최근 항만에서 기인한 대기오염물질에 대한 심각성이 고조되고 있다. 한국은 무역의존도가 매우 높고 수 출입 교역량의 99.7%가 해상을 통해 운송되고 있어, 항만 대기오염의 정도를 파악하고 이에 대비하기 위한 친환경 정책이 필요하다. 이에 본 연구에서는 많은 물동량을 취급함에도 불구하고 관련 연구가 적었던 광양항과 울산항을 대상으로 선박 접안시 발생하는 대기오염물질 배출량을 산정하였다. 이를 위해 2017년 기준으로 선박의 활동 및 제원자료를 수집하고, 해외 환경기관인 EEA와 EPA 방법론 및 계수를 적용하였다. 그 결과, 광양항은 CO 253.09톤, NOx 1986.61톤, SOx 684.01톤, $PM_{10}$ 47.88톤, $PM_{2.5}$는 44.69톤, VOC 61.56톤, NH3 0.24톤의 대기오염물질을 배출하였다. 울산항의 경우 CO 212.28톤, NOx 1712.54톤, SOx 573.72톤, $PM_{10}$ 40.16톤, $PM_{2.5}$는 37.48톤, VOC 51.63톤, $NH_3$ 0.20톤을 배출하였다. 이어서 선박 접안시 적용 가능한 친환경 정책인 AMP의 단계적 도입 방안을 제시하였다. 본 연구는 광양항과 울산항을 대상으로 대기오염 정도를 파악한 것으로, 이를 통해 현황을 진단하고, 향후 관련 정책 수립을 위한 참고자료로 활용 가능하다.
최근 항만에서 기인한 대기오염물질에 대한 심각성이 고조되고 있다. 한국은 무역의존도가 매우 높고 수 출입 교역량의 99.7%가 해상을 통해 운송되고 있어, 항만 대기오염의 정도를 파악하고 이에 대비하기 위한 친환경 정책이 필요하다. 이에 본 연구에서는 많은 물동량을 취급함에도 불구하고 관련 연구가 적었던 광양항과 울산항을 대상으로 선박 접안시 발생하는 대기오염물질 배출량을 산정하였다. 이를 위해 2017년 기준으로 선박의 활동 및 제원자료를 수집하고, 해외 환경기관인 EEA와 EPA 방법론 및 계수를 적용하였다. 그 결과, 광양항은 CO 253.09톤, NOx 1986.61톤, SOx 684.01톤, $PM_{10}$ 47.88톤, $PM_{2.5}$는 44.69톤, VOC 61.56톤, NH3 0.24톤의 대기오염물질을 배출하였다. 울산항의 경우 CO 212.28톤, NOx 1712.54톤, SOx 573.72톤, $PM_{10}$ 40.16톤, $PM_{2.5}$는 37.48톤, VOC 51.63톤, $NH_3$ 0.20톤을 배출하였다. 이어서 선박 접안시 적용 가능한 친환경 정책인 AMP의 단계적 도입 방안을 제시하였다. 본 연구는 광양항과 울산항을 대상으로 대기오염 정도를 파악한 것으로, 이를 통해 현황을 진단하고, 향후 관련 정책 수립을 위한 참고자료로 활용 가능하다.
Recently, air pollution from the marine ports has become a serious issue all over the world. Because marine trade accounts for 99.7% of Korea's trade, efforts are required to recognize the level of port pollution and establish environmental policies. This study estimates air pollution emitted during...
Recently, air pollution from the marine ports has become a serious issue all over the world. Because marine trade accounts for 99.7% of Korea's trade, efforts are required to recognize the level of port pollution and establish environmental policies. This study estimates air pollution emitted during the berthing process in the Gwangyang and Ulsan ports. Data on ship activity and characteristics are collected and reasonable methodologies and factors from EEA and EPA are adopted. The results show that 253.09 tons of CO, 1986.61 tons of NOx, 684.01 tons of SOx, 47.88 tons of $PM_{10}$, and 44.69 tons of $PM_{2.5}$ are emitted at the Gwangyang port. Further, the Ulsan port emitted 212.28 tons of CO, 1712.54 tons of NOx, 573.72 tons of SOx, 40.16 tons of $PM_{10}$, and 37.48 tons of $PM_{2.5}$. A stage-by-stage plan for installing AMP infrastructure is suggested as part of a green port policy. This research provides the current pollution status and contributes guidelines for the direction of future policy.
