16 한국항만경제학회지, 제 32 집제 4 호 Ⅰ. 서론 1. 연구의배경및목적세계화로인한국제무역의급속한성장은국가간교역량을증가시켰다. 이로인한항만물동량의증가는한편으로선박으로부터발생되는배기가스및환경비용의증대를유발하였다. 이러한현상은지구온난화를가속화하고, 환경및건강에악영향을

Journal of Korea Port Economic Association Vol.32, No.4, 2016, pp.15-28. 선박배기가스배출량및환경비용산출에관한연구 : 부산항을중심으로 이민우 * ㆍ이향숙 ** Estimation of Ship Emissions and Environmental Costs : focusing on Port of Busan Min-woo LeeㆍHyang-sook Lee Abstract Port of Busan is Korea s largest trading port processing over 18,000 TEU a year. This rapid growth causes air pollution problems in Busan. Ship emissions are significant air pollution sources and port area is relatively close to the business district, therefore it may have serious effects to the health of local people and environment. In this study, ship emissions are estimated, especially on hotelling large vessels. As a result, Port of Busan has 50,686, 48,842 ship calls and 2,343,037 and 2,297,118 tons of ship emissions in 2011 and 2012 respectively. Also, the environmental cost in Port of Busan is approximately 1.2 trillion won per year. This study emphasizes the necessity of ship emissions regulation, hence, it is expected to make a significant contribution in setting up ship emission management system. Key words: Port of Busan, Air pollution, Large vessel, Ship emission, Environmental cost 논문접수 : 2016. 09. 09. 심사완료 : 2016. 12. 21. 게재확정 : 2016. 12. 26. * 인천대학교동북아물류대학원석사과정, 제 1 저자, lmw520@naver.com ** 인천대학교동북아물류대학원교수, 교신저자, hslee14@inu.ac.kr

16 한국항만경제학회지, 제 32 집제 4 호 Ⅰ. 서론 1. 연구의배경및목적세계화로인한국제무역의급속한성장은국가간교역량을증가시켰다. 이로인한항만물동량의증가는한편으로선박으로부터발생되는배기가스및환경비용의증대를유발하였다. 이러한현상은지구온난화를가속화하고, 환경및건강에악영향을미치고있어그심각성이매우크다고할수있다. 전세계적으로이러한현상에주목하고있으며, 주로항만도시들을대상으로항만의선박들로부터발생되는배기가스의배출량과환경비용을산정하며, 나아가배출량감소를위한방안을마련하기위한연구가활발히진행되어왔다. 이들연구들은해상운송으로인한심각한환경오염을증명하고, 이러한해상환경의변화가오늘날대기오염에큰영향을미치는주요대기오염원중한가지로인식되도록하였다. 현재까지국내에서는선박으로부터배출되는배기가스산출에관한연구가국외에비해다소미흡한실정이다. 따라서본연구에서는우리나라제 1의항만인부산항을사례로, 이곳에정박하는대형선박들로부터발생되는배기가스산출에초점을맞추어연구를진행하고자한다. 이를위해 2011년부터 2년간이곳에입출항한모든선박들의입항횟수및정박시간에대한자료를수집하였으며, 대부분의선박에서사용되는디젤엔진에서발생되는배기가스배출량및환경비용을산출하고, 이를세계주요항만들과비교하여부산항이상대적으로얼마나더큰환경위험에노출되어있는지를비교해보고자한다. 수집한자료에의하면부산항에정박하는선박은벌크선 (Bulk Carrier), 컨테이너선 (Container Ship), 여객선 (Passenger Ship), 일반화물선 (General Cargo), 잡역선 (Miscellaneous), Roll-On/Roll-Off 선 ( 이하 RORO 선 ), 유조선 (Tanker), 냉동화물선 (Refrigerated Cargo), 어선 (Fishing Boat) 의 9종으로분류되는것으로나타났다. 본연구에서는선박의디젤엔진으로부터발생되는배기가스의주성분인 CO, CO2, SO2, NOx, PM, HC, VOC를대상으로각배출량을산출하고, 이를환경비용으로환산한다. 본연구는우리나라최대의항만이자 2014년기준으로세계 6위권의컨테이너물동량을기록한부산항의환경오염정도를측정한다는데에의의가있으며, 연구결과를토대로환경문제의심각성에대한인식이증대와함께향후체계적인선박오염물관리체계를구축하기위한밑거름이될수있을것으로기대한다. 그림 1. 선박의배기가스및환경비용산출절차

