미세먼지 통합관리 전략 수립 연구

Abstract

Ⅰ. 연구의 배경 및 목적 ？ 연구의 목적 ㅇ 미세먼지 ‘통합관리’의 의미 -미세먼지 ‘통합관리’라 함은 기본적으로 국가의 미세먼지를 저감하기 위한 목적으로 모든 관련된 요소(부문)를 일관된 시스템으로 관리하는 ‘수평적’ 통합의 관리 전략을 의미함(5차 연도 과제에도 동일 개념 적용) ※여러 부문을 아우르는 오염원 배출 관리, 지역 차원의 관리, 소통 및 거버넌스 등 다차원적인 해결과제에 대한 종합적 관리방안을 지원하는 연구를 의미함 ※그러나 시대적 흐름에 따라 향후 탄소중립 정책, 보건 영향 등 인접 분야에서 학제적 차원의 통합연구로 발전시킬 필요성이 있음 ㅇ본 연구는 ‘미세먼지 관리’라는 주제로서 여러 부문을 아우르는 통합적 관점에서 현재의 국가 및 지역 단위 미세먼지 정책 지원을 위한 수요를 파악하고, 미세먼지의 배출원과 물질, 지역 차원의 사회적 비용을 고려한 종합적인 미세먼지 정책의 개선을 제안하고 이행을 지원하고자 함(총 5개년 연구 중 5차 연도 연구) ？ 국내 미세먼지 현황 ㅇ2021년 우리나라 초미세먼지 농도는 연평균 18μg/m3로 2019년, 2020년 연평균 농도(23μg/m3, 19μg/m3)에 비해 지속적으로 개선된 것으로 나타남. 이러한 추세는 2022년도에도 계속되고 있어 현재까지 2024년 정부의 초미세먼지 목표 농도(16μg/m3)에 근접하고 있는 것으로 평가됨(’22년 10월까지 ~17μg/m3). ㅇ올해에도 중국 등 국외의 팬데믹 영향에 의한 사회경제 활동 위축에도 불구하고 미세먼지 계절관리제 등 정부의 다양한 정책의 이행성과가 유효한 것으로 평가되고 있으므로, 포스트 코로나 시대에도 저감정책의 정량적 효과에 대한 정밀 분석이 필요 Ⅱ. 국내외 미세먼지 실태 및 정책 현황 ？ 현재 추진된 국내 정책 현황 ㅇ2022년 정부의 주요 정책 방향 -최근 정부는 계절관리제에 대한 지속적인 강화를 이행하고 있으며, 지난 제2차 계절관리제(’20년 12월~’21년 3월)에 이어 제3차 계절관리제(’21년 12월~’22년 3월)의 효과가 있었던 것으로 분석됨 -올해 신정부 들어 국정과제 중 하나로 ‘미세먼지 걱정 없는 푸른 하늘’이 포함되어 2021년 미세먼지 농도 대비 2027년 30% 감축(약 13μg/m3)을 목표로 하고 있어 이에 대하여 더욱 강화된 저감대책이 이행될 것으로 예상됨 ？주요 정책 방향은 ‘대기관리권역’의 확대와 총량제 강화(산업 부문의 감축 강화), 무공해차 전환 속도 강화, 전원믹스의 화석연료 비중 감소(40%), 조기폐차 확대(’23년 4등급 차량 대상), 고농도 미세먼지 대응 강화(계절관리제 확대 강화), 예보 능력 강화, 차량 5등급제의 6대 광역지자체 적용 등이 주요 정책 과제가 될 예정 ？이 밖에도 한중 협력의 강화 및 국제기구(예: UN ESCAP) 등을 활용한 다자 협력 확대 추진과 실내공기질 관리 강화(’24년 40μg/m3) 등이 포함됨 -2022년 ？지방자치법？ 전면개정에 따라 지방자치단체의 역량 강화와 자치권의 확대가 예상됨. 지자체들은 재정자립도를 향상하고 자치권을 강화하려 하고 있으며, 향후 대기환경 관리를 위한 지방세목의 편성이나 지방교부세의 보통세 비율을 확대하며 대기환경 관리를 추진하는 것을 검토할 필요가 있음 ？ 중국의 사례 ㅇ중국 탄소중립 및 청정대기 동시관리 노선(’21년) -중국은 기존의 대기정책에 탄소중립 정책을 연계하여 1) 에너지 및 산업구조 개선, 2) 친환경 교통구조의 전환을 골자로 탄소중립과 대기오염 저감을 동시에 달성하고자 정책을 추진하고 있음. ？국가전략 규획 수립 시 기후대응 및 대기오염 방지 업무를 종합하여 제정 ？관할 행정구역의 사회경제 발전단계, 산업구조, 자원상황을 고려하여 목표를 설정 ？CO2 배출량의 생태환경영향 평가, 환경보호세를 주체로 자원세, 차량 및 선박 보유, 구매, 소비세 등을 보조하는 녹색 세수 및 가격 정책을 구축 ？전국 지급 이상 도시의 탄소배출 최고치 달성을 위한 연도별 목표 제시와 지방도시의 초미세먼지 및 이산화탄소 배출량 동시저감 효과의 평가 추진 Ⅲ. 국내외 연구성과 및 정책 시사점 ？ 미세먼지 관련 국내외 연구성과 ㅇ한미 공동 대기질 조사사업(KORUS-AQ, ’16년 5~6월 실시) 이후 많은 과학적 연구 결과, 우리나라의 미세먼지와 오존은 방향족 탄화수소(C7+)에 의한 2차 생성이 큰 것으로 나타남 -국내 초미세먼지 및 오존 오염의 저감을 위해서는 NOx뿐 아니라 휘발성 유기화합물, 특히 방향족 탄화수소(C7+)의 계획적인 저감이 매우 중요함 -방향족 탄화수소(C7+)의 특정 배출원에 대한 개선된 정보는 효과적인 대기오염 제어를 위해서 매우 필요함 -국내 산업 부문의 VOCs의 배출량은 크게 저평가되어 있으므로 개선이 시급함 -정책 지원을 위해서는 다양한 (대기화학수송) 모델 등을 활용하여 과학적 사실에 대한 객관적 결과를 도출하고 활용해야 함 ㅇ우리나라는 초미세먼지 중 약 75% 정도가 2차 생성에 기인하고 있으며, 유기물질 및 SOx, NOx 기원이 매우 큰 것으로 나타남. 질산염은 수도권에서 높게 나타났는데, 미세먼지 정책 및 탄소중립 정책으로 가장 큰 감축을 달성해야 할 필요성이 있음 ㅇ우리나라는 오존의 고농도가 최근 들어 더욱 빈번히 관측되고 있다. 오존은 이미 동북아에서 가장 중요한 대기질 이슈로 부상하였으며, 이에 대한 VOCs 관리가 매우 중요한 사항으로 인식되고 있음. VOCs는 수도권에서도 높아 초미세먼지 2차 생성에도 기여하는 것으로 확인됨. 따라서 수도권의 NOx 및 VOCs의 동시저감이 매우 필요한 상황임 ㅇ최근 관측자료의 상관성 분석 결과, 수도권의 암모니아에 의한 초미세먼지 생성 기여가 가장 큰 것으로 추정되며(3~6월), 수도권 지역의 축산업 분뇨관리로 인한 암모니아 발생 저감이 미세먼지 저감에 직접적 기여가 클 것으로 판단됨. ？ 대기오염 저감기술 개발 및 정책 제언 ㅇ대기오염 저감기술의 개발 필요성이 현재 높으며, 본격적 탄소중립시대 이전에 주요한 기술 수요가 지속될 것으로 전망됨 -중기적으로는 발전 부문의 경우, LNG 복합화력은 NOx, TSP, CO 저감효율이 높은 기술개발이 필요함. 