선박 대기오염물질 배출 현황 및 저감을 위한 국가 관리 대책 연구: 해양경찰 업무를 중심으로 National Management Measures for Reducing Air Pollutant Emissions from Vessels Focusing on KCG Services원문보기
미세먼지 등 대기오염이 일상화되고 국민 건강을 위협하면서 육상뿐만 아니라 해상 선박에서 발생하는 대기오염물질에 대한 관리 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 선박 배출량 현황을 바탕으로 해양경찰 업무 중심의 선박 대기오염물질 점검 실태를 진단하고 배출 저감을 위한 국가 관리 대책을 제안한다. 최근 국립환경과학원(NIER, 2018)에 따르면 선박에서 배출된 총량(CO, NOx, SOx, TSP, PM10, PM2.5, VOCs, NH3, BC)은 국내 전체 발생량의 6.4 %로 나타났고, 이 중 NOx는 13.1 %, SOx는 10.9 %, 미세먼지(PM10/PM2.5)는 9.6 %를 차지하고 있다. 선박 발생량 중에서는 국내외 입출항 화물선이 50.6 %로 가장 많은 배출을 보였고, 어선의 배출 비율도 42.6 %로 적지 않음을 알 수 있었다. 지역적으로 해양경찰 관할 5개 권역을 기준으로는 부산항, 울산항을 포함한 남해권 44.1 %와 광양항, 여수항을 포함한 서해권 24.8 % 순으로 배출이 많았다. 해양경찰은 대기오염물질 관리를 위해 승선 점검을 통한 선박 배출 상황을 관리하고 있지만, 각종 배출 장치의 가동이나 연료유 기준 등의 실측에는 많은 시간과 노력이 필요하고, 또한 선박의 바쁜 운항스케줄에 따른 제약으로 대부분 서류상의 점검으로 진행됨으로써 관리에 한계가 있다. 따라서 선박 대기오염물질 관리를 위해서는 대기오염물질 발생을 실측 점검으로 바꾸도록 규제를 강화하고 해경 함정 등을 활용한 해역별 모니터링 시스템을 구축하여 실질적 현장 데이터에 기초한 관리가 이뤄지도록 하는 한편, 장단기적으로 환경친화적 선박 도입을 위한 기술 개발과 법·제도적 지원이 필요하다.
미세먼지 등 대기오염이 일상화되고 국민 건강을 위협하면서 육상뿐만 아니라 해상 선박에서 발생하는 대기오염물질에 대한 관리 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 선박 배출량 현황을 바탕으로 해양경찰 업무 중심의 선박 대기오염물질 점검 실태를 진단하고 배출 저감을 위한 국가 관리 대책을 제안한다. 최근 국립환경과학원(NIER, 2018)에 따르면 선박에서 배출된 총량(CO, NOx, SOx, TSP, PM10, PM2.5, VOCs, NH3, BC)은 국내 전체 발생량의 6.4 %로 나타났고, 이 중 NOx는 13.1 %, SOx는 10.9 %, 미세먼지(PM10/PM2.5)는 9.6 %를 차지하고 있다. 선박 발생량 중에서는 국내외 입출항 화물선이 50.6 %로 가장 많은 배출을 보였고, 어선의 배출 비율도 42.6 %로 적지 않음을 알 수 있었다. 지역적으로 해양경찰 관할 5개 권역을 기준으로는 부산항, 울산항을 포함한 남해권 44.1 %와 광양항, 여수항을 포함한 서해권 24.8 % 순으로 배출이 많았다. 해양경찰은 대기오염물질 관리를 위해 승선 점검을 통한 선박 배출 상황을 관리하고 있지만, 각종 배출 장치의 가동이나 연료유 기준 등의 실측에는 많은 시간과 노력이 필요하고, 또한 선박의 바쁜 운항스케줄에 따른 제약으로 대부분 서류상의 점검으로 진행됨으로써 관리에 한계가 있다. 따라서 선박 대기오염물질 관리를 위해서는 대기오염물질 발생을 실측 점검으로 바꾸도록 규제를 강화하고 해경 함정 등을 활용한 해역별 모니터링 시스템을 구축하여 실질적 현장 데이터에 기초한 관리가 이뤄지도록 하는 한편, 장단기적으로 환경친화적 선박 도입을 위한 기술 개발과 법·제도적 지원이 필요하다.
Particulate matter levels are rapidly increasing daily, and this can affect human health. Therefore, air pollutant emissions from sea vessels require management. This study evaluates the status of air pollutants, focusing on air pollutant emissions from the vessels of the Korea Coast Guard (KCG), an...