선박배기가스배출량및환경비용산출에관한연구 17 2. 연구의범위본연구는우리나라부산항으로공간적인범위를설정하였다. 시간적범위는자료수집상의이유로 2011년 1월부터 2012년 12월까지의 2년간으로설정하였고, 이기간동안부산항에입출항한선박들의활동자료를사용하여분석을수행하였다. 본연구에서선박배기가스의배출량을산출하기위한흐름은 < 그림 1> 과같다. 우선분석년도의선박활동자료를통해항만에정박하는선박들의종류별입출항횟수를파악한뒤, 선종별부두에서의총정박시간과선종별해당보조엔진의 Power Output 및 Load Factor 그리고배가가스별 Emission Factor 값을이용하여선박배기가스배출량을산출한다. 여기에배기가스별원단위를적용하면최종적으로환경비용이산정되게된다. Ⅱ. 선행연구및이론검토 전세계적으로대기오염에대한관심이고조되면서도로운송, 철도운송, 해상운송시배출되는배기가스와더불어시설의건설및운영시에발생되는대기오염을수치로산정하기위한연구들이활발하게진행되고있다. 최근에는세계적인주요항만도시들을중심으로항만에서발생되는대기가스배출량및환경비용을산출하고, 이를비교ㆍ분석하는연구가주를이루고있다. 해상운송에서배출되는배기가스산출의경우, 정박, 조종, 항해와같은선박의여러모드에따른각각의배출량을산출하는연구들이국내외로다양하게진행되었다. 노영훈외 (2015) 는항만의하역장비에서발생되는대기오염물질의배출량을산정하기위해대한민국의인천항을사례로연구를진행하였다. 연구에서는항만하역장비의연식을고려하여배출량을산정할수있는미국환경보건국의 NONROAD 모델을사용하여분석하였고, 질 소산화물과이산화탄소를오염원으로설정하여 Crane, Loader, F/L, Excavator, RTGC 등의다양한하역장비에서배출되는배기가스를산출하였다. 그결과인천항항만하역장비에서 838.4톤의질소산화물과 82,747톤의이산화탄소가발생하는것을알수있었다. 이수치는미국의선진항만인 LA항만에서발생되는질소산화물수치의 2.4배, 이산화탄소배출량의 1.3배가더많이발생되는것으로연구되었다. 정광현 (2005) 의연구에서는울산항을사례로선박의연료판매자료와운항자료를활용하여선박의모드별로대기오염배출량을비교하였다. 분석에사용한오염원은질소산화물, 황산화물, 휘발성유기화합물의 3가지로선정하였고, 그결과황산화물의경우에는연간 4,048~5,004톤이, 질소산화물의경우연간 5,530~6,566 톤이, 휘발성유기화합물의경우 3,143톤이산출되었다. 본연구의결과를통해선박배기가스의심각성을인지하고울산지역의대기질개선을위한적극적인저감노력이중요함을피력하였다. D. Q. Yang et al. (2007) 은 2003년한해동안중국 Shanghai Port 에입항했던선박들로부터발생되는선박배기가스배출량을산출하기위한연구를진행하였다. 산출을위해선박의모드를 Hotelling, Cruising, Maneuvering의 3가지로구분하여분석을진행하였고, 16가지의선종을구분하여 NOx, SO2, PM, PM18, CO2, HC의각 6가지오염원별로선박배출물을산출하였다. E. Marmer et al.(2005) 은지역적인대기화학모델과방사선모델을적용한여름철지중해지역의선박배기가스배출량산출에대해연구를진행하였다. 연구에서는황산에어로졸과오존에초점을맞추어분석하였고, 이를통해대기오염의주범인선박배기가스가이지역에미치는심각성에대해각인시키고자하였다. F. Adamo et al.(2014) 은이탈리아 Port of Taranto 에정박하는선박들로부터발생되는배기가스배출량을산출하고이에대한적절한해결방안으로

18 한국항만경제학회지, 제 32 집제 4 호 환경적인측면과경제적인측면을고려한적절한 Cold-Ironing시스템이용을제안하였다. G. Villalba et al.(2011) 은스페인 Barcelona지역의항만으로부터발생하는온실가스배출량에대한연구를진행하였다. 특히 CO2의배출에초점을맞추어 Land Base Emission과 Vessel Movement Emission의 2 가지구분을통해이동중인선박과정박중인선박의배출량분석을비교하였다. 그결과이지역에서는정박중인선박보다이동중인선박에서약 4만톤의 CO2가더많이발생하였고, 이러한분석결과를통해선박배기가스에대한심각성재고와배출량을줄이기위한방안들을권고해야함을제시하였다. Halil SaraçoLlu et al.(2013) 은선박활동에기반을둔 Bottom-Up Methodology 를적용하여터키의관문인 Izmir Port에서발생되는선박의배기가스배출에대한연구를진행하였다. 항만에입항하는선박의종류를크게 6종으로분류하였고, 오염원을 NOx, SO2, CO2, HC, PM의 5종으로분류하여정박, 조종, 항해에따라발생되는배기가스배출량을산출하였다. J. J. Corbett et al.