장래 친환경선박 도입에 따른 미세먼지 배출량 및 사회적 비용 변화 분석 -인천항을 중심으로 :Analysis of Changes in Fine Dust Emissions and Social Costs with the Introduction of Eco-friendly Vessels in the Future -Focusing on Incheon Port

이정욱

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이정욱 (인천대학교, 인천대학교 동북아물류대학원)

지도교수: 이향숙

발행연도: 2023

저작권: 인천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수22

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

장래 친환경선박 도입에 따른 미세먼지 배출량 및 사회적 비용 변화 분석 -인천항을 중심으로

이정욱 물류경영학과 2023.01 학위논문

2022

인천항 선박 대기오염물질 배출량 산정 및 친환경 정책 효과에 대한 연구

이정욱 , 이향숙 한국항만경제학회지 2022.03 학술저널

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본 연구에서는 인천항을 대상으로 선박에서 발생하는 대기오염물질의 양을 산정하고, 대기 확산 시뮬레이션을 통해 대기오염물질이 확산되는 범위를 확인하였다. 분석 대상 물질은 세계보건기구(WHO)의 기준치를 초과하고 있는 미세먼지(PM10, PM2.5)를 대상으로 분석을 시행하였으며, 미세먼지 배출 영향권의 거주인구를 고려하여 사회적 비용을 분석하였다. 또한 장래 친환경선박 도입에 따른 미세먼지 배출량 변화와 사회적 비용 변화를 분석하였다. 연구의 주요내용은 다음과 같다.
첫째, 선박의 대기오염물질 배출량 분석을 위해 우선 국제해사기구(IMO), 유럽환경청(EEA), 미국환경보호국(EPA) 등에서 제공하는 방법론을 검토하였다. 대기오염물질 배출량 산정을 위해서는 엔진부하계수, 연료소비계수, 배출계수 등의 확인이 필요하며, EEA와 EPA에서 제시한 계수를 반영하였다. 이를 이용한 선박의 미세먼지 배출량 분석결과 PM10과 PM2.5의 배출량은 각각 40.5톤과 37.8톤으로 나타났다. 또한 예선 및 도선과정에서 발생한 PM10과 PM2.5는 각각 31.1톤, 28.1톤으로 분석되었다.
둘째, 대기오염물질 확산 시뮬레이션을 이용하여 계절별 확산 패턴을 분석한 결과 서풍이 많이 부는 여름(7월), 봄(4월), 가을(10월)의 순으로 도시내부로 확산되는 오염물질이 많은 결과를 확인하였다. 또한 겨울(1월)에는 북풍이 많이 불어 항만의 대기오염물질이 도시내부보다는 남쪽의 해상으로 밀려나가는 모습이 확인되었다. 오염이 심한 지역으로는 인천광역시 중구 연안동, 신흥동, 개항동, 신포동 일대와 용유도와 송도신도시 사이의 해상이 해당되었다.
셋째, 미세먼지 배출에 대한 사회적 비용을 산정하기 위해 분석 지역의 거주인구와 사회적 비용 원단위를 확인하여 분석에 적용하였다. 사회적 비용은 한국환경연구원에서 제시한 원단위에 소비자물가상승율을 감안하여 PM10은 887,828원/인/년, PM2.5는 1,097,231원/인/년의 원단위을 적용하였다. 미세먼지 배출에 대한 사회적 비용을 산정한 결과 PM10으로 인한 사회적 비용은 평균 43.4억 원/일, PM2.5으로 인한 사회적 비용은 평균 49.2억 원/일로 추산되었다.
넷째, 장래 친환경 선박의 도입에 따른 미세먼지 배출저감 효과를 분석하기 위해 문헌고찰과 전문가 면담을 통해 장래년도 신조선박의 예상점유율을 분석하였다. 이를 토대로 장래년도의 미세먼지 배출량을 산정한 결과 2040년 기준 PM10의 경우 47톤/년, PM2.5의 경우 43.5톤/년이 배출되는 것으로 나타났다. 이에 따른 장래년도 사회적 비용 분석결과 2040년 기준 PM10에 의한 사회적 비용은 39.7억 원/일, PM2.5에 의한 사회적 비용은 45억 원/일로 추산되었다.
본 연구의 결과는 발전하고 있는 선박의 친환경 기술에 대한 보건·환경적 효과를 예측하는데 이용이 가능할 것이다. 또한 인천항의 지속가능한 발전과 인천광역시의 대기질 관리에 있어 기초자료로서 활용될 것으로 판단된다.

