탄소중립 전략 이행에 따른 2030 미세먼지 대기질 전망 및 동시 감축 정책 방향 연구(Ⅰ)

Title
탄소중립 전략 이행에 따른 2030 미세먼지 대기질 전망 및 동시 감축 정책 방향 연구(Ⅰ)
Authors
최기철
Co-Author
정예민; 정은혜; 심창섭; 이승민; 전호철;김윤하
Issue Date
2022-12-31
Publisher
한국환경연구원
Series/Report No.
기후환경정책연구 : 2022-05
Page
124 p.
URI
https://repository.kei.re.kr/handle/2017.oak/23920
Language
한국어
Keywords
탄소중립, 온실가스, 대기오염물질, 미세먼지, 동시 감축, Carbon Neutrality, GHG, Air Pollutants, PM, Simultaneous Reduction
Abstract
Ⅰ. 연구의 배경 및 목적 ? 탄소중립으로의 정책 목표 변화 ㅇ 2018년 10월 인천 송도에서 개최된 제48차 IPCC 총회에서 ‘지구온난화 1.5℃ 특별보고서’(IPCC, 2018) 채택을 통해 파리협정의 목표 달성을 위해서는 전 지구적으로 2050년 탄소중립을 달성하여야 한다는 경로를 제시 ㅇ 기후위기 대응 행동의 중요성이 강조되면서 전 세계적으로 탄소중립 논의 확산 ㅇ 우리나라 역시 국제사회 구성원으로서의 역할 등을 고려하여 ‘2030 국가 온실가스 감축목표(NDC) 상향안’을 마련하는 등 탄소중립 달성을 위한 적극적인 대응 시행 ? 탄소중립 추진 과정에서의 대기오염 영향 ㅇ 온실가스와 대기오염은 배출원과 배출활동에 유사성이 있어 탄소중립 전략 추진 과정에서 대기오염 저감이 동시에 이루어질 것이라는 전망이 대부분이나, 이에 대한 정량적 평가가 수행된 바 없어 불확실성이 있음 ㅇ 탄소중립 이행을 위한 추진 과정에서의 부문별 적용 기술 및 방법 등에 따라 대기오염물질 배출 감축 효과는 크게 달라질 수 있으며 일부 대기오염물질의 증가가 우려되는 사례도 있어, 이에 대한 면밀한 검토와 함께 온실가스 및 대기오염물질 동시 감축 효과를 극대화하기 위한 수단에 대한 고민 필요 ㅇ 대기오염물질 배출량은 사용 연료, 연소 장치의 효율, 저감기술 등 에너지 사용량 이외의 조건에 영향을 크게 받으며, 대기오염물질 농도는 직접 배출 외에 대기화학반응에 따른 전구물질 배출 영향까지 복합적으로 영향을 주고받음에 따라, 이를 고려한 영향 분석 필요 ? 탄소중립 전략을 고려한 대기 정책 마련 필요 ㅇ 탄소중립 정책이 현재 중장기적인 국가 목표로 자리매김함에 따라 이후 수립될 대기 정책에서는 탄소중립 전략을 고려한 정책 방향 고민 필요 ㅇ 국가 탄소중립 전략과의 정합성을 유지하고 동시 감축 성과를 극대화하기 위한 정책 마련을 위해서는 탄소중립 전략 이행에 따른 대기오염 영향과 향후 미세먼지 종합계획 등 대기 정책에서 보완이 필요한 부분에 대한 사전 검토 수행 필요 ? 탄소중립 전략 이행에 따른 2030 미세먼지 농도 전망 수행 ㅇ 본 연구는 국가 온실가스 감축목표(이하, NDC)에 따른 대기오염물질 배출 변화를 고려한 2030년 미세먼지 대기질 전망을 수행하고, 대기오염물질의 효과적 감축을 이루기 위한 정책 방향을 2년간의 연구를 통해 제시하고자 함 ㅇ 1차 연도 연구에서는 ‘2030 국가 온실가스 감축목표(NDC) 상향안(이하, 2030 NDC 상향안)’에 따른 2030년 미세먼지 관련 대기오염물질 배출 및 농도 개선 효과를 도출하고, 대기질 개선 관점에서의 시사점 제시 Ⅱ. 탄소중립 및 미세먼지 정책 추진 현황 1. 2030 NDC 상향안 추진 현황 ? 2030 NDC 상향안은 탄소중립의 중간목표로서의 의미를 갖게 되면서 2018년 배출량 대비 40% 감축목표로 강화됨 ㅇ 국제사회의 파리협정 채택에 따라 2015년 우리나라는 2030 NDC를 수립하고, 이후 목표를 점차 강화하며 온실가스 감축 의지를 분명히 해 왔음 ㅇ 주요국들이 탄소중립을 공식적으로 선언함에 따라 2030 NDC는 탄소중립의 중간목표로서의 의미를 갖게 되었으며, 우리나라도 탄소중립 달성을 위한 선형 감축 추세에 맞추어 목표를 대폭 상향함 2. 미세먼지 관련 정책 추진 현황 ? 미세먼지 피해 수준의 증가에 따른 정책은 강화되는 추세임 ㅇ 고농도 미세먼지 이슈가 본격적으로 불거진 2016년에 ‘미세먼지 관리 특별대책’이 수립되고 분야별 세부대책이 제시되기 시작함 ㅇ 2016년 이전 수도권을 중심으로 한 대기관리 정책이 미세먼지 저감 및 대응을 위해 전국적인 수준으로 확대됨 ㅇ 고농도 미세먼지 이슈가 지속되면서 2018년에는 ‘비상·상시 미세먼지 관리 강화대책’을 수립하고, 이듬해 ?미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법?과 ?대기관리권역의 대기환경개선에 관한 특별법?이 시행되면서 전국적·지역적인 목표 농도 및 배출량 수준을 설정하고 관리하기 시작함 ? 미세먼지 관련 대책의 대상, 범위 확대 및 수준 강화를 통한 입체적 정책체계 구축 ㅇ 전국을 대상으로 하는 ??미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)??과 미세먼지 농도 기여도가 높은 지역을 4개 권역으로 묶어서 관리하는 ??대기환경관리 기본계획(2021-2025)??을 수립함 ㅇ 배출원 중심의 정책에서 지역적 특성과 배출원 구성 및 인체위해성을 고려한 관리 체계로 확대·전환됨 ㅇ 실내공기질 관리 및 계절관리제 등 미세먼지 배출의 시공간적 특성을 고려한 정책이 개발됨 ? 배출원에 따라 부문별(발전, 산업, 수송, 생활) 대책을 수립하였으며, 이행 관리감독을 통해 부문별 대책에서 소기의 성과를 거두고 있는 것으로 판단됨 Ⅲ. 탄소중립 이행에 따른 2030 미래 배출량 추정 1. 