(2007) 은연안운송에서발생되는다량의미세먼지배출량산출에대한연구를진행하였다. 이렇게산출된미세먼지는전세계적으로또는지역적으로심장과폐에심각한암을유발하는것으로나타났고이로인한연간사망률은 2012년에 40% 에이를것으로분석하였다. J. Joseph et al. (2009) 은항만의환경친화적이고지속가능한운영을위해인도 Mumbai지역에정박하는선박들로부터발생되는배기가스배출량을산출하였다. 이지역에서이뤄지는해안운송, 육상운송및항만에서의건설활동등다양한원인들을고려하여 TSPㆍPM10ㆍSO2ㆍNOx의배출량을산출함으로써환경친화적인항만운영을위한배출물관리체계마련을제안하였다. M. J. Dolphin et al.(2008) 은해양산업에서발생되는배기가스배출량산출에사용하는 Entec과 EPA의 2가지모델을기반으로 해양운송시에발생되는배출량을산출하고, 이를비교ㆍ분석하였다. 그결과, NOx의경우두모델에서비슷한산출량을나타내었고, SO2와 CO2 의경우 EPA모델을이용하여산출하였을때더큰값이나왔다. 반대로 HC의경우는 Entec모델을사용하였을때더큰값을보였다. P. S. Yau et al.(2013) 은홍콩의 Kwai Chung and Tsing Yi Port에서배출되는 PM2.5의배출량분석에초점을맞추어연구를진행하였다. 항만으로부터발생한미세먼지가지역의풍속과바람의영향에따라지역주변에어떠한미치는영향에대해분석하였다. S. Vutukuru et al.(2008) 은미국 Los Angeles, Long Beach Ports, Pacific Ocean지역을사례로항해하는선박에서배출되는배기가스배출량을추정하고이것이해안지역대기오염에미치는영향에대해분석하였다. UCT-CIT 모델을적용하여분석을진행하였으며, 산출된선박의배기가스가해안지역에미치는심각한악영향을입증하여배기가스배출에대한적절한규제가해안지역의대기오염을완화시키는데큰영향을미칠것이라는의견을제시하였다. 해상운송을통해항만으로운반된화물들을육상운송과연계하여운반하는과정에서발생되는배기가스배출량을산출한연구들도다양하게진행되었다. 김상겸ㆍ홍종호 (2003) 는화물운송시연안운송과육상운송을연계하여발생되는배기가스의배출량추정에대한연구를진행하였다. 다속성효용기법 (MAUA) 을적용하여발생되는배출량및환경비용의산출을통해운송수단별로환경에미치는영향을비교ㆍ분석하였다. 그결과, 수출입컨테이너화물의운송경로선택시환경비용을고려하는경우연안운송의분담률증대를통한효율적인방안을제시하였다. C. H. Liao et al.(2009) 은대만의 Kaohsiung Port를사례로연안운송과도로운송에서발생되는배기가스를산출하였다. Activity-Based Methodology를적용하여이산화탄

선박배기가스배출량및환경비용산출에관한연구 19 저자년도분석지역대상배기가스 F. Adamo et al. 2014 Taranto, Italy 선박 SO2, NOx, CO2, PM H. SaraçoLlu et al. 2013 Izmir, Turkey 선박 NOx, SO2, PM, CO2, HC P. S. Yau et al. 2013 표 1. 세계주요항만도시들의선박 / 트럭배기가스산출에관한논문 Kwai Chung and Tsing Yi, Hong Kong J. Berechman et al. 2012 Kaohsiung, Taiwan 선박 선박트럭 PM2.5 NOx, CO, CO2, PM10, PM2.5, SO2, HC, VOC G. Villalba et al. 2011 Barcelona, Spain 선박 CO2 E. Tzannatos 2010 Piraeus, Greece 선박 NOx, SO2, PM P. T. W. Lee et al. 2010 Taiwan C. H. Liao et al. 2009 Kaohsiung, Taiwan 선박트럭 선박트럭 PM10, NOx, VOC, SO2, CO2 J. Joseph et al. 2009 Mumbai, India 선박 TSP, PM10, SO2, NOx D. Q. Yang et al. 2007 Shanghai, China 선박 NOx, SO2, CO2, HC, PM CO2 소의배출에초점을맞춰연구를진행하였으며, 트럭운송만을유지한경우와연안운송과트럭운송의연계한경우를비교하여연안운송과의적절한연계가대만의 CO2 감축을위한방안이될수있음을제시하였다. L. Browning et al.(2006) 은현재많은국가에서연구중인선박및이와연계한육상운송의배기가스배출량산출에관한다양한사례와방법론을연구하였다. 연구에서는선박의모드에따른각각의접근방법과다양한사례를통해다양한지역의항만에서적용할수있는분석방법론을제시하였다. 이러한배기가스의산출을통해요즘전세계적으로이슈가되고있는환경적비용추정까지연결시킨연구들도다수진행되었다. E. Tzannatos (2010) 는항만에정박하는선박에초점을맞추어인간에게직접적인영향을미치는대형선박으로부터발생되는배기가스의산출에대해분석을진행하였다. 연구에서는선박의활동에초점을맞추어배출량을산출할수있는 Ship Activity-Based Methodology를적용하여지중해지역에위치하여상 대적으로많은관광객들이집중되는그리스의 Piraeus Port에서배출되는선박의배기가스와이에따른환경비용을산출하였다. 