1. 서 론

 

교통분야는 세계의 전 분야에서 배출되는 온실가스의 13%를 배출하고 있으며, 화석연료의 연소를 통해서 전체 이산화탄소 배출량의 24%를 배출하고 있다. 따라서 지구온난화로 인한 재앙을 예방하기 위해서는 시급히 저탄소 교통수단에 대한 개발을 추진하여야 한다.

 

이러한 목적을 달성하기 위해서는 크게 3가지의 전략적 목표를 달성하여야 한다. 첫 번째는 교통수요를 억제하는 수단이며, 두 번째는 교통수단을 좀 더 환경 친화적인 청정에너지를 사용하는 교통수단으로 변경하는 즉, 개인용 자가용 이용에서 도보, 자전거 및 대중교통으로 변환하는 것을 말하며, 마지막 세 번째는 좀 더 효율적인 교통기술을 개발하는 것이다.

 

이러한 목표를 달성하기 위해서는 교통수단과 관계된 모든 온실가스 배출원을 포괄하는 정책이 필요하다. 그러나 현재까지 정책수단의 중점적인 대상은 직접적인 배출원 즉, 자동차의 배기가스와 관련된 부문에만 초점을 맞추어 왔다. 비록 이 부분이 교통분야의 온실가스 배출량의 대부분을 차지하고 있기는 하지만 이러한 방식은 자동차의 배기가스가 유발되게 하는 원인이 되는 간접적인 행위에 대해서는 간과할 가능성이 많다.

 

이러한 정책수단의 갭을 줄이고, 라틴 아메리카의 저 탄소 교통시스템으로의 발전을 추구하기 위해서 본 보고서에서는 저탄소 교통기반시설의 개발을 촉진하기 위한 원칙을 제시하도록 한다. 광의의 의미로서의 교통기반시설에 대해서 단순히 시설 자체의 물리적인 구조부재에 대한 내용 뿐 만 아니라 그 시설물이 사용되는 역할까지도 고려하여 검토함으로서 이러한 기반시설의 설치 및 운영을 포괄하는 총체적 의미의 저 탄소 교통기반시설을 구축하는 것이 본 보고서의 목적이다.

 

이러한 목표를 가지고, 본 보고서는 여기 서론부를 포함하여 총 5개의 부분으로 구성하였다. 저탄소 교통시설 및 연관시설에 주목할 필요성을 설명하기 위해서 다음 장에서는 저탄소 경제로 이동하는 현재 수요의 기반 및 저탄소 교통으로 진입하는 방법에 대해 다루도록 하겠다. 그리고 다음 장에서는 저탄소 교통시설에 대한 명확한 정의와 교통기반시설과 연관된 온실가스 배출원의 목록을 제시하고 이러한 배출원에 대한 생애기간 동안의 총 온실가스 배출량을 계산하는 방법을 요약 제시하도록 한다. 그리고 네 번 째 장에서는 2가지 사례를 가정하여 즉, 도로 교통시설 및 철도교통 시설에 대해서 기반시설의 총 생애기간 동안의 온실가스 배출량을 계산하는 방법을 제시하고 최종적으로 개괄적인 권고사항을 기술하는 것으로 마무리 하도록 한다.

 

2. 저탄소 교통기반시설

 

2.1 정의

“ ‘기반시설’ 이라는 말의 기원은 군사적 용어에서 유래되었는데 공군기지 등과 같은 고정된 시설을 일컫는 말이다. 현재 이 말은 중요성이 높고 많은 대중이 사용하는 인간이 만든 시설물에 대해 사용하고 있다.” (에드워드, 2003) 예를 들어, NZIER (2004) 는 기반시설물이란 대규모의 급작스러운 기능의 한계치가 왔을 경우에만 변경이 가능한 자산이며, 이러한 변경은 투입되는 비용이 대단히 큰 반면 얻을 수 있는 이익의 규모가 작아서 많은 사람들이 이용하지 않으면 실패할 가능성이 많은 특징을 가지고 있다. 라고 말하기도 하였다. UN 의 자료에 따르면 기반시설이란 자본 집약적이며, 직접적으로 경제생산을 지원하는 장기적인 네트웍 및 구조물을 말한다 라고 정의하고 있다.

