탄소배출 저감형 교통모델 (Low-Carbon Transport Modeling)

탄소배출 저감형 교통모델(Low-Carbon Transport Modeling)은 도시교통 시스템의 설계와 운영 과정에서 탄소배출량을 최소화하는 전략을 수립하고, 이를 수리적·시뮬레이션 기반으로 정량 분석하는 교통공학 기법이다. 이 모델은 수송 부문에서 발생하는 온실가스를 감축하기 위한 교통수단 전환, 에너지 효율 개선, 통행 패턴 변화 등을 종합적으로 고려하여 교통정책을 평가하고 방향을 제시한다. 서브 키워드로는 친환경 수송수단, 에너지 절감 전략, 저탄소 교통 시나리오가 있다.

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1. 탄소중립 교통전환의 배경과 필요성

기후위기에 대응하기 위한 탄소중립 정책은 이제 전 세계적 필수가 되었으며, 특히 교통부문은 전체 온실가스 배출량의 약 20~30%를 차지하는 주요 영역이다. 그중에서도 도시지역의 도로교통, 특히 자가용 중심의 교통구조는 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 대한민국 또한 2050 탄소중립 전략의 핵심 축으로 ‘교통의 전환’을 설정하고, 다음과 같은 이유로 탄소배출 저감형 교통모델의 도입이 필요해졌다.

• 내연기관 차량 중심 통행 구조의 한계
• 전기차·수소차 등 친환경차 전환의 속도 조절 필요성
• 모빌리티 서비스(MaaS), 퍼스널모빌리티(PM), 대중교통 간 통합 전략 필요
• 탄소배출 정량 산정에 기반한 정책 우선순위 설정의 중요성

즉, 단순히 차량 대수를 줄이는 것이 아니라, 도시 전체의 교통 시스템이 탄소배출을 줄이도록 ‘구조적 전환’을 유도하는 모델링이 필요하다.

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2. 저탄소 교통모델의 주요 구성요소와 접근 방식

탄소배출 저감형 교통모델은 교통수요, 통행 행태, 수단 배출계수, 에너지 효율, 정책 시나리오 등의 변수들을 종합적으로 고려하여 설계된다. 접근 방식은 다음과 같이 요약할 수 있다.

▶ 1) 수송수단 기반 배출량 분석

• 각 교통수단(자가용, 버스, 지하철, PM 등)의 배출계수를 적용하여 단위 통행당 탄소배출량을 산정
• 연료 유형(가솔린, 디젤, 전기, 수소 등)별로 구분하고, 에너지 효율성과 차량 특성을 반영
• 통행량(수요)과 통행거리(OD 거리)에 기반한 총 배출량 예측

▶ 2) 통행 행태 분석과 수단 전환 가능성

• 시민들의 통행 목적, 시간대, 수단 선택 경향을 분석
• 도보, 자전거, PM, 대중교통 등 저탄소 수단으로의 전환 가능성 평가
• 전환 가능성을 높이는 요소: 요금, 접근성, 연계성, 편의성, 안전성

▶ 3) 정책 시나리오 설계

• 탄소중립 달성을 위한 다양한 정책 대안 구성
  예: 혼잡요금제 도입, PM 인프라 확대, 통근차량 공유화, 친환경차 의무비율 도입
• 각 시나리오별로 예상되는 통행행태 변화와 배출량 저감 효과를 정량화

▶ 4) 통합 시뮬레이션 실행

• 도시 규모 또는 지역 기반 시뮬레이터(Emme, VISUM, MATSim 등)를 활용
• 수요 예측 모델과 배출량 계산 모듈을 결합하여, 시나리오별 저감 효과 및 정책 우선순위 도출

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3. 실제 도시 적용 사례와 저감 효과 분석

▶ 사례 1: 파리시 차량 제한 정책의 탄소 저감 효과

• 도심구간 차량 진입 제한과 자전거 전용도로 확장 정책 시행
• 시민들의 단거리 통행 중 약 20%가 도보 또는 자전거로 전환
• 연간 도심 탄소배출량 약 12% 감축