배출량산출시 3가지오염원인 NOx, SO2, PM2.5를주오염원으로선정하여배출량을산출한결과, 약 2,600톤의대기오염배출량이배출되고이를환산하면연간약 5천1백만유로의환경비용이발생함을알수있었다. 특히이를통해여름철여객과관련되어발생하는많은양의선박배기가스에대한엄격한조치와규제가필요함을제시하였다. J. Berechman et al.(2012) 은미세먼지와휘발성유기화합물에초점을맞추어대만의관문인 Port of Kaohsiung에서배출되는선박과트럭의배기가스및환경비용을추정하였다. 선박의배기가스산출시 Bottom- Up Methodology를적용하여 8종의선종과 8종의배기가스각각에대해배출량을산출하였다. P. T. W. Lee et al.(2010) 은대만을사례로현재컨테이너화물의 O/D 분석을통한외부비용산출에대한연구를진행하였다. 연구에서는 Top-Down Methodology를적용하여트럭운송과짧은연안

20 한국항만경제학회지, 제 32 집제 4 호 운송을대상으로발생되는배기가스를산출하였고이를비용으로환산시연간 8,500만달러의외부비용을유발하는것으로나타났다. 이와같이해상운송에서발생되는배기가스관련연구들은자료의특성및필요에따라정박, 조종, 항해와같은선박의여러모드를고려하여분석되었고, 연계수단인육상운송으로까지확장이진행되었다. 국내에서도이와같이항만의대기오염배출량산출에관심을갖고하역장비에대한배출량산정이나연료판매및소요에대한자료를이용한배출량산정에대한연구가진행되었지만, 아직까지이와관련하여선박의활동자료를이용하여모드별로상세한분석을진행하고이를환경적인비용으로환산한연구들은미흡한것을알수있었다. 특히선박의여러모드중에서도대기오염에가장많은부분을차지하는접안하는선박을대상으로국내선박물동량의 75% 이상을차지하는부산항에서의배출량을산정한다는점에서본연구는차별성과그의의를갖는다. 즉본연구에서는한국해양수산개발원 ( 이하 KMI) 으로부터수집한부산항의 2011년부터 2년간선박활동자료를이용하여미국환경보건국에서제안하고기존 선행연구에서정박하는선박의배기가스배출량을산출하는데사용되었던산출식을적용하여부산항의선박배기가스배출량및이에따른환경비용을산출하고자한다. 또한도출된결과를해외주요항만들과비교및분석하여시사점을도출해보고자한다. Ⅲ. 부산항선박입ㆍ출항현황 부산항은 1876년개항한우리나라최초의항만으로, 국제해상교역의대부분을담당하고있는무역항이다. 부산항의컨테이너물동량은 2011년이후로최근 5년동안꾸준한증가추세를보이고있으며, 우리나라전국화물물동량의 75% 이상이이곳에서처리되고있다. 2015년도컨테이너물동량은전년대비 4.2% 증가한약 19,469천 TEU를기록했으며, 이는세계 6위수준에해당한다. 품목별화물처리실적을살펴보면 2015년도를기준으로방직용섬유가가장많은약 77,274천 TEU를차지하고있으며기계류, 철강, 화학공업생산품, 전자기기, 식품및음료등이그뒤를잇는다. 본연구에서는부산항의선박배기가스를산출 표 2. 부산항의입항하는선박들의선종별입항횟수 선종 2011년도 2012년도 컨테이너선 14,880 14,581 유조선 12,137 11,704 잡역선 10,011 8,680 일반화물선 7,082 6,719 여객선 2,724 3,239 냉동화물선 1,277 1,228 어선 1,047 1,156 벌크선 1,006 1,079 RORO선 522 456 총입항횟수 50,686 48,842 자료 : KMI 부산항선박및물동량자료 (2013)

선박배기가스배출량및환경비용산출에관한연구 21 하기위해 KMI로부터선박활동자료를수집하였다. 자료는 2011년 1월부터 2012년 12월까지 2년간북항과신항을포함한부산항전체에입출항한선박들의선종, 총톤수, 접안시설명, 입출항일시, 양적하물량등의정보를포함하고있다. 부산항만공사의선종별선박입출항통계에의하면부산항에입항하는선박들은세부적으로 16종으로구분이되나산출식과산출인자를고려하여본연구에서구분한선종은벌크선, 컨테이너선, 여객선, 일반화물선, 잡역선, RORO선, 유조선, 냉동화물선, 어선의 9종으로재분류하였다. 2년간부산항에입항한선박들을선종별로살펴보면, < 표 2> 와같이컨테이너선이평균약 1만 4천회로가장많은부분을차지하였고, 그뒤를이어유조선, 잡역선, 일반화물선, 여객선, 냉동화물선, 어선, 벌크선, RORO선순으로많은입항횟수를기록하였다. 부산항에입항한선박들의연도별변화를살펴보면컨테이너선, 유조선, 잡역선, 냉동화물선, RORO선의경우각각 299, 433, 1331, 363, 49, 66 척으로감소하는경향을보였고, 여객선과벌크선그리고어선의경우는각각 515, 109, 73척으로증가하는경향을보였다. Ⅳ. 배기가스및환경비용산출 본연구에서배출량산출시사용한배기가스의분류는선박의디젤엔진이연소하면서발생하는배기가스의주성분인 NOx, SO2, CO, PM, HC, VOC와함께지구온난화의심각성으로인해전세계적으로많은관심을받고있는 CO2를포함하여총 7가지로분석을진행하였다. 