1. 소개

화물수송에 대한 연료의 효율성은 미국에서 아주 중요한 이슈임. 그 이유는 외국에서 수입해 오는 석유에 대한 미국의 의존도가 높고 연료의 변동성이 있기 때문임. 게다가 연료 효율성은 환경정책에 있어서도 중요함. 교통수단을 위한 화석 연료의 연소는 질소 산화물, 입자상 물질(분진) 및 휘발성 유기 화합물과 같은 대기 오염 물질을 배출함. 미국의 환경보호청(Environmental Protection Agency, EPA)에 의하면 전체 온실가스의 27퍼센트가 교통수단에서 나오는 매연 때문인 것으로 나타났음. 더구나 온실가스 배출원인 교통분야는 아주 빠르게 성장하고 있음. 미국의 경우, 1990년 배출량보다 47퍼센트가 순 증가하였음. 오늘날, 교통은 이산화탄소의 가장 큰 최종 배출원임. 매연은 연료가 소비되면서 발생하기 때문에, 연료의 효율성은 환경의 질을 높이기 위해서도 필수적인 조건임.

아마도 대부분의 일반적인 교통 연료 효율성의 측정은 갤론 당 톤-마일의 수익(revenue ton-miles per gallon, RTM/G)으로 함. 이는 1갤론의 연료를 이용하여 생산되는 이득, 즉 운송할 수 있는 양을 나타내는 것임. 이것은 1톤(ton)의 화물을 1갤론(gallon)의 연료로 얼마나 많은 마일(mile)을 갈 수 있는지를 측정하는 것임. 이러한 측정에 근거할 때, 미국 철도는 그들의 연료 효율성 비율이 1985년에 283 RTM/G에서 2008년에는 457 RTM/G로 증가하였음. 이는 24년 동안 61퍼센트의 증가율을 보인 것이고, 매해 2.6%의 성장률이라고 표현할 수도 있음. 연료 효율성의 보완적인 지표는 1갤론의 연료로 움직일수 있는 차와 그 외의 내용물들에 대한 톤-마일(ton-mile of car and contents, GTMC)이 있음. 게다가 이 지표는 수익(revenue) 또는 화물의 무게(tons)와, 컨테이너, 트레일러, 그리고 화물차량들에 대한 무게를 반영하고 있는 지표임. 갤론 당 GTMC(GTMC/G)는 1985년에 558에서 24년 후인 2008년에는 806으로 45퍼센트 증가했고, 매년 1.9 퍼센트씩 증가했음.

이러한 추세가 나타내듯, 에너지 효율을 얻는 두 가지 중요한 소스(source)가 있음. (1) 기술과 운영의 효율성이 높아짐에 따라 같은 양의 무게를 이동할 때 더 적은 연료가 소모되게 하는 것이 가능해짐으로써 철도의 연료 전력을 가져온 것임. (2) 갤론당 더 높은 수준의 ton-mile이 이익을 만들어냄. 차 한대에서만 봐도 같은 연료로 더 많이 움직일수 있게 됨. 어떠한 무게 측정이든지(GTMC/G 또는RTM/G), 철도 연료의 절약은 규제가 완화된 1980년부터 눈에 띄게 증가하였음. 그리고 규제의 완화는 엄청난 운영상의 유연성을 가능케 하였고 연료 절약을 주도하는 혁신에 박차를 가하게 되었음.

대부분의 운송수단별(modal) 연료 효율성의 비교는 시스템 평균으로 계산해왔음. 이러한 비교는 통찰력은 있지만, 이런 식의 일반화는 철도의 고정 편성된 화물열차 vs. 각각의 화차의 대절적재(carload shipments)와 같은, 운영에 따라 각각 다른 타입에 따른 구분을 하지 못함. 철도의 갤론당 ton-mile의 수익에 대한 평균은 모든 종류의 열차 움직임(고정 편성 화물열차, 혼합 화물 열차, 지역 기차 등)을 반영하였고, 상품들(대형 상품, 새로운 대형 제품, 컨테이너 등) 역시 반영하였음. 이러한 각 등급간의 연료효율에 대한 차이점에는 넓은 격차가 있음.

2. 결론

결론적으로, 철도-수로의 비교에 관련한 해석 문제를 포함하여, 분석의 몇 가지 제한점이 논의 되었음.

