기후변화에 따른 미세먼지 대기질 변화 추정 및 관련 정책 지원 연구

이승민,최기철,최지원,나건수,이주희,권지수,허선경 한국환경정책평가연구원 2020 기후환경정책연구 Vol.2020 No.-

Ⅰ. 연구의 배경 및 목적 1. 연구 필요성 ❏ 2000년대부터 꾸준한 대기오염물질 배출 저감 노력에도 획기적으로 개선되지 않는 미세먼지 대기질 문제 ㅇ 미세먼지 및 전구물질에 대해 지속적으로 관리정책을 이행한 결과 2010년대 초반까지 서울시의 대기오염물질 배출량과 (초)미세먼지 농도는 계속해서 감소하는 추세 ㅇ (초)미세먼지 농도는 2013년부터 상승하는 추세를 보이다가 2017년부터 다시 소폭 감소하긴 하였으나 여전히 연평균 PM2.5 농도 25μg/m3 안팎에서 증감을 반복하며 정체하는 경향 ❏ 미세먼지 농도와 기상조건·기후변화 간의 관련성 규명을 위한 연구들이 시도되고 있으나 정책적 개선점 도출을 위한 연구는 미흡한 실정 ㅇ 현재까지의 관련 연구들은 기후변화가 대기질에 미치는 영향 규명 또는 미래 기후변화에 따른 대기질 농도 예측 등에 대해서 일부 수행되고 있을 뿐 대기질과 기후변화 간의 관련성을 파악하여 정책적 시사점을 도출하고자 하는 연구는 매우 미흡한 실정 ㅇ 과거의 대기관리정책은 상시적 배출원 관리에 중점을 두었으나, 최근에는 상시적 대책뿐만 아니라 고농도 당일에 대한 비상저감조치(2019.2 도입) 및 고농도 빈발 계절에 대한 계절관리제(2019.11 도입) 등 시간 규모에 따라 목표와 대상을 달리하여 정책을 다각화하는 쪽으로 변화하고 있으며, 이러한 정책 변화 방향에 따라 다양한 관점에서 기상과 대기질의 관련성을 파악하여 정책적 활용 방안 도출 필요 2. 연구 목적 및 범위 ❏ 기상 및 기후변화와 미세먼지 대기질의 관련성 분석 ㅇ 미세먼지 대기질과 관련 기상 요소의 중장기 변화 패턴 분석 ㅇ 미세먼지 농도에 영향을 미치는 주요 기상·기후 인자 분석 ㅇ 다양한 시간 규모(연평균, 계절평균, 고농도 사례 등)에서의 미세먼지 대기질 및 기상 관련성 분석 ㅇ 기후변화와 대기오염(미세먼지)간의 관련 기작 규명 ❏ 미세먼지 농도에 대한 기상변화 기여도 산정 및 기후변화에 따른 미세먼지 대기오염 변화 전망 ㅇ 배출고정-기상변화 모델링 수행에 따른 미세먼지 농도에 대한 기상변화 기여도 분석 ㅇ 미래 기후에서의 미세먼지 대기질 전망을 위한 미세먼지 영향 기상지수 개발 및 예측성 검증 ㅇ 미래 기후에서의 미세먼지 대기질 전망을 위한 모델링 기반 구축 ㅇ 미래 기후 시나리오에 따른 기상변화 및 배출량 저감 목표를 반영한 미세먼지 농도 예측 ㅇ 분석 결과의 검증 및 정책적 시사점 분석 Ⅱ. (초)미세먼지 농도와 기상 여건의 관련성 - 연평균 분석 1. 연평균 미세먼지 농도 및 기상 요소 변동 추이 ㅇ 최근 4년간의 연평균 (초)미세먼지 농도는 2016년 이래 3년간 감소하다가 2019년 다시 소폭 증가(그림 1 참조) ㅇ 2019년도의 기상 여건은 전년도에 비해 기온 상승, 풍속 약화, 강수량 감소로 미세먼지 농도에 좋지 않은 여건 조성(그림 2 참조) 2. 연평균 미세먼지 농도에 대한 기상변화 기여도 확인 ❏ 기상변화에 따른 지역별 연평균 초미세먼지 농도 변화 ㅇ 배출고정-기상변화 모델링을 수행하여 기상변화에 따른 초미세먼지 농도 변화율을 분석한 결과, 2012년 이후에는 대부분의 지역에서 초미세먼지가 높아지는 기상조건 형성 ㅇ 기상요인에 의한 지역별 초미세먼지 농도는 대체적으로 유사한 변화 수준을 보였으나 일부 기간(2013~2016년)에서는 지역별 영향이 상이한 사례 존재(그림 3 참조) ❏ 2016년 대비 기상 및 그 외(비기상) 요인에 의한 농도 기여 ㅇ 2012년 이전까지는 배출 등 비기상 요인이 농도에 기여하는 비중이 크며, 점차 감소하는 경향을 나타낸 반면, 2013년 이후에는 기상 및 비기상 요인 모두 뚜렷한 변화 없음(그림4 참조) ㅇ 이러한 결과는 2012년 이전에는 국내외 대기오염물질 배출 변화 등 비기상 요인이 미세먼지 농도 감소를 주도하였으나(기상 영향은 상대적으로 낮은 수준), 2012년 이후에는 상대적으로 낮은 농도 수준과 함께 높아진 기상 영향으로 배출 저감에 따른 뚜렷한 농도 변화를 체감하기 쉽지 않음을 의미함 Ⅲ. (초)미세먼지 농도와 기상 여건의 관련성 - 계절별, 월별 분석 1. 최근의 계절별 풍속 변화 추이 및 미세먼지 농도에 대한 기상변화 기여 분석 ❏ 계절별 풍속 및 풍속 정체일 수의 변화 추이 ㅇ 최근 20년 기간(2001~2019년)의 계절별 풍속 변화 추이는 2014년 이후 모든 계절에서 풍속 감소 경향을 보였으며, 특히 겨울철 풍속 감소 패턴이 뚜렷함 ❏ 배출고정-기상변화 모의실험에 따른 계절별 평균 미세먼지 농도에 대한 기상변화 기여 분석 ㅇ 계절별, 연도별 기상요인에 의한 PM_2.5 농도 변화는 봄철과 가을철이 가장 낮으며, 여름철에 상대적으로 큰 변화폭을 나타냄 ㅇ 겨울철의 경우 특히 2012년 이후 대부분 기간의 기상여건이 연구 기준연도인 2016년 대비 미세먼지 농도에 악조건을 형성하는 점이 특징적 2. 계절관리제 기간 초미세먼지 농도 변화 추이 및 기상변화 기여도 분석 ❏ 계절관리제 기간 지역별 초미세먼지 농도 변화 추이 ㅇ 초미세먼지 농도는 대체로 계절관리제 기간(1~3월, 12월) 중 12월에 최젓값, 3월에 최고치 수준에 이르는 경향을 나타냈고, 2018년 말부터 2019년 3월까지 농도가 급격하게 증가하다가 이후 급격한 감소(최근 5년 중 최저 수준) ㅇ 배출고정-기상변화 모의실험 결과, ’19년 12월~’20년 3월의 기상 여건은 전년 동월대비 전반적으로 유리한 조건이지만 최근 기간인 2016~2019년 전체와 비교하면 평이한 수준임. 다만 월별로 구분하여 살펴보면, 상대적으로 3월의 기상 여건은 2017~2019년 동월에 비해 초미세먼지 농도가 낮아지는데 호조건을 형성하여 미세먼지 농도 감소의 주요 원인으로 기여(그림 5 참조) 3. 2020년 계절관리제 기간 기상 요소별 여건 분석 ❏ 2015~2020년 기간 동안 계절관리제 기간에 대한 바람(풍향, 풍속), 기온, 강수 변화 ㅇ 바람의 경우 2020년에는 동풍 계열의 강한 바람이 주로 불었으며 이는 풍향 및 풍속면에서 모두 유리한 조건 ㅇ 기온의 경우, 2017~2018년이 가장 낮고 2020년이 가장 높았으며, 이는 2020년이 매우 불리한 기상여건 ㅇ 강수량의 경우 최근 5년 중 2020년 3월에 강수량이 적은 편이나 1~2월은 가장 많은 강수량을 기록하였고, 이는 2020년 3월은 불리한 여건이나 1~2월은 유리한 기상 여건으로 판단 4. 비기상 요인 변화 추정: 국내외 배출량 감소 ❏ 계절관리제 기간 대비 초미세먼지 농도 변화 추이 및 원인 분석 ㅇ 계절관리제 기간의 초미세먼지 관측 농도의 경우 2016~2017년 약 31μg/m³, 2017~2018년 약 30μg/m³, 2018~2019년 약 33μg/m³, 2019~2020년 약 25μg/m³으로 연평균 농도 범위에 비해 높은 수준 ㅇ 배출고정-기상변화 모의실험 결과, 2016~2017년 대비 이후 기간의 기상 조건은 모두 미세먼지 농도 증가에 기여하였으며, 비기상 요인에 의한 농도 감소분이 기상 요인에 의한 농도 증가보다 상대적으로 크게 작용함에 따라 2018~2019년 외 계절관리제 기간의 농도 급감 원인은 비기상 요인에 의한 것으로 판단 ❏ 모의실험 결과에 대한 미세먼지 농도의 변동성 원인 중 비기상 요인(국내 배출량 감소) 추정 ㅇ 수도권 지역의 교통량은 2019년 대비 2020년 계절관리제 기간에 감소하는 경향이며(1~3월 평균 기준, 한강대로 118만 1,000대/일 → 102만대/일, 청계천로 및 종로 92만대/일 → 84만 5,000대/일, 공항대로 96만 3,000대/일 → 95만 5,000대/일), PM_2.5 농도는 2019년에는 도로변 대기 측정망이 도시 대기 측정망보다 대체로 더 높은 농도가 관측된 반면(한강대로 43μg/m³ → 중구 35μg/m³, 청계천로 39μg/m³ → 종로구 34μg/m³, 종로 36μg/m³ → 종로구 34μg/m³, 공항대로 44μg/m³→ 강서구 39μg/m³), 2020년에는 두 측정망 간의 농도 차이가 줄어드는 경향 ㅇ 최근 기간 대비 초미세먼지 농도의 급감은 도심지역의 교통량 감소 및 PM2.5 관측 농도 감소 등의 국내 배출량 감소로 인한 비기상 요인 중 하나로 판단 ❏ 모의실험 결과에 대한 미세먼지 농도의 변동성 원인 중 비기상 요인(국외 배출량 감소) 추정 ㅇ 2016~2020년 기간의 한중 대기질 변화를 확인한 결과, 2020년 2월 전후로 우한시 주변 지역의 대기질이 개선되었음을 확인하였고(2019년 대비 2월과 3월의 AOD가 각각 15.4%, 17.2% 감소), 이는 코로나 바이러스로 인한 중국 곳곳의 공장 가동 중단, 교통량 감소 등의 요인으로 판단 Ⅳ. (초)미세먼지 농도와 기상 여건의 관련성 - 고농도 사례 분석 1. 고농도 미세먼지 발생 패턴 변화 분석 ❏ 고농도 미세먼지 연간 발생 빈도·강도 및 지속일 수 변화 ㅇ 서울시 초미세먼지 고농도 사례 발생 빈도를 살펴보면 대기질이 꾸준히 개선되었던 P1 기간에는 전체 고농도 사례 발생일 수도 꾸준히 감소하나 P2 기간에는 발생일 수 증감이 반복됨(그림 6 참조) ㅇ 대기질 개선 기간(P1)에는 장기간 고농도 사례의 빈도가 감소하지만, 농도 변화가 정체하는 기간(P2) 중 최근 기간(2017년 이후)에는 장기간 고농도 사례의 빈도 증가 ❏ 계절별 고농도 사례 발생 빈도 변화 ㅇ P1 기간(2005~2012년)과 P2 기간(2013~2019년)의 고농도 총 사례 일 수는 각각 575일, 436일이며, 연평균 발생일 수는 각각 71.9일, 62.3일로 전반적으로 고농도 사례 발생 자체는 다소 감소 ㅇ 계절별 발생일 수를 비교하면 P1 기간에 비해 P2 기간에 봄철(26.5% → 36.2%)과 겨울철(33.0% → 39.2%)의 발생 비중이 증가하고 여름철(21.0% → 13.1%)과 가을철(19.5% → 11.5%)의 발생 비중이 감소 ㅇ 최근 여름철 및 가을철에 비해 겨울철과 봄철의 풍속이 크게 약화되어 고농도 초미세먼지 발생에 유리한 조건을 조성한 것으로 추정 2. 초미세먼지 고농도 사례 발생에 영향을 미치는 기상조건 ❏ 초미세먼지 고농도 사례 발생일의 기상장 특성 ㅇ 초미세먼지 고농도 사례 발생일의 기상장 특성을 P1과 P2의 두 기간에 대해 분석해보면, 최근(P2) 기간에 한반도 서쪽으로는 유라시아 고기압이 약화되고 한반도 및 아시아 중위도 고기압이 강화되며, 한반도 동쪽으로는 알래스카 지역의 고기압이 강화되고 알류시안 저기압이 강화됨 ㅇ 한반도 서쪽의 기압계 변화에 따라 우랄블로킹이 약화되어 동아시아 지역 서풍 약화 및 대기 정체 유발하여 미세먼지 고농도 사례 발생에 기여한 것으로 추정 ㅇ 한반도 동쪽의 알류시안 저기압 강화는 초미세먼지 고농도 사례발생 시 우리나라에 위치한 이동성 고기압이 동쪽으로 빠져나가지 못하게 하는 일종의 블로킹으로 작용하여 미세먼지 고농도 사례 장기화에 기여하는 것으로 추정 3. 기후변화와 한반도 미세먼지 고농도 사례 발생 간의 연관 가능성 분석 ❏ 기후적 관점에서 대규모 기상장의 변화가 미세먼지에 끼치는 영향 ㅇ 최근 기간의 초미세먼지 고농도 사례 빈발과 장기화에 영향을 미친 대규모 기압계 변화에는 온난화로 인한 해수면온도 상승과 북극 해빙의 변화가 중요한 역할을 한 것으로 추정 ㅇ 온난화에 따른 북극 지역 바렌츠해에서의 해빙 감소가 유라시아 상층 고기압 약화 및 동북아 상층 고기압 강화를 유발함으로써, 한반도 미세먼지 농도 상승에 영향을 주었을 가능성 ㅇ 북극 지역 베링해에서의 해빙이 감소하면서 강화된 알류시안 저기압에 의한 블로킹 현상 강화로 인해 한반도 지역의 대기 정체가 증가하여 고농도 사례 장기화에 기여하였을 가능성(그림 7 참조) Ⅴ. 결론 및 정책적 시사점 ❏ 현행 미세먼지 관련 정책 보완 필요 ㅇ 최근 20년 기간에 대해 배출고정-기상변화 모델링을 수행하여 초미세먼지 농도에 대한 기상변화 기여도를 확인한 결과 최근에는 상대적으로 미세먼지 농도에 대한 기상 요인에 의한 기여가 비기상 요인의 비중과 비슷한 수준으로, 대기질 관리에 있어 배출 저감과 더불어 기상변화 고려 필요 ㅇ 미세먼지 종합계획의 목표 달성을 위해 상대적으로 기상의 영향에 민감해진 현재 상황을 고려하여 배출 저감 목표량 강화, 일정 수준의 농도 범위 제시 등 구체적인 목표 설정 필요 ㅇ 국내 정책 추진 성과 평가 시 기상의 영향을 함께 평가하여 정확하고 올바른 방법으로 정책 평가 및 개선점 모색 필요 ㅇ 기후변화와 대기질의 관련성을 고려하여 대기관리와 기후변화 완화 정책을 연계 추진해야 하며, 기상 관련 계절 전망 및 중기 전망 등을 고려하여 대기질 전망 및 대기관리 목표 설정 필요 Ⅰ. Background and Necessity of Research 1. Necessity ❏ The air quality problem due to fine particulate matter has not improved dramatically despite efforts to reduce emissions of air pollutants since the 2000s. ㅇ As a result of the continuous implementation of the management policy for fine particulate matter and its precursors, Seoul’s air pollutant emissions and ultrafine particulate matter concentrations continued to decrease until the early 2010s. ㅇ The concentration of ultrafine particulate matter has been increasing since 2013 and then decreased slightly from 2017, but now it tends to be stagnant with fluctuations around the annual mean PM2.5 concentration of 25μg/m3. ❏ There are research attempts to clarify the relationship between fine particulate matter concentration and weather conditions and climate change, but studies to make policy improvements are insufficient. ㅇ Air quality-related studies to date have only been conducted to determine the impact of climate change on air quality or to predict air quality concentrations according to future climate change. Research to draw policy implications by grasping the relationship between air quality and climate change is still inadequate. ㅇ In recent fine particulate matter-related policies, a detailed diagnosis of the possibility of achieving the target concentration presented in the ‘Comprehensive Plan on Fine Dust’ which takes into account the recent weather conditions and nvestigations of the relationship between weather and air quality at various time scales(the seasonal management system and emergency reduction measures) are being carried out it is necessary to grasp the relationship between weather and air quality from various angles according to such change in air management policy and to derive utilization plans for policy development. 