 체크리스트 작성정보 분석결과를 백서를 통해 공개하는 방안을 제안함. 이를 통해 사후환경영향조사 및 협의내용 이행관리에서 얻은 경험을 축적하고 공유하여 환경영향평가 및 사후관리제도의 발전을 도모할 수 있음


Ⅰ. Background and Aims of Research
□ Background and necessity of research
ㅇ Environmental impact assessment (EIA) is completed through ex-post EIA in which the actual environmental impact that has occurred during the implementation of a project is monitored and reduction measures are implemented. In Korea, the ex-post EIA process consists of an EIA follow-up and the monitoring of the fulfillment of the consultation content in accordance with the Environmental Impact Assessment Act, and is compulsory. However, it is currently not playing a great part in decision-making because it is difficult to verify environmental impacts due to insufficient monitoring and reporting, and the auditing of the entire EIA process is insufficient due to a lack of administrative power and budget.
ㅇ In particular, the 'feedback' system that can verify and improve the EIA method, process, and system by analyzing the effect of the EIA process and decision-making according to the ex-post evaluation, and improve the effectiveness and suitability of the environmental impact reduction plan is very insufficient.
□ Purpose and scope of research
ㅇ (Status analysis) Review the current operational status of the ex-post EIA and identify problems and points for improvement
ㅇ (Institutional improvement) Design a system improvement plan for the integrated operation of the ex-post EIA system and promotion of feedback
ㅇ (Implementation plan) Establish a feedback system for EIA follow-up for the advancement of the ex-post EIA system and draw up an implementation plan
Ⅱ. Improving EIA Follow-up
1. International principles of EIA follow-up
□ Principles of EIA follow-up
ㅇ Theoretically, environmental impact assessment follow-up is defined as a process of carrying out environmental management and communication between stakeholders in relation to a specific development project or plan. This is accomplished by monitoring and evaluating the environmental impact of the development project or plan (that has conducted an environmental impact assessment).
ㅇ EIA follow-up consists of four elements: monitoring, evaluation, management, and communication. Internationally, it is subject to 17 principles regarding the need for follow-up (why), stakeholder roles (who), follow-up goals (what), and follow-up method (how).
ㅇ In other countries such as the United States and Europe, follow-up is legally defined as monitoring and supervision over regulatory compliance. In addition, follow-up includes project audit and ex-post evaluation of environmental impact assessment.
2. EIA follow-up in South Korea
□ Institutional status of EIA follow-up
ㅇ In Korea, EIA follow-up legally consists of 'fulfillment and management of the agreed terms/conditions' and 'ex-post environmental monitoring (investigation)' as stipulated in the Environmental Impact Assessment Act.
ㅇ The concept of EIA follow-up is not clear since the ex-post environmental monitoring includes checking whether the agreed terms have been fulfilled. Moreover, it is managed in a dual system with the approval agency and the Ministry of Environment, which makes the procedure complicated and causes role overlap.
□ Institutional improvement for EIA follow-up
ㅇ We propose an institutional improvement plan based on the international principles and the current status of our EIA follow-up system. The plan encompasses eight sections in the following categories: the legal system, the ex-post environmental monitoring, and the management of agreed terms/conditions.
ㅇ It is necessary to introduce the concept of EIA follow-up into relevant laws and to either divide or unify the roles of the management agencies which are divided into consulting agencies and approval agencies. There is also a need for legal measures to expand public participation, including local residents and non-governmental (civil) groups.
Ⅲ. Implementation Plan for Ex-post EIA
1. Status of the ex-post EIA implementation
□ Status of the implementation of EIA follow-up
ㅇ According to the annual status information provided by the Environmental Impact Assessment Information Support System (EIASS), the number of EIA follow-up reports has steadily increased since 1998. After 2015, an average of about 1,600 cases per year is being conducted.
ㅇ EIA follow-up reports are currently reviewed by three organizations: the Korea Environment Institute, the National Institute of Ecology, and the Korea Environment Corporation. Among the project types subject to each institution's review, plans to extract earth and stone, sand, gravel, minerals, and more (hereafter, 'quarrying project') which have a relatively longer duration than other projects in EIA follow-up, were selected as the target project type for analysis of ex-post EIA implementation cases.
□ Case studies on EIA follow-up of quarrying projects
ㅇ Typical environmental impacts include degradation of water systems, dust scattering effects, disconnection of ecological axes, noise and vibration effects from blasting, as well as water and soil contamination from heavy metals. Accordingly, typical terms and conditions often include the implementation of dust reduction measures, the installation of sedimentation ponds, the construction of temporary drainage channels, tree transplantation plans, and phased quarrying and restoration.
ㅇ According to the result of a frequency analysis of the itemized comments on 113 quarrying projects that were subject to EIA follow-up in 2020, more than 90% of all projects received comments on the investigation results and points of the flora and fauna; approximately 80% of the comments were on the fulfillment of the agreed terms and conditions.
ㅇ The problems relating to the follow-up survey of the environmental impact reports can be summarized as follows: inappropriate survey methods, a lack of reliability in the results of the surveys, insufficient notification of survey results, uncertainty regarding the fulfillment of agreed terms and conditions, and insufficient implementation of additional mitigation measures.
□ Perception of the professionals about EIA follow-ups
ㅇ Based on the interview with the representative of the agency conducting EIA follow-ups, the problems and suggestions for improvement in the field management of the ex-post EIA were summarized as follows.
· Practical applicability of comments on EIA follow-up reports
· Strengthening the role of approval and consulting organizations in on-site inspections
· A lack of awareness about environmental issues and a lack of motivation on the part of business owners to manage the environment
· Providing flexibility in follow-up management based on the characteristics of the business
· Securing the reliability of ex-post EIA
· Establishment of the ex-post EIA system
· Increasing the authority and responsibilities of administrators on agreed terms and conditions
ㅇ A survey related to the effectiveness of the comments on EIA follow-up reports was conducted targeting member companies of the Environmental Impact Assessment Association and the problems of the current ex-post EIA system were outlined as follows.
· Unpractical comments that require further investigation or redesign
· Inappropriateness of comments in terms of timing (e.g. comments that should have been reflected before the construction given after the completion)
· Investigation periods that are difficult to follow in reality (e.g. ban on sampling during rainfalls)
· Comments on areas beyond the scope of the project's impact zone
2. The stakeholder survey
ㅇ In order to identify the problems of ex-post EIA and to discover improvement points, we constructed a questionnaire by referring to the 17 principles of ex-post EIA.
ㅇ The questions were about the importance and the current status of ex-post EIA, the roles of stakeholders, ex-post EIA and feedback, and the problems and points for improvement in ex-post EIA.
ㅇ Most respondents agreed on the importance of ex-post EIA, but they also recognized that ex-post EIA is not perceived as important.
ㅇ Review agencies tended to be skeptical of the role and status of the current ex-post EIA, but a consensus was formed on the fact that resources for ex-post EIA are not provided sufficiently.
ㅇ There is a high level of awareness of the lack of cooperation among stakeholders, and more than half of the respondents had negative responses regarding the operators' responsibility for fulfilling the agreements.
ㅇ Many respondents felt that ex-post EIA is helpful in improving the environmental impact assessment of the follow-up development projects, but the review agencies perceived the feedback system negatively based on their job experiences.
ㅇ Securing resources, including human resources, is more urgent than revising systems or guidelines, and since the perspectives on problems vary depending on the respondent groups, an opportunity to understand each other is necessary.
3. Improvement plan for ex-post EIA
□ Problems of ex-post EIA
ㅇ The current problems in the operation of the ex-post EIA system include unclear roles of participants in the ex-post EIA management system, the low reliability of monitoring and written reports, and insufficient environmental management at project sites. Also, information on post-environmental management is not well-organized and released sufficiently, and the Ministry of Environment is not placing much importance on follow-up management.
□ Action plan to improve ex-post EIA
ㅇ The purpose, role, and scope of ex-post EIA in the Environmental Impact Assessment Act should be defined clearly first, including both EIA follow-up and the management of the consultation content. The details of the relevant sub-regulations should be revised afterward, including strengthening the roles of major participants in the ex-post EIA system (e.g. the approval agency and the person in charge of managing the consultation content), rationalizing agency costs for EIA follow-ups, improving the regulation for writing EIA follow-up reports, and systematically organizing/fully disclosing the information on post-environmental management.
Ⅳ. Establishment of a Feedback System in Ex-post EIA
□ Necessity of a feedback system in ex-post EIA
ㅇ Many researches on environmental impact assessment in Korea have long been focusing heavily on EIA or SEA which includes the enforcement of EIA laws and regulation and technical improvement on quantitative analysis methods. There has been a lack of research on the number and scale of EIA follow-up and ex-post EIA. EIA follow-up in Korea is mainly focused on environmental monitoring and the fulfillment of agreed terms/conditions which act as a tool for filtering illegal procedures and violation of the terms. This resulted in the lack of communication and informational feedback between EIA stakeholders and many issues have been continuously raised from ineffective reduction measures at sites. Thus, ex-post EIA, which is the superordinate concept of EIA follow-up, has not been studied much. In this research, we tried to demonstrate a set of organized feedback system to enhance the utility and effectiveness of ex-post EIA.
※ The term 'ex-post EIA' includes EIA follow-up and EIA monitoring.
□ Establishment of a feedback system using Environmental Indicator Framework (EIF)
ㅇ In this research, we have set out a series of improved methods for applying 'Environmental Indicator Framework' to the current ex-post EIA system in Korea. The objective is to enhance the communication between EIA stakeholders and to improve the current EIA system in Korea. Main criteria for 'indicator category', 'primary objective', and 'indicator' have been collected from various studies and guidelines. After a thorough study, it was found that EIA follow-up had a large number of structural components similar to those of EIF. As a result, we have demonstrated a new EIF model suitable to Korea's EIA procedures.
□ Application of the ex-post EIA feedback system
ㅇ According to the ex-post EIA system in Korea, comprehensive evaluation result must be described in EIA follow-up reports. However, there is no clear guideline for writing this section and it has been used only for presenting the monitoring result. We have noticed that this section must include the 'Effect', 'Status changes', and 'Ex-post evaluation of the result' which are the main components of environmental indicator framework (EIF). Thus, we have modified several EIF models used in many other countries and organizations to make them suitable to current EIA system in Korea. We have demonstrated several comprehensive evaluation exercises on waste treatment facility construction operation, rock mining operations, and industrial complex development operations. As these exercises utilizes the results from monitoring procedures and evaluation of the effectiveness of the reduction measures implemented in the EIA process, the results should resolve many issues in Ex-post EIA and enhance Ex-post EIA feedback.
Ⅴ. Conclusion and Suggestions
□ Future direction for ex-post EIA
ㅇ An institutional basis should be established so that the concept of core principles and values of ex-post EIA can be applied in the field. To this end, it is necessary to establish a cooperative system among stakeholders and learn about exemplary implementation, and it should be accompanied by on-site environmental management and continuous system improvement through experience.
□ System improvement plan for ex-post EIA
ㅇ Introduction of the ex-post EIA concept in the legal system, clarification of the roles of consulting agencies and approval agencies, expansion of public participation, introduction of the concept of the feedback system (ex-post evaluation), revision of the regulations on the report form, establishment of provisions clearly stating environmental damage prevention measures in laws and enforcement regulations, and establishing a clear connection between the EIA follow-up and the management of consultation content are required.
□ Improvement plan for follow-up management
ㅇ It is necessary to strengthen the roles of major participants in ex-post EIA, such as the approval agency and the person in charge of managing the content of consultation, to rationalize agency costs, to improve the regulations on the report form, and to systematically organize and fully disclose ex-post EIA data. Also, it is required that the Ministry of Environment, the main body in charge of system management and monitoring, give more weight to follow-up management by raising awareness, increasing human resources, and fostering expertise.
□ Establishment of a feedback system and implementation plan
ㅇ We propose to add a checklist to the 'comprehensive evaluation' item in the EIA follow-up report so that quantitative analysis can be carried out according to the characteristics of each project. The analysis of the accumulated data would be released in white papers. It is possible to promote further development of EIA and ex-post EIA by accumulating and sharing the experiences gained in the management of EIA follow-up and agreed terms/conditions.

저자 : 홍제우 , 이근민 , 조한나 , 박진한 , 임정호 , 유철희 , 심창섭 , 박주영 , 조연경

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-229 (229 pages)

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Ⅰ. 서 론
1. 연구 배경
ㅇ 지난 60여 년간의 압축적 도시화를 겪은 우리나라는 기후위기의 시대에 효과적인 대응 정책 수립·이행을 위해 도시와 기후·환경과의 상호작용에 대한 이해노력을 지속하여야 함
ㅇ 기존의 도시 미기후 연구는 도시의 구조적 측면에서의 해석이 주류를 이루어왔으나, 현대의 다양한 도시의 모습을 담아내기 위해서는 인간의 활동을 나타내는 도시 신진대사(Urban Metabolism)를 고려한 분석이 필요함
2. 연구 목적
ㅇ 도시의 구조에 기반한 기존의 토지 이용 분류 모델인 국지기후대(Local Climate Zone)를 상세 분석함
- 전국의 기상 관측망(기상청), 대기질 관측망(환경부) 관측지점에 대해 국지기후대 분류를 수행하고 관측망 분포 특성을 분석함
- 인공위성 기반의 자동분류 결과와 항공사진 기반의 전문가 분류 결과의 비교 분석으로 기존 분류 방법의 장단점을 분석하고, 개선방안을 연구함
ㅇ 도시 신진대사의 정의를 제시하고, 도시 기후·환경 연구 및 정책적 활용방안을 마련함
- 도시 신진대사의 정책적 활용을 위한 정책여건, 활용예시, 데이터 구축 전략을 마련함
- 도시 신진대사를 활용한 국지기후대 분류 방법의 개선을 제언함
Ⅱ. 국지기후대 분류 방법
1. 국지기후대 분류 방법
ㅇ 국지기후대는 도시 연구에 활용하는 연구 지점 주변 환경을 경관의 관점에서 객관적으로 분류할 수 있는 토지 이용 분류 방법임
ㅇ 국지기후대는 10개 유형의 건축 유형(고층, 중층, 저층, 고밀도, 저밀도, 산개분포, 공단 등)과 7개 유형의 토지 유형(숲, 초지, 나지, 물, 불투수층 등)으로 구성됨
ㅇ 국지기후대를 활용한 도시 미기후 연구가 활발하게 진행되고 있지만, 도시 신진대사를 충분히 반영하지 못하여 도시 내 기후·환경의 시공간 변동성을 충분히 설명하지 못하고 있음
2. 기상 및 대기질 관측망의 국지기후대 분류
ㅇ 기상 관측망(618개 지점)과 대기질 관측망(412개 지점)의 국지기후대 분류를 수행함
- 항공 및 위성사진에 기반하여 관측지점 중심 약 300m 반경의 국지기후대를 대표적인 2개의 유형으로 나타냄
- 전문가 검토 결과 2개의 유형으로 구분이 어렵거나, 주의가 필요한 경우 기록을 남겨 참조할 수 있도록 함
- 모든 분류 결과는 <부록 Ⅰ>, <부록 Ⅱ>에 수록하여, 향후 관측데이터를 활용하는 모든 연구자가 활용할 수 있도록 수록함
ㅇ 전국 기상 및 대기질 관측망 국지기후대 분류 결과를 활용하여 관측망 분포 특성을 분석하고, 향후 관측망 개선 방향을 제안함
- 기상 관측망의 관측지점 분포는 대체로 국토의 토지 피복 비율을 적절하게 반영하고 있으나, 도심지를 중심으로 더욱 상세한 관측망 구축을 추진해야 할 것으로 평가됨
- 대기질 관측망은 관측망 구축 목적에 따라, 도심지에 밀집 분포하는 특성을 나타내었으나, 과학적인 대기질 모니터링과 예측기술 개선을 위해서는 도시 외곽지역을 중심으로 국토의 토지 피복 비율을 고려한 관측망 개선을 추진해야 할 것으로 평가됨
ㅇ 위성 원격탐사 자료 기반 딥러닝 방법을 활용한 국지기후대 자동분류 결과의 교차 검증 분석을 수행함
- Sentinel 2A, Landset 8 위성 자료와 이미지 인식 기반의 딥러닝(CNN: Convolutional Neural Networks)을 활용한 서울지역 50m 해상도 국지기후대 분류 결과 분석
- 서울지역의 사진 기반 전문가 분류 결과와의 비교를 수행함
- 대체적으로 두 방법론의 분류 결과는 일치하는 것으로 나타났으나, 위성 기반 분류 결과는 식생량에 민감한 결과를 나타내는 것으로 평가됨
Ⅲ. 도시 신진대사 활용방안
1. 도시 신진대사 데이터 구축 전략
ㅇ 도시 신진대사의 정책적 활용을 위해 시공간적 고해상도의 에너지 소비량(예: 전기 및 도시가스), 교통량, 유동 인구 데이터의 구축이 필요함
- 기존의 사회·경제적 통계자료의 해상도는 제한적인 항목에 대하여 연별, 동 단위별 데이터 구축에 그치는 실정임
- 고해상도의 도시 신진대사 데이터 구축을 통해 정책 목적에 맞는 대상과 그 효과를 극대화(예: 기상 조건 고려, 주중과 휴식일 구분, 주야간 및 출·퇴근시간 구분, 공간별 정책 수립 등)할 수 있음
- 구축 가능성을 평가했을 때, 통신량 기반의 유동인구, 내비게이션의 실시간 교통량 정보, 건물별 전기 및 도시가스 사용량 데이터를 정책적으로 확보하여 연구에 활용해 나가야 함
ㅇ 도시 신진대사 데이터 구축을 위해 데이터의 경제적 가치, 데이터 생산·관리·활용 체계 및 데이터 활용과 관련한 윤리원칙 마련이 시급한 과제로 보임
2. 도시 신진대사를 고려한 국지기후대 개선방안
ㅇ 읍·면·동 단위(전국 3,494곳)의 인구밀도 분포 데이터를 구축 분석한 결과, 기존의 국지기후대 분류와 더불어 4단계의 인구밀도를 함께 표기할 것을 제안함
- 인구밀도 분포의 Jenks natural breaks 적용 결과, 저밀도(1,487곳, 42.6%), 중밀도(873곳, 25.0%), 고밀도(602곳, 17.2%), 초고밀도(532곳, 15.2%)의 4단계 분류 적용이 적절하다고 평가됨
3. 도시 신진대사의 정책적 활용방안
ㅇ 도시 신진대사는 '탄소중립 2050' 비전 실현을 위한 기후변화 대응(완화 및 적응) 정책에 적극적으로 활용되어야 함
- 기존의 온실가스 배출량 감시는 행정구역 단위 또는 주요 배출 거점에 대해서 이루어지고 있지만, 전 국토에 대한 모니터링과 배출량 제어 정책 추진을 위해, 도시 신진대사를 고려한 공간정보의 활용이 반드시 적용되어야 함
- 기후변화 적응 정책 마련을 위한 기존의 리스크 평가 결과는 행정구역 단위로만 제공되고 있어, 도시 신진대사를 활용한 실질적 의사결정 단위의 고해상도 리스크 관리 체계 마련이 필요함
- 전라북도 전주시의 50m - 1시간 유동인구 데이터 시범 구축 결과에 따르면, 유동인구 데이터를 활용한 기후변화 적응 중점관리지역(hotspot) 분석 등을 통해, 국민 체감형 적응 대책 마련에 효과적일 것으로 예상됨
ㅇ 도시 신진대사 데이터는 도시의 폐기물 관리와 자원 순환 등 환경정책의 시행과 국가종합계획, 국토종합계획, 도시계획 등 도시의 건물, 교통, 에너지 정책의 시행을 위해 활용 가치가 높음
Ⅳ. 결 론
ㅇ 도시 신진대사는 국민 체감형 정책 마련을 위한 기초정보로, 기후·환경 정책뿐만 아니라 건축, 교통, 에너지를 위한 공간계획에의 활용에 도움이 될 것으로 기대함
ㅇ 기존의 도시 연구에서 적용되었던 경관 관점의 국지기후대 분류 체계는 관측지점 메타정보 관리와 관측망 개선을 위해 적극적으로 활용되어야 하며, 도시 신진대사의 특성을 반영하기 위해 지속 노력해야 함
ㅇ 도시 신진대사의 정책적 활용을 위해 유동인구, 실시간 교통량, 에너지 사용량에 대한 데이터가 구축 관리되어야 하며, 데이터의 생산·관리·활용체계 및 데이터 윤리 원칙 마련을 위한 노력이 필요함


Ⅰ. Introduction
1. Background
ㅇ Over the past 60 years, Korea has achieved economic growth and urbanization.
ㅇ Therefore, it is necessary to understand the interaction between cities and the climate/environment for implement the policies in the era of climate crisis.
ㅇ Urban researches has mainly focused on urban structural analysis, but in order to capture the various characteristics of cities, it is necessary to analyze urban metabolism (UM) that represents human activities.
2. Purpose
ㅇ To analize the Local Climate Zones (LCZs), a land-use classification model based on the urban structure.
ㅇ To present the definition of UM, and to suggest the application strategy on policy planning.
Ⅱ. LCZs Classification Method
1. LCZs Classification Method
ㅇ LCZs is standardized land use classification method that can classify the environment based on the landscapes around the urban observation sites.
ㅇ LCZs classes consist of 10 built type classes (high-rise, mid-rise, low-rise, compact, open, sparsely, heavy, etc) and 7 land cover class (forest, grassland, bare-soil, low-plant, water, impervious, etc).
ㅇ Urban climate researches are actively increasing, but they cannot be explained the spatial and temporal variability of the urban climate and environment well because they does not reflect the UM.
2. LCZs Classification of AWS and AirKorea network
ㅇ Classification LCZs of the automatic weather station (AWS; 618 sites) and the urban air quality monitoring network (AirKorea; 412 sites).
ㅇ Analysis of the distribution characteristics of observation networks (AWS and AirKorea) located across the country, and suggestion of future directions for improving the observation network.
ㅇ Cross-validation analysis of classification results using deep learning method based on satellite remote sensing data.
Ⅲ. Application of Urban Metabolism
1. Strategy of Building UM Database
ㅇ It is necessary to build a high-resolution UM database including population mobility, traffic accounts, energy consumption rates (ex, electricity and natural gas) for an application of UM to a policy
ㅇ It is necessary the discussion on the economic value of UM data, the establishment of data production, management, and utilization processes, and the publishment of ethical principles.
2. Improvement Method for LCZs Considering UM
ㅇ As a result of analyzing the population density distribution (3,494 towns), it is suggested that the four categories of population density along with LCZs classification.
3. Policy Use of UM
ㅇ The concept and data of UM should be utilized in climate change actions (i.e., mitigation and adaptation policies) to achieve the carbon-neutral 2050 vision.
ㅇ UM data could be utilized in the implementation of environmental policies such as urban waste management and resource circulation, as well as the implementation of urban management policies for the building, transportation, and energy.
Ⅳ. Conclusion
ㅇ It is expected the UM will be helpful in planning not only climate and environment policies but also spatial planning for architecture, transportation and energy.
ㅇ LCZs should be continuously applied in the urban researches as a meta data, and continuous efforts should be made to reflect the characteristics of UM.
ㅇ Data on floating population, real-time traffic volume, and energy consumption should be built and managed for the policy utilization of the UM, and efforts should be made to establish a data production, management, and utilization system and data ethics principles.

저자 : 이승수 , 양일주 , 정아영 , 김예인 , 안현욱

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-178 (178 pages)

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□ 물관리일원화정책 시행('18.6) 이후 약 3년이 지난 시점에서 정책 시행에 따른 그간의 변화와 효과를 파악하면 앞으로 물관리 발전을 위한 정책 추진 방향을 설정하는 데 중요한 근거가 될 수 있음.
□ 본 연구에서는 해외 물관리 및 물개혁 사례를 조사하고 시사점을 도출한 후 국내 물관리일원화 전후 나타난 주요 정책 주제의 변화와 한계점을 파악하였음.
□ 이후 현재 물관리일원화정책에서 제외되었으나, 물관리 발전을 위해 필요한 농업용수와 하천의 유역단위를 통합 관리하는 방안을 제시하기 위해 각 분야의 관리 현황을 파악하고 문제점을 도출하였음.
□ 마지막으로, 효과적인 하천 및 농업용수 통합관리를 위한 10년 단위의 정책 추진 로드맵을 제시하였음.
□ 이를 수행하기 위해 다음의 연구 진행 절차를 수행했음.
ㅇ 해외 사례 조사
- 일본, 호주, 독일의 물관리 정책 및 물개혁 사례 조사
- 물관리 거버넌스, 수리권, 수리시설 및 수질관리, 데이터 기반 물관리 측면에서의 시사점 도출
ㅇ 물관리일원화 전후 주요 정책 주제의 변화와 한계점 파악
- 부처별 물관리 법령 및 계획의 변화 조사 및 법정계획 정비 추진 현황 조사
- 수량관리 기반의 수질 개선 효과 조사
- 물관리 조직개편 현황 조사 및 물관리 재정 변화 현황 파악
- 국가·유역물관리위원회의 주요 기능 및 의제 이행 현황 파악
ㅇ 하천 및 농업용수 관리 현황 분석
- 소하천, 지방하천, 국가하천 관리 현황 파악
- 하천관리의 지방이양 정책 현황 조사 및 영향 파악
- 지자체의 하천관리 사업예산 변동 현황 파악
- 농업용수의 법적 정의 및 법정계획 추진 현황 파악
- 농업용수 산정방법에 따른 문제점 파악 및 개선 방안 도출
- 농업용수의 수질 및 수생태계 관리 현황 파악
- 농업용수 분야 정보화 현황 및 비점오염원 관리 현황 파악
ㅇ 물관리 발전을 위한 정책 제안 및 통합관리 로드맵 제시
- 하천 및 농업용수 관리의 문제점 도출
- SWOT 분석을 통한 전략 목표 도출
- 분야별 세부 전략 도출 및 하천 및 농업용수 통합관리 추진 전략 로드맵 제시


□ Understanding the changes brought about by the unification of water management and its effect after three years of implementation (in effect since June 2018) will serve as an important basis for setting the policy direction for future water management
□ This study examined cases of overseas water management and water reform and their implications, and identified the changes in major policy topics after the unification of domestic water management and its limitations.
□ In order to present an integrated management plan for agricultural water and rivers, which is currently excluded in the schemes related to the unification of water management but required for improved water management, the management status and problems of each sector were identified.
□ Finally, a ten-year policy implementation roadmap for effective integrated management of rivers and agricultural water was presented.
□ This study was conducted in accordance with the following procedure:
ㅇ Overseas case studies
- Case studies of water management policies and water reform in Japan, Australia, and Germany
- Implications of water management governance, water rights, the management of irrigation facilities and water quality, and data-based water management
ㅇ Identify changes in major policy topics after the unification of water management and its limitations
- Investigation of changes in water management laws and plans by department and the status of the revision of statutory plans
- Investigation of the effect of water quality improvement based on water quantity management
- Investigation of the current status of organizational reforms in water management bodies and identifying changes in water management finances
- Identifying major roles of the National/Basin Water Management Committees and the implementation status of agenda items
ㅇ Analysis of the management status of rivers and agricultural water
- Identifying the management status of small rivers, local rivers, and national rivers
- Investigation of the current status of the local transfer of river management and identifying its impact
- Identifying changes in the local budget for river management projects
- Identifying the legal definition of agricultural water and the implementation status of the statutory plans
- Identifying problems of estimating agricultural water by method and developing improvement plans
- Identifying the quality of agricultural water and the management status of aquatic ecosystems
- Identifying the current status of informatization in the agricultural water sector and the management of non-point pollution sources
ㅇ Present policy proposals and an integrated management roadmap for improved water management
- Identifying problems in river and agricultural water management
- Setting strategic goals through SWOT analysis
- Building detailed strategies for each sector and presenting a roadmap for integrated management of rivers and agricultural water

저자 : 김태윤 , 진대용 , 강유진 , 권경환

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-122 (122 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
ㅇ 해양에서 많은 개발사업이 이루어지고 있으며 이로 인한 환경적 영향을 예측·평가하여 저감방안이 이행되고 있음
ㅇ 해양환경의 복잡한 특성으로 인하여 개발사업이 해양환경에 미치는 영향을 파악하는 데는 한계가 있음
ㅇ 천리안 위성자료와 수치모형에서 계산된 물리 자료를 딥러닝 기술에 적용하여 해양 오염 예측도구를 개발하고자 함
Ⅱ. 국내외 인공위성 현황 및 분석
ㅇ 국내에서 운영 중인 인공위성에 대한 내용을 서술하고 산출물을 정리함
ㅇ 국외에서 운영 중인 인공위성을 정리하고 위성별 특성을 분석함
Ⅲ. 클로로필-a 예측모형 검증
ㅇ 공간적 관측자료의 부재로 인하여 인공위성 자료를 예측모형의 검증자료로 활용하였음. 예측모형 검증에 사용된 인공위성 자료의 신뢰성에 대하여 자세하게 서술함
ㅇ 기존 예측모형과의 정확도 비교를 통하여 예측모형의 신뢰성을 확보함
ㅇ 클로로필-a 농도는 담수 유입, 영양염, 수온 등으로 계절적 변동을 보임. 개발된 예측모형이 클로로필-a의 계절적 특성 모의도 가능함을 제시함
Ⅳ. 해양오염 예측모형 적용
ㅇ 예측모형의 적용성을 검토하기 위하여 해양오염의 주요 인자인 용존유기물질에 대한 시·공간적인 변화를 예측함
ㅇ 기후변화로 인해 발생하는 기온 상승이 해양환경에 미치는 영향을 예측모형을 통하여 검토하고 활용 범위의 확장성을 확인함
Ⅴ. 결론 및 제언
ㅇ 개발된 예측모형의 신뢰성을 확보하기 위하여 연구결과를 국외학술지(IF=5.353)에 제출하였으며, 제출된 논문은 관련 분야 전문가의 리뷰를 거쳐 2021년에 게재됨
ㅇ 과학기술적, 정책적, 경제적 측면과 기후변화 측면에서 예측도구의 기대효과를 제시함
ㅇ 연구의 한계와 향후 예측도구의 발전 방향에 대하여 서술함


Ⅰ. Aims and Purposes of the Research
ㅇ Many development projects in the coastal areas have been conducted, and mitigation measures have been implemented based on the predictions and evaluations of the environmental impact of those projects.
ㅇ Due to the complex nature of the marine environment, there is a limit to what we can understand in terms of the impact of development projects on the marine environment.
ㅇ The purpose of this study is to develop a marine pollution prediction tool by applying the physical data obtained from a numerical model and GOCI satellite data to deep learning technology.
Ⅱ. Status and Analysis of Domestic and Foreign Satellites
ㅇ Outlined the status of satellites in operation in Korea and examined the output.
ㅇ Listed the satellites in operation abroad and analyzed the characteristics of each satellite.
Ⅲ. Validation of the Chlorophyll-a Prediction Model
ㅇ Due to the lack of spatial measurements, satellite data were used as verification data for the prediction model. The reliability of the satellite data used to verify the prediction model was described in detail.
ㅇ The credibility of the prediction model is secured by comparing the accuracy with the existing prediction model.
ㅇ Chlorophyll-a concentration demonstrates seasonal fluctuations due to environmental factors such as freshwater and nutrient inflows and water temperature. The prediction model shows that it is possible to simulate the seasonal characteristics of chlorophyll-a.
Ⅳ. Application of the Marine Pollution Prediction Model
ㅇ To examine the applicability of the prediction model, the temporal and spatial changes of CDOM, a major factor in marine pollution, are predicted.
ㅇ The effect of temperature rise due to climate change on the marine environment are reviewed through the prediction model, and the scalability of the model application has been confirmed.
Ⅴ. Conclusion and Suggestion
ㅇ To secure the reliability of the developed prediction model, the research results were submitted to an academic journal (IF = 5.353), and was published in 2021 after review by experts in the relevant field.
ㅇ The expected effects of the prediction tools are presented from the scientific and technological, policy, economic, and climate change perspectives.
ㅇ The limitations of the study and the direction for improving the tool were examined.

