[보고서]교통분야 오염관리 대책별 대기질 개선효과 분석

이우근

[국가R&D연구보고서] 교통분야 오염관리 대책별 대기질 개선효과 분석 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	강원대학교 산학협력단 Kangwon National University
연구책임자	이우근
참여연구자	선우영 , 신효중 , 김태오 , 이지현 , 정재아 , 오아람 , 정호준 , 박재은 , 마영일 , 정혜선 , 조한기 , Nguyen Phuoc Quy An , 조영혁 , 안상훈 , 차지안 , 조은희 , 이샘 , Nguyen Viet Hanh , 신상호
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2011-02
주관부처	환경부
과제관리전문기관	환경부 Ministry of Environment
등록번호	TRKO201300007453
DB 구축일자	2013-05-20

초록 ▼

연구에서는 교통오염관리 대책 추진에 따른 대기질 개선효과를 분석하고, 각 대책별 오염물질 배출저감 기여도를 평가하고자 한다. 또한 교통오염관리 대책 추진에 따른 대기질 개선효과에 의한 환경편익을 분석하였다.
(1) 교통오염관리대책 시행수단별 대기오염 감축량 산정
○ CNG버스 보급 등에 따른 대기오염 감축량을 산정
- 교통오염관리 대책으로 추진 중인 각 시행수단별로 시행에 따른 대기오염 배출저감량을 산정
○ 운행차 관리방안별 대기오염 저감량 산정
- DPF 보급 등 운행차에서의 대기오염물질 배출저감을 위한 대책에 따른 배출삭감량을 산정
○ 오염관리 대책 시행수단별 배출저감 효과 비교
- 각 오염관리 대책 추진에 따른 배출저감량을 비교, 분석
(2) 오염관리 대책별 배출저감 기여도 평가
○ 오염관리 대책별 배출효과 분석방법 검토
- 도로측정망 자료를 이용한 오염관리 대책별 배출효과분석
- 연평균, 3년평균, 최고농도 등의 경향분석
○ 오염관리대책별 배출저감 기여도 분석방법 검토 및 배출저감 기여도 평가
- CAPSS 자료와 오염관리 대책 미시행시의 배출량을 추정하여 배출량 비교
- 오염관리 대책 시행 시와 미시행시에 대한 모델링 수행
- 오염관리 대책 추진에 따른 대기질 개선효과분석
(3) 대기오염 배출저감에 따른 환경편익 분석
○ 환경편익 분석방법의 선택과 합리성
- 배출저감대책 추진에 따른 효과분석은 크게 비용측면과 편익측면에서 접근할 수 있는 데, 시간과 예산의 범위 안에서 두 가지 또는 한 가지 측면을 고려하여 효과를 산정
- 비용측면의 경우 일반적으로 비용효과분석을 통해 투입되는 비용으로 인하여 나타날 수 있는 대기개선효과를 과학적 기초자료에 의거 화폐적으로 산출하는 것임
- 편익측면의 경우 배출저감대책 추진에 따라 증대되는 소비자(또는 시민)의 편익을 화폐가치로 측정할 수 있는데, 이는 설문조사를 실시하여 도출할 수 있는바, 많은 시간과 예산을 필요로 함
- 일반적으로 비용효과분석은 자연과학분야에서 접근하고 있고 편익산출은 사업의 경제성분석이나 사업의 효과를 측정하고자 할 때 사용하는 방법으로서 편익산출을 통한 방법이 보편적으로 이용되고 있음
- 편익산출의 방법으로는 직접도출과 간접도출의 방법이 있는데, 후자는 메타분석으로 불리면서 관련 연구내용과 결과를 통한 편익이전의 기법으로서 선진국에서 주로 이용되고 있는 방법임
- 따라서 시간과 예산이 많이 제약되어 있는 본 과제의 경우 배출저감대책 추진에 따른 경제학적 측면에서의 효과분석방법으로서 비용효과분석 뿐만 아니라 과학적인 방법으로서의 메타분석을 통한 결과를 도출하여 객관성 및 효율성을 확보할 계획임