국내 2030 배출 전망 방법 ? 국내 2030 대기오염물질 배출 전망 시나리오 구성 ㅇ 탄소중립 계획이 이행되지 않았을 경우를 기본전망(Baseline) 시나리오로 두고, 탄소중립 전략(NDC)을 이행했을 경우에 기본전망 대비 어느 정도의 변화가 나타나는지에 대한 연구를 진행 ㅇ 기본전망 시나리오는 기준연도(2018년) 이후 2030년까지의 성장 전망이며, 탄소중립 전략 이외 현재 시행 중이거나 계획된 정책(CLE: Current Legislation)을 반영함으로써 NDC 시행 유무만을 목표 시나리오와의 차이점으로 계획 ㅇ 탄소중립 전략이 이행된 목표 시나리오(NDC 시나리오)는 기본전망 시나리오에 정부 탄소중립 목표 달성을 위한 온실가스 감축 정책이 추가된 시나리오임. 본 시나리오의 구성에는 각 전략의 합리적인 실현 가능성보다는 2030 NDC 상향안에서 제시한 부문별 감축 수단 및 목표를 준용하여 이행에 따른 파급 효과만을 평가 ? 시나리오별 대기오염물질 배출량 추정 체계 ㅇ 탄소중립 이행에 따른 대기오염 변화를 설명하기 위해 다음과 같이 정의된 분석 체계를 바탕으로 시나리오별 미래 배출량을 추정 - 대상기간: 기준연도(2018년) 대비 2030년 전망 - 분석대상 물질: 미세먼지 및 전구물질(PM2.5, SOx, NOx, VOCs, NH3) - 전망지역 구분(공간 해상도): 전국(단, 전환 부문과 산업 부문은 산출 과정상 필요한 상세 해상도로 도출하고 전국 단위로 취합하여 제시) - 배출자료의 시간 단위: 연간 배출량 제시(대기 모델링 시, 현재 배출 부문별 특성을 고려한 시간분배 수행) - 배출원(섹터) 분류: NDC에서 제시한 부문을 기준으로 부문별로 도출 ㅇ 국가 탄소중립 전략 이행에 따른 평가를 위해 배출 부문에 대한 정의는 탄소중립 전략의 것을 따르되, 대기오염물질 배출량 자료는 대기정책지원시스템(CAPSS)의 국가 대기오염물질 배출량 자료를 기반으로 함. 이를 위해 탄소중립 전략에서 제시한 부문에 대해 CAPSS의 배출원을 적절하게 매핑하여 활용 2. 부문별 배출량 추정 ? 발전 부문 ㅇ 정부 탄소중립 전략과 ??제9차 전력수급기본계획(2020-2034)??에 따른 2030년까지의 신규 가동 및 폐지 등을 반영하여 2030년 기준 전원구성 자료 구축 ㅇ 2030년 전원구성을 토대로 2030 NDC 상의 발전원별 발전량 및 온실가스 감축 목표에 맞추어 호기별 연간 발전량 도출. 2018년 발전기별 실적 이용률을 기준으로 목표를 달성할 수 있도록 원자력, 석탄 및 LNG 발전기의 이용률 조정 ㅇ 추정된 2030년 발전기별 연간 발전량을 토대로 발전기별 시간별 발전량 도출. 계절관리제, 예방 정비 및 고장 정지 등을 반영하기 위하여 발전기의 시간별 발전량 실적(2019.4~2020.3)을 활용하여 8,760시간의 패턴을 도출하여 활용 ㅇ 발전기별 대기오염물질 배출량을 도출하기 위해 TMS 배출량 자료 및 발전량 실적을 통해 구축된 배출계수를 활용하여 대기오염물질 배출량 추정 ㅇ 기본전망 시나리오와 비교하여 NDC 시나리오의 경우 NOx, SOx 등의 대기오염물질이 크게 감소할 것으로 추정됨 ㅇ 다만, NDC 시나리오의 경우 감소된 석탄발전의 비중을 재생에너지는 물론 LNG발전이 대체하는 구조상 NH3는 오히려 미세하게 증가하는 것으로 추정됨 ? 수송 부문 ㅇ 기본전망을 위해 2030년 차량 등록대수 전망을 반영(단, 면허 제한이 있는 택시, 버스는 현행 유지로 가정). 차종 간 구성 비율은 현재와 동일한 것으로 가정. 대기 정책 및 자연 감소에 따라 노후차(5등급)는 점차 퇴출되는 것으로 가정. 차령별, 차종별자연 폐차율 고려. 노후에 따른 열화계수 고려. ??미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)?? 반영. ㅇ 수송 부문 전망 결과, PM2.5, NOx, VOCs 모두 감소(25~41%)하며, SOx의 경우 증가(32%). 노후 경유차의 자연 폐차 및 신차 도입 영향이 큰 것으로 판단됨(경유차 비중이 높은 RV, 화물 및 특수차 감소율 높음). 도로 재비산먼지의 경우, 전체 차량대수 증가로 인해 증가. ㅇ 수송 부문 수요관리를 통해 총배출량은 대부분 17% 감소하며, 이는 평균주행거리 감소율에 따른 영향으로 풀이됨. PM2.5와 NOx는 화물차 배출 감축량이 높으며(비산먼지 제외), 총배출량에서 화물차가 차지하는 비중이 높기 때문인 것으로 판단됨(VOCs는 승용차 감축량 높음). ㅇ 친환경차 보급 정책을 통해 2030년 수요관리 전망 대비 PM2.5는 약 13%, SOx는 15%, NOx는 15%, VOCs는 15% 감소 추정 ? 산업 부문 ㅇ (철강) 신규 고로 도입 시 전기로의 보급 및 기존 고로의 전환, 전로 철스크랩 투입량 제고, 코크스 소비열량 저감 등을 통해 기존 화석연료의 사용률을 낮춰 대기오염물질 배출량 감소 전망 ㅇ (석유화학) 석유제품 생산 과정 중 기존 원료를 바이오나프타나 폐합성수지로 대체할 경우 온실가스 감축이 전망되며, 대기오염물질 배출량의 경우 대체로 감소 전망. 단, 안정적인 바이오나프타의 공급 가능성과 실증사업을 통한 배출량 감소 수준 확인 필요 ㅇ (시멘트) 연료전환 및 에너지 사용 절감을 통한 일부 대기오염물질 배출량 감소 예상. 단 폐합성수지 및 혼합재 사용에 따른 대기오염물질 배출량 변화 수준은 불확실하며, 상용화에 상당한 시일이 소요될 것으로 전망 Ⅳ. 탄소중립 이행에 따른 2030 미세먼지 농도 전망 1. 연구 방법 및 전망 모델링 검증 ? 