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수록범위 : 2013권0호(2013)~2021권0호(2021) |수록논문 수 : 70
기후환경정책연구
2021권0호(2021년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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1북한의 산림복원과 기후변화가 물관리 취약성에 미치는 영향과 정책방향 연구(Ⅲ)

저자 : 전동진 , 김익재 , 이문환 , 명수정 , 서승범 , 김예인 , 조을생 , 김수빈

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기후환경정책연구 2021권 0호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-217 (217 pages)

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Ⅰ. 서 론
1. 연구의 배경 및 목적
□ 연구의 배경
○ 기후변화의 여파로 해마다 발생하는 홍수는 대규모 사상자를 발생시키기도 하지만 농경 지역 침수로 인한 식량 생산량 감소로 식량안보를 취약하게 만들어 만성적인 식량난을 가져옴
○ 북한의 산림황폐화는 북한 물관리 여건 취약성과 기후변화 영향으로 반복되는 수재해의 피해빈도와 규모를 더욱 가속하는 원인으로 지목됨
○ 산림 훼손과 기후변화는 수재해 피해 증가뿐만 아니라 발전용수 또는 농업용수 확보를 위해 운영되는 북한 대부분 댐의 운영 및 관리에 큰 영향을 미침
○ 따라서 생활용수, 농업용수, 발전용수 등 이용 목적별로 필요한 요구 수량 분석과 관련 인프라 현황을 분석해 수재해, 식량난, 에너지난을 극복할 수 있는 물-에너지-식량(WEF: Water-Energy-Food) 넥서스 관점의 물관리 취약성 분석과 남북협력방안 도출이 필요함
○ 북한 물관리 취약성 개선을 위한 남북 환경협력은 교류 여건에 따라 가능한 협력사업이 다르므로 남북교류 여건의 변화를 고려한 WEF 넥서스 차원의 환경협력과제 도출이 필요함
□ 연구의 목적
○ 기후변화 및 산림복원에 따른 수문 변화, 물관리가 물-에너지-식량 넥서스 개념의 요소별 그리고 상호작용에 미치는 영향, 대북제재와 코로나19에 따른 교류협력의 여건 등을 함께 고려한 지속가능하고 선순환적인 북한 물관리 및 환경협력 발전 방향과 협력과제를 도출하고자 함
2. 연구 추진 체계
□ 본 연구는 총 3개년 연구계획 중 3차 연도 연구에 해당함
Ⅱ. 북한 물관리 현황과 국내외 협력 동향
1. 북한 수재해, 산림, 기후 현황 분석
□ 수재해 현황
○ 북한의 홍수는 대부분 하천범람형 홍수재해 형태가 빈번하고 강원도, 황해남북도, 평양과 남포 등 남쪽 저지대 지역이 취약하며, 특히 산림이 훼손된 지역에서 취약하게 나타남
○ 홍수방어를 위한 시설이 부족하고 댐 또한 대부분 수력발전용으로 운영되어 홍수조절능력이 떨어져 홍수 대비 시스템은 전반적으로 취약해 보임
○ 미래 극한 강우량을 분석한 결과, 100년 빈도 일 최대 강우량은 계속해서 증가할 전망임
○ 북한 가뭄의 주요 원인은 대부분 강수량 감소 때문이며 이상고온현상, 관개시설 노후화 및 부족, 산림 개간, 전력공급 난 등으로 가뭄 피해가 한층 심각해지며 물 부족 문제까지 동시에 발생하고 있음
○ 기후변화 시나리오에 따른 가뭄분석 결과, 기온증가가 클수록 강수량이 적은 북부지역이 큰 영향을 받아 가뭄사상에 빈번하게 노출되고 극심한 가뭄이 오랫동안 지속될 것으로 전망됨
□ 산림 현황
○ 1980년대부터 경제난이 본격화하자 북한은 산림자원을 과도하게 이용하여 산림이 심각하게 훼손되었고 현재까지 지속적으로 산림이 감소하고 있음
○ 1980년대 말 산림 비율은 74.95%였으나 2010년대 말에는 59.5%로 추정됨
○ 북한 산림감소의 주원인은 산림의 농경지화이며, 경사도가 심한 북한의 산지는 농경지에 적합하지 않아 결과적으로 민둥산만 남게 됨
□ 기후 현황
○ 북한의 기후는 남한과 같이 몬순 기후대에 속함으로써 대륙성 기후의 영향을 강하게 받아 국지성 집중호우가 빈번히 발생하며, 지역별 강수량은 지형과 풍향에 따라 큰 차이를 보임
□ 수자원 현황
○ 북한의 수자원 총량은 약 1,277억㎥이지만 하천유지용수 및 발전용수를 제외한 실제 용수 이용량은 약 96억㎥로 총량의 8%임
○ 북한의 자체적 물 이용 현황에 따르면 수자원이 원활하게 공급되는 것으로 나타나지만 조사 단체에 따라 물 이용과 관련된 기본적인 서비스 접근성과 위생적인 공급이 부족하다고 조사됨
2. 남북 환경협력 및 국제협력의 동향
□ 남북 환경협력
○ 남북 간 환경 분야 협력은 식량과 산림 분야의 중요한 의미를 가지며, 심각하게 훼손된 산림의 복원을 위한 협력은 수자원과 식량 및 에너지 전반에 긍정적인 영향을 줄 수 있음
○ 산림복구를 위한 협력으로 양묘사업, 조림사업 및 산림 병해충 방제사업을 주로 진행했지만 남북관계 경색으로 인해 활발히 지속되지는 못함
○ 산림 분야 협력 외에도 공유하천, 접경지역에 대한 생태, 기상, 에너지 분야에서 협력사업을 추진하고자 남한이 지속적으로 제안하였으나 북측의 미대응으로 진행되지 못하고 있음
○ 국가 단위에 비해 지방자치단체의 남북교류는 비정치적 분야의 연계를 강화할 수 있기에 지방자치단체의 환경협력 사례와 향후 방향에 대해 검토할 필요가 있음
□ 국제 환경협력
○ 국제사회의 환경협력은 환경개선을 도모하기 위해 환경 인프라 조성이나 환경 관리와 같은 체계적인 접근보다는 북한 취약계층 보건과 위생환경 개선을 위한 협력이 주를 이룸
○ 최근 국제협력은 유럽의 단체와 WHO, FAO, WFP, UNICEF, WPF와 같은 유엔기구와 국제민간단체 등이 협력하여 추진해왔고 식량안보와 농업, 영양, 보건, 물과 위생 네 분야를 중심으로 진행됨
□ 교류협력을 위한 여건
○ 한반도의 지속가능한 발전을 도모하고 북한과 환경공동체를 실현하고자 과거부터 북한과의 환경협력사업을 발굴하고 시도한 사례가 있었으나 북한의 핵개발에 따른 유엔 안보리, 미국 그리고 남한의 대북제재로 모든 분야의 협력사업을 추진하기 어려운 실정임
○ 더욱이 2020년부터 전 세계를 강타한 신종 코로나바이러스 감염증으로 북한이 코로나 19 확산을 막기 위해 국경을 봉쇄하고 외부와의 교류를 전면 중단함에 따라 정부의 남북교류협력 추진 구상에도 차질이 생김
○ 북한에서 인도주의 활동을 벌이던 국제기구 직원들도 최근 모두 철수함에 따라 외부 세계와 단절됨으로써 북한과의 협력교류는 현재 사실상 불가능함
○ 장기적인 관점에서 볼 때 남북 환경협력은 우리가 풀어나가야 할 핵심 과제 중 하나이므로 남북관계와 코로나19 상황이 완화될 경우를 대비한 환경협력과제를 도출해야 함
○ 대북제재와 코로나19 상황을 고려한 협력교류 여건은 ① 코로나19 상황과 대북제재 유지, ② 코로나19 상황 해제와 현행 대북제재 유지, ③ 대북제재 완화, ④ 대북제재 해제 등 네 가지 경우의 수로 상정함
Ⅲ. Water-Energy-Food 넥서스 모형
1. WEF 넥서스 분석 모형 검토
□ 시범유역을 대상으로 넥서스 분석 도구를 활용한 자원관리 평가를 시도해보고자 넥서스프레임워크를 활용한 분석 수단과 분석에 필요한 요구자료를 검토함
○ CLEWS(Climate, Land-Use, Energy and Water System), WEF Nexus Tool 2.0, WEAP(Water Evaluation and Planning)의 구성, 입력자료, 출력자료를 분석한 결과 가용한 북한 자료가 부족하여 모형을 활용한 WEF 넥서스 분석에 한계가 있음
2. 북한 물관리 관련 연구 DB 구축
□ 오픈소스 기반 공간 정보
○ 미국 공공기관, 세계기상기구, 유럽의 위성 영상 및 구글 지도를 기반으로 공간 정보를 원자료로 활용한 환경부, 기상청, 국립지리정보원, 한국임업진흥원의 주제도와 공간 정보를 수집함
○ 연구에서 수집하고 구축한 수치지형도를 활용하여 과학적이고 표준화된 방법으로 북한 전역의 물관리 계획을 위한 유역도를 구축함
□ 기타 국내외 북한 연구 자료 수집
○ 북한의 물관리 현황을 진단하고 예측 및 전망하기 위해 UN OCHA(United Nations Office for the Coordination of Humanitarian Affairs), 유엔 식량농업기구, 세계 식량계획과 같은 기관의 자체 조사에서 보고자료를 수집함
3. 남북한 WEF 현황 분석
□ 영토와 인구
○ 2019년 기준 북한의 산림면적은 1990년보다 약 39% 감소하였고, 남한의 산림면적은 약 2% 감소함
○ 2010년 기준으로 북한 인구와 남한 인구는 2,477만 9,000명과 4,955만 4,000명으로 나타났고, 2055년까지 북한 인구는 182만 1,000명이 증가할 것으로 예측되지만 남한 인구는 414만 8,000명이 감소할 것으로 추정됨
□ 농업과 식량
○ 1980년부터 현재까지 북한과 남한 모두 경지면적은 각각 10%, 28% 감소하였고, 재배면적이 북한은 증가하지만 남한은 꾸준히 감소하여 2019년 기준으로 북한은 남한보다 경지면적이 약 32만 9,000ha 많고 재배면적은 약 93만 8,000ha 많음
○ 2019년 기준으로 북한의 3,000평당 식량작물 생산량은 남한보다 1.91톤 적게 생산되고 10ac당 쌀 생산량은 북한이 남한보다 약 121kg 적으며, 이는 농업기술의 차이로 보임
○ 1980년부터 2009년까지 북한의 식량작물 생산량은 남한보다 적었으나 남한의 식량작물 생산량이 꾸준히 감소함에 따라 2019년에는 북한의 생산량이 남한보다 많음
□ 에너지
○ 2019년 기준으로 남한은 북한보다 에너지 총공급량이 약 22배 높으며, 북한은 석탄과 수력이 주요 에너지 공급원임
○ 1980년대까지 북한과 남한의 1인당 에너지 사용량이 유사하였으나 1990년 이후부터 격차가 커지면서 2014년에는 남한이 북한보다 약 11배 높음
○ 북한에서 2018년 기준으로 약 48.9%, 즉 전체 인구 중 약 절반만 전기를 이용하는 것으로 보아 전력 인프라가 부족하거나 노후화가 예상됨
□ 수자원 및 상하수도
○ 북한의 총 담수자원량은 약 670억m3이며, 남한보다 약 20억m3만큼 적지만 남한보다 인구가 약 절반이므로 북한의 1인당 담수자원량은 약 2,675m3으로 남한보다 두 배 정도 높음
○ 북한의 상수도와 하수도 인프라는 매우 열악한 상황이며, 전력난으로 기존 상하수도 인프라마저 정상적으로 운영하기 어려움
□ 북한의 WEF 넥서스 개념 정립
○ 북한의 물, 식량, 에너지 현황을 살펴본 결과, 모든 자원의 안보가 심각함
○ 세 가지 자원의 생산은 댐에서 확보한 수량에 의존함에 따라 자원 간 상호 연계성이 매우 강한 것으로 나타남
○ 시범유역을 대상으로 물, 에너지, 식량 생산을 위한 필요 용수량을 산정하고, 기후변화 및 산림복원에 따른 댐 유입유량 변화가 용수공급과 자원생산에 미치는 영향을 분석함
○ 또한 WEF 넥서스 개념을 바탕으로 물-에너지-식량을 위한 용수 분배에 따른 파급효과를 분석함
Ⅳ. 시범지역의 Water-Energy-Food(WEF) 넥서스 분석
1. 시범지역의 WEF 현황
□ 재령강 유역의 전체 면적은 약 3,657km2이며, 황해북도 5개 시·군, 황해남도 6개 시·군이 포함되며, 재령강의 토지이용 농지면적 58%, 산림면적 36%, 도시면적 1.7%로 구성됨
□ 주요 저수지는 서흥호, 장수호, 은파호이며, 어지돈관개지구 및 재령관개지구에 농업용수를 공급하며, 서흥호와 은파호에는 수력발전시설이 있음
□ 재령강 유역에 어지돈 수력발전소가 있고, 그중 서흥호 수력발전소와 은파호 수력발전소의 설비용량은 5,000kW와 1만kW로 조사됨
□ 재령강 유역에는 북한의 대표적인 대단위 관개지구인 어지돈관개지구와 재령지구가 있으며, 두 관개지구의 면적은 각각 4만 2,000ha와 4만 5,000ha임
2. WEF 넥서스를 고려한 물수급 현황
□ 기후변화 시나리오와 수문모형을 이용한 용수 공급량 산정 및 전망
○ 2차 연도에 구축한 152개 소유역과 557개 HRU로 구성된 SWAT 모형과 1976년부터 2100년까지의 일 단위 기후변화 시나리오(강수량, 최고·최저 기온)를 활용함
○ 서흥호, 장수호, 은파호의 연평균 유입유량은 각각 12.7㎥/s, 4.2㎥/s, 9.8㎥/s임
○ 기후변화의 영향을 살펴보면, RCP 4.5, RCP 8.5 모두 유출량이 26~56%까지 증가하는 것으로 나타났고, RCP 4.5에 비해 RCP 8.5의 증가 폭이 더 큰 것으로 분석됨
□ 생활·농업·발전 용수 수요량 산정
○ 도시 및 농촌 인구, 1인 1일 물사용량(LPCD), 수도이용 비율, 유수율을 고려하여 생활용수 수요량을 산정한 결과, 황해북도는 1,534만 7,000㎥/연, 황해남도는 1,126만 4,000㎥/연, 총 2,661만 1,000㎥/연으로 산정됨
○ 논과 밭의 총 경지면적과 단위면적당 관개용수량을 적용하여 산정한 결과 논용수 수요량 13억 3,240만㎥/연, 밭용수 수요량 8,930만 4,000㎥/연, 총 농업용수 수요량은 약 14억 1,200만㎥/연으로 산정됨
○ 은파호와 서흥호의 발전시설 용량으로 발전 최대 가용 시 필요한 용수량을 산정한 결과, 최대 발전용수 수요량은 16억 1,634만 3,000m3/연임
○ 생활용수와 발전용수는 월별 이용 패턴은 동일하다고 가정하고, 농업용수는 논과 밭으로 구분하여 관개기를 기준으로 월별 패턴을 반영함. 용수 수요량은 발전용수가 가장 많았으나, 관개기를 고려하면 모내기가 시작되는 4월과 5월에 농업용수 수요량이 가장 많음
3. 물수급 시나리오 모의에 따른 WEF 넥서스 영향 분석
□ 산림복원과 기후변화에 따른 수문순환의 변화 분석
○ 산림복원은 총 유출량의 저감을 야기하지만, 홍수기에 홍수량을 추가적으로 토양수분이 저류시키고, 이를 홍수기 이후에 안정적인 하천유출량으로 배출시키는 장점이 있음
○ 기후변화로 인해 극한 홍수량은 크게 증가할 것으로 보이지만, 산림복원은 극한 홍수량 저감에 긍정적인 역할을 할 것으로 전망됨
□ 기후변화와 사회변화가 WEF에 미치는 영향 분석
○ 기후변화로 인해 총 유출량이 20~30% 증가하는 것으로 나타났지만, 홍수기는 물론 11월부터 5월까지도 하천유출량 및 저수지 유입량은 증가함
○ 생활용수는 인구와 수도이용인구 비율이 증가할 것으로 가정하였고, 농업용수는 단위면 적당 관개용수량을 개선하고 논에서 밭으로 용도 변경됨을 가정하였으며, 발전용수는 저수지의 발전시설 용량 증진을 가정하고 용수 수요량을 산정함
○ 생활용수와 발전용수 수요량은 증가하고, 농업용수 수요량은 감소할 것으로 전망됨
4. 기후변화 적응 WEF 사업 도출
□ 수자원 부문은 댐·저수지 시설용량 증대, 하천 및 저수지 치수사업, 지하수 평가 및 관리 체계 구축 사업, 상수도관 유수율 개선 사업 등이 필요함
□ 에너지 부문은 서해안 특성을 고려한 조력발전, 풍력발전 등 신재생 에너지 사업을 확충하고, 동시에 수력발전 설비용량 및 댐저수지 저수용량을 증대해야 함
□ 농업 부문은 관개시설 개선을 통한 용수공급 효율성 강화와 중소규모 농업용 저수지 저수용량 확충 및 관리, 관개시기가 다른 재배품종 개발 및 적용을 활성화 등이 필요함
5. 연구의 한계점
□ 해당 지역의 인구, 산업 등 가장 기초적인 자료뿐만 아니라 유량 등의 자료를 수집하기 어렵고, 요소마다 다양한 변수가 존재하여 정확한 현황 파악이 어려움
□ 실측 유량, 저수지 수위, 댐 운영 등에 대한 자료가 부재하여 유역모델링의 보정 및 검정에 한계가 있었음
Ⅴ. WEF 넥서스 관점의 물관리 및 환경협력 발전 방향
1. 기후변화를 고려한 북한의 수재해 관리 개선방안
□ 북한 수재해 관련 법제도 및 정책 현황
○ 남북한은 자연재해와 사회재난 때문에 발생하는 다양한 피해를 법제로서 규정하고 재난 관리의 4단계(예방-대비-대응-복구)를 기준으로 재난관리 체계를 구성한다는 점에서 어느 정도 유사함
○ 남한에서는 복합적인 상황에 대한 재난관리가 가능하도록 상세한 내용까지 포괄적으로 규정하고 있지만, 북한은 안전취약계층에 대한 고려가 상대적으로 미흡함
○ 남북한의 「하천법」을 비교해보면 크게 하천관리 측면에서 유사한 조항이 있지만 해당 내용의 구체성 측면에서는 차이가 있음
○ 북한에는 하천을 구분하는 세부기준에 관한 규정이 별도로 없고, 하천의 관리유지보수 등에 관한 세부적인 절차와 내용을 규정하는 조항이 없음
□ 수재해 관리를 위한 제도적 개선방안
○ 재난관리법제를 개선하기 위해 다양한 사회재난까지 포괄하는 다원적인 제도를 도입하도록 세부 조항 개정 등을 통해 관련 규정을 정비해야함
○ 하천관리법제의 개선을 위해 북한의 하천관리법제를 남한 「하천법」의 세부 조항과의 차이를 줄이는 방향으로 개선시킬 필요가 있음
○ 북한은 하천의 세부적인 분류기준과 효율적인 관리를 위한 책임기관을 지정해야 하며, 하천 범람이 홍수피해의 주된 원인이므로 하천관리 측면에서 홍수 대비에 관한 사항을 철저하게 수립해야 함
□ 수재해 관리를 위한 남북협력 방향
○ 남한과 북한은 공유하천이라는 지리학적 특성 때문에 수재해를 공유하게 되는 상황이 빈번하므로 법제 개선과정에서 자연재해에 대한 남북한 공동대응을 가능하게 하는 새로운 제도를 마련할 필요가 있음
○ 북한의 재해예방을 위한 법적·제도적 차원의 접근에 있어 선진기술 공유 및 연구협업 차원에서 남북한 수자원 전문가위원회 등의 설립도 고려할 필요가 있음
2. WEF 넥서스 관점의 남북 환경협력과제 도출
□ 산림복원과 기후변화에 따른 WEF 넥서스 영향 분석
○ 기후변화 및 산림복원에 따른 물관리 취약성 분석, 북한 실정을 고려한 WEF 넥서스 분석 개념, 교류 여건 등을 종합한 환경협력과제를 도출해야함
○ 산림복원과 기후변화로 변화된 댐 유입유량이 물-에너지-식량을 위한 생활용수, 농업용수, 발전용수로 활용될 경우 용도별로 개별 인자에 미치는 영향을 살펴봄
○ 산림복원을 중심으로 살펴보면, 목재연료와 개간을 통한 식량 생산량 감소가 예상되지만, 첨두유량 제어효과로 침수피해 저감에 기여하므로 하류 경작지의 식량 생산량 증가를 기대할 수 있음
○ 기후변화로 인한 강수량 증가는 농업용수, 생활용수, 발전용수를 더 확보하는 데 기여할 수 있으나 홍수발생 빈도 증가로 인한 농경지 침수, WEF 관련 인프라 피해로 긍정적인 영향을 담보할 수 없음
□ 물관리 변화에 따른 WEF 넥서스 영향 분석
○ 기후변화 및 산림복원에 따라 변화된 댐 유입유량을 발전용, 생활용수 및 홍수조절용, 농업용으로 활용할 경우 WEF 넥서스 측면에서 발생하는 영향과 관계를 분석함
○ 기후변화 및 산림복원으로 확보된 수자원을 농업용, 생활용, 홍수조절용으로 사용할 경우 원활한 전력공급과 하천 인프라가 갖춰진다는 가정에서만 각 용도의 활용목적을 달성할 수 있을 것임
□ 지속가능성을 고려한 WEF 넥서스 요소별 협력사업 도출
○ 에너지자원 부족으로 인한 파급효과를 상쇄시키려면 수력발전에 의존하기보다 마을 단위로 소규모 메탄가스 발전 시설을 보급하는 것이 더 효과적일 것으로 전망됨
○ 북한의 전력 인프라는 전력생산시설에서 수요지까지 전력손실이 매우 크기 때문에 전력 배송 인프라 보수 사업이 필요함
○ 식량 생산에 관한 지속가능한 협력사업은 제방을 포함한 하천 인프라를 유지·보수하는 것과 농업기술 전파가 효과적일 수 있음
○ 생활용수 측면에서는 상하수도 관망 인프라 보수와 지방지역의 주 식수원인 우물의 수질을 개선하는 사업이 효과적일 것으로 보임
○ 북한의 지속가능한 물관리 체계를 정립하려면 기상 및 물환경 모니터링 체계가 마련되어야 함
3. WEF 넥서스 분석과 교류 여건을 고려한 환경협력과제 도출
○ 산림협력을 통한 산림의 다양한 생태계 서비스를 제고하여 북한의 고질적인 문제인 식량부족과 더 나아가 에너지부족 문제 해결에도 기여하도록 유도할 필요가 있음
○ 전반적으로 교류가 제한적인 1단계에서는 인도주의적 관점에서 북한을 주로 지원하는 협력이 이루어질 수 있을 것임
○ 대북제재가 완화되고 코로나19 상황이 해제된 교류확대 단계에서는 환경협력을 위한 물품 운반이 수월해져 산림, 물, 농업, 에너지 분야의 각종 인프라 보수 사업과 일부 기술 전수가 가능할 것임
○ 대북제재가 해제된 자유로운 교류 단계에서는 공동연구개발과 CDM 협력이 가능할 것으로 보임