This study calculates the quantity of air pollutants coming from maritime vessels at Incheon port and confirms the extent of diffusion of them by using the diffusion model. The analysis is carried out on the fine dust and ultrafine dust (PM10 and PM2.5), exceeding the standard of WHO and upon the social costs under the consideration of the population residing in the area under the influence of the exhaust of the fine dust. In addition, the analysis is conducted regarding the changes in the social costs and changes in the emission quantity of fine dust, resulting from the introduction of eco-friendly vessels for the future. The main content of the study is as follows.
Primarily, to analyze the quantity of exhaust of the air pollutants from the vessels, methodology from IMO, EEA, EPA, etc., has been reviewed. To calculate the exhaust quantity of the air pollutants, it’s required to check engine loading coefficient, fuel consumption coefficient, and emission coefficient, and coefficients, suggested by EEA and EPA, are reflected on this research. As a result of the emission quantity of the fine dust from the vessels with such methods, the emission quantity of PM10 and PM2.5 is confirmed as 40.5 tons and 37.8 tons, respectively. In addition, the quantity of PM10 and PM2.5, required for tugging and piloting such vessels, is analyzed as 31.1 tons and 28.1 tons, respectively.
Secondly, by using a program to predict the emission of the air pollutants, as a result of the emission patterns per season, in the order of seasons with the severest west wind, such as summer (July), spring (April), and fall (October), it’s confirmed that there has been a far greater quantity of the air pollutants to be diffused into cities. In winter (January), with much north wind, it’s observed that the air pollutants of the port get pushed away to the south of the sea, rather than to the inner side of the cities. Regarding the administrative districts with the harshest pollution, there are districts, such as Yeonan-dong, Shinheung-dong, Gaehang-dong, Shinpo-dong, Jung-gu, Incheon, Yongyu Island, and New Songdo City, falling under such conditions of such districts.
Thirdly, to calculate the social cost, resulting from the emission of the fine dust, the basic emission unit is checked for the social cost and the population of the areas, subject to the analysis, and it is applied to the analysis. As per the social cost, considering the consumer price inflation rate for the basic emission rate as proposed by National Institute of Environmental Research, for PM10, 887,828 KRW/person/year is applied, and, for PM2.5, 1,097,231 KRW/person/year. As a result of calculating the social cost for the fine dust emission, the social cost from the yearly average of PM10 is 4.34 billion KRW/day, and 4.92 billion KRW/day for PM2.5.
Fourthly, to analyze the impacts of the reduced quantity of emission of fine dust after the introduction of the futurist eco-friendly vessels, forecast shares of such newly built vessels for future years are analyzed based on the contemplation of other papers and meetings with experts. Based on such data, as a result of the calculation of the emission quantity of fine dust for the future and analysis of the concentration of such emission, for PM10 in 2040, it seems to be 47 ton/year, and 43.5 ton/year for PM2.5. Analyzing the social cost for the future, according to such aforementioned data, for 2040, the social cost will be calculated as 3.97 billion KRW/day, and 4.5 billion KRW/day for PM2.5.
As a result of this study, it’ll be possible to predict the social impact of the eco-friendly technology of vessels under new development. Also, it’s deemed that this will be utilized as the baseline data for the sustainable development of Incheon port and the management of the air quality of Incheon City.