연구 개요 ㅇ 미세먼지 농도 모사는 기준연도(2018년)에 대하여, 그리고 미래 기본전망(Baseline) 시나리오에 따른 2030년 농도, 탄소중립 이행에 따른(목표 시나리오) 2030년 농도에 대하여 수행하였으며, 최종 탄소중립 이행에 따른 2030년 농도 개선 효과는 2030년 기본전망 시나리오 대비 탄소중립 이행에 따른 농도 감축 효과로 정의 ㅇ 농도 전망 및 미세먼지 농도 개선 효과에 대한 평가의 공간적 범위는 전국(평균)이며, 2018년 기준 PM2.5 농도 측정값을 제시하는 도시대기측정망 지점을 기준으로 연평균 농도 변화를 분석함 ㅇ 기본전망 시나리오에 적용된 2030년 국외 배출량은 기준연도 수준에서 유지되는 것으로 가정하였으며, 탄소중립 목표 달성 시나리오의 국외 배출량은 앞서 기술한 바와 같이 지속가능 목표를 달성하기 위한 에너지 수요 경로와 현재의 대기환경 정책을 반영한 SDS-CLE 시나리오를 바탕으로 도출된 감축 시나리오를 반영 ? 대기질 전망 모델링 설계 ㅇ 대기질 모사를 위한 모델로는 CAMx v6.2를 활용, 모사 기준연도 역시 2018년도로 설정하여 배출 및 기상 기준연도와 통일. 배출 부문별 농도 감축 기여는 CAMx 모형의 PSAT 도구를 바탕으로 한 배출원 배분법 적용. 이를 바탕으로 시나리오 평가에 따른 PM2.5 농도 변화량에 대해 부분별 농도 감축 기여를 나누어 평가 ? 대기질 전망 모델링 성능 검증 ㅇ 2018년에 관측된 도시대기측정망의 관측 농도와 모델의 모사 농도를 비교하는 검증을 수행하였으며, 모사 농도 수준과 농도 변화를 적절하게 모사하는 것으로 확인 2. 2030년 미세먼지 농도 전망 ? 탄소중립 목표 이행을 고려한 2030년 미세먼지 농도 ㅇ 2018년의 전국 연평균 PM2.5 농도는 23.1μg/m3며, 기본전망 시나리오는 23.0μg/m3로 약 0.1μg/m3 감소. 이는 동일한 기상조건 및 국외 배출량이 적용되었으며, 국내 배출량의 경우 기본전망에 따라 2018년 대비 SOx와 NOx는 각각 20%, 30% 감소하였고, 그 외 물질은 PM2.5 8%, VOCs 10%, NH3 4% 증가하는 결과를 반영. 국내 SOx와 NOx 배출량의 큰 감소 폭에도 불구하고 그 외 물질의 배출량이 증가에 따라 농도는 큰 변화가 없는 것으로 추정 ㅇ 탄소중립 목표 이행에 따른 2030년 전국 연평균 PM2.5 농도는 약 18.9μg/m3으로 추정되었으며, 국내외 탄소중립을 위한 노력이 이행된 결과임. 탄소중립 이행만으로는 현재의 대기환경기준(연평균 PM2.5 농도 15μg/m3 이하)을 2030년에 달성하기 어려울 것으로 추정됨. 국내 탄소중립 정책 중 정량화하기 어려운 일부 정책 목표는 미반영되어 정책 효과가 과소 평가된 영향도 고려할 필요는 있으나, 성장 전망까지 고려한 탄소중립 정책의 대기오염 감축 효과만으로는 환경기준을 충족하기 어려운 것으로 판단됨. 부족한 PM2.5 농도 개선 효과는 대기 정책에서 보완될 필요 있음. ? 기상 변동성을 고려한 2030년 미세먼지 농도 전망 ㅇ 기본전망에 따른 2030년 연평균 PM2.5 농도는 23.0μg/m3이나, 기상 변동성을 고려할 때 약 22.3μg/m3 ~ 27.5μg/m3로 추정. 탄소중립 목표 이행에 따른 연평균 PM2.5 농도는 18.9μg/m3이나, 기상 변동성을 고려할 때 약 18.3μg/m3 ~ 22.6μg/m3범위로 추정 3. 배출 부문별 미세먼지 농도 감축 기여 평가 ? 2030년 전망에 따른 부문별 농도 기여도 변화 ㅇ 가장 큰 변화를 나타낸 부문은 수송과 그 외 부문으로, 기준연도는 각각 약 29%, 21% 수준에서 기여하였으나, 2030년 탄소중립 이행 시나리오 도출 결과는 각각 약 19%, 31%로 크게 변화. 향후 미세먼지 관리에서 수송 부문의 중요성은 낮아지고 그 외 부문의 중요성은 높아짐을 의미 ㅇ 가장 크게 증가하는 부문은 그 외 부문. 그 외 부문은 정부 탄소중립 정책에서 다루지 않는 영역이며, 대기 정책에서도 현재 중요하게 다루지 않는 영역으로, 향후 대기오염 저감을 위한 중요한 관리 대상으로 부각할 것이 예상되며, 온실가스 추가 감축 역시 유도할 수 있을 것으로 추정 ? 배출 부문별 미세먼지 농도 감축량 평가 ㅇ 농도 감축 효과가 가장 큰 부문은 농축수산으로, 주로 암모니아 저감으로 인한 2차 미세먼지 생성량 감소에 따른 것으로 추정 ㅇ 그 외 농도 감축에 가장 크게 기여한 부문은 전환 및 수송 부문으로, 전국 연평균 약 0.3μg/m3 이상 농도를 떨어뜨리는 것으로 분석됨 ㅇ 건물 부문의 경우 역시 약 0.2μg/m3 가량으로 농도 감소에 적지 않은 기여 ㅇ 농도 감축 효과가 가장 낮은 부문은 폐기물 부문으로, 0.05μg/m3 이하로 소폭 기여. 농도 감축 결과는 각 부문의 배출 감소로 인한 것이 주요하나, 전반적인 대기오염물질 배출 감소와 이로 인한 대기화학 조건의 변화로 인한 영향 역시 존재하여 해석에 주의 필요. Ⅴ. 결론 및 제언 1. 탄소중립 이행에 따른 미세먼지 감축 성과 ㅇ 탄소중립 전략 이행에 따라 기본전망 대비 모든 물질의 배출량이 감소하여 탄소중립 전략 이행이 전반적인 대기오염물질 감소에도 기여하는 것으로 판단됨 ㅇ SOx 배출 감축은 대부분 전환 부문에서, NOx의 경우 전환 부문과 건물 부문에서 오염물질 감축을 주도 ㅇ PM2.5와 VOCs의 경우 수송 부문과 산업 부문이 각각 배출 감축을 주도하고 있으며, 암모니아의 경우 농축산 부문에서의 감축 기여가 높음. 이는 해당 부문의 배출 기여가 높고, 배출 저감을 위한 적극적인 대책을 제시하였기 때문인 것으로 추정 ㅇ온실가스의 경우 전환 부문에서의 감축 기여가 가장 크나, PM2.5 농도 감축 기여는 수송, 농축산부문에 이어 3순위로 상대적으로 낮은 것으로 평가됨. 