2.1 철도-수로 비교에 관한 이슈

이전의 연구에서, 철도와 수로의 시스템-평균RTM/G 값이 비교되었고, 수로가 철도에 비해 더 에너지 효율적이라는 결론을 유추하였음(Kruse et al., 2008). 전체적으로 봤을 때, 이 결론은 사실이지만, 철도와 수로간의 비교는 완전히 연관성이 없는 것임.  <표 10.1>에서 보여지듯이, 내륙의 수로 교통은 석탄, 광석, 석유, 화학, 건설골재와 같은 대량의 상품들로 대부분 이루어져 있음. 반면, 철도는 자동차, 자동차 부품, 적재된 컨터이너와 빈 컨터이너, 그리고 다양한 종류의 새로운 대량 물품과 공산품 등을 주로 운반함. 철도의 운송품은 트럭의 운송품과 겹치는 경우가 많음. 철도와 트럭이 경쟁함. 이러한 이유들로, 철도와 수로의 평균을 비교하는 것은 일대일의 비교를 하는 것은 의미가 없는 것임.

<표 10. 1>  2008년 내륙 수로 시스템에서 바지선(Barge)으로 수송된 톤(ton)의 퍼센트

다음과 같은 두 가지 카테고리로 나눠지는 상품들이 철도로 옮겨졌을 때는 다른 그림이 나오게 됨: (1) 수로로도 옮길 수 있는 대량 상품과 무거운 제조품과; (2) 낮은 밀도, 컨터이너에 포장되어 있는 경우, 그리고 철도와 트럭이 경쟁관계에 있는 운반 시간이 민감한 물건들. 만약 2번째 범주에 속하는 것을 제외해서 계산한다면, 철도의 에너지 효율은457 RTM/G 에서 581 RTM/G로 증가하게 됨. 비교를 위해 수로의 에너지 효율성을 알아보자면, 2007년에서 2009년 사이에 수로 평균 에너지 효율은 592 RTM/G였음. 비교는 대략적인 것이긴 하지만, 그 철도의 에너지 효율은 수로의 효율과 근사하다는 것을 보여줌. 단 운송대상이 유사한 경우에 해당함. 하지만 이 비교는 몇 가지 측면에서 부족한 부분이 있음.

철도와 수로에 대한 투자를 결정하는 방법에는 확실한 차이가 있음. 철도에 대한 투자는 시장 우선 순위를 기반으로 하여 결정함. 반면, 수로에 대한 투자는 긴 정치적 절차를 통해 의회에서 승인(혹은 비승인)됨. 철도 투자가 최적화 되어 있다는 확신이 없기는 하지만, 수로의 경우 미시시피 상류와 일리노이의 수로 시스템의 믾은 부분이 노후화 되어있음. 이런 노후화된 부분을 현대화하면 모달 에너지 효율(modal energy efficiency)의 예측에 영향을 줄 수 있음. 그러나, 미래의 수로 투자의 수준은 철도가 대량 상품을 운반하는데 효율적이라는 사실을 변경시킬 수는 없을 것임. 또한 철도가 국가 에너지 목표에 매우 중요하다는 사실에도 변화가 없을 것임.

2.2 추가적인 이슈

몇 가지 해석과 관련된 문제들이 남아있음.

(1) 연료 효율에 대한 비교는 한계 추정(marginal estimates)이냐 아니면 평균의 측정이냐에 따라 그 결과와 해석이 달라질 수 있음. 대부분의 연구에서는 그 연구에 쓰인 비교가 어떤 방식으로 한 것인지 설명하지 않고 또한 왜 그 방식을 썼는지도 설명하지 않음.

(2) 도로와 트럭의 에너지 효율에 대한 비교는 주마다 허용하는 트럭의 무게에 따라 그 결과가 매우 다양해 질 것임.

(3) 클래스 I 철도에 대해서는 철로에서 기차가 움직이는 동안의 연료소비가 연구에 반영에 되었으나, 지방이나 지역의 세세한 철도의 운영에 대한 세세한 측정은 이루어지지 않았음. 이러한 이동에 대한 연료소비 비율은 같은 지역 내에 있는 클래스 I 철도길에 대한 경험으로 유사하게 가정을 하였음. 지역의 철로 상에서 이동하는 시간은 짧기 때문에, 그러한 지역 철로는 앞에서 내려진 결론에 강한 영향을 미치지는 않음.

(4) 트럭이 강과 철도역까지 움직이는 접근 에너지(access energy)는 정량화 되지 않았음.