저자 : 진대용 , 표종철 , 김도연 , 조윤랑 , 한국진

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-295 (295 pages)

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Ⅰ. 서 론
□ 연구의 필요성
ㅇ 환경(정책)분야에서 AI 기술 활용은 그린 뉴딜과 디지털 뉴딜 연결에 주체적인 가교역할을 할 수 있지만 그 역할을 충분히 수행하지 못하고 있음
ㅇ 환경 분야의 데이터를 AI 기술을 중심으로 체계적이고 종합적으로 활용하기 위한 전략구축이 필요한 상황임
ㅇ 'AI 기반 환경 감시 체계' 구축을 위해서는 환경변화탐지, 자연재해 분석, 매체별 오염 발생패턴 분석 등 사례구축이 우선적으로 필요하며 이를 통해 필요한 요소 도출 및 프로세스 설계가 필요함
□ 연구의 목적
ㅇ AI 및 XAI 복합적 활용을 통한 AI 기반 환경 자동 모니터링 및 대응을 위한 주요 사례를 구축하고 이를 토대로 'AI 기반 환경 감시 체계' 구축 전략을 제시함
Ⅱ. 선행연구
□ 환경정책연구에서 AI 연구 활용 범위의 확대
ㅇ 기존 의사결정 방법론의 한계를 다수의 파라미터로 구성된 AI 모델로 개선 가능
ㅇ 환경연구에서도 AI 방법론의 활용이 확대 중임
- 수치, 이미지, 영상 등 다양한 형태의 데이터를 변수로 활용 가능하며 예측, 분류, 검출, 변화탐지 및 영향력 분석 등이 가능함
- AI는 성능 측면에서 높은 정확도를 나타내지만, 복잡한 모델 구성으로 인해 설명력이 낮은 문제가 존재함
□ 설명 가능한 인공지능(XAI: eXplainable AI)의 등장으로 예측과 동시에 영향력이 큰 요인을 확인하여 의사결정을 위한 양적 자료로 활용 가능성 확대
ㅇ 블랙박스(Black-Box) 구조로 되어 있는 인공지능 알고리즘의 투명성과 신뢰성 확보를 위해 XAI 연구가 활발해지는 추세임
- 2017년 미 방위고등연구계획국(DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency)에서 발표한 설명 가능 인공지능 프로젝트인 XAI를 시작으로 설명 가능한 인공지능의 기술 연구가 본격적으로 전개 중임
ㅇ XAI 분석 연구는 대기오염, 수질오염, 토양오염 등의 환경오염 문제뿐만 아니라 생태계 분야 등 다양한 환경 분야에서 적용되고 있음
- XAI 중에서 LIME(Local Interpretable Model-agnostic Explanations), SHAP(SHapley Additive exPlanation), Grad-CAM(Gradient-Class Activation Map) 등의 모형이 주로 활용되고 있음
□ IoT, 드론, 무인이동체 등 다양한 애플리케이션 및 기기를 통해 데이터 수집이 가능해져 환경 빅데이터가 축적되고 있으며 AI 적용 연구가 확대되는 추세임
ㅇ 환경분야에서 생성되는 이미지 및 영상 데이터는 기후, 환경오염(대기, 수질, 토양, 소음 등) 등 다양한 분야에 관련되어 있음
- AI 기반 예측, 분류 및 결측 데이터 보간 연구 등이 활발히 수행 중임
- 예측연구뿐만 아니라, XAI 기반 예측에 영향력이 큰 요인들을 제시하여 의사결정을 위한 양적 자료로 활용 가능성 확대
Ⅲ. AI 기반 산지 변화 탐지
1. AI 기반 산지 변화 탐지 연구의 개요
□ GIS와 원격탐사 기술을 이용한 산지 변화에 대한 실태 조사, 의심지 도출 및 후속 조치와 같은 대응이 이루어지고 있지만, 산지 변화의 조기 탐지 수행을 통한 피해지역의 조기 대응과 피해 축소가 필요함
□ 따라서 본 연구는 딥러닝 기술을 이용한 산지 변화 탐지에 대한 가능성을 제안함
2. 국내외 산림지도 현황
□ 국내외 산림지도 공급 현황
ㅇ 국토정보 플랫폼(국토지리정보원), 산림공간포탈서비스(산림청), AI 허브 산림수종 항공이미지 자료(한국지능정보사회진흥원) 등
ㅇ UCI Machine Learning Repository(미국), Skyscape dataset(독일 항공우주 센터), Semantic Change detection dataset(중국 우한대학교) 등
3. AI 기반 산지 변화탐지 입력자료 구성 및 모델 구성
□ AI 모델 입력자료 구성
ㅇ AI 허브 국토환경데이터에서 산림수종 항공이미지를 활용함
ㅇ 항공영상을 128×128로 세분화하여 한 영상당 16장의 이미지로 구성하고, RGB 항공영상 정보의 정규화를 수행함
ㅇ 라벨링 데이터는 산림과 비산림으로만 구분하기 위해 바이너리 어노테이션(binary annotation)을 수행하였고, 판독 불가의 라벨이 포함된 항공 이미지는 제외함
ㅇ 수도권 지역의 학습 이미지 총 1만 6,000장과 검증 이미지 총 1,600장을 AI 모델 입력자료로 활용함
ㅇ 산지 변화 탐지 성능 테스트를 위해 카카오 지도(Kakao Map)의 동 지역 다(多) 시기 테스트 이미지 데이터셋(data set)을 구성함
□ AI 모델의 구조
ㅇ 이미지 분할(Image segmentation)에 특화된 U-Net 딥러닝 모델 구조를 적용
ㅇ 기훈련된 U-Net 딥러닝 아키텍처의 레이어 구성과 하이퍼 파라미터를 파인튜닝(fine-tuning) 하여 산지 변화 탐지 학습을 수행
4. AI 모델 산지 변화탐지 결과 및 활용방향
□ U-Net 모델의 훈련 및 검증 결과는 산림과 비산림 지역을 잘 구분하였고, 실제 라벨링 지역과 유사한 패턴을 보이는 것을 확인함
□ 훈련된 U-Net 모델에 카카오 지도의 동 지역 다(多) 시기 이미지 적용 시 산지의 변화를 잘 구분하는 것을 확인하여, 산지 변화 탐지에 대한 딥러닝 모델의 활용 가능성을 확인함
Ⅳ. AI 기반 기후·대기오염과 코로나19 상관관계 분석
1. AI 기반 기후·대기오염과 코로나19 상관관계 분석 연구개요
□ 기후변화가 코로나19의 확산에 직접적인 영향을 미친다는 증거는 없으나, 관련 논의는 지속적으로 진행 중인 상황임
□ 2020년 서울시를 대상으로 기후 및 대기오염과 코로나19의 상관관계 분석을 수행하고, 기후 및 대기오염 인자와 코로나19 확진 사이의 관계에 대해 모의한 AI 모형 구축 가능성을 검토함
2. 기후·대기오염과 코로나19 상관관계 관련 선행연구 검토
□ 최신 국내외 연구사례 분석 결과, 국가별 결과가 상이하며 기후 및 대기오염 변수가 코로나19에 직접적인 영향을 미친다고 보기에는 어려운 것으로 사료됨
ㅇ 코로나19 사태 이후 기후 및 대기오염 영향 연구가 활발히 진행 중임
- 메르스, 사스, 코로나19 등 감염병은 계절적 패턴을 보이며 기온, 습도 데이터를 활용하여 예측 가능성을 검토함
- 유럽에서는 코로나19로 인한 사망에 이산화질소(NO2)가 중요한 요소인 것으로 추정하였으며, 인도에서는 코로나19로 에어로졸 광학깊이(AOD)가 20년 만에 최저 수준으로 나타남
3. 기후·대기오염과 코로나19 상관관계 분석 및 결과
□ 2020년도 서울시 중심 기후 및 대기오염과 코로나19 상관관계 분석 시범 연구 사례 도출
ㅇ 코로나 관련 확진자 및 사망자 수, 기후 및 대기오염 데이터 수집을 통한 학습 데이터셋 구축
ㅇ 계절적 요인을 제외하기 위한 시기별(구간별) 스피어만(Spearman), 켄달(Kendall) 상관관계 분석 수행
- 전체기간 분석 결과 기온 변수가 코로나19 확진자 수와 높은 상관성을 나타냄
- 하지만 기온 변수의 코로나 시기별 상관계수 부호와 값이 크게 바뀌어 결과에 일관성 문제가 있음을 확인
ㅇ 분석 결과 한계점을 확인하였으며, 향후 분석 시 정책, 사회활동 변수 추가 필요
- 코로나19 확진자 수를 추정할 수 있는 직접적인 관련 입력변수(정책, 인구 이동 등)를 추가하여 분석 수행 필요
- 분석대상이 되는 기간이 2020년 1개 연도로, 데이터 축적을 통해 이를 늘릴 필요가 있음
Ⅴ. AI 기반 침수 흔적 탐지
1. AI 기반 침수 흔적 탐지 연구 개요
□ 오픈데이터(Open Data)를 활용하여 AI 기반 도심 침수 흔적 탐지 체계 구축 연구를 수행함
□ GIS 기반 공간 데이터 전처리, 파이썬 기반 전처리 데이터의 AI 모델 입력자료 구축, 기계학습 모델 구축을 통한 침수 흔적 탐지 학습 및 활용한 입력 데이터 중 침수 탐지에 중요한 인자 추정
□ 침수 취약 지도 작성과 중요 인자 파악 및 분석, 기후변화시나리오 데이터를 적용한 미래 침수 취약지역 예측 및 분석 수행
2. AI 기반 침수 흔적 탐지 입력자료 및 모델 구성
□ AI 모델 입력자료 구성
ㅇ 환경 빅데이터 플랫폼, 기상정보포털, 그리고 환경공간정보서비스를 통한 수문분석도, 지형분석도, 기후변화 시나리오 데이터, GIS 데이터를 활용함
ㅇ 취득한 공간 데이터의 수도권 지역으로 공간적 범위 일원화, 래스터화 및 적층을 통한 입력자료 구성을 진행함
ㅇ 랜덤 포레스트 모델 훈련을 위해 침수위선상 침수 범위의 150지점을 훈련데이터로, 50지점을 검증데이터로 사용함
□ AI 모델의 구성
ㅇ 앙상블 학습 방법을 활용하는 대표적인 기계학습 모델인 랜덤 포레스트(Random Forest) 모델 구성과 학습을 통한 수도권 지역 침수 흔적 탐지 성능 평가를 진행함
ㅇ 침수 흔적 탐지 결과에 대한 입력자료의 민감도 분석을 위해 랜덤 포레스트 모델의 변수 중요도(Variable importance)를 추정함
3. AI 모델 침수 흔적 탐지 성능 및 검증
□ 랜덤 포레스트 모델 침수 흔적 탐지 성능 평가
ㅇ 랜덤 포레스트로 학습한 침수 흔적 범위와 측정된 침수 흔적 범위와 유사한 결과를 확인함
ㅇ 훈련된 모델을 수도권 전역에 적용한 수도권 지역 침수 취약 지도를 통해 한강 수변 중심으로 침수 취약도가 높음을 확인함
4. 기후변화 시나리오를 통한 침수 흔적 예측
□ RCP 8.5 시나리오 적용을 통한 침수 흔적 변화 예측
ㅇ 미래의 RCP 시나리오를 훈련된 랜덤 포레스트 모델에 적용하여, 강수량 변화에 따른 수도권 지역 침수 흔적 범위 변화를 확인함
ㅇ 기후변화 시나리오에 따른 AI 기반 도심 침수 피해 예측 등의 활용을 기대함
Ⅵ. AI 기반 미세먼지 발생패턴 분석: 고농도 사례를 중심으로
1. AI 기반 미세먼지 발생패턴 분석 연구 개요
□ AI 기반 고농도 미세먼지 발생패턴 분석 연구의 필요성
ㅇ 우리나라의 미세먼지 농도는 관련 정책의 수립 및 적극적인 이행으로 전반적으로 감소하는 추세임
ㅇ 하지만 고농도 미세먼지 현상은 계속해서 나타나고 있고, 지속기간이 길어지는 사례는 여전히 존재하며, 국민들의 미세먼지에 대한 불안감은 아직까지 해소되지 않은 상태에서 환경에 대한 인식 및 관심이 높아짐에 따라, 관련 정책이 늘어나고 있음
ㅇ 미세먼지 발생 패턴분석을 위한 AI 모형의 구축을 수행하고 활용방안을 제시함
2. AI 기반 미세먼지 발생패턴 분석 입력자료 및 모델 구성
□ AI 모델 입력자료 구성
ㅇ 에어코리아, 기상정보포털 등을 통한 대기질, 기상·기후자료, 외부요인(중국 대기질) 자료를 활용함
ㅇ 2017~2019년 충남 지역을 대상으로 하였으며, 대기측정망을 기준으로 데이터를 재구성함
□ AI 모델 구성
ㅇ 부스팅 기반 방법을 활용하는 대표적인 기계학습 모델인 XGBoost 모델 구성 및 학습을 통해 미세먼지 추정 모형 구축을 진행
3. AI 기반 고농도 미세먼지 발생패턴 분석모델 성능 및 활용 가능성 검토
□ 미세먼지 추정 성능 테스트
ㅇ 테스트 데이터에 대해 구축된 모형에서 추정값과 실측값을 비교했을 때 대부분의 경우 경향을 추적할 수 있음을 확인함
ㅇ 하지만 고농도 미세먼지 대해서는 추정이 잘되지 않는 부분들이 일부 존재하였으며, 이 부분은 향후 학습 데이터의 증가 및 관련 변수들의 추가선정을 통해 보완할 수 있을 것으로 사료됨
□ 미세먼지 발생패턴 분석 결과
ㅇ 구축된 모형에 PDP 및 SHAP 방법론을 적용하여, 미세먼지 농도 추정에 대한 모델의 판단 근거를 도출할 수 있음을 확인함
ㅇ 미세먼지 발생패턴의 핵심인자를 파악하고, 주요 사례별로 모형값 결정에 대한 입력 변수의 기여도 분석 사례를 제시함
□ AI 기반 고농도 미세먼지 발생패턴 모형의 활용 가능성 검토
ㅇ 대기오염물질, 기상·기후 요인, 중국 대기질 데이터 등의 활용을 통해 PM2.5를 추정하는 AI 모형 구축이 가능함
ㅇ SHAP값은 구축한 AI 모델의 출력값에 의존적인 모형이며, 구축된 모형의 특성에 종속된다는 한계가 있음
ㅇ 출력된 결과는 입력변수와 출력변수의 패턴 분석을 통해 상관관계를 체계화하는 것에 가까우며, 인과관계를 보장하지 않는 한계가 있음
ㅇ 그럼에도 AI 모형으로 입력되는 변수들의 PM2.5 추정에 샘플 단위로 영향력을 제시할 수 있음
ㅇ 향후 전문가들과의 논의를 통해 미세먼지 농도 추정에 대한 기여도의 정합성을 검토하여, 신뢰도 높은 정량평가모델로 개선할 필요가 있음
Ⅶ. 결론 및 정책 제언(학술적 성과)
□ 환경 디지털 뉴딜을 위한 AI 기반 환경분야 연구사례 제시
ㅇ AI 기술을 중심으로 환경 변화 탐지 사례(산지 변화 탐지), 자연재해 분석 사례(침수탐지 및 예측), 감염병 분석 사례(기후 및 대기인자와 코로나19 상관분석, 매체별 환경오염 분석 사례(미세먼지 발생패턴 분석)의 환경분야 활용 사례를 제시
ㅇ 수치, 이미지, 지리정보 등 다양한 데이터를 입력변수로 활용 가능하며, 연구목적에 따라 관심변수의 추정 및 예측, (이미지) 변화 분석, 변수의 영향력 분석 등에 활용할 수 있는 가능성을 제시함
ㅇ XAI 모형을 통해 구축된 모델의 값 출력에서 영향력이 큰 요인들을 제시하여, 의사결정을 위한 양적 자료로 활용하기 위한 방안을 제시함
□ AI 기반 감시 체계 구축을 위한 필수 요소 및 활용방안
ㅇ 다수 환경분야에 대한 실제 AI 적용을 통해, AI 기반 감시 체계 구축을 위한 필수요소 및 기본적인 모형 구축 및 분석 과정을 정립함
ㅇ AI 기반 감시 체계의 필수요소는 데이터 구축(데이터 수집 또는 생산) ⇒ AI 모형구축 ⇒ AI 모형 기반 분석 및 감시 실시 ⇒ 결과 도출 및 정책 근거자료 확보의 과정으로, 이를 통해 AI 기반 감시 체계 구축 가능
ㅇ 지속적으로 활용 가능한 환경감시 체계 구축을 위해서는 실시간 또는 주기적 자동 데이터 수집이 필수적임
ㅇ AI 모형을 구축한 뒤 모형 출력 결과를 활용 및 고려하지 못한 부분에 대한 모형 업데이트를 수행하는 등의 선순환 체계 구축 필요
ㅇ 모형 구축 및 결과 해석의 과정에서 전문지식과의 정합성이 확보되면, 향후에는 지속적(자동)으로 결과를 도출하여 환경 이슈 대응방안 수립 시 과학적 정책 근거 자료를 제시함으로써 감시 체계의 역할을 수행할 것으로 기대함
□ 후속 과제 제안
ㅇ 정밀하고 실용성 높은 분석을 위해서 고해상도의 시·공간 데이터 구축이 필요하고 구축된 데이터의 질에 따라 결과 및 활용 범위가 달라지기 때문에, 데이터 구축이 필요한 영역에 대한 검토, 목적에 맞는 고해상도 데이터 생산을 위한 연구 수행을 제안함
ㅇ 매체별 오염, 자연재해 분석 등 AI 및 XAI 모델을 구축하고, 도출된 결과를 토대로 전문가와의 정합성 검토, 물리적 모델링 및 시뮬레이션 결과 등과 비교분석을 비롯해 관련 내용을 합리적으로 반영하기 위한 연구 필요


Ⅰ. Introduction
□ Research background
ㅇ Use of AI technology in the environmental (policy) sector can perform an independent role as a bridge between Green New Deal and Digital New Deal, but it fails to sufficiently fulfill its role
ㅇ There is a need to establish strategies to systematically and comprehensively use data in the environmental sector with focus on AI technology
ㅇ To build an 'AI-based environmental monitoring system', it is necessary to first develop cases such as environmental change detection, natural disaster analysis, and pollution occurrence pattern analysis by media type, through which necessary elements must be derived and processes designed
□ Research objective
ㅇ To develop major cases for automatic AI-based environmental monitoring and response through combined use of AI and XAI and provide strategies to build an “AI-based environmental monitoring system” based on the above
Ⅱ. Literature Review
□ Expanding the application scope of AI studies in environmental policy research
ㅇ Limitations of existing decision-making methodologies can be overcome with AI models comprised of multiple parameters
ㅇ Application as environmental studies using AI methodologies is being expanded
- Various forms of data such as numbers, images, and videos can be used as variables, allowing prediction, classification, detection, change detection, and impact analysis
- AI shows high accuracy in terms of performance, but there is the issue of low explanatory power due to complicated model compositions
□ With the emergence of explainable AI (XAI), factors with a huge impact can be predicted as well as validated, which can be used as quantitative data for decision making
ㅇ XAI studies are conducted actively to ensure transparency and reliability of AI algorithms in a black box structure
- Starting with the explainable AI project XAI announced by the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) in the U.S. in 2017, technological research on explainable AI is being developed
ㅇ Studies analyzing XAI are applied to various fields of the environment such as ecosystem in addition to environmental pollution problems such as air pollution, water pollution, and soil pollution
- XAI models mostly used include local interpretable model-agnostic explanations (LIME), SHapley Additive exPlanation (SHAP), and Gradient-weighted Class Activation Mapping (Grad-CAM)
□ Data can be collected using various applications and devices such as IoT, drones, and unmanned vehicles, thereby accumulating environmental big data and activating studies applying AI
ㅇ Image and video data created in the environmental sector are related to various fields such as climate and environmental pollution (air, water quality, soil, noise, etc.)
- Studies are actively conducted on AI-based prediction, classification and interpolation of missing values
- In addition to prediction research, factors with a huge impact on XAI-based prediction are presented, which can be used as quantitative data for decision making
Ⅲ. AI-based Mountain Land Change Detection
1. Overview of research on AI-based mountain land change detection
□ Measures are taken using GIS and remote sensing technology such as factual surveys on mountain land changes, derivation of suspicious sites, and other follow-up measures, but there is a need for early response and decrease of damages through early detection of mountain land changes
□ Therefore, this study raises the possibility of mountain land change detection using deep learning technology
2. Forest maps in Korea and overseas
□ Supply of forest maps in Korea and overseas
ㅇ National Geographic Information Platform, (National Geographic Information Institute), Forest Space Portal Service (Korea Forest Service), AI Hub aerial photographs of forest tree species data (National Information society Agency), etc.
ㅇ UCI Machine Learning Repository (U.S.), Skyscape dataset (German Aerospace Center), Semantic Change detection dataset (Wuhan University in China), etc.
3. AI-based mountain land change detection input data and model composition
□ AI model input data
ㅇ Aerial photographs of forest tree species are used from AI Hub national land environment data
ㅇ Aerial videos are subdivided into 128 x 128, organizing each video with 16 images and normalizing the information of RGB aerial images
ㅇ For labeling data, binary annotation is performed to classify into just forests and non-forests, and aerial photographs including illegible labels are excluded
ㅇ Total 16,000 images for learning and 16,000 images for validation in the capital area are used as AI model input data
ㅇ The same area multi-period test image datasets on Kakao Map are formed to test the performance of mountain land change detection
□ Structure of the AI model
ㅇ The U-Net deep learning model structure specialized for image segmentation is applied
ㅇ The layer composition of trained U-Net deep learning architecture and hyper parameters are fine-tuned to perform mountain land change detection learning
4. Results and application of AI model mountain land change detection
□ The training and validation results of the U-Net model well divided forests and non-forests and showed a similar pattern as actual labeling areas
□ Mountain land changes are well distinguished when applying the same area multi-period test images on Kakao Map to the trained U-Net model, which proved the applicability of deep learning models in mountain land change detection
Ⅳ. Correlation Analysis of AI-based Climate/air Pollution and COVID-19
1. Overview of research in correlation analysis of AI-based climate/air pollution and COVID-19
□ There is no evidence that climate change has a direct impact on the spread of COVID-19, but related discussions are continuously being made
□ Correlation analysis of climate/air pollution and COVID-19 in Seoul was conducted in 2020, and the possibility of building an AI model simulating the relationship between climate/air pollution factors and COVID-19 was reviewed
2. Literature review on correlation between climate/air pollution and COVID-19
□ After analyzing the latest research cases in Korea and overseas, the results vary among nations and proved that there is no evidence that climate and air pollution variables have a direct impact on COVID-19
ㅇ Studies are actively conducted on the impact of climate and air pollution since the COVID-19 pandemic
- Infectious diseases such as MERS, SARS, and COVID-19 show a seasonal pattern and can be predicted using temperature and humidity data
- NO2 was proved to be a key element of death from COVID-19 in Europe, and AOD in India turned out to be the lowest in 20 years due to COVID-19
3. Correlation analysis of climate/air pollution and COVID-19 and results
□ A pilot study was conducted on correlation analysis of climate/air pollution and COVID-19 at the heart of Seoul in 2020
ㅇ Learning datasets are built by collecting confirmed cases and deaths of COVID-19, and climate and air pollution data
ㅇ Spearman and Kendall correlation analyses were conducted on each section to exclude seasonal factors
- The results showed that temperature was a variable highly correlated with the number of confirmed cases of COVID-19
- As a result, the correlation coefficient of temperature in each section changed significantly, proving that there is little relevance
ㅇ The results proved the limitations and raised the need to add policy and social activity variables for future analysis
- Must conduct analysis by adding directly related input variables (policy, population mobility, etc.) that can estimate the number of confirmed cases of COVID-19
- Must increase the analysis period by accumulating data to 1 year of 2020
Ⅴ. AI-based Inundation Trace Detection
1. Overview of research on AI-based inundation trace detection
□ Research is conducted on building an AI-based urban inundation trace detection system using open data
□ Preprocessing GIS-based spatial data, building AI model input data of Python-based preprocessing data, learning inundation trace detection by building machine learning and deep learning models, and estimating key factors of inundation detection among input data used
□ Developing a flood susceptibility map, identifying and analyzing key factors, and conducting prediction and analysis of future flood susceptible areas applying climate change scenario data
2. AI-based inundation trace detection input data and model composition
□ AI model input data
ㅇ Hydrology map, topographic map, climate change scenario data, and GIS data are used on Environment Big Data Platform, Open MET Data Portal, and Environmental Space Information Service
ㅇ Input data is formed by unifying, rasterizing, and stacking the spatial scope to the capital area of spatial data obtained
ㅇ For random forest model training, 150 points of inundation scope in 2010 are used as training data, and 50 points as validation data
□ Structure of the AI model
ㅇ Inundation trace detection performance in the capital area is evaluated by composing and learning the random forest model, which is a typical machine learning model using the ensemble learning method
ㅇ Variable importance of the random forest model was estimated to analyze the sensitivity of input data in inundation trace detection results
3. AI model inundation trace detection performance and validation
□ Performance evaluation of the inundation trace detection using the random forest model
ㅇ Similar results were found between the inundation trace scope learned by random forest and the inundation trace scope measured in 2010
ㅇ High flood susceptibility was verified around the waters of Hangang River through the flood susceptibility map of the capital area applied to all capital areas of the trained model
4. Inundation trace prediction through climate change scenario
□ Inundation trace change prediction by applying the RCP 8.5 scenario
ㅇ Change in the inundation trace range in the capital area is verified by change in precipitation by applying the future RCP scenario to the trained random forest model ㅇ Expected to be used in AI-based urban inundation damage prediction according to climate change scenarios
Ⅵ. AI-based Particulate Matter (PM) Occurrence Pattern Analysis: Focusing on High Concentration Cases
1. Overview of research on AI-based PM occurrence pattern analysis
□ Need for research on AI-based PM occurrence pattern analysis
ㅇ PM concentrations in Korea are decreasing overall with establishment and active implementation of related policies
ㅇ However, there is an ongoing phenomenon of high concentration PM that still lasts long, and the nation's anxiety over PM is not yet resolved, and there are more and more related policies and interest due to the expansion of environmental awareness
ㅇ Building an AI model and providing application plans for PM occurrence pattern analysis
2. AI-based PM occurrence pattern analysis input data and model composition
□ AI model input data
ㅇ Air quality and weather/climate data on Air Korea and Open MET Data Portal are used, as well as external factors (air quality in China)
ㅇ Research is conducted on Chungnam in 2017-2019, with data restructured based on the air quality monitoring network
□ Structure of the AI model
ㅇ The XGBoost model, which is a typical machine learning model using the boosting technique, is developed and the PM estimation model is built through learning
3. Review of performance and applicability of the AI-based high concentration PM occurrence pattern analysis model
□ PM estimation performance test
ㅇ Comparing the estimated and measured values of the model built on test data, the trend was traced in most cases
ㅇ However, some cases of high concentration PM were not estimated well, which can be supplemented later by increasing learning data and additionally selecting related variables
□ PM occurrence pattern analysis results
ㅇ It has been proved that the grounds for model judgment about PM concentration estimation can be derived by applying PDP and SHAP to the built model
ㅇ Key factors of PM occurrence patterns are identified, and analysis cases on contribution of input variables in determining model values for each case are provided
□ Review of the applicability of the AI-based high concentration PM occurrence pattern model
ㅇ Can build an AI model estimating PM2.5 using air pollutants, weather/ climate factors, and China's air quality data
ㅇ SHAP values have limitations in that they are dependent on the output values of the AI model built and subordinate to the characteristics of the model built
ㅇ The output results are closer to systemizing the correlation through pattern analysis of input and output variables without guaranteeing the causal relations
ㅇ Nonetheless, the AI model can have an effect at the sample level in PM2.5 estimation of variables
ㅇ By discussion with experts in the future, it is necessary to review the consistency in contribution to PM concentrations and improve into a highly reliable quantitative evaluation model
Ⅶ. Conclusions and Policy Suggestions (Academic Outcomes)
□ Case studies on AI-based environment for environmental Digital New Deal
ㅇ This study presented cases used in the environmental sector with focus in AI technology, such as environmental change detection (mountain land change detection), natural disaster analysis (inundation control and prediction), infectious disease analysis (correlation analysis of climate/air factors and COVID-19) and environmental pollution analysis by media type (PM occurrence pattern analysis)
ㅇ All kinds of data such as numbers, images, and geographical information can be used as input variables, and can be applied in estimating and predicting variables of interest, analyzing (image) changes, and analyzing variable impact depending on the research purpose
ㅇ Presenting ways to use as quantitative data for decision making by providing factors with a great impact in obtaining values of the model built through the XAI model
□ Essential elements and application plan to build an AI-based monitoring system
ㅇ Essential elements, basic models, and analysis processes are established to build an AI-based monitoring system through many actual cases of AI application in the environmental sector
ㅇ The essential elements of the AI-based monitoring system are building data (collecting or producing data) ⇒ building an AI model ⇒ analyzing and monitoring based on the AI model ⇒ deriving outcomes and securing policy grounds
ㅇ Automatic real-time or regular data collection is essential for building a sustainably applicable environmental monitoring system
ㅇ It is necessary to build a virtuous cycle of deriving and using data produced by building an AI model as the results and updating the model for parts not considered
ㅇ By securing consistency with expert knowledge in the process of building the model and interpreting the results, the monitoring system will be able to fulfill its role by deriving continuous (automatic) results and providing scientific grounds and policy grounds when establishing measures to resolve environmental issues
□ Suggestion of follow-up tasks
ㅇ For precise and highly practical analysis, it is necessary to build high-resolution temporal and spatial data; thus, this study suggests review of fields that need data building and research on high-resolution data production fit for the purpose by setting the results and application scope of data quality
ㅇ There is a need for research that rationally reflects and comparatively analyzes the results of consistency review with experts, physical modeling, and simulation based on building of AI and XAI models such as pollution by media type and natural disaster analysis