이는 전환 부문의 온실가스 배출 기여가 매우 큰 것에 비해, 높은 수준의 대기오염 배출 저감기술이 적용되어 온실가스 대비 대기오염물질 배출량 수준이 낮기 때문인 것으로 풀이됨 ㅇ기준연도 대비 연평균 PM2.5 농도 감축 기여가 가장 큰 부문은 수송 부문으로, 온실가스 감축량에 기여하는 수준에 비해 더욱 큰 비율을 차지. 탄소중립 전략과 함께 대기오염물질 배출 수준이 높은 노후차량의 자연 폐차 효과가 크게 기여하였기 때문인 것으로 판단됨 ㅇ온실가스 감축 효과가 상대적으로 크지 않은 농축수산 부문의 경우, 기준연도 대비 연평균 PM2.5 농도 감축 효과에 있어 수송 부문에 이어 두 번째로 높은 수준의 감축 기여 ㅇ산업 부문의 경우 온실가스 및 대기오염물질 감축 성과에도 불구하고 기준연도 대비 오히려 연평균 PM2.5 농도를 증가시켰으며, 이는 기본성장 전망에 비해 대기오염물질 감축 성과가 미진하였기 때문으로 풀이됨. 이에 대해서는 대기 정책에서 보완하여야 할 것으로 판단됨 ㅇ그 외 부문은 탄소중립 전략에서 다루지 않는 배출 영역으로, 해당 영역의 배출 증가 전망에 따라 미세먼지 농도 기여 역시 증가 추정. 그 외 부문에는 주로 유기용제 사용, 건설기계, 기타 비산먼지 및 생물성 연소가 해당되며, 향후에는 상대적인 대기오염 기여 증가에 따라 대기질 개선 정책의 중요 관리 대상으로 주목될 것으로 추정 2. 온실가스, 대기오염물질 동시 감축을 위한 제언 ㅇ대기오염 측면에서 가장 효과가 큰 부문은 농축수산과 전환 및 수송 부문으로, 이는 탄소중립 전략 이행에 따른 효과도 적지 않을뿐더러 기본전망에서도 배출 수준이 높은 설비 및 차량이 단계적으로 퇴출되면서 가중된 효과로 판단됨 ㅇ전환 및 수송 부문의 빠른 배출 개선으로 인해, 미래에는 해당 부문의 배출 기여가 큰 폭으로 떨어지면서 상대적으로 미진했던 산업 부문과 건물, 농축수산 및 폐기물 등 다른 영역에 대한 개선 전략으로의 전환이 필요할 것으로 추정 ㅇ폐기물 부문의 경우, 기본전망 대비 탄소중립 전략 이행에 따라 대기오염물질 배출 감축 효과는 분명히 존재하나, 기준연도 대비 유의미한 변화가 없는 것으로 분석됨. 이는 폐기물 부문의 성장 전망에 따른 기본전망 배출량이 탄소중립 전략의 효과를 상쇄할 정도로 증가하였기 때문으로, 폐기물 부문의 경우 온실가스 및 대기오염물질 감축을 위해서는 발생량 자체를 줄이기 위한 강도 높은 대책이 필요할 것으로 판단됨. ㅇ정부 탄소중립 전략에서 다루고 있지 않은 부문으로는 유기용제 사용, 건설장비, 철도, 비산먼지, 생물성연소 및 기타 면오염원이 있음. 탄소중립 전략에서 주도하지 못하는 이러한 배출원들은 대기 정책에서 보완될 필요가 있으며, 이를 통해 대기오염 개선 외 추가적인 온실가스 감축 효과도 도출할 수 있을 것으로 기대 ㅇ온실가스 저감과 직접적인 관련성은 없으나 대기오염과 관련하여 암모니아와 VOCs는 각각 미세먼지 및 오존의 전구물질로서 대기오염에 미치는 영향이 적지 않음을 고려할 때, 온실가스-대기오염물질 동시 감축 효과는 없지만 대기질 개선을 위한 독자적인 감축 계획이 지속적으로 필요할 것으로 판단됨 ㅇ본 연구에서 시범적으로 도출한 CCUS 도입에 의한 대기오염 영향은, 현실화된 계획과 구체적인 정보의 부재로 여러 한계가 있음에도 불구하고, 상당한 에너지가 소모되며 설비 구축에 소요되는 것까지 포함하여 적지 않은 비용 투자와 대기오염 증가 문제가 있음을 확인. 향후 지속적인 기술발전을 통해 대기오염에 대한 문제와 경제성을 갖추기 위한 개선 작업이 선행되어야 할 것으로 판단됨


Ⅰ. Objective of Research ? 2030 particulate matter concentration forecast based on the implementation of carbon neutral strategies ㅇ The goal of this study is to forecast particulate matter air quality in 2030 while taking into account changes in air pollutant emissions in accordance with the national GHG reduction goal. It also aims to present policy direction on achieving effective reduction of air pollutants through a two-year study. ㅇ The following year’s study depicts the effect of improving the emission and concentration of particulate matter related air pollutants by 2030 based on the increase in the national GHG reduction target, and presents implications from the perspective of air quality improvement. Ⅱ. Current Status of Carbon Neutrality and Particulate Matter Policies 1. Current satus of the revised 2030 NDC ? As the 2030 NDC upward revision indicates an intermediate goal of carbon neutrality, it has been strengthened with a 40% reduction target, in comparison to the 2018 emissions. ㅇ With the adoption of the Paris Agreement by the international community, Korea established the 2030 NDC in 2015, and since then, it has been strongly committed to reducing GHG emissions by gradually strengthening the target. 