KIEAE Journal

우리나라는 1993년 기후변화협약(United Nations Framework Convention on Climate Change; UNFCCC) 에 가입하였고, 교토의정서(2002)와 파리협정서(2016) 비준을 통해 온실가스 저감을 위한 국제사회의 노력에 동참하고 있다. 2020년에는 탄소중립 사회로의 전환을 도모하기 위해 2050 탄소중립을 선언하고 ‘2050 장기저탄소발전전략’을 발표하였다[1].

이와 같이 우리나라를 포함한 각국은 범세계적으로 기후변화 위기를 극복하고자 온실가스 감축목표(Nationally Determined Contribution; NDC)를 설정하고 이를 이행하기 위한 노력을 기울이고 있다. NDC는 5년 주기로 제출하며, 국가 온실가스 인벤토리 보고서(Nationally Inventory Report; NIR)를 발간하고 있다. 이는 기후변화에 관한 정부간 협의체인 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 지침에 따라 산정하고 있으며, ‘IPCC 가이드라인’에 따르면 ‘에너지’, ‘산업공정’, ‘농업’, ‘토지이용·토지이용 변화 및 임업’, ‘폐기물’ 5개 부문으로 분류하여 인벤토리 산정을 제시하고 있다. 이에 해당되는 온실가스는 이산화탄소(CO₂), 메테인(CH₄), 이산화질소(N₂O), 수소불화탄소(HFC_S), 과불화탄소(PFC_S), 육불화황(SF₆) 6종이다[1].

5개 부문 중 ‘토지이용·토지이용 변화 및 임업 (Land Use, Land Use Change and Forestry; LULUCF)’에 해당되는 분야는 ‘산림지’, ‘농경지’, ‘초지’, ‘습지’, ‘정주지’, ‘기타토지’이며 6가지 토지이용 분류에 따라 산정된다.

현재 우리나라의 NIR 보고서는 각 산정기관 별 상이한 활동자료를 활용하기 때문에 토지이용간의 정합성이 맞지 않아 명확한 정보 구축이 불가능한 상황이며[1], ‘정주지’에 대한 정의 및 공간범위의 미산정과 정보축적의 부재로 볼 수 있다[2-4].

이와 같은 문제 해결을 위한 선행연구는 다음과 같다. Jung(2020)[5]은 LULUCF분야의 온실가스 통계 작성을 위한 제도 개선방안 연구를 통해 토지이용변화 매트릭스의 중요성에 대한 연구를 실시하였으며, Jung(2011)[6]은 도시계획분야의 온실가스 인벤토리 구축을 위해 도시계획의 운영 및 통제권한을 고려하여 온실가스 인벤토리 구축 부문을 선정하였다. Choi(2020)[2]와 Hong(2021)[3]은 정주지 부문의 온실가스 인벤토리 산정을 위해 활동자료 구축 방법 및 공간 범위에 따른 이산화탄소 흡수량 비교 연구를 실시하였다. Lim(2015)[7]은 온실가스 감축을 위한 도시 계획 부문 간 통합의사결정체계 구축에 대한 연구를 통해 현 제도의 문제점을 파악하였다. 그 외에도 정주지의 온실가스 감축을 위한 다양한 연구가 수행된 것으로 확인하였지만 아직까지 정주지의 실제 개발 사례를 적용하여 온실가스 배출량을 산정하는 연구는 없는 것으로 조사되었으며, 정주지 개발에 의한 온실가스 배출을 저감시키기 위한 시나리오를 적용한 연구도 없다.

따라서 본 논문에서는 타 토지이용에서 정주지로 개발 및 전용되는 과정의 실제 사례를 적용하여, IPCC G.L 2006 기반으로 배출되는 탄소축적량을 산정해 보았다. 또한 통계적으로 온실가스 배출량 수치를 저감시킬 수 있는 시나리오를 설정하여 이에 따른 결과를 분석하였다. 본 연구결과는 정주지의 공원 및 녹지, 가로수를 탄소흡수원으로 산정하지 않는 우리나라의 통계 산정 방법을 고도화할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구에서는 정주지로의 토지 이용 변화에 따른 온실가스 배출량 산정을 위해 실제로 타토지에서 정주지로 전용되는 분석 대상지를 선정하였다. 분석대상지는 행정중심복합도시의 생활권 중 일부를 선정하였으며, 총 면적은 1,687,687.82㎡이다. 정주지로 전용 전 대상지 범위는 Fig. 1.과 같다.