저자 : 김용건 , 서양원 , 배현주 , 양유경 , 최기철

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-160 (160 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
□ '지구온난화 1.5℃ 특별보고서'(IPCC, 2018)는 산업화 이전 대비 지구평균온도 상승을 1.5℃ 이하로 억제하였을 때 기후변화로 인한 위험을 상당 부분 줄일 수 있으며, 이를 위해서는 2050년까지 전 지구적인 탄소중립이 필수적임을 지적
ㅇ 2019년 73개국이 2050년 탄소중립 계획을 발표하였고, 2020년 일본과 중국이 각각 '2050 탄소중립'과 '2060 탄소중립'을 선언하였으며, 2021년 미국 바이든 행정부 또한 '2050 탄소중립'을 선언하며 탄소중립은 더 이상 거스를 수 없는 뉴노멀로 정착
□ 우리나라는 2020년 10월 '2050 탄소중립'을 선언하고, '2050 탄소중립'을 비전으로 하는 '2050 장기저탄소발전전략'을 2020년 12월 UN에 제출
ㅇ 기준연도인 2018년의 우리나라 온실가스 배출량은 683.6백만 톤CO2eq로 이를 전량 감축 및 흡수하기 위해서는 사회·경제 모든 영역에서의 대전환이 필수적
- 이를 위해 우리나라는 2020년 12월 '2050 탄소중립 추진전략(안)'(관계부처 합동, 2020), 2021년 10월 '2050 탄소중립 시나리오'(2050 탄소중립위원회, 2021)를 확정함
- 이러한 탄소중립 전략들의 효과적인 이행 촉진을 위해서는 정책 이행에 따라 예상되는 환경·경제적 파급효과 분석을 토대로 합리적인 정책 추진방향 제시가 필요
ㆍ특히 발전부문은 감축잠재량이 가장 큰 부문으로 발전부문의 석탄화력 퇴출, 수소연료전지, 무탄소 신전원과 같은 주요 온실가스 감축수단이 온실가스뿐 아니라 대기, 건강에 미치는 영향을 살펴봐야 할 필요성이 높음
□ '2050 장기저탄소발전전략'에서 제시한 2050 탄소중립이 비용, 온실가스, 대기 및 건강영향에 미치는 효과를 정량적으로 분석하여 정책적 시사점 모색
ㅇ 전력부문 최적화 모형을 이용하여 탄소중립 시나리오에 따른 발전부문 대기오염 배출량을 전망하고 대기오염 배출량에 따른 건강영향 피해를 정량적으로 도출
ㅇ 정량적 분석결과를 바탕으로 기후·대기·에너지 분야별 추진과제와 상호 연계체제 등 탄소중립 달성에 따른 환경·에너지 정책 시사점 모색
Ⅱ. 탄소중립 추진전략 및 관련 계획 분석
1. 2050 탄소중립 전략
□ 2050 장기저탄소발전전략(2020.12)
ㅇ (배경) 파리협정은 기후변화 대응 정책의 장기적 비전 관점에서 각 당사국에 2020년까지 장기 저탄소 발전전략 수립을 권고
ㅇ (비전) 2050년 대한민국 비전으로 '2050 탄소중립'을 제시
- 한국판 뉴딜의 그린과 디지털 기술을 접목하여 시너지 효과를 발휘하고, 기후기술혁신을 위한 과감한 투자와 지원 시행
- 국제사회가 2050 탄소중립을 위해 공동의 노력을 펼칠 수 있도록 선도적 역할 수행
ㅇ (기본 원칙) 기후변화 대응을 위한 국제사회 노력에 동조, 지속가능한 선순환 탄소중립 사회 기반 마련, 국민 모두의 공통노력 추진
ㅇ (발전부문 감축수단) 재생에너지 중심의 전력공급, 연료전지 및 그린수소 확대, 화석연료 발전에 대한 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술 적용
□ 2050 탄소중립 추진전략(안)(2020.12)
ㅇ (비전) 온실가스 감축 중심의 적응적 감축에서 새로운 경제·사회 발전전략 수립을 통해 능동적 대응을 도모하여 탄소중립·경제성장·삶의 질 향상 동시에 달성
ㅇ (3+1 전략추진) 경제구조의 저탄소화, 신유망 저탄소산업 생태계 조성, 탄소중립사회로의 공정전환, 탄소중립 제도적 기반 강화
- (발전부문 관련 중점과제) 에너지 전환을 위한 정책으로 '에너지 탄소중립 혁신전략' 마련(일정: 2021년 4분기, 주관부처: 산업통상자원부)
□ 2021년 환경부 탄소중립 이행계획(2021.3)
ㅇ (비전) 2050 탄소중립 사회: ① 탄소순배출 제로, ② 경제성장 달성, ③ 포용사회 구현
ㅇ (발전부문 중점과제) 에너지 전환
- 주민참여형 수상 태양광 개발 확대
- 친환경 수열에너지 활성화
- 환경영향평가 제도개선을 통한 해상 풍력 활성화
- 환경기초시설 신재생에너지 생산·보급 기지화
- 환경자원 활용 재생에너지 보급·확대 로드맵 수립
□ 2050 탄소중립 시나리오(2021.10)
ㅇ (비전) 기후 위기로부터 안전하고 지속가능한 탄소중립 사회
- 책임·포용·공정·합리·혁신 5가지 기본원칙을 기반으로 수립
ㅇ (발전부문) A안은 화력발전을 전면 중단하여 전환부문에서 온실가스 배출이 발생되지 않으며, B안은 석탄화력발전은 퇴출되나 LNG 발전의 경우 유연성 전원으로 활용하는 방안 제시
2. 온실가스 감축목표 및 관련 계획
□ 2030 국가 온실가스 감축 로드맵 수정안(2018.7)
ㅇ (기본방향) 국제사회에 약속한 국가 온실가스 감축목표 이행 가능성 제고
ㅇ (감축목표) 감축 후 배출량 536.0백만 톤CO2eq(2015년 대비 22.3% 감축)
- 국내 부문별 감축 후 배출량 574.3백만 톤CO2eq, 잔여감축량 38.3백만 톤CO2eq은 산림흡수원 활용 및 국외 감축분
ㅇ (발전부문 감축목표) 2030년 감축 후 목표배출량 192.7백만 톤CO2eq
- (감축수단) 발전인프라 개선, 친환경 발전믹스 강화, 집단에너지, 잠재감축분
□ 2030 NDC 상향안(2021.10)
ㅇ (감축목표) 2018년 대비 40%까지 국가 온실가스 감축목표를 대폭 상향하여 감축 후 배출량 436.6백만 톤CO2eq
ㅇ (발전부문 감축목표) 2030년 감축 후 목표배출량 149.9백만 톤CO2eq
- (감축수단) 석탄발전 축소, 신재생에너지 발전 확대, 추가 무탄소 전원(암모니아 터빈), 재생에너지 보급 확대
3. 에너지 분야 관련 계획
□ 제3차 에너지기본계획(2019.6)
ㅇ (개요) 「저탄소 녹색성장 기본법」 제41조에 의거, 20년을 계획기간으로 잡아 5년마다 수립·시행되는 계획으로 중장기 에너지 정책의 철학과 비전, 목표와 추진전략 제시
ㅇ (비전) 에너지 전환을 통한 지속가능한 성장과 국민의 삶 제고
- 에너지 정책 패러다임을 소비구조 혁신 중심으로 전환
- 깨끗하고 안전한 에너지믹스로 전환
- 분산형, 참여형 에너지 시스템 확대
- 에너지산업의 글로벌 경쟁력 강화
- 에너지 전환을 위한 기반 확충
□ 제9차 전력수급기본계획(2021.1)
ㅇ (개요) 중장기 전력수요 전망 및 이에 따른 전력설비 확충을 위해 「전기사업법」 제25조 및 동법 시행령 제15조에 따라 2년 주기로 수립
ㅇ (기본방향) 정책환경, 국외동향을 통한 시사점 도출 후 수립방향 설정
- 정책환경 변화
ㆍ안전하고 깨끗한 전원믹스로의 에너지 정책 전환 필요성 증대[『제3차 에너지기본계획』(산업통상자원부, 2019), 『미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)』(관계부처 합동, 2019)]
ㆍ온실가스 추가감축을 위한 전환부문 이행방안 마련('2030 국가 온실가스 감축 로드맵 수정안', '2030 NDC'와 연계해 구체화)
ㆍ저탄소 경제·사회로의 이행을 위해 신재생에너지 투자 가속화 필요(『한국판 그린뉴딜 종합계획』)
ㅇ (감축목표) 2030년 목표 온실가스 배출량 196.2백만 톤CO2eq, 미세먼지 배출량 2019년 대비 57% 저감
- (감축수단) 가동 후 30년 도래 석탄발전설비 24기 폐지, 잔여 석탄설비 연간 발전량 제약, 환경설비 개선, 미세먼지 계절관리제 시행 등
4. 미세먼지 관련 계획 및 정책
□ 미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)(2019.11)
ㅇ (개요) 「미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법」 제7조에 근거하여 5년마다 수립되는 법정계획으로 향후 5년간 미세먼지 저감 및 관리의 정책방향과 추진과제 제시
ㅇ (비전) 맑고 깨끗한 공기, 미세먼지 걱정 없는 대한민국
ㅇ (감축목표) 2024년 목표 초미세먼지(PM2.5) 연평균 농도 16㎍/m3(2016년 대비 35% 이상 저감)
- (발전부문 추진과제 ①) 석탄화력 미세먼지 저감 추진
ㆍ고농도 계절 집중감축 조치 시행으로 석탄발전소 가동중단 시기를 기존 봄철(3~6월)에서 고농도 계절인 12~3월로 조정하고 대상 발전기 확대
ㆍ상한 제약(석탄발전 배출량 80% 수준)을 고농도 계절 내 상시 전환
ㆍ노후 석탄발전소의 폐쇄일정 재조정
ㆍ집진·탈황·탈질 설비 등 석탄발전 환경설비 투자 확대 및 대기오염물질 저감기술 개발 확대
ㆍ석탄발전소 저탄장 옥내화 추진
- (발전부문 추진과제 ②) 재생에너지 확대, 환경급전 시행을 통한 친환경 에너지 전환 및 도서지역 소규모 발전소 등 사각지대 관리 강화
ㆍ『제3차 에너지기본계획』에서 제시한 재생에너지 발전비중 확대를 위한 설비보급 확대
ㆍ약품처리비, 배출권거래 비용 등 환경비용을 반영하는 환경급전 시행을 통해 친환경 발전 가격경쟁력 제고
ㆍ도서 발전시설 18기, 대기오염물질 배출시설로 관리 강화
ㆍ섬 지역 발전소의 발전연료를 친환경 연료로 전환 추진
□ 대기관리권역별 대기환경관리 기본계획(2020-2024)(2020.4)
ㅇ (개요) 대기권역별 대기환경관리 기본계획은 『미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)』을 최상위 계획으로 하며, 지역별 상호영향을 고려하여 광역적인 관리가 필요한 권역에 대하여 세부 저감계획을 수립
ㅇ (발전부문 감축수단) 사업장 대기오염물질 총량관리제
- 연도별로 배출허용총량을 할당하고, 할당량 이내로 오염물질을 배출하도록 규제
ㆍ배출허용총량을 초과하는 경우 총량초과과징금 부과 및 다음 연도 배출허용총량 감량
- 할당량에 비해 배출량이 적은 사업장은 잔여 배출허용총량을 판매할 수 있으며, 배출량이 할당량에 비해 많은 사업장은 동일권역 내에서 배출권 구매 가능
- 총량관리사업장은 「대기환경보전법」에 따른 총량관리 대상 오염물질에 대한 기본부과금 면제, 연간 오염물질 배출량이 20톤 미만인 3종 사업장에 대해서는 배출허용기준을 130%로 완화 적용
Ⅲ. 발전부문 탄소중립 분석 방법론
1. 발전부문 최적화 모형
□ 선형계획법을 활용한 발전부문 설비 건설 및 운영 최적화 모형 구축
ㅇ 수리계획법의 한 형태로 최적화를 위한 목적함수와 제약식으로 구성되며, 최적화의 대상이 되는 변수와 외생적 모수 및 이들의 관계를 연결하는 집합들을 포함
ㅇ 분석기간에 요구되는 전력수요를 충족하기 위한 다양한 발전소의 건설 및 운영방안을 최적화 문제를 풀어 해로써 도출
ㅇ 최적화 모형 목적함수:
ㅇ 가동제약
ㅇ 수요제약
ㅇ 예비율제약
ㅇ 저장장치제약
ㅇ 배출량 제약
ㅇ 집합 및 원소(set)
- k : 발전기
- s : 저장장치
- r : 수요구간
- v : 건설연도
- cp : 계획기간
ㅇ 매개변수(parameter)
- df : 할인율
- INVk,t : 투자비(연간 균등화 비용)
- FCk,t : 연간 고정비
- Lk : 수명기간
- VCk,t,r : 변동비
- CFk,t,r : 최대 이용률
- selfk : 소내소비율
- RFk,t : 피크기여도
- RMt : 목표 예비율
- Dt,r : 수요
- stfs : 저장장치 효율
- CO2coefk,t,r : CO2 배출계수
- CO2capcp : 계획기간 배출량 변수
ㅇ 변수(variable)
- Pk,t,r : 발전량
- Nk,v : 신규발전기 용량
- sts,t,r : 전력 저장량
□ 입력자료
ㅇ 주요가정
- 적정한 시간 내에 안정적인 최적해의 도출이 가능하도록 8,760시간을 48개(4계절, 주중·주말, 06~09시·09~12시·12~14시·14~16시·16~22시·22~6시)의 집단으로 묶어서 분석 단위를 줄이는 방식을 적용
ㅇ 입력자료
- 주요 입력자료로는 발전설비 현황, 발전설비 진입 및 퇴출, 전력수요, 연도별 전력수요 증가율, 발전기별 효율, 발전기별 배출계수, 초기투자비, 계통연계비용, 연료비용, 운전유지비용, 열간 기동비용, 발전기별 기술특성자료, 양수발전기 기술특성자료, 예방정비일, 고장정지일, 신재생에너지 시간대별 이용률을 활용함
2. 대기오염에 따른 건강피해비용 분석 방법론
□ 국외 연구현황
ㅇ Enerdata(2014)
- EU의 저탄소발전전략 시행 시 건강영향 변화를 평가하기 위해 수행된 연구
- PM2.5, PM2.5의 전구물질, NOx 및 SO2가 평가 대상이며 해당 물질의 저감으로 인한 건강영향 및 그로 인한 편익을 추정
- 편익이전 기법을 활용하여 건강편익을 추정하였으며, 유럽환경청(EEA, 2008)의 연구에서 도출한 화석연료를 이용한 전기 생산에 관련된 건강편익 추정치를 활용
ㅇ WHO(2018)
- 저탄소발전전략 이행으로 인한 건강편익을 추정하는 도구(CaRBonH) 개발
ㆍEU 회원국의 전략 이행으로 인한 건강영향을 평가: 천식, 기관지염 환자 및 사망자 수 감소 정량화
ㆍ2030년까지 PM2.5 저감의 건강편익 추정: 질병비용평가(COI), VSL, VOLY 등 질병·사망 편익 도출
- CaRBonH의 PM2.5 저감으로 인한 건강영향 정량화 방법론
ㆍ건강영향 정량화 산식
CR 함수 = (RR -1/RR)(1/PM2.5농도변화) × 유병률 × 대상인구분율 식(7)
ㆍ건강편익 정량화 산식
건강편익 = 노출인구 × CR 함수 × 조기사망 단위 피해비용 식(8)
□ 국내 연구현황
ㅇ 김현노 외(2019)
- 기존 국내 연구에서 도출한 대기오염물질별, 오염원별 PM2.5 전환율 값을 활용하여 PM2.5 농도 변화를 산정
- PM2.5에 장기적으로 노출 시 조기사망을 추정하였으며 Hoek et al.(2013)의 농도-반응(CR) 함수를 광역지자체 단위별로 30세 이상 성인에게 적용
ㅇ 김현노 외(2020)
- Hoek et al.(2013)의 CR 함수를 광역지자체 단위 30세 이상 성인을 대상으로 적용하여 미세먼지 계절관리제 시행 시 조기사망 감소치를 추정
- 건강편익 또한 VSL을 적용하여 추정한 결과, 대략 1,530억 원에서 3,082억 원 사이로 추정
ㅇ EVIS 건강영향 가치평가 toolkit
- EVIS(환경가치종합정보시스템)은 기존 선행연구 결과를 토대로 주요 대기오염물질 배출로 인한 PM2.5 장기 노출 시 조기사망에 미치는 영향을 예측하고 이를 화폐화할 수 있는 툴키트(toolkit)를 구축해 제공
- PM2.5 농도 변화 산정 시 기존 국내 연구에서 도출된 대기오염물질별, 오염원별 PM2.5 전환율 값을 활용
- 오염물질 건강영향 가치평가의 단계는 대기오염 배출 및 가치평가 지역 설정, 대기오염 확산 및 건강영향 정량화, 건강영향의 화폐화 및 결과 도출 순서로 구성
ㆍPM2.5에 장기 노출 시 건강영향평가를 위한 CR 함수는 Hoek et al.(2013)을 선택하거나 기타 함수를 임의로 적용 가능
ㆍ건강영향의 화폐화 시 적용하는 단위가치로 메타분석을 통해 도출된 VSL값을 선택하거나 임의의 값 또한 적용 가능
ㅇ 배현주 외(2020)
- 대기오염과 건강영향의 CR 함수:
ㆍβ = 환경역학 연구결과로 대기오염물질의 농도 변화에 따른 건강영향의 농도-반응(CR) 함수
ㆍΔx = 대기오염물질 농도 값의 변화
= 대상인구집단의 기본 건강상태를 나타내는 유병률 또는 사망률
ㆍPOP = 대기오염물질의 농도 변화에 노출되는 인구수
- PM2.5 노출 시의 건강위험에 대한 평가모형 구축
ㆍBenMAP을 활용하여 국내 행정구역별 GIS 자료, 인구 및 사회·경제적 자료, 대기오염도 자료, 사망률과 유병률 자료 DB를 통합하였으며, 이를 토대로 한국형 미세먼지 개선에 따른 건강위험 평가모형 구축
ㆍPM2.5의 건강위험을 산정하고, 미세먼지 농도가 『미세먼지 관리 종합계획』의 목표 달성 시 얻게 되는 건강편익과 미세먼지 농도가 세계보건기구의 연평균 권고기준 달성 시 얻을 수 있는 건강편익을 산정
□ 적용 방법론
ㅇ (대상 질환) 선행연구 검토 결과, 저탄소발전전략 시행으로 인해 변화가 예상되는 대기오염물질로 인한 건강영향 중 인과관계에 대한 충분한 근거가 존재하며, 건강영향의 정량화 및 편익 산정이 가능한 30세 이상 성인의 조기사망을 건강영향의 평가지표로 선정
ㅇ (정량화 방법론) 김현노 외(2019, 2020)에서 제시한 바와 같이 Hoek et al.(2013)의 30세 이상 조기사망에 대한 농도-반응(CR) 함수 적용
- 건강영향으로 인한 피해비용은 대기오염물질 배출량을 기반으로 오염물질별 단위 피해비용 산정이 가능한 김현노 외(2019)의 방법론을 적용
ㆍ전국 평균 추정치에 지역 간 농도기여율을 적용해 지역별 피해비용으로 구분하여 반영하였으며, 사망위험감소가치(VSL)는 OECD(2012)의 추정치를 활용
Ⅳ. 발전부문 탄소중립 시나리오 분석
□ 시나리오 구성
ㅇ (기준시나리오, Baseline) 탄소중립이라는 정책목표가 없는 경우로 다양한 정책 시나리오에 대한 평가의 기준
ㅇ (탄소중립 시나리오, NZ2050) 2050년까지 전력부문의 이산화탄소 배출량을 '0' 수준으로 감축하는 시나리오
- 2025년까지 기존의 온실가스 감축 로드맵상의 경로를 따르고, 이후 2050년까지는 2025년 배출량에서 선형으로 감소하는 경로 가정
- 매 5년 단위로 5년간 배출총량을 5년간 목표배출량의 합과 같게 한다는 제약조건 충족
ㅇ (기후대기 통합관리 시나리오, NZ2050ENV) 온실가스 규제뿐 아니라 대기오염 배출에 대해서도 추가로 규제를 강화하는 시나리오
- 온실가스와 함께 대기오염물질을 통합 관리하는 경우 어떤 비용과 효과가 발생하는지 분석함으로써 기후대기 통합관리의 효용성 평가
- 대기정책 규제 강화 수단으로서 대기오염물질 배출에 의한 피해비용을 추정하여 총비용에 반영
ㅇ (기술발전 시나리오, NZ2050Et) 연간 재생에너지 보급한도를 2배로 확대한 시나리오
- 기술발전에 따라 재생에너지 보급 잠재력이 높아질 경우의 효과를 분석하기 위한 시나리오
- 연간 신규 보급가능량을 태양광발전 40GW, 육상풍력 2GW, 해상풍력 4GW, 양수 발전 4GW로 확대 가정
ㅇ (누적 배출예산 시나리오, NZ2050EtB) 2050년까지 연도별 감축목표를 5년 단위 이행기간별로 이행하는 대신, 2026년부터 2050년까지 연도별 감축목표 총량을 연도 혹은 배출권 이행기간과 무관하게 달성하는 경우의 변화 분석
- 배출권거래제의 배출권 이월을 허용할 경우 가능한 시나리오
- 장기간에 걸친 배출총량이 기후변화의 중요한 변수라는 점에서 기간 간 배출량 배분의 유연성이 초래하는 결과를 분석하기 위한 시나리오
□ 시뮬레이션 결과 및 해석
ㅇ (온실가스 배출량) 기준 시나리오하에서는 이산화탄소 배출량이 2046년까지 지속적으로 증가하다가 이후 감소세로 전환되었으며, '탄소중립 시나리오(NZ2050)', '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)', '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'가 유사한 감소경로를 보이는 반면, 배출권의 이월을 허용하는 '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'의 경우 초기부터 대규모 감축이 발생하는 경로를 보임
- 온실가스를 초기에 더 줄이고 나중에 덜 줄이는 것이 비용 측면에서 더 유리하다는 점을 보여주며, 이는 미래에 큰 비용을 들여 감축 노력을 하는 것보다 지금 낮은 비용으로 감축할 수 있는 기회를 최대한 활용하는 것이 합리적임을 보여줌
ㅇ (시나리오별·에너지원별 발전량)
- (기준시나리오, Baseline) 부족한 전력의 대부분을 천연가스 발전과 태양광으로 충족할 것으로 예측되었으며, 석탄의 역할이 지속적으로 감소하고, 2050년에 가까이 가면서 수소 터빈과 해상 풍력을 일부 도입
- (탄소중립 시나리오, NZ2050; 기후대기 통합관리 시나리오, NZ2050ENV) 석탄의 발전량이 급격히 감소하고 그 자리를 태양광, CCS, 수소 터빈, 육상 및 해상풍력이 점차 대체하는 것으로 분석됨. 후반부로 갈수록 천연가스 발전 또한 이들 저탄소 기술들에 의해 대체되며 태양광 등 변동성이 높은 재생에너지의 보급이 확대될수록 양수, ESS 등 전력 저장기술의 역할이 커짐
- (기술발전 시나리오, NZ2050Et) CCS와 수소 터빈의 역할이 태양광과 풍력으로 대부분 대체되는 것으로 분석됨. 전력 저장기술과 수전해 수소생산을 위한 전력 소비량도 2046~2050년에 특별히 높은 수준을 보임
- (누적 배출예산 시나리오, NZ2050EtB) 석탄발전의 역할이 초기부터 급속히 감소하는 경향을 보이고, 천연가스의 역할이 증가하며 전반부의 배출량이 크게 줄어들게 됨. 이러한 조기 감축분은 후반부에 재생에너지와 수소 터빈을 통한 감축 필요성을 감소시키는 역할을 하고, 이에 따라 후반부까지 천연가스의 역할이 유지되는 결과를 보여줌
ㅇ (시나리오별 대기오염물질 배출량 분석)
- '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)'는 대기오염물질의 배출이 '탄소중립 시나리오(NZ2050)'보다 추가로 감소하는 효과를 보여주는데, '탄소중립 시나리오(NZ2050)' 대비 질소산화물 8.4%, 황산화물 8.6%, 초미세먼지 3.0%, 암모니아 0.7%, 휘발성유기화합물 1.3%가 추가로 감소할 것으로 예측됨
- 재생에너지의 보급 잠재력이 크게 확대되는 경우를 가정한 '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'에서는 대기오염물질의 감소 폭 또한 크게 확대되는 것을 볼 수 있는데, '탄소중립 시나리오(NZ2050)' 대비 감소율은 질소산화물 32.8%, 황산화물 19.6%, 초미세먼지 29.5%, 암모니아 37.5%, 휘발성유기화합물 31.6%로 분석됨
ㆍ재생에너지의 보급 잠재력 확대가 제한될 경우, 대기오염 부담금과 같은 정책 수단은 배출감소 효과에 한계가 있음을 보여주는 것으로 판단됨
- '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'에서는 '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'와 동일한 조건을 반영하였음에도 불구하고 황산화물을 제외하곤 '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'보다 배출이 늘어나는 현상이 관찰됨
ㆍ'누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'의 경우 재생에너지의 역할이 줄고 석탄을 천연가스로 대체하는 대안이 더 적극적으로 활용됨에 따른 것임
ㅇ (대기오염 피해비용 분석)
- 기준 시나리오에서 2026~2050년 29.8조 원에 달하는 대기오염 피해비용이 '탄소중립 시나리오(NZ2050)'에서는 19.7조 원으로 33.8% 감소하는 것으로 분석되었으며, '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)'의 대기오염 피해비용은 17.8조원으로 기준 시나리오보다 40.1% 감소, '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'에서는 13.3조 원으로 55.3% 감소하며, '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'에서는 12.6조 원으로 57.7% 감소하는 것으로 평가(그림 5 참조)
ㅇ (전력공급비용 분석)
- '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'의 총비용이 정책 시나리오 중 가장 비용효율적인 시나리오인 것으로 분석됨
- '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'는 배출권거래제를 시행하는 경우 배출권의 이월을 보장함으로써 실현할 수 있는 정책 시나리오로, 우리나라에서도 배출권거래제를 시행하고 있고 전력부문이 포함되어 있기 때문에 현재 우리나라 정책환경에도 부합하는 시나리오임. 다만 현재 우리나라의 배출권거래제에서는 5년 단위로 계획기간을 설정하고 계획기간을 넘어가는 이월에 대해서는 엄격한 제한을 두고 있어서 현행 배출권거래제 규칙을 유지하는 경우에는 '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'의 이행이 불가능하므로 이월 제한 규정의 완화가 필요함을 보여줌.
Ⅴ. 요약 및 결론
□ 최적화 모형을 활용한 시뮬레이션 결과 '탄소중립 시나리오(NZ2050)'에서는 2026~2050년간 약 2,120.8조 원의 비용이 발생할 것으로 평가
ㅇ 기준 시나리오보다 약 15.4%(282.5조 원) 증가한 수준으로, 항목별로는 투자비용과 고정운영비는 증가하는 반면 변동비용과 대기오염 피해비용은 감소
ㅇ '탄소중립 시나리오(NZ2050)'는 발전기의 가동 우선순위가 배출권 가격을 반영하여 결정된다는 전제하에 최적화된 급전 운영을 가정한 것인데, 현재의 전력시장 운영규칙이 최적화된 급전 운영을 차단하고 있고 발전사의 배출권 구입비용을 정부가 보전함으로써 배출권거래제가 효과적으로 작동하지 못하고 있는 실정
ㅇ 전력시장과 탄소시장의 왜곡이 해소되지 않을 경우 탄소중립은 물론 2030년 감축목표 달성을 위한 비용이 본 연구에서 추정한 값보다 훨씬 커질 수 있을 뿐만 아니라, 자칫 감축목표 달성 자체가 어려워질 수 있음
□ '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)'에서는 2026~2050년간 총비용이 '탄소중립 시나리오(NZ2050)' 보다 7,090억 원 낮은 수준으로 평가
ㅇ 대기오염물질 감소를 위한 대기관리정책 강화로 공급비용은 1조 1,510억 원 증가하였지만, 대기오염 피해비용이 1조 8,600억 원 감소함으로써 총비용이 낮아짐
ㅇ 기후정책과 대기정책을 통합·연계하여 추진할 경우 사회적 비용을 감소시킬 수 있음을 보여줌
- 현재 시행 중인 배출부과금 제도는 부과금 요율이 낮고 감면 대상이 많아 대기오염 피해비용을 내부화하기에는 크게 부족함에 따라, 대기오염 피해비용을 적절히 반영할 수 있는 부담금 요율의 현실화와 감면 조건 강화가 필요
□ 재생에너지의 보급 잠재력이 높아지는 경우를 가정한 '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'에서는 '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)'보다 대기오염물질이 5.5% 감소하는 것으로 분석
ㅇ 태양광, 풍력 등 재생에너지의 보급 잠재력이 높아질 경우 큰 폭의 비용 절감이 가능하다는 점을 시사
ㅇ 다만 재생에너지 잠재력이 기준 시나리오의 2배 수준까지 증가하기 위해서는 상당한 수준의 기술발전이 이루어진다는 전제가 필요
ㅇ 재생에너지 기술발전을 위한 투자 가치의 규모를 가늠해 볼 수 있는 시나리오
□ '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'에서의 총비용은 '기술발전'시나리오와 대비하여 3.3% 감소
ㅇ 2026~2050년 총배출량을 '탄소중립 시나리오(NZ2050)'와 동일하게 유지한다는 전제하에 연도별 혹은 기간별 배출량을 자유롭게 결정하는 경우 감축비용이 절감될 수 있음을 시사
ㅇ 배출권거래제도의 이월 제한규정 완화 혹은 철폐 필요


Ⅰ. Background and Purpose of the Study
□ The Special Report on Global Warming of 1.5°C (IPCC, 2018) indicates that when the rise in the global average temperature is suppressed to less than 1.5°C as compared to pre-industrial levels, climate change risks can be significantly reduced. Therefore, achieving global carbon neutrality by 2050 is essential.
ㅇ In 2019, 73 countries announced plans for achieving carbon neutrality by 2050 (Japan by 2050, China by 2060). In 2021, the Biden administration declared that the United States will achieve carbon neutrality by 2050. Therefore, reaching carbon neutrality is a new normal that can no longer be disputed over.
□ In October 2020, Korea declared that it will achieve carbon neutrality by 2050. To achieve this vision, it submitted the “Long-term Low Greenhouse Gas Emission Development Strategy (LEDS)” to the UN in December 2020.
ㅇ In 2018 (the base year), Korea's greenhouse gas emissions amounted to 683.6 million tons of CO2eq. Therefore, a major overhaul in all areas of the society and economy is essential to reduce and absorb these emissions.
- Accordingly, the Korean ministry proposed the “2050 Carbon Neutral Strategy” in December 2020, and revealed the “2050 Carbon Neutral Scenario” (2050 Carbon Neutral Committee, 2021) in October 2021.
- To promote the effective implementation of these carbon-neutral strategies, it is necessary to present a reasonable policy implementation direction based on the analysis of the environmental and economic spillover effects.
ㆍIn particular, the power generation sector has the greatest potential for emissions reduction. Therefore, it is imperative to closely examine the impact of major greenhouse gas reduction measures (such as the shutdown of coal-fired power generation and adoption of hydrogen fuel cells and carbon-free power sources) on air quality, human health, and greenhouse gases.
□ Determining policy implications of the 2050 low-carbon power generation strategy by quantitatively analyzing the effect of carbon neutrality by 2050 on greenhouse gases, atmosphere, and health effects
ㅇ By employing a power sector optimization model, air pollution emissions from the power generation sector are predicted according to the carbon-neutral scenario. Consequently, the impact of air pollution on human health is quantitatively estimated by region.
ㅇ Based on the results of quantitative analysis, the implications of environmental and energy policies aimed at achieving carbon neutrality are determined, which include tasks for each sector of climate, atmosphere, energy, and health, as well as interconnection systems.
Ⅱ. Analysis of Carbon Neutrality Strategies and Related Plans
1. 2050 Carbon Neutral Strategy
□ 2050 Long-term Low Carbon Power Strategy (December 2020)
ㅇ (Background) The Paris Agreement recommends each party to establish a long-term low-carbon development strategy by 2020 taking into consideration a long-term vision of climate change response policies.
ㅇ (Vision) Korea aims to achieve carbon neutrality by 2050 through the following steps:
- Combine green and digital technologies to create synergy, make bold investments, and support climate technology innovation
- Play a leading role in helping the international community make joint efforts to achieve carbon neutrality by 2050
ㅇ (Basic principle) In collaboration with the international community's efforts to cope with climate change, a sustainable virtuous cycle of carbon-neutral society should be established while promoting the common efforts of citizens.
ㅇ (Means to reduce power generation) Power supply centered on renewable energy, expansion of the fuel cells and green hydrogen industries, and application of CCUS technology to fossil fuel power generation are the primary measures aimed at reducing emissions.
□ 2050 Carbon Neutral Promotion Strategy (Draft) (December 2020)
ㅇ (Vision) Achieve carbon neutrality, economic growth, and enhanced quality of life at the same time taking an active approach including developing new economic and social development strategies, breaking away from adaptive emission reduction centered on greenhouse gas reduction
ㅇ (3+1 strategy promotion) This strategy aims to decarbonize the economic structure, create a promising low carbon industry ecosystem, facilitate the transition to a carbon-neutral society, and strengthen the foundation for carbon neutrality policies.
- (Optimize the power generation sector) A carbon-neutral innovation strategy should be adopted for energy conversion (scheduled for fourth quarter of 2021, Ministry of Trade, Industry and Energy).
□ Implementation plan proposed by the Ministry of Environment for achieving carbon neutrality (March 2021)
ㅇ (Vision) A carbon-neutral society in 2050 should exhibit the following characteristics: ① net-zero emissions, ② economic growth, and ③ an inclusive society.
ㅇ (Task in the power generation sector) Renewable energy power generation based on different approaches:
- Expanding the development of water and solar power systems operated by residents
- Promoting the use of eco-friendly hydrothermal energy
- Promoting offshore wind power generation by improving the environmental impact assessment system
- Establishing a base for the production and supply of renewable energy for basic environmental facilities
- Establishing a roadmap for supplying and expanding renewable energy using environmental resources
□ 2050 Carbon Neutral Scenario (October 2021)
ㅇ (Vision) Based on the five basic principles of responsibility, inclusion, fairness, rationality, and innovation, a sustainable carbon-neutral society that is safe from the climate crisis should be developed.
ㅇ (Power generation sector) Plan A completely shuts down thermal power plants and does not generate greenhouse gas emissions in the energy transition sector, and Plan B discards coal-fired power generation but uses LNG power generation as a flexible power source.
2. Nationally Determined Contributions (NDC) and Related Plans
□ 2030 Amendment to the National Greenhouse Gas Reduction Roadmap (July 2018)
ㅇ (Basic direction) Improving the possibility of implementing the national greenhouse gas reduction goals promised to the international community.
ㅇ (Reduction target) Emission volume should be reduced to 536.0 million tons of CO2eq (22.3% reduction compared to 2015):
- After achieving a reduction in emissions from the domestic sector, the emission volume should be 574.3 million tons of CO2eq. The residual amount must be 38.3 million tons of CO2eq, which can be achieved using forest absorption sources and overseas reduction.
ㅇ (Reduction goals in the power generation sector) The emission volume should reduce to 192.7 million tons of CO2eq by 2030, which can be achieved by improving the power generation infrastructure, strengthening the eco-friendly power generation mix, developing collective energy practices, and reducing potential emissions.
□ Enhanced 2030 NDC (October 2021)
ㅇ (Reduction target) The reduction target was significantly raised (40% reduction compared to 2018); after the reduction target is achieved, the emission volume should be 436.6 million tons of CO2eq.
ㅇ (Reduction goals in the power generation sector) The emission volume should reduce to 149.9 million tons CO2eq by 2030, which can be achieved by reducing coal power generation, increasing renewable energy generation, augmenting carbon-free gas turbines (ammonia turbine), and increasing the supply of renewable energy.
3. Plans related to energy
□ The Third Basic Energy Plan (June 2019)
ㅇ (Overview) Under Article 41 of the Framework Act on Low Carbon Green Growth, the entire period of this plan has been set to 20 years and detailed initiatives will be implemented every five years; therefore, it takes into account the philosophy, vision, goals, and implementation strategies of mid- to long-term energy policies.
ㅇ (Vision) Sustainable growth and improvement of people's lives through energy transition, which can achieved by:
- A paradigm shift in energy policy with a focus on the reform of the consumption structure
- Adoption of a clean and safe energy mix
- Expanding the distributed and participatory energy system
- Strengthening the global competitiveness of the energy industry
- Expanding the foundation for energy transition
□ The Ninth Basic Plan for Power Supply and Demand (January 2021)
ㅇ (Overview) This plan is implemented every two years under Article 25 of the Electricity Business Act and Article 15 of the Enforcement Decree in order to forecast mid- to long-term electricity demand and expand electricity facilities.
ㅇ (Basic direction) Make changes to the environmental policy in Korea based on the implications derived from overseas cases:
ㆍIncreasing need to change energy policy to adopt a safe and clean power mix (the Third basic energy plan (pages 20-24): comprehensive plan for fine dust management).
ㆍPreparation of measures for the transition sector to further reduce greenhouse gas emissions (a modified(revised) roadmap for greenhouse gas reduction whose details should be drawn up in connection with the 2030 NDC).
ㆍNeed to accelerate investment in new and renewable energy sources for the transition to a low-carbon economy and society (Korean version of the Green New Deal Comprehensive Plan).
ㅇ (Reduction goals) The greenhouse gas emissions should reach 196.2 million tons of CO2eq by 2030 and a 57% reduction in fine dust emissions must be achieved (compared to 2019). These goals can be achieved by closing down 24 coal power plants for 30 years, imposing constraints on annual electricity generation of remaining coal plants, improving environmental facilities, and implementing a management system in the fine dust season.
4. Plans and policies fine dust management
□ Comprehensive Plan on Fine Dust Management (2020-2024) (November 2019)
ㅇ (Overview) A legal plan is established every five years based on Article 7 of the Special Act on the Reduction and Management of Fine Dust, which presents policy directions and tasks for fine dust reduction and management over the next five years.
ㅇ (Vision) The aim is to achieve clean air in Korea without fine dust.
ㅇ (Reduction target) Annual average concentration of ultrafine dust (PM2.5) should reach 16 ㎍/m3 in 2024 (35% reduction compared to 2016) through the following steps:
① Reducing coal-fired power generation and fine dust emission:
ㆍOwing to the implementation of intensive reduction measures in the high concentration season, the shutdown period of coal plants will be changed from the spring season (March to June) to the winter season (December to March), and will apply to more plants.
ㆍThe upper limit constraint (about 80% of coal power output) will be adjusted to a regular level during the high concentration season.
ㆍThe closure of old coal power plants will be rescheduled.
ㆍThe investment for green facilities used in coal power generation will be increased (such as dust collection, desulfurization, and desorption facilities), while technologies to reduce air pollutants are being developed.
ㆍKeeping coal storage yards indoor is being promoted.
② Expansion of renewable energy sources, transition to eco-friendly energy through environmental dispatch, and strengthening the management of blind spots such as small power plants in islands
ㆍExpansion of supply to increase the proportion of renewable energy generation as proposed in the Third Basic Energy Plan
ㆍImproving the competitiveness of eco-friendly power generation prices through the implementation of environmental dispatch by reflecting environmental costs such as drug treatment costs and emission trading costs.
ㆍReinforcing the management of air pollutant emissions for 18 power plants in islands
ㆍPromoting the conversion of fuel used in island power plants into eco-friendly fuel
□ Basic Plan for Air Quality Control in Air Control Zones (2020-2024)(April 2020)
ㅇ (Overview) The basic plan for air quality control for each air control zone is subordinate to the “Comprehensive Fine Dust Management Plan (2020-2024)”, which is the top-level plan; subsequently, a detailed reduction plan is established for areas requiring wide-area management in consideration of the mutual regional impact.
ㅇ (Reduction means in the power generation sector) Implementing an air pollutant management system in the place of business:
- The total amounts of air pollutants allowed to be discharged every year are allocated to each place of business, and pollutants to be discharged are regulated within the quota.
ㆍIf the total amount of air pollutants actually emitted exceeds the maximum amount allowed to be emitted a penalty surcharge is imposed and the total amount allowed to be discharged in the following year is reduced.
- Places of business that emitted lower amounts than their quota can sell the total remaining emission allowance, and places of business that emitted larger amounts than their quota can purchase emission allowances within the same area.
- Under the Clean Air Conservation Act, the place of business to which total permissible emission volume of pollutants subject to the total volume control is allocated is exempt from the basic charge for air pollutants subject to the total volume control ; the emission allowance standard has been lowered to 130% for three types of place of business with annual pollutant emissions of less than 20 tons.
Ⅲ. Carbon Neutrality Analysis Methodology in the Power Generation Sector
1. Optimization model for power generation
□ Establishing an optimization model for construction and operation of power generation facilities using linear programming
ㅇ Since the employed method is a form of mathematical programming, it comprises an objective function, a constraint for optimization, optimized variables, exogenous parameters, and sets connecting their relationships.
ㅇ The construction and operation plans for various power plants, which were to meet the electricity demand during the analysis period, are derived by solving the optimization problem.
ㅇ Optimization model objective function:
ㅇ Operation constraint
ㅇ Demand constraint:
ㅇ Reserve rate constraint:
ㅇ Storage system constraint:
ㅇ Emission constraint:
ㅇ Sets and elements:
- k: Electric generator
- s: Storage device
- r: Demand section
- v: Construction year
- cp: Planned period
ㅇ Parameters:
- df: Discount rate
- INVk,t: Investment cost (annual equalization cost)
- FCk,t: Annual fixed cost
- Lk: Life span
- VCk,t,r: Variable cost
- CFk,t,r: Maximum utilization rate
- selfk: Auxiliary Power Ratio
- RFk,t: Peak Load Contribution
- RMt: Target reserve rate
- Dt,r: Demand
- stfs: Storage system efficiency
- CO2coefk,t,r: CO2 emission factor
- CO2capcp: Emission variable during the planned period
ㅇ Variable
- Pk,t,r: Amount of electricity generated
- Nk,v: Capacity of new generator
- sts,t,r: Power storage
□ Input data
ㅇ Major assumptions - To derive a stable optimal solution within an appropriate timeframe, 8,760 hours are grouped into 48 groups (time periods of 6:00-9:00, 9:00- 12:00, 12:00-14:00, 14:00-16:00, and 16:00-22:00 for four seasons, including weekdays and weekends) to reduce the analysis units.
ㅇ Input data
- The main input data include the status of power generation facility, power demand, annual power demand growth rate, generator efficiency, emission coefficients by generator, initial investment cost, grid connection cost, fuel cost, operation maintenance cost, hot start-up cost, technological characteristics data, water generator technological characteristics data, date of preventive maintenance, and use rate by renewable energy source by time slot.
2. Analysis methodology for the cost of health damage caused by air pollution
□ Status of overseas research
ㅇ Enerdata (2014)
- A study was conducted to evaluate changes in health effects when implementing the low-carbon power generation strategy of the European Union (EU).
- PM2.5 and PM2.5 precursors, NOx, and SO2 were evaluated to estimate their adverse effects on health and determine the health benefits of reducing their concentrations.
- The health benefits were estimated using the estimated figures of health benefits related to fossil fuel power generation presented in the study conducted by the European Environment Agency (2008).
ㅇ WHO (2018)
- Developing a tool for estimating health benefits (CaRBonH) obtained by the strategy implementation:
ㆍEvaluating the impact of implementing strategies on health in EU member states: Quantifying the reduction in the number of patients with asthma and bronchitis as well as deaths.
ㆍEstimation of health benefits due to PM2.5 reduction by 2030: Assessment of cost of illness (COI), VSL, VOLY, etc. and derivation of death benefits
- Methodology of CaRBonH for quantifying adverse health effects due to PM2.5 reduction
ㆍQuantification of health effects is expressed as:
CR function = (RR-1/RR) (1/PM2.5 concentration change) × prevalence × target population fraction
ㆍQuantification of health benefits is expressed as: Health benefits = Exposed population × CR function × Damage cost in early death units
□ Current status of domestic research
ㅇ Kim et al. (2019)
- The changes in PM2.5 concentration are calculated using the rate of PM2.5 conversion by air pollutant and source of pollution presented in preceding domestic studies.
- The number of premature deaths due to long-term exposure to PM2.5 was predicted, and the concentration-response function (CRF) presented by Hoek et al. (2013) was applied to adults aged 30 or older by each metropolitan local government.
ㅇ Kim et al. (2020)
- The CRF by Hoek et al. (2013) is applied to adults aged 30 or older at the metropolitan local government level to estimate the reduction of early deaths due to the implementation of the seasonal fine dust management system.
- The health benefits estimated using VSL range from about 153 billion KRW to 308.2 billion KRW.
ㅇ Comprehensive Environmental Value Information System (EVIS): a health impact value evaluation toolkit
- Based on the results of preceding studies, a toolkit was established in EVIS that can monetize long-term exposure to PM2.5 due to the emission of major air pollutants.
- When calculating changes in PM2.5 concentration, the rate of conversion of PM2.5 by air pollutant and source of pollutants presented in the existing domestic studies is used.
- The health impact valuation involves setting of the areas for evaluation, quantification of health effects, monetarization of health effects, and derivation of results.
ㆍThe CRF by Hoek et al. (2013) can be used for evaluating health effects due to long-term exposure to PM2.5; other functions can also be arbitrarily applied.
ㆍThe unit value applied when monetizing health effects can be selected through meta-analysis, or any other value can also be applied.
ㅇ Bae et al. (2020)
- CRF of air pollution and health effects:
Y=y0×(eβΔx-1)×POP
ㆍβ: Derived from the environmental epidemiological research, this variable represents the health effects according to changes in the concentration of the air pollutants
ㆍΔX: Reflects the changes in air pollutant concentration values, which in turn indicates the prevalence or mortality, thereby revealing the basic health status of the target population group
ㆍPop: Represents the number of people exposed to changes in the concentration of air pollutants
- Establishment of an evaluation model for health risk caused by exposure to PM2.5
ㆍBy employing BenMAP, GIS data, population, and socioeconomic data, the air pollution, mortality, and prevalence data of different domestic administrative districts are integrated. Consequently, a health risk assessment model according to the improvement in fine dust concentrations is established.
ㆍThe health risks due to PM2.5 exposure were estimated, and the health benefits obtained through achieving the objectives of the Comprehensive Plan on Fine Dust were estimated along with those obtained when annual fine dust concentration levels meet the standards recommended by the World Health Organization.
□ Application methodology
ㅇ (Target diseases) Based on the preceding studies and the health effects of air pollutants that are expected to change due to the implementation of low-carbon power generation strategies, early death of adults over 30 years of age is selected as an evaluation index.
ㅇ (Quantitative methodology) Kim et al. (2019) applied the CRF of Hoek et al. (2013) to early deaths that occurred to adults over the age of 30.
- The methodology of Kim et al. (2019), which can calculate damage costs for each pollutant based on emissions, was applied.
ㆍThe national average estimate was reflected by applying the inter-regional concentration contribution rate by dividing it into regional damage costs, while the OECD (2012) estimate was used for the death risk reduction value (VSL).
Ⅳ. Carbon Neutrality Scenario Analysis in the Power Generation Sector
□ Structure of the scenario
ㅇ (Standard Scenario, baseline) This scenario supposes a case where achieving carbon neutrality is not a policy goal and it is the criteria for evaluating various policy scenarios.
ㅇ (Carbon Neutrality Scenario, NZ2050) Scenario of reducing carbon dioxide emissions in the power sector to '0' by 2050:
- Following the path on the existing greenhouse gas reduction roadmap up to 2025 and assuming a path that linearly decreases emissions from 2025 to 2050
- Meet the constraint on a five-year basis that the total emissions for five years should amount to the sum of the target emissions for five years
ㅇ (Integrated Management of Climate and Air Scenario, NZ2050ENV) Scenario that implements additional regulations on air pollutant emissions as well as greenhouse gas regulations
- Evaluates the efficiency of the integrated management of climate and air through cost-effectiveness analysis of the integrated management of air pollutants and greenhouse gases
- As a means of strengthening the air pollution policy, the cost of damage caused by air pollutant emission is estimated and reflected in the total cost.
ㅇ (Technology Development Scenario, NZ2050Et) This is a scenario in which the annual renewable energy supply is doubled:
- The effect of an increased potential of renewable energy supply according to technological development is analyzed.
- It assumes that the annual new supply of solar power is 40 GW, land-based wind power is 2 GW, offshore wind power is 4 GW, and pumped-storage hydropower is 4 GW.
ㅇ (Cumulative Emission Budget Scenario, NZ2050EtB) This scenario analyzes the changes in cases where annual reduction targets are achieved from 2026 to 2050, regardless of the year or emission allowance implementation period (instead of achieving annual reduction targets on a five-year basis)
- This scenario is feasible only when the emission trading system allows the transfer of emission rights.
- It involves the analyses of the results associated with the flexibility of the distribution of emissions over time, given that climate change is a variable to which the total quantity of emissions over a long period of time matters.
□ Simulation results and interpretation
ㅇ (Greenhouse gas emission) Under the standard scenario, carbon dioxide emissions continued to increase until 2046 and then began to decline. While Carbon Neutrality (NZ2050), Integrated Management of Climate and Air (NZ2050ENV), and Technology Development (NZ2050Et) scenarios showed similar paths, the Cumulative Emission Budget (NZ2050EtB) scenario showed a path where large-scale reduction of emissions occurs from the beginning.
- The result shows that reducing greenhouse gases at the initial stage is more advantageous in terms of cost, which implies that it is reasonable to make the most of the opportunity to reduce them at a lower cost now than reducing them in the future.
ㅇ (Power generation by scenario and energy source)
- (Standard Scenario) It is predicted that natural gas-fired power generation and solar power will supplement most of the power shortage, and the role of coal will continue to decline. As 2050 approaches, hydrogen turbines and offshore wind power will be introduced even in the standard scenario.
- (Carbon Neutrality Scenario) The results reveal that coal-fired power generation decreases rapidly, and solar, CCS, hydrogen turbine, and land-based/offshore wind power gradually replace it. Natural gas-fired power generation is also replaced by these low-carbon technologies as time passes. Consequently, as the supply of highly volatile renewable energy such as photovoltaics increases, the role of power storage technologies (positive energy, ESS, etc) becomes more important.
- (Technology Development Scenario) The results reveal that the roles of CCS and hydrogen turbines will mostly be fulfilled by solar and wind power. Power storage technologies and power consumption for hydrogen production from water electrolysis were at a particularly high level between 2046 and 2050.
- (Cumulative Emission Budget Scenario) Coal-fired power generation tends to decrease rapidly from the beginning; meanwhile, natural gas-fired power generation increases, thereby further reducing emissions in the first half. This early reduction plays a role in reducing the need for emissions reduction through renewable energy and hydrogen turbines in the second half; this results in the role of natural gas being maintained until the second half.
ㅇ (Analysis of air pollutant emissions by scenario)
- In the Integrated Management of Climate and Air scenario, the emission of air pollutants is further reduced compared to the Carbon Neutrality scenario. Nitrogen oxides, sulfur oxides, ultrafine dust, ammonia, and volatile organic compounds were reduced by 8.4%, 8.6%, 3.0%, 0.7%, and 1.3%, respectively.
- In the Technology Development scenario which assumes that the potential for renewable energy supply is greatly expanded, nitrogen oxides, sulfur oxides, ultrafine dust, ammonia, and volatile organic compounds were reduced by 32.8%, 19.6%, 29.5%, 37.5%, and 31.6%, respectively, compared to the Carbon Neutrality scenario.
ㆍIf the potential of renewable energy expansion is limited, it is judged that policy measures such as air pollution charge will have a limited effect on emissions reduction.
- Although the same conditions with the Technology Development scenario were set in the Cumulative Emission Budget scenario, the emissions increased compared to the Technology Development scenario (except for sulfur oxides).
ㆍIn the case of the Accumulated Emission Budget scenario, the role of renewable energy is reduced and coal was more actively replaced with natural gas.
ㅇ Analysis of damage cost due to air pollution
- Damage costs of air pollution were 29.8 trillion KRW from 2026 to 2050 in the Standard scenario and it decreased by 33.8% to 19.7 trillion KRWin the Carbon Neutrality scenario. In the Integrated Management of Climate and Air scenario, the costs were reduced to 17.8 trillion KRW by 40.1% compared to the Standard scenario, and 12.6 trillion KRW (57.7% decrease) in the Technology Development scenario.
ㅇ (Estimation of power supply costs)
- It is analyzed that the Cumulative Emission Budget scenario is the most cost-effective in terms of the total cost among all the policy scenarios.
- The Cumulative Emission Budget scenario can be realized by insuring carry-over credits in the emission trading system. Therefore, implementing the Cumulative Emission Budget scenario in Korea is also feasible However, since Korea's emission trading system currently sets a five-year planning period and imposes strict restrictions on carry-over credits outside the planned period, the implementation of the Cumulative Emission Budget scenario is impossible if the current regulation is maintained.
Ⅴ. Conclusion
□ Based on the simulation performed using the optimization model, the Carbon Neutrality scenario is estimated to cost about 2,120.8 trillion KRW between 2026 and 2050.
ㅇ This represents an increase of about 15.4% (282.5 trillion KRW) of the cost of the Standard scenario, with an increase in the investment and fixed operating costs and a decrease in the variable costs and damage costs of air pollution.
ㅇ The Carbon Neutrality scenario assumes the optimized power supply operation on the premise that the priority of generator operation is determined by the corresponding prices of emission allowances. The current power market rules block the optimized power supply operations and the government compensates for the cost of emission allowances, which results in the ineffective operation of the trading system.
ㅇ If the gap between the power market and the carbon market is not resolved, the cost of achieving the 2030 reduction goal as well as carbon neutrality could be much higher than proposed in this study, and it should be recognized that the reduction goal itself could be difficult to achieve.
□ In the Integrated Management of Climate and Air scenario, the total cost between 2026 and 2050 is estimated as lower than that in the Carbon Neutrality scenario by 709 billion KRW.
ㅇ The cost of supply increased by 1,151 billion KRW due to strengthened air management policies that are aimed at reducing air pollutants; however, the total cost decreased by 1,860 billion KRW as air pollution damage costs decreased by 186 billion KRW.
ㅇ This result implies that social costs can be reduced if climate policy and air policy are comprehensively promoted.
- As the emission charge system currently in effect has a low levy rate and there are many cases of exemption, it is not enough to reflect air pollution damage costs; therefore, it is necessary to adjust the rate reflecting the reality and strengthen the conditions for exemption.
□ In the Technology Development scenario which assumes that the supply potential of renewable energy increases, the costs decrease by 5.5% compared to the Integrated Management of Climate and Air scenario.
ㅇ This suggests that it is possible to significantly reduce costs if the potential for supplying renewable energy such as solar and wind power increases.
ㅇ However, to double the potential for the renewable energy presented in the Standard scenario, it is necessary that a considerable level of technological development is achieved.
ㅇ This is a scenario which makes it possible to estimate the value of investment in the renewable energy technology development.
□ The total cost in the Cumulative Emission Budget scenario decreased by 3.3% compared to the Technology Development scenario.
ㅇ This suggests that the emission reduction cost can be greatly decreased if the annual emissions or emissions in a certain period are freely determined under the premise of maintaining the same total emissions between 2026 and 2050 as in the Carbon-Neutrality scenario.
ㅇ It is necessary to ease or abolish the restrictions on carry-over credits in the emission trading system.