목차 Contents

제 출 문 ... 1
요 약 문 ... 2
제목 차례 ... 13
표 차례 ... 17
그림 차례 ... 22
I. 서론 ... 26
1. 연구의 배경 및 필요성 ... 26
2. 연구의 목표 ... 32
II. 연구내용 및 방법 ... 33
1. 연구의 범위 ... 33
(1) 교통오염관리대책 시행수단별 대기오염 감축량 산정 ... 33
(2) 오염관리 대책별 배출저감 기여도 평가 ... 33
(3) 대기오염 배출저감에 따른 환경편익 분석 ... 34
2. 연구내용 ... 34
(1) 교통오염관리대책 시행수단별 대기오염 감축량 산정 ... 35
(2) PM2.5 환경기준 설정에 따른 교통정책 영향평가 ... 36
(3) 오염관리 대책별 배출저감 기여도 평가 ... 36
1) 도로변 측정망 자료를 활용한 대기질 개선 효과 분석 ... 36
2) 대기질 모델링을 통한 교통오염관리대책의 이행에 따른 대기질 개선효과 분석 ... 37
(4) 대기오염 물질의 환경편익 분석 ... 38
3. 연구 수행 방법 ... 39
(1) 교통오염관리 대책 시행수단별 대기오염 감축량 산정 ... 39
1) 교통오염관리 시행수단별 대기오염 감축량산정 ... 39
(2) 오염관리 대책별 배출저감 기여도 평가 ... 40
1) 도로변 측정망 자료를 활용한 대기질 개선 효과 분석 ... 40
2) 대기질 모델링을 통한 교통오염관리대책의 이행에 따른 대기질 개선효과 분석 ... 40
(3) 환경편익 분석 ... 41
(4) PM2.5 환경기준 설정에 따른 교통정책 영향 평가 ... 42
Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 45
1. 교통오염 관리대책 시행수단별 대기오염 감축량 산정 ... 46
(1) 수도권 각 지자체별 대기오염물질 감축량 ... 46
(2) 교통오염 관리대책 시행 수단별 대기오염물질 감축량 ... 49
1) 교통오염 관리 대책별 대기오염 감축량 ... 49
① 저감장치(DPF, DOC 등) 부착 ... 49
② LPG 엔진개조 ... 58
③ 조기폐차 ... 62
④ 자동차 연료의 품질기준강화 ... 68
⑤ 저공해자동차 보급 ... 79
⑥ 제작차 배출허용기준 강화 ... 91
⑦ 기타 대책 ... 101
2) 지자체 대책 및 국가 대책의 비교 ... 111
(3) 교통오염 관리대책 시행 수단별 저감효과 분석 ... 115
1) 전체 시행수단/지자체/오염물질별 목표대비 실적분석 ... 115
2) 각 시행수단별 저감효과 분석 ... 118
① 저감장치부착 및 LPG 엔진개조 ... 118
② 조기폐차 및 자동차 연료품질 강화 ... 119
③ 저공해 자동차 보급 및 제작차 배출 허용 기준 강화 ... 121
④ 기타도로이동오염원 ... 126
2. 오염관리 대책별 배출저감 기여도 평가 ... 130
(1) 도로변 측정망 자료를 활용한 대기질 개선 효과 분석 ... 130
1) 도로변 측정망 현황 및 데이터 분석 방법 ... 130
2) 강우사상분석 ... 140
① IETD를 이용하여 분리한 서울의 표준강우사상의 특징 ... 140
② 강우에 의한 오염물질 농도변화 분석 ... 141
3) 도로변 측정망 분석 ... 143