 

 

또한 다른 UN (2007)의 자료에 의하면 기반시설물은 일반적으로 대중 편의시설 (상수도 및 전기시설), 공공시설(도로, 댐), 교통서비스 (철도 및 항만) 및 위생시설(하수도 및 폐기물 처리)을 말하는 것으로 정의하고 있다. 따라서 기반시설물이란 다른 산업공정의 생산품을 이용하여 다른 최종 소비재 생산품을 만들 수 있도록 함으로서 사회의 개발과 발전을 지원하는 시설을 말한다.

 

기반시설물은 사용자의 소비패턴의 여건을 조성하기 때문에 향후 수 십년 간의 에너지 소비 및 온실가스 배출과 관련하여 대단히 중요한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 저 탄소 기반시설을 개발하는 일은 저 온실가스 배출 경제의 초석을 다지는 일이 될 것이다.

 

따라서, 교통 기반시설에 대해 큰 틀에서 보면 일반적인 물리적 시설물만 해당되는 것이 아니고, 탄소 발생을 최소화 하려는 기반시설의 건설과 운영 모두를 포함한다고 할 수 있다. 이러한 관점에서 보면 저탄소 기반시설은 탄소배출량이 다른 동등하게 이용할 수 있는 교통수단에 대한 기반시설에 비해 탄소배출량이 적은 시설을 말한다.

 

2.2 교통기반시설과 연관된 온실가스 배출

지구온난화에 교통분야가 상당한 기여를 하고 있다는 것은 잘 알려져 있는 사실이지만, 정책수단은 직접적인 배출원에 대한 조치에만 초점이 맞추어져 있다. 비록 이러한 직접적인 온실가스 배출이 교통분야 온실가스 배출의 상당부분을 차지하고 있지만 이러한 정책은 자동차의 온실가스 배출이 가능하도록 하는 몇 가지 중요한 간접적인 온실가스 배출원에 대해 간과하고 있다는 데 문제가 있다. 이러한 간접적인 온실가스 배출에 대해 가장 주목해야 하는 사항은 자동차의 생애주기, 자동차의 연료 및 이러한 자동차와 관련된 기반시설물이다.

 

예를 들어, 미국의 여객 교통분야의 연구를 보면 승객 1km 운행거리 당 “간접적 온실가스 배출”량은 전체 도로교통 분야의 온실가스 배출량의 30% 수준이고, 철도 분야는 60% 및 항공분야는 20%를 차지한다고 밝히고 있다. 스웨덴의 도로교통에 관련된 보고서에서는 간접적인 온실가스 배출량이 전체 배출량의 45% 나 차지한다고 밝히고 있는데, 각 항목을 나열하면, 자동차 제조 및 정비 분야의 14%, 연료생산 및 배급분야의 9% 및 기반시설 건설 및 서비스 분야의 22% 로 구성되어 있다고 한다.

 

따라서, 교통분야의 기반시설에 대한 의사결정은 미래의 저탄소 교통시스템으로 가기 위해서 반드시 생산과 운영이 동시에 고려된 간접 및 직접적인 온실가스 배출량을 감안한 종합적인 인식을 기반으로 하여야 한다. 결국, 자동차의 추진으로 인한 직접적인 온실가스 배출과 자동차, 연료 및 기반시설의 생애주기를 고려한 간접적인 온실가스 배출량을 추정하는 것이 필수적이다. < 그림 1> 은 이러한 내용을 보여주고 있다.

 

이러한 모든 배출량은 모두 다 적절한 의사결정과 관련되어 있는 사항들이다. 하지만 문제의 간략화 및 명료화를 위해 다음 장에서는 단순히 교통기반 시설물의 생애주기 동안의 온실가스 배출량만 고려하고, 자동차와 연료의 생애주기를 고려한 배출량은 감안하지 않도록 한다.