2. Research purpose and scope ❏ Analysis of the relationship between weather and climate change and fine particulate matter air quality ㅇ Analysis of mid- to long-term change patterns of fine particulate matter air quality and related meteorological factors ㅇ Analysis of major weather and climate factors affecting the concentration of fine particulate matter ㅇ Analysis of air quality and meteorological relevance of fine particulate matter in various time scales (annual average, seasonal average, high concentration cases, etc.) ㅇ Investigation of the mechanisms related to climate change and fine particulate matter air pollution ㅇ Verification of analysis results and analysis of policy implications ❏ Calculation of contributions of meteorological changes to fine particulate matter concentration and forecasts of changes in fine particulate matter pollution due to climate change ㅇ Analysis of the contribution of meteorological changes to the fine particulate matter concentration based on the fixed emission-weather change model ㅇ Development of a meteorological index for the impact of fine particulate matter and verification of the predictability for forecasting fine particulate matter air quality in the future climate ㅇ Establish the modeling base for forecasting fine particulate matter air quality in the future climate ㅇ Prediction of fine particulate matter concentrations reflecting climate change and emission reduction targets according to future climate scenarios ㅇ Verification of analysis results and analysis of policy implications Ⅱ. Relationship between Ultrafine Particulate Matter Concentration and Weather Conditions: Analysis of the Annual Average Levels 1. Annual average fine particulate matter concentration and changes in meteorological factors ㅇ The concentration of ultrafine particulate matter in 2019 increased again, shifting from the deceasing trend of three years since 2016. ㅇ Compared to the previous year, the weather conditions in 2019 created an unfavorable environment for the concentration of fine particulate matter overall, with the increase in temperature, decrease of wind speed, and decrease in precipitation. 2. Confirming the contribution of weather changes to the annual average fine particulate matter concentration ❏ Changes in the annual average ultrafine particulate matter concentration by region due to weather changes compared to 2016 ㅇ After 2012, most regions saw meterological conditions that increased the concentration of ultrafine particulate matter. Taking a look at each region, most regions exhibited similar changes in terms of the concentration level of ultrafine particulate matter; for a certain period of time, however, different trends were observed by region. ❏ Contributions of weather and other(non-weather) factors to concentration compared to 2016 ㅇ Before 2012, the contribution by non-weather factors was dominant, but then it showed a tendency to gradually decrease. Since 2012, the overall concentration has been stagnant without any obvious change in the weather and non-weather factors. ㅇ According to these results, before 2012, non-weather factors such as changes in domestic and foreign air pollutant emissions were the leading cause for changes in fine particulate matter(weather impact was relatively low), and after 2012, it can be thought that it is hard for people to feel the changes in the concentration which occur due to emission reduction. Ⅲ. The Relationship between Ultrafine Particulate Matter Concentration and Weather Conditions: Seasonal and Monthly Analysis 1. Analysis of changes in wind speed by season and the contribution of weather changes to fine particulate matter concentration during the recent period ❏ Changes in wind speed by season and the number of days with stagnant air ㅇ Wind speed over the last 20 years(2001~2019) has shown a tendency to decrease in all seasons since 2014, especially in winter. ❏ Analysis of the contribution of weather changes to the average concentration of fine particulate matter by season based on the simulation model of fixed emissions-weather changes ㅇ The contribution of meteorological conditions to fine particulate matter concentration was analyzed based on the simulation where a fixed amount of emissions and weather changes were applied for the period of the last 20 years. ㅇ Compared to 2016, the changes in PM2.5 concentration have been relatively small in winter since 2012(this tends to be the opposite in other seasons); in terms of the degree of fluctuation of particulate matter concentration by season, the weather effects in summer have the widest range of fluctuation while winter shows the narrowest range. ㅇ In the case of changes in the concentration of each season, the concentration of ultrafine particulate matter tended to increase in most seasons(excluding autumn) due to weather factors. ㅇ When looking at the rates of increase and decrease of the concentration of ultrafine particulate matter by period P1(2005~2012) and P2(from 2013 onwards, the weather in the period P2 acted as a bad condition for ultrafine particulate matter air quality compared to the previous period, and the range of change in concentrations due to weather factors was relatively small. 2. Analysis of changes in ultrafine particulate matter concentration and the contribution of weather changes under the seasonal management system ❏ Changes in the concentration of ultrafine particulate matter by region under the seasonal management system ㅇ The concentration of ultrafine particulate matter tended to reach the lowest level in December and the highest level in March during the seasonal management period, and the concentration rapidly increased from the end of 2018 to March 2019, and then decreased rapidly(the lowest in the last 5 years). ㅇ Fixed emission-weather change simulation results: The weather conditions in 2020 are favorable compared to the previous year, but compared to the recent period of 2016-2019 overall, they are at a modest level. In terms of the average rate of change in the average monthly fine particulate matter concentration in Korea, weather conditions in March are especially favorable with the low concentration of ultrafine particulate matter compared to 2017-2019. 3. Analysis of the conditions by weather factor during the seasonal management period of 2020 ❏ Wind(wind direction, wind speed), temperature, and precipitation changes over the period 2015-2020 ㅇ In the case of wind, strong winds from the east were predominant in 2020, which is favorable for both direction and speed. ㅇ Temperatures were the lowest in 2017-2018 and the highest in 2020, which means it was a very unfavorable weather condition for 2020. ㅇ In the case of precipitation, it was low in March 2020 during the past five years, but the highest rainfalls were recorded in January and February, which were determined as unfavorable conditions for March 2020 and favorable conditions for January and February. 