Fig. 1. 
Analysis target site range (satellite image)

대상지의 토지이용 분류 별 면적과 전용 후 토지이용 분류 별 면적을 산출한 후 IPCC G.L 2006 정보를 활용하여 탄소배출량을 산정하였다.

또한 정주지 개발 시, 개발되는 전체 해당면적이 탄소배출량으로 산정되는 기존방법과 달리 공원 및 녹지, 가로수를 탄소흡수원으로 산정하는 시나리오를 가정하였을 때 탄소배출량의 변화를 분석하였다.

이와 같이 정주지 개발에 따른 탄소배출량에 대해 통계적으로 저감시킬 수 있는 산정 방법의 접근 방식 변경을 통한 수치 변화를 확인하였다.

국제사회는 기후변화 위기에 공감하여 지구 평균온도 상승폭을 2℃ 이하로 유지하고, 1.5℃로 억제하기 위해 당사국의 감축목표를 설정하는 합의를 통해 2015년 파리협정을 채택하였다. 교토의정서와 파리협정의 차이점은 개도국을 포함한 국제사회 모두가 온실가스 감축을 위한 모든 부분을 제시하고 있는 것이며, 신기후체제에서는 모든 당사국이 온실가스 감축 목표(NDC)를 설정하고 5년 주기로 제출하여야 한다[4]. 상세 비교는 Table 1.과 같다.

파리협정에서 요구하는 이행목록은 크게 5가지로 분류할 수 있다. 첫째, 지구 대기 상승온도 1.5℃ 이하 유지, 둘째, NDC보고, 셋째, 투명성 보고 의무, 넷째, 이행점검 의무, 다섯째, 탄소 국경세 도입이며, 파리협정에서의 기준은 ‘IPCC2006’ 가이드라인이다.

정주지는 일반적으로 콘크리트 피복이 주를 이루고 있기 때문에 타 토지에 비해 상대적으로 다양하고 복잡한 토지 이용을 가지는 특징이 있으며, 도시숲 또는 공원을 제외하고 군집을 형성하고 있는 경우가 드물다. 따라서 아직까지 도시 전체에 대한 구체적인 자료가 부족하여 통계 산정이 이루어지지 않고 있다. 이에 한국 토지주택공사에서는 2024년 정주지 부문 통계 산정을 위해 이와 관련한 활동자료 및 계수개발 연구를 수행하고 있다.

정주지의 대표적인 탄소흡수원은 타 토지와 마찬가지로 수목이 그 역할을 수행할 수 있으며, 일반적으로 녹지와 공원, 도시숲, 가로수 등의 수목이 있다. 하지만 우리나라는 아직 정주지의 수목에 대하여 탄소흡수원으로 산정 및 관리하지 못하고 있기 때문에 온실가스 인벤토리 산정이 되지 않고 있다. 따라서 정주지의 온실가스 인벤토리 산정이 되기 위해서는 우선적으로 정주지 내 녹지, 가로수, 공원 등 탄소 흡수원에 대한 정보 축적이 필요하고, 이를 산정하기 위한 산정식 및 고유계수 개발이 필수적이다.

Kim(2010)[8]은 국내 도심지 산림(1.9~2.9tCO₂/ha/yr)의 CO₂ 흡수량은 국내 자연산림(5.12~15.52tCO₂/ha/yr), 미국 도시 전체 흡수량 평균(2.9tCO₂/ha/yr)과 비교하여 낮은 수치이며, 수목의 탄소흡수 및 저장능력의 차이는 수목의 종류, 성장상태, 식재방법에 기인한 것으로 추정하였다.

Jo(1998)[9]는 춘천시 도심 내에 식재된 수종(은행나무, 양버즘나무, 느티나무, 단풍나무) 중 은행나무가 단위 엽면적당 연간 순탄소 흡수량이 높았다. CO₂ 흡수에는 수종, 일조량, 전정 등에 따른 영향을 밝혀냈다. 일조를 많이 받을 수 있는 곳에 식재할 필요성이 있으며, 가공선 지하매립으로 전정 지양을 제안하였다.