 

< 그림 1. 교통 기반시설의 총 온실가스 배출량 >

 

 

3. 교통 기반시설의 생애주기 온실가스 배출량 계산방법

 

미래를 위한 포럼(2009) 에 의하면 기반시설의 생애주기 동안의 탄소배출량을 추정하는데 에는 총 4개의 단계가 있다고 한다.

 

· 해석의 목적을 정의

 

· 기반시설의 생애주기 플로우 차트의 작성

 

· 자료의 수집

 

· 배출량의 산정

 

3.1 해석의 목적을 정의

이 단계에서는 의사결정 과정에 탄소배출량을 포함시키는 목적을 규정하고 해석대상 생산품 또는 서비스를 결정한다. 또한 해석결과의 적정성을 확보하기 위한 결과물 해석방법 및 정리방법들을 결정한다.

 

3.2 기반시설의 생애주기 플로우 차트의 작성

기반시설물의 생애주기는 몇 가지 단계로 나눌 수 있다. 각 단계는 투입재료, 공정 및 결과물로 나눌 수 있는데, 이 단계에서는 기반시설물의 생애주기 동안의 모든 투입재료, 공정 및 결과물들에 대해 분석한다. 관련 연구자료를 분석하면 기본적으로 기반시설물의 생애주기 동안의 온실가스 배출은 4가지 단계로부터 발생된다고 추정하는 것을 알 수 있다. (a) 건설재료의 제조, (b) 기반시설물 건설, (c) 기반시설물 운영, (d) 기반시설물의 폐기 < 그림 2 >

 

  

< 그림 2 기반시설물의 생애주기 >

 

아래에 개략적인 기반시설물의 생애주기의 각 단계에서 온실가스를 발생시키는 입력재료, 공정 및 생산물 등에 대해 기술하였다.

 

건설재료의 제조

이 단계에서는 기반시설의 재료가 되는 원료를 습득하고, 제조 공장으로 운송하며, 재료로서 가공되고, 건설현장으로 운송되는 과정을 포함한다. 재료의 제조는 원료를 기반시설을 건설할 수 있는 건설재료로 변환시키는 작업이다.

 

기반시설 건설

기반시설 건설 단계에서는 기반시설의 각 부분들이 이전 단계에서 가공된 건설재료를 이용하여 조립되고 가공되는 단계이다. 이 단계는 부지정지, 자재 및 기계의 이동, 도로의 건설, 사무실 가설, 배관설치, 조명 및 기타시설 설치 그리고 시공 현장에서의 작업인부의 이동을 포함한다.

 

기반시설 운영

기반시설물을 운영 및 관리하는 모든 행위들이 기반시설 운영 단계에서 수행된다. 즉, 가로등 점/소등, 청소, 사고수습 및 기반시설의 이용 등을 포함한다. 유지보수 업무는 노후된 부분의 교체, 구조물의 도장 및 도로 재포장을 포함한 여러 가지 업무가 포함된다.

 

기반시설의 폐기

이 단계는 기반시설의 페기 및 이로 인한 부산 폐기물을 관리하는 작업이 포함된다. 그러므로 이 단계에서는 시설물의 파괴, 부산물의 수송, 적치 또는 재활용 및 폐기처분 시에 발생하는 온실가스도 포함시키게 된다.

 

 

3.3 자료의 수집

기반시설물의 탄소배출량을 추정하기 위해서는 2가지 종류의 자료가 필요하다. 이들은 모두 앞서서 언급한 단계별 시설물의 공정 및 배출계수와 관련되어 있다. 시설물 공정에 대한 자료는 모든 사용재료 및 생산품, 사용에너지 및 기반시설물의 생애기간 동안 관련된 교통수단에 대한 내용이다. 배출계수는 이러한 시설물 공정을 실제 배출량으로 변환시켜주는 계수로서 각 행위의 기본 단위별 배출 탄소량으로 표시된다. (예를 들어, CO₂/kg 또는 CO₂/kWH)

 

이러한 두가지 자료 모두 1차 또는 2차 입력 자료로부터 얻을 수 있다. 1차 입력자료는 대상 기반시설물의 공급구조로부터 직접 확인이 가능하고, 2차 입력자료는 해당 기반시설물에 직접적인 연관이 없는 간접적인 자료로서 비슷한 작업 또는 재료를 이용하여 평균치 또는 일반값을 적용하여 반영할 수 있다. 일반적으로는 가급적 대상 기반시설의 실제적인 배출량에 대해 정확한 자료를 제공하는 1차 자료의 사용을 우선하도록 하고 2차 자료는 1차 자료의 획득이 불가능할 경우에 사용하는 것으로 권고하고 있다.