① 강우효과를 제외한 PM10 분석 ... 143
② 강우효과를 제외한 NO2 분석 ... 150
(2) 대기질 모델링을 통한 교통오염관리대책의 이행에 따른 대기질 개선효과 분석 ... 156
1) 모델링 수행 방법 ... 156
① 기상 모델(MM5) ... 157
② 배출 모델(SMOKE) ... 158
③ 대기질 모델(CMAQ) ... 159
2) 모델링 수행조건 ... 160
① 기상모델 수행조건 ... 160
② SMOKE 및 대기질 모델 수행조건 ... 162
③ 시행계획 추진실적을 이용한 SMOKE 모델링 입력자료 작성 ... 165
3) 결과 분석 방법 ... 167
4) 연구 결과 ... 170
① 기상장 수치모의 결과 ... 170
② 배출량 배분 결과 ... 174
③ 대기질 예측 결과 ... 177
④ 시행계획 추진에 따른 대기오염도 개선효과 분석 ... 196
3. 대기오염 물질의 환경편익 분석 ... 200
(1) 메타분석 ... 200
1) 메타분석 개요 ... 200
2) 메타가치화함수와 편익이전 ... 201
(2) 환경편익지수 산정 ... 205
1) 정보실존 대상 선정 ... 205
2) 변수선택 ... 206
3) 모델 추정결과 ... 208
(3) 대기오염 저감의 환경편익 ... 209
(4) 대기오염저감대책별 환경편익 ... 216
1) 수도권전체 ... 216
2) 서울시 ... 218
3) 인천시 ... 221
4) 경기도 ... 223
(5) 대기오염저감 정책효과분석 ... 226
1) 수도권 ... 226
2) 서울시 ... 227
3) 인천시 ... 228
4) 경기도 ... 228
4. PM2.5 등 환경기준 설정에 따른 교통정책 영향평가 ... 230
(1) PM2.5의 개요 ... 230
1) PM2.5의 정의 ... 230
2) PM2.5의 환경기준 ... 230
3) 수도권 PM2.5의 농도현황 ... 232
(2) 미세먼지 관련 정책 사례 조사 ... 234
1) 국외 교통관련 미세먼지(PM10) 저감 정책 ... 234
① 독일 ... 234
② 이탈리아 ... 236
③ 영국 ... 237
④ 스웨덴 ... 238
⑤ 일본 ... 239
⑥ 벨기에 ... 240
2) 국내 PM2.5 관련 정책 동향 ... 241
3) 국외 PM2.5 규제 정책 ... 241
① 미국 - 연방 정부 ... 241
② 미국 - 캘리포니아주 정부 ... 243
③ 유럽연합(EU) ... 246
④ 캐나다 - 중앙 정부 ... 247
⑤ 호주 ... 249
(3) 교통오염에 대한 PM2.5의 영향, 분석 ... 251
(4) 교통오염 관련정책에 따른 NOx의 영향, 분석 ... 254
1) 교통오염 관련정책별 NOx 삭감량 ... 254
2) 교통오염 관련정책에 따른 NOx의 영향 분석 ... 258
3) 교통오염에 대한 NOx의 영향분석 ... 262
Ⅳ. 결론 ... 263
1. 시행수단별 감축량 산정 및 한계점 분석 ... 263
2. 오염관리 대책별 배출저감 기여도 평가 ... 266
3. 대기오염 물질의 환경편익 분석 ... 270
4. PM2.5 환경기준 설정에 따른 교통정책 영향조사 ... 271
Ⅴ. 참고문헌 ... 273

