비도시 정주지의 탄소중립 기여도 분석 - 농촌지역 그린인프라를 대상으로 -

비도시지역은 국토의 계획 및 이용에 관한 법률(이하 ‘국토계획법’이라 한다) 제36조에서 국토를 도시지역, 관리지역, 농림지역, 자연환경보전지역으로 구분하고 있어 국토계획법에 의거하여 지정되는 도시지역을 제외한 관리지역, 농림지역, 자연환경보전지역 등의 나머지 지역으로 비도시지역의 개념을 적용하였다. 정주지의 경우 IPCC GL(2006)에서는 다른 토지이용 범주에 포함되지 않는 교통 기반시설, 다양한 규모의 인간 거주지를 포함하는 모든 개발된 토지로 정의하였고 스웨덴은 관리되는 토지로 가정하며 중요 기반시설이 밀집된 지역과 운송을 위한 영역으로 구분하였고 미국은 산업용, 주거용, 상업용 및 기관용 토지를 포함하고 있는 0.1ha 이상 단위의 개발 지역을 나타내는 것으로 정의하고 있다(Hong et al., 2021). 이와 같이 UNFCCC 당사국에서는 국가별 여건을 고려하여 자체적인 개념을 정립하고 있으나 국내에서는 정주지에 대한 정의와 이에 대한 공간적 범위가 확정되지 않아 온실가스가 산정되지 않고 있다(Yu and Ok, 2015; GIR, 2020). 이에 본 연구에서의 비도시 정주지는 국토계획법상 도시지역을 제외한 비도시지역과 비도시지역 중 IPCC GL(2006)에 의거한 다양한 규모의 인간 거주지를 포함하는 모든 개발된 토지로 개념을 정립하여 연구를 진행하였다.

그린인프라에 대한 개념적 정의에 대하여 Benedict and McMahon(2006)은 전통적 그린인프라의 개념을 계승하고 기능적 측면을 부각하여 그린인프라를 생태계 가치와 기능 보전 및 깨끗한 공기와 물을 유지할 뿐만 아니라 사람과 동물에게 다양한 편의를 제공하는 자연적 지역과 오픈스페이스의 상호 연결된 네트워크로, Randolph(2004)는 자연적 생태가치와 사람에게 다양한 혜택을 제공하는 녹지공간의 연결된 네트워크로 정의하고 있으며 주요 국가별 그린인프라에 대한 정의는 Table 1과 같다. 국내에서는 제5차 국가환경종합계획(Joint Ministry concerned, 2020) 내에 그린인프라를 보호지역, 오픈스페이스, 산림, 야생서식처, 공원, 습지, 하천 및 물길, 투수시설, 옥상정원, 도시농업공간, 녹지축과 녹도(greenway), 가로수 등 자연, 반자연, 인공의 녹지공간을 통합적으로 보는 개념으로 공간구조를 결정하고 기능을 향상시키는 주요한 기반이자 시스템으로 다기능성을 추구하는 것으로 개념을 제시하여 환경정책에 있어서 중요성을 강조하였다.

한편, Kim(2009)은 기후변화에 대비하기 위한 환경과 성장이 공존하는 국제적 패러다임이 전환되고 있고 이러한 저탄소·녹색성장을 견인하는 것이 그린교통수단 상용화를 위한 기반시설, 그린에너지 생산시설 등의 그린인프라라고 하여 그린인프라에 인위적인 시설을 포함하였고, Seo(2016)는 그린인프라를 토양, 식생 등의 자연의 객체나 증발, 광합성 등의 자연적 프로세스를 홍수 저감, 열 저감 등 인간의 이익에 목적을 두고 이용하는 기반시설로 정의하였으며, Seok et al.(2021)은 미세먼지에 대응하기 위한 그린인프라를 자연생태계가 갖는 기능 및 가치를 보존하고 생태계 서비스 향상을 통하여 삶의 질을 높일 수 있는 주요 서비스 간의 네트워크로 정의하였다. 이를 종합적으로 고려하여 본 연구에서의 그린인프라는 자연생태계가 갖고 있는 기능과 가치를 최대한 보존 및 활용하여 인간에게 생태적, 사회적, 경제적 편익을 제공하는 기반시설로 정의하여 연구를 진행하였다. 아울러, 그린인프라 유형에 대해서는 Kang(2011), Lee et al.(2018), Lee and An(2021) 등 선행연구에서 활용 빈도가 높은 Hubs와 Links로 구분하여 그린인프라 요소별 탄소중립에 대한 기여도를 판달할 수 있는 원단위를 도출하고자 하였다.