→ 통행거리와 통행시간이 짧은 구간에서는 PM 및 도보 중심의 구조 전환이 매우 효과적임

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▶ 사례 2: 서울시 전기버스 도입 시나리오 평가

• 서울시는 2030년까지 전체 시내버스의 100%를 전기 또는 수소차로 전환 계획
• 버스 1대당 연간 약 60톤의 CO₂ 배출 감소 예상
• 전체 버스 차량 약 7천 대 기준, 연간 42만 톤 이상 저감 가능성

→ 차량 전환 외에도 운행 거리 단축, 배차 효율화, 회차지 최적화를 함께 설계할 경우 효과 극대화

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▶ 사례 3: 핀란드 헬싱키의 다중 수단 연계 기반 저탄소 전략

• 모든 통행자를 대상으로 ‘최저 탄소수단’ 추천 앱 운영
• 실제 통행에서 대중교통 + 도보 연계 비율이 15% 이상 증가
• 이산화탄소 배출량, 미세먼지 농도 모두 동반 하락

→ 개인 맞춤형 수단 안내, 경로 제안, 탄소량 실시간 표시 등 데이터 기반 개입 전략이 효과적

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4. 모델 적용 시 고려사항과 기술적 과제

▷ 1. 배출계수 정확성 확보

• 차량 연식, 운전 조건, 주행 패턴에 따라 배출량이 달라짐
• 국내외 배출계수 DB의 현지화 및 업데이트 주기 확보 필요

▷ 2. 수단 전환 가능성의 현실적 판단

• 이론상 가능한 수단 전환이 실제로는 제한될 수 있음
  (예: 자전거 인프라 부족, 환승 불편, 안전 문제 등)
• → 행태 기반 설문조사, SP조사, 실증 자료 결합 필요

▷ 3. 탄소 외 비용·편익의 고려

• 저탄소 정책이 통행시간 증가, 편의성 저하 등 부작용을 초래할 수도 있음
• 종합적 사회적 편익 분석이 함께 필요

▷ 4. 행정기관 간 데이터 연계와 협업 구조 부족

• 교통·환경·도시계획 등 부서 간 칸막이로 통합 데이터 활용이 어려움
• → 통합 플랫폼 구축 및 데이터 공유 체계 마련 필요

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5. 저탄소 교통모델의 확장 방향

▶ 1) 탄소 회계 기반 교통정책 설계

• 모든 교통계획 시안에 대해 ‘탄소예산’을 사전에 설정
• 예산 초과 시 대안 수정 또는 수단 조정 → 탄소총량 기반 도시설계 가능

▶ 2) MaaS 기반 탄소 저감 유도 시스템

• 통행자에게 탄소배출량을 실시간 안내하고,
  친환경 선택 시 포인트 제공, 요금 감면 등 인센티브 제공

▶ 3) 탄소세-통행패턴 연계 분석

• 차량 운행 빈도, 거리, 시간대 등에 따라 개별 차량 탄소부담금 시뮬레이션
• 사회적 수용성을 고려한 가격 구조 설계

▶ 4) 디지털 트윈 기반 실시간 탄소 시뮬레이션

• 교통 흐름과 수단 운영을 디지털 공간에서 실시간 모사
• 각 구간별, 시간대별 탄소배출량 시각화 → 정책 결정 보조

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▶ 표: 교통수단별 평균 탄소배출량 비교 (대한민국 기준)

교통수단	평균 배출량 (gCO₂/km)	특징
자가용(가솔린)	약 190	개인통행 비중 높음, 개선 필요
자가용(디젤)	약 220	미세먼지 기여도도 큼
시내버스(디젤)	약 1,300	다인 수송 가능, 전환 시 효과 큼
전기버스	약 0~50	전력 배출계수에 따라 변동
지하철	약 20~30	전기 기반, 단위당 효율 높음
도보/자전거	0	탄소제로, 건강 및 환경 효과 동시 확보

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※ 탄소배출 저감형 교통모델은 도시가 더 빠르게 가는 것보다, 더 지속가능하게 가는 방법을 설계하는 기술이다.
교통공학자는 이제 차량의 흐름뿐만 아니라, 도시의 숨결과 지구의 온도를 함께 고려하는 설계자가 되어야 한다.
이동의 목적은 도달이 아니라, 지속가능한 삶에 가까워지는 것이 되어야 한다.