2.Current Implementation Status of particulate matter Related Policies ? Policies are being strengthened due to the increase of damage caused by particulate matter ㅇ In 2016, the issue of high concentration particulate matter intensified followed by the establishment of the ??Special Measures for Particulate Matter Control??. Accordingly the detailed measures per each field were presented. ㅇ As the issue of high concentration particulate matter continued, the ??Strengthened Management of Emergency and Regular Particulate Matter??was established in 2018, and was followed by the ???Special Act on particulate matter??next year, and the national and regional target concentrations and emission rates were set and managed with the implementation of the ??Air Management Area Act??. Ⅲ.Estimation of 2030 Emissions Based on Carbon Neutral Implementations 1. Methods to forecast domestic 2030 emissions ? Establishing scenarios for 2030 domestic air pollutant emissions ㅇ The research was conducted with the baseline scenario of the carbon neutral plan not being implemented and the amount of change that the carbon neutral strategy (NDC) scenario will bring when implemented. ? Estimation System of Air Pollutant Emissions by Scenario ㅇ To define the changes in air pollution from the implementation of carbon neutrality, the future emissions by scenario was estimated based on the analysis system defined below, - Target period: 2030 projections compared to the base year (2018) - Substance to be analyzed: Particulate Matter direct and precursors (PM2.5, SOx, NOx, VOCs, NH3) - Classification of viewing area (spatial resolution): Nationwide - Time unit of emission data: Annual emissions - Emission source (sector) classification: Derived per sector based on the sector stated in the national GHG reduction target (NDC) ㅇ For the evaluation of the implementation of the national carbon neutral strategy, the definition of the emission sector referred to the carbon neutral strategy, yet the air pollutant emission data was based on the national air pollutant emission data (CAPSS). Accordingly, proper mapping of CAPSS emissions sources to areas stated in the Carbon Neutral Strategy is applied. 2. Estimation of emissions by sector ? Energy Sector ㅇEstablish power composition data based on 2030 by reflecting new operations and shutdowns by 2030 according to the carbon neutral strategy of the government and the 9th power supply and demand plan ㅇBased on the power supply composition in 2030, the annual amount of power generation by its unit is derived in accordance to the GHG reduction target within the 2030 national GHG reduction target. Adjustment of the utilization rate of nuclear, coal and LNG generators to achieve