Ⅰ. Introduction
1. Research background and objectives
□ Background of the research
○ Floods that occur annually due to climate change cause not only large-scale casualties, but also a decrease in food production due to flooding in agricultural areas. Food security is weak and we are experiencing chronic food shortages.
○ Deforestation in the Democratic People's Republic of Korea is pointed out as the cause of the much increased frequency and scale of repeated water disasters due to the vulnerability of the DPRK's water management conditions and the effects of climate change.
○ Deforestation and climate change not only increase damage from water disasters, but also greatly affect the operation and management of most dams in the DPRK that are operated to secure water for power generation or agriculture.
○ Therefore, it is necessary to analyze the vulnerability of water management from the perspective of the Water-Energy-Food (WEF) Nexus that can overcome water disasters, food shortages, and energy shortages, and to draw up a plan for inter-Korean cooperation through analysis of the quantity required for each purpose of use, such as domestic water, agricultural water, power generation water and so on, and analysis of the status of related infrastructure.
○ As inter-Korean environmental cooperation projects to address the vulnerability of water management in the DPRK differs depending on the exchange conditions, it is necessary to draw up environmental cooperation tasks at the WEF Nexus level taking into account changes in the exchange conditions between the two Koreas.
□ Objectives of the research
○ It aims to set the direction for water management and environmental cooperation in the DPRK that ensures sustainability and a virtuous cycle of water utilization and to plan cooperation tasks, taking into account 1) changes in hydrology due to climate change and reforestation, 2) the impact of water management on the WEF nexus by element and their interactions, and 3) conditions for exchange and cooperation according to sanctions against the DPRK and the COVID-19 situation..
2. Research structure
□ This report presents the third-year study results in the three-year research project.
Ⅱ. Current Status of Water Management in the DPRK and Domestic and International Cooperation Trends
1. Analysis of the DPRK's Water Disaster, Forest, and Climate
□ Status of water disasters
○ Floods in the DPRK are mostly in the form of river flooding, and the low-lying areas in the south such as Gangwon-do, Hwanghae-do, Pyongyang, and Nampo are particularly vulnerable, especially in areas where forests are damaged.
○ Since flood prevention facilities are insufficient and most of the dams are operated for hydroelectric power generation, the flood control capacity is poor, making the flood control system generally weak.
○ According to the analysis of extreme rainfall in the future, the maximum daily rainfall with a 100-year frequency is expected to continue to increase.
○ Droughts in the DPRK are mostly caused by a decrease in precipitation, and the drought damage is becoming worse due to abnormally high temperatures, aging and a shortage of irrigation facilities, forest clearing, and difficulty in supplying electricity, and there is also a water shortage problem.
○ According to the drought analysis by climate change scenario, it is predicted that the greater the temperature increase is, the greater the impact will be in the northern regions with low precipitation, which will lead to frequent exposure to drought events and a high risk of prolonged extreme drought.
□ Status of forests
○ With the economy seriously deteriorating in the 1980s, the DPRK started overusing their forest resources, causing severe damage, and the forest area has been continuously decreasing since then.
○ At the end of the 1980s, the proportion of forests was 74.95%, but at the end of the 2010s, it was estimated to be 59.5%.
○ The main cause of deforestation in the DPRK is the conversion of forests to agricultural land, and the mountainous areas of the DPRK which have a steep slope, are not ideal for agricultural land, resulting in bald mountains.
2. Trends in inter-Korean environmental cooperation and international cooperation
□ Inter-Korean environmental cooperation
○ Inter-Korean cooperation in the environmental field has an important meaning for food and forestry, and cooperation for the reforestation of severely damaged forests can have a positive impact on water resources, food, and energy in general.
○ As cooperation for reforestation, tree sapling cultivation projects, afforestation projects, and forest pest control projects were mainly carried out, but active cooperation did not continue due to the strained inter-Korean relations.
○ In addition to cooperation in the forestry sector, the Republic of Korea has continuously proposed to promote cooperative projects in the fields of ecology, meteorology, and energy for shared rivers and bordering areas, but the DPRK has not responded to the proposal.
○ Compared to the national level, inter-Korean exchanges between local governments can strengthen links in non-political fields, so it is necessary to review examples of local governments' environmental cooperation and future directions.
□ International environmental cooperation
○ In order to improve the environment, the international community's environmental cooperation is mainly focused on improving the health and sanitation environment of the vulnerable groups in the DPRK rather than taking a systematic approach such as the creation of environmental infrastructure or environmental management.
○ Recently, international cooperation has been promoted in cooperation with European organizations, UN organizations such as WHO, FAO, WFP, Unicef, and WPF, and international private organizations, and has focused on food security and the four fields of agriculture, nutrition, health, and water & sanitation.
□ Conditions for exchange and cooperation
○ The Republic of Korea planned and promoted cooperation projects with the DPRK in the past to promote sustainable development on the Korean Peninsula and realize an environmental community with the DPRK. However, it is difficult to promote cooperative projects in all fields due to sanctions against the DPRK by the United Nations Security Council, the United States, and the Republic of Korea following the DPRK's nuclear weapons development.
○ Moreover, due to the COVID-19 infection that hit the world in 2020, the DPRK has closed its borders and completely halted exchanges with the outside to prevent the spread of COVID-19, which is causing setbacks in the government's plan to promote inter-Korean exchanges and cooperation.
○ As all staff of international organizations engaged in humanitarian activities in the DPRK have recently withdrawn, cooperative exchanges with the DPRK are currently virtually impossible.
○ From a long-term perspective, there is no disagreement in that inter-Korean environmental cooperation is one of the core tasks that we need to solve. So it is necessary to plan environmental cooperation tasks in case inter-Korean relations and the COVID-19 pandemic situation improve.
○ Conditions for cooperative exchange in consideration of the DPRK sanctions and COVID-19 situation are assumed according to each of the following four premises: ① if the COVID-19 situation and current sanctions against the DPRK are maintained, ② if the COVID-19 situation improves and current sanctions against the DPRK are maintained, ③ if sanctions against the DPRK are eased, and ④ if sanctions are lifted.
Ⅲ. Water-Energy-Food Nexus Model
1. Review of the WEF Nexus analysis model
□ In order to try resource management evaluation using the nexus analysis tool for the pilot watershed, analysis tools using the nexus framework and data required for analysis were reviewed.
○ According to the analysis of the composition, input data, and output data of CLEWS (Climate, Land-Use, Energy and Water System), WEF Nexus Tool 2.0, and WEAP (Water Evaluation and Planning), the WEF Nexus analysis using the model has limitations due to a lack of available data.
2. Establishment of a research database related to water management in the DPRK
□ Collection of open-source spatial information
○ Thematic maps and spatial information of the Ministry of Environment, the Korea Meteorological Administration, the National Geographic Information Institute, and the Korea Forestry Promotion Institute that used spatial information as raw materials based on US public institutions, the World Meteorological Organization, European satellite images, and Google maps were collected.
○ A watershed map for water management planning across the DPRK was constructed in a scientific and standardized way using the numerical topographic maps collected and constructed in the research.
□ Collecting other domestic and foreign research data on the DPRK
○ In order to diagnose, predict, and forecast the status of water management in the DPRK, report data were collected through self-investigation of organizations such as the UN OCHA (United Nations Office for the Coordination of Humanitarian Affairs), the United Nations Food and Agriculture Organization, and the World Food Program.
3. Analysis of the WEF Status in the DPRK and the Republic of Korea
□ Territory and population
○ As of 2019, the forest area in the DPRK decreased by about 39% compared to 1990, but the forest area in the Republic of Korea decreased by about 2%.
○ As of 2010, the populations of the DPRK and the Republic of Korea were 24,779,000 and 49,554,000. By 2055, the DPRK's population is expected to increase by 1,821,000, but the the Republic of Korea's population is estimated to decrease by 4,148,000.
□ Agriculture and food
○ From 1980 to present, the arable land has decreased by 10% and 28% in both the DPRK and the Republic of Korea, but the cultivated area has increased in the DPRK whereas it has steadily decreased in the Republic of Korea. As of 2019, the DPRK had 329,000 ha more arable land and about 938,000 ha more cultivated area than the Republic of Korea.
○ As of 2019, the DPRK's food crop production per 3,000 pyeong was 1.91 tons less than the Republic of Korea, and rice production per 10a was about 121 kg less, which seems to result from differences in agricultural technology.
○ From 1980 to 2009, the DPRK's food crop production was lower than that of the Republic of Korea, but as the Republic of Korea's food crop production steadily declined, the DPRK's production was higher than the Republic of Korea's in 2019.
□ Energy
○ As of 2019, the Republic of Korea's total energy supply was about 22 times higher than that of the DPRK, and coal and hydropower were the main sources of energy in the DPRK.
○ Energy consumption per capita in the DPRK and the Republic of Korea was similar until the 1980s, but the gap has widened since 1990. In 2014, the Republic of Korea consumed about 11 times more energy than the DPRK.
○ As of 2018, about 48.9% of the DPRK's total population was using electricity, so it is likely that the electricity infrastructure is insufficient or outdated.
Ⅳ. Analysis of the Water-Energy-Food (WEF) in Study Area
1. The WEF status of the study area
□ The total area of the Chaeryong River basin is about 3,657 ㎢ which consists of 11 cities and counties in North and South Hwanghae Provinces. It consists of 58% farmland, 36% forest, 1.7% urban area.
□ There are Seoheung, Jangsu, and Eunpa reservoirs which are supplying agricultural water to Eojidon and Chaeryong irrigation districts. Seohueng and Eunpa reservoirs have hydroelectric plants.
□ The Eojidon hydroelectirc power plant is located in the Chaeryong River basin. The hydroelectirc power plants of Seoheung and Eunpa reservoirs have capacities of 5,000 kW and 10,000 kW.
□ The Chaeryong River basin includes the Eojidon and the Chaeryong irrigation districts which are representative large-scale irrigation districts in the DPRK. The areas of the Eojidon and Chaeryong irrigation districts are 42,000 ha and 45,000 ha, respectively.
2. Current status and future projections of water supply and demand
□ Estimation and projection of water supply using climate change scenarios and watershed modeling
○ The SWAT model and climate change scenarios which were established and generated in the second year of the study are utilized.
○ The average annual dam inflows of Seoheung, Jangsu, and Eunpa reservoirs are 12.7㎥/s, 4.2㎥/s, and 9.8㎥/s, respectively.
○ The results showed that the annual dam inflow can be increased about 26~56% under RCP4.5 and RCP 8.5.
□ Estimation of water demand
○ The quantity of water required for living in the Chaeryong River basin is 26,611,000㎥/year considering urban & rural population, LPCD, water use ratio, and water flow rate.
○ The total quantity of water required for agriculture is 1,432,000,000㎥/year, taking into account cultivated area and irrigation water per unit area.
○ The maximum quantity of water required for power generation is 1,616,343,000㎥/year based on the capacities of Eunpa and Seoheung reservoirs.
○ This study assumed that the consumption of water for domestic use and power generation has the same monthly patterns. For agricultural water, the monthly irrigation pattern was reflected based on the irrigation season. The monthly demand for agricultural water was the highest in April and May.
3. Analysis of the impact on the WEF Nexus according to simulations of water supply and demand
□ Analysis of changes in hydrological cycles taking into account forest restoration and climate change
○ The reforestation causes a decrease in total runoff and surface runoff, and an increase in lateral and groundwater flows.
○ Forest restoration has the effect of reducing extreme floods and increasing low flow, which is expected to play a positive role in water management under climate change.
□ Analysis of the impact of climate and social changes on the WEF Nexus
○ The annual runoff will be increased by 20~30% due to climate change during flood season as well as dry season(November to May).
○ This study assumed an increase in total population and the water use ratio to estimate water demand for living.
○ The demands for domestic water and water for power generation are expected to increase, and the demand for agricultural water is expected to decrease.
4. Suggestions of the WEF Nexus project for climate change adaptation
□ Projects to increase the capacity of dams & reservoirs, develop groundwater evaluation & management system, and improve the water flow rate are necessary in the water resources sector.
□ The development of renewable energy projects such as tidal power generation and wind power generation, and the expansion of hydroelectric power generation are needed in the energy sector.
□ In the agricultural sector, water supply efficiency needs to be enhanced by improving irrigation facilities, storage capacity of small and medium-sized agricultural reservoirs should be increased and managed, and the development and application of cultivated varieties with different irrigation periods should be promoted.
5. Limitations of this study
□ The accessibility, credibility, and the shortage of research datasets are limitations of this study. Nevertheless, the significance of this study is that it estimated the impacts of climate change and reforestation on water management in the DPRK.
□ There is a limitation in the verification of the watershed modeling due to a lack of ground data including observed flow and operation hours of reservoirs.
□ Based on the analysis and collected data in this study, it is expected that evaluation of the vulnerability to climate change and the quantitative effects of reforestation in the DPRK are possible.
Ⅴ. The Direction for Water Management and Environmental Cooperation from the Perspective of the WEF Nexus
1. The DPRK's water disaster management improvement plan that takes climate change into account
□ Current status of laws and policies related to water disasters in the DPRK
○ The two Koreas are somewhat similar in that they define various types of damage caused by natural disasters and social disasters by law and form a disaster management system based on the four stages of disaster management(prevention-preparation-response-recovery).
○ In the case of the Republic of Korea, detailed information is provided to enable disaster management in complex situations, but in the case of the DPRK, the safety-vulnerable class is relatively less considered.
○ Comparing the River Acts of the two Koreas, there are similar provisions in terms of river management, but there is a difference in the concreteness of the content.
○ In the DPRK, there are no separate regulations on detailed standards for classifying rivers, and there are no provisions stipulating specific procedures and other details regarding the management and maintenance of rivers.
□ Institutional improvement plans for water disaster management
○ The relevant regulations should be revised to introduce a pluralistic system that can cover various types of social disasters in the disaster management legislation..
○ In order to improve the river management legislation, The river management legislation in the DRPK should be improved in a way which would lessen differences from specific provisions of River Act of the Republic of Korea.
○ In the DPRK, detailed classification standards for rivers and designation of responsible organizations for efficient management are required. Since overflow of rivers is the main cause of floods, details regarding flood control should be thoroughly established in terms of river management.
□ Direction for inter-Korean cooperation for water disaster management
○ Since the Republic of Korea and the DPRK frequently share flood disasters that occur around shared rivers due to their geographical characteristics, it is necessary to prepare a new system to make possible joint response to natural disasters when improving the legal system.
○ In the legal and institutional approach for disaster prevention in the DPRK, it is also necessary to consider the establishment of an expert committee on water resources between the two Koreas in order to share advanced technologies and collaborate on research.
2. Development of inter-Korean environmental cooperation tasks from the perspective of the WEF Nexus
□ Analysis of the impact of reforestation and climate change on the WEF Nexus
○ It is necessary to draw up environmental cooperation tasks that encompass the analysis of water management vulnerability due to climate change and forest restoration, the WEF Nexus analysis concept that takes into account the DPRK's situation, and the conditions for cooperative exchange.
○ The impact of each type of use on individual factors was analyzed, in case the inflow of dams that has increased due to forest restoration and climate change is used for domestic use, agriculture, and power generation for water-energy-food.
○ Focusing on reforestation, a decrease in food production is expected due to the use of wood fuel and clearing, but an increase in food production in downstream arable land can be expected as the peak flow control contributes to reducing flood damage.
○ An increase in precipitation due to climate change may contribute to securing more water for agriculture, living, and power generation, but it cannot guarantee a positive impact as inundation of agricultural land and damage to WEF-related infrastructure due to the increased flood frequency are expected.
□ The analysis of the impact of changes in water management on the WEF Nexus
○ The impact and relations occurring in the WEF Nexus were analyzed in case the inflow of dams increased according to climate change and reforestation is used for power generation, domestic use and flood control, and agriculture.
○ If the increased water resources due to climate change and reforestation are used for agriculture, living, and flood control, the purpose of each use will be achieved only when smooth power supply and river infrastructure are in place.
□ Developing cooperative projects for each element of the WEF Nexus that take sustainability into consideration
○ In order to offset the ripple effect caused by the lack of energy resources, it is expected that it will be more effective to supply small-scale methane gas power generation facilities in villages rather than relying on hydroelectric power generation.
○ Since a great amount of electricity is lost during the transmission in the DPRK, it is necessary to repair the transmission infrastructure.
○ For sustainable cooperative projects related to food production, maintaining and repairing river infrastructure including embankments and disseminating agricultural technology can be effective.
○ In terms of domestic water, projects to repair water and wastewater pipe network infrastructure and improve the water quality of wells, the main source of drinking water in local areas, are expected to be effective.
○ To establish a sustainable water management system in the DPRK, a meteorological and water environment monitoring system must be developed.
3. Development of environmental cooperation tasks that take into consideration the WEF Nexus analysis and exchange conditions
□ It is necessary to improve various ecosystem services of forests through forest cooperation to contribute to solving the chronic problem of food and energy shortage in the DPRK.
□ In the first stage where exchanges are generally limited, cooperation that mainly supports the DPRK from a humanitarian point of view can be carried out.
□ In the stage of expanded exchanges where sanctions against the DPRK have been eased and the COVID-19 situation has improved, transportation of goods for environmental cooperation will become easier, making possible various infrastructure repair projects in the sectors of forestry, water, agriculture, and energy and the transfer of some technologies.
□ Joint R&D and CDM cooperation will be possible in the stage of free exchange where sanctions against the DPRK have been lifted.

2Data Science 기반 기후변화 대응 지원 플랫폼 구축을 위한 전략 마련 연구(Ⅱ)

저자 : 진대용 , 표종철 , 조윤랑 , 한국진 , 김도연

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기후환경정책연구 2021권 0호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-298 (298 pages)