Recently, air pollution from the marine ports has become a serious issue all over the world. Because marine trade accounts for 99.7% of Korea's trade, efforts are required to recognize the level of port pollution and establish environmental policies. This study estimates air pollution emitted during the berthing process in the Gwangyang and Ulsan ports. Data on ship activity and characteristics are collected and reasonable methodologies and factors from EEA and EPA are adopted. The results show that 253.09 tons of CO, 1986.61 tons of NOx, 684.01 tons of SOx, 47.88 tons of $PM_{10}$, and 44.69 tons of $PM_{2.5}$ are emitted at the Gwangyang port. Further, the Ulsan port emitted 212.28 tons of CO, 1712.54 tons of NOx, 573.72 tons of SOx, 40.16 tons of $PM_{10}$, and 37.48 tons of $PM_{2.5}$. A stage-by-stage plan for installing AMP infrastructure is suggested as part of a green port policy. This research provides the current pollution status and contributes guidelines for the direction of future policy.
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문제 정의
2050년까지 온실가스 배출량을 1991년 대비 80% 이하로 감축할 것이라는 목표(San Pedro Bay Ports Clean Air Action Plan, 2016)를 달성하기 위해, 특히 선박 접안시 AMP시설 사용에 대한 명확한 계획을 수립하여 집중적으로 감축하고자 하였다.
본 연구는 광양항과 울산항을 대상으로 선박 접안시 발생하는 대기오염의 정도를 파악하고, AMP의 단계별 도입 계획을 제시하였다.
최근 2017년 1년간 선박 활동자료를 사용하여 접안시 발생하는 대기오염 정도를 파악한다. 공신력 있는 기관인 유럽 환경청인 EEA와 미국 환경청인 EPA의 방법론 및 계수를 적용하여 결과의 신뢰성을 높이고자 한다. 이어서 광양항과 울산항에 적합한 친환경 정책을 제시하고, 대기오염물질 저감효과에 대해서도 논하고자 한다.
그에 비해 국내 물동량 2위와 3위인 광양항과 울산항에서는 관련 연구 및 친환경 정책 도입이 상대적으로 미미한 상황이다. 따라서 본 연구는 광양항과 울산항에서 배출하는 대기오염물질의 양을 산정하고, 항만에 적합한 친환경 정책을 제시하고자 한다. 본 연구는 광양항과 울산항이 향후 친환경 항만으로 도약하기 위한 기초자료를 제공한다.
인천항의 경우 친환경 비전을 선포하여 2025년까지 미세먼지를 40% 감축 하겠다는 목표를 제시하였다. 또한 부산항(하역부 문)과 인천항(항만 전체)에서는 대기오염물질 배출량을 산정하기 위한 용역을 수행하여 오염정도를 정확히 파악하고자 하였다. 그에 비해 국내 물동량 2위와 3위인 광양항과 울산항에서는 관련 연구 및 친환경 정책 도입이 상대적으로 미미한 상황이다.
본 연구는 광양항과 울산항에 입항한 선박 접안하는 동안 발생하는 대기오염물질 배출량을 산정하는 것으로 다음의 절차를 따른다.
따라서 본 연구는 광양항과 울산항에서 배출하는 대기오염물질의 양을 산정하고, 항만에 적합한 친환경 정책을 제시하고자 한다. 본 연구는 광양항과 울산항이 향후 친환경 항만으로 도약하기 위한 기초자료를 제공한다.
본 연구는 많은 물동량을 취급함에도 불구하고 관련 연구가 적었던 광양항과 울산항을 대상으로 대기오염 정도를 파악한 것으로, 이를 통해 현황을 진단하고, 향후 관련 정책 수립을 위한 참고자료로 활용이 가능하다. 이러한 연구는 일회성에 그칠 것이 아니라 지속적으로 수행되어 대기오염물질의 양을 주기적으로 모니터링 및 관리하기 위한 시스템으로 연결되어야 할 것이다.