산출에사용된방법론은정박하는선박의대기오염배출량을산출하기위해 U.S Environmental Protection Agency( 이하 EPA) 에서제안하고 World Ports Climate Initiative( 이하 WPCI) 에서보고한산출식을적용하여분석하였다. 산출식은선종별 입항횟수, 총등록톤수, 각선종별부두에서의총 정박시간과함께선종별보조엔진의출력, 선종별 보조엔진의 Load Factor, 배기가스별 Emission Factor 등을고려하여배기가스산출량을산정한다. ( 식 1) 여기서, : 총배출량 ( 톤 ) : 선박의종류 : 배기가스의종류 : 선종별보조엔진의평균출력 (kw) : 선종별부두에서의총정박시간 ( 시간 ) : 선종별보조엔진의 Load Factor : 배기가스별보조엔진의 Emission Factor(g/kWh) E 는산출하고자하는특정선박및오염원에따 라선박이부두에정박하는동안발생되는배기가 스의배출량이며, 단위는톤을사용한다. i 는분석하고자하는배기가스의종류를의미하 고, 본연구에서는선박의디젤엔진으로부터발생 되는주요 7 가지배기가스에초점을맞추어분석 을진행하였다. j 는선박의종류의의미하고, 본연구에서는부 산항에입항하는 9 가지선종에따라분석을진행 하였다. P 는특정선박이부두에정박해있는동안사용 되는보조엔진의평균출력을의미한다. < 표 3> 에 서와같이선종별로사용되는엔진의특성에따라 각각다른값을가지며, 상대적으로여객선과컨 테이너선에사용되는엔진이높은출력을갖고있 다. 이때출력의단위는 kw 를사용한다. LF 는선종별보조엔진의 Load Factor 를의미하 며, 각선박에사용되는보조엔진의특징에따라 종류별로다른값을갖는다. 분석에사용된 Load Factor 는 U.S. EPA 에서공표한 < 표 4> 의 Factor 값 을적용하였고, 이값은유조선과여객선에서상

22 한국항만경제학회지, 제 32 집제 4 호 표 3. 선종별보조엔진의최대출력 (kw) 벌크선 컨테이너선 여객선 일반화물선 잡역선 RORO선 유조선 냉장화물선 어선 1,776 6,800 11,000 1,776 1,680 2,850 1,985 3,900 55 자료 : U.S. Environmental Protection Agency(2009) 표 4. 선종별보조엔진의 Load factor 벌크선 컨테이너선 여객선 일반화물선 잡역선 RORO선 유조선 냉동화물선 어선 0.22 0.17 0.64 0.22 0.22 0.30 0.67 0.34 0.27 자료 : U.S. Environmental Protection Agency(2009), J. Berechman et al.(2012), L. Browning(2006) 표 5. 배기가스별보조엔진의 Emission Factor(g/kWh) NOx CO CO2 PM SO2 HC VOC 10.8 1.1 745 2.4 12.7 1.5 0.4 자료 : Joseph Berechman et al.(2012), Deniz et al.(2010), ENTEC(2010) 표 6. 배기가스별원단위 ( /kg) NOx CO CO2 PM SO2 HC VOC 10,196 8,475 79 33,289 11,452 9,849 9,849 자료 : 이규진외 (2013), Korea Environment Institute(2002), IPCC(1995) 대적으로높은가중치를갖고컨테이너선에서상대적으로낮은가중치를갖는것을알수있다. T는선박의종류별로특정선박이부두에정박해있는동안의시간을의미한다. KMI의선박활동자료를이용하여부산항에재항하는선박들의선종별연간총정박시간을산출하였고, 단위는시간을사용한다. EF는 7가지배기가스별보조엔진의 Emission Factor를의미한다. < 표 5> 에서알수있듯이상대적으로지구온난화에가장큰영향을미친다고알려진이산화탄소에가장높은가중치가부여된것을알수있으며, 선박의배기가스에서중요한비중을차지하여규제대상으로고려되는황산화 물, 질소산화물등이뒤를이어높은가중치를갖는것을알수있다. EF의단위는 g/kwh을사용한다. 이렇게산출한각각의배출량을환경비용으로환산하기위해한국환경정책평가연구원의연구결과에소비자물가지수를반영한 < 표 6> 의각배기가스별원단위를적용하면최종적으로환경비용의산정이가능하다. Ⅳ. 분석결과 < 표 7> 과 < 표 8> 은이렇게산출한 2011년도와 2012년도에각각부산항에정박한선박들로부터

선박배기가스배출량및환경비용산출에관한연구 23 NOx CO CO2 PM SO2 HC VOC 벌크선 191.62 19.52 13,218.23 42.58 225.33 26.61 7.10 컨테이너선 3,617.97 368.50 249,572.94 803.99 4,254.46 502.50 134.00 여객선 5,594.21 569.78 385,896.65 1,243.16 6,578.37 776.97 207.19 일반화물선 1,350.88 137.59 93,185.78 300.20 1,588.54 187.62 50.03 잡역선 4,417.77 449.96 304,744.17 981.73 5,194.97 613.58 163.62 RORO 선 221.87 22.60 15,305.24 49.31 260.91 30.82 8.22 유조선 11,639.14 1,185.47 802,885.30 2586.48 13,686.77 1,616.55 431.08 냉동화물선 4,084.68 416.03 281,767.20 907.71 4,803.28 567.32 151.28 어선 79.98 8.15 5,517.32 17.77 94.05 11.11 2.96 배기가스배출량 환경비용 (1000 ) 표 7. 