선박 운항 빅데이터 기반의 배기가스 시공간 통계지도 구축에 관한 연구

Abstract

MARPOL(Maritime Pollution Treaty)은 선박의 통상적인 오염물질 배출에 의한 해양오염 방지 목적으로 1973년 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서 정한 국제 협약이다. 1978년에 의정서가 채택되어 MARPOL 73/78으로 표기하기도 한다. 1983년에 최초로 발효되었으며, 구성은 조문(Article)과 6개의 부속서(Annex I~VI)으로 이루어져 있다, 최근 선박 배기가스 배출규제 강화 목적으로 부속서 6장이 개정됨에 따라 관련 규정을 충족하기 위한 적극적인 조치가 요구된다. 이러한 추세에 맞추어 정부는 항만 지역 등 대기질 개선 종합계획을 수립하였다. 항만대기질법에 근거하여 황산화물 배출규제 해역과 대기질 관리구역, 해당 관리구역 내 저속운항해역을 고시하여 대기질 개선, 국민 건강·권익 확보하기 위한 규제를 명시하고 있다. 대기환경보전법에 근거하여 항만과 도서 지역 등에 대기질을 측정할 수 있는 측정망을 설치하였으며, 측정된 대기질 정보는 해양환경 정보 포털을 활용하여 국민에게 제공하고 있다. 2018년 기준 발틱해·북해 배출규제해역에 대비하여 동북아시아 해역 (한국·중국·일본) 내 선박 활동량이 많음에 따라 해당 해역에서의 공동 배기가스 배출규제해역의 지정 검토가 필요하다. IMO의 승인을 통한 규제 해역 지정 절차의 진행을 위해서는 해당 지역의 대기환경에 대한 종합적인 분석이 필수적으로 요구된다. 즉, 국내 또한 외항 지역 범위의 배기가스 배출량 산출과 관련한 연구가 필요하다. 구축된 관측망을 통한 식별된 데이터 측정값을 비교, 확인하고 각종 정책 효과에 대한 추가 검증이 가능하도록 배기가스 배출량 산정체계를 확립하는 것이 요구된다. 본 연구에서는 외항 지역에서의 항해하는 선박의 배기가스 배출량을 계산하는 방법을 제안하고 이를 통해 배출규제해역 확대 시 정량적 효과의 평가 방안을 제시한다. 지리정보시스템(Geographic Information System, GIS)과 Structured Query Language(SQL)를 이용하여 격자 내 선박 점유시간 계산한다. 점유시간이 길다는 의미는 해상에서 통항 선박의 밀집도가 강하게 분포되어 있음을 의미한다. 이는 배출가스 배출이 밀집되어 있음을 나타내며, 계산된 점유시간에 시간당 배출량과 배출 계수를 곱하여 해당 해역 내 배출 총량을 산출한다. 또한 선박의 길이와 선속을 기준으로 운항 패턴별 배출 Matrix 확립하였다. 해당 Matrix를 활용하여 시간당 배출량과 배출 총량을 계산 시 적용하였다. 이를 토대로 여러 배출 Case 중 Worst Case 식별을 할 수 있으며, 해당 Case에 대한 선제적 조치를 적용할 수 있다. 상기 절차로 산출된 배출 총량 분석 결과를 GIS 환경에서 시각화하였다. 여러 가지 국내 황산화물 배출규제 해역 확대 시나리오를 설정하여 비교 공간평가를 통하여 배출량 감소 효과를 정량적으로 확인하고 배기가스 시공간 통계지도를 구축하였다.