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Ⅰ. 서론
□ 연구 필요성 및 목적
○ 전 지구적 이상기후 및 자연재해 발생 등 기후변화 현상의 심화는 자연환경뿐만 아니라 인간 활동 영역에까지 다양하게 영향을 미침
○ 최근 우리나라는 국제 사회와 공조하여 2050 탄소중립(net-zero) 목표를 선언하고, 기후변화 대응에 적극 나서고 있음
○ 기후변화는 온실가스를 감축하는 완화(mitigation) 연구와 피해 및 위험을 최소화하는 적응(adaptation) 연구로 구분할 수 있으나, 기후변화 원인은 복합적이기 때문에 상호 보완적인 정책이 필요함
○ 2018년 과학기술정보통신부는 국가 R&D 추진 과정에서 축적되는 연구데이터 관리·공유를 위해『연구데이터 공유·활용 전략』을 수립한 바 있으며, 본격적으로 데이터 집중형 과학 (data-intensive science) 시대가 도래함
- 하드웨어 발전, 고성능 네트워크 등 장비의 발달로 많은 연구데이터를 생산하기 때문에 다양한 연구데이터 관리는 효과적인 연구수행의 필수적 요소가 됨
○ 본 연구는 기후변화를 데이터 중심으로 연계하여 대응하는 것으로, 기후변화 연구를 '데이터 사이언스(Data Science)'로 전환하는 것임
- 데이터 사이언스는 다양한 형태의 데이터로부터 실제 현상을 이해하고 유용한 지식을 도출하는 과정을 총칭함
- 정보통신기술(ICT), 위성 데이터, 기상 재해석 데이터 등 생성되는 데이터양이 점차 증가함에 따라 이를 연계·활용하기 위한 관련 데이터 확보가 중요해짐
○ 기후변화 대응을 위한 데이터는 다양한 기관에 산재해 있는 데다 환경데이터 분류 표준 체계가 부재한 탓에 데이터 활용에 제약 요소가 많으며, 이를 효율적이고 편리하게 활용하는 방안 마련이 시급함
□ 연구 범위
○ 기후환경 데이터의 현황분석, 데이터관리계획(DMP)의 실행체계 구축 및 운영, 기후환경 데이터 플랫폼 구축전략과 차별화된 데이터 제공 서비스를 위한 방안을 마련함
- 위성 중심의 기후환경 응용데이터 현황 및 기후변화 완화 부문의 데이터 조사를 통해 기후변화 대응을 위한 완화-감축 부문의 데이터 인벤토리를 작성하고자 함
- 기후환경 데이터 관리의 실질적 이행체계 구축을 위한 연구데이터 범위 설정 및 DMP 도입과 연구데이터 리포지터리(IDR)를 중심으로 한 KEI형 데이터 관리 추진체계를 구축하고자 함
- 구축된 기후환경 데이터 인벤토리 및 관리체계를 토대로 환경정책연구에 활용 가능한 기후환경 데이터 서비스 제공 방안을 모색하고자 함
ㆍ 본 과제에서 기후환경 데이터는 기후변화 대응을 위한 완화 및 적응과 관련된 공개 데이터로 한정함
ㆍ 누적된 다양한 데이터가 단일 연구과제에서만 활용되는 것을 방지하고, 데이터의 공유 및 활용성을 극대화하고자 함
- 기후환경 데이터 플랫폼 구축을 위한 설문조사와 데이터 공유·활용에 관한 법·제도를 검토하고, 기후변화 데이터를 중심으로 한 정책연구의 현실적 방안을 제시하고자 함
□ 연구 내용 및 방법론
○ 2차 연도 연구는 주요 환경 관계기관의 온실가스 감축데이터를 중심으로 구축·보완하고, 기존 인벤토리 고도화를 추진하고자 함
- 기후환경 데이터 중 위성데이터 산출물과 기상청의 기상·기후 데이터 현황 조사를 통해 기후변화 대응 데이터 범위 확대 가능성을 살펴봄
○ KEI 연구데이터 관리 실행체계 마련 및 구축을 위한 연구데이터 정의 및 관리 필수요소를 도출하고자 함
○ KEI 기후환경 데이터 플랫폼 구축전략 마련을 위한 전문가 의견수렴 및 조사된 연구데이터 관리체계 내용을 기반으로 KEI 기후환경 데이터 플랫폼 구축 로드맵을 마련하고자 함
○ 향후 KEI형 데이터 플랫폼으로 확장하기 위해 수집된 기후변화 대응 데이터의 메타정보를 연구데이터 리포지터리 시스템에 시범적으로 업로드하고, 데이터 마인드맵 시범 서비스를 통해 정책활용도를 제고하고자 함
Ⅱ. 기후환경 데이터 인벤토리 고도화
□ 국내 기후환경 응용 데이터 현황
○ 기후변화는 강수, 운량, 온도뿐만 아니라 식생분포, 토지분포 등에도 큰 영향을 미치며, 이에 대응하려면 일차적인 자료 확보가 적절히 이루어져야 함
○ 국외에서는 미국 항공우주국(NASA)과 유럽 우주국(ESA)을 필두로 대기오염기체와 기후 변화 유발기체, 에어로졸, 식생지표 변화 등 다양한 영역을 관찰할 때 위성 자료를 사용함
○ 국내에서도 통신해양기상위성(COMS)의 후속으로 정지궤도복합위성을 발사하고, 위성 관측을 통해 생산된 자료를 기후변화 대응 정책의 기초자료로 활용하고 있음
○ 대표적인 국내 위성으로는 천리안해양관측위성, 천리안위성 2A호, 천리안위성 2B호 등이 있음
- 천리안해양관측위성은 적조, 해빙, 해무, 해양투기모니터링, 해사채취활동, 미세먼지 등에 활용됨
ㆍ 주요 산출물로는 용존유기물, 엽록소, 총 부유물질, 적조지수, 육상식생지수 등 총 13종의 데이터를 생산함
- 천리안위성 2A호는 천리안해양관측위성과 비교하여 다양한 관측이 가능하며, 기상재해의 감시 및 대비가 가능함
ㆍ 생산하는 기상산출물은 총 52종으로 구름탐지, 오존량, 강우강도 등 23종의 기본산출물과 산불탐지, 식생지수, 식생률, 지표면 반사도 등 29종의 부가 산출물을 생산함
- 천리안위성 2B호는 해양환경과 생태계를 관측하고, 한반도 밖의 대기오염물질 등을 감시하여, 기후변화 대응 및 미세먼지 감시를 위한 자료를 제공함
ㆍ 주요 산출물로는 대기보정, 고유광특성, 대기산출물, 해색산출물, 해양산출물, 육상 산출물 등 총 26종의 데이터를 생산함
□ 기후변화 대응 관련 데이터 현황
○ 기후변화 대응은 온실가스를 감축하거나 흡수하는 완화(mitigation) 정책과 기후변화 피해를 저감하는 적응(adaptation) 정책의 두 가지 측면을 모두 고려해야 함
○ 기후변화 대응을 위한 에너지, 발전, 온실가스 배출 등 기후변화 완화 데이터 현황조사를 통해 기후변화 완화와 적응정책을 연계하고자 함
○ 기후변화 완화(온실가스 감축) 부문 데이터는 크게 에너지 통계, 국가 온실가스 인벤토리, 기타 연계 및 활용 가능한 데이터로 구분할 수 있음
- 국가에너지 통계종합정보시스템에서는 에너지 밸런스 및 국가에너지 수급 관련 통계를 비롯해 에너지통계 작성 규정에 따른 관련 기관의 통계자료를 연계·통합하여 제공함
- 국가 온실가스 인벤토리에서는 기후변화 대응을 위해 국내 온실가스 배출원·흡수원 및 배출량·흡수량 파악을 위한 데이터를 제공함
- 기타 데이터로는 민·관·학계의 배출량 산정 분석 지원과 온실가스 인벤토리 연계를 위한 교통/수송 및 전력 데이터 등이 제공됨
○ 기후변화 적응 부문 데이터는 국가기후변화적응센터(KACCC)에서 운영 중인 시스템 내에 구축된 데이터를 기반으로 기후환경 데이터 인벤토리를 구축함
- 대표적인 기후변화 적응 시스템인 부문별 기후변화 영향 및 취약성 통합평가 모형(MOTIVE)과 기후변화 취약성 평가도구(VESTAP)에서는 기후변화 적응을 위한 취약성 평가 데이터를 제공함
○ 기상청에서 관측·제공하는 각종 기상관측 자료, 방재기상정보 등은 기후변화의 미래예측과 대응정책 수립과 같은 다양한 분야에서 기초자료로 활용됨
- 기후변화 시나리오는 미래 기후변화로 인한 영향평가 및 피해를 최소화하는 연구의 분석 자료로 활용할 수 있으며, 이는 기후변화 대응 및 적응대책 수립·지원을 위한 필수적인 정보로 활용됨
Ⅲ. 기후환경 데이터 관리 실행체계 구축
□ KEI 연구데이터 관리 개요
○ 2019년 데이터관리계획(DMP: Data Management Plans) 규정이 시행되며 국내 연구 데이터를 공유하고 활용하기 위한 노력이 활발히 이루어지고 있음
- 주요 선진국을 중심으로 국가연구개발사업 과제의 연구데이터 보존 및 재사용의 성공적 사례가 나오고 있으며, 오픈 데이터 활동이 전 세계적으로 확산하고 있음
- 「국가연구개발사업의 관리 등에 관한 규정」에서 연구데이터와 데이터 관리계획을 정의하고, 국가연구개발 사업 수행 시 DMP 제출 요구를 규정하여 국가 차원의 연구데이터 관리 근거를 마련함
○ 연구데이터를 관리하고 서비스하기 위한 핵심 요소로는 DMP 작성지원, 데이터 파일 정리, 데이터 저장, 데이터 공유 및 접근, 데이터 인용, 데이터 관리교육으로 구분할 수 있음
□ 연구데이터의 수집 및 관리
○ 연구데이터는 연구개발과제 수행 과정에서 실시하는 각종 실험, 관찰, 조사 및 분석 등을 통하여 산출된 사실 자료로서 연구 결과의 검증에 필수적인 데이터임
- 연구데이터는 연구 과정에서 생성되는 모든 데이터를 지칭하기 때문에 메일이나 기술 보고서 등과 같은 연구 기록과 구별해야 함
- 지속적 연구 활동 지원 및 연구 결과물 보존·공유를 위해서는 연구자가 소속된 연구 기관과 연구자가 활동하는 커뮤니티에서 연구 수행 과정에서 산출되는 데이터 관리가 필요함
○ DMP란 연구 프로젝트 도중이나 종료 후에 프로젝트를 통해 생산·수집된 연구데이터가 어떻게 관리·공유되는지 기술하는 공식 문서를 의미함
- 데이터 수집 전에 DMP를 통해 충실한 데이터 설명이 가능하고, 이는 데이터에 대한 상세 내용을 기억하기 위한 연구자의 노력이 불필요하게 하며 데이터 재사용을 가능케 함
○ DMP는 연구 라이프 사이클에 맞추어 연구계획 단계부터 데이터 생산, 수집, 관리, 보존 및 폐기, 출판, 재사용 등의 모든 과정에서 발생하는 행위임
○ KEI 기후환경 데이터 플랫폼을 개발하려면 연구데이터 라이프 사이클을 도출하고, 이에 관한 세부 내용을 확정하는 것이 중요함
□ 연구데이터 관리 시스템 구축
○ 데이터 리포지터리는 오픈소스로 개발되어 공개된 소프트웨어를 활용할 수 있으며, 대표적으로 DSpace와 NaRDA가 있음
- DSpace는 웹기반 인터페이스 제공을 통해 파일 제출이 쉽고 다양한 파일 수용이 가능하며, 하나의 기관을 넘어 대규모, 다분야 리포지터리로 확장이 가능함
- NaRDA는 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 개발·보급하는 연구데이터 리포지터리이며, 연구자의 데이터 관리 활동 주기를 고려하여 설계 및 구현됨
ㆍ NaRDA는 DMP 제출양식을 작성하고, 이를 게시 및 공유할 수 있음
ㆍ 연구 수행 중의 관리 단계에서는 연구 수행을 위한 데이터를 자유롭게 업로드·다운로드 할 수 있으며, 데이터 설명을 기술할 수 있음
ㆍ 마지막 단계에서는 연구 결과물 공유를 위한 연구데이터 등록이 가능하며, 이를 위해 메타데이터 추출 및 DOI 부여 기능을 제공함
○ 연구데이터는 메타데이터와 원천데이터로 구성되며, 메타데이터는 데이터를 설명하는 자료로 데이터 검색 시스템에서 활용되는 색인 요소임
○ 메타데이터란 데이터에 대한 속성을 기술하고 컨텍스트(context) 및 데이터 품질 정보를 제공하며, 다른 객체나 데이터의 특징을 문서화한 것을 일컬음
□ 연구데이터의 보존 및 공유
○ 디지털 연구데이터를 보존하는 경우 다양한 편익이 발생하며, 보존을 위해서는 인적·물적 자원이 필요함
- 데이터 보존을 위해서는 해당 정보를 수집할 방법을 시스템화하여 제공하고, 보존 및 출판을 위한 영구식별자(DOI, ARK, UUID 등)가 부여되어야 함
ㆍ 가장 많이 쓰이는 영구식별자는 DOI로, KISTI에서 발급하는 DOI prefix를 이용해 데이터를 출판하는 기관이 suffix를 추가하여 데이터를 출판할 수 있음
○ 데이터 출판과 관련하여 연구자의 의지가 반영될 수 있도록 하고, 이때 내부 및 외부 공유 범위 설정과 연구자의 요구 수준을 표현할 수 있는 화면 및 기능 설계가 필요함
○ 연구자의 데이터 리터러시 능력 향상을 통해 효과적인 연구데이터 활용이나 공유, 재사용을 기대할 수 있으며, 연구데이터 공유와 재사용 활성화를 위해 데이터 공개에 대한 보상체계가 마련되어야 함
□ 연구데이터 구축 서비스 사례 및 시사점
○ 한국지질자원연구원(KIGAM)은 연구데이터의 관리체계 부재로 인해 중복 연구가 이루어진다는 사실을 인지하고, 지질 자료 저장소 GDR을 개발하여 운영 중임
- GDR은 데이터 접근 제어 기능과 외부 연동 데이터에 DOI를 발급하고, 연구소 최초로 사업계획서에 DMP 양식을 포함하는 제도를 시행함
○ 한국한의학연구원(KIOM)은 한의약 연구데이터 리포지터리(KMDR)를 구축하고, 이를 운영 중임
- KMDR은 한의약 분야 연구데이터의 체계적인 관리 및 공유를 위한 정보 시스템으로 데이터 관리 지원, 활용 제고를 통해 효율적인 연구수행 지원을 목적으로 구축됨
- 외부 위협으로부터 연구데이터 보호를 위한 암호화 모듈 적용과 DMP 작성 및 관리 기능을 연계하여 전 주기적인 연구데이터 관리가 가능함
○ 국립산림과학원은 「국립산림과학원 연구사업 관리 규정」(예규 제307호)의 일부 개정 (2019.2.11)을 통하여 연구데이터 관리 의무화 조항을 신설함
- 데이터 기반 융·복합 산림과학연구 수행 지원을 위한 적극적인 연구데이터 관리 도모 및 참여 의식 고취를 목적으로 포상계획을 수립함
○ 연구데이터 관리와 거버넌스 체계를 만들려면 연구자와 경영진 인식이 긍정적으로 변화 될 수 있도록 지속적인 교육이 필요하며, 선행 기관과 지속적 협력이 중요함
□ KEI 연구데이터 활용·관리 체계 정립
○ 환경정책연구는 데이터 생산 사례가 적고, 사회·자연과학의 융·복합적인 연구 형태로 인해 과학기술계에서 운영 중인 DMP 및 연구데이터 리포지터리 시스템을 적용하는 데 한계가 있음
○ 주요 기관의 데이터 분류 현황을 토대로 KEI 연구데이터는 데이터 종류 및 형식과 데이터 생산 방법에 따라 분류함
- 데이터 종류 및 형식(지표·지수, 정책 DB, 측정·관측, 시뮬레이션, 문헌, 전문가의견, 발표자료·정책문서, 기타 등)
- 데이터 생산 방법(내부-생산, 내부-가공, 외부-생산, 외부-가공 등)
○ KEI는 연구데이터의 유실 방지 및 보존, 지속가능한 환경정책 수립, 데이터 연계를 통한 다학제 간 융·복합 연구체계 마련, 증거 기반의 정책 의사결정 지원 등을 위해 연구데이터의 체계적인 관리가 필요함
- 데이터 성과 관리를 통한 연구성과 관리 효율화와 연구성과 확산 제고, 데이터 기반의 연구 협력 생태계 조성을 위해 2022년 기본과제 제안 시(2021년 6월 시행) DMP를 도입함
- 원내 최초로 적용된 DMP를 효율적으로 운영하고자 연구데이터는 환경(정책) 연구 과정에서 활용된 자료 또는 결과로 나타난 주요 연구 산출물로 정의함
○ 본 연구에서는 연구데이터 리포지터리를 구축하고 인트라넷 로그인 연동, 메타데이터 등록, DMP-IDR 연계 방안 마련 등을 통해 DMP 중심 데이터 관리체계를 마련함
Ⅳ. KEI 기후환경 데이터 플랫폼 구축전략
□ KEI 기후환경 데이터 플랫폼 구축 개요
○ 데이터 플랫폼 구축을 통해 다양한 연구데이터를 공유하고 활용하고자 노력 중이며, 국가 차원의 연구데이터 활용 촉진과 융합연구 및 오픈 사이언스 등 선진 연구환경을 조성함
○ 데이터는 다양한 분야에서 기하급수적으로 생산되고 있으나 이에 대한 소유권 문제, 정보공개 문제 등이 여전히 산재해 있음
- 데이터를 융·복합적으로 활용하고 각계각층에서 공동 활용하기 위한 법·제도는 미흡한 실정임
- '데이터 3법'과 「데이터기반행정법」 등의 개정 및 시행으로 데이터 산업 활성화 기반이 마련되고 있으나 중복 규제 등의 문제가 발생할 가능성이 큼
○ 본 연구에서는 기후환경 연구데이터 관리와 플랫폼 구축전략 마련을 위해 정보 접근성 및 서비스 측면과 연구데이터 관리 측면에 관한 법·제도 현황을 정리함
- 데이터 이용 및 활용에 관한 주요 법·제도로는 「환경정책기본법」, 「전자정부법」, 「국가정보화기본법」, 「공공데이터의 제공 및 이용 활성화에 관한 법률」, 「지능정보화 기본법」, 「데이터기반 행정법」, 「정보통신융합법」, 「국가연구개발사업의 관리 등에 관한 규정」, 「정보통신망법」 등이 있음
○ 먼저 검토가 필요한 사항인 연구데이터 관리 측면의 데이터 이용 및 활용에 관한 법·제도 개선 필요사항을 도출함
- 「국가연구개발사업의 관리 등에 관한 규정」에 (연구)데이터 관리 권고 조항 추가와 「데이터기반 행정법」에 기관메타시스템 및 IDR 시스템 구축 권고가 필요함
□ KEI 기후환경 데이터 플랫폼 구축전략 수립
○ 현재 빅데이터 플랫폼 사업이 활발히 진행되고 있으나 다수의 플랫폼에서 기후환경정책 연구 수행에 활용 가능한 데이터 획득에는 여전히 어려움이 있음
○ 유사 사업과 차별성을 두고 다양한 플랫폼과 연계 방안을 마련하고자 환경 분야 연구를 수행한 각 매체의 전문가들을 대상으로 설문조사를 실시함
- 기후환경 데이터 플랫폼 전략 수립과 데이터 기반의 환경정책연구를 발굴, 향후 KEI형 데이터 플랫폼으로 확장을 위한 거시적 관점의 전략 수립을 위한 기초 자료를 수집함
- 설문은 데이터 이용 및 활용, KEI 기후환경 데이터 플랫폼 구축, 데이터 기반 정책연구 수요 등 3가지 주제로 구분하여 진행함
ㆍ 기후환경 데이터 활용 목적 및 애로사항 유무, 데이터 품질 요소 및 특성에 관한 설문과 향후 플랫폼에서 제공해야 할 데이터 및 서비스와 기타 제안사항 등 의견수렴을 통해 향후 플랫폼 구축 방향성을 수립함
○ 기후변화 대응을 위한 기후환경 데이터 현황조사, 연구데이터 관리체계 마련 등을 통해 환경 분야 정책연구의 데이터 활용·연계의 '통로' 역할을 수행하기 위한 전략을 수립함
- 연구 간 융합연구 수행 및 시너지 효과 창출을 위한 전략과 지속가능한 정책연구 수행 등 핵심 가치 창출 요구에 대응하고자 로드맵을 마련함
- KEI 연구데이터 활용·관리 로드맵(안)은 데이터 관리 및 활용을 위한 ① 기후환경 데이터 허브 구축, ② 기후환경 데이터 활용체계 전환, ③ 데이터 활용제도 개선 등 목표를 크게 세 가지로 설정하고, 세부 추진 필수요소를 도출함
ㆍ 기후환경 데이터 허브 구축(인프라 구축, 주요 데이터 연계)
ㆍ 기후환경 데이터 활용체계 전환(환경데이터 협업 네트워크 구축, 참여형 환경정책을 위한 데이터 체계 구축, 데이터 활용체계 구축)
ㆍ 데이터 활용제도 개선(데이터 활용제도 개선, 데이터 관리체계 적용, 데이터 관리 고도화)
※ KEI 연구데이터 활용·관리 로드맵의 세부 내용은 <그림 4-14>~<그림 4-16> 참조.
Ⅴ. KEI 기후환경 데이터 제공 서비스 구축
□ KEI 기후환경 데이터 제공 서비스 개요
○ 기후환경 데이터 인벤토리를 기반으로 데이터 제공 서비스 방안을 마련하고, 기후환경 정책 이슈에 대한 의사결정 지원을 위한 서비스를 제공하고자 함
- KEI에서 기존에 구축한 데이터와 타 기관에서 제공하는 기후환경 관련 플랫폼 데이터로 범위를 설정하고, 이를 토대로 기후환경 데이터 제공 서비스 방안을 마련함
○ 본 연구는 키워드 중심으로 정책과 데이터를 연계하여 정책연구 시 데이터 활용과 접근성이 개선되도록 하는 방안을 제시함
- 분야별 키워드 선정의 다양화를 통해 사용자에 대한 맞춤형 데이터를 제공하는 방안을 제시함
□ KEI 기후환경 데이터 제공 서비스 방안
○ 연구데이터를 연구자들이 효율적으로 활용하기 위한 실질적인 방안이 필요하며, 주요 데이터의 메타정보 정리를 통해 서비스를 제공하는 방안을 마련함
○ 본 연구는 원내외 기후환경 데이터의 현황분석을 통해 DMP를 작성하고, 이를 연계하여 메타데이터 작성 및 DB화하여 연구데이터 리포지터리 시스템에 시범적으로 제공함
- 다양한 기후환경 데이터의 정보 제공을 통해 정책문제 이해 및 의사결정의 근거로 활용하도록 함
- 데이터의 정책 활용성을 높이려면 메타데이터에 데이터의 종류, 매체 정보, 연관 키워드를 포함하여 제공하도록 함
○ 기후환경 데이터의 정책 활용을 높이기 위한 검색 서비스 마련을 위해 관련 키워드를 저장한 키워드 사전 및 관련 알고리즘을 구축함
○ 본 연구는 기후변화 데이터에 대한 접근성을 높이기 위해 카테고리 및 키워드 빈도수를 중심으로 데이터를 분류하여 제공하는 마인드맵 서비스를 제안함
- 마인드맵 형태로 데이터를 제공할 때는 '검색어'를 중심으로 연관된 데이터를 추출하고, 이를 카테고리별로 분류하여 제공함
ㆍ 데이터명, 데이터 키워드, 데이터 설명, 데이터 원자료명 등 메타데이터를 검색키워드가 연결하여 마인드맵을 구성할 데이터 범위를 우선적으로 선별함
ㆍ 1차 분류 기준은 기후변화 적응 부문, 2차 분류는 부문별 세부주제로 설정하고, 3차 분류는 데이터에 포함된 키워드 빈도수를 중심으로 묶어 제공하는 방식의 마인드맵을 구성함
□ 기후환경 정책-데이터 연계 서비스 방안
○ 다양한 경로로 데이터 연관 키워드를 충분히 부여하여 연결고리를 만드는 방안을 제시함
- KEI 원내 보고서 수집을 통한 연관 키워드 부여와 주요 환경 이슈별로 활용되는 데이터에 키워드를 부여함
- 텍스트 데이터의 내용 및 성격 등에 따라 키워드 관리 범위 설정이 필요하며, 정책공급자 또는 수요자 입장의 텍스트로 범위를 설정하고 관련 키워드를 부여하는 방안을 고려함
Ⅵ. 결론 및 정책 제언
□ 결론
○ 본 연구는 기후환경 분야의 데이터 사이언스(Data Science) 대응 플랫폼 전략 구축을 통해 데이터에 기반하여 기후변화 대응을 강화하고, 디지털 전환의 기틀을 마련하기 위한 시범 연구임
○ 1차 연도 연구에서는 분야별 기후변화 적응에 활용이 가능한 KEI 및 주요 외부기관의 데이터 현황을 조사하고, 기후변화 취약성 평가에 활용하기 위한 추가적인 데이터를 제안함
○ 2차 연도 연구에서는 기존 적응데이터와 함께 최근 기후변화 연구에 활용도가 높은 응용데이터인 위성 데이터 내용을 포함함
○ 또한 온실가스 감축 및 기후변화 완화에 활용할 수 있는 산업·수송·가정 등의 분야와 관련된 데이터를 추가로 조사하고, 이를 통합하여 인벤토리를 구축함
○ 기후환경 데이터 인벤토리 구축을 통해 기후변화 대응을 위한 연구수행 시 관련 데이터를 효율적으로 제공하여 데이터 활용성을 높일 수 있을 것으로 기대됨
○ 기후환경 데이터를 중심으로 구축한 연구데이터 관리체계를 보완하고, 데이터 관리 및 수집을 위해 타 기관 사례를 조사하여 기본적인 요소들로 연구데이터 관리체계 초안을 작성함
○ 원내 연구데이터 활용 사례, 데이터 범위 및 DMP 양식 구축 사례 검토, 연구 수행 프로세스 등을 고려하여 DMP 중심의 연구관리체계를 마련함
○ 본 연구에서는 기후환경 데이터 관리·활용을 위한 DMP 마련과 메타데이터 템플릿 구축 및 보완, DMP 및 연구데이터 제출 프로세스, 데이터 형태 등을 고려하여 KEI에서 실질적으로 활용 가능한 형태의 데이터 관리 실행체계를 구축함
○ 특히 기후변화 대응 정책 중 하나로 적응 분야 연구 지원을 위해 각 데이터에 대한 부문별 세부 주제를 설정하고, 관련 키워드, 데이터 설명, 데이터 출처 등 해당 데이터의 정보를 제공하기 위한 메타데이터를 구축함
○ 데이터 기반의 정책 지원을 위해서는 어떤 문서를 기반으로 키워드를 설정할 것인가에 대한 고민이 필요하며, 언론, 정책 관련 문서 등 관련 이슈 및 중요사항을 파악할 수 있는 텍스트를 설정하는 것이 핵심이라 할 수 있음
○ 기후변화에 대응하고자 기후환경 데이터의 현황을 분석하고 연구데이터 관리 및 실행체계를 마련하였으며, 실제 데이터를 어떻게 제공할 수 있는지를 현실적인 접근 전략으로 제시함
□ 연구의 한계점 및 보완사항
○ 장기적으로 환경 분야 전체를 포괄하는 뛰어난 플랫폼 구축과 함께 다양한 사용자의 요구를 수용할 수 있는 데이터세트 구축이 필수적임
○ 데이터 기반 정책연구를 실현하려면 정책연구에 실질적으로 활용 가능한 데이터가 무엇이고, 이를 어떻게 구축할 것인지를 깊이 있게 고민하고 연구수행 결과를 데이터화하여 의미 있는 성과물로 관리하는 노력이 지속적으로 필요함
○ KEI 기후환경 데이터 플랫폼을 구축하는 로드맵을 마련했으나 이 로드맵을 이행하는 데는 많은 예산과 인력 등의 자원이 필수적이며, 데이터의 공유문화와 플랫폼이 필요하다는 공감대가 형성되어야 함
○ 전반적인 환경정책연구에서 정책 수립 및 이행에 필요한 데이터세트 구축 사업을 활성화하는 것과 데이터 성과물 영역의 확대 및 구축된 데이터의 활용도를 높이기 위한 실질적인 데이터 협업체계를 마련하는 것이 필요함