2011 년도부산항의연간배기가스배출량및환경비용 ( 톤 / 년 ) 31,198.12 3,177.59 2,152,092.83 6,932.92 36,686.68 4,333.07 1,155.49 318,096,075 26,930,048 170,015,333 230,789,857 420,135,895 42,676,434 11,380,382 표 8. 2012 년도부산항의연간배기가스배출량및환경비용 ( 톤 / 년 ) NOx CO CO2 PM SO2 HC VOC 벌크선 159.87 16.28 11,028.39 35.53 188.00 22.20 5.92 컨테이너선 3,616.52 368.35 249,473.04 803.67 4,252.76 502.29 133.95 여객선 4,417.99 449.98 304,759.59 981.78 5,195.23 613.61 163.63 일반화물선 1,334.32 135.90 92,043.56 296.52 1,569.06 185.32 49.42 잡역선 4,221.95 430.01 291,236.51 938.21 4,964.70 586.38 156.37 RORO 선 103.21 10.51 7,119.47 22.94 121.37 14.33 3.82 유조선 12,872.46 1,311.08 887,961.43 2,860.55 15,137.06 1,787.84 476.76 냉동화물선 4,035.66 411.04 278,385.72 896.81 4,745.64 560.51 149.47 어선 91.37 9.31 6,302.54 20.30 107.44 12.69 3.38 배기가스배출량 환경비용 (1000 ) 30,853.36 3,142.47 2,128,310.24 6,856.30 36,281.26 4,285.19 1,142.72 314,580,824 26,632,446 168,136,509 228,239,419 415,493,011 42,204,821 11,254,619 발생된선박의배기가스및환경비용을나타낸다. 부산항에정박하는선박으로부터발생되는배기가스 7종의배출량산출결과, 2011년의 NOx, CO, CO2, PM. SO2, HC, VOC 배출량은각각 31,198 톤, 3,178톤, 2,152,093톤, 6,933톤, 36,686톤, 4,333 톤, 1,156톤이었다. 배기가스별배출량을살펴보면 CO2가 96% 로가장많은양을차지하였으며, SO2 와 NOx가각각 1.6% 와 1.4% 로그뒤를이었다. 선박의종류별배출량을분석해보면유조선에서 37% 로가장많은발생되었고, 다음으로여객선과

24 한국항만경제학회지, 제 32 집제 4 호 지역 ( 국가 ) 연간입항횟수 NOx SO2 HC PM CO CO2 자료 Busan(Korea) 48,842 30,853 36,281 4,285 6,856 3,143 2,128,310 Aberdeen(UK) 376 52 14 77 36,720 Marr et al.(2007) Copenhagen (Denmark) 표 9. 세계주요항만도시들의배기가스배출량비교 ( 톤 / 년 ) Oakland(US) 1,916 2,484 1,413 219.5 743 162 13 Saxe et al.(2004) ENVIRON International Corporation(2013) Los Angeles(US) 19,245 4,791 999 3,967 Port of Los Angeles(2005) Izmir(Turkey) 2,806 1,923 1,405 74 165 84,753 H. Saraçoğlu et al.(2013) Izmit(Turkey) 11,645 5,356 4,305 232 487 254,261 A. Kiliç et al.(2010) Ambarli(Turkey) 5,432 845 242 504 36 78,590 C. Deniz et al.(2010) Candarli(Turkey) 7,520 632 574 32 57 33,848 C. Deniz et al.(2010) Kaohsiung(Taiwan) 16,042 501 589 70 122 51 34,531 J. Berechman et al.(2012) Shanghai(China) 58,160 51,180 4,560 6,960 3,012,780 D. Q. Yang et al.(2007) Piraeus(Greece) 1,790 722 99 E. Tzannatos(2010) 잡역선에서각각 18%, 14% 로많은양의선박배출물이유발되었다. 