본 연구에서는 취급하는 물동량 많음에도 불구하고 관련 연구가 매우 제한적인 광양항과 울산항 대상으로 연구를 진행하고자 한다. 최근 2017년 1년간 선박 활동자료를 사용하여 접안시 발생하는 대기오염 정도를 파악한다.
공신력 있는 기관인 유럽 환경청인 EEA와 미국 환경청인 EPA의 방법론 및 계수를 적용하여 결과의 신뢰성을 높이고자 한다. 이어서 광양항과 울산항에 적합한 친환경 정책을 제시하고, 대기오염물질 저감효과에 대해서도 논하고자 한다.
제안 방법
국내에서 배출량 관련 통계를 제공하는 국립환경과학원에서도 현재 연료 기반의 방법론을 채택하고 있다. 대기오염물질 배출량 산정을 위한 각 계수들은 배포 시기, 정교성, 신뢰성 등을 면밀히고려 EEA 또는 EPA의 자료를 채택하였다.
2011년에 50,686척과 2012년 48,842척을 대상으로 분석한 결과, 주요 오염원인 NOx, SO2, PM의 배출량은 각각 30,853톤, 36,281톤, 6,856톤이며, 선박 중 유조선의 배출량이 42%로 가장 많은 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 또한, CALPULL Model를 통해 대기확산 패턴 분석을 수행하여 계절, 날씨 등에 따른 영향을 파악하였다. 이를 토대로 향후 부산항에서 엄격한 대기오염물질 배출 규제 정책을 도입해야함을 강조하였다.
김태균 외(2014)는 울산항에서 지속 가능한 친환경 정책을 수립하기 위해 해외 선진항만의 정책 및 추진현황을 살펴보았다. 또한, 국내 항만사례에 대 해 분석하고, AHP 방법론 적용을 통해 친환경 항만 조성을 위해 가능한 정책들의 우선순위를 제시하였다. 그 결과, 우선적으로 LED 조명 교체, AMP 시설 구축 등이 필요한 것으로 나타났다.
17톤의 SO2 감소효과가 발생할 것으로 예상하였다. 또한, 선박 속도를 현 25노트에서 12노트로 저하시킬 경우 마찬가지고 감소효과를 유발할 것으로 내다보았다. 더불어 접안시 AMP를 사용하게 되면 보조엔진 가동 없이 영배출 효과를 바라볼 수 있다고 제시하였다,
보다 객관적인 비교를 위해 광양항과 울상항의 대기오염물질을 인천항(인천항만공사, 2017)과 비교 해보았다.
본 연구는 AMP 보급률을 단계적으로 제시해 보았다.
5를 98%이상 감축 할 수 있다(신광철, 2018). 선박별 저감효과를 알아보기 위해 2017년 광양항과 울산항에서 접안하는 선박 1척당 평균 대기오염물질 배출량을 우선 산출 하였다<;표 11>.
우선 대기오염으로 인한 영향권을 설정한 후, 관련 연구를 검토를 통해 합리적인 적용 방법론을 선정한다. 자료는 선박의 항내 활동을 기록하는 해상관제자료(VTS: Vessel Traffic Services)를 2017년 기준으로 수집하고, 클리닝 과정을 거쳐 대기오염물질 배출량을 산정한다.
박한선 외(2016)는 온실가스 배출감축 및 친환경 기술 적용 확대를 위해 국내 선박 기술적 현황, 적용 및 지원 현황을 분석하고, 향후 민간차원의 정책 지원방안과 추진 방향을 제시하였다. 우선 친환경 선박의 현황 및 실태 분석을 진행하였고, 이어서 국내외 해운 주요국의 친환경 선박 및 기술확보 전략을 파악하였으며, 기업 조사 및 업계 전문가 의견을 수렴하여 해당 정책의 필요성에 대한 검증을 받았다. 이를 토대로 친환경 선박의 도입이 필요하고, 신조선에 EEDI(Energy Efficiency Design Index, 에너지효율설계지수)의 친환경 선박기술이 적용되어야 하며, 이를 위해서는 금융지원이 필요하 다고 언급하였다.