Ⅰ. Introduction
□ Necessity and purpose of the study
○ The intensification of climate change phenomena such as abnormal weather conditions and natural disasters affects not only the natural environment but also human activities in various ways.
○ Recently, Korea has pledged to reach net-zero emissions by 2050 in cooperation with the international community and has been actively responding to climate change.
○ Climate change can be divided into mitigation efforts to reduce greenhouse gas and adaptation efforts to minimize damage and risk. However, since climate change occurs due to multiple causes, complementary policies on both efforts are needed.
○ In 2018, the Ministry of Science and ICT established the “Strategy for Sharing and Utilization of Research Data” to manage and share research data accumulated during the promotion of national R&D projects, and the era of data-intensive science is coming in earnest.
- The development of equipment such as hardware and high-performance networks has produced a great deal of research data, and the management of various research data is an essential element for effective research performance.
○ This study aims to promote the climate change response focusing on data, which means to convert climate change research into one that is based on data science.
- “Data Science” is a generic term for the process of understanding actual phenomena and deriving useful knowledge from various types of data.
- As more data such as data from information and communication technology (ICT), satellite data, and meteorological reinterpretation data are generated, it is important to secure relevant data to link and utilize them.
○ Data for climate change response are scattered across various organizations and there are many constraints in terms of data utilization due to the absence of a standard system for classifying environmental data. Thus, it is urgent to come up with measures to utilize data efficiently and conveniently.
□ Scope of the study
○ Analyze the current status of climate environment data, establish and operate an implementation system of the data management plan (DMP), and prepare a strategy for establishing a climate environment data platform as well as a plan for providing differentiated data services
- Prepare a data inventory in the mitigation & reduction sector to respond to climate change based on the status of satellite-centered climate environment application data and data survey in the climate change mitigation sector
- Define the scope of research data and introduce a data management plan (DMP) for establishing a practical implementation system for climate environment data management, and establish the KEI-type data management promotion system centered on research data repository (IDR)
- Seek ways to provide climate environment data services that can be used for environmental policy research based on the established climate environment data inventory and management system
ㆍ Climate environment data is limited to public data related to mitigation and adaptation to respond to climate change in this project.
ㆍ This study aims to prevent the use of various accumulated data in a single research project only and maximize the sharing and utilization of data.
- Review the laws and systems related to data sharing and utilization, as well as surveys for establishing a climate environment data platform, and suggest realistic plans for policy research centered on climate change data
□ Content and methodology
○ In the second year of the study, building and supplementing the greenhouse gas reduction data in major environmental organizations and promoting the advancement of the existing inventory are planned.
- This study examines the possibility of expanding the scope of climate change response data based on the satellite data outputs and the status of meteorological and climate data collected by the Korea Meteorological Administration among climate environment data.
○ This study seeks to derive the essential elements for defining and managing research data for the preparation and establishment of the KEI research data management system.
○ This study aims to develop a roadmap for constructing the KEI climate environment data platform based on research data management systems investigated and expert opinions.
○ To expand the above platform and make it the KEI-type data platform in the future, we plan to upload the collected meta-information of climate change response data to the research data repository system on a trial basis, and improve policy utilization through the data mind map trial services.
Ⅱ. Advancement of the Climate Environment Data Inventory
□ Current status of domestic climate environment application data
○ Climate change greatly affects not only precipitation, cloud amount, and temperature, but also vegetation distribution and land distribution, and to respond to these, primary data needs to be secured.
○ Overseas, satellite data are being used for observation in various areas, such as air-polluting gases, climate change-causing gases, aerosols, and vegetation index changes, led by the National Aeronautics and Space Administration (NASA) and the European Space Agency (ESA).
○ In Korea, a geostationary complex satellite was launched following the Communications Oceanic and Meteorological Satellite (COMS), and the data produced through the satellite observation are used as basic data in developing climate change response policies.
○ Korea's representative satellites include the Geostationary Ocean Color imgaer (GOCI), Chollian Satellite, Geostationary Korea Multi-Purpose Satellite-2B, and GEO-KOMSAT-2A.
- The GOCI is used to monitor red tide, sea ice, sea fog, marine dumping, marine sand mining activities, fine dust, and so on.
ㆍ As the major outputs, 13 types of data are produced, including the data on dissolved organic matter, chlorophyll, total suspended matter, red tide index, and terrestrial vegetation index.
- Geostationary Satellite 2B observes the marine environment and ecosystem, monitors air pollutants outside the Korean Peninsula, and provides data for responding to climate change and monitoring fine dust.
ㆍ A total of 26 types of data are provided, including atmospheric
correction, unique optical characteristics, atmospheric data, sea color data, ocean data, and land data.
- Compared to the GOCI, GEO-KOMSAT-2A Satellite is capable of various observations, and it is possible to monitor and prepare for meteorological disasters.
ㆍ A total of 52 types of meteorological data are produced, 23 types of which being basic ones including cloud detection, ozone amount, and rainfall intensity, and 29 types being additional ones including forest fire detection, vegetation index, vegetation rate, and surface reflectance.
□ Current status of climate change response data
○ Responding to climate change should be considered in terms of both mitigation policies (reducing or absorbing greenhouse gases) and adaptation policies (reducing damage from climate change).
○ This study aims to link climate change mitigation policies and adaptation policies by examining the current status of climate change mitigation data such as energy, power generation, and greenhouse gas emissions.
○ Data in the climate change mitigation (greenhouse gas reduction) sector can be largely divided into energy statistics, the national greenhouse gas inventory, and other related and usable data.
- The Korea Energy Statistical Information System links and integrates statistics related to energy balance and national energy supply and demand, as well as statistical data from related organizations in accordance with the regulations on preparing energy statistics.
- The national greenhouse gas inventory provides data to identify domestic greenhouse gas emission sources, sinks, and the amount of emissions and absorption to respond to climate change.
- Other data include traffic/transport and electricity data to support the emission calculation and analysis in the public and private sectors as well as academic world and to link greenhouse gas inventories.
○ The climate change adaptation sector builds the climate environment data inventory based on the data established in the system operated by the National Climate Change Adaptation Center (KACCC).
- Vulnerability assessment data for adaptation to climate change are provided by the integrated assessment model for climate change impact and vulnerability by sector (MOTIVE) and climate change vulnerability assessment tool (VESTAP), which are representative climate change adaptation systems.
○ Various weather observation data and disaster prevention meteorological information observed and provided by the Korea Meteorological Administration are used as basic data in various fields, such as in predicting the future of climate change and establishing response policies.
- Climate change scenarios can be used for analysis in impact assessment due to future climate change and research on minimizing the damage, and it is used as essential information for establishing and supporting climate change response and adaptation measures.
Ⅲ. Establishment of a Climate Environment Data Management System
□ Overview of KEI research data management
○ Efforts to share and utilize domestic research data are actively pursued following the implementation of the regulations on Data Management Plan (DMP) in 2019.
- There are successful cases of data preservation and reuse from national R&D projects in major advanced countries, and open data activities are spreading around the world.
- Research data and data management plans are defined in the Regulations on the Management of National Research and Development Projects. The basis for managing research data at the national level is established by stipulating the requirement to submit DMP when conducting national R&D projects.
○ Core elements for managing and providing research data can be divided into supporting DMP preparation, data file organization, data storage, data sharing and access, data citation, and data management education.
□ Research data collection and management
○ Research data is factual data calculated through various experiments, observations, investigations, and analysis conducted in the course of conducting R&D tasks, and is essential for the verification of research results.
- Research data refers to all data generated in the research process, so it must be distinguished from research records such as e-mails or technical reports.
- In order to support continuous research activities and to preserve and share research results, it is necessary to manage the data generated during the research process in the research institute to which the researcher belongs and the community in which the researcher is active.
○ DMP refers to an official document describing how research data produced and collected through a research project is managed and shared during or after the research project.
- DMP allows faithful data description before data collection, which eliminates the need for researchers to make efforts to memorize details about data and allows data reuse.
○ Research data management is an act that occurs in all processes, from the research planning stage to data production, collection, management, preservation and disposal, publication, and reuse in accordance with the research life cycle.
○ For the development of the KEI climate environment data platform, it is important to identify the research data life cycle and confirm the details.
□ Establishment of a research data management system
○ Data repository is developed as an open source and can utilize open software, and DSpace and NaRDA are representative examples.
- DSpace makes it easy to submit files and accommodates a variety of files by providing a web-based interface, and it can be expanded to a large-scale, multi-disciplinary repository beyond one institution.
- NaRDA is a research data repository developed and disseminated by the Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI), designed and implemented in consideration of the cycle of researchers' data management activities.
ㆍ On NaRDA, users can fill out DMP submission forms, post and share them.
ㆍ In the stage of conducting research, data for research can be freely uploaded and downloaded, and data description can be provided.
ㆍ In the last stage, research data can be registered for sharing research results, and for this purpose, metadata extraction and DOI grant functions are provided.
○ Research data consists of metadata and source data, and metadata is an index element used in data retrieval systems to describe data.
○ Metadata describes the properties of data, provides context and data quality information, and it refers to the documentation of the characteristics of other objects or data.
□ Preservation and sharing of research data
○ When digital research data is preserved, various benefits can be generated and preservation of data requires human and material resources.
- For data preservation, a method to collect the relevant information should be systematically provided, and there should be given a permanent identifier (DOI, ARK, UUID, etc) for preservation and publication.
ㆍ The most commonly used permanent identifier is DOI, and organizations that publish data using the DOI prefix issued by KISTI can publish data by adding a suffix.
○ In relation to data publication, it is necessary to reflect the will of the researcher, and it is also necessary to set the ranges for internal and external sharing and design frames and functions that can express the level of the researcher's demand.
○ Effective use, sharing, and reuse of research data can be expected by improving the data literacy ability of researchers, and a compensation system for data disclosure should be prepared to promote research data sharing and reuse.
□ Research data construction service cases and implications
○ The Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) has been operating GDR, a geological data repository, recognizing that duplicate research is being conducted due to the absence of a management system for research data.
- GDR is the first repository that issues DOIs for data access control functions and data linked to external data, and implements a system that includes the DMP form in the business plan.
○ The Korea Institute of Oriental Medicine (KIOM) has been operating the oriental medicine research data repository (KMDR).
- KMDR is an information system for systematic management and sharing of research data in the field of oriental medicine, established for the purpose of supporting efficient research performance through data management support and enhancement of utilization.
- By linking the encryption module application for the protection of research data from external threats and DMP creation and management functions, it is possible to manage the entire period of research data.
○ The National Institute of Forest Science newly established a provision on the obligatory management of research data through a partial revision (February 11, 2019) of the “Regulations on Research Project Management of the National Institute of Forest Science (Regulation No. 307).”
- It established a reward plan to promote active research data management and raise awareness on the participation to support data-based convergence forest science research.
○ In order to create a research data management and governance system, continuous education is required so that the perception of researchers and management can change in a positive way, and continuous cooperation with leading institutions is important.
□ Establishment of the KEI research data utilization and management system
○ There are few data production cases in environmental policy research, and applying the DMP and research data repository system operated in the science and technology field has limitations due to the integrated and complex format of social and natural science research.
○ Based on the data classification status of major institutions, KEI research data is classified according to types and formats of data and data production methods.
- Types and formats of data (indicator/index, policy database, measurement /observation, simulation, literature, expert opinion, presentation materials /policy document, etc)
- Data production methods (internal-produced, internal-processed, external
-produced, external-processed, etc)
○ KEI needs to systematically manage research data in order to prevent its loss, establish sustainable environmental policies, prepare a multidisciplinary convergence research system through data linkage, and support evidencebased policy decision-making.
- DMP was introduced (implemented in June 2021) when research projects for 2022 were proposed to improve the efficiency of research performance management through data performance management, facilitate the dissemination of research results, and create a data-based research cooperation ecosystem.
- For the efficient operation of the first DMP applied in the institute, research data is defined as data used during the environmental (policy) research process or major research outcomes.
○ This study aims to prepare a DMP-centered data management system by establishing a research repository, linking intranet accounts to the repository, registering metadata, and preparing plans to connect DMP and IDR.
Ⅳ. KEI Climate Environment Data Platform Construction Strategy
□ Overview of KEI climate environment data platform construction
○ Efforts are underway to share and utilize various research data through the establishment of a data platform, promoting the use of research data at the national level, and creating an advanced research environment for convergence research, open science, and so on.
○ Data is being produced exponentially in various fields, but there are still issues related to the ownership and disclosure of information.
- There is a lack of appropriate legislation in terms of integrating and using data and using them jointly across sectors.
- The foundation is being laid for data industry revitalization through the revision and enforcement of the “Three Data Privacy Acts” and the “Act on the Promotion of Data-based Administration” but there is a high possibility of problems such as overlapping regulations occurring.
○ This study summarizes the current status of laws and systems related to information access and services and research data management to manage climate environment research data and prepare a platform construction strategy.
- The main laws and systems related to data use and utilization include the Framework Act on Environmental Policy, Electronic Government Act, Framework Act on National Informatization, Act on Promotion of the Provision and Use of Public Data, Framework Act on Intelligent Informatization, Act on the Promotion of Data-based Administration, Special Act on Promotion of Information and Communications Technology and Vitalization of Convergence Thereof, Regulations on the Management of National Research and Development Projects, and the Act on Promotion of Information and Communications Network Utilization and Information Protection, etc.
○ First, we drew out the requirements for improvement from the current laws and systems related to the use and utilization of data in terms of research data management.
- It is necessary to add a clause recommending (research) data management to the Regulations on the Management of National Research and Development Projects and to recommend in the Act on the Promotion of Data-based Administration that institutions establish metasystems and IDR systems be constructed.
□ Establishment of the KEI Climate Environment Data Platform Construction Strategy
○ Currently, big data platform projects are being actively carried out, but there are still difficulties in acquiring data that can be used for climate environment policy research on multiple platforms.
○ A survey was conducted among experts in various media who conducted environmental policy research in order to establish a plan to connect various platforms differentiated from those of similar projects.
- We collected basic data to develop macroscopic strategies for building a climate environment data platform construction strategy, planning data-based environmental research projects, and expanding the established platform in the future to make it the KEI-type data platform.
- The questionnaire was divided largely into three main themes: data use and utilization, KEI climate environment data platform establishment, and data-based policy research demand.
ㆍ The direction for construction is set based on the purpose of using climate environment data, whether there are any difficulties, data quality factors and characteristics, the opinions collected on data and services that should be provided in the platform, and other suggestions.
○ We established strategies that can make the platform serve as a “channel” for data utilization and linkage in environmental policy research by conducting a survey on the current status of climate environment data to respond to climate change and preparing a research data management system.
- A roadmap to respond to the demands for creating core values was prepared, such as conducting convergence research, conducting strategic research for synergy, and conducting sustainable policy research.
- The KEI research data utilization and management roadmap (draft) sets three main goals for data management and utilization and elicits detailed essential elements for promotion: ① establishment of a climate environment data hub, ② conversion of the climate environment data utilization system, and ③ improvement of the data utilization system.
ㆍ Establishment of a climate environment data hub (builing an infrastructure, data linkage)
ㆍ Conversion of the climate environment data utilization system (building an environmental data collaboration network, a data system for participatory environmental policy, and a data application system)
ㆍ Data utilization system improvement (data utilization system improvement, data management system application, data management advancement)
※ For details of the KEI research data utilization and management roadmap, refer to < Figure 4-14 >~< Figure 4-16 >.
Ⅴ. Establishment of the KEI Climate Environment Data Provision Services
□ Overview of the KEI Climate Environment Data Provision Services
○ Based on the climate environment data inventory, we intend to prepare a data provision service plan and provide services to support decision-making on climate environment policy issues.
- We set the scope with the data established by KEI and the platform data on the climate environment provided by other organizations, through which we prepared a plan for providing climate environment data.
○ In this study, we propose a method to improve data utilization and accessibility in policy research by preparing keyword-oriented policies and data linkage plans.
- Providing customized data to users by diversifying keywords by field is proposed.
□ Plan for providing KEI climate environment data
○ It is necessary to come up with a practical plan for researchers to use research data efficiently, and to provide a service by organizing the meta-information of major data.
○ In this study, the DMP is prepared based on the analysis of the current status of the climate environment data inside and outside the institute, which is connected to create metadata and provided as the pilot data on the research data repository system.
- We provide various climate environment data that can be used as a basis for understanding policy issues and making decisions.
- In order to improve the utilization of data in policy making, types of data, media information, and related keywords should be included in the metadata.
○ In order to develop a search engine to enhance the policy utilization of climate environment data, a keyword dictionary and related algorithms were built with related keywords stored.
○ To enhance access to climate change data, we propose a service in the form of a mind map that classifies and provides data by category and keyword frequency.
- When providing a mind map, related data is extracted centered on 'search words' and classified by category.
ㆍ Metadata such as name, keyword, and description of data as well as name of data source are matched with search keywords to preferentially select the range of data that will be used in mind mapping.
ㆍ The criteria for primary and secondary classification are the climate change adaptation sector and sub-categories by sector, respectively. The tertiary classification consists of a mind map that provides keywords in bundles based on the frequency included in the data.
□ Plan for providing a service linking climate environment policy with data
○ We suggest establishing links by giving sufficient amounts of relevant keywords to data through various routes.
- Extract relevant keywords from KEI research reports and assign them to each database of major environmental issues
- It is necessary to set the scope for keyword management depending on the content and nature of text data, and consider setting the limits to texts reflecting the positions of policy providers or demanders and assigning related keywords.
Ⅵ. Conclusion and Policy Recommendations
□ Conclusion
○ This study is a pilot study to strengthen data-centered responses to climate change and lay the foundation for digital transformation by establishing a data-science response platform strategy in the field of climate environment.
○ In the first-year study, the current status of data from KEI and other major organizations that can be used for climate change adaptation by sector was investigated, and additional data that can be used in climate change vulnerability assessment was proposed.
○ The second-year study includes the satellite data which are widely used in recent climate change research along with the existing adaptation data.
○ In addition, data in sectors such as industry, transportation, and household that can be used for greenhouse gas reduction and climate change mitigation are additionally investigated, and an inventory is built by integrating them.
○ It is expected that data utilization will be improved with the establishment of a climate environment data inventory with which it is possible to efficiently provide relevant data when conducting research on climate change response.
○ The draft of the research data management system was prepared with basic elements by supplementing the research data management system which focuses on climate environment data and investigating case studies on data management and collection by other institutions.
○ A DMP-centered research management system was prepared in consideration of in-house research data utilization cases, data scope, the review of DMP format construction cases, and research promotion process.
○ This study establishes a data management system that can be practically used in KEI in consideration of DMP preparation for climate environment data management and utilization, metadata template construction and supplementation, DMP and research data submission process, data format, and so on.
○ In particular, as an example of climate change response policy, detailed topics for each data sector are set to support research in the field of adaptation, and metadata is established to provide information on the data such as related keywords, data descriptions, and data sources.
○ To support for data-based policy, it is necessary to think about which document we should choose to extract keywords and the key is to set texts based on which we can identify related issues and important matters such as media reports and policy-related documents.
○ It analyzes the current status of climate environment data to respond to climate change, prepares a research data management and execution system, and presents a realistic approach strategy for how to provide actual data.
□ Limitations and points for improvement
○ In the long term, it is necessary to make an effort to build a data set that can accommodate the needs of various users along with building an excellent platform that covers the entire environmental field.
○ In order to realize data-based policy research, in-depth consideration on what data can be practically used for policy research and how to build it, and continuous efforts to manage research results in databases and preserve them as meaningful outcomes are required.
○ To implement the roadmap for developing the KEI climate environment data platform, a large amount of resources including budget and human resources are essential; also, the implementation should be based on the consensus on the need for a data-sharing and a platform for it.
○ In overall environmental policy research, it is necessary to prepare a practical data cooperation system to expand the area of data outcomes and increase the utilization of the established data as well as promoting data set establishment projects necessary for policy making and implementation.

3재생에너지 확산 이행방안 연구(Ⅲ)

저자 : 이상엽 , 이창호 , 임동순 , 석광훈 , 최영웅

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기후환경정책연구 2021권 0호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-178 (178 pages)

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Ⅰ. 서론
1. 연구목적 및 범위
□ 연구목적
○ 국내 재생에너지 목표달성을 전제로 재생에너지 확산을 위한 근본적 이행방안 모색
□ 연구범위
○ 재생에너지 확산 현안들의 상호 유기적 관계를 통합적으로 반영
- 경제적, 기술적, 사회적 수용성 현안(1차 연도 분석결과 통합)
ㆍ 기술개발, 계통 안정성, 최종 수요부문을 고려한 섹터커플링, 발전원가를 고려한 환경급전 계획, 분산전원 계획, 전력 수요관리, 지역 수용성 등
2. 연구내용 및 수행체계
□ 전환부문 배출전망 및 전력산업구조개편 과제
○ (배출전망) 『제9차 전력수급기본계획』상의 전원믹스 반영(1차 연도 분석결과 업데이트)
○ 전력산업구조개편
- 에너지전환 시대에 부합하는 구조개편 검토(재생에너지 산업·기술 확산, 재생에너지 쏠림현상으로 인한 계통제약 문제, 역송전 문제 등 부작용 해소 기여 관점)
- 재생에너지 확산 관점에서 본 전기요금 체제의 중요성
- 우리나라에서 취할 수 있는 전력산업구조개편 대안 및 각각의 특징과 장단점
□ 권역별 전기요금 차등화 분석
○ 지역별 전기요금 차등화 필요성(북상조류 관점, 에너지전환시대 관점)
○ 송전이용요금 중심의 권역별 전기요금 차등화 방안을 분석
□ 권역별 전기요금 차등화의 지역별 경제파급효과 분석
○ 6개 권역의 지역 산업연관효과 모형
○ 2030년 권역별 총산출, 부가가치, 취업 및 고용 효과 도출
□ 전기요금 개편 병행 과제(실시간요금제 중심) 분석
○ 실시간요금제 도입 해외 사례 분석(아일랜드와 영국)
○ 재생에너지 확산의 대표적 지역인 제주 적용 방안 및 시사점
□ 결론 및 정책제언
○ 1차와 2차 연도의 분석결과 종합 정리
○ 우리나라 재생에너지 확산과 탄소중립 국가전략의 활성화를 위한 근본적인 정책방향
Ⅱ. 전력부문 배출전망 및 전력산업구조개편 과제
1. 배출전망
□ 분석개요
○ 『제9차 전력수급기본계획』의 설비계획을 재생에너지 2040을 기준으로 분석
- 정부의 에너지전환 정책과 노후석탄 조기폐지, 재생에너지 최대목표 적용
○ 시나리오 분석
- 수요대안(2개), 설비대안(2개), 설비이용률 대안(원전 3개, 석탄 4개), 재생에너지 대안(2개)
□ 분석결과 및 시사점
○ 전원믹스의 신재생에너지 전환만으로는 2030 목표달성 불확실(현 NDC 192.7, 상향 NDC 149.9백만 톤 배출목표 기준)
- 원전이용률을 80%로 높이고, 석탄이용률을 60% 이하로 제한할 경우 달성 가능
- 탈원전 기조로 온실가스 감축효과가 상당부문 상쇄
- 노후석탄의 조기폐지 효과는 2030년 이후에 발생
○ 정책적 과제
- 주요 기술 감축수단에 관한 감축 잠재량 세부 분석 중요(CCUS, 수소발전, 무탄소전원기술)
- 『제9차 전력수급기본계획』상의 수요감소로 인한 감축효과의 변동성 및 불확실성 대비 중요
ㆍ (전력수요) 증가요인(EV 등)과 감소요인(산업구조, 효율향상)에 따른 불확실성 대비
ㆍ (전력공급) 화석연료 발전 규제(단축 시, 투자비 회수; 이용률 제약 시, 비용 보상 문제)와 재생에너지 보급목표 확대(이용률 적용 시, 기후요인 및 입지요건 문제) 대비
2. 전력산업구조개편
□ 구조개편 방향
○ 세계 전력산업의 흐름과 발전방향 고려
- 규제완화와 진입장벽 제거
- 전력·에너지산업의 새로운 생태계 조성(온실가스 감축, 전력화, 스마트화)
○ 우리의 전력산업 여건과 현실의 반영
- 전력 및 에너지산업에서 나타나고 있는 새로운 정부 역할과 규제체제 고려
○ 구조개편으로 인해 예상되는 전력수급, 시장측면에서의 긍정적 효과 제시 중요
- 진입규제, 판매 독점, 요금규제 등 전력산업 발전과 진화의 장애요인 완화
- 의무적 시장, CBP 방식 등 시장의 본래 기능 회복을 통한 가격의 적정성 유지
○ 새로운 에너지자원의 진입 촉진 및 신규설비 진입 시 입지 신호 제공
- 재생에너지, 분산에너지, 수요자원, 신기술 등에 따른 새로운 에너지산업 구축
- 탄소중립 등 기후변화 대응, 시스템 변동성 대응에 필요한 시스템 재구축
- 재생에너지 등 신규설비투자 시 지역별 차등화를 통한 바람직한 입지신호 제공
□ 구조개편 대안 및 특장점
○ (대안Ⅰ) 발전 및 판매 경쟁
- 판매사업 경쟁도입(배전 포함)
- 발전·판매 겸업 허용(전력회사 포함)
○ (대안Ⅱ) 배전부문 분리 및 판매경쟁
- 배전부문을 공영배전회사로 분리 - 배전회사와 발전사 간 공급계약(도매 탁송)
- 판매부문의 경쟁도입
○ (대안Ⅲ) 배전부문 분리 및 판매경쟁
- 발전 및 판매부분 도매 경쟁 - 배전회사와 발전사 간 공급계약(도매 탁송)
- 배전부문의 지역 배전회사로 분리
○ (대안Ⅳ) 발·송·배전 통합형
- 발·송·배전 수직통합(one-KEPCO + IPP/CES)
- 발·배전 통합(송전가격입찰)
○ 국내 여건을 고려한 중요 검토 사항
- (기존 판매독점 완화) 송·배전 부문은 한전이 소유하더라도 판매부문에는 분할 또는 신규진입을 허용. 수요측 분산자원 중심의 새로운 에너지산업 비즈니스 창출 중요
- (판매사업의 지역분할) 에너지산업에서 지역의 역할 강화. 지역별 수급여건에 따라 차별화된 투자 여건을 반영한 가격 신호 제공 중요
Ⅲ. 지역차등화 전기요금 분석(송전요금을 중심으로)
1. 지역 차등화 필요성 및 의의
□ 전통적 의미의 필요성(과거부터 지속적으로 제기)
○ (북상조류 문제) 송전망건설, 발전소 주변과 원격지 수요자 간 형평성 등 사회적 갈등. 전력수급 불안요소
○ (송전망 포화 문제) 송전혼잡비용, 송전손실, 송전설비 투자비 증가 등 전기요금의 상승 요인
○ (전국 단일가격체제 문제) 지역적 신호 미반영. 지역 간 교차보조 불공정 야기
○ 지역별 차등요금제 적용의 사회적 공감대 및 수용성 우려
□ 에너지전환(탄소중립) 관점의 필요성 부각
○ 연료비연동제에서 실시간요금제까지의 단계적, 지역적 전개 중요성
○ 에너지전환 시대에 전력 공급원가 인상요인 대비책 강화
- 재생발전 변동성 전원 확대에 따른 계통보강 및 계통통합 비용, SMP 급변동, 변동성 전원의 정산제도 정비 등
○ 에너지전환 시대 지역의 중요성 증대
- 지역주도 분산형 전원의 역할과 의미 증대, 지역주민 수용성 강화, 지역 주도의 분산에너지 활성화 대책 강화, 지역주도의 지역균형뉴딜 추진 강화 등
2. 지역 차등화 분석방법론 및 분석결과
□ 분석방법론
○ 에너지전환 시대에 송배전 설비의 송전비용을 전력 공급비용의 중요한 기준의 하나로 간주하고, 지역 차등화 접근
- 송배전비용은 송배전을 통한 설비건설, 계통운영, 환경 요인과 관련된 회피편익적 성격
○ 균등·차등부과 방식과 지역 간 융통 전력 기반 송전비용 배분방식의 결과를 이용해송배전 투자회수를 위한 권역별 차등화 도출
- 지역 간 융통 전력 기준 차등화는 자제공급 및 융통전력 비용을 바탕으로 비용유발의 균등한 부담원칙을 전제하고 지역별 발전 및 수요측 분담금액을 산정
- 송배전 투자비용 회수를 수도권 발전소 회피, 부하증가 회피, 특정선로 회피의 세가지 관점에서 분석
○ 주요 가정
- (전력수요 및 분석기간) 『제9차 전력수급기본계획』, 2030년
- (지역 구분) 수도권(서울, 경기, 인천), 비수도권(충청권, 강원권, 전라권, 영남권), 제주 권역
- (분석 전제) 과거 10년 및 최근 추세 반영
ㆍ 설비용량(피크기여도 기준), 최대부하(동계 최대전력 기준), 기본요금 단가 및 사용단가(송배전용 전기설비 이용규정, 2020.4), 설비기간(40년), 할인율(4.5%), 설비투자운영비(6%), 자본회수계수(CRF, 0.0543), 154kV 비율(70%), 배전비용비율(50%), 송주법지원(19%), 선로별 이용률(40%, 50%) 등
□ 분석결과
○ 균등·차등부과 방식과 지역 간 융통 전력 기반 방식 적용 시 모두 지역 차등화 신호가 강하게 나타남
- 특히, 발전측보다는 수요측에서 지역 차등화 현상이 두드러짐
○ 투자비용 회수 반영 권역별 차등화 결과
- 송배전설비(345kV 이상 + 154kV + 배전) 이용률 50% 시, 송배전 투자비 회수 비용 (12~15원/kWh)
- 권역별 추가비용은 균등·차등부과 방식과 융통 전력 기반 송전비용 배분방식의 결과의 권역별 평균 증감 기준
- 현 지불(4원/kWh: 발전측 1.8원 + 수요측 2.24원) 대비 권역별 추가비용 증가율
(수도권 +8.5%, 비수도권 -12.1%, 제주권 100% 이상)
- 분석결과는 송배전비용 기준으로 지역 차등화의 시그널을 제시
ㆍ 현재 수도권과 제주권은 과소지불, 비수도권은 상대적으로 과다지불 상황을 반영 . 향후 지역 재생에너지 확산 과정상의 전기요금 논의에서 검토해야 할 요소
Ⅳ. 지역 차등화 전기요금의 경제효과 분석
1. 분석모형 및 주요지표
□ 분석개요 및 분석모형
○ 6개 권역, 전력가격 차등화, 3개 대분류 산업(농업, 광공업, 서비스업) 전력수요의 가격 탄력성, 지역산업연관표를 이용한 지역별, 산업별 파급효과 분석
○ 2015년 지역 산업연관표의 2018년 기준 IO, 국민계정에 의거한 지역 IO 재구성
- 2030 부문별 경제성장(_제9차 전력수급기본계획_, KDI, KIET)을 적용한 2030년 다지역 산업연관표
- 지역별 전력 요금과 중간투입 평균비용의 상승, 지역별 물가변동과 그에 따른 산업별 제품과 서비스의 최종수요 변화를 추정
○ 경제파급효과의 의미
- 교차보조, 누진제, 신재생에너지에 대한 사회적 편익 고려 등 일반적인 전력요금제도 효과가 아닌, 송전비용의 지역적 적정 배분에 따른 효과(재생에너지 보급 확대와 북상 조류 형태의 전력비용을 해당 권역의 기여에 따라 재분배되는 가격 형성 효과)
□ 주요지표
○ 권역별·산업별 총산출량 대비 전력 투입 비중
- 비수도권 지역은 전력 다소비 업종인 시멘트(강원), 석유화학(충청, 영남), 철강(영남) 등 광공업이 상대적으로 높은 비중
- 제주지역은 농업부문이 2.5%로 상대적으로 높은 비중
○ 송전비용 지역 차등화에 따른 권역별·산업별 1차 수요효과
- 수도권과 제주권은 농업, 광공업, 서비스업에서 각각 13억 원, 3,231억 원, 1조 2,800억 원과 163억 원, 357억 원, 4,088억 원의 수요 감소
- 송전비용이 현재 대비 감소하는 비수도권(충청권, 영남권, 전라권, 강원) 지역은 모든 산업부문에서 수요 증가
2. 분석결과(경제파급효과)
□ 주요 거시지표
○ 송전비용 지역 차등화 적용으로 기존의 전국 단일가격 대비 총산출량 5조 2,970억 원 증대, 부가가치 2조 6,510억 원 증가, 경제 전체 취업과 고용 각각 2만 420명, 1만 5,004명 증가
□ 권역별·산업별 효과
○ 부가가치와 취업자 기준으로 송전비용 차등화의 부정적 효과가 가장 큰 부문은 수도권의 서비스업(2030년 각각 9,740억 원, 1만 1,324명 감소 예상)
○ 특히, 영남권(광공업과 서비스업 분야)에서 높은 긍정적 효과 기대(부가가치와 취업자 각각 7,830억 원, 8,163명 증가 예상)
○ 차등화 가격인상이 가장 큰 제주권에서는 서비스 부문에서 부가가치와 취업자의 감소효과 예상
□ 시사점
○ 송전비용을 고려한 지역 차등화는 경제 전체에 영향. 부가가치 GRDP 기준과 고용은 각각 기준안 대비 0.11%, 0.08% 증가 예상
○ 특정 요소 가격의 하락이 평균비용의 감소와 이로 인한 수요 확대로 이어지는 현상으로 해석 가능
○ 송전비용 지역 차등화 정책은 전국 단일 가격 체계로 부과하는 현 방식의 비효율적인 측면의 교정 수단으로 작용 가능
○ 향후 분산형 전원의 확대, 신재생에너지 공급 확대 측면에서 사회적 고려 필요
Ⅴ. 전력시장의 병행 개혁과제(제주 풍력제약과 전력시장을 중심으로)
1. 제주 특징(고립계통과 재생에너지 간헐성의 이중제약 문제)
□ 풍력발전 출력제한 증가(2020년 77회)
○ 비동기화 연계선인 고압직류송전(HVDC)과 육지와의 기술적 연계 한계 존재
○ 재생에너지 증가에 따른 전력계통의 유연성과 안정성 대비 중요
□ 현 시장제도의 한계
○ 전력계통의 각종 제약(운영예비력, 송전제약, 전압 안정도 유지, 열제약 등)을 미반영
○ 열병합발전, 재생에너지, 송전제약 등의 증가로 제약발전(CON) 및 비제약발전(COFF) 정산금도 지속적으로 증가
○ 현 하루전시장 및 보조서비스 시장의 부분적 개선의 실효성 검토 필요
2. 국외 고립전력계통 사례(하와이, 아일랜드)
□ 아일랜드 분석의 중요성
○ 하와이(지역차등요금제만 도입)는 양수발전 등 대형 인프라에 의존
○ 아일랜드는 고립계통에서 풍력의 빠른 증가에 대응하기 위한 시장개편 실시(실시간 요금제, 변동성 대비 다양한 보조서비스시장 등)
- 유럽 국가 중 변동성 재생에너지(VRE) 비중 2위로, 2030년까지 70% 확대 계획
□ 아일랜드 전력시장(실시간 시장 및 유연성 보조서비스)
○ 하루전시장(Day-Ahead Market), 하루중시장(Intraday Market), 밸런싱시장(Balancing Market) 운영
○ Delivering Secure, Sustainable Electricity System(DS3)은 14가지 보조서비스(예비력, 주파수반응, 수요반응 등)를 규제가격과 경매입찰(pay-as-bid) 절차의 혼합을 통해 구매하고, 높은 재생에너지 비중을 보완
○ 송전혼잡 및 제약에 따른 지역 간 가격편차를 헤징할 수 있는 금융송전권시장 (Financial Transmission Right) 도입으로 위험 완화
○ 실시간 밸런싱시장
- (계통운영기관) 참여자들의 물리적 보고(PN)에 근거해 급전지시. 참여자들에게는 보유 물량 조정을 위한 입찰 및 가격협상 기회 부여
- (계통운영기관) 수급 균형 유지 및 계통제약 문제를 관리. 밸런싱시장 정산가격은 이에 따라 결정
- (밸런싱시장 가격) 매 5분 급전 시간마다 결정. 30분 정산가격은 각 5분 가격들의 평균으로 결정
- (효과) 아일랜드·영국 간 HVDC 연계선 전력거래 합리화. 풍력발전량 변동에 따른 수급 간 차이를 실시간 시장에서 합리적으로 관리하여 풍력발전 확대에 기여
□ 시사점(제주)
○ 지역 차등화 전기요금 도입으로 재생에너지 관련 서비스 및 신기술 진입장벽 일부 해소에 기여할 것으로 기대
○ 지역 차등 전기요금과 병행해 풍력발전 확대에 따른 제약발전 문제를 근본적으로 해소 할 수 있는 직접적 유인 제도와 시장 질서 대비 필요
- 변동성 재생에너지를 낭비 없이 안정적으로 전력계통에 공급하기 위한 실시간 전력거래와 보조서비스 시장
Ⅵ. 결론 및 정책 제언
□ 지속가능한 전력시장구조의 중요성
○ 탄소중립을 위한 온실가스 감축은 규제와 지원만으로는 한계
○ 정상적인 가격과 비용신호를 바탕으로 분산형 재생에너지 설치 규모와 입지 선정 추진 필요
□ 송전비용을 고려한 전기요금 체제 개편의 사회적 논의 필요
○ 지역을 고려한 분산형 재생에너지 대비 중요
○ 과거부터 제기되어 온 송전비용을 고려한 지역차등화 전기요금 체제 문제는 에너지전환 시대에 더욱 중요한 의미
- 지역별 가격 차등화 정책은 기존의 전국 단일가격 체제의 비효율성을 교정하는 의미
○ 전기요금 지역 차등화와 더불어 실시간요금제를 포함한 경쟁적 전력시장 도입 검토 필요
- 재생에너지 확대(공급 과잉·과소 상황)에 효율적으로 적응하기 위한 경제적 가격신호 제공 중요
- 특히 제주·육지 간 HVDC 연계선을 통한 전력거래의 최적화 개선에도 기여
○ 탄소중립 비용 분담 관점에서 사회적 공론화 및 수용성 확보 추진 중요


