국가 리스크 관리를 위한 기후변화 적응역량 구축·평가 : 극한기후 리스크의 경제적 분석

Abstract

Ⅰ. Introduction 1. Study background ？ Risks of climate change have become increasingly important globally ㅇ WEF (2021) selected failure to respond to climate change as the most impactful risk ㅇ According to Mckinsey & Company (2020), economic impact due to extreme weather is being observed in many regions and such phenomena are expected to increase by more than double in the future. 2. Necessity and distinction of the study ？ Previous studies have investigated climate and socioeconomic scenarios, economic impact of climate change, economic evaluation of adaptation policy, and integrated vulnerability assessment ㅇ Climate and socioeconomic scenarios have been developed but cases applied to the policy evaluation are lacking ㅇ Consideration of extreme climate phenomena is not sufficient when assessing economic impact due to climate change ㅇ Quantitative evaluation of the economic feasibility of adaptation policy is relatively insufficient ？ The present study analyzes the effectiveness of measures that can be quantified by applying bottom-up and top-down methodologies in each sector ㅇ Effectiveness and adaptation capability based on the extreme future scenarios by applying economic impact evaluation methodology and its results will be analyzed in the third year (2022) ㅇ The effectiveness analysis results of adaptation policies for multiple climate and socioeconomic scenarios can be an important basis for the establishment of adaptation and climate policies 3. Objectives and scope of the study ？ This study aims to develop a policy support tool that enables quantitative analysis of the domestic climate change risks and effectiveness of adaptation policies ㅇ This tool can be used to facilitate rational policy decision-making and flexibly respond to various policies regarding carbon neutrality, nuclear power phase-out, and expansion of renewable energy ㅇ Additionally, economic feasibility of the adaptation policies according to the various future scenarios will be analyzed Ⅱ. Development of Future Extreme Weather and Socioeconomic Scenarios 1. Development of future extreme weather scenarios ？ Spatial distribution of climate characteristics changes in Korean peninsula using climate extreme indices ㅇ Changes in annual precipitation tend to increase from near- to far-future, and the highest change is observed for SSP5-8.5 scenario in the same future period ㅇ Daily maximum precipitation appears to be increase from near- to far -future, and the higher increasing tendency is observed for SSP5-8.5 compared to SSP1-2.6 ㅇ Similar to annual precipitation, changes in annual average temperature of the SSP5-8.5 scenario show a higher tendency than SSP1-2.6 scenario and as well as from near- to far-future ㅇ Number of days with maximum temperature of 25°C and above shows a tendency to increase nationwide, and this increasing tendency becomes larger over time and in the SSP5-8.5 scenario 2. Development of future socioeconomic scenario ？ Extreme socioeconomic scenario ㅇ The proportion of manufacturing industries in the industrial structure decreases slightly; however, it still accounts for a high proportion and carbon-intensive businesses remain in the high level. This leads to an increase in unemployment rate as the job creation capacity decreases due to economic slowdown and delay in industrial restructuring, as well as widening of income gap between regions and between classes as economic growth is centered on regions with natural resources ㅇ As for land use, preference for urban areas decreases due to low-level urban planning and inefficient introduction of infrastructure; uncontrolled development occurs in the relatively low-priced suburb areas due to the weakened land-use related regulations ㅇ In the energy sector, demand for the transition to renewable energy continues because of introduction of highly efficient eco-friendly technology; however, transition to eco-friendly living pattern are delayed and reduction of energy consumption and greenhouse gas emission is at insignificant level ㅇ Income concentration of the top 1% earners continues to increase, resulting in unequal income distribution between top earners and the low-income group. This leads to income polarization ㅇ In SSP3, which is an extreme socioeconomic scenario, it can be predicted that the population aged 80 and over will reach the highest level by 2100 compared to other age groups due to low birth rate and aging population Ⅲ. Economic Impact Analysis of Top Down Adaptation Policy 1. Cost-benefit analysis of climate change adaptation policy through top-down model ？ Results of case study on the cost-benefit analysis of climate change adaptation through top down model ㅇ Climate change adaptation cost continuously increases with time - the cost that is required to adapt into the climate change increases due to the temperature rise from the climate change ㅇ Climate change adaptation slows down the increase of the cost of damage to climate change while the benefit is constantly expanded - the increasing rate for the cost of damage to climate change increases exponentially with time if adaption is not considered, while the cost of damage to climate change increases slowly and the benefit due to the adaptation is positively expanded if adaptation is considered ㅇ Effectiveness of climate change adaptation is more fruitful when accompanied by carbon emission reduction efforts - reduction effects of cost of damage would be greater when climate change adaptation is prompted along with carbon emission reduction policy Ⅳ. Economic Effectiveness Analysis of Bottom-up Adaptation Policy by Sectors 1. Health ？ Effectiveness of installing cool roofs ㅇ Average indoor temperature of top floor in summer decreased by 0.34？1.12℃ when cool roofs are installed ？ Effectiveness of installing shades ㅇ 82% of operators and 96% of users are satisfied to the shades according to the survey ？ Work efficiency of outdoor workers decreases ㅇ Work efficiency increased by 8.6%, 11.4%, and 3.7% when the workers were offered time-off during heat wave warnings and alerts, drinking water, and shelter, respectively ㅇ In case of patients with chronic disease, such as high blood pressure, rheumatoid arthritis, and hyperlipidemia, work efficiency increased by 19.5%, 20.2%, and 17.9% when time off, drinking water, and shelter were provided, respectively, compared to outdoor workers without chronic disease 2. Energy ？ Energy demand ㅇ Analysis of energy efficiency rating system - Estimation results for willingness-to-pay for energy efficiency rating on air conditioners and dehumidifiers to check whether the label system worked confirmed that consumers' willingness-to-pay has been reflected in the market price for both products ㅇ Practical effectiveness analysis of energy efficiency rating system - although there are regional differences, reduced electricity consumption, household electricity bills, and greenhouse gas emission due to purchase of highly energy efficient products have been confirmed ？ Energy supply ㅇ Case study of energy supply damage by extreme climate - rolling blackout in California in August 2020 ？ securing supply reserve to cope with periods of rapid fluctuation of large-capacity grid-connected renewable energy ？ considering re-examination and revision of California Resource Adequacy Program ？ developing scenarios and framework of electricity grid planning while accounting for abnormal climate - Great Texas blackout in February 2021 ？ reinforcement of anti-freeze equipment for power generators by considering extreme cold wave scenarios ？ considering electricity market restructuring by introducing capacity market instead of energy only market ？ effective response including the development and introduction of technologies, such as microgrid and energy storage system, is required - breakage of photovoltaic equipment and reduction of power generation in summer rainy season in 2020 ？ improvement of construction certification standards and preparation of safety check manuals and detailed safety standards ？ reinforcement of slope stability assessment when developing mountainous districts as well as revising the Mountainous Districts Management Act and enforcing rules of the same ？ promotion of pre-emptive safety inspection for photovoltaic and wind power generators ？ when a power generation facility shuts down due to fire or natural disaster, power supply certificate issuance will be suspended for 1 month 3. Water resource ？ Adaptation capacity evaluation of policies according to the expansion of detention ponds and pumping facilities and river maintenance improvement plans ㅇ These two adopted policies may bring significant effects in response to floods in the short- and mid-term ㅇ It is expected that consistent implementation of adaptation measures as planned for the next 10 years may reduce significant amount of flood damage 4. Agriculture ？ Relation analysis between high temperature during ripening stage and rice yields ㅇ There are limitations in identification of the impact of national climate change adaptation measures on the degree of adaptation to high temperature during the ripening stage of rice production due to the various factors such as limited data and slow application of adaptation measures to the field ？ Analysis of drought offset effects of irrigated paddy ㅇ Irrigated paddy has a positive effect on the rice yield regardless of drought ㅇ Drought offset effect of irrigated paddy is in the form of a concave function, and the effectiveness of a policy related to the irrigated paddy can be confirmed when the drought severity is -11 or over ㅇ Irrigated paddy is essentially located around the areas vulnerable to drought ㅇ Stronger the intensity of drought, greater the drought offset effect of irrigated paddy Ⅴ. Conclusions and Policy Implications 1. Measures to strengthen the adaptation capacity and policy implications ？ Strengthening of adaptation capacity to improve the vulnerability of the socioeconomic system is required in addition to adaptation policy for individual risk management ㅇ Measures to cope with extreme heat waves for outdoor workers should be continued; policies such as reduction of working hours and guaranteed rest should be implemented through related legislations and various heat wave response policies. Customized policies should be considered as the type of outdoor work varies by sectors ㅇ Energy efficiency rating should be granted based on strict standards that the consumers can trust and a rating standard that reflects up-to-date energy-use technology and current status through continuous inspection should be applied ㅇ Investment of energy infrastructure to prepare for extreme weather events, coping with extreme temperature through the supplementation of anti-freeze equipment for gas pipelines and improvement of cooling efficiency for fossil fuel fired power plants and nuclear reactors, securing of flexible resources and energy storage system considering extreme climate are needed ㅇ Policies for strengthening flood response capability should be implemented for the maintenance of small streams and management of sewer networks to strengthen the capacity of flood control facilities, gradually expand water resource infrastructure, disseminate and diffuse low impact development technology ㅇ Dissemination of R&D results and policies that can be applied to the field are needed ㅇ Society-wide efforts based on the analysis of causal relationship and contribution factors of climate risks and their effectiveness of adaptation policies are needed to establish customized countermeasures and strengthen adaptation capacity

Ⅰ. 서론 1. 연구 배경 ？ 기후변화 리스크는 전 세계적으로 중요도가 점차 높아지고 있는 상황 ㅇ WEF(2021)는 기후변화 대응 실패를 가장 중요한 리스크로 선정 ㅇ McKinsey Global Institute(2020)에 따르면, 극한기후로 인한 경제적 영향이 많은 지역에서 나타나고 있으며, 미래에는 이와 같은 현상이 일어날 가능성이 2배 이상 증가할 것으로 분석 2. 연구의 필요성 및 차별성 ？ 그간 연구는 기후 및 사회·경제 시나리오 개발, 기후변화의 경제적 영향 분석, 기후변화 영향 및 취약성 통합평가 등이 진행됨 ㅇ 기후 및 사회·경제 시나리오가 개발되었으나 정책평가에 적용된 사례 부족 ㅇ 통합평가모형을 이용한 기후변화의 경제적 영향분석은 수행되었으나 극한기후 현상에 대한 고려 및 부문별 정책효과 분석은 미흡 ㅇ 적응정책의 경제성의 정량적인 평가 연구는 상대적으로 미흡한 상황 ？ 본 연구는 부문별 상향식·하향식 방법론을 적용해 부문별 적응대책의 효과를 분석 ㅇ 주요 기후 리스크에 대한 적응정책 중 부문별 자료 가용성, 방법론 등을 고려해 분석 대상 대책 선정 ㅇ 다중의 기후 및 사회·경제 시나리오에 대한 적응정책의 효과 분석 결과는 적응정책의 우선순위 선정 및 근거 마련에 중요한 결과로 활용 가능 3. 연구의 목적 및 범위 ？ 본 연구의 목적은 국내 기후변화 리스크와 적응정책 효과에 대해 정량적으로 분석가능한 정책지원 도구를 개발하는 것임 ㅇ 합리적 정책 의사결정에 활용 가능하고 다양한 탄소중립 및 사회경제 발전 경로를 유연하게 반영 가능한 도구 마련 ㅇ 다양한 미래 시나리오별로 적응정책의 비용효과 분석 Ⅱ. 미래 극한기후 및 사회·경제 시나리오 개발 1. 미래 극한기후 시나리오 개발 ？ 극한기후지수를 이용하여 한반도에서의 기후특성 변화의 공간적 분포를 고찰함 ㅇ 연강수량은 가까운 미래에서 먼 미래로 갈수록 변화율이 증가하는 경향을 보이며, 동일 미래 기간 내에서는 SSP5-8.5에서 가장 높은 변화율을 보임 ㅇ 1일 최대강수량의 경우 가까운 미래에서 먼 미래로 갈수록 증가율이 높아지며, SSP1-2.6 시나리오보다는 SSP5-8.5 시나리오에서 증가율이 높아지는 경향 ㅇ 연평균기온의 경우 연강수량과 비슷하게 가까운 미래에서 먼 미래로 갈수록, SSP1- 2.6보다는 SSP5-8.5 시나리오에서 변화율이 높은 결과 ㅇ 25°C 이상 최고기온일수의 경우는 전국적으로 증가하는 경향을 보였으며, 증가 경향은 먼 미래로 갈수록, 그리고 SSP5-8.5 시나리오에서 증가폭이 큰 결과 2. 미래 사회·경제 시나리오 개발 ？ 