4. Estimation of changes in non-meteorological factors : domestic and international emission reductions ❏ Trend and cause analysis of changes in ultrafine particulate matter concentration compared to the seasonal management period ㅇ In the case of the ultrafine particulate matter concentrations observed during the seasonal management period, it was 31μg/m³ in 2016-2017, 30μg/m³ in 2017-2018, 33μg/m³ in 2018-2019, and 25μg/m³ in 2019-2020, all of which are higher than the average concentration range. ㅇ Simulation results of fixed emission-weather change: Weather conditions in both 2016 and 2017 contributed to the increase in fine particulate matter concentration, and the decrease in concentration due to non-meteorological factors was greater than the increase in concentration due to weather factors. ❏ Estimation of non-weather factors(reduction of domestic emissions) among causes of fine particulate matter concentration variability in simulation results ㅇ Traffic volume in the Seoul metropolitan area tends to decrease during the 2020 season management period compared to 2019(Hangang-daero 1,181 →1,020 thousand vehicles per day, Cheonggyecheon-ro and Jongno 920 →845 thousand vehicles per day, Gonghang-daero 963→955 thousand vehicles per day, based on the average of traffic volume by January-March), and while the PM_2.5 concentrations measured by two monitoring networks have not much difference in 2020, the PM2.5 concentrations measured by the roadside monitoring networks were generally higher than those measured by the urban air monitoring networks in 2019(Hangang-daero 43μg/m³ → Jung District 35μg/m³, Cheonggyecheon-ro 39μg/m³ →Jongno District 34μ g/m³, Jongno 36μg/m³ →Jongno District 34μg/m³, Gonghang-daero 44μg/m³ →Gangseo-gu 39μg/m³ in 2019). ㅇ The sharp drop in the ultrafine particulate matter concentration compared to the recent period is considered to be cased by one of the non-weather factors due to the decrease in domestic emissions, such as a decrease in traffic volume in urban areas and a decrease in PM_2.5 concentrations observed. ❏ Estimation of non-weather factors(international emission reductions) among causes of fine particulate matter concentration variability in simulation results ㅇ The changes in air quality in Korea and China during the 2016-2020 period confirmed that air quality around Wuhan City improved around February 2020(AOD in February and March decreased of 15.4% and 17.2%, respectively, compared to 2019), which can be attributed to plant shutdowns and traffic reduction in China due to the coronavirus. Ⅳ. Relationship between UltraFine Particulate Matter Concentration and Weather Conditions: Case Analysis of High Concentrations 1. Analysis of the change in the pattern of high fine particulate matter concentration ❏ Changes in the annual frequency, intensity, and the number of days with high concentrations of fine particulate matter ㅇ In terms of the frequency of high concentration cases of ultrafine particulate matter in Seoul, the number of days with high concentration cases in the P1 period when air quality steadily improved decreases, but the number of occurrences in the P2 period repeatedly increases and decreases. ㅇ The frequency of long-term high concentration cases during the period when air quality improved(P1), but the frequency of long-term high concentration cases increases after the recent period of 2017(P2). ❏ Changes in the frequency of high concentration cases by season ㅇ The total numbers of high concentration cases in the P1 and P2 periods are 575 days and 436 days, respectively, and the average annual occurrences are 71.9 days and 62.3 days, respectively, with the overall occurrence of high concentration cases slightly decreasing. ㅇ Comparing the numbers of seasonal occurrences, the proportion of occurrences in spring(26.5%→36.2%) and winter(33.0% →39.2%) increased and the proportion of occurrences in summer(21.0%→13.1%) and autumn(19.5%→11.5%) decreased during P2 compared to the P1 period. ㅇ It is estimated that the wind speed in winter and spring has recently greatly decreased compared to summer and autumn seasons, creating favorable conditions for the generation of high concentrations of ultrafine particulate matter. 2. Weather conditions affecting the occurrence of high concentration cases of ultrafine particulate matter ❏ Characteristics of meteorological fields on the date of occurrence of high concentration of ultra fine particulate matter ㅇ In recent years(P2) high pressure over Eurasia has weakened, mid-latitude high pressure over the Korean peninsula and Asia has been strengthened, and noticeable changes have been made such as high pressure over Alaska and the Aleutian low pressure. ㅇ he weakening of Ural Blocking has weakened west winds over East Asia causing air stagnation and this results in high concentration cases of fine particulate matter; also, the cyclonic deviations over the northern part of Japan prevents the anticyclonic deviations over Korea from passing, resulting in long-term high concentrations of fine particulate matter. ㅇ The recent rise in temperature and air pressure in Alaska and the eastern part of the Bering Sea may have caused air stagnation near the Korean Peninsula, contributing to the increase in concentration and the prolonged high concentration. 3. A Study on the relationship between climate change and high fine particulate matter concentration cases on the Korean Peninsula ❏ Effect of large-scale changes in the weather field on fine particulate matter from a climate perspective ㅇ Despite the recent decrease in emissions on the Korean Peninsula, the number of high concentrations of fine particulate matter has increased since 2013, and the causes for this include various changes in weather fields. ㅇ The increased concentration of fine particulate matter over the Korean peninsula may be attributed to the strengthened Aleutian Low following a reduction in geopotential height of the North Pacific which results from the decrease in Arctic sea ice, or the weakened high pressure over the upper part of Eurasia and the strengthened high pressure over the upper part of the Northeast Asia, led by the decreased sea ice in the Barents Sea. ㅇ The change in sea ice area is closely related to warm currents in Alaska and other regions, so the high concentration cases may have increased as fine particulate matter stays on the Korean Peninsula for a long time resulting from the decrease in Arctic sea ice during the P2 period due to the strengthening of the Aleutian Low. ㅇ Changes in Arctic sea ice and large-scale weather systems due to the recent warming may have a significant impact on the occurrence of the long-lasting high-concentration fine particulate matter cases in Korea. Ⅴ. Conclusion and Policy Implications ❏ Need to supplement current fine particulate matter related policies ㅇ As a result of confirming the contribution of meteorological changes to the concentration of ultrafine particulate matter through fixed emission-weather change modeling for the last 20 years, the recent contributions of meteorological factors to the concentration of fine particulate matter is relatively similar to that of non-weather factors. As such, it is necessary to consider climate change as well as emission reduction in air quality management. ㅇ In order to achieve the goal of the comprehensive fine particulate matter plan, it is necessary to set specific goals such as strengthening the emission reduction target amount and presenting a certain level of the concentration range in consideration of the current situation, which is relatively sensitive to the effects of the weather. ㅇ When evaluating the performance of domestic policy, it is necessary to evaluate the effect of the weather together and evaluate the policy in an accurate and correct way and seek improvement points. ㅇ Follow-up studies on mechanisms related to climate change and air quality should be continuously conducted, and air quality forecasts and air management targets need to be set in consideration of weather-related seasonal and mid-term forecasts.