Ⅰ. Introduction
1. Research Objectives and Scope
□ Research objectives
○ To seek fundamental implementation measures for increasing the use of renewable energy and achieve the renewable energy goals of South Korea
□ Research scope
○ Integrated assessment of the organic relationships between the current issues related to the increasing use of renewable energy
- Issues on economic, technical, and social acceptance(incorporating the first-year analysis results)
ㆍ Technology development, system stability, sector-coupling considering the final demand sector, environmental power supply plans considering power generation costs, distributed generator plans, power demand management, regional acceptance, etc.
2. Research Description and Implementation Schemes
□ Emission forecast in the transition sector and challenges in restricting the power industry
○ (Emission forecast) Reflects the power source mix of the ninth power supply and demand plan (update the first-year analysis results)
○ Power industry restructuring
- A review of restructuring the power industry in line with the energy transition era (from the perspectives of contributing to spread of the renewable energy industry and technology and overcoming limitations, such as system constraint problems due to herding in renewable energy and reversing power transmission problems)
- Importance of the electricity rate scheme from the perspective of increased application of renewable energy
- Power industry restructuring alternatives that can be used in South Korea and characteristics, as well as the advantages and disadvantages of each alternative
□ Analysis of the application of differential electricity rates by region ○ Analysis of the application of differential electricity rates by region (perspective of power flow to the north, perspective of the energy transition era)
○ Analysis of methods for applying differential electricity rates by region based on power transmission costs
□ Analysis of regional economic ripple effects of applying differential electricity rates by region
○ Regional industry-associated effect models for six regions
○ Predicting the total production and added values, including employment and hiring effects in each region in 2030
□ Analysis of projects to be performed (real-time electric rate schemeoriented) in parallel with electricity rate restructuring
○ Case studies of real-time rate schemes used overseas (Ireland and the United Kingdom)
○ Application methods and implications in the Jeju region, a representative region for increasing the use of renewable energy
□ Conclusion and policy suggestions
○ Comprehensive summary of the first-year and second-year analysis results
○ Fundamental policy direction for increasing the use of renewable energy and active implementation of the national carbon-neutrality strategy in South Korea
Ⅱ. Power Sector Emission Forecasts and Power Industry Restructuring Challenges
1. Emission Forecasts
□ Analysis overview
○ Analysis of the facility plans of the ninth power supply and demand plan based on the renewable energy predictions for 2040
- The government's energy transition policies, early decommissioning of deteriorated coal-fired power plants, and maximum goals of renewable energy will be applied
○ Scenario analysis
- Demand alternatives (2), facility alternatives (2), facility use rate alternatives for nuclear power plants(3), four coal-fired power plants(4), and renewable energy alternatives (2)
□ Analysis results and implications
○ The achievements of the 2030 goal are uncertain with the renewable energy transition based on the power source mix alone (based on the emission goal of NDC 149.9 million tons and current NDC 192.7 million tons)
- If nuclear power plant use is increased to 80% and coal use is limited to 60%, the 2030 goal can be achieved
- Greenhouse gas reduction effect is significantly offset by the nuclear phase-out trend
- The effects of early decommissioning of deteriorated coal-fired plants will occur after 2030
○ Policy challenges
- Detailed analysis of the reduction potentials for major technical reduction measures is important (CCUS, hydrogen power generation, and carbon-free power technology)
- Important to prepare for volatility and uncertainty in the reduction effects caused by demand reduction in the ninth plan
ㆍ (Power demand) Prepare for uncertainty based on factors that increase (EV, etc.) and decrease (industry structure and efficiency improvement) demand
ㆍ (Power supply) Prepare for regulations on fossil fuel power generation (recovering investments when reduced; cost compensation problem when usage is limited) and expansion of renewable energy deployment goals (climate factor and location problems when the percentage of use is applied)
2. Power Industry Restructuring
□ Restructuring direction
○ Consider the trends in and development direction of the global power industry
- Regulation mitigation and removal of barriers to entry
- Creation of a new ecosystem in the power and energy industry (greenhouse gas reduction, electrification, and smartization)
○ Reflect our power industry conditions and reality
- Consider new government roles and regulation mechanisms appearing in the power and energy industry
○ Important to present positive effects in the market aspect for the power supply and demand expected following restructuring
- Mitigate obstacles to advancement and evolution of the power industry, such as entry regulations, sales monopoly, and electricity rate regulations
- Maintain the adequacy of prices by restoring the original functions of the market, such as the compulsory pool market and CBP method
○ Promote entry of new energy resources and provide a locational signal when new facility enters
- Build new energy industries based on renewable energy, distributed energy, resource demand, and new technology
- Rebuild a system required to respond to climate change and system variability, such as carbon neutrality
- Provide desirable location-based signals through regional differentiation when investing in new facilities for renewable energy.
□ Restructuring alternatives and advantages and disadvantages
○ (Alternative Ⅰ) Power generation and competitive sales
- Implementation of competitive sales business models (including power distribution)
- Allowing operations in both power generation and sales (including power companies)
○ (Alternative Ⅱ) Power distribution sector separation and sales competition
- The power distribution sector is separated into public power distribution companies: supply contracts between power distribution companies and power generation companies (wholesale and consignment)
- Implementation of competition in the sales sector
○ (Alternative Ⅲ) Power distribution sector separation and sales competition
- Wholesale competition in the power generation and sales sectors: Provide contracts between the power distribution companies and power generation companies (wholesale and consignment)
- Separation of regional power distribution companies in the power distribution sector
○ (Alternative Ⅳ) Integrated type of power generation, transmission, and distribution
- Vertical integration of power generation, transmission, and distribution (one-KEPCO + IPP/CES)
- Integration of power generation and distribution (price bidding for power transmission)
○ Important factors to review considering the conditions in South Korea - (Mitigation of existing sales monopoly) The power transmission and distribution sectors are owned by KEPCO but the sales sector is divided, or new entries are allowed. It is important to create a new energy industry business based on the distributed resources on the demand side
- (Regional division of sales business) Regional roles are strengthened in the energy industry. It is important to provide price signals that reflect the different investment conditions depending on the regional supply and demand conditions
Ⅲ. Analysis of Regional Differential Electricity Rates (Focusing on Power Transmission Price)
1. Need for and Significance of Regional Differentiation
□ Need based on the traditional meaning (raised continuously from the past)
○ (Problem of Power Flow to North) Social conflicts such as power transmission network construction and fairness between consumers around power plants and in remote areas. Concerns for power supply and demand.
○ (Power Transmission Network Saturation Problem) Factors that increase electricity rates, such as power transmission congestion costs, loss of power transmission, and increased investment
○ (Problem of National Single Price Scheme) Does not reflect regional signals and causes unfair cross-subsidization between regions
○ Social consensus and acceptance concerns for applying differential pricing by region
□ Emergence of need from the energy transition (carbon neutrality) perspective
○ The importance of phased and regional implementation of real-time price scheme from the fuel cost-linked scheme
○ Strengthening measures for factors affecting the power supply cost increase in the energy transition era
- System reinforcement and system integration costs resulting from the expansion of variable renewable energy sources, such as rapid changes in SMP and the modification of the payment settlement scheme for variable energy sources.
○ Increased importance of regions in the energy transition era - Increased role and significance of regionally initiated distributed energy sources, strengthening the acceptance of local residents, strengthening of measures for active implementation of region-initiated distributed energy, strengthening of regionally balanced new deals led by regions
2. Analysis Method and Results of Regional Differentiation
□ Analysis method
○ Regional differentiation considers the power transmission cost of power transmission and supply facilities in the energy transition era as an important criterion that affects the power supply costs
-Power transmission and distribution costs exhibit benefits of avoiding facility construction, system operation, and environmental factors
○ Differentiation schemes by region recover the power transmission and distribution investment by using the results of the equal or differential pricing methods and the power transmission cost distribution method based on the transfer capability between regions
- For the differentiation scheme based on the transfer capability between regions, the share of expenses is calculated in terms of regional power generation and demand under the premise of the equal-share principle for costs incurred based on the material supply and transfer capability costs
- The recovery of power transmission and distribution investment is analyzed from three perspectives: avoidance of power plants in the capital region, avoidance of load increase, and avoidance of certain lines
○ Key assumptions
- (Power Demand and Analysis Period) The ninth power supply and demand plan for the year 2030
- (Regional classification) Capital region (Seoul, Gyeonggi Province, Incheon), non-capital region (Chungcheong, Gangwon, Jeolla, and Yeongnam regions), Jeju region
- (Analysis Premise) Past 10 years and the latest trends are analyzed, including facility capacity (based on peak contribution), maximum load (based on maximum power in winter), basic unit rate and unit cost of use (regulations for using electrical facilities for power transmission and distribution, April 2020), facility lifespan (40 years), discount rate (4.5%), facility investment and operation costs (6%), capital recovery factor (CRF, 0.0543), proportion of 154 kV (70%), proportion of power distribution cost (50%), support for laws on compensation and support of areas near power substations (19%), and utilization rate of each line (40% and 50%)
□ Analysis results
○ Applying the equal or differential pricing method and regional transfer capacity-based method reveals strong regional differential signals
- Particularly, the regional differentiation phenomenon is more noticeable on the demand side than on the power generation side
○ Results of differentiation by region, reflecting investment cost recovery
- Power transmission and distribution investment recovery cost (12-15 won/kWh) when the utilization rate of power transmission and distribution facility (345 kV or greater + 154 kV + power distribution) is 50%
- Additional costs in each region are based on the average regional increase or decrease in the results of the equal or differential pricing method and transfer capacity-based power transmission cost allocation method - Increase in the rate in each region (capital region: +8.5%, non-capital region: -12.1%, Jeju region: over 100%) compared to the current payment (4 won/kWh: 1.8 won on the power generation side + 2.24 won on the demand side)
- The analysis results suggest signals of regional differentiation based on the power transmission and distribution costs
ㆍ The current situations are reflected: underpaying in the capital region and Jeju region and relatively overpaying in the non-capital region. A factor that must be reviewed in the electricity rate discussion in the process of increasing renewable energy use regionally in the future
Ⅳ. Analysis of Economic Effects of Regional Differential Electricity Rates
1. Analysis Model and Major Metrics
□ Analysis overview and analysis model
○ Ripple effect analysis by region and industry using six regions, differential electricity rates, price elasticity of power demand in three main industry categories (agriculture, mining and manufacturing, and service industries), and regional input-output (IO) tables
○ IO as of 2018 in the regional input-output tables of 2015 and reconstruction of regional IO based on national accounts
- The 2030 multi-regional input-output tables, which apply the 2030 economic growth by sector (the ninth power supply and demand plan, KDI, KIET)
- Estimating the increase in regional electricity rates and average cost of intermediate inputs, regional price fluctuations, and, based on these, changes in the final demand of products and services in each industry
○ Significance of economic ripple effects
- Effects based on appropriate regional allocations of transmission costs rather than on effects of usual electricity rate schemes, which consider cross-subsidization, increasing block pricing, and social benefits for renewable energy (effects of forming prices that redistribute the costs of expanding renewable energy deployment and transfer capacity according to the contribution of each region)
□ Major Metrics
○ Proportion of power input compared to total output in each region and each industry
- In the non-capital region, the mining and manufacturing industry―an industry that consumes a large amount of power―accounts for relatively high proportions: cement (Gangwon), petrochemicals (Chungcheong, Yeongnam), and steel (Yeongnam)
- In Jeju, the agriculture sector has a relatively high proportion: 2.5%
○ Primary demand effect by region and industry based on regional differential power transmission costs
- In the agriculture, mining and manufacturing, and service industries, the demand decreases by 1.3 billion, 232.1 billion, and 1.28 trillion won in the capital region and 16.3 billion, 35.7 billion, and 408.8 billion won in Jeju, respectively
- Demand increases in all industries in the non-capital region (Chungcheong, Yeongnam, Jeolla, and Gangwon regions) where the power transmission price decreases compared to the current price
2. Analysis Results (Economic Ripple Effects)
□ Major macro-level metrics
○ By applying regional differential power transmission costs, the total output increases by 5.297 trillion won, added values increase by 2.651 trillion won, and total number of employed people and hiring in the economy increases by 20,420 persons and 15,004 persons, respectively
□ Effects by region/industry
○ The service industry in the capital region is a sector in which the negative effect of differential transmission costs is greatest based on the added values and number of employed people (expected decreases in 2030: 974 billion won and 11,324 persons, respectively)
○ Particularly, the Yeongnam region (mining and manufacturing industry and service industry) is expected to have high positive effects (expected increases in added values and number of employed people in 2030: 783 billion won and 8,163 persons, respectively)
○ In Jeju where the differential price increase is the greatest, the added values and number of employed people are expected to decrease in the service sector
□ Implications
○ Based on the regional differentiation considering power transmission costs, the added values (based on GRDP) and number of employed people in the whole economy are expected to increase by 0.11% and 0.08%, respectively, compared to these values at baseline
○ The price decrease of a certain element may lead to a decrease in the average cost and, as a result, an increase in demand
○ The regional differential power transmission cost policy can function to correct the inefficient aspect of the current method of impose a single-price scheme nationwide
○ Social consideration is required in from the perspectives of expanding distributed energy sources and the renewable energy supply in the future
Ⅴ. Parallel Reforms in Power Market (Focusing on Jeju's Wind Power Constraints and Power Market)
1. Characteristics of Jeju (dual-constraint problem of isolated system and renewable energy intermittency)
□ Increase in output restrictions in wind power generation (77 times in 2020)
○ There is a technical limitation of linking with the mainland through high-voltage, direct current (HVDC) power transmission lines, which are not synchronously linked
○ Important to prepare for flexibility and stability of the power system based on the increase in renewable energy
□ Limitations of the current market system
○ Various limitations of power systems, including operational reserves, power transmission constraints, voltage stability maintenance, and thermal constraints are not reflected
○ Continuous increase in the constrained ON (CON) and constrained OFF (COFF) energy payment because of the increase in the combined heat and power, renewable energy, and power transmission constraints
○ There is a need to review the effectiveness of the partial improvements in the current market and ancillary service market
2. Overseas Cases of Isolated Power System (Hawaii and Ireland)
□ Importance of analyzing data from Ireland
○ Hawaii is the only place that has adopted the regional differential pricing scheme and depends on large infrastructures such as pumped-storage power plants
○ Ireland reformed the market to respond to fast increases in wind power from the isolation systems (real-time price scheme, various ancillary service markets for variability, etc.)
- Ranked second in terms of the proportion of variable renewable energy (VRE) among European countries (expansion of this value to 70% by 2030 has been planned)
□ Power markets in Ireland (real-time market and flexible ancillary service)
○ Day-ahead, intraday, and balancing markets are under operation
○ Based on the Delivering a Secure, Sustainable Electricity System (DS3), 14 ancillary services (reserves, frequency response, demand response, etc.) are purchased through combinations of regulated prices and pay-as-bid procedures, and the high renewable energy proportion is supplemented
○ Mitigates risks by introducing the Financial Transmission Right (FTR) market that can hedge price variances between regions caused by power transmission congestion and constraints
○ Real-time balancing market
- (System Operator) Instruction to supply based on the physical reports (PN) of the participants. Provides participants with bidding and price negotiation opportunities to adjust the possessed amount
- (System Operator) Maintains the balance between the supply and demand and manages the system constraint problems, which determines the balance market settlement price
- (Balancing Market Price) This price is determined every five minutes in supply time. The 30-minute settlement price is determined from the average of the five-minute prices
- (Effect) Rationalization of HVDC-linked power trading between Ireland and the U.K. Contribution to expanding wind power generation by rationally managing the difference between the supply and demand caused by variable wind power generation in the real-time market
□ Implications (Jeju)
○ Adoption of a regional differential electricity rate scheme is expected to contribute to resolving the barriers of entry in the renewable energy-related services and new technology
○ There is a need to prepare the direct inducement schemes and market order that can fundamentally solve the constrained power generation problem that is caused by the expansion of wind power generation in parallel with regional differential electricity rates
- Real-time power trading and the ancillary service market for the stable supply of variable renewable energy to the power system without waste is required
Ⅵ. Conclusion and Policy Suggestions
□ Importance of a sustainable power market structure
○ There is a limitation in the greenhouse gas reduction for carbon neutrality with the support of regulations alone
○ There is a need to select the distributed renewable energy installation size and location based on the normal price and cost
□ Social discussion is required for effective implementation of the electricity rate scheme reforms considering power transmission costs
○ It is important to prepare for distributed renewable energy considering the regional requirements
○ In the energy transition era, the issue of regional differential electric rate scheme considering the power transmission costs is more important
- The regional differential electric rate scheme is important for correcting the inefficiency of the current nationwide single-price scheme
○ There is a need to review the introduction of competitive power markets, including real-time pricing scheme, along with regional differential electricity rates
- It is important to provide economic price strategies to adapt efficiently to the expansion of renewable energy (over or under-supply situations)
- Particularly, the optimization of power trading through the HVDC lines that link the Jeju region with the mainland.
○ Public deliberation and social acceptance are important from the perspective of sharing the costs of achieving carbon neutrality