탄소중립은 carbon neutral, net CO₂ emissions, zero carbon emissions, climate neutrality, net zero 등으로 혼재되어 사용되고 있다. 기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법(이하 ‘탄소중립기본법’이라 한다) 제2조에서는 대기 중에 배출‧방출 또는 누출되는 온실가스의 양에서 온실가스 흡수의 양을 상쇄한 순배출량이 ‘0’이 되는 상태로 정의하고 있으나 이는 관련 정책 이행을 위한 법적인 정의에 해당되며 선행연구를 살펴보면 탄소(C)와 이산화탄소(CO₂), 온실가스(Green House Gases : GHG) 양이 ‘0’인 상태 등 연구 주제, 목적, 대상 등에 따라 상이하게 활용하고 있음에 따라 다양한 분야에서 공통적으로 적용 및 활용 가능하며 탄소중립에 대한 개념적 명확화를 위하여 국내·외 선행연구를 바탕으로 탄소중립에 대한 이론적 고찰을 진행하였다.

Rogeli et al.(2015)은 ‘0’(zero)에 대한 다양한 해석에서 출발하여 제로 배출(zero emissions)에 대한 정의를 Table 2와 같이 4가지로 구분하였다. ‘IC = 0’은 완전한 탈탄소화 또는 에너지 및 산업공정(CCS 적용)의 순 CO₂ 배출량을 제로화하는 것이고 ‘NC = 0’은 탄소중립 또는 순 제로(Net Zero) CO₂ 배출, 연간 CO₂ 순 배출량을 제로로하는 것이며 ‘E = 0; EFC = 0; IA = 0; LS =0’은 모든 곳에서 탄소 배출을 제로화하는 것, ‘NGHG = 0’ 는 Climate neutrality 또는 net GHG emissions를 의미한다고 하였다. 또한, IPCC의 1.5°C 보고서(2018)에서는 1.5°C 목표 달성을 위해서 2050년까지 CO₂ 총배출이 ‘Net Zero’가 되어야 한다고 제시하였고 ‘Net zero CO₂ emissions’에 대하여 인위적 CO₂ 배출이 특정 기간 동안 인위적 제거를 통해 전 세계적으로 균형을 이룰 때 달성할 수 있다고 설명하고 있어 Net Zero가 CO₂ 순 배출량이 ‘0’이 되는 것으로 볼 수 있다. 한편, 온실가스종합정보센터(GIR, 2020)의 국가 온실가스 인벤토리 보고서(National Inventory Report : NIR)에 따르면 온실가스 배출량은 교토의정서에서 규정한 CO₂, CH₄, N₂O, HFCs, PFCs, SF₆ 등 6대 온실가스를 대상으로 산정하고 각 온실가스별 대기 잔류 기간 동안의 방열 수준이 상이하여 지구온난화지수(global warming potential : GWP)를 각 온실가스에 적용하는 CO₂eq(carbon dioxide equivalent)로 산정하고 있다.

이를 종합적으로 고려하였을 때, 협의적 의미에서의 탄소중립은 CO₂ 순배출량이 ‘0’이 되는 상태로 볼 수 있으며, 광의적 의미에서는 Rogeli et al.(2015)이 제시한 ‘NGHG = 0’에 ‘non NGHG=0’, 즉, 교토의정서 6대 온실가스(green house gases : GHG) 이외의 GHG 순 배출량이 ‘0’이 되는 것을 포함하는 개념이라 할 수 있다.