미세먼지 통합관리 전략 수립 연구

심창섭,이승민,한진석,최기철,공성용,공지영,정은혜,정예민,나건수,김은정,신정우,허종배 한국환경연구원 2021 사업보고서 Vol.2021 No.-

Ⅰ. 연구의 배경 및 목적 1. 연구의 배경 □ 연구의 목적 ○ 본 연구의 목적 - 미세먼지 ‘통합관리’의 의미 ㆍ 미세먼지 ‘통합관리’라 함은 기본적으로 국가의 미세먼지를 저감하기 위한 목적으로 모든 관련된 요소(부문)를 일관된 시스템으로 관리하는 ‘수평적’ 통합의 관리전략을 의미함 ※ 여러 부문을 아우르는 오염원 배출관리, 지역차원의 관리, 소통 및 거버넌스 등 다차원적인 해결과제에 대한 종합적 관리방안을 지원하는 연구를 의미함 ※ 그러나 시대적 흐름에 따라 향후 탄소중립정책, 보건 영향 등 인접 분야에서 다학적 차원의 통합연구로 발전할 필요성이 있음 - 본 연구의 목적은 ‘미세먼지 관리’라는 주제로서 여러 부문을 아우르는 통합적 관점에서 현재의 국가 및 지역단위 미세먼지 정책지원을 위한 수요를 파악하고 미세먼지의 배출원과 물질, 지역 차원의 사회적 비용을 고려한 종합적인 미세먼지 정책의 개선을 제안하고 이행을 지원하고자 함(총 5년 연구 중 4차 연도 연구) □ 국내 미세먼지의 실태 ○ 2021년 주요 미세먼지 현황과 실태 - 2020년 우리나라 초미세먼지 농도는 연평균 19μg/㎥으로 2019년 연평균 농도(23μg/㎥)에 비해 크게 개선된 것으로 나타남. 이러한 추세는 2021년도에도 계속되고 있어(2021년 연평균 초미세먼지 농도 18μg/㎥) 현재까지 2024년 정부의 초미세먼지 목표 농도(16μg/㎥)에 근접하고 있는 것으로 평가됨 - 기상학적 개선 및 팬데믹 영향에 의한 여전한 사회경제활동 위축에도 불구하고 미세 먼지 계절관리제 등 정부의 다양한 정책의 이행성과가 점차 드러나는 것으로 평가되고 있으므로 저감정책의 정량적 효과에 대한 정밀한 평가가 지속적으로 필요함 Ⅱ. 국내외 미세먼지 대응정책 현황 1. 국내 미세먼지 정책 현황 □ 현재 추진된 정부 정책 현황 ○ 2021년 정부의 주요 정책 방향 - 최근 정부는 『미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)』의 1차 연도 평가를 실시하였으며 주요 전문가 의견은 다음과 같음 ㆍ 산업발전 부문에서는 『미세먼지 고농도 시기(2019.12~2020.3) 대응 특별대책』, 『권역별 대기환경관리 기본계획(2020-2024)』 등을 통해 권역별 대기오염물질 배출 총량제를 도입하였으며, 고농도 시즌의 발전 상한 제약 등을 통해 미세먼지 농도 개선에 기여하고 제도적 발판을 마련하였음 ㆍ 그러나 지속적이고 가시적인 성과 창출을 위해서는 책임과 보상이 따르는 명확한 거버넌스상의 뒷받침이 필요하며, 도서지역 등의 신재생 에너지 보급 등을 통하여 탄소중립정책과의 정합성을 제고할 필요가 있음 ㆍ 수송 부문에서는 노후 경유차 퇴출 및 「항만지역 등 대기질 개선에 관한 특별법(이하, 항만대기질법)」 등의 개선을 통해 선박연료에 대한 기준 강화 등의 가시적 성과가 있었음. 그러나 미세먼지 기여가 큰 화물차에 대한 친환경화와 비도로 부문을 포함한 배출목록의 정확성 제고를 통하여 관리 기반을 개선해야 할 필요가 있음(현재 국가 연구개발사업으로 개선 중) ㆍ 기타 농축산 부문에는 현재 암모니아 배출자료의 시공간적 정확성 제고가 필요하며, 구체적인 암모니아 감축목표 설정과 이행 로드맵이 필요함. 또한 재비산먼지 저감을 위한 저마모타이어 상용화를 위한 지원대책이 필요하다는 지적이 있음 ㆍ 건강, 소통 분야에서는 정부의 ‘고농도 미세먼지 대응 매뉴얼’ 책자 배포 및 미세먼지 집중관리구역 지정, 관련 교육 콘텐츠 개발 등의 노력이 있었으나, 미세먼지 감축의 성과 측정이 국민 건강영향의 개선이라는 목표를 통해 평가되어야 한다는 지적이 있으며, 배출량, 농도 등 보다 정확한 정보 제공을 통해 신뢰에 기반한 대국민 소통 확대가 필요하다는 전문가 지적이 있음 - 2050 탄소중립에 대응하기 위해 「기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법(이하, 탄소중립기본법)」(2021.9.24)이 제정되어 향후 에너지 전환에 따른 대기환경 개선 및 정책 간 정합성 제고가 요구됨. 또한 『제9차 전력수급기본계획(2020-2034)』에서 전력수급 중 친환경 전원화가 가속화됨에 따라 중장기적으로 국내 대기질 개선을 기대할 수 있음 - 도금·염색업종에 특화된 유해화학물질 취급시설 기준(2021.3.15)이 시행되면서 한국표준산업분류에 따른 도금, 염색가공 및 모피, 가죽 제조업 사업장과 공정에 적용됨 2. 국외 미세먼지 정책 사례 □ 미국의 대기 정책 사례 ○ 캘리포니아주 대기개선 사례 - 캘리포니아주는 교통 부문의 에너지 소비가 가장 많으며(~39%), 에너지원으로 천연가스와 수송 부문의 휘발유 사용 비중이 높음(2018년 기준). 연간 대기오염물질 총배출량은 2017년에 2008년의 40% 수준으로 감소하였으며, LA 지역은 2015년 이후 미국 초미세먼지 환경기준을 만족하게 되었음 ㆍ 주요 정책으로는 도로, 비도로(항만 등)의 ZEV 차량으로의 전환, 연방 및 국제 규정에 따르는 선박엔진규정 이행, 소비제품의 VOCs 배출 규제 및 정유업계의 제품에 대한 탄소배출권제 도입을 통한 규제 강화 등이 있음 ㆍ 미국은 기본적으로 BACT(최적가용저감기술)를 활용하도록 하고 있으며, 암모니아 배출목록을 구체화하고 축산 부문의 사료공급 조절과 분뇨 저장환경 개선, 그리고 바이오필터를 도입하여 암모니아 배출 저감을 이행 중임 ㆍ 미국의 연방 및 주 정부는 각각 비도로 및 도로 부문에 대한 관리를 시행하고 있으며, 점·면 오염원에 대해서는 카운티별로 관리구역을 담당하는 이원화정책이 자리를 잡았음 ○ 그러나 미국에서는 21세기에 들어 서부지역을 중심으로 기후변화의 영향에 따른 산불발생으로 초미세먼지 고농도 현상이 나타났으며(예: 2020년 초대형 산불), 폭염과 강수현상의 양극화 등 기후변화와 관련된 대기질 문제가 대두하고 있어 글로벌 차원의 장기적 해법을 모색하고 대응해야 하는 상황임. 이러한 사례는 국내 대기질 관리에 있어 기후대응의 중요성을 암시하고 있음 ○ 또한 남캘리포니아주에서 실시하고 있는 다중 대기 독성물질 노출 평가(MATES) 프로그램은 정기적으로 37개의 대기 중 독성물질을 측정하고 인체 노출에 의한 위해성을 장기적으로 관찰하고 있음 ㆍ 이 프로그램을 통해 디젤 엔진의 배출량 대비 독성위험이 매우 높은 것으로 알려졌으며, 국내 대기관리의 방향에 주는 시사점이 큼 ㆍ 오염물질의 농도관리와 건강위해도가 일치하지 않음이 밝혀졌고, 이는 국내 대기 오염 정책도 인체위해성 저감을 위한 방향으로 전환해야 함을 암시함 ○ 바이든 행정부 대기 정책 변화 - 바이든 행정부는 기후변화 문제를 최우선 국정과제로 설정하면서 청정에너지시스템으로의 전환을 공약하였으며, 전임 트럼프 행정부가 시행한 각종 화석에너지 지원책과 규제 완화정책을 되돌리고자 함 ㆍ 트럼프 행정부에서 제정된 ‘Cost-Benefit Rule’과 ‘Guidance Document Rule’이 2021년 폐지됨 ㆍ 2030년까지 신차 판매의 절반이 탄소 무배출 차량이 될 것이라는 목표를 설정하였으며, 강화된 기업평균연비제도(CAFE) 개정안이 제안됨 ㆍ 대규모 인프라 투자계획이 통과됨에 따라 전기차 및 충전 인프라 지원에 5년간 150억 달러가 투자될 예정임 □ 유럽의 대기 정책 사례 ○ 유럽 그린딜 - 유럽 그린딜(Green Deal)은 2050년 기후중립 달성을 목표로 사회 전반에 걸쳐 녹색 전환을 이루어내기 위한 정책 패키지로, 대기·물·토양 무공해 목표를 포함하고 있으며, 특히 대기 부문에서는 다음과 같은 정책 추진을 예고함 ㆍ EU 대기질 표준(AAQ: Ambient Air Quality)을 WHO 권고 수준에 맞추어 상향 조정 ㆍ 수송 부문 배출기준 강화(Euro 7) 및 청정연료 전환법 제정 ㆍ 실내공기질 개선을 위한 정책수단 및 경로평가 및 법 제정 ㆍ 대기오염물질 배출량 감축 약정(NEC) 지침 이행에 대한 관리·감독 강화 - 온실가스 감축을 위한 강력한 추동이 대기오염물질 감축의 시너지 효과를 크게 가져올 것으로 예상됨 Ⅲ. 미세먼지 관련 법제도 분석 및 개선방안 1. 미세먼지 관련 법제도의 현안 ○ 현재 정부 정책과 입법의 강력한 추진으로 관련 법령이 증가함 - 『대기환경개선 종합계획(2016-2025)』, 『장거리 이동 대기오염물질 피해방지 종합대책(2018-2022)』, 『미세먼지 관리 종합계획(2020-2024)』, 『항만지역 등 대기질 개선 종합계획(2020-2024)』 등 관련 법정계획이 다수 있으며, 다수의 내용이 중첩·혼재되어 있음 - 「미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법(이하, 미세먼지법, 2019)」, 「대기관리권역의 대기환경개선에 관한 특별법(이하, 대기관리권역법, 2020)」, 「환경오염시설의 통합관리에 관한 법률(이하, 환경오염시설법, 2017)」은 모두 미세먼지 관리 및 규제에 대한 주요 목적을 갖고 있어 법상의 위계 확립과 간소화가 필요한 상황임 - 규제는 강화되고 있으나 담당 공무원 및 사업장이 인허가 제도 등 관련 법령의 복잡화로 현장에서 이행하는 데 어려움을 겪는 것으로 나타남 - 미세먼지와 관련된 입법상 기구는 환경노동위원회뿐 아니라, 행정안전위원회(재난 및 안전관리), 산업자원중소기업위원회(액화석유가스 안전관리 및 사업), 농림해양 수산위원회(항만지역 등 대기질 개선) 등 다양하여 입법 논의상의 복잡성이 있음 - 최근 정부의 「탄소중립기본법(2021)」 제정으로 향후 연료전환 등의 영향이 미세먼지 저감 이슈와 직접 연계되어 이러한 관련 법제도와의 정합성 고려가 필요함 2. 향후 미세먼지 관리 개선을 위한 법제도 개선안 ○ 미세먼지 대응을 위한 범부처적 거버넌스 구축 필요 - 「미세먼지특별법」에 따라 국무총리 소속으로 ‘미세먼지 특별대책 위원회’가 설치되었음. 이러한 취지를 발전시켜 기후-대기-에너지 등을 관할하는 부처의 통합화가 바람직 할 것으로 사료됨. 또한 유사한 대기질 관리와 관련된 위원회가 산재해 있어 향후 기후대응(탄소중립)과 대기오염관리를 통합하고 일원화하는 위원회의 신설이 바람직할 것으로 사료됨(예: 기후-대기통합관리위원회) - 또한 유럽 등 선진국에서는 이미 온실가스가 대기오염물질로 규정되고 대기오염물질 배출량과 함께 산정되고 있으므로 국내에서 ‘국가 미세먼지 정보센터’와 ‘국가 온실가스 정보센터’의 통합운영이 실현되어야 함(일원화된 국가 인벤토리로 운영될 필요) ○ 미세먼지 실효적 저감 이행을 위한 법령 및 법령 간 명확화·일원화 필요 - 미세먼지 관리와 직접 연관성이 있는 「미세먼지법」, 「대기관리권역법」, 「대기환경 보전법」, 「환경오염시설법」 간의 개념적 명료화가 필요함 ㆍ 규제의 통합이 필요하기 때문에 「대기관리권역법」에서 실시하고 있는 권역별 대기 오염 총량제를 통합법으로 통합·관리하는 방법이 바람직하다고 판단됨 ㆍ 「대기관리권역법」은 지자체에서 권한을 위임하는 방향이기 때문에 지역 차원의 배출시설 감시와 저감실적을 꼼꼼히 평가·이행하는 방향으로 발전하는 것이 바람직함 ㆍ 「미세먼지법」은 미세먼지 오염농도 저감을 목표로 계절관리제 및 고농도 미세먼지 비상저감조치에 집중하여 관리감독 및 평가하는 방향이 바람직함 ○ 과학적 근거에 의한 대기관리권역의 확대 지정·관리 필요 - 현재 「대기관리권역법」에서 설정한 ‘대기관리권역’에 포함되지 않은 미세먼지 고농도 지역과 미세먼지 고농도 노출인구가 상대적으로 많은 지역이 포함되어 있지 않음. 이에 따라 현재의 권역에 이러한 취약지역을 추가로 지정하여 관리할 필요가 있음 ※ 예를 들어, 충청북도 전역과 경상북도 상주, 김천, 영주, 경상남도 창녕 등은 미세먼지 농도가 상대적으로 높거나 노출인구가 많아 추가 지정 및 관리가 바람직함 ○ 「대기관리권역법」 취지에 맞는 지방자치단체의 관리역량 강화를 위한 재원 마련이 필요함 ㆍ 지자체의 특별회계를 적극 활용할 필요가 있으며, 예를 들어 「대기관리권역법」 제37조의 ‘대기관리권역 대기환경개선 특별회계’를 구체적으로 발전시켜 지방세 입화하는 방안을 추진할 수 있음. 혹은 지자체 대기관리 실적에 따라 특별 교부금 차원의 인센티브를 부여하는 것을 검토할 수 있음 ○ 현재 자동차를 제외한 선박, 열차, 농기계에 대한 운행차의 배출기준이 시행되지 않고 있음. 따라서 제작차뿐만 아니라 운행차에 대한 배출기준을 적용하는 것이 바람직함 - 차량에 대해 현재 무게농도만 포함되어 있는데 건강영향을 고려하여 입자수 농도 기준을 모든 차량에 적용하는 것이 바람직함(보건영향 반영) ○ 현 대기관리의 법적 규제는 상벌체계를 구체화하되 대기관리 평가와 연동하여 구체화하는 것이 바람직함 - 현재 「대기관리권역법」에서 총량제도 위반 시 배출부과금제도가 있으나 초과 생산 이익이 더 클 경우 사업자가 이를 준수하지 않을 가능성이 큼. 따라서 이를 오염물질 배출권 거래제도로 실효화할 필요성이 있음 - 또한 「대기관리권역법」에서 사업장 관리권한을 시·도지사에 위임하였으나 실적 부진시 장관이 권환을 회수 또는 지방환경관서로 재위임할 필요성이 있음(제39조 제1~2항 개정 필요) - 추가로 「대기관리권역법」에서 지자체 시행계획 미시행 시 재정지원 중단/삭감 조치가 있는데 이는 다소 추상적임. 따라서 이행실적 평가와 연계하여 재정적 페널티와 인센티브를 구체적으로 부과하는 구체화가 필요함(제10조 제3~4항 개정 필요) ○ 국가적 사안인 「탄소중립기본법」이 발표됨에 따라 향후 에너지 전환에 관련된 제도화에 따른 미세먼지 관련 법령 간의 정합성 확보와 통합관리를 위한 발전적 개선이 필요함 Ⅳ. 미세먼지 고농도 지자체 분석 1. 미세먼지 고농도 지자체 분석(영남지역) □ 영남지역의 미세먼지 특성과 실태 ○ 본 연구의 모델링 결과, 영남지역(경상북도, 경상남도, 부산광역시, 울산광역시, 대구 광역시)은 국내에서 세 번째로 높은 초미세먼지 전국 기여도를 보이고 있음(충청권, 수도권 다음임, 2016년 기준). 또한 배출량 기준으로는 전국에서 가장 많은 대기오염 물질 배출) - 광역지자체별로 보면, 경상북도가 포항을 중심으로 자체 기여가 가장 높았고(46%), 대구광역시의 자체 기여가 가장 낮았음(24%) - 경상북도는 영남지역에서 가장 높은 초미세먼지 농도에 기여하는 지역임(포항) - 대구광역시는 경상북도로부터 가장 많은 영향을 받고 있으며(32%), 다음으로 충청 남도와 경기도의 영향을 받고 있음 - 부산광역시는 자체 영향(37%) 다음으로 경상남도(18%)와 울산광역시(11%)의 영향을 많이 받는 것으로 계산되었음 - 경상남도는 자체 기여(34%) 이외에 전라남도(15%)과 경상북도(12%)의 영향이 커타 지역과의 협력이 중요한 이슈라고 할 수 있음 - 영남지역은 대체로 수도권에 비해 대륙의 영향이 적어 미세먼지 계절별 농도 변화가 다소 크지 않음. 또한 해륙풍 등 계절 및 기상영향으로 여름철 고농도 사례가 상대적으로 잦은 편인데, 이는 주요 자체 배출원 영향이라 할 수 있음 ○ 영남지역의 미세먼지 등 오염물질 배출 특성 - 영남지역은 제조업연소 등을 포함한 산업 부문(특히, 중화학 공업) 초미세먼지 배출의 비중이 상대적으로 크며(>70%), 해당 배출원은 영남 동부(포항, 울산광역시)에 주로 위치하고 있음. 부산광역시는 대형 항만으로부터 선박/항만과 관련된 비도로 이동오염원의 미세먼지 배출 비중이 높음 - 울산광역시는 석유제품, 선박/자동차 제조와 관련된 산업 부문의 배출영향이 크며, 경상북도는 주로 포항의 제철제강업 중심의 초미세먼지와 주요 전구물질 배출 비중이 높음. 경상남도는 선박 제조 등을 위한 도장시설 중심의 VOCs 배출량이 높으며, 고성과 하동지역의 대형 화력발전에 의한 NOx, SOx의 배출량이 상대적으로 큼. ※ 초미세먼지 배출은 경상북도 포항이 가장 많으며, 울산광역시, 경상북도 구미, 경상남도 창원, 부산광역시 등이 주요 배출지역임(철강, 자동차/선박 제조, 항만) ※ NOx는 경상북도 포항이 가장 많이 배출하며, 울산광역시, 경상남도 창원, 경상남도 고성, 부산광역시 등이 주요 배출지역임(철강, 자동차/선박 제조, 발전, 항만) ※ SOx는 경상북도 포항이 가장 많이 배출하며, 울산광역시, 경상남도 고성, 하동, 경상북도 구미 등이 주요 배출지역임(철장, 제조업, 발전 등) ※ VOCs는 울산광역시, 경상남도 창원, 거제, 경상북도 포항이 주요 배출지역임(선박 도장, 철강 등) ※ 암모니아 배출은 농업보다 상대적으로 산업 발전의 영향이 큰 것으로 추정됨(울산광역시) ○ 영남지역의 초미세먼지 고농도 노출 인구 분석 - 영남지역의 초미세먼지 농도는 수도권 및 충청지역보다 낮기 때문에 연평균 농도 기준(20μg/㎥)보다 높은 지역의 노출 인구를 분석하였음(2019년 기준) - 분석 결과 주요 배출지역과 고농도 지역이 높은 수준으로 일치하지 않는 것으로 나타났으며, 경상북도 상주, 영주 등은 자체 배출량에 비해 농도가 높아 대표적인 피해지역으로 나타남 - 고농도 노출 인구가 많고 민감계층(18세 이하, 65세 이상) 수가 많은 지역은 주로 대구광역시 및 부산광역시의 일부 군과 경상남도 김해 및 양산, 경상북도 구미로, 건강영향 측면에서 정책적 우선순위가 필요한 지역임 - 또한 고농도 노출 인구가 많은 경상북도 김천, 상주와 경상남도 창녕은 현재 대기관리권역으로 지정되지 않아 추가 지정을 통한 관리가 필요함 Ⅴ. 미세먼지 정책의 경제성 평가방법론 조사 1. 국내 주요 정책에 대한 비용-편익 분석방법론 □ 정책비용 산정을 위해서는 먼저 특정 정책에 대한 정책리스트와 관련 자료 필요 ○ 수송 부문의 미세먼지 정책비용의 경우 운행제한, 저공해차 보급, 조기폐차, LPG차 전환, 비산먼지 관리, CNG 차량 전환, DPF 등 저감장치 부착, 친환경차 전환, 친환경차 인프라 확충 등의 정책 단위별 대책과 비용을 산정할 수 있음 ○ 경제성 평가방법론으로는 크게 비용-효과 분석(CEA: Cost-Effectiveness Analysis)과 비용-편익(CBA: Cost-Benefit Analysis) 방법이 있음 - CEA는 화폐가치로 환산하기 어려우나 대안 간 비용지출로 인해 발생하는 물리적 크기를 측정할 수 있음 - CBA는 각 대안에 대한 성과를 금전적 화폐가치로 환산할 수 있음 ㆍ 비용 산정방식으로는 공학적 방법, 설문조사법, 생산경제학적 모형을 활용할 수 있음 ㆍ 편익 산정방식으로는 물리적 연계방법(대체비용법, 비용절감법), 행태적 연계방법과 편익이전방법론이 있음 - 비용은 미세먼지 저감대책의 상위 예산정보와 지자체 등의 세부 저감대책 예산정보를 활용하여 비용 정보를 세분화하여 도출할 수 있음 - 미세먼지 저감량은 기존 실적자료를 통해 산출하거나 통계 및 본 과제(3차 연도)로 계산한 물질별, 배출원 대분류별 건강피해비용을 활용할 수 있음 ※ 차기 연도(2022년)에 가능한 부문별 정책에 따른 비용-편익을 산출할 예정 Ⅰ. Background and Objective 1. Background □ Objective of Research ○ Objective - Meaning of ‘integrated management’ of particulate matter ㆍ ‘Integrated management’ of particulate matter refers to a ‘horizontal’ integration management strategy that manages all related elements (sectors) within a consistent system for the purpose of reducing national particulate matter. ※ This refers to a study that supports comprehensive management measures for multidimensional solutions such as pollution source emission management, regional management, communication, and governance across various sectors. ※ However, based on the current trend, this should be scaled up into an integrated study at a multidisciplinary level in the future, with fields dealing with carbon neutrality policies, health effects, and so on. - The purpose of this study is to understand what is needed to support the current national and regional particulate