본 연구는 광양항과 울산항을 대상으로 선박 접안시 발생하는 대기오염의 정도를 파악하고, AMP의 단계별 도입 계획을 제시하였다. 이를 위해 2017년 기준으로 선박의 활동 및 제원 자료를 수집하고, 해외 공인된 환경기관들의 방법론 및 계수를 적용하여 7개 대기오염물질에 대한 배출량을 산정 하였다. 그 결과, 광양항은 CO 253.
(2017)은 상하이의 대기오염물질 규제 해역인 ECA(Emission Control Area)의 운영효과를 분석하였다. 이를 위해 연료 중 황 함량에 따라 SO2 배출량 차이가 어떻게 변화하는지 규명하였다. 2020년에 황 함량이 현재의 3.
5(초미세먼지), VOC(휘발성유기화합물), NH3(암모니아로)로 규정한다. 이어서 국내외 우수 항만 사례를 토대로 접안시 적용 가능한 친환경 정책인 AMP 도입을 제시한다.
이어서 보조엔진 파워는 주엔진 파워와 보조엔진 파워의 비율을 통해 산정하였다.
가동시간은 실제 선박의 접안시간을 산정하여 적용하였다. 주엔진 파워 자료가 수집되지 않은 선박에 대해서는 주엔진 파워와 선박 총톤수와의 관계 규명을 통해 데이터를 보정하였다. 이를 위해 주엔진 파워를 종속변수로 하고 선박 총톤수를 독립변수로 하는 회귀분석을 수행한 결과, 모든 선박 유형에서 높은 양의 관계(신뢰수준 95%)가 나타났다 <그림 3>.
친환경 정책으로는 본 연구가 선박 접안시 발생하는 대기오염물질 배출량에 집중하였기 때문에 AMP의 연도별 도입 전략 및 저감효과를 제시하였다.
대상 데이터
Y (2015)는 여객선, 화물운반선, 컨데이너선, 어선 등으로 선박 유형을 구분하고, 총 31개 대기오염물질 측정기를 설치를 통한 실제 배출량 측정을 통해 대기오염물질(NOx, HC, CO, PM)별 배출계수를 산출하였다. 또한, AIS(Automatic Identification Systems) 데이터를 이용하여 중국 보이해만(渤海湾)에 있는 항만을 대상으로 2013년 기준 대기오염물질 배출량을 산출하였다. 분석결과를 ArcGis로 공간 분포 및 시각화하여 선박이 항만에 가까워지면서 배출량이 많아지고, 항구와 약 15해리 거리에서 배출량이 가장 많은 것을 규명하였다.
배출량 산정하기 위해 개별 선박의 활동자료 및 제원 자료를 수집하였다.
선박 활동자료는 항내에서 국내외 선박을 모니터링하는 해상교통관제(VTS, Vessel Traffic Service) 자료를 수집하여 선박종류별 접안시간을 산출하였다.
선박의 제원 자료는 총톤수, 주엔진 파워, 보조엔진 파워, 엔진의 RPM 등이 수집 가능한 것으로 파악되었다. 한국선급(Korean Register of Shipping) 에서 총 555척, 선박안전기술공단(Korea Ship Safety Technology Authority)에서 총 96척 선박에 대한 자료를 수집하였다.
다만 연구에 따라 오염물질의 유형, 운행 모드, 적용 방법론에는 다소 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 연구대상으로는 해외의 경우 주요 선진항, 국내의 경우 부산항과 인천항이 주로 선정되는 것으로 나타났다.
유류 종류는 항계 내에서 주로 사용되는 연료인 MDO(Marine Diesel Oil)로 설정하였다.
자료는 선박의 항내 활동을 기록하는 해상관제자료(VTS: Vessel Traffic Services)를 2017년 기준으로 수집하고, 클리닝 과정을 거쳐 대기오염물질 배출량을 산정한다.