또한, 개념적 포괄성을 본다면 Figure 1과 같이 NGHG가 모든 것을 포괄할 수 있는 상위 개념이고 NC, IC, E 순으로 해석할 수 있다. 또한, 탄소중립을 ‘Net Zero = NGHG + non NGHG = 0’으로 수식화할 수 있고 Net Zero를 가장 상위의 개념으로 볼 수 있다.

Figure 1. Conceptual inclusiveness of zero emission

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국내의 탄소중립의 개념에 관해서는 지구온난화의 주요 요인인 온실가스의 배출을 원천적으로 최소화하며 배출된 온실가스에 대해서도 재생에너지 활용, 습지 및 숲 조성, 생활양식 개선 등의 탄소흡수원을 통하여 궁극적으로 탄소 배출량이 ‘0(zero)’가 되는 것을 의미한다고 하였다(Kim, 2009). Kim and Nam(2013)은 탄소중립도시에 대한 개념을 제시하였는데 CO₂ 배출량 목표가 ‘0’인 탄소중립을 지향하는 도시를 탄소중립도시로 정의하였고 이를 위해서는 화석에너지 의존도와 에너지 소비의 최소화, 경제 사회활동 등에서 발생하는 탄소배출량은 재생 가능한 에너지원의 지속적인 이용 및 에너지 효율의 극대화를 통하여 중립 또는 제로화가 필요하다고 하였다. Lee et al.(2010)은 기후변화에 대응하기 위한 수단으로써 인간의 경제활동으로 배출되는 탄소 양이 전혀 없는 상태가 되는 것으로 특정 지역에서 배출하는 탄소를 모두 흡수 또는 저장했을 때라고 하였으며, Kim et al.(2013)은 지구온난화의 주요 요인인 온실가스의 배출을 원천적으로 줄이고 배출된 온실가스에 대해 숲 등으로 흡수하여 탄소의 발생량을 ‘0(zero)’으로 만드는 것을 의미한다고 하였다. Noh(2021)에 따르면 CO₂를 배출한 만큼 흡수하는 대책을 세워 실질적인 배출량을 ‘0’으로 만드는 것을 의미하며, 탄소중립을 위한 실행방안은 CO₂를 상쇄할 수 있을 만큼의 숲 조성, 재생에너지 투자, CO₂ 배출량에 상응하는 탄소배출권 구매 등 3가지의 방안을 제안하였다.

이러한 선행연구 결과를 종합적으로 고려하여 본 연구에서의 탄소중립의 개념은 GHG 배출이 ‘0’이 되는 상태로 정의하고 GHG는 정량적 기여도 분석을 위하여 교토의정서의 6대 GHG로 한정하여 연구를 진행하였다.

Eum and Lee(2020)에 따르면 농촌지역은 국토의 계획 및 이용에 관한 법률(이하 ‘국토계획법’이라 한다) 제36조에서 국토를 도시지역, 관리지역, 농림지역, 자연환경보전지역으로 구분하고 있는 것과 농업·농촌 및 식품산업 기본법 제3조, 농어업인 삶의 질 향상 및 농어촌지역 개발촉진에 관한 특별법 제3조에서 농어촌지역은 시와 군 지역 중 읍·면의 지역, 동 지역 중 국토계획법에 따른 생산 및 보전녹지, 농림·자연환경보전지역을 의미함을 고려하여 농촌지역을 국토계획법에 의거하여 지정되는 도시지역을 제외한 관리지역, 농림지역, 자연환경보전지역 등의 나머지 지역으로 정의한 것을 활용하여 본 연구에서의 농촌지역의 공간적 개념을 국토계획법상의 도시지역 외의 비도시지역으로 설정하였다. 또한, 이를 바탕으로 농촌지역 그린인프라는 비도시지역 마을 주변의 공원, 습지, 하천 및 물길, 녹지축과 녹도, 광장 등 자연, 반자연, 인공적인 녹지공간을 통합적으로 활용하여 삶의 영위와 질적인 향상을 도모할 수 있는 공간적 요소이자 시스템으로 정의하였다.