극한 사회·경제 시나리오 ㅇ 산업구조 내에서 제조업 비중이 다소 하락하나 여전히 높은 비중을 차지하며 탄소집약적 업종 비중이 높은 수준으로 유지되어 경제성장률 둔화와 산업구조 고도화 지연으로 인해 고용창출 여력이 줄어들면서 실업률이 상승하고, 경제성장이 부존자원을 가진 지역을 중심으로 이루어지면서 지역 및 계층 간 소득격차 확대 ㅇ 토지이용은 낮은 수준의 도시계획과 비효율적인 기반시설 도입으로 인해 도시에 대한 선호도가 감소하게 되고, 약화된 토지이용 관련 규제로 인해 상대적으로 토지가격이 낮은 도시 외곽에 무분별한 개발이 발생 ㅇ 에너지 부문은 효율성이 높은 친환경 기술 도입 및 친환경적인 생활양식으로의 전환이 늦어져 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 저감은 미진한 수준으로 이루어져 재생에너지 전환 요구가 지속 ㅇ 상위 1%를 이루는 최상위 소득의 소득집중도가 계속해서 증가하여 최상위 소득 계층과 하위 계층의 불균등한 소득분배를 일으켜 소득 양극화 발생 ㅇ 극한 사회·경제 시나리오인 SSP3에서는 낮은 출생률 및 고령화로 인해 2100년 80세 이상 인구 비중이 다른 연령에 비해 가장 높은 수준을 이룰 것으로 예측 Ⅲ. 하향식 적응정책의 경제적 효과 분석 1. 하향식 모형을 통한 기후변화 적응정책 비용 및 편익 분석 ？ 하향식 모형을 통한 기후변화 적응비용 및 편익 연구사례 분석 결과 ㅇ 기후변화 적응비용은 시간이 지나면서 지속적으로 증가 - 기후변화에 따른 온도 상승에 따라 기후변화 적응에 요구되는 비용도 함께 상승 ㅇ 기후변화 적응은 기후변화 피해비용 증가 속도를 늦추고 순편익은 지속적으로 확대 - 적응을 고려하지 않았을 때 기후변화 피해비용 증가 속도는 시간이 지나면서 가속도가 붙어 기하급수적으로 증가하게 되지만, 적응을 고려한 시나리오의 기후변화 피해비용은 증가 속도가 완만해지면서 적응으로 인한 순편익이 확대되는 결과 ㅇ 탄소배출 저감 노력이 수반되어야 기후변화 적응 효과가 더욱 효과적 - 기후변화 적응정책과 함께 탄소배출 정책도 함께 추진될 때 기후변화 적응을 통한 피해비용 감소 효과도 더욱 크게 나타날 것으로 분석 Ⅳ. 부문별 상향식 적응정책의 경제적 효과 분석 1. 건강 ？ 쿨루프 설비 효과 ㅇ 쿨루프 설치 시 최상층 실내온도는 여름철 평균 실내온도 0.34~1.12℃ 감소 ？ 그늘막 설비 효과 ㅇ 그늘막 설비에 대한 만족도 조사 결과 관리자는 82%, 이용자는 96% 만족 ？ 야외근로자의 업무효율 저하 ㅇ 폭염주의보 및 경보 시 휴식시간, 식수 제공, 쉼터 제공에 따른 업무효율은 각각 8.6%, 11.4%, 3.7% 증가 ㅇ 고혈압, 관절염, 고지혈증 등 만성질환자의 경우 휴식시간, 식수 제공, 쉼터 제공에 따른 업무효율은 19.5%, 20.2%, 17.9%로 일반 야외근로자보다 큰 폭으로 증가 2. 에너지 ？ 에너지 수요 ㅇ 에너지소비효율등급제도 분석 - 작동 여부 확인 결과, 두 제품 모두 에너지소비효율등급에 대한 소비자들의 지불의사가격이 시장가격에 반영된 것을 확인 ㅇ 에너지소비효율등급제도의 실질적인 효과 분석 - 지역적으로 차이는 있지만 효율이 높은 제품을 구매함으로써 전력소비량이 감소하고 가구 전기요금이 줄며 온실가스 배출량이 감축되는 것을 확인 ？ 에너지 공급 ㅇ 에너지 공급 극한기후 피해사례 분석 - 2020년 8월 캘리포니아 순환정전 ？ 대용량 계통연계 재생에너지의 급격한 출력변동 시기에 대응하는 공급예비력 확보 ？ 캘리포니아 자원 적정성 프로그램 재검토 및 개편 검토 ？ 이상기후를 고려한 전력계통 계획의 시나리오 및 프레임워크 개발 - 2021년 2월 텍사스 정전 ？ 극한의 한파 시나리오를 고려하여 발전설비의 내한설비 강화 ？ 기존 에너지 단일시장에서 용량시장 도입으로 전력시장의 구조개편 고려 ？ 마이크로 그리드, ESS 등 기술개발 및 도입을 통해 효과적인 대응 필요 - 2020년 여름 장마철 태양광 설비파손 및 발전량 감소 ？ 시공·인증 기준 개선 및 안전점검에 대한 매뉴얼과 상세 안전기준 마련 ？ 산지 개발 시 사면안정성 검토 강화 및 산지관리법 및 시행규칙 개정 ？ 태양광·풍력 발전설비에 대한 사전 안전점검 추진 ？ 화재 및 자연재해 등으로 발전시설 가동 중단 시 1개월간 공급인증서 발급 중단 3. 수자원 ？ 저류·펌프시설 확충 및 하천개수율 개선 계획 정책의 적응역량 평가 ㅇ 적용한 두 정책은 중단기적으로 홍수피해 저감에 큰 효과를 가져올 수 있음 ㅇ 향후 10년간 꾸준한 적응대책을 계획대로 시행한다면 상당한 규모의 홍수피해를 저감할 수 있을 것으로 전망 4. 농업 ？ 등숙기 고온이 쌀 생산에 미치는 영향 분석 ㅇ 자료의 한계, 적응 수단의 더딘 현장 적용 등 다양한 요인으로 인해 국가 기후변화 적응대책이 쌀 생산의 등숙기 고온에 대한 적응 정도에 미치는 영향을 식별하는 데 한계가 있음 ？ 수리안전답의 가뭄 상쇄 효과 분석 ㅇ 수리안전답은 가뭄과 관계없이 쌀 단수에 직접적으로 정(+)의 영향을 미침 ㅇ 수리안전답의 가뭄상쇄 효과는 오목함수 형태이며, 가뭄 심도가 ？11 이상이어야 수리안전답 관련 정책 효과가 나타남 ㅇ 수리안전답이 가뭄에 취약한 지역을 중심으로 효과적으로 위치해 있음 ㅇ 가뭄이 심해질수록 수리안전답의 가뭄상쇄 효과는 더욱 크게 나타남 Ⅴ. 결론 및 정책적 시사점 1. 적응역량 강화 방안 및 정책적 시사점 ？ 개별 리스크 관리를 위한 적응정책과 더불어 사회·경제 시스템의 취약성을 개선하는 적응역량 강화가 필요 ㅇ 야외근로자 대상의 폭염 대응 정책이 지속적으로 진행되어야 하며, 관련 법제화 등을 통해 다양한 폭염 대응 정책을 통해 근로시간 단축 및 휴식 보장 등이 시행되어야 하고, 업종별 야외근로 형태가 상이함에 따라 맞춤형 정책 고려 필요 ㅇ 소비자들이 신뢰할 만한 엄격한 기준을 바탕으로 소비효율등급을 부여하고, 지속적인 점검을 통해 최신 에너지 사용 기술 및 현황을 반영한 등급 기준 적용 필요 ㅇ 극한기후에 대비한 에너지 인프라 투자가 필요하며, 가스파이프라인의 내한설비 보완, 화력발전소 및 원자력발전소 등의 냉각효율 개선을 통해 이상기온 현상에 대처하고, 극한기후를 고려한 유연성 자원 및 에너지 저장설비 확보 필요 ㅇ 홍수 대응력 강화 측면의 정책 방향은 치수시설 역량 강화를 위한 소하천 정비와 하수관로 관리를 시행하고 점진적인 수자원 인프라의 확충, 자연형 홍수 대응력 강화 정책으로 저영향개발 기술의 보급 및 확산 필요 ㅇ R&D 결과의 확산 및 현장 적용을 위한 정책 필요 ㅇ 기후 리스크의 인과관계와 기여 요인을 분석하고 이에 대한 적응정책의 효과 분석을 통해 맞춤형 대책 수립 및 적응역량 강화를 위한 사회 전반적인 노력 필요