한국선급(Korean Register of Shipping) 에서 총 555척, 선박안전기술공단(Korea Ship Safety Technology Authority)에서 총 96척 선박에 대한 자료를 수집하였다.
이론/모형
본 연구에서는 연료 기반의 배출량 산정방법을 채택하였다.
성능/효과
2011년에 50,686척과 2012년 48,842척을 대상으로 분석한 결과, 주요 오염원인 NOx, SO2, PM의 배출량은 각각 30,853톤, 36,281톤, 6,856톤이며, 선박 중 유조선의 배출량이 42%로 가장 많은 비중을 차지하는 것으로 나타났다.
결과에 의하면 NOx 8.7톤, SO2 82.300톤, HC 0.35톤, CO2 4,860톤, PM10 670톤이 산출되었다.
(2014)은 2012년에 인천항 출입하는 모든 선박을 대상으로 입항부터 묘지 정박, 순항, 접안 및 출항까지 상향식(Bottom-up approach) 방법론을 통해 대기오염물질 배출량을 산정하였다. 그 결과, SO2 990톤, NOx 1,551톤 및 PM 142톤이 산출되었다. 순항시 SO2는 전체의 82%, NOx는 87%, PM는 76%로 다른 운행 모드에 비해 많이 배출하는 것으로 나타났다.
그 결과, 광양항은 CO 253.09톤, NOx 1986.61톤, SOx 684.01톤, PM10 47.88톤, PM2.5는 44.69톤, VOC 61.56톤, NH3 0.24톤의 대기오염물질을 배출하였다.
또한, 국내 항만사례에 대 해 분석하고, AHP 방법론 적용을 통해 친환경 항만 조성을 위해 가능한 정책들의 우선순위를 제시하였다. 그 결과, 우선적으로 LED 조명 교체, AMP 시설 구축 등이 필요한 것으로 나타났다.
또한, AIS(Automatic Identification Systems) 데이터를 이용하여 중국 보이해만(渤海湾)에 있는 항만을 대상으로 2013년 기준 대기오염물질 배출량을 산출하였다. 분석결과를 ArcGis로 공간 분포 및 시각화하여 선박이 항만에 가까워지면서 배출량이 많아지고, 항구와 약 15해리 거리에서 배출량이 가장 많은 것을 규명하였다. 친환경 정책으로 우선 AMP시설을 이용하는 것이 타당하며, 특히 당산항(唐山港), 진항도항(秦皇岛港), 황화항(黄骅港)의 경우 해상운행 속도 감속 및 ECA(배출규제해역)설정이 필요다고 주장하였다.
세계보건기구(WHO: World Health Organization)에서 2016년에 세계 108개 국가 4,300개 도시를 대상으로 환경실태를 조사한 결과, 세계 인구의 92% 이상이 오염된 공기를 호흡하고 있으며, 연간 700만 명의 조기 사망자가 발생하는 것으로 나타났다.
순항시 SO2는 전체의 82%, NOx는 87%, PM는 76%로 다른 운행 모드에 비해 많이 배출하는 것으로 나타났다.
주엔진 파워 자료가 수집되지 않은 선박에 대해서는 주엔진 파워와 선박 총톤수와의 관계 규명을 통해 데이터를 보정하였다. 이를 위해 주엔진 파워를 종속변수로 하고 선박 총톤수를 독립변수로 하는 회귀분석을 수행한 결과, 모든 선박 유형에서 높은 양의 관계(신뢰수준 95%)가 나타났다 <그림 3>.
20톤을 배출하였다. 이어서 항만별 화물취급량(천톤) 대비 대기오염물질(kg) 비율을 통해 오염정도를 인천항과 비교한 결과, 인천항이 적은 물동량에도 불구하고 가장 많은 오염물질 배출하였으며, 울산항, 광양항의 순으로 나타났다.
순항시 SO2는 전체의 82%, NOx는 87%, PM는 76%로 다른 운행 모드에 비해 많이 배출하는 것으로 나타났다. 인천항에 속도를 12노트(Knot)로 규제하는 동시에 연료유 중에 유황 함량을 낮추는 방법 적용시 감약 1/3의 배출 감소효과를 보일 수 있다는 결과를 도출하였다.