Particulate matter levels are rapidly increasing daily, and this can affect human health. Therefore, air pollutant emissions from sea vessels require management. This study evaluates the status of air pollutants, focusing on air pollutant emissions from the vessels of the Korea Coast Guard (KCG), and proposes national management measures to reduce emissions. According to a report recently released (2018) by the National Institute of Environmental Research (NIER), emissions from vessels constituted 6.4 % of the total domestic emissions, including 13.1 % NOx, 10.9 % SOx, and 9.6 % particulate matter (PM10/PM2.5). Among the rates of pollutant emission from vessels, the emission rates of domestic and overseas cargo vessels were the highest (50.6 %); the ratio of fishing boats was 42.6 %. With respect to jurisdictional sea area, 44.1 % of the emissions are from the south sea, including the Busan and Ulsan ports, and 24.8 % of the emissions are from the west sea, including the Gwangyang and Yeosu ports. The KCG inspects boarding lines to manage emission conditions and regulate air pollutant emissions, but it takes time and effort to operate various discharge devices and measure fuel oil standards. In addition, owing to busy ship schedules, inspection documents are limited in terms of management. Therefore, to reduce the air pollutant emissions of such vessels, regulations will be strengthened to check for air pollutants, and a monitoring system based on actual field data using KCG patrol ships will be established, for each sea area, to manage the emissions of such vessels. Furthermore, there is a need for technological development and institutional support for the introduction of environmentally friendly vessels.
Particulate matter levels are rapidly increasing daily, and this can affect human health. Therefore, air pollutant emissions from sea vessels require management. This study evaluates the status of air pollutants, focusing on air pollutant emissions from the vessels of the Korea Coast Guard (KCG), and proposes national management measures to reduce emissions. According to a report recently released (2018) by the National Institute of Environmental Research (NIER), emissions from vessels constituted 6.4 % of the total domestic emissions, including 13.1 % NOx, 10.9 % SOx, and 9.6 % particulate matter (PM10/PM2.5). Among the rates of pollutant emission from vessels, the emission rates of domestic and overseas cargo vessels were the highest (50.6 %); the ratio of fishing boats was 42.6 %. With respect to jurisdictional sea area, 44.1 % of the emissions are from the south sea, including the Busan and Ulsan ports, and 24.8 % of the emissions are from the west sea, including the Gwangyang and Yeosu ports. The KCG inspects boarding lines to manage emission conditions and regulate air pollutant emissions, but it takes time and effort to operate various discharge devices and measure fuel oil standards. In addition, owing to busy ship schedules, inspection documents are limited in terms of management. Therefore, to reduce the air pollutant emissions of such vessels, regulations will be strengthened to check for air pollutants, and a monitoring system based on actual field data using KCG patrol ships will be established, for each sea area, to manage the emissions of such vessels. Furthermore, there is a need for technological development and institutional support for the introduction of environmentally friendly vessels.
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문제 정의
또한, 황산화물배기가스정화장치(Scrubber)를 설치한 경우 에는 선박의 설비를 검사하고, 연료유 성적서 및 견본을 확인하며 연료유의 정상적인 유통 여부도 조사하게 된다.
이처럼 해양에는 대기 오염 측정망이나 모니터링 시스템이 구축되어 있지 않은 실정이다. 이를 보완하기 위해 해양경찰 함정을 이용하는 방법을 제시하고자 한다.
이들 대기오염물질은 주로 선박으로부터 발생하고 있으며, 이에 대한 대책이나 관리를 어민이나 선사, 해양 단·업체에 맡기는 수준을 넘어 국가적 차원의 체계적 대응이 필요한 부분이다. 이에 본 연구는 국가 차원의 통일된 대기오염물질 배출량에 대한 산정방법을 토대로 선박으로부터의 오염물질 배출량 산정과 선종별, 지역별 현황을 조사하고, 현재 해양경찰 소관 업무를 중심으로 선박 대기 오염물질에 대한 점검 현황을 진단한 후에 배출 저감을 위한 효과적인 국가적 관리 대책을 제안하고자 한다.
제안 방법
국가 대기오염물질 배출량 통계(NIER, 2018)를 참고하여 선박으로부터 발생한 배출량을 분석하였다. 국내 전체 배출량에 대한 선박 대기오염물질 발생량 현황을 Table 9에 정리하여 나타냈다.
소각기를 설치한 선박과 해양환경관리법 제46조(선박 안에서의 소각금지 등)에서 지정한 소각금지물질을 보유한 모든 선박에 적용되며, IOPP (또는 IAPP) 등 관련 서류의 확인, 소각기의 적정 사용, 연소실 개방을 통해 소각금지물질의 소각 여부를 점검하고 있다. 또한 소각기의 임시 작동 테스트(보조 점화기 및 연소기의 연소상태)를 통해 상태 점검 및 제한온도 설정, 온도 경보장치의 작동여부도 확인한다.
