환경평가 지원을 위한 지역 환경현황 분석 시스템 구축 및 운영 개발계획으로 인한 국내 대기질 변화 전망 및 개발계획의 적정성 평가를 위한 대기환경 분석

대기질과 가장 밀접한 개발사업 중 하나인 산업단지와 화력발전소를 중심으로 개발사업 현황 및 계획을 살펴보았다. 산업단지 개발사업 현황은 2003년부터 2007년까지는 매년 약 3~6% 정도의 산업단지 증가율을 나타내었으나, 2008년 이후 약 15% 정도의 증가율을 보이며 산업단지 수가 급격히 증가하였다. 이러한 산업단지 수의 급격한 증가는 2008년 이후 제정된 ｢산업단지 인·허가 절차 간소화를 위한 특례법｣(이하 특례법)의 영향이 주된 원인으로 판단된다. 화력발전소 건설 계획의 경우 2021년까지 건설 완료된 발전소를 포함한 계획 중인 발전 시설의 총 발전 누적용량은 2015년 2,750MW, 2021년 17,700MW로 계획되었다. 이는 2015년 계획 대비 2021년 발전계획 누적용량이 약 6.5배 증가하는 것을 의미한다. 이러한 특례법으로 인한 산업단지 수의 급격한 증가와 전력수급계획에 따른 화력발전소 발전용량의 급격한 증가는 대기환경 및 건강에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 이로 인한 대기질 영향을 살펴보고 이를 바탕으로 개발계획의 적정성을 검토할 수 있는 환경현황 분석 시스템 구축이 필요한 실정이다. 산업단지와 화력발전소는 주요 대기오염물질 배출원으로 그 규모 및 사업의 특성에 따라 주변 지역 대기질에 미치는 영향이 다르게 나타난다. 전 국토의 면적이 넓지 않은 우리나라의 지리적 특성으로 인해 산업단지는 주로 주거지역과 인접한 지역에 설립되거나 설립 이후 인근에 주거시설이 많이 생성되기 때문에 해당 지역 및 인근 지역에 거주하고 있는 주민들에게 미치는 영향의 주요한 요인 중 하나로 여겨진다. 따라서 개발사업의 경우 그 특성을 고려하여 추후 가동되는 상황에서의 배출량과 그로 인한 대기질 영향의 정도를 파악할 필요가 있다. 또한 현재의 대기질 농도 수준과 목표로 하는 대기질 농도 수준의 차이를 통해 추가 개발 가능성 평가가 필요하며 이러한 대기환경 용량의 평가는 지역별로 그 특성을 고려하여 진행되어야 한다. 이는 지역마다 현 시점에서의 배경농도와 배출원이 다르며 대기질 농도는 배출량 이외에도 기상, 지형 등 다양한 요인의 영향을 받기 때문이다. 따라서 국토 전반에 걸친 환경현황을 지역별로 파악하고 향후 개발계획의 적정성을 평가하기 위한 분석 시스템을 구축하여 운영하는 것이 본 사업의 궁극적인 목적이다. 한 지역의 대기질은 해당 지역에서 배출되는 오염원으로부터만 영향을 받는 것이 아니라, 인근 지역과 때로는 중국 등 장거리 수송 물질의 영향을 받는다. 따라서 지방자치단체별 개발 가능성을 평가하기 위해서는 오염물질 생성에 영향을 미치는 배출원이 어디로부터 기인하는지를 파악하는 것이 필요하며 우선 각 지방자치단체별, 오염원별 기여도 분석이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 주요 시도별(경기, 울산, 부산), 오염원별(점, 선, 면 배출 량) 기여도 분석을 수행하였고, 배출량과 기여농도 관계 분석을 통해 오염물질 배출량의 농도 전환율을 살펴보았다. 향후 이러한 분석을 토대로 정책 결정자가 활용할 수 있는 개발 계획 적정성 검토를 위한 방법론을 개발하는 것이 목적이다. 기여도 분석을 위해 수도권과 경남지역을 선정하여 대기질 모사를 수행하였다. 수도권 지역은 경기도를 대상으로 하였으며, 경남지역은 울산 및 부산을 대상으로 분석하였다. 경기도는 수도권에서 면적이 가장 넓고 산업단지가 많은 지역이며 경남지역 중 부산은 바다와 접한 연안 지역 내 인구 밀도가 높은 도시, 울산은 정유공장을 비롯한 다수의 산업단지가 위치한 도시의 특성을 보이고 있다. 당해 연구에서는 첫째, 연간 개발계획에 대한 대기질 전망을 위해 산업단지, 화력발전소 등 사업별 원단위를 개발하여 배출량을 산정하고 그에 따른 국내 대기질 변화를 전망해 보았다. 