후속연구
친환경 정책으로는 본 연구가 선박 접안시 발생하는 대기오염물질 배출량에 집중하였기 때문에 AMP의 연도별 도입 전략 및 저감효과를 제시하였다. 그 밖에 선박 속도 감소 프로그램, LNG선박 및 벙커링 추진, ECA 도입 등을 향후 고려해 볼 수 있을 것이다.
본 연구는 많은 물동량을 취급함에도 불구하고 관련 연구가 적었던 광양항과 울산항을 대상으로 대기오염 정도를 파악한 것으로, 이를 통해 현황을 진단하고, 향후 관련 정책 수립을 위한 참고자료로 활용이 가능하다. 이러한 연구는 일회성에 그칠 것이 아니라 지속적으로 수행되어 대기오염물질의 양을 주기적으로 모니터링 및 관리하기 위한 시스템으로 연결되어야 할 것이다.
본 연구는 항만 부문에서 선박 접안시 발생하는 대기오염물질만을 산정하였는데, 이를 항계 내로 확대하여 항내 이동시 발생하는 대기오염물질 산정함으로써 항만 전체의 오염정도를 파악할 필요가 있다. 이를 위해서는 선박의 속도 정보를 수집해야 하는 어려움이 있어 향후 AIS 자료와 연계하여 분석하는 시스템을 구축해야 한다.
산정된 대기오염물질 배출량을 토대로 대기확산을 분석을 통해 계절, 날씨, 풍향 등 영향요인에 따른 오염 정도를 판단해보는 것도 필요하다. 이를 토대로 항만 대기오염이 항만 구역 및 주변 거주지에 실제 미치는 영향 정도를 파악해 볼 수 있을 것이다.
추후 해양수산부에서 결정하는 방법론, 타 항만에서 산정하는 배출량 등을 지속적으로 모니터링하여 본 연구결과를 업데이트하는 것이 필요하다. IMO에서는 내년부터 연료중 황 함유량을 감소하도록 하고 있고, 한국정부에서는 국내 해역에서 ECA를 추진할 가능성이 높다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
LA항과 LB항의 대기오염 저감 성과는?
대표적 선진항만인 미국 LA(Los Angeles)항과 LB(Long Beach)항에서는 2006년부터 San Pedro Bay Clean Air Action Plan (CAAP)을 실시하여 2017년 기준 질소산화물 미세먼지, 황산화물을 각각 57%, 87%, 98% 줄여내는 성과를 거두었다, 로테르담항의 경우 Rotterdam Climate Initiative(RCI) 프로그램을 가동하여 CO2를 지속적으로 감축하고 있다. 그밖에 홍콩항, 천진항 등 많은 항에서 적극적으로 친환경 정책을 도입하고 있다.
해상, 항공, 철도, 도로 등 화물교통수단 중 화물처리 능력 및 운송비용에 있어서 가장 높은 경쟁력을 보이는 것은?
21세기에 들어 글로벌 무역의 급격한 발전으로 인해 화물물동량이 증가하고 있는 추세이다. 해상, 항공, 철도, 도로 등 화물교통수단 중 화물처리 능력 및 운송비용에 있어서 가장 높은 경쟁력을 보이는 것은 해상운송으로, 전 세계 90% 이상의 화물을 처리하고 있다. 한국은 지리적·경제적 특성으로 인해 무역 의존도가 68.
한국의 무역 의존도는 몇 %인가?
해상, 항공, 철도, 도로 등 화물교통수단 중 화물처리 능력 및 운송비용에 있어서 가장 높은 경쟁력을 보이는 것은 해상운송으로, 전 세계 90% 이상의 화물을 처리하고 있다. 한국은 지리적·경제적 특성으로 인해 무역 의존도가 68.8%로 매우 높은 나라이다(한국무역협회, 2017년). 또한, 지정학적으로 육상을 통한 교역이 어려워 전체 수출입화물 교역량의 99.
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