matter management policy from an integrated perspective encompassing various sectors with the theme of “particulate matter management” and to propose and support implementation of comprehensive particulate matter management policies that take into account the emission sources, substance, and regional social costs. (Five-year research, currently in the fourth year) □ Current status of domestic particulate matter ○ The current situation and reality of Particulate Matter in 2021 - In 2020, the annual average concentration of ultrafine dust in Korea was 19μg/㎥, which is a significantly improved figure compared to 23μ g/㎥ in 2019. As this trend continued in 2021, it is evaluated that achieving the government’s target rate (16μg/㎥) in 2024 is not far away. - Despite the meteorological improvements and passive socioeconomic activities, the government’s performance in implementing various policies such as the seasonal particulate matter management system has gradually improved, calling for a precise evaluation of the quantitative effect of the reduction policy. Ⅱ. National and International Particulate Matter Response Policies 1. Current status of particulate matter management Policy in Korea □ Current government policies ○ Major government policies of 2021 - Recently, the government conducted the first-year evaluation of the Comprehensive Plan for Particulate Matter Management (2020-2024), and received the following feedback from experts. ㆍ The industrial development sector adopted a management system of total permissible emission volume of air pollutants by air control zone through the Special Measures to Respond to Particulate Matter in Seasons with High Concentrations (December 2019 to March 2020) and the Basic Plan for Air Environment Management by Air Control Zone (2020-2024). Establishing an institutional foundation, it also contributed to the improvement of particulate matter concentration. ㆍ However, for sustainable and visible performance, the government must provide transparent governance accompanied with responsibility and compensation. Also, guaranteeing coherence with carbon-neutral policies through the supply of renewable energy to island regions is needed. ㆍ The transportation sector presented tangible results, such as the strengthened standards for ship fuel through eliminating old diesel vehicles and improving the “Special Act on the Improvement of Air Quality in Port Areas” (hereinafter “Port Air Quality Act”). Nonetheless, improvement is needed in achieving the eco-friendly transition for trucks and increasing the accuracy of the emission lists including non-road sectors, which greatly contribute to particulate matter concentrations. (improvements currently being made through a national R&D project) ㆍ The agriculture and livestock sector currently needs to improve the temporal and spatial accuracy of ammonia emission data, and establish specific ammonia reduction targets and implementation roadmaps. In addition, it has been pointed out that support measures are needed to commercialize tires with the low abrasion rate to reduce resuspended dust. ㆍ In the sectors of health and communication, although the government initiated efforts to distribute the ‘Manual on Responding to High Particulate Matter Concentration,’ designate intensive management zones for particulate matter and develop related educational content, experts noted that performance of particulate matter reduction should be measured and evaluated based on the goal of “improving public health.” Additional comments included that communication with the public should be expanded based on trust built upon more accurate information on emissions, concentrations, and so on. - In order to achieve carbon neutrality by 2050, the Framework Act on Carbon Neutrality and Green Growth (hereinafter referred as the Framework Act on Carbon Neutrality) (September 24, 2021) was enacted to improve the atmospheric environment and policy consistency. In addition, as eco-friendly power supply is being accelerated in the general electricity supply according to the Ninth Basic Plan for Electricity Supply and Demand (2020-2034), domestic air quality is expected to improve after 2024. - The Standards for Facilities Handling Hazardous Chemicals in the Plating and Dyeing Industries (March 15, 2021) is now applied to plating, dyeing, fur processing, and leather manufacturing businesses and processes according to the Korea Standard Industry Classification. 2. Particulate matter management policies abroad □ Case study on air improvement policies (United States) ○ California - The transportation sector (39%) has the highest energy consumption in California, and its main energy source is natural gas and gasoline (as of 2018). In 2017, the total annual emissions of air pollutants decreased to 40% compared to 2008, and since 2015, LA has met the U.S. ultrafine dust environmental standards. ㆍ Major policies include the shift to ZEV vehicles in both road and non-road (ports, etc.) sectors, implementation of marine engine regulations in accordance with federal and international regulations, regulation of VOCs emissions from consumer products, and the introduction of the emission trading system for refined oil products. ㆍ The U.S. basically requires the use of BACT (Best Available Reduction Technology), and is reducing ammonia emissions by specifying the ammonia emission list, controlling the feed supply in the livestock sector, improving the manure storage environment, and applying biofilters. ㆍ In the U.S., a two-track policy has been settled, in which the federal/state governments are in charge of non-road/road management, while each county takes charge of point/area sources of pollution in their own management zone. ○ However, since the beginning of the 21st century, the U.S. has been experiencing high concentrations of ultrafine dust due to wildfires and the air quality problem, which are caused by impacts of climate change including heat waves and abnormal precipitation. Long-term solutions at a global level are demanded. These examples imply the importance of realizing carbon neutrality in domestic air quality management. ○ The Multi-Atmospheric Toxicity Exposure Assessment (MATES) program, conducted in South California, regularly measures 37 atmospheric toxic substances and observes long-term human health hazards resulting from exposure. ㆍ In this program, it was found out that diesel engines have a very high level of toxicity compared to its actual emission volumes, which had great implications on the direction for domestic atmospheric management. ㆍ The concentration management of pollutants and health risks were found to be inconsistent, suggesting that domestic air pollution policies should also be shifted, aiming toward reducing human risks. □ Case study on air improvement policies (Europe) ○ European Union - The European Union‘s Green Deal is a policy package encompassing all areas of the society. Being a progressive policy, it aims toward reaching carbon neutrality by 2050 and zero pollution in air, water, and soil. ㆍ The main components of Europe’s air pollutant policy are as follows: (1) Setting the ambitious air quality standards and the maximum concentration not only for particulate matter but also for major precursors (2) The EU Air Quality (AAQ) is raised to meet WHO recommendations. (3) Reinforcement of emission standards in the transport sector (Euro 7) and enactment of the Clean Fuel Conversion Act. (4) Policy means and path evaluation and legislation to improve indoor air quality. (5) Reinforcement of management and supervision of the implementation of the NEC guidelines for reducing air pollutant emissions. ㆍ Strong drive to reduce greenhouse gases is expected to have a great synergy effect on reducing air pollutants. Ⅲ. Measures to Analyze and Improve the Legal System Related to Particulate Matter 1. Current issues on the Particulate Matter related legal system ○ Through the strong promotion of current government policies and legislation, related laws and regulations have been greatly increased. - The Comprehensive Air Quality Improvement Plan (2016-2025), Comprehensive Measures to Prevent Damage from Long-range Transport of Air Pollutants (2018-2022), Comprehensive Management Plan for Particulate Matter (2020-2024), Comprehensive Plan for Air Quality Improvement in Port Areas (2020-2024), and a number of related statutory plans are in effect and some plans overlap with each other. - The Special Act on the Reduction and Management of Fine Dust (hereinafter, Special Act on Particulate Matter, 2019), Special Act on the Improvement of Air Control in Air Control Zones (hereinafter, Air Control Zone Act, 2020), and the Act on the Integrated Control of Pollutant-discharging Facilities (hereinafter, Integrated Control Act, 2017) all aim at particulate matter management and regulation, so it is necessary to establish a hierarchy among similar laws and remove redundancy. - Despite regulations being strengthened, public officials and workplaces in charge have difficulty in implementing them due to the complexity in laws such as the licensing system. - Due to the diverse legislative organizations related to particulate matter, discussions are very complex. These organizations include the Environment and Labor Committee, the Public Administration and Security Committee (disaster and safety management), the Trade, Industry, Energy, SMEs, and Startups Committee (liquefied petroleum safety management and project), and the Agriculture, Food, Rural Affairs, Oceans, and Fisheries Committee (air quality improvement, et cetera). - As fuel conversion is directly linked to particulate matter reduction issues, with the recent enactment of the government’s “Framework Act on Carbon Neutrality and Green Growth to Respond to Climate Crisis”, its consistency with the related legal system must be considered. 