2012년에발생한 NOx, CO, CO2, PM. SO2, HC, VOC 배출량은각각 30,853 톤, 3,142톤, 2,128,310톤, 6,856톤, 36,281톤, 4,285 톤, 1,143톤으로유사한패턴을보였다. 배기가스별로는마찬가지고 CO2가절대적으로많은 96% 를차지하였고, 뒤를이어 SO2, NOx가각각 1.6%, 1.4% 로많이배출되었다. 또한선박별로는유조선에서가장많은 42% 가배출되었고, 다음으로여객선과잡역선에서각각 14%, 13% 가배출되었다. 부산항의연도별배기가스배출량의증감을비교해본결과, 2011년에서 2012년 2년간 NOx, CO, CO2, PM. SO2, HC, VOC 는각각 345톤, 35톤, 23782톤, 77톤, 405톤, 48톤, 13톤이감소하였다. 이는 2011년에비해 2012년에부산항에입항한선박수및재항시간감소가직접적으로영향을미친것으로판단해볼수있다. 이렇게산출한배기가스별배출량에각각의원단위를적용하여환경비용으로환산한결과, 2011 년도에발생한총 1조 5천억의환경비용에서 SO2 가 4천 2백억원으로가장많은비용을발생시켰고, 뒤를이어 NOx와 PM이각 3천 2백억원과 2 천 3백억원의환경비용을유발하였다. 또한선종별로는유조선, 여객선, 잡역선의순서로많은환경비용을발생시키는것으로나타났다. 2012년에도전년도에비해다소감소한총 1조 4천억원의환경비용이산출되었다. 마찬가지로총환경비용중 SO2가 4천 1백억원으로가장많은비용을발생시켰고, 뒤를이어 NOx와 PM이각각 3천 1백억원과 2천 3백억원을차지하였다. 선종별로발생되는환경비용역시전년도와마찬가지로유조선, 여객선, 잡역선의순서로높은것으로나타났다. < 표 9> 은이렇게산출한부산항의 2012년도선박배기가스배출량을해외주요항만도시들을중심으로진행된기존의선행연구들과비교한것이다. 항만마다시설과운영형태및특징에따라산출하는방식및산출년도가조금씩상이하여직접적인비교는불가능하나, 입항횟수및물동량에

선박배기가스배출량및환경비용산출에관한연구 25 따른배출량을비교해보면, 일반적으로입항횟수와물동량이늘어남에따라배출량도함께늘어나는것을알수있었다. 그결과, 최근 5년간전세계적으로가장많은컨테이너처리실적을기록하고있는 Shanghai Port에서가장많은배출량을발생시켰고, 이어서부산항이두번째로많은양의선박배기가스를발생시키는것을알수있었다. 이러한결과는최근 5년간세계적으로 5, 6위권규모의컨테이너화물처리실적을기록하고있는부산항에서도선박배기가스가미치는환경적문제의심각성을인식하고항만에접안하는선박들에대한배출량저감을위한노력이절실함을시사하고있다. Ⅴ. 결론 본연구에서는우리나라최대의항만인부산항에정박한선박들로부터발생되는선박배기가스의배출량과환경비용을산출하고, 이어서해외주요항만들과의비교ㆍ분석을진행하였다. 배출량산정은부산항에입ㆍ출항한선박세부자료를이용하여미국환경보건국의산출식을적용함으로써분석할수있었다. 본연구의결과는다음과같다. 2011년도와 2012 년도에부산항에입항한선박의수는각각 50,686척과 48,842척이었으며, 이로부터발생된선박의연간배기가스배출량은각각 2,343,037 톤과 2,297,118톤으로나타났다. 이는기존선행연구에서의다른항만들의배출량과비교할때, 중국의상해항에이어모든오염원에서두번째로높은수치에해당한다. 물론연구마다산출하고자하는분석기간과적용한산출식이조금씩다르기때문에정확한비교는힘들지만, 본연구를통해부산항에서배출되는배기가스배출량이상당한수치라는사실을확인할수가있었다. 전체선박중에서는유조선과여객선그리고잡역선순으로많은양의배기 가스를배출했으며, 배기가스중에서는 CO2가 96% 로월등하게많은부분을, 뒤를이어 SO2와 NOx가많은비중을차지하고있다는것도알수있었다. 그리고오염원별원단위를적용하여환경적인비용으로환산한결과, 선박의접안시연간약 1조 4~5천억원으로상당한수준의비용이매년발생되는것으로분석되었다. 기존연구의검토를통해현재전세계적으로지구온난화및대기오염에많은관심을갖고있고, 국내에서도육상운송및시설물에서발생하는배출물산출에대한연구들이수행되었다는것을알수있었지만, 이에비해항만및선박으로부터발생되는배출물산출에대한연구는다소미흡한것을알수있었다. 특히세계적인항만들을중심으로관련연구들이활발하게진행되고있는반면, 국내에서는세계 5~6위권의항만인부산항을보유하고도이러한연구가제대로진행된사례가거의없었다는점에서본연구는의의를갖는다고할수있다. 이러한산출결과를통해부산항에접안하는동안발생되는배기가스의심각성을증명하였으며, 항만내노동자및거주시민들에게건강상의심각한영향을미칠수있기때문에향후체계적인선박배출물관리를통해엄격한조치와규제가필요함을시사하고있다. 실제로부산지역은부산항을중심으로반경 20km 이내에대부분의생활권이포함되고, 약 360만의인구가거주하는대도시이기때문에항만의대기오염에대해더욱철저히관리해야할필요성이있는것이다. 또한최근 5년간꾸준하게세계 5~6위권의물동량을기록하며세계적인항만들과어깨를나란히하는부산항이중국및주변항만들과의치열한경쟁속에서지속가능한그린포트로서의경쟁력을갖기위해서도항만의환경오염에대한인식과제도적ㆍ시설적인실행이반드시필요하다. 그린포트구축에앞장서고있는선진항만들의경우일찍이이러한환경문제의중요성을인식하