농촌지역 그린인프라 요소별 적정성에 대한 CVR 분석 결과는 Table 5와 같다. 농촌지역 그린인프라의 ‘Hubs’에 해당되는 요소는 CVR .500 이상인 마을숲, 습지, 재생에너지시설, 농경지, 스마트팜 등 5개 요소로 도출되었고 ‘Links’은 하천, 마을 녹지, 빗물 재활용 시스템 등 3개 요소로 도출되었으며 ZEHR의 경우 CVR값이 최소 기준인 .500 미만임에 따라 농촌지역 그린인프라에 부적합한 것으로 나타났다. 신뢰성 분석은 CVR값이 .500 이상인 8개 항목에 대한 Crombach’s α값이 .585로 도출되어 Nunnally(1967)에서 제시한 초기단계의 연구에서는 .4~.6은 허용할 만한 수준의 신뢰도를 가지는 것으로 제시함에 따라 8개 요소에 대한 적정성 설문값이 신뢰도가 있는 것으로 볼 수 있다.

농촌지역 그린인프라에 대한 CVR 분석 결과를 반영하고 Shin et al.(2020)에서 제시한 것과 같이 친환경 영농과 이와 유사한 행위들에 대한 탄소감축 또는 흡수에 기여가 가능한지에 대한 추가적인 분석을 위하여 Table 6과 같이 재분류하였는데 이는 그린인프라를 활용한 간접적 탄소감축이 가능한 농촌지역에서의 인위적인 인간활동을 생활방식으로 제시한 Lee(2022a)의 결과를 활용한 것이다. 즉, 농촌지역 그린인프라를 공간적 측면인 생활공간(living space)과 인위적인 사람들의 활동에 기인하는 생활방식(living way)으로 재구분하였고 생활방식에는 농촌체험 및 생태관광, 탄소중립 생활실천, 마을 공용 전기차, 자연지형 변형 최소화를 포함하였다.

그린인프라 요소별 탄소흡수량은 Table 7과 같으며, 마을숲의 경우 농촌지역 마을에 탄소에 대한 흡수 능력이 높은 수종 중심의 숲을 조성하는 것으로 국립산림과학원(2019)의 산림수종은 초기 식재 본수를 3,000그루, 연평균생장량을 중간 지위지수의 60년생 기준으로 가정하여 산정된 탄소흡수량이 가장 높은 상수리나무로 숲을 조성할 경우를 산림과 동일하게 15.9t CO₂/ha를 최대값으로 기대할 수 있으며, Song and Yoon(2019)에서 국내 연구들의 평균값을 바탕으로 제시한 녹지지역의 탄소흡수량인 7.34t CO₂/ha를 최소값으로 하였다.

농경지에 대한 원단위는 Shin et al.(2019)에서 제시한 친환경 영농기법의 하나인 바이오차 활용 시의 탄소 흡수량을 활용하였다. Shin et al.(2019)은 바이오차와 돼지 분뇨 퇴비를 4:6으로 혼합한 바이오차 펠렛(bio-cha pellet, rBCP) 활용한 벼재배 시를 6.06로 t CO₂/ha 감축효과가 있다고 하였으며, 2020년 후속 연구에서는 돈분 퇴비와 개량된 왕겨 바이오차 6:4 혼합하고 벼 재배 시 농촌진흥청의 표준비료 사용량 중 질소 사용량 기준의 40% 로 활용했을 때의 CO₂ 감축량이 8.07t CO₂/ha 달하는 것으로 분석되었다. 하지만 바이오차의 경우 경제적 측면을 고려하여 농경지에 사용되는 비료 전량을 적용하기에는 한계가 있음에 따라 Woo(2021)에서 제시한 바이오차 적용사례를 참고하여 일본은 비료량의 약 1/3에 달하는 양을, 독일 베를린의 경우 퇴비화 시 바이오차를 15%를 활용하는 것을 고려하여 두 나라의 적용률의 평균값인 24%를 보정률로 적용하여 1.94t CO₂/ha를 원단위로 활용하였다.