저자 : 염정윤 , 김남수 , 정행운 , 정우현

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-195 (195 pages)

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Ⅰ. 서 론
1. 연구의 필요성 및 목적
□ 환경 정책이 성공적으로 정책 목표를 달성하기 위해서는 정책 이해와 필요성에 대한 범국민적 공감대가 필수
□ 한국환경연구원에서 발간한 '2020 국민환경의식조사'에 따르면, 환경문제가 중요하기는 하지만 자신이 직접적 피해를 받는 주체라고 체감하지 못함
ㅇ 주로 실천하는 친환경 행동 중 자발적인 실천은 상대적으로 낮게 나타남
ㅇ 친환경 행동 실천을 위해서는 환경에 대한 고려가 내재화되고 습관화되어야 함
□ 사람들의 인식에 영향을 주기 위해 우선적으로 고려할 수 있는 방법은 교육
ㅇ 우리나라 환경교육은 환경교육 학령기 아동과 청소년을 중심으로 구성됨
ㅇ 지금 당장 환경문제에 영향을 미치고 실질적으로 환경적 실천을 해야 하는 성인의 대다수는 성인이 된 이후에 충분한 교육 기회를 접하지 못한 환경교육의 소외계층
□ 환경교육 목표로서의 환경 리터러시
ㅇ 환경교육의 중요성을 강조하고 있지만 실질적으로 교육의 효과를 확인할 수 있는 객관적이고 구체적인 지표가 부재함
ㅇ 환경교육의 목표를 환경 리터러시의 증대로 설정하고 이를 측정할 지표 개발이 필요
2. 연구의 범위
□ 환경 리터러시 개념 정리 및 성인 대상의 측정 도구 개발
□ 일반 시민의 환경 리터러시 수준 측정
□ 환경 리터러시의 예측 요인과 결과 요인 확인
□ 군집 분석을 통한 시민 유형 파악
Ⅱ. 성인 환경교육과 환경 리터러시
1. 성인교육
□ OECD 2005년 프로젝트 보고서인 'The Role of National Qualification Systems in Promoting Lifelong Learning'에서는 교육 형식을 형식(formal), 비형식(non-formal), 무형식(informal) 교육으로 구분
ㅇ 형식 교육은 교육기관이나 훈련기관, 직장 내의 교육 등으로 학위나 자격증 등의 형태로 사회적인 인증을 받을 수 있는 학습
ㅇ 비형식 교육은 프로그램을 통한 학습이지만 공식적 평가나 인증이 없는 학습으로 주로 평생교육원이나 사설 교육기관, 문화센터 등에서 이루어지는 교육
ㅇ 무형식 교육은 가사활동, 여가활동, 직업활동 등 일상적인 활동을 통해 이루어지는 학습
□ 2020년 기준 국내에서는 42.1%에 달하는 성인 평생학습 참여율 중 비형식 교육에 참여한 경우가 41.3%로, 전체 교육 참여의 약 98%가 비형식 교육으로 이루어짐
2. 환경 리터러시
□ 북미환경교육협회(NAAEE)는 환경 소양을 설명하고 측정하기 위한 틀(framework for assessing environmental literacy)을 제안
ㅇ 환경 쟁점에 대한 개념적 이해, 문제 해결과 비판적 사고 기능, 환경과 자연에 대한 견해, 개인적/사회적 영역에서 친환경 행동으로 구성
ㅇ 핵심은 실질적인 문제를 해결하는 역량이며, 역량과 영향을 주고받는 요소로 지식과 태도가 연결됨
□ 김찬국 외(2019)는 환경교육 프로그램의 중요한 목적이 환경 소양을 갖추도록 하는 것이라고 전제하고, 환경 소양을 종합적으로 측정하고자 시도함
ㅇ NAAEE의 틀을 재구성하여, 크게 환경 지식, 환경 정서, 환경 실천으로 요소들을 범주화하고, 각 영역을 개인적 측면과 사회적 측면을 나누어 강조
Ⅲ. 성인을 위한 환경 리터러시
1. 인식 조사
□ 환경교육의 수요자인 일반 시민의 환경교육에 대한 인식을 확인해 보기 위해 일반인을 대상으로 설문조사를 실시
ㅇ 조사기관 엠브레인퍼블릭을 통해 2021년 5월 31일부터 6월 5일까지 6일간 실시
ㅇ 환경교육에 대한 전반적인 인식과 교육 수요를 확인하는 일반 설문조사와 연령대별 환경교육 주제와 필요한 환경 리터러시의 중요도를 확인하는 AHP(Analytic Hierarchy Process) 조사 진행
□ 일반 성인들은 교육 주제 차원에서는 생활환경, 환경 리터러시 차원에서는 환경 실천의 중요성을 높게 판단
□ 상호작용 실천은 일반인과 전문가 모두 중요성을 가장 낮게 평가
ㅇ 현실적으로 형식보다는 비형식이나 무형식 교육 방식을 활용해야 하는 성인들에게는 상호작용 실천이 중요한 교육 전략으로 활용되어야 함
2. 성인을 위한 환경 리터러시 측정 도구 개발
□ 국내외 학술 데이터베이스, 구글 스콜라 등에서 '환경 리터러시', '환경 소양', 'environment literacy' 등의 검색 키워드를 활용하여 검색한 결과 환경 리터러시 측정 도구를 포함한 연구 및 설문조사 22건을 추출
ㅇ 측정 문항이 보고되지 않거나 동료 검증을 거치지 않은 학위 논문, 주관기관이 불분명한 설문조사 등을 제외한 13건의 연구를 기초 자료로 활용
□ 13건의 연구에 제시된 환경 리터러시 측정 문항 459개 내용 분석
ㅇ 인지 수준을 확인하는 문항(41.2%)이 가장 많고, 실천(33.7%), 정서(25.1%) 순
ㅇ 연구의 개념에 맞게 문항들을 분류하고 연구진 회의를 거쳐 초안 구성
□ 외부 자문위원 검토와 100명 규모의 온라인 설문조사를 통해 초안 수정
ㅇ 환경 지식 영역의 경우 정답률이 95%를 초과하거나 30%에 미달하는 경우 해당 문항 삭제
ㅇ 환경 정서와 환경 실천 영역의 경우 문항 간 신뢰도 분석을 진행하여 크론바흐 알파값이 0.7 이하인 문항 삭제
ㅇ 환경 지식 33문항, 환경 정서 22문항, 환경 실천 32문항으로 최종 설문지 확정
Ⅳ. 환경 리터러시 진단 및 강화 방안
1. 조사 개요
□ 전문 조사기관 엠브레인퍼블릭을 통해 2021년 9월 10일(금)~9월 16일(목)까지 전국 20~60세 이상 성인남녀 1,000명을 대상으로 온라인 설문조사 진행
ㅇ 표본 추출은 성별, 연령별, 지역별 할당 표본 추출 방식 사용
2. 설문의 구성
□ 성인용 환경 리터러시 측정 도구는 지식, 정서, 실천 영역을 포함하며, 현재 우리나라 성인의 전반적인 환경 능력을 진단하는 것을 목적으로 함
□ 설문은 ① 개인 특성 ② 환경 리터러시 ③ 환경 정책 의견 등 세 부분으로 구성
ㅇ 개인 특성에는 성별, 연령, 학력, 소득 등 인구통계학적 특성과 정보 습득 경로, 문화적 세계관, 환경 행동 동기, 주관적 지식 등 행동·심리적 특성을 포함
3. 연구 결과
□ 환경 리터러시 수준을 기준으로 군집 분석을 시행
ㅇ 본 연구에서는 K-평균 군집 분석 방법을 활용하여, 다섯 개 군집으로 설정
□ 군집은 행동 중심 군집(action-oriented cluster), 잠재 군집(latent cluster), 회의주의 군집(skeptical cluster), 무관심 군집(bystander cluster), 녹색 시민 군집(green citizen cluster)으로 구분
ㅇ 행동 중심 군집은 지식 리터러시는 낮지만, 정서와 실천 리터러시는 높은 유형(전체 응답자 중 8.8%)
- 정서 리터러시 중에서도 환경 효능감이 높게 나타나는데, 자신의 노력으로 환경문제를 개선할 수 있다는 믿음이 실천으로 이어진다고 생각해 볼 수 있음
- 지식 리터러시는 낮지만, 자신의 환경 지식수준에 대한 평가인 주관적 지식은 높게 나타나 본인들의 능력에 대해 자신감과 신념을 지니고 있음
- 평균 연령이 51.3세로 높고 저학력 비중이 가장 높음(고졸 이하 31.8%)
ㅇ 잠재 군집은 모든 리터러시 영역이 중간 수준인 유형(전체 응답자 중 23.3%)
- 친환경적 또는 반환경적 가치관이 확립되지 않은 부동층(浮動層)
- 일정 수준 이상의 환경 리터러시를 가지고 있지만 지속적인 실천은 나타나지 않음
- 실천 리터러시가 중간 이상이어서 상황이나 분야에 따라 타 군집(예를 들어, 회의주의 군집이나 무관심 군집)에 비해 친환경적 행동이 높게 나타날 수 있음
- 여성의 비율(60.5%)이 남성의 비율(39.5%)보다 높고, 평균 연령은 47.10세
- 주부와 단순 노무직 종사자의 비중이 타 군집에 비해 높음
ㅇ 회의주의 군집은 지식 리터러시는 높지만, 정서 리터러시는 중간, 실천 리터러시는 낮은 유형(전체 응답자 중 26.9%)
- 지식 리터러시 수준은 높지만, 정서 리터러시의 영역 중 환경 효능감이 낮게 나타남
ㆍ환경 효능감은 환경문제의 해결책을 파악하여 실천할 수 있는 능력에 대한 믿음과 이러한 실천이 실제 환경문제 개선에 도움을 줄 것이라는 믿음
- 고학력층 비중이 가장 높고(대졸 이상 75.8%) 고소득층 비중도 높은 편(가구소득 500만 원 이상 45.7%)
- 직업적 특성으로는 학생이나 전문기술직의 비중이 높음
- 토의나 토론, 강의 형식의 환경교육 방법을 선호하며 미디어(보도/비보도 모두 포함)를 통한 환경 정보 이용 비중이 다른 군집에 비해 높게 나타남
ㅇ 무관심 군집은 모든 리터러시 영역이 낮은 유형(전체 응답자 중 14.4%)
- 환경 인식이 낮을 뿐 아니라 때로는 환경에 대해 부정적인 시각을 드러내는 집단
- 자연을 예측 불가능한 대상으로 보고, 행위 결과는 우연이라고 보는 운명주의가 강함
ㆍ따라서 개인이나 집단의 노력으로 위험을 막을 수 없다고 생각
- 남성의 비율(68.8%)이 여성의 비율(31.3%)보다 높고 평균 연령이 가장 낮음
- 다른 군집에 비해 저소득 비중(가구소득 200만 원 이하 32.6%)이 높고, 미혼(50.0%) 또는 자녀가 없는 응답자(51.4%)의 비중이 높음
ㅇ 녹색 시민 군집은 모든 리터러시 영역이 높은 유형(전체 응답자 중 26.6%)
- 지식과 정서, 실천이 모두 갖추어진 환경적으로 가장 이상적인 집단
- 상대적으로 고학력자 비중이 높고, 경영/관리직이나 전문직 종사자 비중이 높음
- 환경 행동의 동기 중 환경의 유지와 보존 그 자체가 환경 행동의 동기가 되는 생태 동기가 가장 높은 군집
- 정보 능력이 가장 높고 모든 출처의 정보를 골고루 이용
4. 군집별 환경 리터러시 강화 방안
□ 행동 중심 군집
ㅇ 다소 부정확한 지식을 갖고 있지만 스스로는 환경에 대해 잘 알고 있다고 평가하므로 잘못 알고 있는 지식을 바로잡아 정확한 실천이 이루어지도록 유도
ㅇ 평균 연령과 저학력 비중이 높아 직관적이고 이해가 쉬운 형태로 정보 가공 필요
ㅇ 환경 캠페인, 환경 활동 참여를 선호하며 지역 커뮤니티를 통해 정보를 얻는 비중이 높아 주민센터나 복지관과 같은 지역 기반 거점에서 환경 캠페인 참여 유도 추천
□ 잠재 군집
ㅇ 일정 수준의 지식과 정서를 갖추고 있어서 적절한 개입(intervention)을 통해 정서 리터러시를 증대하면 실천 역시 증가할 것이라 기대할 수 있음
ㅇ Grunig는 이러한 집단을 활동적으로 변화시키기 위한 주요 요인으로 관여도 제시
- 관여도를 높이기 위해서는 대상과의 심리적 거리감을 줄이고, 환경문제 실재감(tangibility)을 높여 주어야 함
ㆍ예를 들어, 여성과 주부의 비중이 높아 환경문제가 당신 자녀들이 직면하게 될 문제라는 등의 메시지를 전달하면 관여도가 증가
ㅇ 기본적으로 미디어를 통한 환경 정보 이용이 높으므로 정서 수준을 증대할 수 있는 미디어 콘텐츠의 개발 추천
- 현재로서는 환경 콘텐츠를 적극적으로 이용할 가능성이 낮아 PPL이나 교육적 오락물 등의 콘텐츠를 통해 환경 주제에 간접적인 노출 필요
ㅇ 주부 비중이 높아 자녀와 함께하는 체험, 견학을 제공하면 효과적일 것으로 예상
□ 회의주의 군집
ㅇ 사회구조적 한계 인식으로 지식 리터러시는 높으나 실천으로 이어지지 않는 집단
ㅇ 사회 환경적인 제약을 극복할 수 있도록 자신감을 주는 메시지 전달이 중요
- 개인이나 집단의 노력을 통해 환경문제를 개선한 사례나 환경 행동의 효과를 수치화하여 제시하면 효과적일 수 있음
ㅇ 교육 수준과 소득이 높고 학생과 전문기술직의 비중이 높아 의견 선도자로서 활약할 확률이 크므로 환경 분야의 전도사(evangelist)로 성장할 가능성이 있음
- 직장 단위의 환경 주제 워크숍이나 세미나 등을 추진하는 것을 제안
□ 무관심 군집
ㅇ 정서 리터러시를 시작으로 전반적인 환경 리터러시 수준 개선을 유도해야 함
ㅇ 정형적인 환경교육에는 참여하지 않을 가능성이 높아 부산물로서 환경학습의 효과를 낼 수 있는 접근 방법 구상 필요
ㅇ 연령이 낮고 미혼 비율이 높은 집단으로 체험이나 견학 활동을 선호하기 때문에 문화나 레저 등을 동반한 프로그램이 유효할 것으로 기대함
- 플로깅(plogging), SNS 챌린지 등 문화 트렌드를 만들어 환경이 아닌 문화 활동으로의 참여 유도
□ 녹색 시민 군집
ㅇ 추가적인 교육보다는 환경 관련 준전문가로서의 활용을 고민해야 하는 집단
ㅇ 지역 내 환경문제에 직접 관여하는 관찰·조사를 선호하기 때문에 민간 환경 전문가나 시민 과학자로의 양성을 고려해 볼 수 있음
Ⅴ. 결론 및 함의
1. 연구 결과의 종합
□ 일반 시민의 환경 리터러시 수준을 확인
ㅇ 지식 리터러시 평균은 5.20, 정서 평균은 5.13, 실천 평균은 4.34(각 영역 7점 만점)로 우리나라 시민의 전반적인 환경 리터러시 수준은 높은 편
ㅇ 성인 집단 내에서도 환경 수준에 따라 다양한 군집이 존재하는 것을 확인
- 사회적으로 유사한 집단(예를 들어, 나이, 직업 등) 내에서도 환경 수준 격차 존재
- 시민 군집별 환경 인식 및 환경 정책에 대한 의견 차이가 있음을 확인
ㆍ환경 리터러시 수준의 차이는 개인 간의 환경 능력의 차이일 뿐 아니라 환경을 바라보는 시각이나 환경 정책에 대한 의견에 영향을 미침
2. 연구의 의의
□ 성인 대상 환경교육의 방향성과 환경 정책 수립을 위한 기초 자료 제공
- 성인의 환경 실천을 증대하기 위해서는 정서 리터러시의 강화가 중요
- 성인 세대의 교육 효과를 높이기 위해서는 무형식 교육의 강화가 필요
- 집단의 세분화를 통해 각 군집의 특성을 반영한 맞춤형 교육 접근 전략 추진 필요
3. 연구의 한계와 후속 연구를 위한 제언
□ 환경적으로 특징적인 모든 집단을 구분해 내지는 못함
ㅇ 성인을 대상으로 한 초기 연구로 범용적으로 사용할 수 있는 척도 개발을 목적으로 하였으므로 측정에 포함되지 못한 주제나 실천 영역이 존재할 수 있음
□ 모든 시민의 온라인 접근성이 동일하지 않기 때문에 온라인 설문은 노년층이나 저소득층 표집이 왜곡될 우려가 있고 특정 집단이 과소 또는 과대 대표될 수 있으므로 유의하여 해석해야 함
□ 시민 군집에 따른 환경교육 접근 방법은 실제 효과가 검증된 것은 아님
ㅇ 각 군집에 대한 심층 면접이나 포커스 그룹 인터뷰 등을 통해 본 연구에서 제시한 접근 방법의 유효성을 검증하고, 다양하고 실효성 있는 방안을 모색해야 함


Ⅰ. Background and Aims of Research
1. Research purpose
□ A nationwide consensus on the understanding on and necessity of the environmental policy is needed in order to successfully achieve the policy objectives.
□ According to the “Public Attitudes towards the Environment: 2020 Survey” issued by the Korea Environment Institute (KEI), the citizens consider environmental issues important but do not feel that they themselves are a direct victim of such issues.
ㅇ The level of autonomous environmental practice was relatively low compared to other main environment-friendly actions.
ㅇ People should make a habit of taking the environment into consideration in order to take environment-friendly actions.
□ One way that can be considered to influence people's awareness is education.
ㅇ Environmental education in Korea is centered around school-age children and youth.
ㅇ The majority of adults currently affecting the environmental issues and practically practicing environmental protection are excluded from environmental education, thus not receiving enough learning opportunities.
□ Environmental literacy as an objective of environmental education
ㅇ The necessity of environmental education is being highlighted but in reality, there is a lack of objectives and specific indicators to verify its effect.
ㅇ The goal of environmental education should be the expansion of environmental literacy and indicators to measure this should be developed.
2. Research scope
□ Summarize the concept of environmental literacy and develop the scales for adults
Measure the level of environmental literacy of citizens
□ Confirm the predictors and consequences of environmental literacy
□ Understand citizen types via cluster analysis
Ⅱ. Environmental Education for Adults and Environmental Literacy
1. Adult education
□ Education types are divided into formal, non-formal, and informal in the Role of National Qualifications Systems in Promoting Lifelong Learning (2005), a report on the project conducted by the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD).
ㅇ Formal education: As education is conducted in educational or training institutes or workplaces, it allows learners to obtain social certifications in the form of a degree or certificate.
ㅇ Non-formal education: Although learning takes place through a certain program, it is mainly conducted in lifelong or private learning institutes or culture centers without an official evaluation or certificate.
ㅇ Informal education: Learning takes place through daily activities including house chores or leisure or vocational activities.
□ As of 2020, the lifelong learning participation rate of Korean adults was 42.1%. 41.3% of them were engaged in non-formal education. About 98% of the entire programs were conducted in the form of non-formal education.
2. Environmental literacy
□ The North American Association for Environmental Education (NAAEE) proposed a framework for assessing environmental literacy.
ㅇ The framework is comprised of conceptual understanding on environmental issues, problem-solving and critical thinking, opinions on the environment and nature, and environment-friendly behaviors in personal and social areas.
ㅇ The key is competency in solving practical issues. Knowledge and attitude are connected as a factor interacting with competency.
□ Kim, C. G. et al. (2019) attempted to comprehensively measure environmental literacy under the assumption that the significant goal of environmental education is nurturing environmental literacy.
ㅇ Kim, C. G. et al. (2019) emphasized personal and social aspects by re-organizing the NAAEE's framework to categorize factors into environmental cognition, affect, and behavior.
Ⅲ. Environmental Literacy for Adults
1. Survey on environmental awareness
□ A survey was conducted among general citizens who are the major target of environmental education to examine their awareness on the education.
ㅇ The survey was conducted for six days from May 31, 2021 to June 5, 2021 by a market research firm, EMBRAIN Public.
ㅇ The survey consists of ① a general survey investigating the overall recognition and demand on environmental education and ② Analytic Hierarchy Process (AHP) survey examining education topics and the importance of the required environmental literacy for each age group.
□ For ordinary adults, living conditions and environmental practice were considered important in terms of the lesson topic and environmental literacy, respectively.
□ Both ordinary people and experts evaluated practicing interaction as least important.
ㅇ In reality, for adults who need non-formal or information education instead of formal education, practice of interaction shall be used as an important strategy.
2. Development of environmental literacy measurement for adults
□ The authors searched through the major academic database and internet search engine Google Scholar using the following search terms: “environmental literacy,” “environmental knowledge,” and others. As a result, 22 studies and survey cases on environmental literacy measurements were identified.
ㅇ Of the 22 search results, 13 studies were finally included. Those whose study questions were not reported, theses not peer-reviewed, or surveys whose organization in charge is unclear were excluded.
□ Details of 459 questions measuring environmental literacy suggested in the 13 cases were analyzed.
ㅇ The number of questions asking the cognition level was the highest (41.2%), followed by behavior (33.7%) and affect questions (25.1%).
ㅇ The draft was created after categorizing the questions fit to the study concept and having meetings with the research team.
□ The draft was revised through the review of outside consultants and an online survey conducted among 100 participants.
ㅇ For the environmental knowledge section, questions which over 95% or less than 30% of respondents answered correctly were deleted.
ㅇ For the section of environmental affect and environmental behavior, reliability of questions was analyzed. Those whose Cronbach's alpha coefficient value is less than 0.7 were deleted.
ㅇ The final questionnaire was made up of a total of 87 questions: environmental cognition (33), environmental affect (22), and environmental behavior (32).
Ⅳ. Results
1. Overview
□ An online survey was conducted among 1,000 adults aged from 20 and 60 nationwide from September 10, 2021 (Fri.) to September 16, 2021 (Thur.) by EMBRAIN Public.
ㅇ Gender, age, and region-based sampling was used.
2. Questionnaire
□ The environmental literacy measurements for adults include the cognition, affect, and behavior sections, aiming at examining the current environmental competences of Korean adults.
□ The survey questionnaire consisted of three parts: ① personal characteristics, ② environmental literacy, and ③ opinion on environmental policy.
ㅇ Personal characteristics include demographic characteristics (such as gender, age, academic background, and income) and behavioral/psychological characteristics (such as how they obtain information, cultural worldview, motivation of environmental behavior, and subjective knowledge).
3. Study results
□ A cluster analysis was conducted based on the level of environmental literacy.
ㅇ This study set five clusters by adopting the K-average clustering analysis method.
□ The five clusters are classified into action-oriented, latent, skeptical, bystander, and green citizen clusters.
ㅇ The action-oriented cluster showed a high level of emotion and practice literacy despite the low level of knowledge literacy (8.8% of the entire respondents).
- Self-efficacy was stronger than other emotion literacy areas. It can be understood that the belief that environmental issues can be solved with one's effort leads to practice.
- Despite the low knowledge literacy, the level of subjective knowledge in terms of environmental knowledge was high. It means the respondents have self-confidence and belief in their competencies.
- The average age was 51.3 and the percentage of respondents having poor academic backgrounds (the percentage of those with a high school diploma or lower was 31.8%) was high.
ㅇ The latent cluster showed a mid level in all literacy areas (23.3% of the entire respondents).
- They were swing voters whose viewpoint in terms of the environment-friendliness is not established.
- They showed a certain level of environmental literacy but continuous practice was not found.
- Since practice literacy was at a high level, more environment-friendly behaviors could be found than others (i.e., skeptical or bystander cluster) depending on the situation or field.
- The female percentage (60.5%) was higher than that of males (39.5%), and the average age was 47.1.
- The percentage of housewives and those in simple labor positions is higher than other clusters.
ㅇ The bystander cluster showed a high level of knowledge literacy but emotion and practice literacy were at a mid and low level, respectively (26.9% of the entire respondents).
- Despite the high knowledge literacy, environmental efficacy was weak in all emotion literacy areas.
ㆍEnvironmental efficacy means the belief in one's competencies in understanding and taking actions to solve environmental issues and such practice is helpful in addressing actual environmental issues.
- The percentage of the highly educated was the highest (those having a university degree or higher is 75.8%) and the percentage of high income earners was relatively high (45.7% earns over five million KRW).
- In terms of vocation, the percentage of students or those working in professional fields was high.
- They preferred discussion or lecture in terms of environmental education methods. The percentage of people consuming environmental information via media (including both news reports and others) appeared higher than that of other clusters.
ㅇ The bystander cluster showed low levels of literacy in all areas (14.4% of the entire respondents).
- They had not only low environmental awareness, but also negative views sometimes.
- They tended to show a strong belief in fatalism, seeing the nature unpredictable and thinking that all behavioral results occur by chance.
ㆍThus, they considered danger is not preventable with individual or collective efforts.
- The male percentage (68.8%) was higher than that of females (31.3%), and the average age was the lowest.
- The percentage of low-income households (32.6% earns less than two million KRW) was higher than other clusters. The percentage of the unmarried (50.0%) or those with no kids (51.4%) was high among the respondents.
ㅇ The green citizen cluster displayed high levels of literacy in all areas (26.6% of the entire respondents).
- It is the most idealistic group supported by knowledge, emotion, and practice in terms of environmental education.
- The highly educated percentage was relatively high and that of those in management or professional fields was high.
- For them, the maintenance and conservation of the environment became the highest ecological motivation among others for environmental behavior.
- They had the highest level of information competency and consumed information from all sources evenly.
3. Strategies to enhance environmental literacy for each cluster
□ Action-oriented cluster
ㅇ It is necessary to guide them to practice environmental activity correctly by revising their incorrect environmental knowledge, since they evaluate themselves as being knowledgeable about the environment without a precise understanding.
ㅇ It is necessary to process information to make it intuitive and easily understandable, since the average age and percentage of those with poor academic backgrounds are high in this cluster.
ㅇ It is needed to encourage them to participate in environmental campaigns on a regional base including a community or welfare center, since they like engaging in environmental campaigns and activities. A high percentage of them obtains information from the regional community.
□ Latent cluster
ㅇ Since this group have certain levels of knowledge and emotion, it can be expected that increased emotion literacy through proper intervention will lead to the rise in practice.
ㅇ Grunig suggested involvement as a major factor to turn this type of cluster to active public.
- It is necessary to reduce psychological distance while growing tangibility on environmental issues to enhance involvement.
ㆍFor instance, since the percentage of females and housewives was high, their involvement could be enhanced if a message is sent to them, saying “Your children will soon face environmental issues”.
ㅇ Basically, they consumed environmental information a lot through media, so developing media content to raise their emotional level is recommended.
- Currently, there is a low possibility that they would actively consume environmental content. It is necessary to indirectly expose them to environment-related themes through embedded marketing or entertaining educational content.
ㅇ It is expected that experience with children or a field trip opportunity will be effective due to the high percentage of housewives in the cluster.
□ Skeptical cluster
ㅇ People in this cluster show high knowledge literacy because of their awareness on social structural limits, but their cognition is not turned into behavior.
ㅇ It is significant to deliver a message that gives self-confidence empowering them to overcome socio-environmental limitations.
- If a case where environmental issues were solved through individual or collective efforts or the effect of environmental practice is presented in a quantified way, it may be effective.
ㅇ Since the level of their academic backgrounds and income was high along with a high percentage of students and professionals, people in this cluster have a possibility of becoming an evangelist in the environmental field as a leading opinion leader.
- Hosting an environment-related workshop or seminar by workplace unit is recommended.
□ Bystander cluster
ㅇ It is needed to guide the improvement in the overall environmental literacy starting with emotion literacy.
ㅇ People in this cluster have a high possibility of not participating in formal education settings, so it is necessary to design an approach to create an environmental learning effect as a byproduct.
ㅇ Experience or field trip programs along with a cultural or leisure activity are expected to be effective since they prefer such activities as members of a group whose average age is low and where the percentage of the unmarried is high.
- It is necessary to induce their participation in an environmental activity as a cultural activity by creating a trend including plogging and the SNS challenge.
□ Green citizen cluster
ㅇ Instead of providing additional education, it is necessary to consider ways to use this cluster as semi-professionals in the environment field.
ㅇ Training them as civic environmental specialists or scientists can be considered as they prefer observation and investigation by directly engaging in the environmental issues within their region.
Ⅴ. Conclusion and Implications
1. Conclusion
□ Check the level of environmental literacy of ordinary citizens
ㅇ The overall levels of Korean citizens were high on average: knowledge literacy 5.20 out of 7.0, emotion literacy 5.13, and practice literacy 4.34.
ㅇ Depending on environmental literacy levels, the existence of various clusters was confirmed within the adult group.
- There was a gap in the environmental literacy level even within a socially similar group (e.g. age, vocation, etc.).
- It is confirmed that there were gaps in environmental recognition and opinions on environmental policy among citizen clusters.
ㆍThe difference in environmental literacy is not just a gap in individuals' environmental competence, but also a meaningful factor affecting the environmental view or opinion on the environmental policy.
2. Implications
□ This study provided fundamental data to determine the direction for environmental education for adults and establishing environmental policy.
- Enhancing emotion literacy is important to boost the environmental practice of adults.
- Strengthening information education is required to increase the educational effect on the adult generation.
- It is necessary to develop educational approaches suited to the characteristics of each cluster through cluster segmentation.
3. Limitations and follow-up research
□ It is impossible to distinguish all unique clusters in terms of the environment.
ㅇ This study aims at developing scales that can be universally used as initial research based on adults. Clearly, there could be themes or practice areas not included in the measurement.
ㅇ Future research may classify and present clusters from a more diverse perspective.
□ Since an online survey cannot be equally accessible by all citizens, the sampling of the elderly or low-income households may be distorted or a certain group can be under- or over-represented.
□ The actual effect of environmental educational approaches on each citizen cluster is not verified.
ㅇ It is necessary to verify the validity of the approaches suggested in this study by conducting an in-depth or focus group interview in each cluster and explore more various, effective measurements.