 

3.4 배출량의 계산

대상 기반시설물의 탄소배출량을 추정하는 공식은 대상 시설물의 생애주기 동안 전술한 모든 작업 행위에 대한 자료의 합으로서 나타낼 수 있는데 이때 각 작업행위 자료는 해당 행위의 수치에 배출계수를 곱하여 탄소배출량으로 변환된 값을 사용하여야 한다. 즉, 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

 

 

4. 사례 분석

 

이러한 방법론을 설명하기 위하여 대중교통 기반시설에 대한 2가지 대안에 대해서 이와 연관된 온실가스 배출량을 산정하는 예를 기술하였다. 첫 번째 대안은 개인 차량을 이용하는 도로시설물 이며 두 번째 대안은 여객철도이다. < 표 1 > 에 이러한 내용을 요약하여 기술하였다.

 

< 표 1. 기반시설물 현황 >

 

 

4.1 해석의 목적 정의

해석의 목적은 도로시설과 철도시설물의 생애기간 동안의 온실가스 배출량 산정과 각 대안의 배출요인을 규명하고 비교하기 위함이다. 각 대안의 기반시설 연장이 동일하므로 이 해석을 위해 선정한 기능단위는 여객 수송으로 정하였다.

 

4.2 기반시설의 생애주기 플로우 차트 작성

모든 기반시설과 마찬가지로 도로와 고속도로는 4단계의 생애주기를 가진다. (a) 건설재료의 제조, (b) 시공, (c) 운영, (d) 폐기 가 이러한 4단계의 주기이다.

< 표 2> 에 각각의 생애주기 단계에 따르는 주요 입력재료와 공정들이 나타나 있다.

 

4.3 자료의 수집

이 해석은 일단 가상의 비교 이므로 직접적인 행위에 대한 자료와 배출계수 등은 모두 2차 자료를 통한 간접적으로 산출한 자료를 이용하였다. <표 3>과 <표 4> 에 이러한 자료를 요약 정리하였다.

 

< 표 2. 기반시설의 입력자료 및 공정 >

 

 

< 표 3. 도로시설물의 자료 >

  

 

4.4 배출량의 계산

도로시설물의 생애기간 동안 배출한 온실가스의 추정량 결과는 시공단계에서 가장 많은 배출이 이루어지고 (73.67%), 그 다음으로 운영시(13.15%), 건설재료 제조시(7%) 및 폐기시 (6.18%)로 나타났다. 또한 배출가스 발생원인 조사결과 부지정지 단계가 전체 배출량의 45.7%를 차지하여 가장 많은 배출량을 나타내었다.

 

철도시설물의 생애기간 동안 배출한 온실가스의 추정량 결과는 역시 시공단계에서 가장 많은 배출이 이루어지고 (59.65%), 그 다음으로 운영시(22.69%), 건설재료 제조시(15.24%) 및 폐기시(2.42%) 로 나타났다. 또한 배출가스 발생원인 조사결과 부지정지 단계가 전체 배출량의 55.2%를 차지하여 가장 많은 배출량을 나타내었다. 이러한 결과는 <표 5> 에 정리하여 제시하였다.