26 한국항만경제학회지, 제 32 집제 4 호 고, 국가적인차원의다양한정책마련과저감시설의구축을통해해상운송으로인한환경오염에적극적으로대처하고있다. 우리나라의경우도 2009년, 항만의개발과운영전반에걸쳐저탄소, 친환경그린포트를구축하기위한방안을마련하기위해철도와연안해운이용을확대하고, 항만내탄소배출을저감하기위해하역시스템의동력장치를개선하고, 대형선박에대해육상전원공급장치의확대하는등의계획을수립해단계별로사업을추진하기로하였다. 그러나주요선진항만들의경우적극적으로환경정책을수립하여이러한환경문제가해결되지못하면국제적인경쟁이불가피하다는인식을갖고있는반면, 우리나라의항만관련정책은개발이용에유발되는환경오염을방지한다는다소소극적인차원의정책을제시하고있다. 현재부산항의경우에도그린포트를구축하기위해항만내 LED조명의활용, 태양광시스템의도입, 옥상녹화사업, 야드트랙터의연료를 LPG에서 LNG로바꾸는등의몇몇사업들을시행중에있었다. 하지만항만으로부터유발되는대기오염에서상당한비중을차지하는선박의접안에대해서는구체적인저감대책이없는것을알수있었다. 따라서본연구는우리나라의항만정책도환경친화적인항만의구축을마련하기위해서는선박의접안시전기에너지로육상에서전원을공급해주는육상전원창치 ( 이하 AMP) 등의저감시설도입을적극적으로고려하고, 체계적인선박배출물관리등을위한엄격한조치와제도적인규제가반드시적용되어야함을시사하고있다. 실제로그린포트에앞장서고있는선진국가들의경우친환경항만을구성하기위해사용되는전기요금에대해서는일반산업용전력비와다르게특별요금을책정하여국가적인지원을하고있는반면, 국내에서는이러한부분이전혀고려되지않고있었다. 따라서우리나라도정부와한전이앞장서서 제도적인방안을적극모색해야할것이며, AMP 의도입을위해항만의전기용량선로증가와함 께민간기업들의적극적인기술협력을권장해야 할것이다. 본연구는자료수집의어려움으로인해 2011 년 도와 2012 년도부산항의선박활동자료를통해선 박의대기오염배출물을추정하였다. 또한산출시 선박의노후도와같은세부적인요소를고려하지 못하였다는점에서한계점을가진다. 향후보다최 근자료의수집을통해연도별추이를지속적으로 비교ㆍ분석해볼필요가있으며, 또한최근활발한 연구주제인대기확산모형의적용을통해본연구에 서산출된부산항의선박배기가스가기온, 풍속 등에따라주변지역으로어떻게확산되는지를분석 함으로써항만주변생활권에미치는구체적인영 향까지보다면밀히규명할수있을것이다. 참고문헌 김상겸ㆍ홍종호 (2003), 교통부문개발사업에대한환경비용추정과사례분석 : 유지비용접근법의적용, 공공경제, 제 8 집, 189-219. 노영훈ㆍ장영태 (2015), 인천항육상하역작업에따른온실가스및유해가스발생추정, 한국항만경제학회지, 제 31 집제 4 호, 133-150. 부산항만공사 (2014), 2014 부산항컨테이너화물처리및수송통계. 부산항만공사 (http://www.busanpa.com/). 이규진ㆍ최기주 (2013), 교통량배정방법에따른대기질의사회적비용분석, 대한토목학회, 제 33 집제 3 호, 1087-1094. 정광현ㆍ김성주ㆍ박흥석 (2005), 울산항선박으로부터의대기오염배출량산정에관한연구, 해양환경안전학회 2005 년도춘계학술발표회, 111-118. 한국해양수산개발원 (2013), 항만수요예측센터요구자료 ( 부산항의선박및물동량자료 ). 한국환경정책평가연구원 (2002), 육상교통수단의환경성비교분석. A. Kiliç, and C. Deniz(2010), Inventory of shipping emissions in Izmit gulf Turkey, Environmental progress & sustainable energy, Vol.29 No.2,

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28 한국항만경제학회지, 제 32 집제 4 호 선박대기오염배출량및환경비용산출에관한연구 : 부산항을중심으로 이민우ㆍ이향숙 국문요약 대한민국제 2 의도시인부산에위치한부산항은연간 18,000 천 TEU 이상의물동량을처리하는초대형글로벌컨테이너항만이다. 이러한부산항의급격한성장으로인한선박물동량의증가는동시에대기오염문제를야기시켰고, 특히항구는인구가밀집되어있는도심과인접해있기때문에시민들은대기오염으로인한건강상의문제에쉽게노출되어있는것이다. 본연구에서는 2011 년부터 2 년간부산항의선박활동자료를통해정박하는대형선박으로부터발생되는배기가스배출량및연간환경비용을추정하였다. 그결과 2011 년도와 2012 년도에부산항에입항한 50,686 척과 48,842 척의선박으로부터각각 2,343,037 톤과 2,297,118 톤의배기가스가배출되었고, 선종별로는유조선이, 오염원중에는 CO2 가가장많은부분을차지하였다. 또한이러한배출량을비용으로환산한결과, 연간약 1 조 2 천억원의환경비용이추정됨을알수있었다. 본연구는이러한분석을통해선박대기오염배출에대한엄격한조치와규제의필요성을제시하고, 부산항의체계적인선박배출물관리체계를구축하는데적절하게활용이가능할것으로기대해본다. 주제어 : 부산항, 대기오염, 대형선박, 선박배출물, 환경비용