표/그림 (111)

표 Fig. 1-1 OECD 주요 국가의 PM10 및 NO2 농도비교
표 Fig. 1-2 수도권 대기질 개선목표
표 Fig. 1-3 전국의 대기오염도 추이
표 Fig. 1-4 수도권 각 지역의 대기오염도 추이
표 Fig. 1-5 자동차 등록대수 증가추이
표 Fig. 1-6 수도권 자동차등록대수현황
표 Fig. 3-7 수도권 교통오염 관리대책에 의한 연도별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-8 수도권 교통오염 관리대책에 의한 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-9 수도권 교통오염 관리대책에 의한 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-10 수도권 및 각 지자체 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-11 각 지자체의 연도별 저감장치 부착대수
표 Fig. 3-12 저감장치 부착에 의한 연도별 및 각 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-13 저감장치 부착에 의한 오염물질별 삭감량
표 Fig. 3-14 각 지자체의 연도별 LPG 엔진개조대수
표 Fig. 3-15 LPG 엔진개조에 의한 연도별 및 각 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-16 LPG 엔진개조에 의한 오염물질별 삭감량
표 Fig. 3-17 각 지자체의 연도별 조기폐차 대수
표 Fig. 3-18 조기폐차에 의한 연도별 및 각 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-19 조기폐차에 의한 오염물질별 삭감량
표 Fig. 3-20 각 지자체의 연도별 연료품질기준강화 차량대수 및 저황유사용량
표 Fig. 3-21 자동차 연료품질강화에 의한 연도별 및 각 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-22 자동차 연료품질강화에 의한 오염물질별 삭감량
표 Fig. 3-23 저공해자동차 보급에 의한 연도별 및 각 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-24 저공해 자동차 보급에 의한 오염물질별 삭감량
표 Fig. 3-25 각 지자체의 연도별 제작차 배출허용기준 강화 적용 차량대수
표 Fig. 3-26 제작차 배출허용기준 강화에 의한 연도별 및 각 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 3-27 제작차 배출허용기준 강화에 의한 오염물질별 삭감량
표 Fig. 3-28 기타 대책에 의한 연도별, 지자체별 오염물질별 삭감량
표 Fig. 3-29 기타 대책에 의한 오염물질별 삭감량
표 Fig. 3-30 지자체 대책 및 국가 대책의 비교
표 Fig. 3-31 시행수단별 PM10의 목표대비 실적비교
표 Fig. 3-32 시행수단별 NOx의 목표대비 실적비교
표 Fig. 3-33 오염물질별 2014년까지의 목표 대비 3년간 목표 및 실적 비교
표 Fig. 3-34 저감장치 부착 대책의 지자체별 오염물질 삭감실적
표 Fig. 3-35 LPG 엔진개조 대책의 지자체별 오염물질 삭감실적
표 Fig. 3-36 조기폐차 대책의 지자체별 오염물질 삭감실적
표 Fig. 3-37 자동차 연료품질 강화 대책의 지자체별 오염물질 삭감실적
표 Fig. 3-38 저공해 자동차 보급 대책의 지자체별 오염물질 삭감실적
표 Fig. 3-39 제작차 배출 허용기준 강화 대책의 지자체별 오염물질 삭감실적
표 Fig. 3-40 기타 도로이동오염원 대책의 지자체별 오염물질 삭감실적
표 Fig. 3-41 도로이동오염원 배출량 계산 방법
표 Fig. 3-42 수도권지역 내의 도로변측정망 위치
표 Fig. 3-43 IETD에 의한 강우사상 분류개념도
표 Fig. 3-44 IETD 분석기법
표 Fig. 3-45 무강우시 농도를 추정하는 방법의 개념도
표 Fig. 3-46 각 지자체별 적용된 기상대 및 도로변측정소
표 Fig. 3-47 IETD 15시간일 때의 산정된 전국 강우의 특성
표 Fig. 3-48 2006년 서울의 PM10 및 NO2 시간별 변화
표 Fig. 3-49 도로변측정망의 지자체별 연평균 PM10 농도변화
표 Fig. 3-50 도로변측정망의 지자체별 3년 평균 PM10 농도
표 Fig. 3-51 지자체별 PM10 배출량 변화 및 면적당 PM10 배출량
표 Fig. 3-52 인천지역의 건설수주실적