이는 도심지역 대기질 개선의 편익을 도모할 수 있음 -질소산화물은 SCR 방법, VOCs는 축열식(RTO) 방법, CO는 상온 촉매 산화법이 현재 비용 대비 효율적인 기술인 것으로 판단되며, 이러한 현실 속에 기술개발의 선택과 적용이 필요한 상황임 -도시지역의 도로 지하화가 확대됨에 따라서 지하 환기구 시스템의 정화장치 개발과 적용이 필요함 -실내공기질 개선(특히, 역사 혹은 빌딩 등)을 위해 유효한 기술들을 결합하는 것이 유리한데(예: 필터식, 촉매식, 습식), 하이브리드식 기술이 개발, 적용될 필요가 있음 -저감기술 개발을 촉진하기 위한 실내공기질 기준 및 관련 시설의 배출효용 기준에 대해 주기적인 검토와 개선이 필요함(혹은 이런 의사결정을 위한 정부 차원의 의사결정 기구가 필요함) Ⅳ. 미세먼지 고농도 지자체 분석 ？ 강원지역의 미세먼지 특성과 실태 ㅇ강원지역은 상대적으로 타 지역에 비해 배출량이 적은 편이며(초미세먼지 전국 기여도 ~5%) 주로 시멘트 산업 등의 질소산화물 배출 비중이 높다. NOx의 상위 배출지역은 동해, 강릉, 삼척, 영월 등으로, 주로 시멘트 및 석탄발전에 배출이 집중되어 있다. -SOx 배출량은 삼척과 영월군에 집중되어 있는데, 역시 석탄발전과 일부 시멘트 등 산업 활동 영향이 있음 ㅇ강원지역의 초미세먼지 농도는 춘천, 강릉은 전국 평균과 유사하나 원주는 수도권에 비해 높은데, 이는 수도권 대기오염이 지역적으로 정체되어 생기는 효과로 판단됨 -따라서 강원지역에서 원주시는 향후 대기관리권역에 포함하여 정책 적용이 필요할 것으로 판단됨 ？ 호남지역의 미세먼지 특성과 실태 ㅇ호남지역은 현재 광주, 나주, 목포, 영암, 순천, 광양, 여수 등이 남부권에 속해 있으나 군산, 전주 등 전라북도 지역은 중부권에 속해 있는 상황임 ㅇ호남지역은 산업 부문이 초미세먼지의 약 80%, NOx의 약 66%를 차지하고 있음 ㅇ호남지역의 경우 초미세먼지 농도 영향은 이차 황산염이 가장 크고(28%), 이차 질산염(25%)이 그 다음 순서인데, 이는 여수, 산업, 광양 등 주요 산업단지의 영향이 가장 큼. 그 다음이 수송(19.5%), 생물성 연소(13%)임 ㅇ호남지역 상위 4개 NOx 배출지역은 전남 여수, 전남 광양, 전북 군산 및 전북 전주시임. 전남지역과 달리 전북 군산은 항만 등 비도로, 도로, 발전, 산업 영향이 복합적으로 나타나며 전북 전주는 주로 도로 부문의 영향이 큼 -초미세먼지 배출기준으로 여수 지역은 산업·발전보다 항만으로서의 비도로 기여가 더 큰 것으로 조사됨. 반면 전남 광양은 제철소 영향으로 대부분이 산업 부문에서 배출되고 있어 대조적임(~95%) Ⅴ. 미세먼지 통합관리 전략 수립 연구의 종합 결과 및 정책 제언 ？ 연구 분야의 개요 ㅇ지난 5년간(’18~’22년)의 부문별 연구에 대한 종합 결론은 제5장에서 성과 요약과 정책 제언으로 대신하였으며, 본 연구사업의 연구주제를 에 정리하였음

Ⅰ. Background and Objective 1. Background ？ Objective ㅇ Objective of Current Research - The Meaning of ‘Integrated Management’ of Fine Dust ？Fine dust ‘integrated management’ basically means a ‘horizontally’ integrated strategy that manages all related factors (sectors) in a consistent system aiming toward reducing national fine dust. (The same concept applied to the 5 year research) ※This refers to a research that supports comprehensive management for multi dimensional challenges such as pollution source emission management, regional management, communication and governance. ※However, aligned with the flow of time, in the future, it is necessary for integrated research at a multidisciplinary level to be developed in relevant fields such as carbon neutral policy and health impact. -The purpose of this study is to understand the demand for the current national and regional fine dust policy from an integrated perspective, encompassing various sectors under the theme of ‘fine dust management’, and to propose and implement a comprehensive policy considering the emission sources, materials, and social costs at a local level. (5th year of a 5 year study) ？ Current Status of Fine Dust in Korea ㅇ Major Fine Dust Status and Condition of 2022 -In 2021, the annual average concentration of ultrafine dust in Korea was 18μg/m3, which was consistently improved compared to the annual average concentrations of 2019 and 2020 (23, 19μg/m3). This trend is expected to continue in 2022, and so far it is evaluated to be coming close to the government’s ultrafine dust target concentration (16μg/m3) in 2024 (~17μg/m3 by ’22.10). -Despite the decline in socioeconomic activities due to the pandemic in China, this year, the implementation of various government policies such as seasonal fine dust management system is considered credible, reflecting that a detailed analysis of the quantitative effects of the reduction policy is needed even in the post-COVID-19 era. Ⅱ. National and Global Status of Fine Dust and its Policies 1. Current Status of Fine Dust Policy in Korea ？ Current Government Policies ㅇ Major Policy Trends of the Government in 2022 -Recently, the government has been continuously strengthening the seasonal management system, and it has been shown that following the last 2nd management system (’20.12 ~ ’21.03), the 3rd seasonal management system (’21.12 ~ ’22.03) also was shown to be effective. -As one of the national tasks of the new government is ‘blue sky without worries of fine dust’, the target of fine dust concentration reduction is 30% (about 13μg/m3) by 2027 compared to 2021. Accordingly more strengthened reduction measures is expected to be implemented. ？The main policies are the expansion of ‘air management area’ strengthening the total load system (strengthening mitigation in the industrial sector), accelerate the conversion to zero emission vehicles, reduce the proportion of fossil fuels in the power mix (40%), and expand early scrapping of vehicals (class 4 vehicles in 2023), strengthening response to high concentration fine dust (expanding seasonal management system), enhancing forecasting ability, and applying the 5 level vehicle system to 6 major local governments are expected to become major policy tasks. ？In addition, it includes consolidating Korea-China cooperation, expansion of multilateral cooperation through international organizations (e.g., UNESCAP), and strengthening indoor air quality management (40μg/m3 in 2024). -In accordance with the full revision of the Local Autonomy Act, 2022, the expansion of autonomy and capacity building of local governments are expected. Local governments are trying to improve their financial self-reliance and autonomy, and it is necessary to consider promoting air quality management as a local tax category or expand the normal tax rate of local allocation tax for air quality management. 2. Fine Dust Policy Case Study (Global) ？ China ㅇSimultaneous Management Mechanism of Carbon Neutrality and Clean Air in China (2021) -China is promoting policies to simultaneously achieve carbon neutrality and air pollution reduction by linking the existing air policy with the carbon neutral policy, focusing on (1) improvement of energy and industrial structure, and (2) conversion to eco friendly transportation. ？Establish integrated climate response and air pollution prevention projects when planning national strategies ？Set goals considering the socio-economic development stage, industry structure and resource status of the designated administrative district ？