스마트팜은 빅데이터, AI, 무인자동화 등 융합기술을 온실과 축사 등에 접목하여 원격 또는 자동으로 작물, 가축의 생육환경을 관리하는 지능화된 시설농장을 의미하며(Korea Institute of S&T Evaluation and Planning, 2019), 스마트팜 다부처 패키지 혁신기술개발, 스마트팜 국가시범단지 조성 등 농촌지역에 확대 보급되고 있는 실정이다. Lee and Cho(2020)에 따르면 약 3,465m² 규모에 버섯 재배동 165m², 유리온실동 1,320m², 제어동 495m², 신재생발전시설 1,485m²에 태양광 100kW, 공기열히트펌프 300kW, ESS 400kWh로 구성되어 신재생에너지를 100% 판매하는 시나리오의 경우 CO₂ 절감량이 478.5t CO₂/yr에 달하는 것으로 나타나 이를 0.14t CO₂/m²로 환산하여 최대값으로 적용하였다. 신재생에너지를 100% 자체적으로 사용하여 자립형 스마트팜으로 운영하는 시나리오에서는 CO₂ 절감량이 334.9t CO₂/yr로 나타나 이를 0.10t CO₂/m²로 환산하여 최소값으로 설정하였다.

습지에 대해서는 국내외 다양한 연구가 진행되고 있어 이를 활용하였다. Nahlik and Fennessy(2016)는 미국 습지의 탄소 저장에 관한 연구를 진행하였는데 미국 습지의 38.4 million ha에 대한 탄소 축적량이 11.52Pg C으로 분석되어 이를 CO₂ 98.49t CO₂/ha로 환산할 수 있다. 이는 염습지와 해안습지가 포함된 수치이긴 하나 산림의 탄소흡수량 대비 매우 높은 흡수량으로 국내에 적용하기에는 한계가 있는 것으로 판단하였다. Endo and Otani(2019)의 연구에 따르면 일본의 비식생 갯벌의 유산소구역과 무산소지역의 탄소 저장량이 연간 5.62t C/ha로 CO₂ 환산시 약 20.6t CO₂/ha로 환산이 되며 이는 Song and Yoon(2019)에서 대전천의 습지 비오톱에 대한 탄소흡수량 22.2t CO₂/ha와 유사한 수치이다. 한편, 습지에는 호습성 수목 식재를 통한 입체적 탄소흡수가 가능한데, Kim et al.(2016)에서는 수변지에 적합한 포플러 클론 선발에 관한 연구에서 미루나무 교잡종 클론이 연간 7.7t CO₂/ha로 가장 높게 제시하고 있어 이를 습지면적의 30%에 식재하는 것으로 가정하면 27.85t CO₂/ha로 원단위를 산출할 수 있다. 이러한 습지의 탄소흡수량에 대한 선행연구를 바탕으로 최소 원단위는 Song and Yoon(2019)에서 제시한 22.2t CO₂/ha를 최대값은 습지의 30% 면적에 Kim et al.(2016)에서 도출한 미루나무 식재 시 예상되는 27.85t CO₂/ha로 설정하였다.

태양광, 풍력시설 등의 재생에너지의 경우 마을 자체적으로 에너지를 생산함에 따라 탄소감축의 효과가 있으며, 전문가 설문을 통한 내용타당도 분석 결과 적정한 것으로 나타나 농촌지역의 핵심(hubs) 그린인프라로 설정하였다. Lee and Kim(2020)에 따르면 가정에서 사용되는 재생에너지 시설은 태양광 시설이 가장 높고 태양광 시설 중에서 3kW 규모로 설치하는 비중이 가장 높으며 가장 큰 규모는 6kW로 설치되는 것으로 조사되었다. 또한, 태양광 시설의 연간 일 평균 발전 시간은 약 4시간 정도로 보는 것이 일반적이나 Yang and An(2018)에서 제시한 3.40시간을 적용할 경우 연간 발생되는 전력량이 3kW의 경우는 3.72MWh, 6kW에서는 7.45MWh이며, KEI(2021)에서 사용한 간접배출계수 0.466t CO2/MWh를 적용할 경우 원단위를 최소 1.73t CO2/세대, 최대 3.47t CO₂/가구로 산정할 수 있다.

여기서, Q(MWh): 전력량(전력 × 발전시간 × 365), EF: 배출계수(0.466t CO₂/MWh).