#항만 대기오염 #미세먼지 #환경비용

제1장 연구의 개요 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구의 범위 2
1. 시간적 범위 2
2. 공간적 범위 2
3. 연구의 내용적 범위 및 순서 4
제2장 국내·외 친환경 정책 및 주요 항만 현황 5
제1절 주요 국제기구의 환경규제 정책 5
1. 국제해사기구(IMO) 5
2. 세계항만기후계획(WPCI) 8
제2절 우리나라의 대기환경규제 관련 법률 9
1. 「항만지역등 대기질 개선에 관한 특별법」 제정 9
2. 「환경친화적 선박의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률」 제정 11
3. 「미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법」 제정 11
4. 「대기관리권역의 대기환경개선에 관한 특별법」 제정 12
5. 「대기환경보전법」 제정 12
제3절 주요 해외 선진항만 현황 13
1. 미국 LA/LB항 13
2. 미국 뉴욕/뉴저지항 14
3. 네덜란드 로테르담항 15
4. 중국 상하이항 16
5. 일본 도쿄항 17
제4절 국내 5대 항만 현황 18
1. 인천항 18
2. 부산항 20
3. 여수광양항 22
4. 평택당진항 24
5. 울산항 26
6. 국내 5대 항만 종합비교 28
제3장 선행연구 고찰 29
제1절 항만 대기오염물질 배출량 산정에 대한 연구 29
제2절 대기오염물질 확산에 대한 연구 32
제3절 항만 대기오염물질의 환경비용 산정에 대한 연구 36
제4절 항만 장래 대기오염물질 배출량 예측에 대한 연구 38
제5절 시사점 및 기존 연구와의 차이점 40
제4장 대기오염 배출량 분석 41
제1절 분석개요 41
1. 분석범위 41
2. 분석 대상 대기오염물질 42
제2절 방법론 검토 43
1. 국제해사기구(IMO)의 방법론 43
2. 유럽환경청(EEA)의 방법론 44
3. 미국환경보호청(EPA)의 방법론 49
4. 국가 대기오염물질 배출량 산정방법 편람 57
제3절 활동자료 수집 58
1. 해운항만물류정보시스템(Port-MIS) 58
2. 선박교통관제시스템(VTS) 58
3. 선박자동식별시스템(AIS) 60
4. 한국선급/한국해양교통안전공단 62
제4절 대기오염물질 배출량 분석 63
1. 분석 방법론 정립 63
2. 입출항 선박 분석 65
3. 선박 대기오염물질 배출량 분석 결과 69
제5절 소결 70
제5장 대기오염물질 확산 범위 및 사회적 비용 분석 71
제1절 분석개요 71
제2절 방법론 검토 72
1. 주요 대기확산모델의 종류 72
2. 분석 프로그램 74
3. 분석지역 내 인구 현황 76
4. 사회적 비용 원단위 분석 78
제3절 대기오염물질 확산모형 분석 79
1. 분석대상지역 설정 79
2. 입력자료 설정 80
3. 분석결과 80
제4절 사회적 비용 분석 85
제5절 소결 86
제6장 장래 인천항 대기오염 분석 87
제1절 분석개요 87
제2절 장래 친환경선박 보급 예측 87
1. 친환경 연료별 기술개발 현황 및 계획 87
2. 친환경 선박의 장래 도입 시나리오 설정 95
제3절 장래 대기오염배출 분석 104
1. 장래 대기오염배출량 예측 104
2. 장래 대기오염물질 확산 예측 106
3. 장래 사회적 비용 분석 114
제4절 소결 116
제7장 결론 118
제1절 결론 118
제2절 연구의 한계점 및 추가 연구 검토 120
부록 122
부록-1 인천항 현황도 122
부록-2 분석지역 격자별 미세먼지 평균농도 123
부록-3 분석지역 격자별 인구 분석결과 143
부록-4 분석지역 격자별 사회적 비용 분석결과 148
참고문헌 188

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