기본적으로 모든 선박의 연료유가 적용 대상이 된다. 연료유 공급서 및 견본보관 대상은 400톤 이상의 선박과 합계 출력 130 ㎾ 이상의 선박과 부선 등으로 황산화물과 관련한 법정 비치서류의 보유 여부와 서류상 내용의 적합 상태 (IAPP, International Air Pollution Prevention Certificate 보유 및 추록상태), 선박에 적재한 연료유의 황 함유량에 대한 허용 기준 준수 여부를 확인하고, 필요시에는 그 시료를 채취하여 분석한다.
해역별 모니터링은 섹터를 나누어 선박의 이동 경로에 따라 대기오염물질(CO, NOx, SOx, O3, PM10, PM2.5), 위치좌표, 현지 기상(풍향, 풍속, 온도, 습도)을 측정하고, 해안가에 위치한 해양경찰 파·출장소(전국 약 330개소)에 배치되어 있는 드론에 측정 장비를 탑재(환경부의 대기오염측정 드론은 단시간 내에 대기오염물질의 측정 및 의심지역에 대한 시료 채취 기능이 탑재됨)하여 추가적인 측정망 구축도 가능하다.
모든 선박에서 추진기관이나 보일러의 연소로 배출되는 검댕은 해양배출 단속의 대상이 된다. 현장에서는 기름기록부와 폐기물기록부 상의 소각 기록을 확인하고, 규정에 맞는 소각 설비의 유지 및 작동 여부를 확인한다. 실제 Blowing 작업이나 연돌 청소에 따른 배출 등은 고의적인 폐기물 해양배출로 적발하고 있다.
성능/효과
또한 화물선은 NOx, SOx의 배출 비중이 높아 선박 전체 총량 대비 각각 56.5 %, 95.4 %로 나타내고 있는 것에 비해, 어선의 경우에는 NOx, CO, VOCs의 발생량이 선박 전체 대비 각각 38.6 %, 75.4 %, 70.5 % 순으로 많음을 알 수 있다. 이를 통해 현장 점검 시에 선종별로 점검 내용을 달리할 필요도 있어 보인다.
선박에서 발생된 대기오염물질 총량은 293,440톤으로, 국내 전체 배출량의 6.4 %로 나타났다. 물질별 발생량은 NOx > CO > SOx > VOCs 순으로, NOx의 경우에는 전체 배출량 대비 13.
선종별 발생량은 화물선 > 어선 > 여객선 순으로 나타났으며, 국내외 입·출항 화물선은 주로 대형선박 위주로 Bunker-C 등 중질유를 연료유로 사용하고, 엔진 출력이 높아 가장 많은 발생량을 보이고, 어선의 경우에는 전체 선박 대비 88 %의 높은 점유율(2015 KOSIS, 2016)에 따른 연근해 조업 활동을 통해 화물선에 못지않은 발생량을 나타내고 있음을 알 수 있다.
6 %를 차지하고 있다. 선종별로는 화물선이 가장 많은 발생량을 보이고, 어선의 경우에도 등록 척수 (전체 선박 중 88 %)가 많다 보니 발생량 또한 적지 않음을 알 수 있었다.
후속연구
노르웨이에서는 2015년에 Electric-Diesel 하이브리드 추진선인 ‘Ampere Ferry’호를 운항하기 시작했고, 2018년에는 세계 최초 100 % 전기추진선인 ‘Future of the Fjord’호를 Fjord 관광 해역에 도입하여 연간 수백 톤의 대기오염물질 발생량을 감축시킬 것으로 예상하고 있다. 국내에서도 현재 초기 단계로 전기선박 육상시험소를 2015년에 창원에 준공하는 것을 시작으로, 앞으로 비화석연료 추진기의 개발과 수소, 암모니아 연료유 활용 등 환경친화적 선박 도입을 위한 기술 개발과 더불어 시장 확산을 위한 인센티브 부여 방안이 적극 추진되어야 할 것이다.
더 나아가 NIER에서는 육상의 배출원에서 발생된 오염물질이 대기확산 과정을 거쳐 수용체에 도달하기까지 대기확산 모델링을 통해 대기오염물질 저감 정책을 수립하고, 정책시행의 효과와 배출원의 기여도를 평가하는데 활용하고 있다. 또한 대기질 모델링 가이드라인(NIER, 2013)을 만들어 대기질 모델링 수행절차와 평가방법 등에 대한 기준을 제시하고, 대기정책 모델링 지원시스템(CAPMOS, Clean Air Policy Modeling System)을 구축하여 대국민 서비스를 제공하고 있다.