표 Fig. 3-53 도로변측정망의 지자체별 PM10 최고농도 변화
표 Fig. 3-54 지자체별 도로변측정망별 연평균 PM10 농도변화
표 Fig. 3-55 지자체별 연도별 PM10 시간평균 농도변화
표 Fig. 3-56 도로변측정망의 지자체별 PM10 24시간 기준 초과율
표 Fig. 3-57 도로변측정망의 지자체별 연평균 NO2 농도변화
표 Fig. 3-58 도로변측정망의 지자체별 3년 평균 NO2 농도변화
표 Fig. 3-59 지자체별 도로변측정망별 연평균 NO2 농도변화
표 Fig. 3-60 도로변측정망의 지자체별 NO2 최고농도 변화
표 Fig. 3-61 도로변측정망의 지자체별 NO2 단기기준 초과율
표 Fig. 3-62 Models-3/CMAQ 모델 시스템
표 Fig. 3-63 기상 모델 시스템
표 Fig. 3-64 SMOKE 내부 프로그램
표 Fig. 3-65 CMAQ 내부 프로그램
표 Fig. 3-66 MM5 모델링 영역
표 Fig. 3-67 SMOKE 및 CMAQ 모델링 영역
표 Fig. 3-68 교통오염관리대책 시행 및 미시행에 따라 SMOKE 모델에 적용된 이동오염원 배출량
표 Fig. 3-69 수도권 지역 도시대기측정소
표 Fig. 3-70 MM5 모사 결과와 실측자료 비교
표 Fig. 3-71 서울기상대의 기상요소 시계열분포
표 Fig. 3-72 인천기상대의 기상요소 시계열분포
표 Fig. 3-73 경기(수원)기상대의 기상요소 시계열분포
표 Fig. 3-74 수도권지역 교통오염관리대책의 시행 및 미시행에 따른 PM10 SMOKE 결과
표 Fig. 3-75 수도권지역 교통오염관리대책의 시행 및 미시행에 따른 NOx SMOKE 결과
표 Fig. 3-76 수도권지역 교통오염관리대책의 시행에 따른 PM10 CMAQ 결과
표 Fig. 3-77 서울지역 대표 측정지점의 PM10 시계열 분포 (계속)
표 Fig. 3-78 서울지역 대표 측정지점의 PM10 시계열 분포
표 Fig. 3-79 인천지역 대표 측정지점의 PM10 시계열 분포
표 Fig. 3-80 경기지역 대표 측정지점의 PM10 시계열 분포 (계속)
표 Fig. 3-81 경기지역 대표 측정지점의 PM10 시계열 분포 (계속)
표 Fig. 3-82 경기지역 대표 측정지점의 PM10 시계열 분포
표 Fig. 3-83 수도권지역 교통오염관리대책의 시행에 따른 NO2 CMAQ 결과
표 Fig. 3-84 서울지역 대표 측정지점의 NO2 시계열 분포
표 Fig. 3-85 인천지역 대표 측정지점의 NO2 시계열 분포
표 Fig. 3-86 경기지역 대표 측정지점의 NO2 시계열 분포 (계속)
표 Fig. 3-87 경기지역 대표 측정지점의 NO2 시계열 분포
표 Fig. 3-88 서울지역 예측값과 관측값의 PM10 평균농도 상관성 분석
표 Fig. 3-89 인천지역 예측값과 관측값의 PM10 평균농도 상관성 분석
표 Fig. 3-90 경기지역 예측값과 관측값의 PM10 평균농도 상관성 분석
표 Fig. 3-91 서울지역 예측값과 관측값의 NO2 평균농도 상관성 분석
표 Fig. 3-92 인천지역 예측값과 관측값의 NO2 평균농도 상관성 분석
표 Fig. 3-93 경기지역 예측값과 관측값의 NO2 평균농도 상관성 분석
표 Fig. 3-94 저감대책 적용 전·후 월 평균 PM10 농도 차이
표 Fig. 3-95 저감대책 적용 전·후 월평균 NO2 농도 차이
표 Fig. 3-96 메타가치화함수와 편익이전오류
표 Fig. 3-97 국외 PM2.5 대기환경기준
표 Fig. 3-98 봄철과 가을철 서울지역 PM2.5 배출원
표 Fig. 3-99 미국의 PM2.5 AQI
표 Fig. 3-100 미국 내 다른 도시와 캘리포니아 주의 대기질 비교
표 Fig. 3-101 캘리포니아 주의 PM10과 PM2.5 농도 현황
표 Fig. 3-102 TEOM을 이용한 CWS와 연간 PM2.5 발생량
표 Fig. 3-103 서울특별시 교통오염 관련정책 NOx 삭감량
표 Fig. 3-104 인천광역시 교통오염 관련정책 NOx 삭감량
표 Fig. 3-105 경기도 교통오염 관련정책 NOx 삭감량
표 Fig. 3-106 수도권 지역 도로이동오염원 NOx 배출량
표 Fig. 4-107 교통오염관리 대책별 오염물질 삭감량
표 Fig. 4-108 교통오염 관리대책에 의한 지자체별 대기오염물질 삭감량
표 Fig. 4-109 서울시 PM10 및 NO2 개선효과 분석
표 Fig. 4-110 인천시 PM10 및 NO2 개선효과 분석
표 Fig. 4-111 경기도 PM10 및 NO2 개선효과 분석

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