the target based on the 2018 performance utilization rate of each generator ㅇTo derive the air pollutant emissions by generator, the air pollutant emissions were estimated by using emission factors based on the TMS emission data and power generation performance ㅇCompared to the baseline scenario, the NDC scenario is estimated to significantly reduce air pollutants namely NOx and SOx. ㅇHowever, in the case of the NDC scenario, NH3 is estimated to slightly increase, as the structure in which LNG power generation and renewable energy replaces the reduced coal power generation ? Transport Sector ㅇ Regarding the baseline projections, the 2030 vehicle registration of the NDC was reflected. The composition ratio of vehicle types is assumed to be the same as the current status. Old cars (grade 5) are presumed to phase out naturally and also due to atmospheric policies. The natural disposal rate by vehicle and its type was considered. Also the deterioration coefficient due to aging was referred. The 1st Particulate Matter Comprehensive Plan was reflected as well. ㅇ According to the result of the transportation sector forecast, PM2.5, NOx, and VOCs decreases (-25 to ?41%), while SOx increases (+32%). The impact of the natural phase out of old diesel cars and the introduction of new cars is significant. The road resuspended dust has increased due to the increase of the total number of cars. ㅇ Within the transportation sector, through demand management, most of the total emissions decreased by -17%, which indicates the effect of the average mileage reduction rate ㅇ Through the eco friendly vehicle supply policy, PM2.5; 13%, SOx; 15%, NOx; 15%, VOCs; 15% is each estimated to be reduced at the stated rate compared to the forecast regarding demand management in 2030 ? Industry Sector ㅇ(Steel) Air pollutant emissions is predicted to be reduced by lowering fossil fuel usage such as electricity supply and conversion, iron scrap utilization, and decreased cokes consumption ㅇ(Petrochemicals) By replacing the current material with bio-naphtha and waste synthetic resin within the production of petroleum products, the level of air pollutant emissions is expected to be reduced. The level of emission reduction is expected to be affected by the supply of bio-naphtha and market conditions. ㅇ(Cement) Air pollutant emissions are expected to decrease through fuel conversion and the reduction of energy consumption but the level of change in air pollutant emissions is uncertain due to the use of waste synthetic resins and mixtures, and its commercialization is predicted to take considerable time. Ⅳ. Forecast of Particulate Matter Concentration in 2030 Based on the Implementation of Carbon Neutrality 1. Research Method ? Research Framework ㅇThe particulate matter concentration simulation was