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저자 : 박영민 , 이병권 , 김경민

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-140 (140 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
1. 정책 현안 및 연구의 필요성
□ 국가정책의제 등 정책적 요구
ㅇ 『제4차 소음·진동관리종합계획(2021-2025)』 수립
- 제4차 종합계획이 향후 5년 동안 지속적으로 시행되기 위해서는 「소음·진동관리법」 등 관련 법률의 체계적인 뒷받침이 요구되며, 이에 따른 정책적 연구 지원 필요
□ 소음·진동 노출 피해 증가 등 사회적 요구
ㅇ 전국적으로 환경 민원의 절반 이상을 소음·진동 민원이 차지
ㅇ 지역적으로 서울특별시 환경 민원의 약 85%가 소음·진동 민원
ㅇ 전국적으로 환경분쟁신청사건의 약 80%가 소음·진동으로 인한 피해 호소
- 소음공해는 거주지로서 적합한 주거환경 조성을 위해서 가장 우선적으로 해결해야 하는 현안과제로, 이와 같은 사회적 요구에 선제적으로 대응하고 부합할 수 있는 정책연구 필요
□ 소음·진동 관련 법률체계의 개선 필요
ㅇ 항공기 소음과 철도소음의 환경기준 부재
ㅇ 항공기 소음 및 철도소음 관련 정책적 개선 시급
- 민원 대응과 현 수준의 유지관리에 그치고 있어, 정부가 최종적으로 달성하고자 하는 정량적 목표 부재
2. 연구 목적 및 수행 방법
□ 연구의 목적
ㅇ 국민건강 보호를 위한 소음·진동 법체계 선진화 방안 마련
ㅇ (실증분석) 국내 현황 및 사례 분석
- 국내 소음·진동 생활환경 전망 및 피해 현황
- 관련 법률 및 제도 조사를 통한 법적 개선 방향 분석
ㅇ (사례조사) 국외 현황 및 시사점 분석
- 미국, 유럽, 아시아 등 주요 선진국을 대상으로 소음·진동 관리 현황 조사
- 이들 사례로부터 법제도적 측면에서의 시사점 도출
ㅇ (정책방안) 국민건강 보호를 위한 소음·진동 법체계 선진화 방안 제시
- 국내외 현황 분석을 통해 도출된 결과를 종합하여 국민건강 보호를 위한 소음·진동 법체계 선진화 방안 제시
Ⅱ. 국내 현황 및 사례 분석
1. 소음·진동 생활환경 변화 여건 전망 및 분석
□ 소음 노출로 인한 건강영향 관리체계로의 전환
□ '예방관리' 목적의 실시간 모니터링 관리체계로 전환
□ 수용체 중심의 국민체감형 관리체계 효율성 강화
□ 능동소음제어 등 국가 기반 신기술 경쟁력 확보
2. 정부 주요 정책 추진에 따른 신규 소음원 예측 및 선제적 대응 방향
□ 드론 국가정책: 한국형 도심항공교통(K-UAM) 도입
ㅇ (2019) 드론 분야 선제적 규제 혁파 로드맵
- 드론 비행의 소음 발생 관리
ㅇ (2020) 한국형 도심항공교통(K-UAM) 로드맵
- 소음의 사회적 수용성
· 지자체 소음 기준: 소음·환경 등 운용 규제는 지역주민 의견 수렴을 거쳐 지자체 기준, 즉 지역별 운항 기준으로 마련 계획
· 전기 동력을 활용한 저소음 UAM 도입 목표 계획
ㅇ (2021) 한국형 도심항공교통(K-UAM) 기술 로드맵
- 저소음 추진 장치 기술 확보
ㅇ (2021) 한국형-도심항공교통(K-UAM) 운용개념서 1.0
- UAM 회랑 운영방식에 따른 소음영향 모니터링
· UAM 비행경로에 따라 지역별 소음 기준 등이 달라질 수 있으므로 엄격하게 비행경로 관리
· UAM 회랑 운영방식에 따라 운항 높이 및 주변 정온시설과의 이격거리를 고려한 소음영향을 모니터링하여, 관련 운항 지원 정보를 실시간 제공하고 소음 노출 수준에 따라 적합한 운항 절차를 운용할 필요가 있음
□ 관계 법령
ㅇ (드론 활성화) 「드론 활용의 촉진 및 기반조성에 관한 법률」
ㅇ (항공기 소음의 한도 관리) 「소음·진동관리법」
ㅇ (항공교통 활성화) 「공항소음 방지 및 소음대책지역 지원에 관한 법률」
□ 신규 드론소음으로 인한 사회적 갈등 및 선제적 대응 방향
ㅇ 인구밀집지역 드론소음 피해 및 관련 소음 관리방안 미비
ㅇ 드론소음의 선제적 대응 방향
- 저소음 드론 인증
- 드론소음 관리기준
- 드론소음 발생 특성(성가신 윙윙거리는 음)을 반영한 적정 보정치 검토
- 인구밀집지역 대상 드론소음 모델링 및 저감대책 마련 전략 수립
3. 국내 소음·진동 민원 현황 및 관리제도의 문제점 소음·진동 발생원별 민원 현황을 조사하고, 「소음·진동관리법」 등 관련 제도의 문제점을 진단 및 개선 방향을 제시하였다.
□ 소음·진동 관리제도의 문제점 진단 및 개선 방향
ㅇ 법령 측면: 관계부처별로 개별법에 근거한 소음·진동 관리를 수행하고 있음
- 각 부처에 분산되어 있는 소음·진동 관련 법규를 종합적으로 정리 필요
- 관리 목적에 따라 관계부처별 이원화 또는 일원화 관리에 대한 타당성 검토 필요
ㅇ 예방 측면: 민원 발생 시 소극적인 사후 조치로, 피해예방 효과를 기대하기 어려움
- 국가 정책적 목표인 소음 환경기준(철도, 항공기)의 설정 및 도입 제안
- 소음 환경기준의 환경영향평가 활용 등 잠재적 소음민원 예방 및 건강 증진 효과 제고
ㅇ 관리 측면: 발생원별 소음·진동 규제 등 부정적 인식의 소음·진동 저감관리에 한계
- [1단계] 민원 분포 빈도를 고려하여, 발생원별 집중관리(공사장, 사업장, 확성기 등)
- [2단계] 쾌적한 소리환경 조성 관리로 대국민 긍정적 인식 전환
4. 현 도로교통소음 관련 기준 현황 및 문제점 진단
□ 현황: 관계부처 간 공동주택 도로교통소음 적용 기준이 상이함
□ 문제점 진단
ㅇ 준공 이후 도로 운영 시 야간 시간대 소음 기준을 초과할 가능성이 높음
ㅇ 이로 인한 소음 민원을 사전에 방지하고 적극적으로 대응하기 어려움
5. 소음 환경기준의 설정 현황 및 개선 검토 방향
□ 공항소음의 환경기준 설정 및 도입 방향
ㅇ 선행연구사례 조사 및 분석(한국소음진동공학회, 2001)
- 항공기 소음 관련 규제기준보다 5dB 강화 수준, 주거지역 기준 70WECPNL
□ 철도소음의 환경기준 설정 및 도입 방향
ㅇ 해외 사례 조사 및 분석
- 일본: 최고소음도 기준
· 신선[신간선(新幹線)] 주거지역을 기준으로, 최고소음도 70dB(A) 적용
- 스웨덴: 24시간 등가소음도 60dB(A) 및 최고소음도 70dB(A) 기준
- 독일: 주야간 등가소음도 주간 70dB(A), 야간 60dB(A) 기준 적용
- 호주: 주야간 등가소음도 및 최고소음도 기준
· 등가소음도 주간 60~65dB(A), 야간 55~60dB(A) 및 최고소음도 기준 적용
Ⅲ. 국외 현황 및 시사점
1. 미국
□ 소음규제법(Noise Control Act of 1972)
ㅇ 관리 기관: 미국 환경보호청(EPA: Environmental Protection Agency)
ㅇ 의미: 생활환경상의 소음 규제 관련 기본적 규율
ㅇ 목적: 건강과 복지를 위협하는 소음으로부터 모든 국민이 안전한 환경을 조성하기 위한 국가정책 수립
□ 정온한 공동체법(Quiet Communication Act of 1978)
ㅇ 지방정부 대상 소음 규제 프로그램의 개발 촉진
ㅇ 소음 관련 연구 수행
ㅇ 소음 관련 교육 자료의 개발 및 보급
2. 유럽
□ 환경소음 관련 지침
ㅇ 환경소음의 평가 및 관리 지침(2002)
- Environmental Noise Directive 2002/49/EC
ㅇ 환경소음의 건강영향평가 지침(2020)
- European Commission Directive (EU) 2020/367
□ 환경소음 관리 현황 및 향후 전망
ㅇ 소음저감 및 관리 현황
- 교통소음 저감조치
- 듣기 좋은 소리환경 조성
ㅇ 향후 전망
- 소리나 소음 없이는 살 수 없는 것이 분명하며 소음공해를 '제로'로 줄이는 것은 비현실적이다. 그러나 EU는 소음 수준을 줄여 환경과 건강에 해를 끼치지 않도록 노력하고 있으며, 이것은 큰 과제이다.
- 소음공해 감소 및 소음 노출에 대한 WHO 권고 수준으로의 이동이라는 EU의 7차 환경 행동 프로그램에서 정의한 소음공해 감소에 대한 EU의 2020년 목표가 달성되지 않을 것이라는 점은 이미 분명하다. 많은 EU 회원국은 특히 EU의 환경소음 지침을 시행할 때 소음공해를 해결하는 데 필요한 조치를 취하기 위해 더 노력해야 한다.
3. 아시아
□ 홍콩
ㅇ 소음관리조례(Noise Control Ordinance, 400)
- (사람) 주요 장소에서의 소음 발생 행위 통제
· 주거용 건물 및 공공장소
· 공사장
· 이외, 산업 또는 상업건물
- (제품) 소음 발생 제품의 관리
· 제조 규제: 소음 기준에 적합하지 않은 제품의 제조
· 사용 규제: 소음 기준에 적합하지 않은 제품의 사용
□ 말레이시아
ㅇ 환경소음 제한 및 관리 가이드라인(Guidelines for Environmental Noise Limits and Control, 2019)
- Noise Limits (소음 제한)
- Noise Measurements (소음 측정)
- Monitoring Locations (모니터링 지점)
- Noise Sources to be Measured (측정 대상 소음원)
- Noise Severity and Impact Assessment (소음 심각도 및 영향 평가)
- Record Keeping (기록의 보관)
- Noise and Planning (소음저감 계획)
- Noise Mapping (소음지도 작성)
- Noise Work Scope in Environmental Impact Assessment (환경영향평가 시, 소음 업무의 범위)
- Noise Mitigation (소음저감)
□ 대만
ㅇ 소음관리통제법(2020.12.30 개정)
- 목적: 국민의 건강과 환경의 평온 유지 및 국민의 삶의 질 향상
- '소음'이란 규제 표준을 초과하는 소리로 정의함
- 중앙정부 및 지자체 권한 구분 제시
Ⅳ. 소음·진동 법체계 선진화 방안
1. 소음·진동 관련 법체계의 문제점 진단 및 관리체계 개선 방향
□ 문제점 진단
ㅇ 중앙정부 중심의 획일적인 법체계 적용으로, 지역적 특성 반영에 한계가 있음
ㅇ 「소음·진동관리법」상 적용기준이 복잡하여, 관리 목적에 적합하도록 기준 체계 개선
ㅇ 소음·진동측정망
- 소음원별로 모니터링 지점 선정 기준이 상이하게 적용되고 있음
· 도로교통소음: 도로 인접 지점
· 철도 및 항공기 소음: 피해가 예상되는 수음점
- 중앙정부와 지방자치단체 간 모니터링의 중복성 문제 제기
ㅇ 드론소음 등 신규 발생 소음원에 대한 법제도적 지원 체계 미비
□ 개선 방향
ㅇ 비전: 국민 중심의 소음·진동 관리체계 개선
- (중앙부처) 통일성 있는 국가 관리지침 제공을 통한 쾌적한 정온 환경 조성 지원
- (지방자치단체) 지역별 특성에 적합한 관리기준 설정 및 소음·진동 발생원 저감관리에 집중
2. 환경정책기본법상의 소음 환경기준 개선
□ 소음 환경기준의 설정 개선 방향
ㅇ 비전: 공공 공간 목적에 적합한 쾌적한 소리환경 조성 및 보전
ㅇ 설정 방안
- (1안) 교통소음원별 환경기준 확대 설정
· 현 도로교통소음과 함께 철도 및 공항소음으로 확대
- (2안) 소음원 구분 없이, 국민 중심의 일원화된 소음 환경기준 설정
ㅇ 적용 방향
- WHO 등 소음 노출로 인한 국내외 건강영향 모니터링 결과를 활용하여, 미래 생활 환경 변화에 선도적으로 대응할 수 있는 국가 소음 환경기준으로 개선
- 환경영향평가의 경우, 지역별·사업별 특성에 적합한 별도의 협의 기준 마련
□ 공항소음의 환경기준 신규 설정 검토(안)
ㅇ 현 환경영향평가 협의기준 적용
- 현황: 환경영향평가 협의 시, 환경기준이 없어 주거지역 기준 70WECPNL로 협의
- 검토: 현 공항소음 평가 단위인 WECPNL을 Lden으로 변경 적용
- 공항소음 환경기준(안): 주거지역 기준 70WECPNL - 13(구간별 환산치) = 57dB
· 제3종 구역 대비 4dB 강화 수준
□ 철도소음의 환경기준 신규 설정 검토(안)
ㅇ 1안: 현 도로소음 환경기준 대비, 주야간 구분 등가소음도 기준
ㅇ 2안: 일평균 등가소음도 기준 검토(Lden 등)
- 항공기 소음 한도 개정 반영을 위한 환경기준 평가 단위 검토
※ 최고소음도 추가 검토
- 철도차량 통과 시 간헐적으로 발생하는 최고소음도 영향 추가 검토 필요
3. 「소음·진동관리법」 상의 관리체계 선진화
□ 신규 소음원에 대응할 수 있는 관리체계 구축
ㅇ 현황: 행정 편의상, 소음 발생 장소에 따라 관리체계 구축
ㅇ 문제: 드론소음 등 신규 소음원 발생 시 법제도적 대응이 어려워 관리에 한계가 있음
ㅇ 개선: 음향(주파수) 특성에 따라 소음원을 구분 관리할 수 있는 지침 마련
□ 규제관리기준 체계 개선
ㅇ 소음원 측면: 소음 발생원 저감을 위한 통일된 '규제기준'과 '권고기준'으로 구성
ㅇ 수음점 측면: 정온한 지역 조성 및 보전을 위한 '관리기준'으로 일원화
□ 규제관리기준 적용 시간대 개선
ㅇ 현황: 소음원 중심으로 관리하고 있어, 적용 시간대가 상이함에 따라 혼란 우려
ㅇ 개선
- 국민 중심으로 통계청의 생활시간 조사 결과를 활용하여, 우리나라 취침 및 기상 시간 등 현실을 반영한 개선
· 개선 내용: 2019년 기준 평균 취침 시간이 23:00 이후로, 야간 시간대 적용 시간을 현 22:00에서 23:00로 변경 검토
· 기대효과: 야간 시간대 적용 시간을 아침 7시까지 적용할 수 있어, 평일 및 금요일 평균 기상 시각까지 주간 대비 10dB(A) 강화된 소음 기준을 유지하여 수면 보장
4. 소음·진동 관련 고시 등 환경부 외 타 부처 관계법규 현황 및 개선 방향
□ 도로변 주택에서의 교통소음 적용기준 개선
ㅇ 1안: 주택건설 시, 소음 환경기준 또는 도로교통소음 기준으로 강화 및 일원화
- (평가 단위 개선 검토) 국제적인 추세에 부합하고, 2023년 항공기 소음 등 소음원 간 비교가 용이한 Lden 평가단위 및 관련 기준 적용 검토
ㅇ 2안: 적용 목적(주택건설, 소음관리)에 따라 이원화 유지 및 주택건설기준 개선
- 사업 특성에 따라 관계부처가 절충할 수 있는 협의기준 마련
- 실외소음도 확대 적용
· 현 5층 이하 실외소음도 기준을 모든 층으로 확대 적용
· 6층 이상 고층부에서도 창문을 열고 생활할 수 있는 환경권 보장에 기여
※ 단, 6층 이상 실내소음 기준 적용은 창문을 닫고 생활이 영위될 수 있다고 인정되는 경우로 한정(예를 들어 구조적으로 문을 열 수 없는 Fix창 시공 등)
· 서울시 등 지자체 소규모 환경영향평가 시, 실외소음 영향평가 근거 마련
- 야간 시간대 소음 기준 신설
· 현 「소음·진동관리법」상 도로교통소음 관리기준에 부합하는 수준으로 적용
· 야간 시간대 민원 발생 시, 소음 기준 적용의 혼란 최소화
□ 타 부처 소음·진동 관계 법규 현황 및 개선 방향
ㅇ 우리나라 소음·진동은 관계부처의 개별법에 따라 관리하고 있음
- 환경부 중심의 통합연계관리 지향
· 국토교통부: 국민의 살기 좋은 주거환경
· 국방부: 주민의 쾌적한 생활환경
· 고용노동부: 근로자의 안전한 작업환경
· 교육부: 학생의 건강하고 쾌적한 교육환경
Ⅴ. 결론 및 정책 제언
본 연구는 국민건강 보호와 생활환경 변화 대응을 위한 소음·진동 법체계 선진화 방안을 마련하기 위한 연구로, 국내 소음·진동 생활환경 변화 여건 전망 및 분석, 정부 주요 정책 추진에 따른 드론 등 신규 소음원 예측 및 선제적 대응 방향 검토, 소음·진동 민원 현황 및 관리제도의 분석을 통해 문제점을 진단하고, 소음·진동에 관한 국외 관리사례 분석과 시사점 도출을 통해 국내 소음·진동 법체계 선진화 방안을 도출하였다.
□ 소음·진동 법체계 개선
□ 「환경정책기본법」상의 소음 환경기준 개선
□ 「소음·진동관리법」상의 관리체계 선진화
ㅇ 신규 소음원에 대응할 수 있는 관리체계 구축
ㅇ 규제관리기준 체계 개선
ㅇ 규제관리기준 적용 시간대 개선

저자 : 지민규 , 안준영 , 이진희 , 주용준 , 이병권 , 김경호 , 장원석

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-240 (240 pages)

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Ⅰ. 연구의 필요성 및 목적
□ 폐기물매립장에서 발생하는 침출수로 인한 수환경 문제가 지속적으로 제기되고 있어 이에 대한 적극적인 원인조사와 대응책 마련이 필요하다. 현재 폐기물매립장 사업으로 인한 환경적 영향을 사전에 예측·평가하고 그 영향을 피하거나 최소화할 수 있도록 환경영향평가 제도를 운영하고 있으나, 사후환경조사 결과에서 수환경 오염사례가 빈번히 확인되는 상황을 고려할 때 매립장 유래 침출수 관리에 대한 환경영향평가의 실효성을 면밀히 진단해볼 필요가 있다. 또한 폐기물 매립시설은 「환경영향평가법」 이외에도 「폐기물관리법」 및 「폐기물처리시설 설치촉진 및 주변지역지원 등에 관한 법률」 등에 의해 입지선정과 시설의 설치 및 관리가 이루어지므로, 환경영향평가 시의 수환경 영향 평가항목과 현행 폐기물 관리 법제도를 연계하여 합리적인 개선방안을 모색할 필요가 있다.
ㅇ 본 연구의 주요 목적은 폐기물매립장 사업의 운영에 따른 수질오염 사례를 조사·분석하고 문제에 대한 종합적인 원인파악과 함께 개선점을 강구하는 데 있다. 궁극적으로는 수환경 문제의 원인과 연계한 폐기물매립장 사업의 환경영향평가 개선방안을 마련하여 공사·운영 시의 적정 계획수립 및 관리방안 마련에 기여하고자 한다.
Ⅱ. 폐기물매립장 시설 관리현황 및 침출수 발생 특성
□ 본 장에서는 국내 폐기물 매립시설의 전반적인 관리현황과 운영실태를 파악하기 위해 시설의 관리사항과 공공폐기물 매립시설의 운영결과를 조사하였다. 또한 매립장 유래 수환경 문제의 주요 원인인 침출수의 특성을 파악하고 오염원으로 인한 환경적 영향을 최소화하고자 매립장 종류 및 매립연한 등에 따른 수질 성상 변화를 알아보고 침출수의 효율적 처리를 위한 처리방법 등의 적용방안에 대해 검토하였다.
ㅇ 수환경 영향을 저감하기 위한 매립장 관리사항은 수질조사기준, 침출수 수위관리기준, 복토기준 등이 해당하며, 이 외 매립시설 다짐효율, 침출수 감량률, 매립시설 구조물 안정성 현황이 관련되는 것으로 조사되었다. 운영실태조사 결과, 공공폐기물 매립장에서는 해당 지표의 관리가 미흡한 시설이 다수 존재하여 개선이 필요한 것으로 확인되었으며, 관리사항은 제3장의 수질오염 원인분석 및 대책과 제4장의 환경영향평가 평가기법 개선안에서 구체적으로 다루었다.
ㅇ 침출수 성상은 매립폐기물의 종류 및 매립 기간 등에 따라 수질특성과 오염원의 생분해성 정도가 다르므로, 환경영향평가 시 적절한 침출수 처리시설의 구축과 효율적인 시설운영을 위한 계획수립을 하여야 한다. 연구에서는 이를 위해 반입폐기물과 단계별 매립에 따른 예상 수질 성상을 파악하여 적정 처리공법의 설계와 시기별 공정 운영관리 방안 수립을 제안하였다.
Ⅲ. 수질오염 원인분석 및 대책
□ 매립장 유래 수질오염 사례의 광범위한 조사는 종합적인 원인분석과 이의 개선방안을 마련함에 있어 기초자료로서 중요하다. 연구에서는 언론 및 관계부처 보도자료, 학술자료, 기술진단 보고서, 공공데이터 등의 광범 자료를 조사·분석하였으며, 문제의 원인을 파악하고 개선점을 도출하기 위해 전문가 세미나, 현지합동조사(환경영향평가 대상사업) 및 관계자 인터뷰, 이해관계자 설문조사 등을 수행하였다.
ㅇ 「폐기물관리법」 등에서 폐기물 매립시설의 설치기준, 관리기준, 사후관리기준 등의 단계별 준수사항이 제시되어 있음에도 불구하고, 미흡한 시설의 계획과 설치, 운영 시 관리기술 부족 등으로 수환경 영향이 발생한 것으로 확인되었다. 조사결과 침출수 유래 수환경 영향의 문제원인은 차수시설, 침출수 처리시설, 침출수 관리수위 및 매립 및 복토 등으로 시설의 설치 시부터 운영 및 관리 시까지 다양하게 파악되었으며, 관련한 개선방안은 매립장 설계, 시공, 운영관리의 기술적 부분을 중심으로 제안하였다.
ㅇ 폐기물매립장 이해관계자(설계·감리·시공, 시설운영관리 및 환경영향평가 대행업체) 설문조사는 매립장 입지, 계획(설계), 시공, 운영관리 및 환경영향평가 분야로 나누어 진행하였다. 설문지 응답결과, 침출수 유래 수환경 영향의 원인과 밀접하게 관련 있는 사항은 1) 매립장 입지 선정 시: 지반 특성, 2) 설계 시: 차수공법, 3) 시공시: 차수막 손상 방지, 4) 매립장 운영 시: 자연재해 및 침출수 처리공정, 5) 기타: 입지배제 기준 확립 등으로 확인되었다.
ㅇ 상기 언급한 사항들은 환경영향평가의 평가기법 개선을 위한 기반자료로서 유용하게 적용될 것으로 판단되며, 도출된 사항 중 주요 내용에 대해서는 제4장의 환경영향평가 평가기법 개선안 파트와 연계하여 구체화하였다.
Ⅳ. 환경영향평가 평가기법 개선안
□ 폐기물매립장 사업의 환경영향평가를 실효적으로 수행하기 위해서는 수환경 문제의 원인과 연계한 개선안 반영과 환경영향평가서 작성에 대한 표준화 방안을 마련해야 한다. 연구에서는 평가서 작성현황의 내용과 제3장의 연구결과를 환경영향평가 전문가에게 공유하여 평가 전반에 대한 문제점과 개선사항 의견을 수렴하였으며, 이의 자문 결과물을 최종 정리하여 전문가 포럼을 운영하였다. 포럼에서 환경영향평가 부문의 최종 개선사항으로 도출된 내용은 환경영향평가서 작성현황의 분석과 적용 가능성 확인 등을 거쳐 환경영향평가 매뉴얼과 입지 가이드라인(안)에 반영하였다.
ㅇ 환경영향평가서 작성 및 검토 매뉴얼의 보완사항으로는 대안비교 검토, 침출수 발생량 산정, 침출수 차수시설, 유량조정조 설치계획, 침출수 처리계획, 침출수 관리수위, 폐기물 매립방법(오니류 포함), 복토재 수급 및 관리계획, 사후환경영향조사계획 등이며, 전략환경영향평가 등 환경영향평가 사업 전반에 적용될 수 있는 주요 내용에 해당한다. 이의 주제는 대부분 기존의 환경영향평가서에 포함된 사항이나 금회 침출수로 인한 수환경 문제의 원인파악을 토대로 상당 부분 보완 및 개선된 내용으로 제안하였다.
ㅇ 매뉴얼은 환경영향평가서 작성 및 검토 매뉴얼(평가항목별, 사업별)의 폐기물 처리시설 항목에 보완될 예정이며, 입지 가이드라인(안)은 전략환경영향평가 업무 매뉴얼 내 (개발기본계획) 제15장 폐기물·분뇨·가축분뇨처리시설의 설치 부분에 반영할 계획이다. 매립장 사업은 문제 발생 시 타 개발사업에 비해 환경적 영향이 매우 크며 지역·사회적으로도 민감도가 높으므로 향후 타 평가항목의 심도 있는 연구결과와 함께 별도의 가이드라인 및 매뉴얼 구축방안을 제안한다.
Ⅴ. 폐기물 매립시설의 정책적 개선방안
□ 환경영향평가 개선안 도출 시 정책적 부분과 연계된 사항은 폐기물매립장의 관리에 대한 법제도 개정(안)으로 제안하였다. 관리에 대한 부분은 폐기물 매립방법, 침출수 관리수위, 지하수 검사정 오염기준 및 침출수 배출허용기준에 해당하며, 기타 사항으로 침출수 재이용 방안, 환경영향평가 시 사후환경영향조사 기간 등이 포함된다. 개정(안)과 연계된 법제도는 「폐기물관리법」, 「물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률」, 「환경영향평가법」 등이며 <표 1>과 같다.
ㅇ 법제도 개정(안)은 국내 폐기물매립장의 설계·감리 전문가, 환경영향평가 대행업체 전문가 및 공공기관(한국환경공단) 전문가의 의견수렴 과정을 거쳐 도출되었으며, 향후 개정안이 반영되려면 이슈별 보완 연구를 수행하여 필요성에 대한 정밀한 현황조사·분석 및 다양한 이해관계자의 의견을 추가적으로 수렴해야 할 것이다.
□ 기타 법제도 개정(안) 이외에도 폐기물 매립시설의 정책적 개선방안으로 최신 매립장 운영기술 제도 장려(침출수 재순환 바이오리액터), 매립장 관리감독 범위 기준 강화와 전문인력 양성, 시설물 설치기준 강화를 위한 국고 지원범위 확대, 효율적인 매립장 점검계획 이행 및 관계기관의 폐기물매립장 관리범위 확대를 제안하였다.
Ⅵ. 결론 및 제언
□ 본 연구는 폐기물매립장 사업의 수환경 분야 환경영향평가 개선방안을 마련하고자 진행되었다. 매립장 시설의 공사·운영 시 침출수 중심의 수질 영향과 관련 있는 평가항목은 수환경(수질·수리수문, 지하수), 지형·지질 및 친환경적 자원순환으로서 금번연구를 통해 환경영향평가 시 미흡했던 사항을 보완 및 개선하였다. 연구결과는 대안비교 평가, 영향예측, 저감방안, 사후환경영향조사 등을 포함한 광범위한 내용으로 주요사항에 대해서는 환경영향평가서 작성 및 검토 매뉴얼과 입지 가이드라인(안)에 반영하였고, 법제도 개정 등이 병행되어야 하는 사항은 정책적 개선사항으로 제안하였다. 이번 연구는 광범위한 자료조사뿐만 아니라 매립장 설계·감리·시공 전문가, 환경영향평가 대행업체 전문가, 매립장 관리 공공기관 전문가 및 매립장 운영관리 실무자 등 다수 이해관계자의 의견을 종합적으로 수렴하여 현실적이고 실효성 높은 결과물을 도출한 것에 의의가 있다. 한편 매립장 침출수 유래 수환경 영향을 최소화 하려면 관련 법제도 및 가이드라인 등을 보완하고 개정(안)하는 것만으로는 한계가 있다. 따라서 향후 관계부처의 적극적인 기술지원(민간시설 포함) 및 지자체(사업자 주체포함)의 체계적인 운영관리·감독의 이행 등이 뒷받침되어야 할 것이다.