 

< 표 4. 철도시설물의 자료 >

 

 

< 표 5. 기반시설물의 생애주기 배출량 >

  

 

4.5 자동차 추진 및 자동차와 연료의 생애주기와 관련된 배출가스

비록 상기의 사례분석이 대상기반시설간의 배출가스량의 비교 및 산출과정에 대한 이해를 쉽게 할 수 있도록 도음을 주었지만 정작 기반시설의 이용에 의해 발생하는 배출량은 다루지 않았다. 즉, 상기의 사례분석에서는 자동차의 추진에서 발생되는 직접적인 탄소배출과 자동차와 연료의 생애주기에서 발생되는 간접적인 탄소발생을 고려하지 않았다. <표 6> 에 이러한 사례분석에서 미 고려한 배출량에 대한 간략한 결과치를 각 대안별로 기술해 놓았다.

 

< 표 6. 자동차 추진 및 자동차와 연료의 생애기간 동안의 배출량 >

 

 

4.6 비교

이러한 해석결과로 인하여 사례분석을 시행한 두 가지 교통대안 중 철도교통시설이 보다 명백히 저탄소 기반시설인 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 각 대안별 총 배출 가스량과 인당 단위 배출량을 통해서 결정되었는데, 이러한 내용을 <표 7> 에 기술해 놓았다.

 

< 표 7. 검토한 기반시설물의 배출량 (kg CO₂ ) >

  

 

5. 권고사항

 

많은 연구결과들이 기반시설에 대한 의사결정은 온실가스 저감에 단기적으로는 제한된 효과밖에 얻을 수 없지만, 장기적으로는 지속적인 효과를 나타내는 것으로 보고하고 있다. 캘리포니아 환경연구 및 정책센터에 따르면 앞으로 수년 동안의 교통기반시설에 대한 의사결정은 향후 몇십년 간의 온실가스 배출량에 영향을 미칠 것으로 보고 있다. 그러므로 이러한 의사결정들은 지구온난화 방지 측면에서 그 중요성을 인지하여야 하고 배출량이 상대적으로 작은 시설에 대한 선호가 될 수 있도록 정책을 시행하여야 한다.

 

이러한 의사결정을 내리는 담당자에게 부과된 책무는 이러한 기반시설에 대한 해법을 홍보하여 특정한 교통서비스를 제공하여 온실가스 배출을 줄일 수 있도록 하는 것이다. 이러한 이유로 도심지와 농촌지역의 교통에 대한 의사결정시 단순히 하나의 교통수단에 대한 문제만 검토할 것이 아니고 여러 가지 교통 대안에 대하여 종합적인 검토 후에 의사결정을 내려야 할 것이다.

비슷한 방식으로 도심지의 자동차 교통 문제에 대해 해결책을 찾을 때 기존의 도로시설물을 확장하거나 새로운 시설물을 건설하는 것과 동시에 대체 교통수단을 통해서 교통환경을 개선할 수 있는지도 검토하여야 한다. 이러한 관점에서, 향후의 저 탄소 교통시스템으로 변환하기 위해서는 대중교통 및 비 동력 교통수단의 강화와 증대가 반드시 필요하다는 공감대를 모든 전문가 집단에서 공통적으로 형성하고 있다.

 

만일 개발이 필요한 교통수단 및 교통시스템의 용량이 결정되었고, 이러한 결정사항을 실행에 옮기기 위해서는 새로운 교통기반시설을 건설해야 한다면 기반시설의 대안에 대한 생애주기 동안 배출하는 모든 온실가스량에 대한 검토가 수행되어야 하고, 이를 통해서 가장 작은 탄소를 배출하는 교통기반시설을 선정하여야 한다. 이러한 선정 작업은 다음과 같은 해묵은 비교에 대한 의사결정을 쉽게 내릴 수 있게 한다. 도로를 지형에 순응하는 선형으로 건설해야 할 것인가, 아니면 절토를 하고 터널을 만들어 건설해야 할 것인가? 어떤 재료를 사용하여 교량을 건설해야 하는가 : 콘크리트 인가 강재 인가?

 

▣ 원문제목 : Towards low-carbon transportation infrastructures     ▣ 원문의 주요목차*******************************************************************

1. 서론

2. 저탄소 교통시설

3. 교통시스템의 생애기간 동안의 탄소배출량 계산방법

4. 사례분석

5. 결론 및 권고사항