2. Plans to improve the legal system for enhancing future particulate matter management ○ Establish pan-ministerial governance to cope with particulate matter - In accordance to the Special Act on Particulate Matter, a “Special Policy Committee on Fine Dust” was established under the Prime Minister’s Office. In this light, it would be more efficient to integrate the relevant ministries in charge of climate, atmosphere, and energy. In addition, as there are many different committees on air quality management separately in operation, establishing a committee that integrates and unifies climate response (carbon neutrality) and air pollution management would be useful (e.g. Climate-Air Integrated Management Committee). - Advanced countries, such as Europe, has already defined greenhouse gases as air pollutants and calculate them with other air pollutant emissions. Accordingly, in Korea, it is recomgmended that the “National Particulate Matter Information Center” and the “National Greenhouse Gas Information Center” be operated in an integrated form (they need to be operated as a unified national inventory). ○ For effective particulate matter reduction, acts, laws, and regulations must be unified and clarified. - Clarification of the concepts on the Special Act on Particulate Matter, the Air Control Zone Act, the Clean Air Conservation Act, and the Integrated Control Act is required, which are directly related to particulate matter management. ㆍ As integrated regulation is necessary, it is judged that managing the management system of total permissible emission volume of air pollutants by air control zone in the Integrated Control Act would be preferable. ㆍ Since the Air Control Zone Act makes local governments delegate authority, close monitoring and evaluating of the emission reduction performance of facilities at the local level is desirable. ㆍ The Special Act on Particulate Matter aims to reduce the concentration of particulate matter, and it is desirable to focus on the seasonal management system and emergency reduction measures for high concentrations of particulate matter. ○ Designation and management of air control zones on a scientific basis are needed. - Among the areas with a high concentration of particulate matter, those with a relatively large population exposed to high concentrations of particulate matter are not included in the “air control zone” established by the current law. Accordingly, such areas must be additionally designated and managed as vulnerable districts. ※ For example, as the entire region of North Chungcheong Province, Sangju, Gimcheon, Yeongju and Changnyeong (Gyeongsangnam-do), have a high concentration of particulate matter or has a large number of exposed populations, it is recommended that these areas be additionally designated and managed. ○ Financial resources are needed to strengthen the management capabilities of local governments in line with the purpose of the Air Control Zone Act. ㆍ The special accounts of local governments should be actively utilized and the “Special Accounts for Improvement of Air Quality in Air Control Zone” within the “Air Control Zone Act” (Article 37) can be further developed to raise local revenue. Or, incentives in the form of special grants can be allocated to the local governments according to their performance of air management. ○ Nowadays, emission standards for in-use vehicles are only applicable to automobiles, excluding ships, trains, and agricultural machinery. Emission standards must be applied to not only manufactured vehicles but to all running vehicles. - Currently, for vehicles, information is limited to only weight concentration. However, applying the particle number concentration standard to all vehicles is recommended in consideration of health impacts (reflecting health effects). ○ The reward and punishment system in the current legal regulation of air management should be detailed in connection with the air management evaluation system. - Currently, under the Air Control Zone Act, there is an emission charge system in case of violation of the gross quantity system. However, if the excess production profit is greater, there is a high possibility that the operator will not comply with it. Thus, it is necessary to operate it as the emission trading system. - Currently the Air Control Zone Act stipulates that provincial governors should have authority to supervise project sites; however, this should be revised to allow the minister to take back this authority or delegate it to environmental local government offices in case of poor performance (Article 39 1-2 needs to be amended). - In addition, the Air Control Zone Act includes suspending or reducing of financial support in case that local governments do not implement established plans, but these measures are rather unspecific. Therefore, details including imposing penalties or giving incentives in relation to the performance evaluation should be further decided (Article 10, Paragraph 3-4 needs to be amended). ○ With the announcement of the “Framework Act on Carbon Neutrality and Green Growth to Respond to Climate Crisis,” securing consistency between laws and regulations related to energy conversion and improving the management are needed. Ⅳ. Analysis of Provinces with High Particulate Matter Concentration 1. Analysis of provinces with high particulate matter concentration (Yeongnam region) □ Characteristics and status of particulate matter in Yeongnam region ○ The modeling results of this study show that Yeongnam region (Gyeongbuk, Gyeongnam, Busan, Ulsan, and Daegu) is the third highest contributor to the national fine dust concentrations in Korea (after Chungcheong and the Seoul metropolitan area, as of 2016). Also, in terms of emissions, it emits the greatest amount of air pollutants in the country. - By region, with Pohang in the center, Gyeongsangbuk-do showed the highest level of self-contributions (46%), and Daegu showed the lowest level of self-contributions (24%). - Gyeongbuk region contributes the most to ultrafine dust in Yeongnam region (Pohang). - Daegu is most affected by Gyeongbuk (32%), followed by Chungnam and Gyeonggi regions. - Busan is mostly affected by Gyeongnam region (18%) and Ulsan (11%), also having self-influence (37%). - Gyeongnam region, in addition to its own contribution (34%), the influence of Jeollanam-do (15%) and Gyeongbuk region (12%) is quite extensive, so cooperation with other regions is an important issue. - Yeongnam region has less seasonal fluctuations in particulate matter concentration as it is less influenced by the continent in general compared to the metropolitan area. Due to seasonal and meteorological influences such as the sea breeze, which is the main source of emissions, it frequently experiences high concentrations in summer. ※ Pohang, Gyeongsangbuk-do, emits the largest amount of ultrafine dust, and Ulsan, Gumi, Gyeongsangnam-do, and Busan are other major emitting regions (steel, automobile/vessel manufacturing, ports, etc.). ※ Pohang, Gyeongbuk emits the most NOx, and Ulsan, Changwon, Gyeongbuk, Goseong, and Busan are other major emitting regions (steel, automobile/ship manufacturing, power generation, ports, etc.). ※ Pohang, Gyeongbuk produces the largest amount of SOx, and Ulsan, Goseong, Gyeongnam, Hadong, and Gumi, Gyeongbuk are other major emitting regions (iron, manufacturing, power generation, etc.) ※ Major VOC emitting regions are Ulsan, Changwon, Gyeongnam, Geoje, and Pohang, North Gyeongsang (ship painting, steel, etc.) ※ Ammonia emissions are estimated to have a greater impact on industrial development compared to agriculture (Ulsan). ○ Analysis of populations exposed to high concentrations of ultrafine dust in Yeongnam region - As the concentration of ultrafine dust in Yeongnam area is lower than that of the metropolitan and Chungcheong area, the exposed populations in the areas with concentrations exceeding the average annual concentration standard (20) were analyzed (as of 2019). - As a result of the analysis, it was found that the major emitting areas and the high-concentration areas do not tend to completely match. Sangju and Yeongju, Gyeongsangbuk-do, were found to be high-concentration areas compared to their own emissions. - Daegu and some counties in Busan, as well as Gimhae and Yangsan in Gyeongnam, and Gumi in Gyeongbuk, are regions with large populations exposed to high concentrations and a large number of sensitive groups (aged under 18 or over 65), which require a policy priority in terms of health impacts. - The regions with large exposed populations such as Gimcheon, Sangju, Gyeongsangbuk-do, and Changnyeong, Gyeongsangnam-do, are recommended to be additionally designated as Air Control Zones. Ⅴ. Economic Evaluation Methodologies for Particulate Matter Management Policy 1. Cost-benefit analysis methodology for major domestic policies □ Policy lists and related data for a specific policy are required to calculate policy costs. ○ In the case of particulate matter management policies in the transportation sector, measures and costs can be calculated per policy unit, including the restriction of operation, supply of low-emission cars, early scrapping, LPG conversion, fugitive dust management, CNG conversion, DPF, and so on. ○ Economic evaluation methodology mainly consists of Cost-Effectiveness Analysis, CEA, and Cost-Benefit Analysis, CBA. - In CEA, conversion to monetary value is difficult, but it can measure the physical size of expenditures between options. - CBA can convert the performance of each options into monetary value. ㆍ For cost estimation, the following methods can be applied: engineering method, survey method, and production economics model. ㆍ Methods of calculating benefits include the following: physical linkage method (alternative cost method, cost reduction method), behavioral linkage method, and benefit transfer methodology. - The cost can be estimated by subdividing the cost information by utilizing upper-class budget information in the measures for particulate matter reduction and information on budget for specific reduction measures implemented by the local governments. - The reduction amount of particulate matter can be calculated based on the existing performance data, or the cost of health damage by substance and emission source calculated based on the statistics and result of this research (third-year). ※ Cost-benefit calculations according to policies by sector will be carried out next year (2022).