저자 : 조지혜 , 최희선 , 신동원 , 김병석 , 윤성지 , 박설연 , 김정곤 , 김태형

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-239 (239 pages)

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Ⅰ. 서 론
1. 연구의 배경
□ 최근 전 세계적으로 136여 개의 국가가 2050 탄소중립을 선언하고 있으며, 이에 많은 도시들은 미래 발전 방향과 연계하여 탄소중립계획(Carbon Neutral Plan)을 수립하여 이행 중임
ㅇ 탄소중립 목표의 성패는 도시 혹은 지역단위의 탄소중립계획에 기반한 이행의 수준에 큰 영향을 받으며, 특히 인구 집중이 높은 도시에서의 노력이 무엇보다 중요함
□ 폐기물 관리는 제품의 생산과 소비, 자원의 투입(input)과 유출(output)의 관계에서 다양한 부문에 걸쳐 있으므로, 향후 도시의 계획체계에 있어 그 중요성은 더욱 커질 것으로 예상
ㅇ 특히 국내외적으로 스마트도시가 확산됨에 따라 자원의 순환성을 보다 스마트하게 관리할 수 있게 됨으로써 물질자원의 흐름 파악이 보다 용이한 도시로의 발전이 기대됨
□ 폐기물 발생 문제가 심각해짐에 따라 현행의 자원 채취-제품 생산-소비-폐기의 선형 경제 구조에서 벗어나 천연자원 소비를 최소화하고, 제품, 부품, 자재를 최대한 재사용·재활용하는 '순환경제'에 중점을 둔 순환도시 전략 수립 확대
ㅇ 국내의 경우 '스마트시티'의 정책 및 사업이 활성화되고 있고 최근 그린뉴딜 차원에서 '스마트 그린도시'를 통해 물질자원의 순환성 확보와 효율적 이용으로 지속가능한 도시를 구축하기 위한 방향으로 고려되기 시작한 상황임
□ 기존의 '자원순환형 도시' 정책은 주로 이미 발생한 폐기물의 사후 처리 관점에 주안점을 두어 왔으나, 앞으로는 환경·경제·사회의 통합적 접근의 핵심 부문인 '순환경제'의 내재화를 통해 미래 스마트 지속가능 도시의 구체적 정책기반과 접근방안을 마련할 필요
2. 연구의 목적
□ 본 연구에서는 도시 단위에서의 순환경제 접근을 통해 자원의 스마트 지속가능 관리를 고려한 도시 공간계획, 시스템, 관리전략 등의 추진체계(프레임워크)를 도출하고자 함
ㅇ 공간과 자원 간의 연계성 및 체계성을 확보함으로써 도시운용의 효율성(편의성), 투입자본의 최소화를 유도하는 경제성과 온실가스 배출 등의 환경성을 고려하여 지속가능한 도시에 더욱 근접하는 체계 지향
ㅇ 스마트성(smartness)을 최대한 활용하여 자원투입의 최소화, 폐기물 발생 억제, 자원의 재사용, 재활용 촉진방안 등의 제도적 개선방안 제시
Ⅱ. 국내외 정책동향 및 사례 분석
1. 순환도시의 개념과 발전
□ 도시는 생산과 소비를 통해 전체 GDP의 80%를 차지1)하므로 순환경제 구조로의 전환이 요구되는 주요한 공간적 영역임
ㅇ 순환도시(circular city)로의 전환은 기후변화, 생물다양성 감소, 폐기물 및 오염물질 문제와 같은 전 세계가 직면한 과제에 대한 해결방안으로 제시
□ 도시의 지속가능성을 증진시키기 위해 순환경제 개념을 도시에 도입한 순환도시는 도시를 살아있고 끊임없이 진화하는 하나의 유기체로 간주하고, 도시의 흐름을 모델링하는 새로운 프레임워크인 '도시 메타볼리즘(urban metabolism)'을 핵심으로 함
2. 국외 동향 및 사례 분석
□ 선진국의 많은 도시에서는 순환도시로의 전환을 위해 다양한 전략과 계획을 수립하여 실행
ㅇ 세밀하게는 제품 단위의 마이크로 수준(micro level)에서, 넓게는 매크로 수준(macro level)인 도시, 지역, 국가 등의 범위를 대상
ㅇ 최근 순환도시 전략을 활발하게 추진 중인 유럽 도시들을 보면, 로드맵 및 순환도시 의제, 네트워크 협업, 순환도시 이니셔티브, 순환도시 전용 프로젝트, 순환도시 전환센터 등 5개의 전략을 가지고 있음을 확인
□ 순환도시를 고려한 사례는 크게 ① 순환도시 이니셔티브 및 로드맵, 프레임워크 수립, ② 순환도시 구상 및 계획 수립, ③ 도시 메타볼리즘 시스템 구축 및 적용, ④ 순환도시특화 프로젝트 및 조직 운영, ⑤ 순환적 네트워크 협업 체계 구축 등으로 구분
□ 본 연구에서는 주요 사례 중 프레임워크 구축 사례와 공간 계획적 접근이 이루어지는 순환도시 계획 수립 및 순환시스템 사례를 중심으로 분석
ㅇ 순환도시 '프레임워크 구축' 유형의 도시들은 자원의 물질흐름 분석을 기반으로 전반적인 순환 전략 및 로드맵 제시
ㅇ 순환도시 전환을 위한 '공간 계획적 접근'은 도시·지역의 물리적인 현황 분석을 기반으로 순환경제로의 전환 전략과 계획을 제시하며, '순환 네트워크 구축' 등을 통해 도시와 기업, 도시와 도시 간의 자원 재활용을 통한 순환경제 효과 극대화
3. 국내 동향 및 사례 분석
□ 환경부는 2013년부터 현재까지 '자원순환마을 만들기 사업'을 추진 중
ㅇ 지역 시민단체 주도하에 주민, 지자체, 전문가 등이 파트너십을 구축하고 마을 단위로 지속가능한 자원순환사회 문화조성을 위한 불법투기 근절, 분리배출, 재사용 및 재활용 활성화 등을 목적으로 폐기물 감량, 업사이클링 문화 확산 등과 관련한 지역 활동을 수행
□ 서울시는 2015년 '자원순환도시 서울비전 2030'을 선포하고, 2050 탄소중립선언을 통해 서울형 그린뉴딜-그린사이클 정책 본격적으로 추진
ㅇ 2017년 '서울새활용플라자'를 건립하여 운영하고 있으며, 'Re&Up사이클 플라자' 등의 사업을 진행하고 있으며, 2021년 『공유 서울 3기 기본계획』 수립
□ 경기도는 2012년부터 '자원순환마을 만들기 사업'을 진행 중이며, 2019년에는 '경기도 업사이클 플라자' 설치 운영4)
ㅇ 2012년부터 2018년까지 참여마을 79개 예산 약 11억 원, 총 사업 수 1,726개를 추진하고 있으며, 2017년 '경기도 업사이클플라자 설치 및 운영조례', 2019년 '경기도 자원순환기본조례' 제정
□ 현재 국토교통부와 환경부를 비롯하여 다수의 정부 부처에서 스마트시티, 스마트 그린도시 등 다양한 명칭의 스마트도시 관련 사업을 추진 중
ㅇ 환경부가 추진하는 스마트 그린도시의 사업은 자원순환을 통해 순환경제를 도모하는 계획을 포함하며, 관련 스마트 기술은 '분리배출', '공간정보', '업사이클링 및 자원 재활용' 분야에서 도입
Ⅲ. 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시 프레임워크 설정
1. 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시 추진방향
□ 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시(이하 순환도시)는 '자원 및 자원으로부터 발생하는 가치를 최대한 순환하는 도시 메타볼리즘을 추구하고, 경제, 사회, 환경, 문화적 측면에서 현재와 미래세대의 수요를 충족하며 ICT 기술 및 기타 첨단 기술을 활용하여 혁신성을 지향하는 도시'로 정의
□ 본 연구에서는 순환도시의 추진방향을 다음과 같이 설정함
ㅇ 첫째, 순환형 도시 메타볼리즘 구조로의 전환
ㅇ 둘째, 스마트 기술을 활용하여 분산된 데이터의 통합 및 플랫폼화
ㅇ 셋째, 자원순환 인프라 확충 및 순환성 확대를 위한 공간구조 변화
ㅇ 넷째, 폐기물 사후처리 중심 정책에서 사전 예방적·자원 이용 효율적 정책으로의 확대
2. 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시 프레임워크(안)
□ 순환도시 추진 방향을 토대로 순환경제 기반 스마트 지속가능 도시 프레임워크 설정
ㅇ 프레임워크는 크게 기초조사 및 분석, 목표 및 계획수립, 이행 및 확산, 모니터링 및 환류로 구성
ㅇ 민간영역과 공공영역, 사회영역들 간의 연계성을 고려한 계획 추진과 이를 위한 법률 및 제도적 기반 확보 필요
3. 순환도시 프레임워크 적용 사례: A시
□ A시 B구를 대상으로 물질흐름 분석
ㅇ A시 B구 재활용업체 등 데이터를 바탕으로 e!Sankey 5pro를 활용하여 물질흐름 분석
ㅇ 공공선별장에 수거된 재활용 가능 자원 중 플라스틱은 51.9%, 플라스틱 외 자원은 19.7%, 잔재물은 28.4%에 해당. 플라스틱 종류별 선별량은 비닐류가 38.9%로 가장 많았으며, PET 6.4%, PP 3.2%, PE 1.9%, EPS 1.3%, PS 0.3% 비중 차지
ㅇ 물질흐름 분석을 통해 잔재물의 양이 약 30%에 달할 정도로 높은 비율을 차지한다는 점과 발생된 폐플라스틱이 지역 내에서 거의 순환되지 못하고 타 지역으로 이동하는 현황 파악
□ 프레임워크 단계별 A시 시행 여부 분석
ㅇ A시의 자원순환시행계획과 순환도시 프레임워크(안)과의 비교·분석
- 1. 기초조사 및 분석 단계 대상 우선순위 선정, 도시단위의 물질흐름 분석, 산업부문별 투입-배출 분석, 자원순환 전과정 평가 그리고 2. 목표 및 계획수립의 도시 및 공간계획과의 연계, 시장 창출 및 비즈니스 모델 개발과 관련하여 개선이 필요한 것으로 조사
- 분석 대상 우선순위를 선정하기 위해서는 순환 잠재성 분석이 필요하고 물질흐름에 대한 파악 요구
- 목표 및 계획단계에서는 자원순환과 도시·공간계획간 연계된 전략이 미흡하여 이를 통합적으로 고려한 연구가 진행되어야 하며, 순환경제 신시장 창출과 비즈니스 모델개발을 통해 일자리 및 산업 부가가치 창출에의 기여 또한 필요
- 순환경제 기반의 도시·공간 전략을 위해서는 현재 폐기 단계 중심의 관리정책을 개선하고, 산업 부문별 제품 생산, 소비, 폐기, 처리 등 데이터 구축과 관리가 가능한 '전주기 관리기반' 확보 필요
□ A시를 대상으로 검토한 결과, 순환경제로의 전환에 요구되는 다양한 중점요소를 도출
- 순환도시로 전환해 나가기 위해서는 공간구조 및 인프라 개선을 비롯한 데이터 및 서비스 확충, 교육 및 문화를 통한 사회기반 확대 등 필요
Ⅳ. 법률 및 계획 분석을 통한 순환도시 추진방향
□ 자원순환 및 공간계획 관련 법률과 계획을 검토하고, 연계방안 모색을 통해 제도 개선 방안 제시
□ 자원순환 및 도시 중심의 공간계획 관련 법률을 검토하여 향후 순환도시로의 전환을 위한 시사점 도출
ㅇ 첫째, 공간계획 및 자원순환계획 간 연계성 확보 필요
ㅇ 둘째, 자원순환 및 관련 시설 등에 대한 개념 재정립과 규정 확대
ㅇ 셋째, 공간계획 및 데이터 관리에 대한 체계적인 시스템 구축
ㅇ 넷째, 순환도시 촉진을 위한 자원순환 시설 인프라 확장 및 교육을 기반으로 한 문화정착과 정책 지원
V. 순환도시 체계 구축을 위한 제도 개선방안
□ 앞서의 법률 분석을 기반으로 하여 공간·인프라, 데이터·서비스, 정책·교육 측면에서 순환도시 체계 구축을 위한 10대 추진과제 도출
ㅇ 순환도시 구성 및 운용을 위한 주요 부문과 10개의 추진과제간 상호 연계
□ 10대 추진과제는 법, 제도적 개선과 불필요한 규제완화를 비롯해, 인프라 및 데이터 플랫폼, 부문 간 네트워크 체계 확립, 문화정착을 위한 교육 홍보 포함
ㅇ 도시 및 자원순환 관련부처, 민간기업, 전문가, 시민사회, 일반국민 등 다양한 주체의 참여와 협업 필요
□ 공간·인프라, 데이터·서비스, 정책·교육의 주요 개선이 필요한 분야를 중심으로 순환도시 체계 구축을 위한 전환 방향 제시
ㅇ 법률 및 계획의 체계적 정비와 개선을 바탕으로 순환도시 사업의 내재적 확대와 인프라 구축, 물질흐름에 대한 전과정 데이터 구축을 위한 플랫폼 구성
ㅇ 건축부문 순환 체계 마련과 자원순환 활성화를 위한 규제개선 인센티브 강화, 교육·홍보 및 평가체계 마련
Ⅵ. 결론 및 제언
1. 결론 및 요약
□ 순환도시는 자원의 소비와 폐기물 배출 최소화를 통해 탄소중립 이행을 위한 온실가스 배출 저감에 상당한 기여 기대
ㅇ 스마트 지속가능 도시를 위한 다양한 부문과 유형의 도시모델이 활발하게 논의되고 있는 가운데, 순환도시는 사회, 경제적 부문과의 긴밀한 관계를 가지면서도 탄소중립 실현에 실질적 역할을 할 것으로 기대
□ 본 연구에서는 우리나라 도시에 적용 가능한 순환도시 프레임워크 및 계획적 체계정립, 그린인프라 및 제도적 기반 등의 발전 방향을 모색하고 10대 추진과제 도출
ㅇ 적용 가능성 확보를 위해 순환도시 프레임워크를 도출하고 우리나라에서 순환도시를 지향하는 A시를 대상으로 그 가능성을 검토하여 시사점 제시
2. 정책 제언
□ 자원순환정책은 과거 폐기물 관리정책에서 자원순환형 사회로 한 단계 발전되어 왔으며, 이제는 사회경제적 구조의 변화를 고려하는 순환도시로 발전 필요
ㅇ 자원관리 중심의 정책에서 사회, 문화, 교육, 산업화 촉진을 넘어 도시의 공간구조, 경제구조, 기술개발을 촉진하는 데 중점을 둘 필요
ㅇ 순환도시는 처분보다는 순환이용률을 높이는 차원으로 발전되어야 할 것이며, 직매립 제로화에 따른 100%에 가까운 순환성 지향
ㅇ 순환도시의 주체 또한 국가와 지자체, 시민사회를 넘어 산업계로 확대되어야 하며, 이는 최근 범국가적인 탄소중립이라는 목표 달성을 위해 논의되고 있는 ESG(환경·사회·지배구조)와 녹색금융과 연계됨으로써 현실 가능성이 더욱 높아질 것으로 기대

저자 : 김경호 , 이진희 , 양경 , 이영준 , 이선민 , 정슬기

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-201 (201 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
□ 연구의 배경 및 필요성
ㅇ 환경영향평가는 사업의 시행단계에서 발생하는 실제 환경영향을 확인하고 저감방안을 이행하는 사후관리 단계를 통해 완성됨. 우리나라의 사후관리는 「환경영향평가법」에 따라 사후환경영향조사와 협의내용 이행관리로 구성되어 의무적으로 운용됨에도 불구하고 사후 의사결정의 기능이 크지 않음. 이는 모니터링 방법 및 평가서 작성의 미흡으로 환경영향의 확인이 불확실하고, 행정 및 예산의 부족으로 환경영향평가 전 과정에 대한 감사기능이 미흡하기 때문임
ㅇ 특히 사후평가에 따른 환경영향평가 과정 및 의사결정의 효과를 분석하여 환경영향평가 방법, 과정, 제도를 검증·개선하고, 환경영향 저감계획의 실효성과 적합성 등을 개선할 수 있는 '환류' 체계는 매우 부족한 실정임
□ 연구의 목적 및 범위
ㅇ (현황 분석) 현 시점에서 사후환경영향조사의 운영현황을 검토하고 문제점 및 개선점을 도출
ㅇ (제도 개선) 환경영향평가 사후관리제도의 통합적 운영과 환류 활성화를 위한 제도개선안을 도출
ㅇ (실행방안) 환경영향평가 사후관리제도의 선진화를 위한 사후환경영향조사 환류체계를 구축하고 이행방안을 도출
Ⅱ. 환경영향평가 사후관리제도
1. 환경영향평가 사후관리제도의 원리
□ 환경영향평가 사후관리의 원리
ㅇ 학술적으로 환경영향평가 사후관리는 환경영향평가를 수행한 개발사업(계획)의 환경영향을 모니터링하고 평가하여, 해당 사업에 대한 환경관리와 이해당사자 간의 의사소통을 수행하는 과정으로 정의됨
ㅇ 사후관리는 모니터링(monitoring), 사후평가(evaluation), 관리(management), 의사소통(communication)의 네 가지 요소로 구성되며, 국제적으로 사후관리 필요성(why), 이해당사자 역할(who), 사후관리 목표(what), 사후관리 방식(how)에 관한 17가지 원리가 적용됨
ㅇ 미국 및 유럽 등 국외에서는 모니터링 및 규정 준수에 대한 감독으로 사후관리를 정의하고 있으며, 사후관리를 통한 사업의 감사(audit) 및 환경영향평가 결과에 대한 사후평가(ex-post evaluation)를 포함함
2. 우리나라 환경영향평가 사후관리제도
□ 우리나라 사후관리제도
ㅇ 우리나라 사후관리는 「환경영향평가법」 제4절 '협의내용의 이행 및 관리'에서 규정하는 '협의내용 이행·관리'와 '사후환경영향조사'에 관한 내용에 해당함
ㅇ 시행규칙 등 하위규정에서 사후환경영향조사가 협의내용 이행 여부 확인을 포함하기 때문에, 협의내용 이행·관리와 사후환경영향조사의 구분이 모호하며, 사후환경영향 조사를 협의내용 이행을 도모하는 수단으로 인식
ㅇ 법제도상에서 환경영향평가 사후관리의 개념이 명확하지 않고, 사후관리 구성체계가 모호하고, 관리기관이 승인기관과 환경부의 이원체제로 운용되어 절차가 복잡하고 역할이 중복됨
□ 사후관리제도 개선안
ㅇ 사후관리의 제도적 원리와 국내외 사후관리제도의 현황을 토대로 법령을 포함한 제도적 개선안을 제안함. 사후관리 제도 개선안으로 법체계 부문, 사후환경영향조사부문, 협의내용 이행·관리 부문에서 모두 8가지의 개선안을 도출함
ㅇ 법제도에 환경영향평가 사후관리 개념의 도입이 필요하며, 협의기관(환경부 및 지방환경관서) 및 승인기관으로 구성된 관리기관의 역할 구분 또는 일원화하는 체제 개편이 요구됨
ㅇ 지역주민 및 비정부(시민)단체 등 공공참여를 확대할 수 있는 법제도 및 이행방안이 필요함
Ⅲ. 환경영향평가 사후관리 이행방안
1. 환경영향평가 사후관리 이행 현황
□ 사후환경영향조사 이행 현황
ㅇ 환경영향평가정보지원시스템(EIASS)에서 제공되는 현재까지의 사후환경영향조사 결과 통보서 현황 정보를 연도별로 정리한 결과, 1998년 이후 꾸준히 증가하여 2015년 이후에는 연간 평균 약 1,600건 정도의 사후환경영향조사가 실시되고 있음
ㅇ 사후환경영향조사서는 현재 한국환경연구원, 국립생태원, 한국환경공단 총 3개의 검토기관에서 분담하여 검토를 실시하고 있음. 각 검토기관별 검토대상 사업유형 중 석산개발사업(토석·모래·자갈·광물 등의 채취사업)은 사후환경영향조사를 실시하는 타 사업보다 상대적으로 사업 진행기간이 길고, 사업이 장기간 진행됨. 이에 석산개발사업을 사후관리 이행 사례 분석 대상 사업유형으로 선정하였음
□ 석산개발사업 사후환경영향조사 이행 사례 분석
ㅇ 석산개발사업으로 인한 대표적인 환경영향으로는 수계의 황폐화, 비산먼지로 인한 영향, 생태축 단절, 발파로 인한 소음·진동 영향 및 중금속으로 인한 수계·토양오염이 있음. 그에 따라 대표적인 협의내용 비산먼지 저감방안, 침사지 및 가배수로 설치 및 준설, 훼손지 복구계획 및 수목이식, 단계별 채석 및 복구 등이 제시되고 있음
ㅇ 2020년 사후환경영향조사가 실시된 113개의 석산개발사업의 검토의견을 각 항목별로 분류하여 빈도분석을 실시한 결과, 전체 항목 중 동식물상 항목의 조사결과 및 조사지점에 대한 검토의견 빈도가 전체 사업의 90% 이상, 협의내용 관리·이행에 대한 빈도가 약 80%로 가장 높게 나타났음
ㅇ 현재 사후환경영향조사 결과 통보서의 문제점을 정리하면 대표적으로 조사방법의 부적절성, 조사결과의 신뢰도 부족, 조사결과 제시 및 통보서 작성 미흡, 협의내용 이행 여부 불확실, 추가 저감대책 이행 미흡 등으로 구분 가능함
□ 사후환경영향조사 전문가 인식조사
ㅇ 사후환경영향조사 대행업체 관계자 인터뷰 결과, 사후환경관리제도 현장관리 측면에서의 문제점과 개선 필요 사항은 아래와 같이 요약되었음
- 사후환경영향조사 결과 통보서 검토 시 현실 반영
- 승인·협의기관 현장점검 강화
- 사업자(감리·시공사 포함)의 환경문제 인식 및 환경관리 의지 부족
- 사업특성을 고려한 사후관리 유연성 확보
- 사후관리 신뢰성 확보(거짓·부실 방지 제도 등의 한계)
- 사후관리 시스템 구축
- 협의내용 관리책임자(법 제35조 제3항)의 책임·권한 확대
ㅇ 환경영향평가협회 기술개발위원회에서 협회 소속 회원사를 대상으로 사후환경영향조사 결과 통보서 검토의견의 실효성과 관련된 설문조사를 실시하였으며, 현재 사후관리제도 운영의 문제점은 아래와 같이 요약되었음
- 추가 조사나 재설계 등이 필요한 무리한 검토의견
- 공사 완료 시점에서 공사 전에 반영 가능한 의견이 제시되는 등 시기의 부적절함
- 강우 시 시료 채취 금지와 같이 현실적으로 반영하기 어려운 조사시기
- 사업자 자력 검토가 불가한, 사업 영향권을 벗어나는 범위에 대한 의견
2. 이해관계자 설문조사
ㅇ 사후관리제도의 문제점을 파악하고 개선점을 도출하기 위하여, 환경영향평가 사후관리의 17가지 원리를 참조하여 관계자 설문지를 구성하고 설문조사를 실시함
ㅇ 설문조사의 문항은 사후관리의 중요성, 사후관리의 현황, 사후관리 관계자들의 역할, 사후관리와 환류, 사후관리의 문제점 및 개선방안으로 구성됨
ㅇ 사후관리의 중요성에 대해 응답한 이해관계자들은 대부분 동의하고 있었으나, 실제로 사후관리가 중요하지 않게 인식되고 있다는 점도 인지하고 있었음
ㅇ 현행 사후관리제도의 역할과 현황에 관해서는 검토기관에서 회의적으로 인식하는 경향이 있었으나, 사후관리를 위한 자원 제공이 적절치 못하다는 것에는 공감대가 형성됨
ㅇ 이해관계자 간 협력이 부족하다는 인식이 높으며 사업자의 협의내용 이행 책임감에 대해서도 부정응답이 반 이상으로, 관계자 간 소통을 위한 창구 마련이 시급함
ㅇ 사후관리가 후속 개발사업의 환경영향평가 개선에 도움이 된다는 응답이 높은 편이지만, 검토기관의 경우 실무과정에서의 경험으로 환류 인식에 부정적임
ㅇ 제도나 지침의 보완보다는 인력을 포함한 자원 확보가 절실한 상황이며, 문제점을 바라보는 관점이 관계자의 소속에 따라 달라지는 경향이 있으므로 서로를 이해할 수 있는 기회가 필요함
3. 환경영향평가 사후관리 이행방안 개선안
□ 사후관리 문제점 현황
ㅇ 사후관리제도 참여자의 역할 불분명, 모니터링 및 통보서의 낮은 신뢰성, 미흡한 사업장 환경관리, 사후환경관리 정보의 정리 및 공개 미흡, 환경부의 사후관리에 대한 낮은 비중 및 관심 등이 현재 사후관리제도 운영의 문제점임
□ 사후관리 개선 필요 사항
ㅇ 「환경영향평가법」에서 사후환경영향조사와 협의내용 관리 등을 모두 포함한 사후환경관리의 목적과 역할, 범위 등에 대한 명확한 규정이 선행되어야 함. 이후 승인기관 및 협의내용 관리책임자 등 주요 사후관리제도 참여자들의 역할 강화, 사후환경영향조사 등 대행비용 현실화, 사후환경영향조사 결과 통보서 작성규정 개선, 사후환경관리 자료의 체계적인 정리 및 투명한 공개 등을 실행·지원할 수 있는 관련 하위규정의 세부 내용이 개정되어야 함
Ⅳ. 사후관리 환류체계 구축
1. 사후관리 환류의 필요성
□ 사후관리 환류의 필요성
ㅇ 현재 우리나라의 사후관리는 단편적인 환경현황 모니터링 및 협의내용 이행 여부확인에 그치고 있으며 환경영향평가를 통해 도출된 저감계획의 실효성 및 적합성 등에 대한 검증, 분석, 평가 등이 누락된 채 진행되고 있음. 이를 개선하기 위한 방법으로 사후관리제도의 통합적 운영과 환류체계 도입·활성화 방안을 제시함
2. 사후관리 환류체계 구축방안
□ Environmental Indicator Framework(EIF)를 통한 환류체계 구축
ㅇ 사후환경영향조사의 실효성과 현실성 등을 파악하여 환경영향평가 전 단계에 피드백을 줄 수 있도록 다수의 국가 및 기관에서 사용 중인 EIF를 수정·보완하여 한국의 사후관리 환류체계를 구축하고자 하였음. EIF 구축을 위해 1) 지표항목의 설정, 2) 주요 목적, 3) 지표에 대한 연구를 진행하였으며, EIF를 기본 골격으로 일부 환경영향평가 대상사업에 대한 사후관리 환류체계를 제시함
3. 사후관리 환류체계 이행방안
□ 현행 사후환경영향조사 종합평가 활용안
ㅇ 현재 우리나라의 「환경영향평가법」상 사후환경영향조사 결과 통보서의 작성지침을 살펴보면, 사후환경영향평가 종합평가를 통해 저감계획의 이행 여부뿐만 아니라 저감계획의 실효성 등에 대한 평가를 하도록 되어 있음. 그러나 그간 종합평가 작성지침이 구체적으로 제시되지 않아 현황 파악 용도로만 사용되고 있음. 본 연구에서는 현행 사후환경영향평가 결과 통보서의 종합평가에 EIF 구조를 설계하여 이를 보완할 수 있는 개선안을 제시함
Ⅴ. 결론 및 정책 제언
□ 환경영향평가 사후관리의 발전방향
ㅇ 사후관리 핵심원리와 가치의 개념이 현장에서 적용될 수 있도록 제도적 기반이 마련되어야 함. 이를 위해 이해관계자들의 협력체계 구축, 모범적인 이행 학습이 필요하며, 누적된 경험을 반영한 현장 환경관리 이행 개선 및 지속적인 제도 개선이 수반되어야 함
□ 사후관리의 제도 개선안
ㅇ 법제도에 환경영향평가 사후관리 개념 도입, 협의기관 및 승인기관의 역할 명확화, 공공참여 확대, 환류체계(사후평가) 개념 도입, 통보서 작성 규정 개정, 법 및 시행규칙에 환경피해 방지조치 관련 명확한 규정 신설, 협의내용 이행 및 관리와 사후환경영향조사의 명확한 연계 등이 필요함
□ 사후관리 이행 개선안
ㅇ 승인기관 및 협의내용과 관리책임자 등 주요 사후관리 참여자들의 역할 강화, 사후환경영향조사 등 대행비용 현실화, 통보서 작성규정 개선, 사후환경관리 자료의 체계적인 정리 및 투명한 공개 등이 필요하며, 제도의 운영 및 관리·감독의 주요 주체인 환경부(지방·유역환경청)의 사후관리에 대한 비중, 인식, 인력 확대 및 전문성 강화가 요구됨
□ 환류체계 구축 및 이행방안
ㅇ 사후환경영향조사결과 통보서 내 종합평가 항목에 사업별 특성에 따른 정량적인 분석이 가능한 체크리스트를 추가하고, 축적된 체크리스트 작성정보 분석결과를 백서를 통해 공개하는 방안을 제안함. 이를 통해 사후환경영향조사 및 협의내용 이행관리에서 얻은 경험을 축적하고 공유하여 환경영향평가 및 사후관리제도의 발전을 도모할 수 있음

저자 : 홍제우 , 이근민 , 조한나 , 박진한 , 임정호 , 유철희 , 심창섭 , 박주영 , 조연경

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-229 (229 pages)

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Ⅰ. 서 론
1. 연구 배경
ㅇ 지난 60여 년간의 압축적 도시화를 겪은 우리나라는 기후위기의 시대에 효과적인 대응 정책 수립·이행을 위해 도시와 기후·환경과의 상호작용에 대한 이해노력을 지속하여야 함
ㅇ 기존의 도시 미기후 연구는 도시의 구조적 측면에서의 해석이 주류를 이루어왔으나, 현대의 다양한 도시의 모습을 담아내기 위해서는 인간의 활동을 나타내는 도시 신진대사(Urban Metabolism)를 고려한 분석이 필요함
2. 연구 목적
ㅇ 도시의 구조에 기반한 기존의 토지 이용 분류 모델인 국지기후대(Local Climate Zone)를 상세 분석함
- 전국의 기상 관측망(기상청), 대기질 관측망(환경부) 관측지점에 대해 국지기후대 분류를 수행하고 관측망 분포 특성을 분석함
- 인공위성 기반의 자동분류 결과와 항공사진 기반의 전문가 분류 결과의 비교 분석으로 기존 분류 방법의 장단점을 분석하고, 개선방안을 연구함
ㅇ 도시 신진대사의 정의를 제시하고, 도시 기후·환경 연구 및 정책적 활용방안을 마련함
- 도시 신진대사의 정책적 활용을 위한 정책여건, 활용예시, 데이터 구축 전략을 마련함
- 도시 신진대사를 활용한 국지기후대 분류 방법의 개선을 제언함
Ⅱ. 국지기후대 분류 방법
1. 국지기후대 분류 방법
ㅇ 국지기후대는 도시 연구에 활용하는 연구 지점 주변 환경을 경관의 관점에서 객관적으로 분류할 수 있는 토지 이용 분류 방법임
ㅇ 국지기후대는 10개 유형의 건축 유형(고층, 중층, 저층, 고밀도, 저밀도, 산개분포, 공단 등)과 7개 유형의 토지 유형(숲, 초지, 나지, 물, 불투수층 등)으로 구성됨
ㅇ 국지기후대를 활용한 도시 미기후 연구가 활발하게 진행되고 있지만, 도시 신진대사를 충분히 반영하지 못하여 도시 내 기후·환경의 시공간 변동성을 충분히 설명하지 못하고 있음
2. 기상 및 대기질 관측망의 국지기후대 분류
ㅇ 기상 관측망(618개 지점)과 대기질 관측망(412개 지점)의 국지기후대 분류를 수행함
- 항공 및 위성사진에 기반하여 관측지점 중심 약 300m 반경의 국지기후대를 대표적인 2개의 유형으로 나타냄
- 전문가 검토 결과 2개의 유형으로 구분이 어렵거나, 주의가 필요한 경우 기록을 남겨 참조할 수 있도록 함
- 모든 분류 결과는 <부록 Ⅰ>, <부록 Ⅱ>에 수록하여, 향후 관측데이터를 활용하는 모든 연구자가 활용할 수 있도록 수록함
ㅇ 전국 기상 및 대기질 관측망 국지기후대 분류 결과를 활용하여 관측망 분포 특성을 분석하고, 향후 관측망 개선 방향을 제안함
- 기상 관측망의 관측지점 분포는 대체로 국토의 토지 피복 비율을 적절하게 반영하고 있으나, 도심지를 중심으로 더욱 상세한 관측망 구축을 추진해야 할 것으로 평가됨
- 대기질 관측망은 관측망 구축 목적에 따라, 도심지에 밀집 분포하는 특성을 나타내었으나, 과학적인 대기질 모니터링과 예측기술 개선을 위해서는 도시 외곽지역을 중심으로 국토의 토지 피복 비율을 고려한 관측망 개선을 추진해야 할 것으로 평가됨
ㅇ 위성 원격탐사 자료 기반 딥러닝 방법을 활용한 국지기후대 자동분류 결과의 교차 검증 분석을 수행함
- Sentinel 2A, Landset 8 위성 자료와 이미지 인식 기반의 딥러닝(CNN: Convolutional Neural Networks)을 활용한 서울지역 50m 해상도 국지기후대 분류 결과 분석
- 서울지역의 사진 기반 전문가 분류 결과와의 비교를 수행함
- 대체적으로 두 방법론의 분류 결과는 일치하는 것으로 나타났으나, 위성 기반 분류 결과는 식생량에 민감한 결과를 나타내는 것으로 평가됨
Ⅲ. 도시 신진대사 활용방안
1. 도시 신진대사 데이터 구축 전략
ㅇ 도시 신진대사의 정책적 활용을 위해 시공간적 고해상도의 에너지 소비량(예: 전기 및 도시가스), 교통량, 유동 인구 데이터의 구축이 필요함
- 기존의 사회·경제적 통계자료의 해상도는 제한적인 항목에 대하여 연별, 동 단위별 데이터 구축에 그치는 실정임
- 고해상도의 도시 신진대사 데이터 구축을 통해 정책 목적에 맞는 대상과 그 효과를 극대화(예: 기상 조건 고려, 주중과 휴식일 구분, 주야간 및 출·퇴근시간 구분, 공간별 정책 수립 등)할 수 있음
- 구축 가능성을 평가했을 때, 통신량 기반의 유동인구, 내비게이션의 실시간 교통량 정보, 건물별 전기 및 도시가스 사용량 데이터를 정책적으로 확보하여 연구에 활용해 나가야 함
ㅇ 도시 신진대사 데이터 구축을 위해 데이터의 경제적 가치, 데이터 생산·관리·활용 체계 및 데이터 활용과 관련한 윤리원칙 마련이 시급한 과제로 보임
2. 도시 신진대사를 고려한 국지기후대 개선방안
ㅇ 읍·면·동 단위(전국 3,494곳)의 인구밀도 분포 데이터를 구축 분석한 결과, 기존의 국지기후대 분류와 더불어 4단계의 인구밀도를 함께 표기할 것을 제안함
- 인구밀도 분포의 Jenks natural breaks 적용 결과, 저밀도(1,487곳, 42.6%), 중밀도(873곳, 25.0%), 고밀도(602곳, 17.2%), 초고밀도(532곳, 15.2%)의 4단계 분류 적용이 적절하다고 평가됨
3. 도시 신진대사의 정책적 활용방안
ㅇ 도시 신진대사는 '탄소중립 2050' 비전 실현을 위한 기후변화 대응(완화 및 적응) 정책에 적극적으로 활용되어야 함
- 기존의 온실가스 배출량 감시는 행정구역 단위 또는 주요 배출 거점에 대해서 이루어지고 있지만, 전 국토에 대한 모니터링과 배출량 제어 정책 추진을 위해, 도시 신진대사를 고려한 공간정보의 활용이 반드시 적용되어야 함
- 기후변화 적응 정책 마련을 위한 기존의 리스크 평가 결과는 행정구역 단위로만 제공되고 있어, 도시 신진대사를 활용한 실질적 의사결정 단위의 고해상도 리스크 관리 체계 마련이 필요함
- 전라북도 전주시의 50m - 1시간 유동인구 데이터 시범 구축 결과에 따르면, 유동인구 데이터를 활용한 기후변화 적응 중점관리지역(hotspot) 분석 등을 통해, 국민 체감형 적응 대책 마련에 효과적일 것으로 예상됨
ㅇ 도시 신진대사 데이터는 도시의 폐기물 관리와 자원 순환 등 환경정책의 시행과 국가종합계획, 국토종합계획, 도시계획 등 도시의 건물, 교통, 에너지 정책의 시행을 위해 활용 가치가 높음
Ⅳ. 결 론
ㅇ 도시 신진대사는 국민 체감형 정책 마련을 위한 기초정보로, 기후·환경 정책뿐만 아니라 건축, 교통, 에너지를 위한 공간계획에의 활용에 도움이 될 것으로 기대함
ㅇ 기존의 도시 연구에서 적용되었던 경관 관점의 국지기후대 분류 체계는 관측지점 메타정보 관리와 관측망 개선을 위해 적극적으로 활용되어야 하며, 도시 신진대사의 특성을 반영하기 위해 지속 노력해야 함
ㅇ 도시 신진대사의 정책적 활용을 위해 유동인구, 실시간 교통량, 에너지 사용량에 대한 데이터가 구축 관리되어야 하며, 데이터의 생산·관리·활용체계 및 데이터 윤리 원칙 마련을 위한 노력이 필요함