Ecological environmental impact assessment of CO2 emissions, establishment of a green tax revenue and pricing policy supporting vehicle and ship ownership, purchase, and consumption taxes mainly based on the environmental protection tax Ⅲ. National and Global Research Achievements and Policy Implications 1. National and global research achievements related to fine dust ㅇAs a Korea-US joint air quality research (KORUS-AQ, May-June 2016), after the project, many scientific studies were shown that fine dust and ozone in Korea are largely secondarily generated by aromatic hydrocarbons (C7+). -For the reduction of ultrafine dust and ozone pollution in Korea, it is crucial to reduce not only NOx but also volatile organic compounds, especially aromatic hydrocarbons (C7+). -Revised information on specific sources of aromatic hydrocarbons (C7+) is vital for effective air pollution control. -As the amount of VOCs emitted from the domestic industrial sector is greatly underestimated, improvement is urgently required. -For policy support, various (atmospheric chemical transport) models must be applied to derive and utilize objective results of scientific facts. ㅇIn Korea, approximately 75% of ultrafine dust is due to secondary generation, and was found to be largely derived from organic matters, SOx, and NOx. Nitrate was shown in high rates in the metropolitan area, and for fine dust and carbon neutral policies, highest reductions must be made in this sector. ㅇRecently in Korea, high concentrations of ozone have been frequently observed. Ozone has already emerged as the most important factor related to air quality in Northeast Asia, and VOCs management is recognized as a very important matter. It was shown that VOCs are high even in the metropolitan area, contributing to the secondary generation of ultrafine dust. Thus simultaneous reduction of NOx and VOCs in the metropolitan area is urgently required. ㅇBased on the result of the correlation analysis of recent observation data, it is estimated that in the metropolitan area, ammonia is the largest contributor to ultrafine dust, and it is judged that the reduction of ammonia generation due to manure management in the livestock industry in the area has a large direct contribution to the reduction of fine dust (March？June). 2.Development of Air Pollution Reduction Technology and Policy Recommendation ㅇCurrently the need to develop air pollution reduction technologies is high, and the demand for major technologies before the carbon-neutral era is expected to continue. -In the mid-term, for the case of power generation, high NOx, TSP, and CO reduction efficiency is required to be developed for LNG combined cycle power plants. This can be expected to promote the benefits of atmospheric improvement in urban areas. -The SCR method is applied for nitrogen oxides, the RTO method for VOCs, and the room temperature catalytic oxidation method for CO are currently shown to be cost effective technologies, and apt selection and application of such technology development is required in our current state. -As the underground roads in the urban area expand, the development and application of purifiers for underground ventilation systems is needed. -To improve indoor air quality (especially in stations or buildings), combining effective technologies (eg, filter/ catalytic /wet type) is necessary, indicating the need for hybrid technology to be developed and applied. -Periodic review and improvement of indoor air quality and emission standards on related facilities to facilitate the development of reduction technologies (or government level decision making bodies are required) Ⅳ. Local Government Analysis of Fine Dust High Concentration 1.Local government analysis of fine dust high concentration (Kangwon and Honam region) ？ Characteristics and Current State of Fine Dust in the Kangwon Region ㅇIn comparison to other regions, the Gangwon area has a relatively low emission (~5% national contribution of ultrafine dust). The nitrous oxide emission mainly comes from the cement industry. The top tier regions with high NOx emissions mainly concentrate in cement and coal power plants, including Donghae, Gangneung, Samcheok, and Yeongwol. -The SOx emissions are concentrated in Samcheok and Yeongwol-gun, which are also affected to some extent by industrial activities such as coal power generation and cement. ㅇThe concentration of ultrafine dust in the Gangwon area is similar to the national average in Chuncheon and Gangneung, but higher in Wonju in comparison to the metropolitan area, which can be an effect caused by the regional stagnation of air pollution in the metropolitan area. -Thus, in the future for the Gangwon region, Wonjusi is considered to be included in the air quality management area and needs to be applied to the policy. ？ Characteristics and Current State of Fine Dust in the Honam Region ㅇRegarding the Honam region, Gwangju, Naju, Mokpo, Yeongam, Suncheon, Gwangyang, Yeosu, etc. belongs to the southern region, but the Jeollabuk-do region including Gunsan and Jeonju, belongs to the central region. ㅇFor the Honam region, the industrial sector accounts for about 80% of ultrafine dust and about 66% of NOx. ㅇIn the case of the Honam region, secondary sulfate (28%) has the greatest effect on the concentration of ultrafine dust, followed by secondary nitrate (25%), the largest impacts are shown to be caused by the the major industrial complexes such as Yeosu, Industrial, and Gwangyang (Transport (19.5%) Biocombustion (13%)). ㅇWithin the the Honam area, the top four NOx emission regions in are Yeosu, Jeonnam, Gwangyang, Jeonbuk, Gunsan, and Jeonbuk, Jeonju. Unlike the Jeonnam region, Gunsan and Jeollabukdo Province, has a complex impact by non-roads, roads, power generation, and industry, such as ports, while Jeonju, Jeollabukdo Province is mainly affected by the road sector. -Regarding ultrafine dust emission standards, the Yeosu area was found to have a greater contribution from non-road factors as a port as well as industry/development. In contrast, as for Gwangyang, Jeollanamdo, most of the emissions are from the industrial sector due to the steel mills (~95%). Ⅴ.Results and Policy Recommendation on the Research of the Development of Integrated Fine Dust Management Strategy 1. Outline of Research ？ Outline of Research ㅇThe performance summary and policy proposal in the last chapter has been replaced the comprehensive conclusion of the research per sector for ’18 - ’22. The research topics of this project are summarized in the table below.