performed for the baseline (2018), the 2030 concentration according to the future baseline scenario, and the 2030 concentration in consideration of carbon neutral implementation (target scenario). The effect of improving the 2030 concentration according to the final implementation of carbon neutrality is defined as the effect of reducing the concentration subject to the implementation of carbon neutrality in comparison to the 2030 basic outlook scenario ㅇThe 2030 emission applied in the basic forecast scenario is assumed to be maintained. As stated above, the 2030 overseas emission of the carbon-neutral goal achievement scenario reflect the reduction scenario derived from the SDS-CLE scenario which indicates the energy demand path and current atmospheric policy to achieve the Sustainable Development Goals (SDGs). ? Designing Air Quality Forecaset Modeling ㅇCAMx v6.2 is applied as the model for air quality simulation, the simulation baseline is also set as 2018 and identical as the emission and climate baseline. The contribution of concentration reduction by emission sector is calculated by applying an emission source allocation method based on the PSAT tool of the CAMx model. Accordingly, it is evaluated by dividing the contribution of concentration reduction by sector to the change in PM2.5 concentration according to the scenario evaluation. 2. 2030 Particulate Matter Concentration Forecast ? 2030 Particulate Matter Concentration (considering the implementation of carbon neutral goals) ㅇThe national annual average PM2.5 concentration in 2018 was 23.1μg/m3, and the basic forecast scenario was 23.0μg/m3, with an increase of about 0.4μg/m3. The same meteorological conditions and overseas emissions were applied and regarding the domestic emissions, according to the basic forecast, SOx and NOx decreased by -20% and -30%, compared to 2018. And a result of an increase of all the other substances were reflected, including PM2.5 8%, VOCs 10%, NH3 4%. Despite the significant decrease in domestic SOx and NOx emissions, there was no significant change in PM2.5 concentration due to the increase in emissions of other substances. ㅇWith the implementation of the carbon neutrality target the national annual average PM2.5 concentration in 2030 is estimated to be about 18.9μg/m3, and it is the result of implementing national and international efforts for carbon neutrality It is estimated that the current air quality standard (annual average PM2.5 concentration of 15μg/m3 or less) can not be achieved by 2030 only by implementing carbon neutrality. Ⅴ. Conclusion and Recommendations ㅇIn regards of air pollution, the sectors with the greatest impact are agriculture, livestock and fisheries and energy and transport. The effect of reducing secondary generated particulate matter through