최근 5년간 개발계획을 분석해 본 결과 약 300건의 산업단지 및 에너지 개발사업이 계획되었으며 본 연구에서는 경남, 수도권, 충남 등 개발사업이 집중되는 지역의 사업 268건을 대상으로 하였다. KEI는 환경평가 법정 전문검토기관으로 국책사업을 비롯한 각종 개발계획에 대한 검토를 실시하고 있으며 이로 인한 국가 전체의 대기질 변화를 살펴보고 매년 자료를 축적하는 것은 그 자체로 의미 있는 일이라 할 수 있다. 둘째, 지방자치단체별 개발 계획의 적정성 검토를 위한 대기오염물질별 기여도 분석 방법론을 개발하였다. 개발계획에 따라 배출되는 대기오염물질 발생량이 해당 지역과 그 인근 지역 대기질에 어느 정도의 영향을 미치는지 파악할 수 있는 방법론을 개발하여 지방자치단체별 대기관리를 위한 중요한 자료를 제공하고자 한다. 사전 예방적 대기질 관리는 개발사업에 대한 환경영향평가에 앞서 지역 단위의 환경현황을 분석하고 이를 통하여 지역 단위로 개발 적정 규모를 예측하여 지역 특성에 맞는 대기질 관리 정책을 선수립하는 데서 시작되어야 한다. 대기질 관리 차원에서 연간 주요 개발계획에 대한 대기질 전망은 대기질 변화 추이를 파악하는 등 기본적인 자료로 활용될 수 있다. 이에 본 연구에서는 연간 개발계획에 대한 대기질 전망의 틀을 만들기 위해 우선 산업단지와 에너지 사업 개발 관련 정보를 과거 5년간(2011~2015) KEI에 접수된 환경영향평가서를 통해 수집하고, 수집된 자료를 이용하여 개발계획으로 인한 배출량을 산정하였다. 환경영향평가서상 해당 산업시설의 공정과정에 의해 발생되는 배출량은 산정과정이 명확하지 않고 자료 확보의 어려움이 있어 연료사용에 의한 배출량만 고려하고 있다. 그러나 실제로 공정과정에 의한 비점오염원의 발생량이 적지 않기 때문에 운영 시 배출량 산정과정에서 이를 고려할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 현재 사용 가능한 모든 자료를 수집 및 분석하여 비점오염원에 대한 배출 원단위를 산정하였으며 이를 활용하여 배출량 산정 및 대기질 변화를 분석하였다. 산정된 배출량을 이용하여 대기질 모사에 사용될 배출량 입력 자료를 마련하는 과정에서 발생한 가장 큰 제한점은 필요한 정보의 부족이다. 우선 대기질 모사에 사용되는 배출량은 SMOKE를 수행하여 처리하기 때문에 배출량이 SCC로 구분되어야 한다. 하지만 개발계획 사업에 대한 SCC 정보는 존재하지 않는다. 개발계획 사업의 경우 SCC가 아닌 SIC로 구분되어 있기 때문에 각 개발계획의 SIC에 대하여 가장 유사한 SCC를 선정하고 해당 개발계획 사업에 할당하는 방식으로 진행하였다. 이 과정에서 일치하는 경우가 거의 없어서 유사한 것으로 할당하였기 때문에 이로부터 발생하는 불확도가 존재한다. 입력 자료 마련에 있어서 연료정보 또한 필요하다. FUEL_CD의 경우, 산업입지는 unknown으로 처리하였으며 에너지 개발 부문은 일치하는 연료정보가 있을 경우 해당 정보를 사용하고 없는 경우에는 unknown으로 처리하였다. 대기환경평가 시스템은 크게 기상, 배출량, 대기질 모델링 부분으로 나뉘어 있다. 기상 모델링은 미국 NCAR(National Center for Atmospheric Research)를 비롯한 여러 기관이 참여하여 개발한 중규모 기상 모델인 WRF v3.6.1(Weather Research and Forecast)을 사용하며, MCIP v3.6(Meteorology-Chemistry Interface Processor)을 이용하여 대기질 모델링의 입력자료 형태로 변환한다. 배출량 모델링은 3차원 배출량 자료 처리가 가능한 SMOKE v3.1(The Sparse Matrix Operator Kernel Emissions)을 사용하며, 기상 및 배출량 자료를 입력 자료로 하여 미국 EPA에서 개발한 CMAQ v4.7.1(Community Multi-scale Air Quality)을 활용한 대기질 모델링을 수행한다. 모델링 대상 영역은 27km와 9km nesting 기법을 적용하였다. 27km 격자 도메인의 경우 한국과 일본을 모두 포함하고 중국 영토의 반 이상을 포함하며, 9km 격자 도메인은 남한 전 영역을 포함하고 서해상, 북한 및 일본 지역 일부를 포함한다.