(5) 철도의 에너지 효율성은 각각 제품에 따라 개발되는 반면, 강의 효율성 비율은 그 강을 이용하는 모든 제품에 대하여 그 평균을 반영함. 대부분의 이러한 이동은 대량의 제품들로 구성되어있기 때문에, 제품 그룹마다 바지선당 들어가는 연료의 비율이 상당히 다를 것임. 이러한 차이는 이 비교에서 반영되지 않았음. 그 결과, 특정 제품에 대한 철도와 바지선의 비교가 평균에 미치는 에러를 바로잡을 수 있을것임.

(6) 철도와 수로의 비교는 미시시피 강 유역의 주기적인 범람으로 그 비교가 더욱 어려워짐. 왜냐하면 홍수는 수로 교통에 상당한 영향을 미치기 때문에, 이 비교에 홍수를 반드시 반영해야만 함. 이 연구에서는, 2007년에서 2009년간의 3년간 수로의 평균은 수로와 철도의 연료 효율성을 비교하는데 이용되었음. 전체적으로, 3년간의 평균을 이용한 결과 수로 효율성 비율은592 RTM/G임. 최근 5년간의 평균은588 RTM/G임. 본질적으로, 더 긴 평균기간을 이용하는 것인 이 보고서에서는 그 효과가 아주 미미하거나 아예 효과가 없음.

(7) 운송장(waybill) 표본을 통해 얻은 복합 선박 무게의 추정은 어느 정보 불확실성이 존재함. 왜냐하면 각 객차에 각각의 컨터이너를 배분하는데 컨테이너가 이중으로 쌓여있는 경우도 있을 수 있기 때문임. 그렇게 이중으로 쌓여있는 컨테이너가 표본으로 뽑히게 되는 경우, 운송장은 실제보다 더 많은 수로 과장될 수 있음. 이는 부정확한 결과를 가져올 수 있음(Ranilinc 2010). 이 연구에서 사용된 용기(tare)의 무게는 플랫폼 당 1.8 컨테이너의 평균 가동률로 가정하여 추정하였음. 또 예를 들면, 세 대의 차로 연결된 세트(three-car articulated set)는 세 개의 플렛폼을 갖고, 다섯 대의 차로 연결된 세트는 다섯 개의 플랫폼을 가지고 있음. 이러한 가정은 컨테이너가 놓일수 있는 차량 공간의 90%가 이중으로 쌓여 있다(double stacked)는 것과 같고, TOFC(trailers on flat cars) 수송의 90퍼센트는 두 개의 트레일러로 구성되어 있음. 이러한 추정은 기존의 데이터 소스로부터 유효성을 얻을 수 없음. 그리고 결과적으로 오류가 발생할 가능성이 있음. 게다가, 이 연구에서 계산된 순/총 비율(net/gross ratios)이 대부분의 운송이 무겁고 이중 재적된 운송이었던 것으로 분석되었던ICFI 연구(2009)에서 계산된 결과보다 훨씬 낮은 것도 주목할 필요가 있음. 

3. 추가적인 모델링의 필요성

본 연구가 미국의 철도 운송에 대하여 상대적인 에너지 효율성에 대한 새로운 정보를 제공하고 있기는 하지만 정책적으로 완전한 정보를 갖추기 위해서는 훨씬 더 많은 연구가 필요함. 전체적인 인터모달 에너지 필요가 측정되기 전에 트럭 수송에서 바지선과 그리고 철도 시설에 접근하는데 필요한 에너지 소비는 반드시 모델화 되어야 함. 운송수단의 비교를 위한 교통의 간접적인 요소의 필요성은 보편적인 에너지 평가를 하는데 오래된 방식이고 적당하지가 않음. 그러나 새로운 간접적인 요소와 접근 에너지 요소를 측정하기 위한 데이터의 요구 사항은 매우 광범위함.

단지 교통 네트워크를 위한 것이 아니라 농업, 임업 및 관련 토지이용, 그리고 제조기업들에 대해 자세한 멀티모달(multimodal) GIS가 필요함. 농작물의 생산에서는 가장 쉽게 에이커(acres) 당 재배와 수확을 예측하여 생산량을 계산할 수 있음. 그러나 구역은 정확한 예측을 할 수 있을 정도로 충분히 작아야 함. 넒은 생산 지역을 사용하였는데 이익이 적다면, 실제로 잘못된 결과를 가져올 수 있음. 정밀한 분석을 위해서는 세세한 이동의 비교가 필요함으로, 멀티모달 수송 GIS의 개발이 진행 중에 있음.