저자 : 이승수 , 양일주 , 정아영 , 김예인 , 안현욱

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-178 (178 pages)

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□ 물관리일원화정책 시행('18.6) 이후 약 3년이 지난 시점에서 정책 시행에 따른 그간의 변화와 효과를 파악하면 앞으로 물관리 발전을 위한 정책 추진 방향을 설정하는 데 중요한 근거가 될 수 있음.
□ 본 연구에서는 해외 물관리 및 물개혁 사례를 조사하고 시사점을 도출한 후 국내 물관리일원화 전후 나타난 주요 정책 주제의 변화와 한계점을 파악하였음.
□ 이후 현재 물관리일원화정책에서 제외되었으나, 물관리 발전을 위해 필요한 농업용수와 하천의 유역단위를 통합 관리하는 방안을 제시하기 위해 각 분야의 관리 현황을 파악하고 문제점을 도출하였음.
□ 마지막으로, 효과적인 하천 및 농업용수 통합관리를 위한 10년 단위의 정책 추진 로드맵을 제시하였음.
□ 이를 수행하기 위해 다음의 연구 진행 절차를 수행했음.
ㅇ 해외 사례 조사
- 일본, 호주, 독일의 물관리 정책 및 물개혁 사례 조사
- 물관리 거버넌스, 수리권, 수리시설 및 수질관리, 데이터 기반 물관리 측면에서의 시사점 도출
ㅇ 물관리일원화 전후 주요 정책 주제의 변화와 한계점 파악
- 부처별 물관리 법령 및 계획의 변화 조사 및 법정계획 정비 추진 현황 조사
- 수량관리 기반의 수질 개선 효과 조사
- 물관리 조직개편 현황 조사 및 물관리 재정 변화 현황 파악
- 국가·유역물관리위원회의 주요 기능 및 의제 이행 현황 파악
ㅇ 하천 및 농업용수 관리 현황 분석
- 소하천, 지방하천, 국가하천 관리 현황 파악
- 하천관리의 지방이양 정책 현황 조사 및 영향 파악
- 지자체의 하천관리 사업예산 변동 현황 파악
- 농업용수의 법적 정의 및 법정계획 추진 현황 파악
- 농업용수 산정방법에 따른 문제점 파악 및 개선 방안 도출
- 농업용수의 수질 및 수생태계 관리 현황 파악
- 농업용수 분야 정보화 현황 및 비점오염원 관리 현황 파악
ㅇ 물관리 발전을 위한 정책 제안 및 통합관리 로드맵 제시
- 하천 및 농업용수 관리의 문제점 도출
- SWOT 분석을 통한 전략 목표 도출
- 분야별 세부 전략 도출 및 하천 및 농업용수 통합관리 추진 전략 로드맵 제시

저자 : 김태윤 , 진대용 , 강유진 , 권경환

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-122 (122 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
ㅇ 해양에서 많은 개발사업이 이루어지고 있으며 이로 인한 환경적 영향을 예측·평가하여 저감방안이 이행되고 있음
ㅇ 해양환경의 복잡한 특성으로 인하여 개발사업이 해양환경에 미치는 영향을 파악하는 데는 한계가 있음
ㅇ 천리안 위성자료와 수치모형에서 계산된 물리 자료를 딥러닝 기술에 적용하여 해양 오염 예측도구를 개발하고자 함
Ⅱ. 국내외 인공위성 현황 및 분석
ㅇ 국내에서 운영 중인 인공위성에 대한 내용을 서술하고 산출물을 정리함
ㅇ 국외에서 운영 중인 인공위성을 정리하고 위성별 특성을 분석함
Ⅲ. 클로로필-a 예측모형 검증
ㅇ 공간적 관측자료의 부재로 인하여 인공위성 자료를 예측모형의 검증자료로 활용하였음. 예측모형 검증에 사용된 인공위성 자료의 신뢰성에 대하여 자세하게 서술함
ㅇ 기존 예측모형과의 정확도 비교를 통하여 예측모형의 신뢰성을 확보함
ㅇ 클로로필-a 농도는 담수 유입, 영양염, 수온 등으로 계절적 변동을 보임. 개발된 예측모형이 클로로필-a의 계절적 특성 모의도 가능함을 제시함
Ⅳ. 해양오염 예측모형 적용
ㅇ 예측모형의 적용성을 검토하기 위하여 해양오염의 주요 인자인 용존유기물질에 대한 시·공간적인 변화를 예측함
ㅇ 기후변화로 인해 발생하는 기온 상승이 해양환경에 미치는 영향을 예측모형을 통하여 검토하고 활용 범위의 확장성을 확인함
Ⅴ. 결론 및 제언
ㅇ 개발된 예측모형의 신뢰성을 확보하기 위하여 연구결과를 국외학술지(IF=5.353)에 제출하였으며, 제출된 논문은 관련 분야 전문가의 리뷰를 거쳐 2021년에 게재됨
ㅇ 과학기술적, 정책적, 경제적 측면과 기후변화 측면에서 예측도구의 기대효과를 제시함
ㅇ 연구의 한계와 향후 예측도구의 발전 방향에 대하여 서술함

저자 : 진대용 , 표종철 , 김도연 , 조윤랑 , 한국진

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-295 (295 pages)

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Ⅰ. 서 론
□ 연구의 필요성
ㅇ 환경(정책)분야에서 AI 기술 활용은 그린 뉴딜과 디지털 뉴딜 연결에 주체적인 가교역할을 할 수 있지만 그 역할을 충분히 수행하지 못하고 있음
ㅇ 환경 분야의 데이터를 AI 기술을 중심으로 체계적이고 종합적으로 활용하기 위한 전략구축이 필요한 상황임
ㅇ 'AI 기반 환경 감시 체계' 구축을 위해서는 환경변화탐지, 자연재해 분석, 매체별 오염 발생패턴 분석 등 사례구축이 우선적으로 필요하며 이를 통해 필요한 요소 도출 및 프로세스 설계가 필요함
□ 연구의 목적
ㅇ AI 및 XAI 복합적 활용을 통한 AI 기반 환경 자동 모니터링 및 대응을 위한 주요 사례를 구축하고 이를 토대로 'AI 기반 환경 감시 체계' 구축 전략을 제시함
Ⅱ. 선행연구
□ 환경정책연구에서 AI 연구 활용 범위의 확대
ㅇ 기존 의사결정 방법론의 한계를 다수의 파라미터로 구성된 AI 모델로 개선 가능
ㅇ 환경연구에서도 AI 방법론의 활용이 확대 중임
- 수치, 이미지, 영상 등 다양한 형태의 데이터를 변수로 활용 가능하며 예측, 분류, 검출, 변화탐지 및 영향력 분석 등이 가능함
- AI는 성능 측면에서 높은 정확도를 나타내지만, 복잡한 모델 구성으로 인해 설명력이 낮은 문제가 존재함
□ 설명 가능한 인공지능(XAI: eXplainable AI)의 등장으로 예측과 동시에 영향력이 큰 요인을 확인하여 의사결정을 위한 양적 자료로 활용 가능성 확대
ㅇ 블랙박스(Black-Box) 구조로 되어 있는 인공지능 알고리즘의 투명성과 신뢰성 확보를 위해 XAI 연구가 활발해지는 추세임
- 2017년 미 방위고등연구계획국(DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency)에서 발표한 설명 가능 인공지능 프로젝트인 XAI를 시작으로 설명 가능한 인공지능의 기술 연구가 본격적으로 전개 중임
ㅇ XAI 분석 연구는 대기오염, 수질오염, 토양오염 등의 환경오염 문제뿐만 아니라 생태계 분야 등 다양한 환경 분야에서 적용되고 있음
- XAI 중에서 LIME(Local Interpretable Model-agnostic Explanations), SHAP(SHapley Additive exPlanation), Grad-CAM(Gradient-Class Activation Map) 등의 모형이 주로 활용되고 있음
□ IoT, 드론, 무인이동체 등 다양한 애플리케이션 및 기기를 통해 데이터 수집이 가능해져 환경 빅데이터가 축적되고 있으며 AI 적용 연구가 확대되는 추세임
ㅇ 환경분야에서 생성되는 이미지 및 영상 데이터는 기후, 환경오염(대기, 수질, 토양, 소음 등) 등 다양한 분야에 관련되어 있음
- AI 기반 예측, 분류 및 결측 데이터 보간 연구 등이 활발히 수행 중임
- 예측연구뿐만 아니라, XAI 기반 예측에 영향력이 큰 요인들을 제시하여 의사결정을 위한 양적 자료로 활용 가능성 확대
Ⅲ. AI 기반 산지 변화 탐지
1. AI 기반 산지 변화 탐지 연구의 개요
□ GIS와 원격탐사 기술을 이용한 산지 변화에 대한 실태 조사, 의심지 도출 및 후속 조치와 같은 대응이 이루어지고 있지만, 산지 변화의 조기 탐지 수행을 통한 피해지역의 조기 대응과 피해 축소가 필요함
□ 따라서 본 연구는 딥러닝 기술을 이용한 산지 변화 탐지에 대한 가능성을 제안함
2. 국내외 산림지도 현황
□ 국내외 산림지도 공급 현황
ㅇ 국토정보 플랫폼(국토지리정보원), 산림공간포탈서비스(산림청), AI 허브 산림수종 항공이미지 자료(한국지능정보사회진흥원) 등
ㅇ UCI Machine Learning Repository(미국), Skyscape dataset(독일 항공우주 센터), Semantic Change detection dataset(중국 우한대학교) 등
3. AI 기반 산지 변화탐지 입력자료 구성 및 모델 구성
□ AI 모델 입력자료 구성
ㅇ AI 허브 국토환경데이터에서 산림수종 항공이미지를 활용함
ㅇ 항공영상을 128×128로 세분화하여 한 영상당 16장의 이미지로 구성하고, RGB 항공영상 정보의 정규화를 수행함
ㅇ 라벨링 데이터는 산림과 비산림으로만 구분하기 위해 바이너리 어노테이션(binary annotation)을 수행하였고, 판독 불가의 라벨이 포함된 항공 이미지는 제외함
ㅇ 수도권 지역의 학습 이미지 총 1만 6,000장과 검증 이미지 총 1,600장을 AI 모델 입력자료로 활용함
ㅇ 산지 변화 탐지 성능 테스트를 위해 카카오 지도(Kakao Map)의 동 지역 다(多) 시기 테스트 이미지 데이터셋(data set)을 구성함
□ AI 모델의 구조
ㅇ 이미지 분할(Image segmentation)에 특화된 U-Net 딥러닝 모델 구조를 적용
ㅇ 기훈련된 U-Net 딥러닝 아키텍처의 레이어 구성과 하이퍼 파라미터를 파인튜닝(fine-tuning) 하여 산지 변화 탐지 학습을 수행
4. AI 모델 산지 변화탐지 결과 및 활용방향
□ U-Net 모델의 훈련 및 검증 결과는 산림과 비산림 지역을 잘 구분하였고, 실제 라벨링 지역과 유사한 패턴을 보이는 것을 확인함
□ 훈련된 U-Net 모델에 카카오 지도의 동 지역 다(多) 시기 이미지 적용 시 산지의 변화를 잘 구분하는 것을 확인하여, 산지 변화 탐지에 대한 딥러닝 모델의 활용 가능성을 확인함
Ⅳ. AI 기반 기후·대기오염과 코로나19 상관관계 분석
1. AI 기반 기후·대기오염과 코로나19 상관관계 분석 연구개요
□ 기후변화가 코로나19의 확산에 직접적인 영향을 미친다는 증거는 없으나, 관련 논의는 지속적으로 진행 중인 상황임
□ 2020년 서울시를 대상으로 기후 및 대기오염과 코로나19의 상관관계 분석을 수행하고, 기후 및 대기오염 인자와 코로나19 확진 사이의 관계에 대해 모의한 AI 모형 구축 가능성을 검토함
2. 기후·대기오염과 코로나19 상관관계 관련 선행연구 검토
□ 최신 국내외 연구사례 분석 결과, 국가별 결과가 상이하며 기후 및 대기오염 변수가 코로나19에 직접적인 영향을 미친다고 보기에는 어려운 것으로 사료됨
ㅇ 코로나19 사태 이후 기후 및 대기오염 영향 연구가 활발히 진행 중임
- 메르스, 사스, 코로나19 등 감염병은 계절적 패턴을 보이며 기온, 습도 데이터를 활용하여 예측 가능성을 검토함
- 유럽에서는 코로나19로 인한 사망에 이산화질소(NO2)가 중요한 요소인 것으로 추정하였으며, 인도에서는 코로나19로 에어로졸 광학깊이(AOD)가 20년 만에 최저 수준으로 나타남
3. 기후·대기오염과 코로나19 상관관계 분석 및 결과
□ 2020년도 서울시 중심 기후 및 대기오염과 코로나19 상관관계 분석 시범 연구 사례 도출
ㅇ 코로나 관련 확진자 및 사망자 수, 기후 및 대기오염 데이터 수집을 통한 학습 데이터셋 구축
ㅇ 계절적 요인을 제외하기 위한 시기별(구간별) 스피어만(Spearman), 켄달(Kendall) 상관관계 분석 수행
- 전체기간 분석 결과 기온 변수가 코로나19 확진자 수와 높은 상관성을 나타냄
- 하지만 기온 변수의 코로나 시기별 상관계수 부호와 값이 크게 바뀌어 결과에 일관성 문제가 있음을 확인
ㅇ 분석 결과 한계점을 확인하였으며, 향후 분석 시 정책, 사회활동 변수 추가 필요
- 코로나19 확진자 수를 추정할 수 있는 직접적인 관련 입력변수(정책, 인구 이동 등)를 추가하여 분석 수행 필요
- 분석대상이 되는 기간이 2020년 1개 연도로, 데이터 축적을 통해 이를 늘릴 필요가 있음
Ⅴ. AI 기반 침수 흔적 탐지
1. AI 기반 침수 흔적 탐지 연구 개요
□ 오픈데이터(Open Data)를 활용하여 AI 기반 도심 침수 흔적 탐지 체계 구축 연구를 수행함
□ GIS 기반 공간 데이터 전처리, 파이썬 기반 전처리 데이터의 AI 모델 입력자료 구축, 기계학습 모델 구축을 통한 침수 흔적 탐지 학습 및 활용한 입력 데이터 중 침수 탐지에 중요한 인자 추정
□ 침수 취약 지도 작성과 중요 인자 파악 및 분석, 기후변화시나리오 데이터를 적용한 미래 침수 취약지역 예측 및 분석 수행
2. AI 기반 침수 흔적 탐지 입력자료 및 모델 구성
□ AI 모델 입력자료 구성
ㅇ 환경 빅데이터 플랫폼, 기상정보포털, 그리고 환경공간정보서비스를 통한 수문분석도, 지형분석도, 기후변화 시나리오 데이터, GIS 데이터를 활용함
ㅇ 취득한 공간 데이터의 수도권 지역으로 공간적 범위 일원화, 래스터화 및 적층을 통한 입력자료 구성을 진행함
ㅇ 랜덤 포레스트 모델 훈련을 위해 침수위선상 침수 범위의 150지점을 훈련데이터로, 50지점을 검증데이터로 사용함
□ AI 모델의 구성
ㅇ 앙상블 학습 방법을 활용하는 대표적인 기계학습 모델인 랜덤 포레스트(Random Forest) 모델 구성과 학습을 통한 수도권 지역 침수 흔적 탐지 성능 평가를 진행함
ㅇ 침수 흔적 탐지 결과에 대한 입력자료의 민감도 분석을 위해 랜덤 포레스트 모델의 변수 중요도(Variable importance)를 추정함
3. AI 모델 침수 흔적 탐지 성능 및 검증
□ 랜덤 포레스트 모델 침수 흔적 탐지 성능 평가
ㅇ 랜덤 포레스트로 학습한 침수 흔적 범위와 측정된 침수 흔적 범위와 유사한 결과를 확인함
ㅇ 훈련된 모델을 수도권 전역에 적용한 수도권 지역 침수 취약 지도를 통해 한강 수변 중심으로 침수 취약도가 높음을 확인함
4. 기후변화 시나리오를 통한 침수 흔적 예측
□ RCP 8.5 시나리오 적용을 통한 침수 흔적 변화 예측
ㅇ 미래의 RCP 시나리오를 훈련된 랜덤 포레스트 모델에 적용하여, 강수량 변화에 따른 수도권 지역 침수 흔적 범위 변화를 확인함
ㅇ 기후변화 시나리오에 따른 AI 기반 도심 침수 피해 예측 등의 활용을 기대함
Ⅵ. AI 기반 미세먼지 발생패턴 분석: 고농도 사례를 중심으로
1. AI 기반 미세먼지 발생패턴 분석 연구 개요
□ AI 기반 고농도 미세먼지 발생패턴 분석 연구의 필요성
ㅇ 우리나라의 미세먼지 농도는 관련 정책의 수립 및 적극적인 이행으로 전반적으로 감소하는 추세임
ㅇ 하지만 고농도 미세먼지 현상은 계속해서 나타나고 있고, 지속기간이 길어지는 사례는 여전히 존재하며, 국민들의 미세먼지에 대한 불안감은 아직까지 해소되지 않은 상태에서 환경에 대한 인식 및 관심이 높아짐에 따라, 관련 정책이 늘어나고 있음
ㅇ 미세먼지 발생 패턴분석을 위한 AI 모형의 구축을 수행하고 활용방안을 제시함
2. AI 기반 미세먼지 발생패턴 분석 입력자료 및 모델 구성
□ AI 모델 입력자료 구성
ㅇ 에어코리아, 기상정보포털 등을 통한 대기질, 기상·기후자료, 외부요인(중국 대기질) 자료를 활용함
ㅇ 2017~2019년 충남 지역을 대상으로 하였으며, 대기측정망을 기준으로 데이터를 재구성함
□ AI 모델 구성
ㅇ 부스팅 기반 방법을 활용하는 대표적인 기계학습 모델인 XGBoost 모델 구성 및 학습을 통해 미세먼지 추정 모형 구축을 진행
3. AI 기반 고농도 미세먼지 발생패턴 분석모델 성능 및 활용 가능성 검토
□ 미세먼지 추정 성능 테스트
ㅇ 테스트 데이터에 대해 구축된 모형에서 추정값과 실측값을 비교했을 때 대부분의 경우 경향을 추적할 수 있음을 확인함
ㅇ 하지만 고농도 미세먼지 대해서는 추정이 잘되지 않는 부분들이 일부 존재하였으며, 이 부분은 향후 학습 데이터의 증가 및 관련 변수들의 추가선정을 통해 보완할 수 있을 것으로 사료됨
□ 미세먼지 발생패턴 분석 결과
ㅇ 구축된 모형에 PDP 및 SHAP 방법론을 적용하여, 미세먼지 농도 추정에 대한 모델의 판단 근거를 도출할 수 있음을 확인함
ㅇ 미세먼지 발생패턴의 핵심인자를 파악하고, 주요 사례별로 모형값 결정에 대한 입력 변수의 기여도 분석 사례를 제시함
□ AI 기반 고농도 미세먼지 발생패턴 모형의 활용 가능성 검토
ㅇ 대기오염물질, 기상·기후 요인, 중국 대기질 데이터 등의 활용을 통해 PM2.5를 추정하는 AI 모형 구축이 가능함
ㅇ SHAP값은 구축한 AI 모델의 출력값에 의존적인 모형이며, 구축된 모형의 특성에 종속된다는 한계가 있음
ㅇ 출력된 결과는 입력변수와 출력변수의 패턴 분석을 통해 상관관계를 체계화하는 것에 가까우며, 인과관계를 보장하지 않는 한계가 있음
ㅇ 그럼에도 AI 모형으로 입력되는 변수들의 PM2.5 추정에 샘플 단위로 영향력을 제시할 수 있음
ㅇ 향후 전문가들과의 논의를 통해 미세먼지 농도 추정에 대한 기여도의 정합성을 검토하여, 신뢰도 높은 정량평가모델로 개선할 필요가 있음
Ⅶ. 결론 및 정책 제언(학술적 성과)
□ 환경 디지털 뉴딜을 위한 AI 기반 환경분야 연구사례 제시
ㅇ AI 기술을 중심으로 환경 변화 탐지 사례(산지 변화 탐지), 자연재해 분석 사례(침수탐지 및 예측), 감염병 분석 사례(기후 및 대기인자와 코로나19 상관분석, 매체별 환경오염 분석 사례(미세먼지 발생패턴 분석)의 환경분야 활용 사례를 제시
ㅇ 수치, 이미지, 지리정보 등 다양한 데이터를 입력변수로 활용 가능하며, 연구목적에 따라 관심변수의 추정 및 예측, (이미지) 변화 분석, 변수의 영향력 분석 등에 활용할 수 있는 가능성을 제시함
ㅇ XAI 모형을 통해 구축된 모델의 값 출력에서 영향력이 큰 요인들을 제시하여, 의사결정을 위한 양적 자료로 활용하기 위한 방안을 제시함
□ AI 기반 감시 체계 구축을 위한 필수 요소 및 활용방안
ㅇ 다수 환경분야에 대한 실제 AI 적용을 통해, AI 기반 감시 체계 구축을 위한 필수요소 및 기본적인 모형 구축 및 분석 과정을 정립함
ㅇ AI 기반 감시 체계의 필수요소는 데이터 구축(데이터 수집 또는 생산) ⇒ AI 모형구축 ⇒ AI 모형 기반 분석 및 감시 실시 ⇒ 결과 도출 및 정책 근거자료 확보의 과정으로, 이를 통해 AI 기반 감시 체계 구축 가능
ㅇ 지속적으로 활용 가능한 환경감시 체계 구축을 위해서는 실시간 또는 주기적 자동 데이터 수집이 필수적임
ㅇ AI 모형을 구축한 뒤 모형 출력 결과를 활용 및 고려하지 못한 부분에 대한 모형 업데이트를 수행하는 등의 선순환 체계 구축 필요
ㅇ 모형 구축 및 결과 해석의 과정에서 전문지식과의 정합성이 확보되면, 향후에는 지속적(자동)으로 결과를 도출하여 환경 이슈 대응방안 수립 시 과학적 정책 근거 자료를 제시함으로써 감시 체계의 역할을 수행할 것으로 기대함
□ 후속 과제 제안
ㅇ 정밀하고 실용성 높은 분석을 위해서 고해상도의 시·공간 데이터 구축이 필요하고 구축된 데이터의 질에 따라 결과 및 활용 범위가 달라지기 때문에, 데이터 구축이 필요한 영역에 대한 검토, 목적에 맞는 고해상도 데이터 생산을 위한 연구 수행을 제안함
ㅇ 매체별 오염, 자연재해 분석 등 AI 및 XAI 모델을 구축하고, 도출된 결과를 토대로 전문가와의 정합성 검토, 물리적 모델링 및 시뮬레이션 결과 등과 비교분석을 비롯해 관련 내용을 합리적으로 반영하기 위한 연구 필요