the reduction of ammonia from agricultural and livestock is significant, and it is judged that the effect has been intensified as facilities and vehicles with high emission levels phased out in the energy and transportation sectors, ㅇDue to the rapid improvement in emissions of the energy and transport sectors, it is estimated that a shift to improvement strategies targeted to other relatively weak areas; industrial sectors and buildings, livestock, fisheries and wastes, will be required as the emission contribution of these sectors will drop significantly in the future. ㅇIn the case of the waste sector, although the effect of reducing air pollutant emissions is clear due to the implementation of the carbon neutral strategy compared to the basic forecast, its results shows little change compared to the baseline. This is because the emissions of the basic forecast according to the growth prospects of the waste sector have sufficiently increased to offset the effect of the carbon neutral strategy. For the waste sector intensive measures are needed to reduce the amount of GHG and air pollutants. ㅇAreas of which are not covered by the government's carbon neutral strategy include the use of organic solvent, construction equipment, railways, suspended dust, biological combustion and other sources of area pollution. These emission sources, which are not led by the carbon neutral strategy, must be supplemented in the atmosphere plan, which is expected to bring further GHG reduction effects in addition to the air pollution improvement ㅇAlthough not directly related to GHG reduction, considering the fact that ammonia and VOCs have significant impact on air pollution as precursors for particulate matter and ozone, a separate mitigation plan for air pollution is needed. ㅇDespite several limitations due to the absence of realistic plans and detailed information, the effect of atmospheric pollution derived by CCUS(trial) was identified with considerable energy consumption, economic problems and air pollution increase issues, including equipment construction, Improvement should be preceded to confront factors of air pollution and economic feasibility through continuous technological development in the future.

Table Of Contents

요 약

제1장 서론
1. 연구의 배경 및 필요성
2. 연구의 목적 및 주요 내용

제2장 2030 NDC 및 미세먼지 정책 추진 현황
1. 2030 NDC 상향안 추진 현황
2. 미세먼지 관련 정책 추진 현황

제3장 탄소중립 이행에 따른 2030 미래 배출량 추정
1. 국내 2030 배출 전망 방법
2. 부문별 배출량 추정
3. 동아시아 지역 2030 배출량 추정

제4장 탄소중립 이행에 따른 2030 미세먼지 농도 전망
1. 연구 방법 및 전망 모델링 검증
2. 2030년 미세먼지 농도 전망
3. 배출 부문별 미세먼지 농도 감축 기여 평가

제5장 결론 및 제언
1. 탄소중립 이행에 따른 미세먼지 감축 성과
2. 온실가스, 대기오염물질 동시 감축을 위한 제언
3. 연구의 한계

참고문헌

Executive Summary

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Reports(보고서) > Climate Policy(기후환경정책연구)
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