환경평가 지원을 위한 지역 환경현황분석 시스템 구축 및 운영

문난경,전동준,하종식,김순태,서지현,은정 한국환경정책평가연구원 2015 사업보고서 Vol.2015 No.-

KEI는 환경영향평가의 전문성과 공정성 제고에 부합하기 위하여 환경평가본부의 운영을 통한 환경평가서의 전문적 검토 및 평가기법의 개발·보급에 노력하여 왔다. 그러나 현재 환경평가(전략환경영향평가 및 환경영향평가) 시스템은 개별 사업 또는 계획에 대한 환경 현황 예측 및 분석에 한정되어 있어 주변 환경 요소(자연환경 및 생활환 경)의 시 공간적 변화에 따른 영향, 지역별 환경용량 등의 차이에 따른 고려 사항 등을 반영한 과학적이고 종합적인 평가를 수행하기에는 한계가 있다. 이를 해소하기 위하여 KEI 환경평가본부는 전략환경영향평가 및 환경영향평가의 검토 업무에 있어 대기, 생태계, 수질, 지형 등 환경 변화의 분석 및 미래 예측을 토대로 대상 계획 및 사업들에 대하여 이를 고려한 개발계획(사업)의 타당성을 검토할 수 있는 분석 시스템을 운영하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국토 전반에 걸친 환경현황을 지역별로 파악하고 향후 개발계획의 적정성을 평가하기 위한 분석 시스템을 구축 및 운영하고자 하였다 이를 위해 l차 연도에서는 대기질 분야와 생태계 분야를 대상으로 환경평가에 필요한 분석을 수행하였다. 〈 대기질 분야 〉 대기질 분야의 경우 국내 기존 배출원 및 개발계획 배출원에 대한 대기질 영향 분석이 가능한 대기질 분석 시스템을 구축하고 개발계획에 따른 광역적 대기영향을 사전에 평가할 수 있는 시스템을 운영하여 대기질 개선에 기여할 수 있는 정책조정을 위한 객관적인 데이터를 제공하고자 하였다. 이와 관련하여 대기질에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 개발사업 중 하나인 에너지 사업에 따른 영향을 분석하기 위하여 국내 운영 중인 화력발전소와 제6차 전력수급기본계획에 따라 추가 운영 예정인 화력발전소의 대기질 영향을 살펴보고 그로 인한 조기사망자 수를 산정하여 국민 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 제6차 전력수급기본계획의 화력발전소를 포함한 국내 화력발전소 운영으로 인한 대기 질 영향은 PM2.5의 경우 최대 24.561땅ug/m3(환경기준치의 49%에 해당)로 나타났으며 03의 경우 최대 9426ppb(환경기준치의 157%에 해당) 증가하는 것으로 나타났다.특히 제6차 전력수급기본계획에서 추가 운영 예정인 화력발전소의 영향으로 강원도 지역에 8시간 평균 03 최대 기여농도가 최대 1174ppb로 나타났으며 이는 대기환경기준치 인 60ppb의 20% 정도에 해당하는 것으로 나타나 대책마련이 필요한 것으로 나타났다. 저116차 전력수급기본계획에서 화력발전소를 포함한 국내 화력발전소 운영에 따른 건강 영향평가를 조기사망자 수 예측으로 실시한 결과 2010년 PM2.5 증가로 인한 조기사망자 수는 약 1,144명으로 나타났으며 화력발전소 내구연한을 30년으로 고려할 경우 3만 4,320 명의 조기사망자가 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 대기오염은 기상현상과 화학반응으로 바람을 타고 확산되는 광역적인 문제로, 개별 사 업에 대한 영향평가로는 실질적인 대기질 관리가 어렵고 광역평가 없이는 사전예방적 관리가 힘들다. 따라서 지역별 대기질 현황분석을 토대로 대기오염물질의 발생량을 관리하 는 것이 필요하며 이를 위해 지역별 대기오염물질 배출허용기준을 차등화하는 관리방안을 마련해야 한다. 다음 연도 연구를 통해 권역(지역)별 배출밀도 현황 및 추가 배출허용가능 량을 분석하여 개발 가능성 평가시스템을 완성할 계획이다. 〈 생태계 분야 〉 원격탐사기법은 환경현황에 대한 효율적인 모니터링 기법 중 하나로 광범위한 분야에서 활용되고 있다 위성영상을 이용하여 하천 및 호소의 수환경 모니터링 시, 수체에 이상 현상이 발생할 경우 문제원인 및 피해범위 등을 신속하게 파악하고 빠르게 대응할 수 있는 장점이 있다. 해외에서는 호소나 하천에 대한 수질 관리에 적극적으로 활용하고 있으며, 국내에서도 일부 연구자들이 수환경 모니터링에 대한 원격탐사기법의 적용가능성을 모색하고 있다 하천 또는 수자원 개발 사업에서 나타나는 수환경 문제를 모니터링하는 도구로 위성영상 활용 가능성을 확인하였다. 근적외선 영상에서 추출한 정보를 통해 플랑 크톤의 농도 추정이 가능하며 이를 이용하여 수체의 녹조현황을 파악할 수 있다고 가정하여, 생태계 분야에서는 인공위성 자료의 근적외선 영상을 이용한 수질 모니터링 연구를 수행하였다 4대강살리기사업 이후 광범위한 녹조발생으로 사회적 이슈가 되고 있는 낙동강 지역을 중심으로 수체 이상 현상을 원격탐사기법으로 확인하였다. 공공기관에서 제공하는 수질 측정 자료와 위성영상에서 취득된 영상정보를 비교하였으며, 녹조가 나타나는 시기의 현장관측 자료와 위성영상에서 나타나는 추출한 정보값 간에 상관관계가 있다는 것을 확인하였다 이러한 결과를 바탕으로 원격탐사기법을 활용한 수질 모니터링의 가능성을 확인하였으며, 또한 원격탐사기법의 한계도 확인하여 제시하였다. The Korea Environment Institute (KEI) has been committed to the development and dissemination of professional review and evaluation techniques of environmental impact assessment through the operation of the Environmental Assessment Group in order enhance the professionalism and impartiality of Environmental Impact Assessment(EIA), which is one of the missions of the Institute. However, the current environmental assessment system is limited to the prediction and analysis of environmental status of individual project and plan and there is a limit in conducting a scientific and comprehensive evaluation reflecting the considerations of the differences in local environmental capacity and effect of temporal and spatial changes in environmental factors. Thus, the KEI Environmental Assessment Group rather than merely collecting data needs to operate a constant analysis system to examine the feasibility of development plans based on the analysis of environmental changes in the atmosphere, ecosystem, water quality and topography and future prediction during the review of strategic environmental assessment and environmental impact assessment. Therefore, this study aims to determine the environmental status across the nation by region and to establish an analysis system to assess the adequacy of future development plans. To that end during the first year, we performed analysis required for the environmental assessment of air quality and ecosystem. < Air quality > The objective of this study is to provide objective data for policy adjustments that can contribute to effectively improving air quality by operating air quality analysis system for existing and planned sources and in-advance assessment system to evaluate the impact of regional atmospheric effects in accordance with development plan. In this regard, we examined the air quality impacts of thermal power plants that are currently under operation as well as those scheduled for operation according to the 6th Basic Plan on Electricity Demand and Supply and evaluate the impact on public health by estimating early death toll in order to analyze the impact of the energy projects that have one of the greatest impact on air quality. A study on the air quality impact found that the operation of domestic thermal power plants including the ones planned on the 6th Basic Plan on Electricity Demand and Supply will result in a maximum of 24.56../.... (accounting for 49% of air quality standards) of PM2.5 and up to 94.269ppb in case of O3 concentration (accounting for 157% of air quality standards). In particular, the 8hr O3 maximum contribution level of Gangwon region showed a maximum of 11.74ppb or about 20% air quality standards due to the impact of thermal power plants planned under the 6th Basic Plan on Electricity Demand and Supply, which raises the need for counter-measures. As a result of health impact assessments on the operation of thermal power plants including the ones planned on the 6th Basic Plan on Electricity Demand and Supply, early deaths associated with the increase in PM2.5 was found to be 1,144 which means 34,320 premature deaths can occur when considering the power plants’ useful life of 30years. As air pollution is a broad-based issue affected by atmospheric conditions and chemical reactions, impact assessment on individual projects cannot ensure practical air quality management and preemptive management. Therefore it is necessary to manage the amount of generated air pollutants based on regional air quality analysis and to that end, measures should be taken to differentiate the air pollutant emission standards by region. Through the next year’s research, the plan is to complete the development feasibility evaluation systems by performing analysis of regional emission densities and additionally permissible emission amounts. < Ecosystem > Remote sensing techniques are being utilized in a wide range of fields as one of the effective methods for monitoring environment status. The benefit of using satellite images in monitoring the water environment of rivers and lakes is the ability to quickly identify the cause of problem and scale of damage. Satellite imagery has been actively used in other countries and the applicability of remote sensing techniques in water environmental monitoring has been sought by researchers in South Korea. The possibility of using satellite images as a tool for monitoring water environmental problems that occur in river or water resource development projects has been confirmed. In the ecology section of this study, we conducted research on air quality monitoring using near-infrared images of satellite data by assuming that data extracted from near-infrared images can be used to estimate plankton concentration, based on which algae status of water bodies can also be identified. Anomalies were identified by employing remote sensing techniques on the Nakdong river area where public’s attention has been brought on by the appearance of algae over a wide range after the Four Major Rivers Restoration Project. We compared the video information obtained from satellite images and water quality measurement data provided by public agencies and confirmed that there is a correlation between the values extracted from satellite images and on-site observations at the time of algae’s manifestation. Based on these results, we have confirmed the possibility of using remote sensing techniques in water quality monitoring while the limitations of remote sensing techniques were also confirmed and presented.

Suggestion of Legislative Policy to Improve Indoor Air Quality

문명국,백정균,박형근 한국산업경영시스템학회 2017 한국산업경영시스템학회 학술대회 Vol.2017 No.추계초록

As a result of the increasingly serious air pollution worldwide, there are many social costs in the country. In general, there are legal measures to improve air quality such as investment projects, input of public funds, attraction of private capital, and regulation of air pollution prevention. In this study, we propose future legislative policies through the following analysis on the status of various researches in domestic and foreign countries for the improvement of air quality and related legal system. The domestic indoor air quality is getting better through ongoing management. From a legal perspective, The air quality law, such as indoor air quality law and environmental law, has been continuously revised to improve indoor air quality. However, contrary to the air quality law, indoor air quality management is carried out by various related departments under current law. Due to the different management facilities and management standards of each ministry, the effectiveness of relevant laws is deteriorated in organically managing multi-use facilities. This may lead to confusion and may be an impediment to the effective achievement of the institution's objectives. The pollutants of interior space are one of the main causes not only building materials, but also office equipment such as computers. however, The pollutants to be managed under the current legislation are mainly limited to building materials. In addition, the criteria set for each pollutant have a problem that it depends on the after-regulation standard that is made after the pollutant is released from the pollutant source. There is a need for systematic analysis and research to prevent adverse effects that may occur due to pollution sources through the prevention system. It is time to change the direction of regulation-oriented policies and to make policy changes that can improve air quality through systems such as emission trading system..

Design of air quality information service based upon geographic context information model in ISO19154

홍성철 대한공간정보학회 2017 Spatial Information Research Vol.25 No.1

Advance on the information and communication technology requires a new paradigm to develop the air quality information system for monitoring air qualities in real-time and for encouraging citizens’ participation to assess air qualities. Thus, in this research, the GIS-based air quality information system is developed for citizens to easily access the air quality information service and to provide their perceptions of air quality as social data. In the system, the geographic context information model is a basis for defining the contextual relationships between a user and air quality data so that air quality information service can be generated meeting users’ contextual request. Implementation results show that the system provides proper air quality information services, depending on user’s location and air qualities situation around the users. Users can also assess air qualities at their current locations or in regions of interest.

서울시 다중이용시설의 실내공기질 제도 개선을 위한 실태 파악 및 연구동향 - 2015년 실내공기질 관리법 개정 이후 -

최성호,문현준,김민경 한국생활환경학회 2023 한국생활환경학회지 Vol.30 No.1

In modern times, as the time to live in the building increases, the health risk caused by air quality pollution increases, the importance of indoor air quality increases, and citizens' interest in pleasant indoor air quality is increasing. Due to these factors, it is important to manage indoor air quality of multi-use facilities used by a large number of people. In Korea, indoor air quality management is performed by implementing the Indoor Air Quality Management Act, but it has not significantly affected the actual improvement of air quality. This paper attempted to investigate the indoor air quality system, analyze related research trends, and grasp the actual indoor air quality status to examine the effectiveness of the system.

실내 미세먼지 및 공기질 관리 방법에 대한 국민의 인식 및 행동

이건희,박인용,김상복,홍기정,박대훈,이예완,윤홍식,민태진,김학준,김용진,정상현,한방우 한국냄새환경학회 2021 실내환경 및 냄새 학회지 Vol.20 No.4

Indoor air quality management is essential for a healthy life. However, it is difficult to perceive, detect, and monitor the level of indoor air pollution and this means that it is possible to be exposed to more pollution indoors than outdoors. In this study, in order to derive effective indoor air quality management measures, public perceptions and behavioral characteristics regarding indoor particulate matter and air quality management methods were investigated through a survey of 1,000 people. Based on the survey, it was found that most of the respondents had a negative perception of the indoor air quality of their residence, and natural ventilation was the most used method for indoor air quality management. Although the frequency of use of air quality management devices such as air purifiers and mechanical ventilation systems was relatively low, their effect regarding air quality management was positively perceived. In particular, the results of survey indicated that respondents of families which included members with fragile health engaged in more active behavior regarding in indoor air quality management than those respondents whose family members had no health issues and that the former have used air quality management devices more frequently. Therefore, it is necessary to develop proper guidelines to encourage more people to actively participate in improving indoor air quality.