또한 SOx의 경우, 현재 연료유 황 함유량을 규제하고 있으나, 허용기준 초과 여부에 대해서는 한국석유품질관리원에 채취 시료에 대한 분석 의뢰를 통해 최종적인 위법여부를 판단하고 있는데, 해양경찰 연구센터와 각 지방해양경찰 청에서도 유류에 대한 감식분석 능력을 충분히 가지고 있기 때문에 앞으로 해양경찰 점검관은 이를 보다 적극적으로 활용할 필요가 있다.
또한, 규제가 능사는 아니지만 육상시 설과의 형평성을 맞추는 법·제도의 보완과 대형 선박뿐만 아니라 어선 등 소형선에 대해서도 대기오염물질 저감 기술 개발에 대한 노력이 병행되어야 할 것이다.
또한, 대형 선박뿐 아니라 어선 등 소형선에 대해서도 에너지 효율을 높이고, 기존 화석연료 사용을 줄임으로써 대기오염물질 발생량을 감소시키는 방향으로 기술개발이 이루어져야 할 것이다. 중기적으로 국제변화 추세에 맞추어 LNG, LPG 추진선의 도입과 경제성을 갖춘 선박 대기오염방 지설비의 개선으로 NOx, SOx의 감축이 어느 정도 가능할 것으로 보인다.
배타적 경제수역까지 광역 경비를 수행하는 대형함정과 연·근해를 경비하는 중·소형 함정에 대기오염물질 측정 장비를 설치한다면 각각의 위치에서 상시 대기오염물질 측정이 가능할 것이다.
선박에서 배출된 오염물질은 대기 중으로 확산되어 분포하지만, 해양에서 대기오염을 정기적으로 실측 모니터링 한다면 대기오염확산 모델링 등을 통해 대기 흐름에 따른 오염물질의 변화와 해상에서 선박 대기오염물질 배출로 인한 영향 등 그 상관관계를 연구할 수 있는 기초자료로도 활용할 수 있을 것이다.
선오염원(Line Source)으로 분류되는 선박의 통항량과 이동경로에 따른 해양 대기오염의 상관관계를 연구함에 있어 실측은 가장 확실하고 정확한 데이터를 제공할 수 있기 때문에 사용목적에 적합한 대기오염확산 모델3)을 선택하여 시간적, 공간적으로 역추적하고 모델링 결과를 검증해 볼 수 있을 것이다.
이에 따라 선박으로부터 발생하는 대기오염물질 저감을 위한 제안으로, 첫째 정확한 오염 및 배출 실태를 파악하기 위한 점검관의 현장 실측 점검을 의무화하도록 규정을 바꾸고, 둘째 해양경찰 함정을 활용한 전국적인 대기오염물질 모니터링 시스템을 구축하여 실질적 현장 데이터에 기초한 관리가 이루어지도록 할 필요가 있다. 셋째로 육상의 강화된 대기오염물질 배출기준을 해상에도 적용함으로써 배출 규제에 대한 강력한 의지를 보이고, 마지막으로 기술개발 측면에서 단기적으로 항만에 선박 육상전원공급장치 AMP 의 조속한 설치와 중기적으로 선박 건조 시부터 에너지효율을 높이는 방법의 적용과 함께 LNG, LPG 추진선의 도입, 궁극적으로는 화석연료를 전혀 사용하지 않는 환경친화적 선박의 도입을 위한 기술 개발과 법·제도적 지원을 통해 선박으로부터 발생하는 대기오염물질을 획기적으로 줄이려는 노력이 필요해 보인다.
이에 따라 선박으로부터 발생하는 대기오염물질 저감을 위한 제안으로, 첫째 정확한 오염 및 배출 실태를 파악하기 위한 점검관의 현장 실측 점검을 의무화하도록 규정을 바꾸고, 둘째 해양경찰 함정을 활용한 전국적인 대기오염물질 모니터링 시스템을 구축하여 실질적 현장 데이터에 기초한 관리가 이루어지도록 할 필요가 있다. 셋째로 육상의 강화된 대기오염물질 배출기준을 해상에도 적용함으로써 배출 규제에 대한 강력한 의지를 보이고, 마지막으로 기술개발 측면에서 단기적으로 항만에 선박 육상전원공급장치 AMP 의 조속한 설치와 중기적으로 선박 건조 시부터 에너지효율을 높이는 방법의 적용과 함께 LNG, LPG 추진선의 도입, 궁극적으로는 화석연료를 전혀 사용하지 않는 환경친화적 선박의 도입을 위한 기술 개발과 법·제도적 지원을 통해 선박으로부터 발생하는 대기오염물질을 획기적으로 줄이려는 노력이 필요해 보인다.
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