4기후변화에 따른 미세먼지 대기질 변화 추정 및 관련 정책 지원 연구

저자 : 이승민 , 최기철 , 최지원 , 나건수 , 이근민 , 김다솔

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기후환경정책연구 2021권 0호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-137 (137 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 필요성
□ 최근 대기오염물질 배출량과 미세먼지 농도 변화 경향 불일치 문제
○ 정부가 최근 미세먼지 대기질 개선을 위한 관리 정책을 꾸준히 추진함에 따라 2010년대 초반까지 서울시 대기오염물질 배출량 및 (초)미세먼지 농도는 계속해서 감소하는 추세
○ 반면, 2010년대 이후 (초)미세먼지 농도는 연평균 PM2.5 농도 25μg/㎥안팎에서 증감을 반복하면서 정체 현상을 보이며, 이에 정부는 매년 미세먼지 농도 감축을 위한 강화된 대책을 제시(2020년 이후 감소한걸 감안해서 기간 명시 필요)
○ 이러한 노력에도 불구하고 최근 대기오염물질 배출량과 (초)미세먼지 농도의 변동성이 일치하지 않는 것의 구체적인 원인을 규명하여 미래 대기관리 정책의 개선 방향 제시 필요
□ 미세먼지 대기질과 기후의 관련성
○ 기상·기후가 미세먼지를 비롯한 대기오염물질 발생에 중요한 역할을 한다는 연구 결과가 전 세계에서 발표되고 있으며, 이러한 연구를 통한 먼저 미세먼지 대기질과 기상 및 기후변화 간의 관련성 파악 필요
○ 미세먼지 농도와 기상조건, 기후변화 간의 관련성을 밝히려는 연구가 일부 시도되고 있으나, 아직 기후변화와 한국 미세먼지 대기질의 관련성을 명확하게 설명할 수 있는 연구는 상당히 부족한 실정
○ 과학적 분석으로 구체적인 근거 자료를 제시하고 기상 및 기후의 영향을 정량적으로 평가하여, 정책적 활용 방안 도출 필요
□ 정교한 미세먼지 관리대책 수립을 위해 미세먼지 대기질에 미치는 기상 영향을 정량적으로 확인 필요
○ 현재 진행되는 다수의 연구과제의 경우 기후변화가 대기질에 미치는 영향을 밝히거나 미래 기후변화 상황에서 대기질 농도를 예측하는 등 대기질과 기후변화 간의 관련성을 파악하여 정책적 시사점을 도출하려는 시도는 미진
○ 본 연구에서는 미세먼지 변화에 영향을 미치는 기상 요소들을 분석하여 기상 및 기후변화와 미세먼지 농도 간에 관련성을 규명하고, 미세먼지 농도에 대한 기상변화의 기여도 산정 및 미래 기후변화에 따른 미세먼지 농도 변화 예측 등을 통해 미세먼지 관리정책 관련 과학적 근거 자료를 마련하고 정책적 시사점 및 정책 개선 방안 제시
□ 연구 목표 및 주요 연구 내용
○ 미래 기후에서의 고농도 미세먼지 발생 변화 전망을 분석하고자 기상 영향 미세먼지지수 개발과 지수를 이용한 미세먼지 대기질 미래 변화 패턴 분석
○ 미래 기후에서의 미세먼지 농도에 대한 기상 영향 변화를 전망하고자 미래 기후변화 시나리오에 따른 기상변화 및 배출량 저감 목표를 반영한 미세먼지 농도 변화 예측
○ 기후변화에 따른 미세먼지 대기질 예측 결과의 정책적 시사점 도출
Ⅱ. 미래 기후에서의 연평균 미세먼지 농도에 대한 기상 영향 변화 전망
1. 연구의 개요 및 방법
○ 미래 기후변화에 따른 기상변화가 초미세먼지 농도에 미치는 영향 파악을 핵심 목표로 설정하고 연구 수행
○ 기후변화에 따른 변화 영향을 파악하고자 현재 기준연도(2010년)와 정부의 탄소중립 목표연도(2050년) 전후 기간(총 7년씩)을 분석 대상 기간으로 설정
○ 2차 연도 연구와 마찬가지로 배출량 변화는 없는 것으로 가정하고, 현재 및 미래 기후변화로 인한 기상변화 영향만 분석
2. 미래 기후변화에 따른 국내 기상 인자 변화
○ 미래 기후에서의 연평균 미세먼지 농도에 대한 기상 영향 변화를 전망하고자 미래 기후 시나리오(RCP8.5)에 기반하여 국내 기상 인자별(기온, 풍속) 변화를 분석
○ 기온의 경우는 2010년대 대비 평균 기온이 2030년대에 약 0.96%가 증가하였고 2050 년대에는 약 10.1%가 증가하였으나, 풍속의 경우는 2010년대 대비 평균 풍속이 2030 년대에 약 0.69%가 감소하였고 2050년대에는 약 0.68% 감소(그림 1 참조)
○ 계절별 분석 결과, 기온의 경우 2050년대까지는 모든 계절에서 온도가 증가하였으며 가을철 기온은 꾸준하게 증가함. 여름철과 가을철의 풍속이 감소하는 추세를 보였으나 봄철과 겨울철의 풍속 증가로 인해 연평균 풍속은 큰 변화가 없는 것으로 분석되며 2050년대에는 모든 계절에서 2010년대 대비 정체일수가 증가.
3. 미래 기후에서의 기상변화에 따른 초미세먼지 농도 영향 분석
○ 2010년대와 2050년대(미래 기후 시나리오 반영) 기상변화에 따른 초미세먼지 평균 농도 분포와 2010년대 대비 2050년대의 농도 차이를 살펴보면, 한반도의 경우 2010년대 대비 2050년대 PM2.5 농도는 약 -6%로 평균 농도 수준은 감소할 것으로 예측
○ 초미세먼지 농도에 미치는 국외 영향은 미래 기후변화에 따른 기상요인에 의해 약 8.6% 감소하였고 국내 영향은 약 1.6% 감소하였으며, 이러한 결과는 미래 기후에서의 초미세먼지 농도에 미치는 기상 조건은 2010년대 대비 국내 영향이 상대적으로 크게 작용할 수 있음을 시사
○ 기상요인에 의한 연평균 농도 변동폭(최대 최소 차이)은 2010년대 13%에서 2050년대 16%로 연도별 변화폭이 현재보다 커질 수 있음을 확인함
○ 기상요인에 의한 일평균 초미세먼지 농도 구간별 초과 일수 변화율을 분석함. 2010년대 평균의 3배 수준까지의 초과 일수는 2010년대 수준보다 2050년대 감소하였으나 2010년대 평균의 4배 수준을 초과하는 극단적인 일수는 반대로 24% 증가하였으며, 이는 평균적인 기상 영향은 현재보다 초미세먼지 농도가 낮아지는 방향으로 변화하나 초고농도 미세먼지 발생일은 오히려 증가하여 양극화된 특성을 도출(그림 4 참조)
○ 기상요인에 의한 계절별 농도 변화 분석 결과, 여름철(약 4% 증가)을 제외하고 모든 계절에서 2010년대 대비 2050년대에 대체로 감소(그림 4 참조)
Ⅲ. 미래 기후에서의 고농도 미세먼지 발생 패턴 변화 전망
1. 미래 기후에서의 고농도 미세먼지 발생 변화 분석 방법
□ 요인 분석을 이용한 초미세먼지 농도 대용 지수 개발 필요성
○ 미래 상황에서는 초미세먼지 농도 관측값이 존재하지 않아, 초미세먼지 농도와 기상의 관련성을 토대로 미세먼지 농도의 변동 특성을 잘 나타낼 수 있는 대용 지수를 만들어 변화 파악 필요
○ 요인 분석을 이용하여 초미세먼지 농도와 관련된 기상 여건의 주요 요인을 추출하고, 이 요인들을 변수로 하는 다중회귀모델을 구성하여 미세먼지 농도 대용 지수(FFI)를 개발
2. 요인 분석 방법을 이용한 초미세먼지 농도 대용 지수 개발 결과
□ FFI 지수 산출 방법 및 분석 자료
○ 분석 기간은 2006~2014년 겨울철 중 고농도 및 저농도 사례일을 선정하였고, 이 기간의 미세먼지 농도 자료는 서울 지역의 일평균 PM2.5 농도를 사용
○ 기상 자료의 경우 NCEP reanalysis Ⅱ 재분석 기상 자료에서 1,000hPa, 850hPa,
500hPa 온도·지위고도·U·V 등 각 변수에 대한 daily anomaly 값을 사용
○ 분석 영역은 우랄 블로킹 발생 지역(50°~70°N, 65°~95°E)과 한반도 지역(30°~50°N, 110°~140°E)으로 선정
□ FFI 지수 산출을 위한 요인 분석 결과
○ 주요 요인별로 구성된 다중회귀모델 결과를 살펴보면, 모델 2와 모델 3일 때 예측률이 가장 높았고, 특히 PM2.5 발생에는 요인 1~6의 변수들이 영향을 미침을 확인
○ 고농도 PM2.5 발생과 관련된 요인별 주요 기상 성분을 분석(표 1 참조)
○ 요인 2, 6, 3의 상위 10%에 속하는 사례일에서 고농도 발생일인 경우는 80% 이상이고 요인 2의 경우 상위 10%인 날의 고농도 발생 예측률은 100%이며, 이를 통해 고농도 발생에 중요한 기상 요인은 요인 2, 3, 6에 속하는 성분임을 확인
□ 과거 기후 자료를 바탕으로 FFI 지수 적용 가능성 진단
○ 초미세먼지 농도 대용 지수 개발 결과를 이용하여, 과거 기후에서의 미세먼지 농도 대용값을 적용
○ 분석 시 CMIP6 시나리오의 5개 모델(INM-CM5-0, CanESM5, NorESM2-MM, BCC-CSM2-MR, EC-Earth3)의 historical run 자료를 활용
○ 재분석장 및 CMIP6 5개 모델 historical run의 FFI 값과 관측 초미세먼지 값의 고농도
발생 일수, 고농도 발생일 초미세먼지 농도 평균은 큰 차이 없이 유사
○ 대체로 CMIP6 모델과 재분석장의 FFI는 고농도 초미세먼지 구간(20μg/㎥ 이상 60μg/㎥ 미만)에서 빈도수가 높게 나타났으나, 관측의 경우에는 10~40μg/㎥ 구간에서 빈도가 가장 많았으며, 이를 통해 FFI는 보통인 날을 고농도 사례일로 예측하는 특성이 있음을 확인
3. FFI 지수를 이용한 미래 기후에서의 초미세먼지 고농도 발생 변화 분석
□ 분석 자료 및 방법
○ 분석 기간은 지수 개발과 같은 2046~2054년 겨울철(총 810일), 사용된 기후 자료는 CMIP6의 총 5개 모델로, 본 연구에서는 모델별로 SSP5-8.5 시나리오 자료를 사용
□ FFI를 이용한 미래 기후에서의 고농도 초미세먼지 발생 변화 분석 결과
○ 미래 기후에서의 미세먼지 농도 대용값을 적용하고자 CMIP6 5개 모델의 시나리오(SSP5-8.5) 자료를 이용하여 재분석장 요인 6개에 대한 값을 재계산
○ 3개 모델(INM-CM5-0, CanESM5, BCC-CSM2-MR)에서 고농도 발생 빈도가 증가하였고 나머지 2개 모델 중 NorESM2-MM에서는 동일하고 EC-Earth3에서는 감소하였으며, CanESM5, BCC-CSM2-MR은 고농도 발생일의 평균 농도가 증가하였고, NorESM2-MM과 EC-Earth3은 감소함. 이를 통해 미래 기후에서 고농도 일수가 증가
하는 모델은 평균 농도가 감소하는 경향을 확인(그림 5 참조)
○ 5개 모델 과거와 미래 기후 모두 고농도 일수 변동폭이 전반적으로 큰 편이었으며, 과거 기후에서는 CanESM5, NorESM2-MM, EC-Earth3 모델에서 연도별 고농도 발생 빈도가 점차 증가하는 추세이나 미래 기후에서는 CanESM5, NorESM2-MM, BCC-CSM2-MR, EC-Earth3이 고농도 발생 빈도의 연도별 변동폭이 증가
○ 전체 사례를 대상으로 초미세먼지 대용 지숫값의 구간별 빈도를 살펴본 결과, 5개 모델별 미래 기후의 FFI는 과거 기후의 FFI 농도 구간과 마찬가지로 30~50μg/m3 범위에 집중
○ 과거와 미래 기후 FFI의 고농도 구간별 빈도수를 비교하면, INM-CM5와 CanESM5 모델은 미래 기후에서 증가하고 나머지 3개 모델은 반대로 감소하는 경향을 보임
4. 인공신경망 분석 방법을 이용한 고농도 미세먼지 사례 발생 패턴 변화 전망
□ 인공신경망 분석 방법을 이용한 초미세먼지 농도 대용 지수 개발
○ 예측 성능 향상을 위하여 요인 분석 방법 외에 인공신경망 분석 방법을 이용하여 초미세먼지 농도 대용 지수를 개발하고자, 겨울철 동안 고농도 및 저농도 사례를 뽑아서, 총 3개의 실험에서 50회씩 반복 예측한 후 R값이 높은 10개의 평균값으로 선정
○ 실험 A의 경우 R값이 0.660~0.0.699로 평균 R값은 0.671을 나타내었으며, 실험 B의 R값은 0.648~0.684로 평균 0.681, 실험 C는 0.710~0.754로 평균 0.731을 확인
○ 인공신경망 실험에서는 한반도 지역과 러시아 지역을 영역 평균한 것보다 서울에서 가장 인접한 격자 1개의 자료를 이용한 것이 더 좋은 결과를 나타내었으며, 예측 성능이 가장 높게 나타난 실험 C를 채택하여 초미세먼지 농도 대용 지수를 구성
Ⅳ. 결론 및 정책적 시사점
□ 연구의 의의 및 한계와 정책적 시사점
○ 배출고정-기상변화 모델링을 활용하여 초미세먼지 농도에 대한 기상변화 기여도를 분석한 결과, 최근에는 상대적으로 미세먼지 농도에 대한 기상 요인의 영향이 비기상 요인의 영향 정도와 비슷한 수준으로, 대기질 관리에서 배출 저감과 더불어 기상변화 고려 필요
○ 본 연구는 기상·기후변화의 영향을 정책적으로 고려할 수 있는 방법을 제시하고, 정책 수요자와 긴밀하게 소통해야 이를 실제 정책 이행 평가 등에 적용한 첫 사례가 됨으로써 향후 보다 세밀한 대기관리 정책 수립 및 평가가 가능할 것으로 보임
○ 나아가 대기질에 미치는 기상과 기후변화의 영향을 실증적으로 평가한 첫 사례가 됨으로 써 기후변화와 대기관리 정책 연계의 중요성에 대한 인식 제고가 있을 것으로 기대
○ CMIP6 5개 모델 중 3개 모델에서 온난화된 미래 기후에서 고농도 발생 빈도가 증가하는 것으로 전망하고, 이에 근거하여 이상 대기질 현상인 고농도 미세먼지 사례 역시 더욱 철저하게 대비해야 할 필요성에 대해 논의하고 관련 정책 강화 제안
○ 기후변화와 대기질의 상호 연관성을 다룬 연구가 본 연구 외에도 활발하게 수행되고 있음을 고려하여, 향후 기후-대기 통합 관리를 목표로 온실가스 저감, 기후변화 적응, 탄소중립 등을 포함하는 기후 관리 정책과 대기 관리 정책과 연계하는 방안을 마련할 것을 제안


Ⅰ. Background and Necessity of Research
1. Necessity
□ The recent issue of inconsistency in the trend of air pollutant emission and changes of particulate matter (PM) concentration
○ According to the recent implementation of management policies by the Korean government to improve air quality affected by PM, air pollutant emission and (fine) PM concentrations in Seoul have been steadily decreasing since the early 2010s.
○ (Fine) PM concentration tends to stagnate at around the annual average PM2.5 of 25μg/㎥ while repeatedly increasing or decreasing, in response to which the Korean government proposes strengthened measures to reduce the PM concentration every year.
○ The causes of the current issue of inconsistency between air pollutant emissions and the changes in (fine) PM concentration that has occurred despite the aforementioned efforts should be identified so as to suggest the direction for improving air quality management policy.
□ Relationship between air quality affected by PM and climate
○ Studies showing that meteorology and climate play an important role in the occurrence of air pollutants, including PM, have been conducted globally; based on these studies, the relationship between air quality affected by PM and meteorological changes and climate change should be identified.
○ Several studies have been carried out to reveal the relationship between PM concentration and meteorological conditions and climate change; however, studies that clearly explain the relationship between climate change and air quality affected by PM in Korea are lacking.
○ Suggestions derived from specific base data based on the scientific analysis and quantitative evaluation of the influence of weather and climate are required to develop policy application measures.
□ Quantitative analysis of the influence of climate on air quality affected by PM is needed to establish sophisticated PM management measures.
○ There are only a few studies among those ongoing that attempt to derive policy implications by identifying the relationship between air quality and climate, for example, by revealing the impact of climate change on air quality or predicting air quality concentrations in future climate change scenarios.
○ This study identified the relationship between PM concentration and weather/climate change based on the analysis of meteorological factors causing changes in PM concentration. Also, this study estimated how meteorological changes contribute to PM concentration and predicted future changes in PM concentration according to future climate change scenarios, based on which scientific data for the development of PM management policy was constructed and policy implications and policy improvement measures were proposed.
□ Research objectives and main research content
○ Development of indicators of PM affected by weather and the analysis of future patterns of air quality affected by PM using the developed indices for analyzing the prospect of changes in high PM concentrations in future climate conditions.
○ Prediction of PM concentration changes taking into account climate change and emission reduction goals according to the future climate change scenarios for predicting the changes in meteorological impact on PM concentration in future climate conditions.
○ Deriving policy implications from the prediction results of air quality affected by PM due to climate change.
Ⅱ. Predicting Changes in the Impact of Weather on the Annual Average PM Concentration in Future Climate
1. Research outline and methodology
○ This study aimed to identify the impact of meteorological change on fine PM concentration due to future climate change.
○ To identify the impact of changes due to climate change, seven years before and after the base year (2010) and the target year for achieving carbon neutrality (2050) have been set as the study periods.
○ Similar to the second-year research, only the influence of meteorological changes due to the present and future climate change has been analyzed, assuming that there is no change in emissions.
2. Changes in the domestic meteorological indices due to future climate change
○ To predict meteorological impact on the annual average PM concentration, domestic meteorological changes according to each index (temperature and wind speed) were analyzed based on a future climate scenario (RCP8.5).
○ The average temperature increases by 0.96% in the 2030s and 10.1% in the 2050s compared to the 2010s, while the average wind speed decreases by 0.69% in the 2030s and 0.68% in the 2050s.
○ Temperatures increase in all seasons until the 2050s; in particular, fall temperatures constantly increase. Summer and fall wind speeds show a decreasing trend. However, it is predicted that there may be no significant changes in the annual average wind speed as spring and winter wind speeds tend to increase. The number of stagnation days increases in all seasons in the 2050s compared to the 2010s.
3. Analysis of the impact of meteorological changes on fine PM concentration in future climate
○ The distribution of average concentration of fine PM in the 2010s and the 2050s (reflecting a future climate scenario) due to climate change and the difference of PM concentrations between the 2010s and the 2050s show that PM2.5 concentration will decrease by -6% in the 2050s. Thus, it can be predicted that the average concentration level will drop.
○ Foreign influence on the fine PM concentration decreases by 8.6% while domestic contribution decreases by 1.6%, showing that domestic contribution is relatively greater in terms of the meteorological impact on fine PM concentration compared to the 2010s.
○ The number of days with fine PM concentration exceeding three times the average in the 2010s decreases, while the number of days with extreme concentration exceeding four times average increases (approximately by 24%). This implies that whereas the fine PM concentration is reduced under average meteorological conditions, days with very high concentration of fine PM increase, showing polarization.
○ Fine PM concentrations decrease in the 2050s compared to the 2010s in all seasons except summer (where they increase by approximately 4%).
Ⅲ. Patterns in High Fine PM Concentrations in Future Climate
Conditions
1. Method for analyzing changes in the occurrence of high PM concentrations in future climate conditions
□ Necessity to develop FFI using factor analysis
○ In the future situation, since there is no observed value of fine PM, it is necessary to create an FFI that can represent the fluctuation characteristics of PM based on the relationship between fine PM concentration and weather to identify the changes.
○ Major factors of meteorological conditions related to fine PM concentration are extracted using factor analysis, and a multiple regression model that uses these factors as variables is constructed to perform FFI development.
2. Results of developing fine PM FFI using the factor analysis method
□ FFI estimation method and analysis data
○ High- and low-concentration cases in winter between 2006 and 2014 were selected, and daily average PM2.5 concentrations in Seoul during this period were used for analysis.
○ As meteorological data, temperature, geopotential height, U, V, and so on by daily anomaly values (1,000 hPa, 850 hPa, and 500 hPa) in the re-analyzed meteorological data in NCEP reanalysis Ⅱ were used.
○ The analysis area included the region where the Ural blocking (50~70°N, 65~95°E) occurs and the Korean peninsula (30~50°N, 110~140°E).
□ Factor analysis for FFI estimation
○ According to the multiple regression model comprised of major factors, models 2 and 3 have the highest prediction accuracy; in particular, PM2.5 is affected by factors 1 to 6.
○ Major meteorological components by factor related to high PM2.5 concentration were analyzed (see Table 1).
○ High concentration cases accounted for more than 80% of the cases comprising the top 10% of the factors 2, 3, and 6; in the case of the factor 2, the occurrence of high concentration was predicted with 100% accuracy. Based on this, the components of factors 2, 3, and 6 were confirmed as being closely related to high concentration.
□ Confirmation of the applicability of FFI based on past meteorological data
○ Application of FFI values to past climate conditions using the developed FFI.
○ Five models of CMIP6 were used as the climate data. These five models were INM-CM5-0, CanESM5, NorESM2-MM, BCC-CSM2-MR, and EC-Earth3, and historical data were used for each model.
○ The FFI values of historical run of Reanalysis (NCEP-DOE reanalysis Ⅱ) and five CMIP6 models have no significant difference with the number of days with high PM concentrations (observed values) and the average PM concentration of the days when high concentration occurred.
○ In general, there was a high frequency in the high concentration section
of the fine PM (≥ 20μg/㎥and < 60μg/㎥) in the CMIP6 models and FFI of the reanalysis(NCEP-DOE reanalysis Ⅱ). However, the 10~40μg/㎥section showed the highest frequency in the observed data, confirming that FFI can assume normal days as high concentration cases.
3. Analysis of changes in the high fine PM concentration in future climate conditions using FFI
□ Data analysis and methodology
○ The study period was winter seasons of the nine years between 2046 and 2054, similar to the period for index development, and the climate data used for analysis were SSP5-8.5 scenario data for five models of CMIP6.
□ Analysis results of changes in high fine PM concentration occurrence in future climate conditions using FFI
○ To apply FFI values to future climate, the SSP5-8.5 scenario of five CMIP6 models was used to recalculate the values of six factors of the reanalysis field.
○ The frequency of high concentration events increased in three models (INM-CM5-0, CanESM5, and BCC-CSM2-MR), whereas NorESM2-MM and EC-Earth3 showed the same and decreased occurrence, respectively. The average values in days with high concentration increased in CanESM5 and BCC-CSM2-MR, whereas they decreased in NorESM2-MM and EC-Earth3. Thus, it was confirmed that in the case of the model where the number of days with high concentration increases in future climate, the average concentration tends to decrease.
○ All five models showed great fluctuations in the number of days with high concentration in both the past and future climates. Models CanESM5, NorESM2-MM, and EC-Earth3 showed an increasing trend in the frequency of high concentration events by year in the past climate; models CanESM5, NorESM2-MM, BCC-CSM2-MR, and EC-Earth3, however, showed an increased range of fluctuation by year in the frequency of high concentration events in the future climate.
○ Upon examining the frequency of each section of the FFI value for all cases, it was found that the FFI values of the future climate for each of the five models are concentrated in the range of 30~50μg/m3, similar to the FFI concentration section of the past climate.
○ Comparing the frequency of each high concentration section of the past and future climates, the INM-CM5 and CanESM5 models showed an increasing tendency in the future climate; however, on the contrary, the other three models showed a decreasing trend.
4. Predicting changes in the patterns of high PM concentration events using artificial neural network analysis
□ Development of FFI using artificial neural network analysis
○ To improve prediction accuracy, artificial neural network analysis in addition to factor analysis was used for the development of FFI; high and low concentration cases in winter were selected, and after a total of 50 repeated predictions for each of three experiments (Experiment A, B, and C), the average of ten with high R values was selected.
○ The R values ranged between 0.660 and 0.699 (mean=0.671) in Experiment A, 0.648~0.684 (mean=0.681) in Experiment B, and 0.710~0.754 (mean=0.731) in Experiment C.
○ In the artificial neural network experiment, a better result was obtained when data of the single grid closest to Seoul was used than area average data of the Korean Peninsula and Russia. Experiment C, which showed the highest prediction accuracy, was selected to construct FFI.
Ⅳ. Conclusions and Policy Implications
□ Significance and limitations of study and policy implications
○ By confirming the contribution of meteorological changes to fine PM concentrations through emission fixed-meteorological change modeling, we have proved that the contribution of meteorological factors to the PM concentration is at a similar level to that of non-meteorological factors in recent years. Therefore, it is necessary to take climate change into consideration in addition to emission reduction for air quality management.
○ This is the first case to propose policy measures that take into account impacts of meteorological changes and climate change and to apply the result to the evaluation of policy performance through close communication with the stakeholders. In the future, more detailed development and assessment of air quality policy will be possible.
○ Moreover, it is expected that this study will contribute to raising the awareness of the importance of linking climate change and air management policy as the first case to practically evaluate the impact of meteorological changes and climate change on air quality.
○ As three models among five CMIP6 models predicted an increase in the frequency of high PM concentration events in a future warmer climate, the necessity of strengthened response to high PM concentrations which are an abnormal atmospheric phenomenon should be actively discussed and relevant policy measures should be strengthened.
○ Considering that a number of studies including this study have reported on the correlation between climate change and air quality, it is proposed that measures to link climate management policies (e.g., greenhouse gas reduction, climate change adaptation, and carbon neutrality) and air management policies be prepared with the aim of integrating climate management and air management in the future.

5기후변화 적응정책 10년 : 현주소 진단과 개선방안 모색을 중심으로(Ⅲ)

저자 : 송영일 , 신지영 , 박진한 , 박송미 , 김미래

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기후환경정책연구 2021권 0호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-266 (266 pages)

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Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
□ 우리나라 기후변화 적응정책 10년에 대한 문제점 및 보완사항 도출
○ 제1차와 제2차 국가 기후변화 적응대책 추진으로 성과(적응정책의 제도화, 적응에 대한
인식 제고 등)와 한계(실효성 확보 등) 발생
○ 적응대책 계획 시 적응목표와 이행현황 간 갭에 대한 인식, 목표 달성 과정상 개선 및 추가적인 필요요소에 대한 식별, 관련 기반 제공 필요
○ 제3차와 제4차 국가 기후변화 적응대책 추진 및 계획 수립을 위한 기반 연구
○ 적응현황 점검을 통한 진척도와 갭 진단 필요, 대책의 장기적 방향 설정 필요
□ 기후변화 적응정책 현주소 진단 및 개선방안 모색
○ 적응목표와 적응현황의 비교·분석을 통해 현재의 기후변화 적응역량을 진단하고, 적응 과정과 적응 결과를 고려한 지난 10년간의 기후변화 적응정책 갭 보고서 gap report 작성
○ 우리나라 기후변화 적응정책의 견실한 이행체계 구축을 위한 개선방안 마련 및 갭 보고서에 기반을 둔 기후변화 적응목표 달성을 위한 개선방안 도출
Ⅱ. 기후변화 적응정책 10년 이행경과 종합평가
□ 우리나라 기후변화 적응정책의 종합평가 방법론 구축
○ 정책의 효과적인 수립 및 이행을 위한 고려사항의 시계열적 분석 체계 정의
○ 계획 수립 진단을 위한 네 가지 영역(계획 수립 절차, 정책 수립 및 이행 수준, 정책 수립 지원, 기후변화 적응 전문기관) 구성에 따른 평가
□ 우리나라 기후변화 적응정책 종합평가 주요 결과
○ 기후변화 적응정책 수립 10년 종합 진단 결과에 따른 시사점
- 법, 지침, 도구 등 전 영역에서 뚜렷한 성과 확인
- 일부 영역을 보완함으로써 기후변화 적응 선도 국가로 도약 기대
○ 법제도 조항 추가(공공, 민간 등)
- 근거법 「저탄소 녹색성장 기본법」에 공공기관과 민간기관의 기후변화 적응정책 수립 사항 내용 부재
- 기후변화 적응정책 수립과 이행 사항에 대한 명시 필요
○ 지침 적절성 개선(수립 지침의 도입 시기)
- 계획 수립 지침이 실제 계획 수립 시점에 제공되지 않음(광역, 기초, 공공)
- 계획 수립 지침 부재(민간)
- 이행평가 지침이 적시에 제공되지 않음(국가, 광역, 기초, 공공, 민간)
- 이행평가 지침 제시 방법론이 실적평가에 치중되어 있어 성과평가 방법으로 부적합함
○ 정책 수립 지원 도구 제공(영향 예측 및 평가 도구, 리스크 평가 도구)
- 과학적 기반의 기후변화 영향 예측 및 평가 도구 부재(국가, 광역, 기초, 공공, 민간)
- 적응정책의 효과 진단을 위한 리스크 평가 도구 부재(국가, 광역, 기초, 공공, 민간)
○ 기후변화 적응 전문기관 역할(국가기후변화적응센터)
- 계획 수립 절차, 정책 수립 및 이행, 정책 수립 지원 등 전 영역에서 지원 역할 수행
- 지침 등 제도 기반 마련부터 과학적 기반 도구 마련까지 기후변화 적응역량 제고
□ 해외 주요국과 우리나라의 기후변화 적응정책 비교 분석 결과
○ 민간기관의 기후변화 적응 계획 수립: 각 기관이 자율적으로 적응 계획을 수립하고자 할 때, 국가 차원의 방향성을 제시하기 위한 기준 필요
○ 적응 계획 이행 모니터링의 환류 방안: 현행(계획 이행 실적에 따라 수정 계획 마련)
→ 개선 방향(계획 효과에 따른 환류 방안 모색 필요)
○ 적응정책의 이행에 따라 기후변화 적응 효과 검증 방법: 적응정책의 이행이 기후변화 적응에 끼치는 영향 정도를 파악할 방법 없음, 신규 개발 필요
○ 정책 수립을 위한 수립 주체별 정보 제공의 효율성: 기후변화 적응 정보의 수요자 편의를 고려한 정보 제공 방법 및 플랫폼 등의 구축 필요
○ 수립 주체별 제공 정보의 적정성
- 기후변화 적응정책의 수립 및 기후변화 영향 예측 등 알려진 정보 제공 중
- 기후변화 적응정책의 효과 검증, 기후변화 리스크 진단 방법 등에 대한 정보 부재
○ 기후변화 적응 전문기관 지정/운영의 적절성
- 우리나라는 기후변화 적응 전문기관을 지난 10년간 적절하게 지정/운영 중
- 심화되는 기후변화에 충분히 대응하기 위한 부문별 다양한 적응정책 개발 필요
Ⅲ. 부문별 적응 Gap 보고서
□ 본 연구는 부문별 기후변화 적응 갭 보고서 도출 방향을 제시하고 실제 국가 기후변화 적응대책 이행에 따른 부문별 기후변화 적응 갭 보고서 작성
○ 적응 갭 정의와 적응목표 설정을 위해 2014년, 2017년, 2018년에 UNEP에서 발간된 기후변화 적응 갭 보고서 분석
- 분석 결과, 적응 갭에 대한 정의와 적응목표의 설정은 정량적이고 물리적인 수치로 나타내기 어려운 한계점이 있으며, 이를 보완하기 위하여 다각도의 진단과 분석이 필요함
- 이에 본 연구에서는 적응목표 대비 이행 정도를 적응 갭으로 정의하였으며, 기후변화 리스크 저감 효과 평가를 목적으로 하였음
○ 산림/생태계, 농수산, 물관리, 건강, 국토/연안 등 5개의 부문을 대상으로 부문별 리스크 평가를 위한 대표 지표 선정, 적응목표 설정, 국가 기후변화 적응정책 분석의 과정을 통해 기후변화 적응 갭 보고서 작성
- 산림/생태계 부문의 지표별 적응목표 대비 이행현황인 갭을 도출한 결과, 전체적으로 연구진이 설정한 적응목표에 도달하지 못했으며, 관련 플랫폼 및 데이터 구축 또한 미흡한 것으로 나타났음. 아울러 기후변화로 인한 피해가 증가하고 있음에도 직접적으로 관련 있는 기후변화 적응정책 수행이 미흡한 것으로 나타났으며, 향후 기후변화 리스크와 직접적으로 연계시킬 수 있는 기후변화 적응대책 마련 필요
- 농수산 부문의 지표별 적응목표 대비 이행현황인 갭을 도출한 결과, 대체적으로 연구진이 설정한 적응목표에 도달하지 못했지만, 기후변화뿐만 아니라 친환경 정책과 관련된 지표들에서 대체로 적은 갭을 보였음. 향후 현장에서 적용될 수 있는 기후변화 적응에 특화된 정책 발굴 필요
- 물관리 부문의 지표별 적응목표 대비 이행현황인 갭을 도출한 결과, 지난 10년간 적응 갭의 변동이 많이 발생하였으며, 기후변화 적응정책으로 인해 근본적으로 발생할 수 있는 리스크 저감 관련 정책이 부족한 것으로 나타남. 향후 사업별 구체적이고 종합적인 적응 갭 평가 체계 필요
- 건강 부문에서는 기후변화로 인해 건강 부문에 영향을 미치는 요인을 지표로 선정하여 살펴본 결과, 건강 부문의 대표 리스크인 폭염 관련 기관의 적극적인 참여가 줄고 있는 것이 확인됨. 기후변화 정책과제의 뚜렷한 정책 효과를 살펴보기 위해서는 장기적인 데이터 구축 및 평가 필요
- 국토/연안 부문의 지표별 적응목표 대비 이행현황인 갭을 도출한 결과, 분석된 리스크 대부분이 기후변화에 따른 자연재해로 인한 리스크였고, 연도별 자연재해 발생빈도 및 강도에 따라 변동성을 보였음. 향후 리스크 저감을 위해 현장에서 시행될 수 있는 정책 수립 필요
○ 부문별 기후변화 적응 갭 보고서 작성을 통해 기후변화 적응정책의 미흡한 점을 파악하고 효과적인 기후변화 리스크 저감과 향후 기후변화 적응정책의 실효성을 확보하기 위한 정책 방향 제시
○ 결과적으로 기후변화 리스크에 직접적으로 관련 있는 구체적인 기후변화 적응정책의 수립, 기후변화 적응정책의 효과성을 파악할 수 있는 데이터 구축, 기후변화 적응정책과 관련 있는 지표 마련, 기후변화 적응목표 설정을 통한 적응 노력이 지속적으로 필요함을 강조
Ⅳ. 결론
□ 본 연구는 우리나라 기후변화 적응정책 10년에 대한 영역별 평가를 수행하고, 해외 주요 국에 대한 비교 분석 및 부문별 목표 설정에 따른 갭 보고서 결과를 제시하였으며, 각 결과를 종합하여 네 가지 정책적 개선 방향 도출
○ 과학적 기반의 리스크 평가 고도화
- 문헌조사 및 과학 기반 모형 활용을 통한 평가 체계 및 방법론 개선
- 개선된 평가 체계 및 방법론에 따른 국가 단위 기후변화 리스크 평가 실시
- 기후변화 리스크 평가 결과에 따른 국가 및 지자체 리스크 목록 구축
○ 계획 수립 과정의 성과평가
- 현재 조사 모니터링 위주의 대책을 보완한 실제 리스크를 저감할 수 있는 대책 수립 필요
- 기후변화 적응 부문별 목표를 설정하고, 목표별 진단 지표의 데이터 수집 및 구축 방안 마련
- 목표를 고려한 대책 성과평가 방법론 마련을 통해 적응대책 이행에 따른 리스크 저감 수준 도출
○ 이행평가 제도 및 체계 개선
- 적응대책 이행 관련 부문별 목표 설정
- 부문별 성과평가를 위한 평가지표 선정 및 이행평가 방법론 마련
- 이행평가 결과에 대한 이행력 강화 및 이해당사자를 포함하여 함께 논의할 수 있는 적극적인 이행점검 체계 마련
○ 기후변화 적응 전문기관(국가기후변화적응센터)의 역할
- 국가 기후변화 적응정책 수립 및 이행을 주도하고 지자체를 지원하는 기후변화 전문기관의 명확한 역할 필요
- 신규 제정된 「탄소중립기본법」에 의거하여 지자체의 탄소중립위원회와 연계한 기후변화 적응대책 수립 지원
- 국가 및 지자체 기후변화 적응정책 수립 및 이행에 필요한 정보, 도구 등의 구축 및 제공, 효과적인 활용을 위한 교육 등의 지원 체계 고도화