Park(2009)[10]은 도시공원 4곳을 비교하였는데, 식재 밀도가 높을수록, 바이오매스가 큰 활엽수 위주의 식재일 경우에 단위면적당 탄소저장량이 높았다. 가로수는 수고 및 흉고직경, 수관면적이 넓은 수종인 튤립나무, 메타세쿼이아, 양버즘나무 탄소저장량과 CO₂ 흡수율이 높았다. 반면, 바이오매스 증가율은 튤립나무, 느티나무, 메타세쿼이아 순으로 높았다. 도시의 공원·녹지는 미기후 조절능력이 있으며, 이에 따라 간접적인 에너지 절감효과가 있다[8].

이와 같이 쾌적한 정주지 환경 및 탄소흡수능을 높이기 위해서는 녹지와 근린공원이 필수적이다. 특히, 탄소흡수능을 높이기 위해서는 원활한 생장을 위한 수목의 종류, 위치를 선정하여 가능한 넓은 면적을 식재하며 지속적인 관리를 통해 원활한 생장이 이루어지도록 해주어야 한다.

토지이용·토지이용 변화 및 임업 (Land Use, Land Use Change and Forestry; LULUCF)’ 분야는 ‘산림지’, ‘농경지’, ‘초지’, ‘습지’, ‘정주지’, ‘기타토지’ 6가지 토지이용 분류에 따라 산정된다. 부속서1(Annex1)국가는 국가보고서(National Communication; NC), 국가인벤토리보고서(NIR), 격년보고서(Biennial Report; BR) 세 가지 보고서를 모두 작성하여 보고해야 하지만 비부속서(non-Annex) 국가는 국가보고서 및 격년갱신보고서만 작성하여 제출하면 된다[5].

LULUCF 분야의 관장기관은 농림축산식품부와 국토교통부이며, 산정기관은 국립산림과학원(산림지 및 습지), 국립농업과학원(농경지), 국립축산과학원(초지)이고, LH 토지주택연구원(정주지 및 기타)이다[5, 11].

정주지 및 기타토지는 산정기관인 LH 토지주택연구원에서 연구를 진행하고 있으며, Kang(2021)[4]은 전 국토를 대상으로 Tier 1, approach 1 수준으로 통계를 산정하여 토지이용 변화에 따른 배출량을 도출하였다.

LULUCF 분야의 탄소 흡·배출량은 탄소흡수원의 성장과 안정화 기간을 고려하여 일정 기간의 탄소 축적변화량으로 산정되며, 흡수와 배출이 동시에 존재하는 특성을 가진다. Kang(2021)[4]에 따르면 온실가스 통계 산정은 분야별 활동자료에 탄소 흡·배출 관련 계수를 곱하여 산정한다. 구체적인 통계산정의 첫 번째 단계는 LULUCF 분야 토지이용 변화에 대한 시계열적 자료 확보(최소 20년 된 통계자료로 전 국토를 6개 부분으로 구분한 공간자료), 두 번째는 활동자료 구축, 세 번째는 국가 특성을 반영한 계수 및 매개변수를 확보한다.

정주지 개발에 따른 토지이용 변화 시, 배출되는 온실가스 산정을 위해 타 토지이용 분야에서 정주지로 전용되는 대상지를 선정하였다. 분석대상지는 국내에서 개발이 진행되고 있거나 예정되어 있는 지역으로 선정하였다. 분석대상지의 위치는 세종시 한별동 일대의 약 1.7km² 범위이며, 대상지의 연속지적도상 지목은 13개, 토지이용계획도상 용도는 19개로 분류된다.

정주지 전용에 따른 탄소 축적 및 배출량 분석을 위해서는 전용 전·후의 토지이용 분석이 우선적으로 실시되어야 하며, 이를 위해 전용 전 현황은 연속지적도를 활용하였다. 전용 후 현황은 토지이용계획도를 활용하였다. 연속지적도와 토지이용계획도는 Fig. 2.와 같다.