원주시 대기질 관리에 관한 연구

송동웅(Dong-Woong Song),김진수(Jin-Soo Kim),김기현(Ki-Hyun Kim) 상지대학교 환경과학기술연구소 1998 환경과학연구 Vol.4 No.1

현재의 대기질 상황을 분석ㆍ평가하고 효율적으로 도시 대기질을 관리하기 위해서는 오염원의 배출량을 산정하고 대기오염도 분포를 예측하는 것이 중요하다. 이 두 가지 항목의 조사와 연구가 병행될 때 보다 효과적인 대기질 관리의 수단으로서 가치를 지니게 된다. 본 연구의 배출량 산정은 ’96년 원주시의 화석연료 소비량 자료를 기준으로 이루어졌다. 원주시에서 연간 배출되는 오염물질은 SO₂ 1,170 ton, NO₂ 3,865 ton, CO 6,132 ton, TSP 664 ton으로 조사되었다. SO₂는 시 중심지와 공단지역을 중심으로 높은 농도가 예측되었고, NO₂, CO, TSP의 경우는 도로를 중심으로 높은 농도분포를 형성하는 것으로 예측되었다. SO₂와 NO₂의 경우는 겨울철 난방화석연료의 소비량 증가로 시내 중심지 일부 지역에서 연간환경기준치를 초과하는 것으로 예측되었고, 현재 측정소가 설치된 지역 외에서 peak 값을 보였다. 또한 원주지역에 위치한 공단에서 배출되는 오염물질의 이동과 확산은 모두 원주시 중심지역을 풍하방향으로 하고 있어 시 중심지 인근의 우산공단의 경우 시 중심지역에 대해 SO₂ 배출량의 4.4% 정도를 기여하는 것으로 조사되었다. 결과적으로, 대기오염물질의 배출량산정과 모델링 예측을 통한 대기질의 예측평가는 원주시 대기질 관리의 좋은 대안으로 활용될 수 있을 것이다. To evaluate the present air quality level and to manage the urban air quality effectively, it is important to estimate the emission potential of air pollutants and to forecast the air quality. When these two factors are examined side by side, it was found out that the effective management of air quality is the most important of all. The total emission amount of air pollutants within the boundary of Wonju city were studied by using annual total fossil fuel consumption data of 1996. The results showed that the annual total emission amount of air pollutants was SO₂ 1,170 ton, NO₂ 3,865 ton, CO 6,132 ton, TSP 664 ton. According to our study of the distribution of air pollutants, SO₂ peaks were predicted from the center of city and from industrial complex of Wonju, and NO₂, CO, TSP from the roadside. In case of SO₂ and NO₂, their maximum concentrations were expected to exceed air quality standards in several parts of the city during winter because of increased consumption of heating fossil fuel. High level pollution is also expected beyond the monitoring station of Wonju Regional Environmental Office. The transportation and dispersion of air pollutants from the Industrial Complex (Woosan and Munmak) could also affect the pollution level of central city area. The contribution rate of SO₂ from Woosan Industrial Complex was forecasted to represent 4.4% of SO₂ in the center of city. On the basis of our study, we conclude the emission estimate and air quality assessment is important for the effective reduction of air pollutants in Wonju city.

학교 실내 공기질 관련 초등환경교육 교재 개발

이미애(Mi Ae Lee),문윤섭(Yun Seob Moon),황은자(Eun Ja Hwang) 한국환경교육학회 2008 環境 敎育 Vol.21 No.4

The purpose of this study is to develop and applicate textbook relevant to school indoor air quality. To achieve the purpose, concrete study process are as follows. First, the survey research to teachers, supervisors, and students is conducted to grasp cognition of subjects in elementary school and management situation about school indoor air quality. Second, contents relevant to indoor air quality on textbooks in the 7th elementary curriculum and subsidiary textbooks is analysed through reference study. Third, environmental textbook relevant to school indoor air quality for 5th and 6th grade in elementary school is developed, applicated, and inspected its effect on the basis of implications from results of survey and reference study. The results of this study are as follows. First, the result of survey concerning school indoor air quality showed that three groups had negative attitude for its management even though they thought that it affected human’s health and study by and large. Student group thought that each of students itself was a little influence to school indoor air pollution though all of three groups answered that ‘activities of students’ was its main source. Efforts of students to improve school indoor air quality was not much, and its main reason was that they didn’t know about school indoor air pollution well. Second, result of analysis into textbooks on the 7th elementary curriculum and subsidiary textbooks, contents concerning indoor air on the 7th elementary curriculum textbooks was little or nothing. And it trended to be included to subsidiary textbooks. However, education textbooks about indoor air for elementary students was insufficient still. Third, environmental textbook relevant to school indoor air quality for 5th and 6th grade in elementary school was developed. It was constructed for themes - importance, sources, effects, and management of school indoor air quality. After its application to the 6th grade students in elementary school, it was meaningful in the level of ρ<.05 that the result of knowledge and awareness in the pre-post test within experiment group. However, all of the results in comparison group didn’t represent statistically meaningful difference. In conclusion, environmental textbook developed by necessity of education about school indoor air quality will play a role as useful tool for the 5th, 6th grade students in elementary school to understand relation of quality of health and life and school indoor air quality, to have attitude to make an effort to manage it by develop right awareness about it.

수용체 중심의 환경정책 활용을 위한 대기오염의 노출위험인구 산정 연구

배현주 ( Hyun-joo Bae ),이승민,정다운,이종태,박주영 한국환경연구원 2017 수시연구보고서 Vol.2017 No.-

본 연구는 대기오염의 노출위험인구 산정과 관련한 국내외 사례와 방법론을 검토하고 이를 토대로 국내 대기오염 노출위험인구를 산정하였으며 수용체 중심의 환경정책 활용방안을 제시하였다. 국내 적용 가능한 대기오염의 노출위험인구 산정방법을 마련하기 위하여 우선 국내외 노출위험인구 산정과 관련한 내용을 살펴보았다. 국외의 경우 유럽, 미국의 대기오염으로 인한 노출위험인구 산정 지표, 기준, 산출방법, 활용과 관련한 내용을 정리하고 국내 대기오염의 노출위험인구 산정을 위한 시사점을 도출하였다. 본 연구에서는 국내 대기환경기준 초과 노출위험인구 산정에 있어 하나의 기준이 아닌 1) 장기기준(연평균) 2) 단기기준(일평균) 3) 대기질지수와 통합대기환경지수 4) 민감집단으로 구분하여 기준별로 노출위험인구를 산정하였다. 장기기준인 연평균 기준에 의한 노출위험인구 산정에 연평균 기준이 설정된 미세먼지(PM₁₀), 초미세먼지(PM_2.5), 이산화질소(NO₂), 이산화황(SO₂)을 중심으로 대기환경기준과 세계보건기구 권고기준, 유럽연합 대기질 기준을 초과한 지역에 거주하고 있는 인구분율(%)을 노출위험인구 비율로 산출하여 비교하였다. 2005년부터 2015년까지 전국 251개 시군구를 대상으로 국내 대기환경기준(50㎍/㎥)을 초과한 지역의 노출위험인구 비율은 미세먼지(PM10)의 경우 연도별로 크게 차이가 났으며 세계보건기구 권고기준(20㎍/㎥)을 적용하였을 때 미세먼지(PM10)의 경우 11년간 노출위험인구 비율은 100%, 유럽연합 대기질 기준(40㎍/㎥)을 적용하였을 때 90% 이상으로 나타났다. 2005~2015년까지 7대 도시를 중심으로 단기기준인 일평균 대기환경기준에 따른 노출위험인구를 산정하였으며 세계보건기구 권고기준과 비교하였다. 미세먼지(PM₁₀), 초미세먼지(PM_2.5), 이산화질소(NO₂), 이산화황(SO₂), 오존(O₃)별로 일평균 기준을 초과한 일수를 파악하고 전체 모니터링한 일수에서 초과 일수가 차지하는 비율을 산출하였으며 이에 따른 노출위험인구를 산정하였다. 미세먼지(PM₁₀)와 초미세먼지(PM_2.5)의 평균 초과 일수는 국내대기환경기준과 세계보건기구 권고기준을 적용하였을 때 4배 이상 차이가 나는 것으로 나타났다. 대기질 지수를 적용한 노출위험인구 산정에서는 2005~2015년까지 7대 도시를 중심으로 미국의 대기질지수(AQI)와 한국의 통합대기환경지수(CAI) 두 지수를 모두 적용하여 대기질 지수에 따른 가중 인구수를 산정하였다. 7대 도시 74개 시군구별로 대기질 지수와 통합대기환경지수의 인구 가중 일수를 산출하였다. 대기질지수(AQI)의 경우 대구와 서울일부 지역에서, 통합대기환경지수(CAI) 기준을 초과한 인구 가중 일수는 서울과 인천 지역에서 높게 나타났다. 민감·취약집단은 15세 미만 연령 어린이 천식 입원 환자를 대상으로 연평균 기준과 일평균기준을 각각 적용하여 노출위험인구를 산정하였다. 미세먼지(PM10)의 경우 연평균 기준을 적용하였을 때 노출위험인구는 일반 전체 연령과 비교하여 유사한 패턴을 보였으나 일평균기준을 적용하였을 때는 지역적 차이가 발생하였다. 대기오염의 노출위험인구 산정방법과 결과를 바탕으로 한 수용체 중심의 환경정책 활용방안으로 환경보건관리 목표의 설정, 대기관리 등 환경정책 관리 운영상의 개선, 환경보건지표의 개선 및 활용도 향상 등을 제시하였다. The objectives of this research were to (1) examine domestic and foreign case studies, as well as their methodologies, regarding estimation of air pollution exposure risk population ; (2) calculate population at risk from air pollution based on the results; and (3) suggest receptor-oriented implementation of air pollution-related policies. First, to determine the methodology for calculation of air pollution exposure risk population, we examined the contents of relevant Korean and foreign case studies. In the case of foreign cases, we specifically analyzed indices, criteria, methodology, and applications from European and U.S. publications. From our results, we drew up conclusions regarding application of these case studies for calculation of air pollution exposure risk population in Korea. To calculate exposure risk population from air pollution, we did not use a single criteria. Instead, we calculated risk population based on (1) long-term criteria (yearly mean), (2) short-term criteria (daily mean), (3) comprehensive air-quality index, or (4) vulnerable population. For long-term criteria (yearly mean), we used indices with established yearly mean criteria (fine particles (PM10), ultrafine particles (PM2.5), nitrogen dioxide (NO₂), and sulfur dioxide (SO₂)). We included populations from 251 si-gun-gu exposed between 2005 and 2015. We designated the percentage of the population residing in areas surpassing the above-mentioned criteria as exposure risk population, and compared the results derived from the air quality criteria, WHO air quality guideline, and EU standard. In the case of PM10, there was a huge yearly variation. When the WHO guideline (20μg/m³) was applied, population at risk of air pollution exposure was 100% during the 11 years examined. When the EU standard (40μg/m³) was applied, over 90% of the population was at risk from air pollution exposure. For short-term criteria, we focused on the populations from 7 major cities between the years 2005 and 2015. We calculated the exposure risk population according to daily mean air quality criteria, and compared them to the estimates following the WHO guideline. We determined the number of days with air quality exceeding the daily mean criteria for PM10, PM2.5, NO₂, SO₂ and ozone (O₃), and calculated the percent of such days among total days monitored. We then calculated the exposure risk population. The number of days that exceeds the daily mean criteria for PM10 differed at least four fold between the Korean air quality criteria and the WHO guideline. In calculating the exposure risk population using air quality indices, we applied both the U.S. air quality index (AQI) and the Korean comprehensive air quality index (CAI) to calculate the air quality index-weighted population among populations at 7 major cities for the years 2005-2015. In addition, we calculated the number of days weighted on the population and air quality index for each of the 7 cities and 74 si-gun-gu. In case of AQI, parts of Daegu and Seoul were rated high. Seoul and Incheon were rated high for number of days weighted on the population exceeding CAI value. For the vulnerable population, we calculated the exposure risk population by applying both the yearly mean criteria and the daily mean criteria. The calculated exposure risk population for PM10 was similar to the general population when the yearly mean criteria was used, but showed regional variation when the daily mean criteria was used. Finally, we used the results of this research to suggest receptor-oriented implementation of environmental policy, such as setting environmental health management goals; operational improvement of management, including air pollution management; improvement and increased applicability of environmental health indices.