Ⅰ. Background and Aims of Research
□ Finding problems and supplements to Korea's National Climate Change Adaptation Policy for 10 years.
○ Performance and limitations occurred due to the implementation of the first and second national climate change adaptation policies.
□ Tracking and suggesting the way forward for climate change adaptation policy.
○ Writing climate change adaptation gap report through comparison and analysis of adaptation goals and adaptation current status.
Ⅱ. Comprehensive Evaluation of the Implementation Progress of Climate Change Adaptation Policy for 10 Years
□ Establishing comprehensive evaluation methodology of climate change adaptation policy.
○ Defining a time series analysis system of considerations for effective establishment and implementation of policy.
○ Conducting an evaluation according to the four sectors; policy establishment procedures, policy establishment and implement level, policy establishment support, climate change specialized institution.
□ The main results of comprehensive evaluation of climate change adaptation policy.
○ The provisions of the law for public and private institutions have been added.
○ There were clear results in the guidelines, tools, and role of specialized institutions.
□ As a result of comparison of climate change adaptation policy in Korea and major foreign countries.
○ Presenting directions at the national level and standard for purpose is needed.
○ There was no information on method of understanding climate change adaptation effectiveness and diagnosing climate change risk.
○ It is necessary to establish a method and platform for providing climate change information that considering the convenience of consumers.
○ The need to expand the size and structure of institutions specializing in climate change adaptation.
Ⅲ. Climate Change Adaptation GAP Report
□ This study suggested the direction of preparing and wrote the climate change adaptation gap report by sector.
○ This study defined the adaptation gap as the degree of implementation compared to the adaptation goal and evaluated the effect of reducing climate change risk.
○ This study prepared a climate change adaptation gap report through the process of selecting representative indicators, setting adaptation goals, and analyzing national climate change adaptation policies for five sectors: forest/ecosystem, agriculture and fisheries, water, health, and territory/coast.
○ Through the writing of the climate change adaptation gap report, We identified the insufficient climate change adaptation measures and suggested the policy directions to effectively reduce climate change risk and ensure the effectiveness of future climate change adaptation policies.
○ As a result, we emphasized the climate change adaptation efforts are needed, such as establishing climate change adaptation policies directly related to climate change risk, building the data to understand the effectiveness of climate change adaptation measures, and setting goals for climate change adaptation.
Ⅳ. Conclusion
□ This study evaluated climate change adaptation policies for 10-year, compared to major foreign countries, and wrote climate change adaptation gap report by area.
□ We suggested four institutional improvement measures (enhancing scientific-based risk assessment, evaluating performance in planning progress, improving implementation evaluation system, and role of specialized institution for climate change (Korea Adaptation Center for Climate Change)) and presented the way to enhance the climate change adaptation effectiveness.

6기후정의 실현을 위한 정책 개선방안 연구(Ⅲ)

저자 : 한상운 , 정우현 , 마아랑

발행기관 : 한국환경연구원 간행물 : 기후환경정책연구 2021권 0호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-236 (236 pages)

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Ⅰ. 서론
□ 연구의 배경 및 목적
○ IPCC의 제6차 보고서에 따르면 1850~1900년 대비 2011~2020년 전 지구 평균 지표면 온도는 1.09℃ 높아졌고, 1901년 대비 2018년의 전 지구 평균 해수면은 0.2m 상승함
- 제5차 보고서의 기온 상승 0.78℃(2003~2012년) 및 해수면 상승 0.19m(2010년)보다 높아진 수치이며, 짧은 시간 안에 기후변화가 급속도로 진행되고 있음을 보여 줌
○ 기후과학자들은 이러한 결과를 두고 최근 2,000년 동안 전례가 없는 빠른 속도로 지표 온도가 상승 중이며 그 주된 원인으로 인간의 탄소 배출에 의한 것임을 적시하고 있음
○ 하지만 기후위기로 인한 피해와 영향은 모두에게 동일하게 적용되지 않으며, 기후위기로 인한 피해의 양극화와 불평등 현상의 증대는 기후정의의 필요성으로 이어짐
○ 기후정의를 기본원칙으로 삼아 기후위기 대응을 위한 국내정책에 기후정의를 실현하도록 하는 정책개선이 요구됨
□ 연구의 범위 및 구성
○ 총 3개년에 걸쳐 국내적인 관점에서 기후정의 개념의 구체화 및 그 실현방안을 계획함
○ 1차 연도 연구는 기후정의 개념을 구체화하고 분배적·절차적·생산적·인정적 정의의 네 가지 정의를 제시함
- 기후정의는 '공동의 그러나 차별적 책임' 원칙과 환경정의이론에 기반한 국제적 수준의 기후정의 운동, 학계의 기후정의 논의로부터 영향을 받음
- 기후정의는 환경정의의 문제의식을 공유하면서 기후위기 문제의 특징으로 인해 정의의 범주가 국가 간으로 확장되며, 해결의 주체 또한 개별 국가를 넘어선 국제사회의 협력체계를 강조함
- 분배적 정의의 구성요소인 책임과 형평성 실현방안으로서 현행법상 온실가스 감축목표의 설정은 법률에서 규정하지 않기 때문에, 감축목표의 적정성을 판단할 수 있는 구체적 기준이나 지침의 입법을 통한 규정이 필요함
- 구체적인 감축목표 설정과 이행대책의 수립 등에 있어 지불 능력 원칙, 부문별 및 세대 간 형평성 등을 고려하여 기후정의의 시각에서 개선책을 마련할 필요가 있음
- 기존의 기후변화 적응대책의 문제점은 취약계층 대상 보건정책 또는 통상적 재난과 구분되는 기후변화에 따른 영향과 특수성을 반영한 정책과 대응이 부재함을 확인. 분배적 기후정의의 관점을 고려하여 보건·재난 분야 정책과 기후위기정책의 통합 시행이 필요함
○ 2차 연도 연구는 절차적 정의와 생산적 정의를 중심으로 분석을 실시함
- 절차적 정의: 기후위기 대응정책을 만들어 가는 과정에서 관련 이해당사자(미래세대포함)의 의미 있는 참여 보장 및 대응정책의 집행 과정에서 이해당사자와의 지속적인 피드백 관계를 구축함
- 생산적 정의: 신·재생에너지 확대, 새로운 경제성장의 동력으로서 녹색산업 및 녹색기술을 개발하는 저탄소 녹색사회로의 전환과 그린뉴딜로의 이행 및 노동자의 사전적 전환교육
○ 3차 연도 연구에서는 인정적 정의에 대한 분석과 함께 상기 네 가지 정의에 기반한 분석을 총정리하여, 그 분석 결과에 따라 법·제도 개선방안과 향후 정책연구 과제를 제시함
- 인정적 정의: 인간이 아닌 비인간 생물들을 인정하고 포용하는 생태적 관점에서 기후 위기 대응정책을 수립하고, 더 나아가 자국 중심의 이해관계를 넘어서 전 지구적 차원에서 국제연대 등 공동의 노력과 협력을 확대 강화하도록 하는 것임
- 네 가지 정의를 모두 포함한 '기후정의 기본법'을 제시함
Ⅱ. 인정적 기후정의
1. 인정적 기후정의란?
○ 본 연구에서는 기후정의의 개념을 “기후위기에 대응하기 위한 정책을 수립함에 있어서, 기후위기로 인한 피해와 책임의 분배가 적정하여야 하고(분배적 정의), 정책수립 과정에 이해당사자의 실질적 참여를 보장하며(절차적 정의), 기후위기의 근본적 원인을 제공하는 기존의 화석연료 생산구조와 생산방식을 전환시켜(생산적 정의), 지구적 차원의 이익과 생태계의 존재를 인정하고 서로 공존하는(인정적 정의) 가치체계”로 구체화함
○ 여기서 인정적 기후정의는 기후변화 대응정책의 수립함에 있어서, 인간 이외의 비인간 생물도 인간과 마찬가지로 지구생명체적 동반자 지위를 인정하여야 하고, 자국 이외의 타국(민)도 자국민에 준하여 법적 지위를 인정하고 포용하는 것을 말함
- 전자는 생태주의적 관점과 연계되고 후자는 자국 중심의 이해관계를 넘어서 지구적 차원에서 공동의 노력과 협력을 주장하는 국제주의와 연계됨
2. 생태계 회복과 기후위기의 상쇄
□ 생태문명으로의 패러다임 전환
○ 산업혁명의 시작과 인간중심주의 사상의 확대는 사회·경제적 지표가 발달하는 시기 및 가속화 속도가 지구 지표와 비슷한 시기 및 속도로 가속화되고 있음을 보여 주는 '거대한 가속(great acceleration)'을 야기함
○ 산업혁명 이후 시작된 거대한 가속은 결국 '인류가 지구를 변화시킨 시기' 또는 '인간 활동이 지구시스템을 주도하는 시기'를 의미하는 '인류세'의 도래를 가져왔지만, 지구상에서 인간이 차지하는 영역이 확장될수록 지구시스템은 붕괴되고 생명이 파괴되고 있어 인류세의 대멸종 시기에 들어서고 있음
○ 이에 인류를 넘어 전 지구 생명이 위협받고 있는 현재의 문제를 해결하고, 인간과 지구생태계가 미래에 함께 공존하기 위해서는 수백 년간 지속해 온 인간과 비인간의 이원론적 사고를 일원론적으로 사고하는 인식의 대전환이 필요함
○ 즉 인간도 자연의 일부임을 인정하는 일원론적 사고로의 전환이 필요하며, 앞으로의 문명은 자연과 생태계의 작용을 존중하는 생태문명으로의 패러다임 전환을 통해 법의 성격과 목적부터 근본적으로 다르게 이해하고 이를 분야별로 법에 반영해야 하는 공동의 노력이 수반되어야 할 것임
□ 본질적 기후위기 대응을 위한 생태문명으로의 전환
○ 인간의 불요불급한 욕망을 충족시키기 위한 대규모 개발은 기존의 자연환경을 무분별하게 파괴하고 변형시켜 오늘날의 기후위기의 주된 원인이 되었지만, 동시에 인류는 이러한 문제를 인식하고 이에 대처하기 위하여 고민하고 있음
○ 기후위기를 인식하고 이를 해결하고자 하는 방안으로 현재의 생활양식과 사회제도가 환경 문제의 원인으로 인식하고 그것을 극복하려는 근본적인 변화를 전제로 문제를 해결하고자 하는 생태주의(ecologism)가 등장함
- 앤드루 돕슨(Andrew Dobson)은 생태주의를 자연과학적 차원의 환경 문제가 사회적 문제로 정치화되면서, 이 관계(자연-인간사회)에 대해 근본적인 문제를 제기하고 답변을 하기 위해 등장한 정치 이데올로기라고 표현함
○ 최근에는 기후위기가 우리가 직면한 위기 중 가장 심각한 문제이지만 그 과정이 너무 복잡하여 그 결과도 예측하기가 어려움. 그러나 인류와 생태계의 지속가능성을 크게 위협하는 전 지구적인 문제라는 점에서, 생태주의적 기후위기 대응수단이 본질적인 대응방안으로 논의될 필요가 있음
- 기존의 개발 방식, 자원 이용 방식, 생활·문화 양식 이용 등을 멈춰야 하며, 기후위기를 극복하려면 생태문명으로의 전면적인 전환이 필요하다는 의미임
□ 관련 법제 검토
○ 현재 기후위기 대응을 위한 가장 상위법이자 기본법이라고 할 수 있는 「녹색성장법」에서는 생태계 보전과 관련하여 매우 단순하게 자연자원 보존과 탄소흡수원 그리고 생태관광만을 규정함. 개별법으로는 「자연환경보전법」, 「생물다양성법」, 「갯벌법」, 「산림기본법」, 「탄소흡수원법」 등에서 다양한 자연·생태 분야를 다루고 있음
- 관련 현행법을 검토한 결과 자연환경을 보호해야 하고, 생물다양성 보전·확대를 증진해야 하는 필요성에 대해 규정하고 있으며, 이를 기본원칙과 시행계획 등에 반영하고 있음. 그렇지만 여전히 자연과 생태는 인간을 위하여 이용하고 활용할 수 있는 대상일 뿐이고 자연과 생태를 법적 보호대상으로서 동반자로서의 그 존재가치를 인정하고 있는 법규정은 확인하기 어려움
○ 인정적 기후정의와 관련하여 「탄소중립기본법」을 검토한 결과, 탄소감축의 수단으로서 탄소흡수원이라는 가치에 한정하여 생태계를 바라보고 있다는 점에서 인정적 기후정의를 구현하기에는 미흡함. 다만 탄소중립 도시를 지정, 탄소흡수원 등을 조성·확충·개선 또는 생태축 보전 및 생태계 복원 사업, 탄소흡수원 및 그 밖의 바이오매스 등을 조성·확충, 온실가스 흡수 능력을 개선하기 위한 시책 수립·시행 등의 새로운 조문을 신설하여 생태계 보전과 확충을 위한 법·제도적 지원방안이 기존보다 강화됨
○ 발의안 검토 결과 현행법과 비슷하게 자연·생태의 중요성과 필요성에 대한 인식 및 고려가 부족함을 확인함. 자연·생태 분야의 보전 및 보호를 위한 원칙이 부재한 발의안도있었으며, 대부분의 법안에서 자연·생태 분야는 쾌적한 환경에서 지낼 인간을 위해 이용 및 보전해야 하는 객체의 대상으로 언급됨
- 입법 배경, 목적, 제도 등에 생태주의를 우선하여 강조할 필요가 있으며, 탄소흡수 또는 탄소포집 등에 관한 사항도 추가로 고려하여 온실가스 감축을 위한 하나의 수단으로 자연·생태 보전의 필요성을 강조할 근거로 마련해야 함
□ 탄소흡수확충 정책 현황
○ 국내 탄소흡수원 확충 관련 정책은 「탄소흡수원법」 제5조 및 동법 시행령 제3조에 따라 '탄소흡수원 증진 종합계획'을 5년마다 수립·시행하고 있음. 이에 산림청에서『제2차 탄소흡수원 증진 종합계획(2018-2022)』이 수립·시행되었고, 2020년 12월에『탄소흡수원 증진 종합계획 시행을 위한 2021년 연차별 실행계획』을 발표함. 한편 2050탄소중립이 새로운 국제사회 질서로 확립되면서 미국과 EU의 주요국들이 2050 탄소중립을 위한 전략들을 제출하였고, 환경부에서는 명확한 탄소중립의 방향성을 제시하고 추진력을 확보하기 위해『2021년 환경부 탄소중립 이행계획』을 발표함
- 앞의 두 사례는 산림에 대한 계획을 중심으로 제시되고 있음. 그렇지만 최근의 블루카본 관련 연구들과 「녹색성장법」에서 규정하는 탄소흡수원 확충 전략에는 바다숲의 조성을 통하여 탄소흡수원을 확충해야 한다고 명시하듯이, 탄소흡수원 확충을 위해서는 육상뿐만이 아니라 해양으로도 그 범위를 확장해야 함
- 마지막은 정부 주도의 탄소흡수원 확충 사업으로 (재)조림 사업, 간벌 등 다양한 산림경영을 통한 온실가스 감축 계획과 더불어 최근 그 중요성이 더욱 커지고 있는 블루카본의 흡수 잠재력을 인식하여 진행되는 조사 및 전략이 신설되었음. 탄소흡수를 통한 산림의 지속가능 측면에서 산림경영의 필요성에 대한 주장과 산림의 다원적 가치를 통한 생물다양성 보전·복원을 강조하는 주장이 대립하고 있음
○ 탄소흡수원 확충을 위한 국제적인 전략 가운데 가장 대표적인 제도로는 1999년 교토의 정서에서 합의된 CDM 사업이 있음. CDM 사업은 총 15개 분야로 분류되며 그중 신규 조림 및 재조림 사업에서 자연 및 생태계 보전·복원을 통한 탄소흡수원 확충 전략을 실행하고 있음. 전체 CDM 사업 내에서 (재)조림 사업이 차지하는 규모나 현재 선진국들의 개발지원 현황으로 볼 때, 온실가스 감축 효과는 전반적으로 미미한 실정임
○ 생물권 보전을 통해 생물다양성을 유지 및 확대하여 탄소흡수원을 확충하고 있는 대표적인 국제 협약으로는 CBD가 있음. 협약의 내용은 전문과 42개 조항의 본문 및 2개의 부속서로 구성되어 있으며, 주요 내용은 가입국의 생물다양성 보전 의무와 생물다양성 보전을 위한 가입국 간 협력 부분으로 구분됨. CBD에서 제시할 생물다양성전략 'Post-2020'은 생물다양성의 미래 10년을 책임질 국제적인 전략이며, 이를 기반으로 국가별 생물다양성 전략이 수립되기 때문에 그 중요성은 점차 커지고 있음
□ 인정적 기후정의와 자연의 권리 문제
○ 기후시스템의 붕괴로 인한 피해와 이로 인한 법적 소송은 인간의 생명과 거주지, 경제만이 아니라 각종 비인간 생물, 인간과 비인간 생물을 둘러싸고 있는 생태계에도 발생하고 있음. 최근 이들의 법적 당사자 지위를 갖는 소수의 판례가 등장하고 있음
○ 인간을 제외한 포유류, 양서류를 법적 보호이익의 주체로, 법적 당사자로 인정하는 것이 과연 가능한지, 가능하다면 그 이유는 무엇이고, 어느 선까지, 어떤 기준에 따라 인정하는 것이 타당한지에 대해서는 의견 대립이 발생함
□ 새로운 지구법적 인식의 법적 토대
○ 인간중심주의 사고가 비인간 생명의 파괴와 더불어 인류의 생존을 위협하면서 국제사회는 새로운 규범을 제시하기 시작함. 근대 세계관에서 새로운 세계관과 법으로의 전환을 통해 지구와 인간의 상호증진적 관계를 설정해야 한다는 지구법학이 등장함
○ 지구법학은 인간 사회(공동체)가 지구공동체(earth community)에 소속되어 있고, 인간 사회의 운명과 지구 내 다른 구성원의 운명이 지구 내에서는 운명공동체의 성격을 띤다고 전제함
○ 지구법학은 인간의 지구공동체 귀속성, 지구의 총체적 생태 위기를 인정하며, 지구공동체에 대한 인간의 책임성 문제, 지구공동체 구성원의 법적 권리의 문제를 전면 재고하는 새로운 법 패러다임을 요구함
□ 문제점 및 개선방안
○ 우리 사회에서 법 패러다임의 전환, 법·제도의 일신과 같은 요청의 필요성과 수용 가능성에 대한 검토가 필요함
○ 헌법 전문 정신을 기반으로 삼아 우리 시대의 요구에 맞게, 특히 생태계와 자연이 그 안에 지니는 고유한 가치와 권리를 인정한다는 내용을 포함하는 방식으로의 전문 개정이 필요함
○ 자연과 함께 살 권리를 보강하려면 실체적이고 절차적인 권리인 환경정보청구권, 환경 정책참여권, 시민소송을 포함한 사법구제권을 헌법 환경권 조항에 헌법적 권리로서 명기하는 것을 제안함
○ 법적 구속력이 있는 자연보전 목표 설정 및 자연생태계를 보호·복원하는 구체적 전략을 제시하는 입법방안을 고려해야 함
- 유럽 그린딜에서 제시하는 육상 30%, 해양 30%의 자연보호구역 설정 전략을 국내에도 법제화하여 생물다양성을 유지하기 위한 법적 구속력을 마련해야 함
- 생물다양성 훼손을 방지하려면 토양 및 바다의 이용 변경, 야생 동식물·해양 생물 등의 착취 또는 채취를 규제해야 하고, 살충제 또는 화학비료 사용 규제를 통한 안전한 작물 보호정책을 마련해야 함
- 효율성을 증대하려면 여러 분야의 전략들을 모두 통합 및 연계시켜 하나의 정책 프레임을 통해 효과적으로 관리해야 함
- 예산(재정 및 기금)과 전문가를 충분하게 확보하고, 생태계 건강을 개선하고 증진하기 위한 기술개발 등의 연구를 지원하고 독려해야 함
3. 국제협력을 통한 기후위기대응
□ 국제연대 강화의 필요성과 전개 과정
○ 선진국들은 일찍이 환경을 보전하고 기후변화를 방지하고자 다양한 차원의 국제적 협약을 체결함
- 세계 최초의 국제 환경회의는 1972년 스웨덴 스톡홀름 회의이며, 많은 결과물을 도출하였음. 그러나 산업선진국들이 중심이 되어 준비한 회의라는 점에서 스톡홀름 선언문과 실행계획은 개발도상국들의 공감을 얻는 데는 실패함
- 개발도상국의 입장은 스톡홀름 회의가 개최되고 10년이 지난 1982년 나이로비 선언을 통해 적극적으로 표출됨. 환경문제에 대해 보다 적극적인 행동에 나설 것을 촉구함
- 1992년 브라질 리우데자네이루에서 열린 '환경 및 개발에 관한 국제연합 회의'를 통해 유엔기후변화협약을 체결함. 기후변화협약 당사국들은 1995년부터 매년 1회 당사국총회를 개최하여 협약의 이행을 정기적으로 검토하고 협약의 효과적 이행 촉진에 필요한 제도적, 행정적 결정을 내림
- 2015년 제21차 당사국총회에서 채택된 파리협정은 2020년 신기후체제 수립과 2020년 이후의 기후변화 대응을 담은 국제협약으로, 선진국만 온실가스 감축 의무가 있었던 교토의정서와는 달리 당사국(196개국) 모두에게 구속력이 있는 보편적인 첫 기후합의임
□ 관련 법 검토
○ 관련 현행법 검토 결과 자연·생태 분야와 마찬가지로 여전히 기후위기 문제 해결을 위한 국제 협력에 관련해서는 소극적이고 구체적이지 않은 법률이 현행법의 한계로 나타남
○ 「탄소중립기본법」을 검토한 결과, 국제협력의 증진과 국제규범에 대한 대응과 같이 기존 현행법의 조문을 그대로 사용한 조항도 일부 있었지만, 기후위기 대응에 관한 기본원칙 명시와 국제 감축사업의 추진은 현재 직면한 위기와 위기 해결의 시급성을 적절하게 담은 대안이라고 할 수 있음
○ 발의안의 내용을 검토한 결과, 기본원칙과 국가전략, 기본계획 등에 기후위기 대응과 관련된 국제협력의 중요성과 필요성을 명시하여 정책 및 제도에 반영할 수 있도록 법적 근거를 마련함
□ 기후위기에 대한 국제사회의 대응
○ 기후위기로 인한 위험과 피해가 헌법과 국제법이 보장하는 인권의 침해라고 인정하는 판례가 나오고 있어 기후위기 대응에 주목할 만한 사례를 보여 주고 있음
- 2012년 네덜란드의 환경단체 우르헨다는 국제 기준에도 못 미치는 네덜란드 정부의 미비한 대처는 국민에 대한 국가의 보호의무를 위반한 위법행위임을 주장하는 소송을 제기했으며, 2015년 네덜란드 법원은 정부의 위법성을 인정하여 정부에 온실가스 감축목표를 상향할 것을 명령함
- 2021년 5월, 독일의 고등법원에 따르면 「기후보호법」의 일부 조항이 청소년들과 같은 젊은 세대들에게 온실가스 배출량을 줄이는 데 과도한 부담을 주기 때문에 위헌이라고 판결하면서, 청소년들에게 '중대한 부담'을 이유로 「기후보호법」을 개정할 것을 명령함
- 2021년 5월, 호주의 연방법원은 광산 승인에 대하여 기후피해(climate harm)를 고려해야 하며, 이로 인해 어린이들에게 야기되는 피해를 고려할 의무가 있다고 판결함
○ 유럽의회는 5월 19일, '기후변화가 인권에 미치는 영향과 환경운동가의 역할'에 대한 결의안을 채택함
- 기후변화가 인권에 미치는 영향, 코로나19 대응, 환경보호 운동가와 원주민의 역할 강화 및 지원 등에 관한 사항을 포함함
○ 유엔(UN)은 환경인권과 기후변화에 관해 최초로 결의안을 통과시킴
- '인권으로서 건강한 환경에 대한 권리', 즉 환경권을 처음으로 인정한 결의안을 통과 시킴
- '기후변화에 관한 유엔 특별 보고관 설립' 결의안을 통과시킴
○ 2019년 12월, EU 집행위원회는 '유럽 그린딜'을 발표하면서 2050년 탄소중립 목표달성을 위해 사회 전 분야(온실가스, 에너지, 산업, 건물, 교통, 식품, 생태계, 오염)를 전환하겠다고 선언함
○ 기후위기 대응에서 국제사회에 미치는 우리나라의 영향은 초반에는 그다지 효과적이라고 볼 수는 없음. 파리협정이 채택되면서 온실가스 감축 의무가 당사국 모두에게 부과되면서 선진국과 개도국 사이의 가교 역할을 하던 한국의 역할이 적극적으로 바뀌게 됨
□ 문제점 및 개선방안
○ 현행 법제의 문제점은 국제협력에의 필요성만 보여 주고 국제협력에서 한국이 주도권을 쥐고 능동적으로 접근할 수 있는 가능성이나, 국제사회의 연대를 이끌어 갈 이니셔티브를 보여 주는 데는 한계를 보임
○ 이는 기후위기 대응에서 국제사회의 연대를 약화시키는 요인이 될 수 있으며, 국제사회에서 협상 시에도 방어적이고 소극적 입장을 견지한다는 비판이 있을 수 있음. 이러한 문제를 해결하려면 보다 실천적인 온실가스 감축 및 기후위기 대응정책을 마련해야 하며, 이들의 법제화를 통해 지속성과 예측가능성을 확보하는 동시에 국제협력에서의 주도권을 선점해야 함
○ 지구온난화의 주요 요인으로 인간의 인위적인 활동의 확대라는 점에서 기후위기에 대응하고 생태계의 다양성을 보전하기 위한 방안으로 불요불급한 인간의 산업 및 경제 활동을 최소화할 필요가 있는데 국내외 운송수단 및 방법 개선, 생산의 과잉 공급의 억제 등 적절한 기준설정 및 이에 따른 규제 등이 필요함
- 프랑스 하원의 「기후법」에는 2030년 온실가스 배출량을 1990년 대비 40% 감축하며, 내연기관 차량의 판매 중단, 비행기 운항의 단계적 폐지, 일회용품의 사용 축소 등의 정책을 명시함
○ 매년 증가하는 인간의 영향과 생태발자국은 자연자원의 재생 및 회복 능력을 점차 상실시키고 있으며 전 지구 생태계의 생존에 위협을 가하고 있음. 현재의 고도화된 산업문명으로 인하여 탄소발자국이 증대되고 있으며, 이를 해결하기 위해서는 인류가 지구에서 살아가는 방식의 대전환과 이를 뒷받침할 법적 기반이 구축되어야 함
- 예를 들면 육류소비 지양과 채식지향 정책을 수립하고, 육지와 해양의 일정 부분(최소한 30%)은 온전한 자연보호구역으로 설정하여 인간의 영향이 미치지 않는 구역으로 보전해야 함
○ 녹색기후기금(GCF: Green Climate Fund)을 활성화하여 개발도상국의 온실가스 감축과 기후변화 적응을 지원해야 함
Ⅲ. 기후정의 실현을 위한 입법 제안
1. 분배적 기후정의
○ 책임과 형평성에 관한 문제로 요약할 수 있는 분배적 기후정의를 실현하려면 국가의 책임을 강화하고 실질적인 목표 달성을 위해서 온실가스 감축에 관한 국가목표 또는 목표 설정 원칙, 기준 및 그 근거 등 감축목표의 적정성을 판단할 수 있는 규정을 법률로 명시하여 국가의 법적 의무를 강화할 것을 제시함
○ 국제사회에서 권고하는 수준으로 한국의 국가 온실가스 감축목표를 설정하여 기본법에 명시하고, 목표 설정의 원칙과 기준 또는 그 근거와 이행 현황 등 감축목표의 적정성을 판단할 수 있는 규정들을 법률로써 명시하여 국가의 법적 의무를 강제할 것을 제시함
○ 기후변화에 대한 책임과 그 영향에 대한 중요성 강화를 고려해야 하며, 분배적 기후정의의 관점에 입각하여 '(가칭)기후변화대응기본법'을 중심으로 한 기후변화 관련 법·제도를 체계적으로 정비할 필요성이 있고 아울러 보건·재난 분야 정책과 기후변화정책의 통합 시행할 것을 제시함
○ 국제사회에서 거대 담론으로 다루었고 국내사회에서는 구체적 이론조차 없었던 '기후정의' 개념을 정립하고 이를 새롭게 대안으로 제시하는 법안에 명시할 것을 제안함
2. 절차적 기후정의
○ 기후위기 대응정책을 만들어 가는 과정에서 관련 이해당사자(미래세대 포함)의 의미있는 참여를 보장하고, 기후위기 정책의 집행과정에서도 이해당사자 및 국민과의 지속적인 쌍방향 의사소통 관계를 구축·반영하며, 더 나아가 행정절차나 사법절차에 따라서 기후정책에 대하여 문제를 제기할 수 있어야 한다는 점이 절차적 기후정의의 특징임
○ 온실가스 감축 정책에서의 절차적 정의 실현을 위해서는 온실가스 감축목표 설정단계에서 충분한 정보와 다양한 이해관계자의 의견을 바탕으로 온실가스 감축목표치가 적절하게 설정되어 있는지 여부와 이러한 일련의 단계가 관련 법률에 명시될 필요가 있는지 여부 등에 주목함
○ 구체적인 입법방안으로는 진전의 원칙을 적용한 온실가스 감축목표 설정과 관련하여 목표치를 수정할 때는 반드시 이해당사자 및 관련 집단의 의견수렴을 진행한 후 감축 목표치를 수정할 것을 제안함
○ 적응대책의 실효성을 높이려면 명확한 입법 목적을 설정할 필요가 있으며, 입법안에 목표, 범위, 과정(절차)의 내용과 모니터링 및 평가사항, 이해관계자(기후위기 취약계층)의 참여 프로세스 등을 포함한 기후위기 적응대책 관련 법률을 명시해야 함. 참여의 질을 제고하기 위해 충분하고 객관적인 정보를 공유해야 함
3. 생산적 기후정의
○ 기존의 화석연료 사용 중심 생산구조가 아닌, 화석연료에 대한 의존도를 줄이고 신·재생에너지 확대 등 에너지 전환과 새로운 경제성장의 동력으로서 녹색산업 및 녹색기술을 개발하는 저탄소 녹색산업구조로의 전환정책을 제시함
○ 동시에 기존 산업계의 구조조정과 결합되어 있어 고용 부문에 변화를 일으키기 때문에, 생산적 기후정의에서는 기후위기 해결을 위한 생산구조 전환의 문제와 함께 특정산업에 종사 중인 노동자에 대한 전환교육 등 정의로운 전환도 함께 다룰 것을 제안함
○ 입법 개선방안에는 기후위기 대응 및 녹색전환의 필요성과 기본방향 및 원칙을 제시하고 녹색전환을 위한 세부 실천방안을 규정하며, 개별법 성격으로 '녹색전환교육지원법(안)' 제정을 통해 사전적 전환교육을 위한 지원 및 세부 실천방안을 규정할 것을 제안함
○ 전화과정 또는 전환교육이 논의되는 과정에서 관련된 노동자와 지역사회, 기업, 전문가 등 전반적인 이해관계자의 주도적인 참여와 원만한 사회적 합의가 이루어지고 이를 주기적으로 점검할 수 있는 플랫폼 개발의 중요성을 언급함
4. 인정적 기후정의
○ 인정적 기후정의와 관련해서는 기후위기로 인해 다양성을 잃어가고 나아가서 멸종하는 생물들과 자연에 대한 권리를 인정함과 동시에, 이들의 보전 및 보호 의무 또한 대응정책에 포함하여 국제적 연대를 이루어야 함을 강조함
○ 입법안에는 지구의 평안과 안녕이 곧 인간의 안녕임을 인정하는 지구법적 관점을 목적 또는 기본원칙에 명시할 것을 제안함
○ 구체적인 이행방안으로는 생태계 보호구역 지정함으로써 적극적인 생물다양성 및 생태계를 보전함. 원시림이나 노숙림, 해양에 대한 엄격한 보호정책을 법률로써 강제해야 하며, 이외에도 생물다양성 훼손을 방지하기 위하여 토양 및 바다의 이용 변경, 야생 동식물·해양 생물 등의 착취 또는 채취를 규제하고, 살충제 또는 화학비료 사용 규제를 통해 안전한 작물 보호정책을 마련해야 함
○ 국제사회에서 선구적인 역할을 하려면 인간의 인위적인 경제 및 사회활동을 축소할 것과 지속가능한 지구생태계 면적을 확대를 제안함. 구체적으로 보다 상향된 중단기온실가스 감축목표를 설정할 것을 제안하며, 인간의 산업 및 경제 활동 축소 이외에도 국내외 운송수단 규제, 과잉 공급 규제 및 제재 등의 개선방안도 함께 제안함
Ⅳ. 결론 및 제언
○ 네 가지의 기후정의 요소를 구분하여 분배적, 절차적, 생산적, 인정적 기후정의로 나누어 연구하였고 각각의 개선방안을 제시함
○ 네 가지의 기후정의 요소를 모두 이해하고 이를 법·제도에 반영했을 때만이 기후정의가 온전히 실현되었다고 할 수 있음
○ 한국의 기후위기 대응정책을 수립함에 있어서 고려해야 할 부분을 전반적으로 제시함으로써 본 연구의 의미가 있다고 생각함. 기후정의라는 거대한 담론을 우리의 법·제도안에 실현 가능하도록 담아내었으며, 향후 중장기적인 연구과제를 각 영역에 걸친 수많은 연구를 통해 구체화되고 정책화되기를 기대함