Fig. 2. 
Current status and development plan of the target site

타 토지에서 정주지로 전용 되는 과정에서의 탄소축적 변화량 산정을 위해 연속지적도의 산림지, 농경지, 초지를 공간 분석하고, 토지이용계획도의 정주지 영역을 공간 분석하여 각 분류별로 서로 중복되는 영역으로, 해당 영역에 대한 면적을 산출하였다. 농경지에서 정주지로 전용되는 각 용도별 전용 면적은 Fig. 4.와 같으며. 이를 바탕으로 각 분야별 탄소배출량을 Table 5.와 같이 산출하였다.

Fig. 4. 
Area dedicated to settlement

산림지에서 정주지로 전용되면서 배출되는 탄소의 양은 바이오매스, 고사유기물, 토양에서 각각 3,905.40 t d.m, 376.22 t d.m, 820.13 t d.m이며 총 5,101.75 t d.m이다. 농경지에서 정주지로 전용되면서 배출되는 탄소의 양은 바이오매스 342.21 t d.m, 토양 917.41 t d.m이며, 총 1,259.62 t d.m이다. 초지에서 정주지로 전용되면서 배출된 탄소의 양은 바이오매스 0.14 t d.m, 토양 0.63 t d.m이며, 총 0.77 t d.m이다.

5.1. 절과 같이 타 토지이용에서 정주지로 전용되는 과정에서 다량의 탄소가 배출됨을 확인하였다. 이는 전용 전의 탄소축적량이 정주지로 전용되면서 전체 면적에서 탄소를 배출한 것으로 산정되었기 때문이며, 이를 저감하기 위해서는 정주지의 보존 녹지에 대해서는 탄소가 배출되지 않을 것으로 산정하는 방식 적용을 통해 통계적으로 배출을 저감할 수 있다.

하지만 국내의 경우, 3ha 미만의 정주지 녹지 및 근린공원에 대하여 흡수원으로 산정하고 있지 않기 때문에 개발 과정에서 전 면적이 탄소배출로 산정될 수밖에 없다. 정주지 개발과정에서 보존 및 재활용 할 수 있는 녹지는 탄소를 배출하지 않기 때문에 이에 대한 고려가 필요하다.

본 절에서는 해당 정주지의 토지이용계획도 상 ‘근린공원’과 ‘녹지’로 예정되어 있는 면적을 개발되는 과정에서 보존하고 활용하는 것으로 시나리오를 가정하여 탄소배출량을 산정하여, 정주지 개발 시 통계적으로 탄소 배출을 저감하기 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 대상 정주지의 개발 기존 및 변경(안)의 상세내용은 Fig. 5.와 같으며, 이에 따른 상세 면적 변화는 Table 6.과 같다.

Fig. 5. 
A existing plan and new plan of settlement development scenario

산림지에서 정주지로 전용되면서 배출되는 탄소의 양은 바이오매스 3,253.80 t d.m, 고사유기물 및 토양 313.45 t d.m, 683.30 t d.m이며, 총 4,250.55t d.m이다. 농경지에서 정주지로 전용되면서 배출되는 탄소의 양은 바이오매스 271.71 t d.m, 토양 728.41 t d.m이며, 총 1,000.12 t d.m이다. 초지에서 정주지로 전용되면서 배출된 탄소의 양은 면적이 변경이 없기 때문에 전·후의 양이 동일하다(Fig. 6., Table 7.).

Fig. 6. 
Area of land use change to settlement

이와 같은 과정을 통해 시나리오 변경에 따른 탄소배출량을 산정하였다. 시나리오 변경에 따른 탄소 배출량이 전반적으로 모두 감소하였고, 면적 변화가 없는 하천의 경우 추가적인 탄소배출 없이 동일하였다. 탄소배출의 저감량은 총 1,110.7 t d.m이며, 산림지의 바이오매스 배출량이 651.6 t d.m 으로 가장 많이 저감되는 것으로 확인하였다. 그 뒤로 농경지의 토양(189 t d.m), 산림지의 토양(136.83 t d.m), 농경지의 바이오매스(70.5 t d.m), 산림지의 고사유기물(62.77 t d.m) 순으로 나타났다. 상세 결과는 Table 8.과 같다.