저자 : 김용건 , 서양원 , 배현주 , 양유경 , 최기철

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-160 (160 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
□ '지구온난화 1.5℃ 특별보고서'(IPCC, 2018)는 산업화 이전 대비 지구평균온도 상승을 1.5℃ 이하로 억제하였을 때 기후변화로 인한 위험을 상당 부분 줄일 수 있으며, 이를 위해서는 2050년까지 전 지구적인 탄소중립이 필수적임을 지적
ㅇ 2019년 73개국이 2050년 탄소중립 계획을 발표하였고, 2020년 일본과 중국이 각각 '2050 탄소중립'과 '2060 탄소중립'을 선언하였으며, 2021년 미국 바이든 행정부 또한 '2050 탄소중립'을 선언하며 탄소중립은 더 이상 거스를 수 없는 뉴노멀로 정착
□ 우리나라는 2020년 10월 '2050 탄소중립'을 선언하고, '2050 탄소중립'을 비전으로 하는 '2050 장기저탄소발전전략'을 2020년 12월 UN에 제출
ㅇ 기준연도인 2018년의 우리나라 온실가스 배출량은 683.6백만 톤CO2eq로 이를 전량 감축 및 흡수하기 위해서는 사회·경제 모든 영역에서의 대전환이 필수적
- 이를 위해 우리나라는 2020년 12월 '2050 탄소중립 추진전략(안)'(관계부처 합동, 2020), 2021년 10월 '2050 탄소중립 시나리오'(2050 탄소중립위원회, 2021)를 확정함
- 이러한 탄소중립 전략들의 효과적인 이행 촉진을 위해서는 정책 이행에 따라 예상되는 환경·경제적 파급효과 분석을 토대로 합리적인 정책 추진방향 제시가 필요
ㆍ특히 발전부문은 감축잠재량이 가장 큰 부문으로 발전부문의 석탄화력 퇴출, 수소연료전지, 무탄소 신전원과 같은 주요 온실가스 감축수단이 온실가스뿐 아니라 대기, 건강에 미치는 영향을 살펴봐야 할 필요성이 높음
□ '2050 장기저탄소발전전략'에서 제시한 2050 탄소중립이 비용, 온실가스, 대기 및 건강영향에 미치는 효과를 정량적으로 분석하여 정책적 시사점 모색
ㅇ 전력부문 최적화 모형을 이용하여 탄소중립 시나리오에 따른 발전부문 대기오염 배출량을 전망하고 대기오염 배출량에 따른 건강영향 피해를 정량적으로 도출
ㅇ 정량적 분석결과를 바탕으로 기후·대기·에너지 분야별 추진과제와 상호 연계체제 등 탄소중립 달성에 따른 환경·에너지 정책 시사점 모색
Ⅱ. 탄소중립 추진전략 및 관련 계획 분석
1. 2050 탄소중립 전략
□ 2050 장기저탄소발전전략(2020.12)
ㅇ (배경) 파리협정은 기후변화 대응 정책의 장기적 비전 관점에서 각 당사국에 2020년까지 장기 저탄소 발전전략 수립을 권고
ㅇ (비전) 2050년 대한민국 비전으로 '2050 탄소중립'을 제시
- 한국판 뉴딜의 그린과 디지털 기술을 접목하여 시너지 효과를 발휘하고, 기후기술혁신을 위한 과감한 투자와 지원 시행
- 국제사회가 2050 탄소중립을 위해 공동의 노력을 펼칠 수 있도록 선도적 역할 수행
ㅇ (기본 원칙) 기후변화 대응을 위한 국제사회 노력에 동조, 지속가능한 선순환 탄소중립 사회 기반 마련, 국민 모두의 공통노력 추진
ㅇ (발전부문 감축수단) 재생에너지 중심의 전력공급, 연료전지 및 그린수소 확대, 화석연료 발전에 대한 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술 적용
□ 2050 탄소중립 추진전략(안)(2020.12)
ㅇ (비전) 온실가스 감축 중심의 적응적 감축에서 새로운 경제·사회 발전전략 수립을 통해 능동적 대응을 도모하여 탄소중립·경제성장·삶의 질 향상 동시에 달성
ㅇ (3+1 전략추진) 경제구조의 저탄소화, 신유망 저탄소산업 생태계 조성, 탄소중립사회로의 공정전환, 탄소중립 제도적 기반 강화
- (발전부문 관련 중점과제) 에너지 전환을 위한 정책으로 '에너지 탄소중립 혁신전략' 마련(일정: 2021년 4분기, 주관부처: 산업통상자원부)
□ 2021년 환경부 탄소중립 이행계획(2021.3)
ㅇ (비전) 2050 탄소중립 사회: ① 탄소순배출 제로, ② 경제성장 달성, ③ 포용사회 구현
ㅇ (발전부문 중점과제) 에너지 전환
- 주민참여형 수상 태양광 개발 확대
- 친환경 수열에너지 활성화
- 환경영향평가 제도개선을 통한 해상 풍력 활성화
- 환경기초시설 신재생에너지 생산·보급 기지화
- 환경자원 활용 재생에너지 보급·확대 로드맵 수립
□ 2050 탄소중립 시나리오(2021.10)
ㅇ (비전) 기후 위기로부터 안전하고 지속가능한 탄소중립 사회
- 책임·포용·공정·합리·혁신 5가지 기본원칙을 기반으로 수립
ㅇ (발전부문) A안은 화력발전을 전면 중단하여 전환부문에서 온실가스 배출이 발생되지 않으며, B안은 석탄화력발전은 퇴출되나 LNG 발전의 경우 유연성 전원으로 활용하는 방안 제시
2. 온실가스 감축목표 및 관련 계획
□ 2030 국가 온실가스 감축 로드맵 수정안(2018.7)
ㅇ (기본방향) 국제사회에 약속한 국가 온실가스 감축목표 이행 가능성 제고
ㅇ (감축목표) 감축 후 배출량 536.0백만 톤CO2eq(2015년 대비 22.3% 감축)
- 국내 부문별 감축 후 배출량 574.3백만 톤CO2eq, 잔여감축량 38.3백만 톤CO2eq은 산림흡수원 활용 및 국외 감축분
ㅇ (발전부문 감축목표) 2030년 감축 후 목표배출량 192.7백만 톤CO2eq
- (감축수단) 발전인프라 개선, 친환경 발전믹스 강화, 집단에너지, 잠재감축분
□ 2030 NDC 상향안(2021.10)
ㅇ (감축목표) 2018년 대비 40%까지 국가 온실가스 감축목표를 대폭 상향하여 감축 후 배출량 436.6백만 톤CO2eq
ㅇ (발전부문 감축목표) 2030년 감축 후 목표배출량 149.9백만 톤CO2eq
- (감축수단) 석탄발전 축소, 신재생에너지 발전 확대, 추가 무탄소 전원(암모니아 터빈), 재생에너지 보급 확대
3. 에너지 분야 관련 계획
□ 제3차 에너지기본계획(2019.6)
ㅇ (개요) 「저탄소 녹색성장 기본법」 제41조에 의거, 20년을 계획기간으로 잡아 5년마다 수립·시행되는 계획으로 중장기 에너지 정책의 철학과 비전, 목표와 추진전략 제시
ㅇ (비전) 에너지 전환을 통한 지속가능한 성장과 국민의 삶 제고
- 에너지 정책 패러다임을 소비구조 혁신 중심으로 전환
- 깨끗하고 안전한 에너지믹스로 전환
- 분산형, 참여형 에너지 시스템 확대
- 에너지산업의 글로벌 경쟁력 강화
- 에너지 전환을 위한 기반 확충
□ 제9차 전력수급기본계획(2021.1)
ㅇ (개요) 중장기 전력수요 전망 및 이에 따른 전력설비 확충을 위해 「전기사업법」 제25조 및 동법 시행령 제15조에 따라 2년 주기로 수립
ㅇ (기본방향) 정책환경, 국외동향을 통한 시사점 도출 후 수립방향 설정
- 정책환경 변화
ㆍ안전하고 깨끗한 전원믹스로의 에너지 정책 전환 필요성 증대[『제3차 에너지기본계획』(산업통상자원부, 2019), 『미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)』(관계부처 합동, 2019)]
ㆍ온실가스 추가감축을 위한 전환부문 이행방안 마련('2030 국가 온실가스 감축 로드맵 수정안', '2030 NDC'와 연계해 구체화)
ㆍ저탄소 경제·사회로의 이행을 위해 신재생에너지 투자 가속화 필요(『한국판 그린뉴딜 종합계획』)
ㅇ (감축목표) 2030년 목표 온실가스 배출량 196.2백만 톤CO2eq, 미세먼지 배출량 2019년 대비 57% 저감
- (감축수단) 가동 후 30년 도래 석탄발전설비 24기 폐지, 잔여 석탄설비 연간 발전량 제약, 환경설비 개선, 미세먼지 계절관리제 시행 등
4. 미세먼지 관련 계획 및 정책
□ 미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)(2019.11)
ㅇ (개요) 「미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법」 제7조에 근거하여 5년마다 수립되는 법정계획으로 향후 5년간 미세먼지 저감 및 관리의 정책방향과 추진과제 제시
ㅇ (비전) 맑고 깨끗한 공기, 미세먼지 걱정 없는 대한민국
ㅇ (감축목표) 2024년 목표 초미세먼지(PM2.5) 연평균 농도 16㎍/m3(2016년 대비 35% 이상 저감)
- (발전부문 추진과제 ①) 석탄화력 미세먼지 저감 추진
ㆍ고농도 계절 집중감축 조치 시행으로 석탄발전소 가동중단 시기를 기존 봄철(3~6월)에서 고농도 계절인 12~3월로 조정하고 대상 발전기 확대
ㆍ상한 제약(석탄발전 배출량 80% 수준)을 고농도 계절 내 상시 전환
ㆍ노후 석탄발전소의 폐쇄일정 재조정
ㆍ집진·탈황·탈질 설비 등 석탄발전 환경설비 투자 확대 및 대기오염물질 저감기술 개발 확대
ㆍ석탄발전소 저탄장 옥내화 추진
- (발전부문 추진과제 ②) 재생에너지 확대, 환경급전 시행을 통한 친환경 에너지 전환 및 도서지역 소규모 발전소 등 사각지대 관리 강화
ㆍ『제3차 에너지기본계획』에서 제시한 재생에너지 발전비중 확대를 위한 설비보급 확대
ㆍ약품처리비, 배출권거래 비용 등 환경비용을 반영하는 환경급전 시행을 통해 친환경 발전 가격경쟁력 제고
ㆍ도서 발전시설 18기, 대기오염물질 배출시설로 관리 강화
ㆍ섬 지역 발전소의 발전연료를 친환경 연료로 전환 추진
□ 대기관리권역별 대기환경관리 기본계획(2020-2024)(2020.4)
ㅇ (개요) 대기권역별 대기환경관리 기본계획은 『미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)』을 최상위 계획으로 하며, 지역별 상호영향을 고려하여 광역적인 관리가 필요한 권역에 대하여 세부 저감계획을 수립
ㅇ (발전부문 감축수단) 사업장 대기오염물질 총량관리제
- 연도별로 배출허용총량을 할당하고, 할당량 이내로 오염물질을 배출하도록 규제
ㆍ배출허용총량을 초과하는 경우 총량초과과징금 부과 및 다음 연도 배출허용총량 감량
- 할당량에 비해 배출량이 적은 사업장은 잔여 배출허용총량을 판매할 수 있으며, 배출량이 할당량에 비해 많은 사업장은 동일권역 내에서 배출권 구매 가능
- 총량관리사업장은 「대기환경보전법」에 따른 총량관리 대상 오염물질에 대한 기본부과금 면제, 연간 오염물질 배출량이 20톤 미만인 3종 사업장에 대해서는 배출허용기준을 130%로 완화 적용
Ⅲ. 발전부문 탄소중립 분석 방법론
1. 발전부문 최적화 모형
□ 선형계획법을 활용한 발전부문 설비 건설 및 운영 최적화 모형 구축
ㅇ 수리계획법의 한 형태로 최적화를 위한 목적함수와 제약식으로 구성되며, 최적화의 대상이 되는 변수와 외생적 모수 및 이들의 관계를 연결하는 집합들을 포함
ㅇ 분석기간에 요구되는 전력수요를 충족하기 위한 다양한 발전소의 건설 및 운영방안을 최적화 문제를 풀어 해로써 도출
ㅇ 최적화 모형 목적함수:
ㅇ 가동제약
ㅇ 수요제약
ㅇ 예비율제약
ㅇ 저장장치제약
ㅇ 배출량 제약
ㅇ 집합 및 원소(set)
- k : 발전기
- s : 저장장치
- r : 수요구간
- v : 건설연도
- cp : 계획기간
ㅇ 매개변수(parameter)
- df : 할인율
- INVk,t : 투자비(연간 균등화 비용)
- FCk,t : 연간 고정비
- Lk : 수명기간
- VCk,t,r : 변동비
- CFk,t,r : 최대 이용률
- selfk : 소내소비율
- RFk,t : 피크기여도
- RMt : 목표 예비율
- Dt,r : 수요
- stfs : 저장장치 효율
- CO2coefk,t,r : CO2 배출계수
- CO2capcp : 계획기간 배출량 변수
ㅇ 변수(variable)
- Pk,t,r : 발전량
- Nk,v : 신규발전기 용량
- sts,t,r : 전력 저장량
□ 입력자료
ㅇ 주요가정
- 적정한 시간 내에 안정적인 최적해의 도출이 가능하도록 8,760시간을 48개(4계절, 주중·주말, 06~09시·09~12시·12~14시·14~16시·16~22시·22~6시)의 집단으로 묶어서 분석 단위를 줄이는 방식을 적용
ㅇ 입력자료
- 주요 입력자료로는 발전설비 현황, 발전설비 진입 및 퇴출, 전력수요, 연도별 전력수요 증가율, 발전기별 효율, 발전기별 배출계수, 초기투자비, 계통연계비용, 연료비용, 운전유지비용, 열간 기동비용, 발전기별 기술특성자료, 양수발전기 기술특성자료, 예방정비일, 고장정지일, 신재생에너지 시간대별 이용률을 활용함
2. 대기오염에 따른 건강피해비용 분석 방법론
□ 국외 연구현황
ㅇ Enerdata(2014)
- EU의 저탄소발전전략 시행 시 건강영향 변화를 평가하기 위해 수행된 연구
- PM2.5, PM2.5의 전구물질, NOx 및 SO2가 평가 대상이며 해당 물질의 저감으로 인한 건강영향 및 그로 인한 편익을 추정
- 편익이전 기법을 활용하여 건강편익을 추정하였으며, 유럽환경청(EEA, 2008)의 연구에서 도출한 화석연료를 이용한 전기 생산에 관련된 건강편익 추정치를 활용
ㅇ WHO(2018)
- 저탄소발전전략 이행으로 인한 건강편익을 추정하는 도구(CaRBonH) 개발
ㆍEU 회원국의 전략 이행으로 인한 건강영향을 평가: 천식, 기관지염 환자 및 사망자 수 감소 정량화
ㆍ2030년까지 PM2.5 저감의 건강편익 추정: 질병비용평가(COI), VSL, VOLY 등 질병·사망 편익 도출
- CaRBonH의 PM2.5 저감으로 인한 건강영향 정량화 방법론
ㆍ건강영향 정량화 산식
CR 함수 = (RR -1/RR)(1/PM2.5농도변화) × 유병률 × 대상인구분율 식(7)
ㆍ건강편익 정량화 산식
건강편익 = 노출인구 × CR 함수 × 조기사망 단위 피해비용 식(8)
□ 국내 연구현황
ㅇ 김현노 외(2019)
- 기존 국내 연구에서 도출한 대기오염물질별, 오염원별 PM2.5 전환율 값을 활용하여 PM2.5 농도 변화를 산정
- PM2.5에 장기적으로 노출 시 조기사망을 추정하였으며 Hoek et al.(2013)의 농도-반응(CR) 함수를 광역지자체 단위별로 30세 이상 성인에게 적용
ㅇ 김현노 외(2020)
- Hoek et al.(2013)의 CR 함수를 광역지자체 단위 30세 이상 성인을 대상으로 적용하여 미세먼지 계절관리제 시행 시 조기사망 감소치를 추정
- 건강편익 또한 VSL을 적용하여 추정한 결과, 대략 1,530억 원에서 3,082억 원 사이로 추정
ㅇ EVIS 건강영향 가치평가 toolkit
- EVIS(환경가치종합정보시스템)은 기존 선행연구 결과를 토대로 주요 대기오염물질 배출로 인한 PM2.5 장기 노출 시 조기사망에 미치는 영향을 예측하고 이를 화폐화할 수 있는 툴키트(toolkit)를 구축해 제공
- PM2.5 농도 변화 산정 시 기존 국내 연구에서 도출된 대기오염물질별, 오염원별 PM2.5 전환율 값을 활용
- 오염물질 건강영향 가치평가의 단계는 대기오염 배출 및 가치평가 지역 설정, 대기오염 확산 및 건강영향 정량화, 건강영향의 화폐화 및 결과 도출 순서로 구성
ㆍPM2.5에 장기 노출 시 건강영향평가를 위한 CR 함수는 Hoek et al.(2013)을 선택하거나 기타 함수를 임의로 적용 가능
ㆍ건강영향의 화폐화 시 적용하는 단위가치로 메타분석을 통해 도출된 VSL값을 선택하거나 임의의 값 또한 적용 가능
ㅇ 배현주 외(2020)
- 대기오염과 건강영향의 CR 함수:
ㆍβ = 환경역학 연구결과로 대기오염물질의 농도 변화에 따른 건강영향의 농도-반응(CR) 함수
ㆍΔx = 대기오염물질 농도 값의 변화
= 대상인구집단의 기본 건강상태를 나타내는 유병률 또는 사망률
ㆍPOP = 대기오염물질의 농도 변화에 노출되는 인구수
- PM2.5 노출 시의 건강위험에 대한 평가모형 구축
ㆍBenMAP을 활용하여 국내 행정구역별 GIS 자료, 인구 및 사회·경제적 자료, 대기오염도 자료, 사망률과 유병률 자료 DB를 통합하였으며, 이를 토대로 한국형 미세먼지 개선에 따른 건강위험 평가모형 구축
ㆍPM2.5의 건강위험을 산정하고, 미세먼지 농도가 『미세먼지 관리 종합계획』의 목표 달성 시 얻게 되는 건강편익과 미세먼지 농도가 세계보건기구의 연평균 권고기준 달성 시 얻을 수 있는 건강편익을 산정
□ 적용 방법론
ㅇ (대상 질환) 선행연구 검토 결과, 저탄소발전전략 시행으로 인해 변화가 예상되는 대기오염물질로 인한 건강영향 중 인과관계에 대한 충분한 근거가 존재하며, 건강영향의 정량화 및 편익 산정이 가능한 30세 이상 성인의 조기사망을 건강영향의 평가지표로 선정
ㅇ (정량화 방법론) 김현노 외(2019, 2020)에서 제시한 바와 같이 Hoek et al.(2013)의 30세 이상 조기사망에 대한 농도-반응(CR) 함수 적용
- 건강영향으로 인한 피해비용은 대기오염물질 배출량을 기반으로 오염물질별 단위 피해비용 산정이 가능한 김현노 외(2019)의 방법론을 적용
ㆍ전국 평균 추정치에 지역 간 농도기여율을 적용해 지역별 피해비용으로 구분하여 반영하였으며, 사망위험감소가치(VSL)는 OECD(2012)의 추정치를 활용
Ⅳ. 발전부문 탄소중립 시나리오 분석
□ 시나리오 구성
ㅇ (기준시나리오, Baseline) 탄소중립이라는 정책목표가 없는 경우로 다양한 정책 시나리오에 대한 평가의 기준
ㅇ (탄소중립 시나리오, NZ2050) 2050년까지 전력부문의 이산화탄소 배출량을 '0' 수준으로 감축하는 시나리오
- 2025년까지 기존의 온실가스 감축 로드맵상의 경로를 따르고, 이후 2050년까지는 2025년 배출량에서 선형으로 감소하는 경로 가정
- 매 5년 단위로 5년간 배출총량을 5년간 목표배출량의 합과 같게 한다는 제약조건 충족
ㅇ (기후대기 통합관리 시나리오, NZ2050ENV) 온실가스 규제뿐 아니라 대기오염 배출에 대해서도 추가로 규제를 강화하는 시나리오
- 온실가스와 함께 대기오염물질을 통합 관리하는 경우 어떤 비용과 효과가 발생하는지 분석함으로써 기후대기 통합관리의 효용성 평가
- 대기정책 규제 강화 수단으로서 대기오염물질 배출에 의한 피해비용을 추정하여 총비용에 반영
ㅇ (기술발전 시나리오, NZ2050Et) 연간 재생에너지 보급한도를 2배로 확대한 시나리오
- 기술발전에 따라 재생에너지 보급 잠재력이 높아질 경우의 효과를 분석하기 위한 시나리오
- 연간 신규 보급가능량을 태양광발전 40GW, 육상풍력 2GW, 해상풍력 4GW, 양수 발전 4GW로 확대 가정
ㅇ (누적 배출예산 시나리오, NZ2050EtB) 2050년까지 연도별 감축목표를 5년 단위 이행기간별로 이행하는 대신, 2026년부터 2050년까지 연도별 감축목표 총량을 연도 혹은 배출권 이행기간과 무관하게 달성하는 경우의 변화 분석
- 배출권거래제의 배출권 이월을 허용할 경우 가능한 시나리오
- 장기간에 걸친 배출총량이 기후변화의 중요한 변수라는 점에서 기간 간 배출량 배분의 유연성이 초래하는 결과를 분석하기 위한 시나리오
□ 시뮬레이션 결과 및 해석
ㅇ (온실가스 배출량) 기준 시나리오하에서는 이산화탄소 배출량이 2046년까지 지속적으로 증가하다가 이후 감소세로 전환되었으며, '탄소중립 시나리오(NZ2050)', '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)', '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'가 유사한 감소경로를 보이는 반면, 배출권의 이월을 허용하는 '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'의 경우 초기부터 대규모 감축이 발생하는 경로를 보임
- 온실가스를 초기에 더 줄이고 나중에 덜 줄이는 것이 비용 측면에서 더 유리하다는 점을 보여주며, 이는 미래에 큰 비용을 들여 감축 노력을 하는 것보다 지금 낮은 비용으로 감축할 수 있는 기회를 최대한 활용하는 것이 합리적임을 보여줌
ㅇ (시나리오별·에너지원별 발전량)
- (기준시나리오, Baseline) 부족한 전력의 대부분을 천연가스 발전과 태양광으로 충족할 것으로 예측되었으며, 석탄의 역할이 지속적으로 감소하고, 2050년에 가까이 가면서 수소 터빈과 해상 풍력을 일부 도입
- (탄소중립 시나리오, NZ2050; 기후대기 통합관리 시나리오, NZ2050ENV) 석탄의 발전량이 급격히 감소하고 그 자리를 태양광, CCS, 수소 터빈, 육상 및 해상풍력이 점차 대체하는 것으로 분석됨. 후반부로 갈수록 천연가스 발전 또한 이들 저탄소 기술들에 의해 대체되며 태양광 등 변동성이 높은 재생에너지의 보급이 확대될수록 양수, ESS 등 전력 저장기술의 역할이 커짐
- (기술발전 시나리오, NZ2050Et) CCS와 수소 터빈의 역할이 태양광과 풍력으로 대부분 대체되는 것으로 분석됨. 전력 저장기술과 수전해 수소생산을 위한 전력 소비량도 2046~2050년에 특별히 높은 수준을 보임
- (누적 배출예산 시나리오, NZ2050EtB) 석탄발전의 역할이 초기부터 급속히 감소하는 경향을 보이고, 천연가스의 역할이 증가하며 전반부의 배출량이 크게 줄어들게 됨. 이러한 조기 감축분은 후반부에 재생에너지와 수소 터빈을 통한 감축 필요성을 감소시키는 역할을 하고, 이에 따라 후반부까지 천연가스의 역할이 유지되는 결과를 보여줌
ㅇ (시나리오별 대기오염물질 배출량 분석)
- '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)'는 대기오염물질의 배출이 '탄소중립 시나리오(NZ2050)'보다 추가로 감소하는 효과를 보여주는데, '탄소중립 시나리오(NZ2050)' 대비 질소산화물 8.4%, 황산화물 8.6%, 초미세먼지 3.0%, 암모니아 0.7%, 휘발성유기화합물 1.3%가 추가로 감소할 것으로 예측됨
- 재생에너지의 보급 잠재력이 크게 확대되는 경우를 가정한 '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'에서는 대기오염물질의 감소 폭 또한 크게 확대되는 것을 볼 수 있는데, '탄소중립 시나리오(NZ2050)' 대비 감소율은 질소산화물 32.8%, 황산화물 19.6%, 초미세먼지 29.5%, 암모니아 37.5%, 휘발성유기화합물 31.6%로 분석됨
ㆍ재생에너지의 보급 잠재력 확대가 제한될 경우, 대기오염 부담금과 같은 정책 수단은 배출감소 효과에 한계가 있음을 보여주는 것으로 판단됨
- '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'에서는 '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'와 동일한 조건을 반영하였음에도 불구하고 황산화물을 제외하곤 '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'보다 배출이 늘어나는 현상이 관찰됨
ㆍ'누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'의 경우 재생에너지의 역할이 줄고 석탄을 천연가스로 대체하는 대안이 더 적극적으로 활용됨에 따른 것임
ㅇ (대기오염 피해비용 분석)
- 기준 시나리오에서 2026~2050년 29.8조 원에 달하는 대기오염 피해비용이 '탄소중립 시나리오(NZ2050)'에서는 19.7조 원으로 33.8% 감소하는 것으로 분석되었으며, '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)'의 대기오염 피해비용은 17.8조원으로 기준 시나리오보다 40.1% 감소, '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'에서는 13.3조 원으로 55.3% 감소하며, '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'에서는 12.6조 원으로 57.7% 감소하는 것으로 평가(그림 5 참조)
ㅇ (전력공급비용 분석)
- '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'의 총비용이 정책 시나리오 중 가장 비용효율적인 시나리오인 것으로 분석됨
- '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'는 배출권거래제를 시행하는 경우 배출권의 이월을 보장함으로써 실현할 수 있는 정책 시나리오로, 우리나라에서도 배출권거래제를 시행하고 있고 전력부문이 포함되어 있기 때문에 현재 우리나라 정책환경에도 부합하는 시나리오임. 다만 현재 우리나라의 배출권거래제에서는 5년 단위로 계획기간을 설정하고 계획기간을 넘어가는 이월에 대해서는 엄격한 제한을 두고 있어서 현행 배출권거래제 규칙을 유지하는 경우에는 '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'의 이행이 불가능하므로 이월 제한 규정의 완화가 필요함을 보여줌.
Ⅴ. 요약 및 결론
□ 최적화 모형을 활용한 시뮬레이션 결과 '탄소중립 시나리오(NZ2050)'에서는 2026~2050년간 약 2,120.8조 원의 비용이 발생할 것으로 평가
ㅇ 기준 시나리오보다 약 15.4%(282.5조 원) 증가한 수준으로, 항목별로는 투자비용과 고정운영비는 증가하는 반면 변동비용과 대기오염 피해비용은 감소
ㅇ '탄소중립 시나리오(NZ2050)'는 발전기의 가동 우선순위가 배출권 가격을 반영하여 결정된다는 전제하에 최적화된 급전 운영을 가정한 것인데, 현재의 전력시장 운영규칙이 최적화된 급전 운영을 차단하고 있고 발전사의 배출권 구입비용을 정부가 보전함으로써 배출권거래제가 효과적으로 작동하지 못하고 있는 실정
ㅇ 전력시장과 탄소시장의 왜곡이 해소되지 않을 경우 탄소중립은 물론 2030년 감축목표 달성을 위한 비용이 본 연구에서 추정한 값보다 훨씬 커질 수 있을 뿐만 아니라, 자칫 감축목표 달성 자체가 어려워질 수 있음
□ '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)'에서는 2026~2050년간 총비용이 '탄소중립 시나리오(NZ2050)' 보다 7,090억 원 낮은 수준으로 평가
ㅇ 대기오염물질 감소를 위한 대기관리정책 강화로 공급비용은 1조 1,510억 원 증가하였지만, 대기오염 피해비용이 1조 8,600억 원 감소함으로써 총비용이 낮아짐
ㅇ 기후정책과 대기정책을 통합·연계하여 추진할 경우 사회적 비용을 감소시킬 수 있음을 보여줌
- 현재 시행 중인 배출부과금 제도는 부과금 요율이 낮고 감면 대상이 많아 대기오염 피해비용을 내부화하기에는 크게 부족함에 따라, 대기오염 피해비용을 적절히 반영할 수 있는 부담금 요율의 현실화와 감면 조건 강화가 필요
□ 재생에너지의 보급 잠재력이 높아지는 경우를 가정한 '기술발전 시나리오(NZ2050Et)'에서는 '기후대기 통합관리 시나리오(NZ2050ENV)'보다 대기오염물질이 5.5% 감소하는 것으로 분석
ㅇ 태양광, 풍력 등 재생에너지의 보급 잠재력이 높아질 경우 큰 폭의 비용 절감이 가능하다는 점을 시사
ㅇ 다만 재생에너지 잠재력이 기준 시나리오의 2배 수준까지 증가하기 위해서는 상당한 수준의 기술발전이 이루어진다는 전제가 필요
ㅇ 재생에너지 기술발전을 위한 투자 가치의 규모를 가늠해 볼 수 있는 시나리오
□ '누적 배출예산 시나리오(NZ2050EtB)'에서의 총비용은 '기술발전'시나리오와 대비하여 3.3% 감소
ㅇ 2026~2050년 총배출량을 '탄소중립 시나리오(NZ2050)'와 동일하게 유지한다는 전제하에 연도별 혹은 기간별 배출량을 자유롭게 결정하는 경우 감축비용이 절감될 수 있음을 시사
ㅇ 배출권거래제도의 이월 제한규정 완화 혹은 철폐 필요

저자 : 염정윤 , 김남수 , 정행운 , 정우현

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기본연구보고서 권호. 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-195 (195 pages)

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Ⅰ. 서 론
1. 연구의 필요성 및 목적
□ 환경 정책이 성공적으로 정책 목표를 달성하기 위해서는 정책 이해와 필요성에 대한 범국민적 공감대가 필수
□ 한국환경연구원에서 발간한 '2020 국민환경의식조사'에 따르면, 환경문제가 중요하기는 하지만 자신이 직접적 피해를 받는 주체라고 체감하지 못함
ㅇ 주로 실천하는 친환경 행동 중 자발적인 실천은 상대적으로 낮게 나타남
ㅇ 친환경 행동 실천을 위해서는 환경에 대한 고려가 내재화되고 습관화되어야 함
□ 사람들의 인식에 영향을 주기 위해 우선적으로 고려할 수 있는 방법은 교육
ㅇ 우리나라 환경교육은 환경교육 학령기 아동과 청소년을 중심으로 구성됨
ㅇ 지금 당장 환경문제에 영향을 미치고 실질적으로 환경적 실천을 해야 하는 성인의 대다수는 성인이 된 이후에 충분한 교육 기회를 접하지 못한 환경교육의 소외계층
□ 환경교육 목표로서의 환경 리터러시
ㅇ 환경교육의 중요성을 강조하고 있지만 실질적으로 교육의 효과를 확인할 수 있는 객관적이고 구체적인 지표가 부재함
ㅇ 환경교육의 목표를 환경 리터러시의 증대로 설정하고 이를 측정할 지표 개발이 필요
2. 연구의 범위
□ 환경 리터러시 개념 정리 및 성인 대상의 측정 도구 개발
□ 일반 시민의 환경 리터러시 수준 측정
□ 환경 리터러시의 예측 요인과 결과 요인 확인
□ 군집 분석을 통한 시민 유형 파악
Ⅱ. 성인 환경교육과 환경 리터러시
1. 성인교육
□ OECD 2005년 프로젝트 보고서인 'The Role of National Qualification Systems in Promoting Lifelong Learning'에서는 교육 형식을 형식(formal), 비형식(non-formal), 무형식(informal) 교육으로 구분
ㅇ 형식 교육은 교육기관이나 훈련기관, 직장 내의 교육 등으로 학위나 자격증 등의 형태로 사회적인 인증을 받을 수 있는 학습
ㅇ 비형식 교육은 프로그램을 통한 학습이지만 공식적 평가나 인증이 없는 학습으로 주로 평생교육원이나 사설 교육기관, 문화센터 등에서 이루어지는 교육
ㅇ 무형식 교육은 가사활동, 여가활동, 직업활동 등 일상적인 활동을 통해 이루어지는 학습
□ 2020년 기준 국내에서는 42.1%에 달하는 성인 평생학습 참여율 중 비형식 교육에 참여한 경우가 41.3%로, 전체 교육 참여의 약 98%가 비형식 교육으로 이루어짐
2. 환경 리터러시
□ 북미환경교육협회(NAAEE)는 환경 소양을 설명하고 측정하기 위한 틀(framework for assessing environmental literacy)을 제안
ㅇ 환경 쟁점에 대한 개념적 이해, 문제 해결과 비판적 사고 기능, 환경과 자연에 대한 견해, 개인적/사회적 영역에서 친환경 행동으로 구성
ㅇ 핵심은 실질적인 문제를 해결하는 역량이며, 역량과 영향을 주고받는 요소로 지식과 태도가 연결됨
□ 김찬국 외(2019)는 환경교육 프로그램의 중요한 목적이 환경 소양을 갖추도록 하는 것이라고 전제하고, 환경 소양을 종합적으로 측정하고자 시도함
ㅇ NAAEE의 틀을 재구성하여, 크게 환경 지식, 환경 정서, 환경 실천으로 요소들을 범주화하고, 각 영역을 개인적 측면과 사회적 측면을 나누어 강조
Ⅲ. 성인을 위한 환경 리터러시
1. 인식 조사
□ 환경교육의 수요자인 일반 시민의 환경교육에 대한 인식을 확인해 보기 위해 일반인을 대상으로 설문조사를 실시
ㅇ 조사기관 엠브레인퍼블릭을 통해 2021년 5월 31일부터 6월 5일까지 6일간 실시
ㅇ 환경교육에 대한 전반적인 인식과 교육 수요를 확인하는 일반 설문조사와 연령대별 환경교육 주제와 필요한 환경 리터러시의 중요도를 확인하는 AHP(Analytic Hierarchy Process) 조사 진행
□ 일반 성인들은 교육 주제 차원에서는 생활환경, 환경 리터러시 차원에서는 환경 실천의 중요성을 높게 판단
□ 상호작용 실천은 일반인과 전문가 모두 중요성을 가장 낮게 평가
ㅇ 현실적으로 형식보다는 비형식이나 무형식 교육 방식을 활용해야 하는 성인들에게는 상호작용 실천이 중요한 교육 전략으로 활용되어야 함
2. 성인을 위한 환경 리터러시 측정 도구 개발
□ 국내외 학술 데이터베이스, 구글 스콜라 등에서 '환경 리터러시', '환경 소양', 'environment literacy' 등의 검색 키워드를 활용하여 검색한 결과 환경 리터러시 측정 도구를 포함한 연구 및 설문조사 22건을 추출
ㅇ 측정 문항이 보고되지 않거나 동료 검증을 거치지 않은 학위 논문, 주관기관이 불분명한 설문조사 등을 제외한 13건의 연구를 기초 자료로 활용
□ 13건의 연구에 제시된 환경 리터러시 측정 문항 459개 내용 분석
ㅇ 인지 수준을 확인하는 문항(41.2%)이 가장 많고, 실천(33.7%), 정서(25.1%) 순
ㅇ 연구의 개념에 맞게 문항들을 분류하고 연구진 회의를 거쳐 초안 구성
□ 외부 자문위원 검토와 100명 규모의 온라인 설문조사를 통해 초안 수정
ㅇ 환경 지식 영역의 경우 정답률이 95%를 초과하거나 30%에 미달하는 경우 해당 문항 삭제
ㅇ 환경 정서와 환경 실천 영역의 경우 문항 간 신뢰도 분석을 진행하여 크론바흐 알파값이 0.7 이하인 문항 삭제
ㅇ 환경 지식 33문항, 환경 정서 22문항, 환경 실천 32문항으로 최종 설문지 확정
Ⅳ. 환경 리터러시 진단 및 강화 방안
1. 조사 개요
□ 전문 조사기관 엠브레인퍼블릭을 통해 2021년 9월 10일(금)~9월 16일(목)까지 전국 20~60세 이상 성인남녀 1,000명을 대상으로 온라인 설문조사 진행
ㅇ 표본 추출은 성별, 연령별, 지역별 할당 표본 추출 방식 사용
2. 설문의 구성
□ 성인용 환경 리터러시 측정 도구는 지식, 정서, 실천 영역을 포함하며, 현재 우리나라 성인의 전반적인 환경 능력을 진단하는 것을 목적으로 함
□ 설문은 ① 개인 특성 ② 환경 리터러시 ③ 환경 정책 의견 등 세 부분으로 구성
ㅇ 개인 특성에는 성별, 연령, 학력, 소득 등 인구통계학적 특성과 정보 습득 경로, 문화적 세계관, 환경 행동 동기, 주관적 지식 등 행동·심리적 특성을 포함
3. 연구 결과
□ 환경 리터러시 수준을 기준으로 군집 분석을 시행
ㅇ 본 연구에서는 K-평균 군집 분석 방법을 활용하여, 다섯 개 군집으로 설정
□ 군집은 행동 중심 군집(action-oriented cluster), 잠재 군집(latent cluster), 회의주의 군집(skeptical cluster), 무관심 군집(bystander cluster), 녹색 시민 군집(green citizen cluster)으로 구분
ㅇ 행동 중심 군집은 지식 리터러시는 낮지만, 정서와 실천 리터러시는 높은 유형(전체 응답자 중 8.8%)
- 정서 리터러시 중에서도 환경 효능감이 높게 나타나는데, 자신의 노력으로 환경문제를 개선할 수 있다는 믿음이 실천으로 이어진다고 생각해 볼 수 있음
- 지식 리터러시는 낮지만, 자신의 환경 지식수준에 대한 평가인 주관적 지식은 높게 나타나 본인들의 능력에 대해 자신감과 신념을 지니고 있음
- 평균 연령이 51.3세로 높고 저학력 비중이 가장 높음(고졸 이하 31.8%)
ㅇ 잠재 군집은 모든 리터러시 영역이 중간 수준인 유형(전체 응답자 중 23.3%)
- 친환경적 또는 반환경적 가치관이 확립되지 않은 부동층(浮動層)
- 일정 수준 이상의 환경 리터러시를 가지고 있지만 지속적인 실천은 나타나지 않음
- 실천 리터러시가 중간 이상이어서 상황이나 분야에 따라 타 군집(예를 들어, 회의주의 군집이나 무관심 군집)에 비해 친환경적 행동이 높게 나타날 수 있음
- 여성의 비율(60.5%)이 남성의 비율(39.5%)보다 높고, 평균 연령은 47.10세
- 주부와 단순 노무직 종사자의 비중이 타 군집에 비해 높음
ㅇ 회의주의 군집은 지식 리터러시는 높지만, 정서 리터러시는 중간, 실천 리터러시는 낮은 유형(전체 응답자 중 26.9%)
- 지식 리터러시 수준은 높지만, 정서 리터러시의 영역 중 환경 효능감이 낮게 나타남
ㆍ환경 효능감은 환경문제의 해결책을 파악하여 실천할 수 있는 능력에 대한 믿음과 이러한 실천이 실제 환경문제 개선에 도움을 줄 것이라는 믿음
- 고학력층 비중이 가장 높고(대졸 이상 75.8%) 고소득층 비중도 높은 편(가구소득 500만 원 이상 45.7%)
- 직업적 특성으로는 학생이나 전문기술직의 비중이 높음
- 토의나 토론, 강의 형식의 환경교육 방법을 선호하며 미디어(보도/비보도 모두 포함)를 통한 환경 정보 이용 비중이 다른 군집에 비해 높게 나타남
ㅇ 무관심 군집은 모든 리터러시 영역이 낮은 유형(전체 응답자 중 14.4%)
- 환경 인식이 낮을 뿐 아니라 때로는 환경에 대해 부정적인 시각을 드러내는 집단
- 자연을 예측 불가능한 대상으로 보고, 행위 결과는 우연이라고 보는 운명주의가 강함
ㆍ따라서 개인이나 집단의 노력으로 위험을 막을 수 없다고 생각
- 남성의 비율(68.8%)이 여성의 비율(31.3%)보다 높고 평균 연령이 가장 낮음
- 다른 군집에 비해 저소득 비중(가구소득 200만 원 이하 32.6%)이 높고, 미혼(50.0%) 또는 자녀가 없는 응답자(51.4%)의 비중이 높음
ㅇ 녹색 시민 군집은 모든 리터러시 영역이 높은 유형(전체 응답자 중 26.6%)
- 지식과 정서, 실천이 모두 갖추어진 환경적으로 가장 이상적인 집단
- 상대적으로 고학력자 비중이 높고, 경영/관리직이나 전문직 종사자 비중이 높음
- 환경 행동의 동기 중 환경의 유지와 보존 그 자체가 환경 행동의 동기가 되는 생태 동기가 가장 높은 군집
- 정보 능력이 가장 높고 모든 출처의 정보를 골고루 이용
4. 군집별 환경 리터러시 강화 방안
□ 행동 중심 군집
ㅇ 다소 부정확한 지식을 갖고 있지만 스스로는 환경에 대해 잘 알고 있다고 평가하므로 잘못 알고 있는 지식을 바로잡아 정확한 실천이 이루어지도록 유도
ㅇ 평균 연령과 저학력 비중이 높아 직관적이고 이해가 쉬운 형태로 정보 가공 필요
ㅇ 환경 캠페인, 환경 활동 참여를 선호하며 지역 커뮤니티를 통해 정보를 얻는 비중이 높아 주민센터나 복지관과 같은 지역 기반 거점에서 환경 캠페인 참여 유도 추천
□ 잠재 군집
ㅇ 일정 수준의 지식과 정서를 갖추고 있어서 적절한 개입(intervention)을 통해 정서 리터러시를 증대하면 실천 역시 증가할 것이라 기대할 수 있음
ㅇ Grunig는 이러한 집단을 활동적으로 변화시키기 위한 주요 요인으로 관여도 제시
- 관여도를 높이기 위해서는 대상과의 심리적 거리감을 줄이고, 환경문제 실재감(tangibility)을 높여 주어야 함
ㆍ예를 들어, 여성과 주부의 비중이 높아 환경문제가 당신 자녀들이 직면하게 될 문제라는 등의 메시지를 전달하면 관여도가 증가
ㅇ 기본적으로 미디어를 통한 환경 정보 이용이 높으므로 정서 수준을 증대할 수 있는 미디어 콘텐츠의 개발 추천
- 현재로서는 환경 콘텐츠를 적극적으로 이용할 가능성이 낮아 PPL이나 교육적 오락물 등의 콘텐츠를 통해 환경 주제에 간접적인 노출 필요
ㅇ 주부 비중이 높아 자녀와 함께하는 체험, 견학을 제공하면 효과적일 것으로 예상
□ 회의주의 군집
ㅇ 사회구조적 한계 인식으로 지식 리터러시는 높으나 실천으로 이어지지 않는 집단
ㅇ 사회 환경적인 제약을 극복할 수 있도록 자신감을 주는 메시지 전달이 중요
- 개인이나 집단의 노력을 통해 환경문제를 개선한 사례나 환경 행동의 효과를 수치화하여 제시하면 효과적일 수 있음
ㅇ 교육 수준과 소득이 높고 학생과 전문기술직의 비중이 높아 의견 선도자로서 활약할 확률이 크므로 환경 분야의 전도사(evangelist)로 성장할 가능성이 있음
- 직장 단위의 환경 주제 워크숍이나 세미나 등을 추진하는 것을 제안
□ 무관심 군집
ㅇ 정서 리터러시를 시작으로 전반적인 환경 리터러시 수준 개선을 유도해야 함
ㅇ 정형적인 환경교육에는 참여하지 않을 가능성이 높아 부산물로서 환경학습의 효과를 낼 수 있는 접근 방법 구상 필요
ㅇ 연령이 낮고 미혼 비율이 높은 집단으로 체험이나 견학 활동을 선호하기 때문에 문화나 레저 등을 동반한 프로그램이 유효할 것으로 기대함
- 플로깅(plogging), SNS 챌린지 등 문화 트렌드를 만들어 환경이 아닌 문화 활동으로의 참여 유도
□ 녹색 시민 군집
ㅇ 추가적인 교육보다는 환경 관련 준전문가로서의 활용을 고민해야 하는 집단
ㅇ 지역 내 환경문제에 직접 관여하는 관찰·조사를 선호하기 때문에 민간 환경 전문가나 시민 과학자로의 양성을 고려해 볼 수 있음
Ⅴ. 결론 및 함의
1. 연구 결과의 종합
□ 일반 시민의 환경 리터러시 수준을 확인
ㅇ 지식 리터러시 평균은 5.20, 정서 평균은 5.13, 실천 평균은 4.34(각 영역 7점 만점)로 우리나라 시민의 전반적인 환경 리터러시 수준은 높은 편
ㅇ 성인 집단 내에서도 환경 수준에 따라 다양한 군집이 존재하는 것을 확인
- 사회적으로 유사한 집단(예를 들어, 나이, 직업 등) 내에서도 환경 수준 격차 존재
- 시민 군집별 환경 인식 및 환경 정책에 대한 의견 차이가 있음을 확인
ㆍ환경 리터러시 수준의 차이는 개인 간의 환경 능력의 차이일 뿐 아니라 환경을 바라보는 시각이나 환경 정책에 대한 의견에 영향을 미침
2. 연구의 의의
□ 성인 대상 환경교육의 방향성과 환경 정책 수립을 위한 기초 자료 제공
- 성인의 환경 실천을 증대하기 위해서는 정서 리터러시의 강화가 중요
- 성인 세대의 교육 효과를 높이기 위해서는 무형식 교육의 강화가 필요
- 집단의 세분화를 통해 각 군집의 특성을 반영한 맞춤형 교육 접근 전략 추진 필요
3. 연구의 한계와 후속 연구를 위한 제언
□ 환경적으로 특징적인 모든 집단을 구분해 내지는 못함
ㅇ 성인을 대상으로 한 초기 연구로 범용적으로 사용할 수 있는 척도 개발을 목적으로 하였으므로 측정에 포함되지 못한 주제나 실천 영역이 존재할 수 있음
□ 모든 시민의 온라인 접근성이 동일하지 않기 때문에 온라인 설문은 노년층이나 저소득층 표집이 왜곡될 우려가 있고 특정 집단이 과소 또는 과대 대표될 수 있으므로 유의하여 해석해야 함
□ 시민 군집에 따른 환경교육 접근 방법은 실제 효과가 검증된 것은 아님
ㅇ 각 군집에 대한 심층 면접이나 포커스 그룹 인터뷰 등을 통해 본 연구에서 제시한 접근 방법의 유효성을 검증하고, 다양하고 실효성 있는 방안을 모색해야 함

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