Ⅰ. Introduction
□ Background and objective
○ According to the sixth report of the IPCC, compared to the 1850s and 1900s, the global average surface temperature increased by 1.09 °C between 2011 and 2020. Also compared to 1901, the global average sea level increased by 0.20 m in 2018.
○ However, not everyone is equally affected by the damage and impact of the climate crisis, and the rise of polarization and inequality caused by the climate crisis call for climate justice.
○ Policy measures are required to bring about and employ climate justice in domestic policies in order to cope with climate crises applying climate justice as a basic principle.
□ Scope and structure of research
○ Over three years in total, the concept of climate justice has been specified and a plan to achieve it has been developed from a domestic perspective.
○ The first-year study specified the concept of climate justice and accordingly presented four definitions: distributive, procedural, productive, and recognitive justice.
○ The analysis has mainly been conducted from the perspective of responsibility and equity, the components of distributive justice.
- As the establishment of greenhouse gas reduction goals is not stipulated by law, regulations through the legislation of specific standards or guidelines are required to determine the appropriateness of the reduction goals.
- The problem of existing climate change adaptation measures is the absence of policies and responses reflecting the impact and specificity of climate change differentiated from health policies for the vulnerable groups. Integrated implementation of health, disaster, and climate change policy are required in consideration of distributive climate justice.
○ The second-year study was conducted based on an analysis focused on procedural and productive justices.
- Procedural justice: Establishing a relationship with stakeholders that allows for continuous feedback in the process of ensuring meaningful participation of related stakeholders (including future generations) when creating climate crisis response policies
- Productive justice: Expansion of renewable energy, transition to a low-carbon green society which develops green industries and technologies as a driving force for new economic growth, implementation of the Green New Deal, and education of workers on preliminary transition
○ The third-year study analyzed recognitive justice and summarized the four definitions of justice, based on which improvements for law and system as well as the direction for future policy research were proposed.
- Recognitive justice: Establishing the climate crisis response policy from an ecological point of view that recognizes and embraces non-human creatures, and further expands and strengthens joint efforts and multilateral cooperation, demanding international solidarity at a global level
- Presented “Framework Act on Climate Justice” including all four definitions
Ⅱ. Recognitive Climate Justice
1. What is reconitive climate justice?
○ Recognitive climate justice refers to the practice of recognizing and embracing the value of non-human beings as well as human beings in establishing climate change adaptation policies and also bonding with people of different nationalities (citizens) other than one's own people.
○ Recognitive climate justice respects the rights of species that are under threat of extinction due to the climate crisis and nature. It emphasizes the need to include their preservation and protection in adaptation policies and includes the recognition of the culture of minority groups.
2. Ecosystem recovery and tackling the climate crisis
□ Paradigm shift to ecological civilization
○ The “Great Acceleration” was caused by the Industrial Revolution and the expansion of anthropocentrism. It displays that the time when socioeconomic indicators are developed and its acceleration are similar to those of global indicators. However, as humankind expands their area, the global system tends to collapse and life is being destroyed. Accordingly, the time of the Anthropocene extinction is approaching.
○ A major transition in dualistic thinking which has persisted for centuries is required in order to solve the current problems that are threatening the globe and humankind, and also to let the global ecosystem survive (coexist) together in the future.
○ Thus, monistic thinking which acknowledges that humans are part of nature is required. Also, common efforts to fundamentally understand the nature and purpose of laws based on the paradigm shift to ecological civilization or ecologicalism and to reflect this in laws should be made.
□ The need for Ecologism
○ Ecologism emerged as a way to acknowledge and solve the climate crisis; it attributes environmental problems to the current lifestyle and social system and encourages working toward solving problems on the premise of fundamental changes to overcome them.
- Andrew Dobson described ecologismas a political ideology that emerged as environmental issues became social issues in order to raise and respond to fundamental issues about this relationship (nature-human society).
○ Nowadays, the climate crisis is one of the most serious problems we are facing. Due to its complexity, it is difficult to predict the results. However, as it is a global problem threatening the sustainability of humankind and the ecosystem, ecological measures to cope with the climate crisis need to be discussed as an essential countermeasure.
□ Review of relevant laws
○ The Framework Act on Low Carbon, Green Growth, which is currently the highest framework act on responding to the climate crisis, stipulates basic factors such as natural resources conservation, carbon sinks, and ecotourism in relation to ecosystem conservation. Individual laws deal with various natural and ecological fields, including the Natural Environment Conservation Act, the Act on the Conservation and Use of Biological Diversity, the Act on the Sustainable Management and Restoration of Tidal Flats (gaetbeol) and Adjacent Areas Thereof, the Framework Act on Forestry, and the Act on the Management and Improvement of Carbon Sink.
- The relevant existing laws highlight the need to protect the natural environment and promote biodiversity conservation, which is reflected in basic principles and implementation plans. However, nature and ecology are still viewed as objects that are used and utilized by humans, and it is difficult to find laws and regulations that recognize the value of nature and ecology as our companion.
○ The Framework Act on Carbon Neutrality shows the insufficiency to implement recognitive climate justice, as it views the ecosystem only as a means to reduce carbon emissions, limiting its value to that of carbon sink. However, legal and institutional support measures for preserving and expanding the ecosystem have been strengthened than before by establishing new provisions stipulating the designation of a carbon-neutral city and more.
□ Current policy on expanding carbon absorption
○ The Second Comprehensive Plan for Promotion of Carbon Sink Capacity (2018-2022) and the 2021 Annual Action Plan for Implementing the Comprehensive Plan for Promotion of Sink Capacity are focusing on forest.. However, recent studies on blue carbon and the strategy to expand carbon sinks stated in the Framework Act on Low Carbon, Green Growth indicate that ocean carbon sinks should be created.
○ Investigation and strategy were newly established in the 2021 Carbon Neutrality Plan by the Ministry of Environment as a way to recognize the absorption potential of blue carbon. This has recently become increasingly important, along with the plans to reduce greenhouse gas through various forms of forest management such as (re)forestation projects and reclamation. There are two conflicting claims; one emphasizes the necessity of forest management to promote the sustainability of forests through carbon absorption and the other focuses on the preservation and restoration of biodiversity based on the pluralistic values of forests.
○ The CDM project is an international strategy for expanding carbon sinks. Among its 15 sectors, the afforestation and re-afforestation projects are implementing a strategy to expand carbon sinks through conservation and restoration of nature and ecosystems. Given the proportion of (re)forestation projects within the entire CDM projects and the current state of development support in developed countries, the greenhouse gas reduction effect is rather insufficient across all CDM projects.
○ Post-2020 Global Biodiversity Framework is a representative international agreement that promotes the expansion of carbon sinks by maintaining and expanding biodiversity through biosphere conservation. It is an international strategy that will take responsibility for the next ten years of biodiversity, and its importance is growing.
□ Recognitive climate justice and rights of nature
○ The damage caused by the collapse of the climate system and the resulting legal litigation are not only associated with human life, residence, and economy, but also with the ecosystem surrounding various non-human creatures. Recently, a few precedents that acknowledged their legal status have been found.
○ There are conflicts of opinions on the issues of whether it is possible to recognize mammals and amphibians other than humans as subjects of legally protected interest and as legal parties, and if possible, why and to what extent it is possible, and to what extent it is reasonable to recognize them.
□ The legal foundation of a new Earth Jurisprudence perspective
○ As anthropocentric thinking threatens the survival of humankind along with the survival of non-human life, the international community has begun to present new norms. Earth jurisprudence began to emerge based on the multiplicative relationship between Earth and humans which is established through the transition from the modern outlook on the world to a new perspective and law.
○ Earth jurisprudence is based on the assertion that human society (community) belongs to the Earth community, and that the human society and other members of the Earth have a common fate within the Earth.
□ Challenges and solutions
○ It is necessary to review the necessity and acceptability of requests for a shift in the legal paradigm in our society and the transformation of the legal system.
○ The revision of the constitution is needed so that it will include that we should acknowledge the unique values and rights of the ecosystem and nature in accordance with the requirements of our generation, especially based on the Preamble of the Constitution.
○ The right to request access to environmental information, the right to participate in environmental policies, and the right to a judicial relief, including civil lawsuits, should be stated in detail as constitutional rights in the provisions of the constitutional environmental rights.
○ Legislative measures should be considered to set legally binding goals on nature conservation and to present specific strategies on protecting and restoring the natural ecosystem.
3. Climate crisis response through international cooperation
□ The need for strengthening international solidarity and its development
○ Developed countries have already signed international agreements at various levels to preserve the environment and prevent climate change.
- The world's first international environmental conference was the Stockholm Conference held in Sweden in 1972, and the Nairobi Declaration was signed ten years after the Stockholm Conference. The United Nations Conference on Environmental and Development took place in Rio de Janeiro, Brazil, in 1992.
- Adopted at the 21st Conference of the Parties in 2015, the Paris Agreement is an international agreement on establishing a new climate regime in 2020 and responding to climate change after 2020. Unlike the Kyoto Protocol, in which only developed countries were obligated to reduce greenhouse gases, it is the first universal climate agreement that binds all parties (196 countries).
□ Review on relevant laws
○ The current relevant laws, as with the nature and ecology sectors, have limitations in promoting international cooperation to solve the climate crisis problem due to their passive and non-specific characteristics.
○ The Framework Act on Carbon Neutrality has some provisions that were borrowed from the existing laws, such as those on promoting international cooperation and responding to international norms, but it highlights the urgency of responding to the crisis we are facing by specifying basic principles of climate change response and international reduction projects.
□ Response of the international community on the climate crisis
○ The risks and damage caused by the climate crisis can cause a violation of human rights, which initially should be guaranteed by the Constitution and international law. Precedents that acknowledge this are increasing, showing notable examples in responding to the climate crisis.
- A Dutch environmental organization Urgenda in 2012, the German High Court ruling in May 2021, and the Australian Federal Court ruling in May 2021
○ On May 19, the European Parliament adopted a resolution on “the impact of climate change on human rights and the role of environmental activists.”
- It includes the impact of climate change on human rights, response to COVID-19, strengthening and supporting the role of environmental activists and natives.
○ The United Nations (UN) passed resolutions on environmental human rights and climate change, including the 'right to a healthy environment as part of human rights' and 'establishment of a United Nations special inspector on climate change.'
○ In December 2019, the EU Commission announced the “European Green Deal” and declared that it would transform all areas of the society (greenhouse gas, energy, industry, buildings, transportation, food, ecosystem, pollution) to reach carbon neutrality goals by 2050.
□ Challenges and solutions
○ The current legislation only indicates the need for international cooperation, and is insufficient to show the possibility that Korea can proactively participate and take the lead in international cooperation. It also does not state the initiatives that will lead to the solidarity of the international community.
○ Accordingly, stronger greenhouse gas reduction and climate crisis response policies are required, and through such legislation with strong measures, Korea must take the lead in international cooperation.
○ In addition to reducing human industrial and economic activities, regulations on domestic and foreign transportation, oversupply regulations, and sanctions are proposed as a way to cope with the climate crisis and preserve the diversity of ecosystems.
○ Not only a transformation in the way humanity lives on Earth is needed, but also strong political will and legal sanctions must be established.
- Policies on avoiding meat consumption and encouraging vegetarianism should be developed, and certain parts of land and oceans should be set as nature reserves that are not affected by humans.
○ The Green Climate Fund (GCF) should be utilized more actively to support greenhouse gas reduction and climate change adaptation in developing countries.
Ⅲ. Legislative Proposals for the Realization of Climate justice
1. Distributive climate justice
○ Distributive climate justice can be summarized as a matter of responsibility and equity. To attain distributive climate justice, the legal obligations of the government should be strengthened by stipulating regulations to determine the appropriateness of the reduction goals, such as the principles, standards, and grounds for greenhouse gas reduction.
○ We suggest that Korea's national greenhouse gas reduction goals should be set at the level recommended by the international community and specified in the framework act. The legal obligations of the State are enforced by specifying the principles and standards of goal setting by law, or the grounds for determining the appropriateness of reduction goals, such as the status of implementation, etc.
○ From the perspective of distributive climate justice, it is necessary to strengthen the climate change responsibility and highlight the gravity of its impact, based on the (tentative) Framework Act on Climate Change. Also, it is necessary to systematically overhaul laws and systems related to climate change. In addition, we suggest that policies in the health and disaster sectors as well as climate change policies be integrated for implementation.
○ The concept of 'climate justice' has been treated as a huge discourse in the international community, also domestically it lacked a specific theory. We propose that the concept be established and specified in a bill that will be presented as a new alternative.
2. Procedural climate justice
○ A characteristic of procedural climate justice is that it should ensure meaningful participation of related stakeholders (including the future generation), establish and reflect continuous interactive communication with stakeholders and citizens in the process of implementing climate crisis policies. Furthermore, another characteristic of procedural climate justice is that it should be possible to raise issues with climate policy according to administrative or judicial procedures.
○ For the initiation of procedural justice of the greenhouse gas reduction policy, it is highlighted whether the greenhouse gas reduction target is properly set based on sufficient information and opinions from various stakeholders, and whether these steps need to be specified in the relevant laws.
○ As a specific legislative measure, while applying the principle of progress, when revising the target value in relation to setting a greenhouse gas reduction target, it is suggested that the reduction target should be revised after collecting opinions from stakeholders and related groups.
○ A a way to increase the effectiveness of adaptation measures, clear legislative objectives must be established and laws related to climate crisis adaptation measures, including goals, scope, procedures, monitoring and evaluation, and participation of stakeholders (climate crisis vulnerable group) must be determined. Also sufficient and objective information must be shared in order to improve the quality of participation.
3. Productive climate justice
○ It proposes a policy on the transition to a low-carbon green industry structure that reduces dependence on fossil fuels, expands renewable energy, and develops the green industry and technologies as a driving force for new economic growth.
○ At the same time, as it is combined with the restructuring of existing industries, it brings changes in employment; so productive climate justice suggests that it should deal with just changes such as education for workers in specific industries as well as structural changes in production.
○ Legislative improvement measures suggest the necessity, basic directions, and principles of responding to the climate crisis and green transformation. It stipulates detailed measures for green transformation and suggests proactive transformation education through the enactment of the 'Green Transition Education Support Act (draft)' as an individual law.
○ It mentions the importance of developing a platform that can periodically check the participation and social consensus among related workers, communities, businesses, and experts in the process where transition and transitional education is discussed.
4. Recognitive climate justice
○ Recognitive climate justice comprehends the rights of creatures and nature that are losing diversity and are becoming further extinct due to the climate crisis. Their obligations to preserve and protect should also be included in the response policy to form international solidarity and must be highlighted.
○ The legislation proposes to specify the purpose or basic principle in the Earth Jurisprudence perspective, acknowledging that the peace and well-being of the earth go hand in hand with human well-being.
○ As a plan for implementation, designating an ecosystem protection zone was proposed to conserve biodiversity and the ecosystem. Strict protection policies for primeval forests, old forests, and oceans must be enforced by law. In addition, changes in soil and sea use, exploitation or collection of wild animals and marine life must be regulated to prevent the loss of biodiversity.
○ In order to play a pioneering role in the international community, it is proposed that we reduce human artificial economic and social activities and expand the area of a sustainable global ecosystem. In addition to reducing human industrial and economic activities, it proposes to set an upgraded mid-term greenhouse gas reduction goal, along with improvement measures such as regulation of domestic and foreign transportation, oversupply, and sanctions.
Ⅳ. Conclusion and Recommendations
○ The research was conducted based on the four climate definitions: distributive, procedural, productive, and recognitive. We proposed an improvement plan for each element.
○ Climate justice can only be fulfilled when all four definitions are sufficiently understood and reflected in the legal system.
○ This study is meaningful in that it presents what we should consider in establishing Korea's climate crisis response policy on the whole. The huge discourse of climate justice has been incorporated in this study so that it can be reflected in our legal system. We hope that more detailed mid- to long-term research tasks will be conducted by numerous researchers in each area and the result will be reflected in policy-making in the future.

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