농촌지역 그린인프라 중 하천에 대한 탄소흡수량 원단위는 Song and Yoon(2019)에서 하천 및 습지 비오톱에 대한 흡수량을 1,044.46 천m²의 대전천 도시하천 면적에 식물플랑크톤과 수생식물 플랑크톤의 흡수량이 2,325t CO2에 달하는 것으로 분석되어 이를 ha당 원단위로 환산하여 22.2t CO₂/ha를 활용하였다.

빗물 재활용 시스템은 우수저류지 등 빗물을 집수하여 가정 내에 재활용하는 시설에 대한 원단위를 산정하였다. 가구별 빗물 저장시설의 용량과 정화시설 유무 등에 따라 유동적이긴 하나, Lee(2022a)에서는 물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률 및 동법 시행규칙 제4조에 의거한 빗물이용시설의 용량인 10m³에 배출계수 332kg CO₂/m³ 적용, 3.32kg CO₂/세대로 제시하여 이를 최소값으로 활용하였다. Lee(2012)의 저탄소 계획요소 중 우수활용에 대한 단지별 우수집수량, 상수도 생산 시 사용되는 전력량을 활용한 탄소감축량 산정 방법에 따르면 26,410세대에서의 우수 활용 시 연간 260t CO₂ 감축 효과가 있는 것으로 분석함에 따라 이를 9.84kg CO₂/세대로 원단위를 환산하여 최대값으로 활용하였다.

마을 녹지의 경우 Kim et al.(2018)에서 공간적 범위를 주거지 범주에 포함되는 도로변 녹지, 학교숲, 담장 녹화지 등으로 설정하여 다른 그린인프라 요소가 구분되는 공간으로 제시하고 있어 이에 대한 탄소흡수량은 Song and Yoon(2019)에서 제시한 녹지지역의 흡수량인 7.34t CO₂/ha를 적용하였다.

자연지형 변형 최소화는 기존 지형 보전에 따른 토공작업시 발생하는 탄소 배출을 간접적으로 줄이는 효과가 있다. 토공사는 일반적으로 터파기, 되메우기, 잔토처리로 세부 공종이 진행되며 건설공사 표준품셈(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2021)에 의거하여 각 공종별 투입하는 건설기계에 사용되는 연료량과 배출계수 등을 활용하여 아래의 산식을 통해 자연지형 변형 최소화로 인한 탄소저감량(EL)을 산정하였다. 최소값의 경우 일반 공정인 터파기, 되메우리, 잔토처리를 미실시할 경우 절감되는 연료량를 활용하여 탄소저감량 1.68kg CO₂/m³로 산정하였고, 최대값은 일반 공정에 성토면 고르기와 절토면 고르기 공정을 추가하여 산정된 8.48kg CO₂/m³로 설정하였다. 자연지형 변형 최소 및 최대 활용 계획요소를 적용할 경우의 정량적 탄소저감 효과는 미미하나 기존 지형 보존에 따른 간접적 탄소저감량 원단위를 도출하였다는 것에 의의가 있다. 1,000m³에 달하는 기존지형을 보전할 경우 간접적 탄소감축량은 약 8.40t CO₂에 달하며 이는 약 25,000m³ 물을 사용할 때 발생되는 탄소를 상쇄시킬 수 있는 양이다.

여기서, TA는 총연료사용량(천 TOE), 41.868: Joule-TOE 환산계수(Tj/천TOE), CF: 전환계수 EF = 배출계수, OF: 산화율(%), i: 연료구분(경유, 휘발유), j: 공종구분(터파기, 되메우기 및 다짐, 성토면 및 절토면 고르기 등).

생태관광 및 농촌체험은 KEITI의 환경성적표지 중 농촌지역의 그린인프라를 활용하는 프로그램 중 인증 기간이 유효한 프로그램을 대상으로 원단위를 산정하였다. Kim et al.(2020)에 따르면 환경성적표지 제도는 제품, 서비스 등의 전 과정에서 발생되는 온실가스 배출량을 산정하여 이를 인증하는 제도이며 탄소발자국(Carbon Footprint) 1단계 인증과 저탄소제품 2단계 인증으로 구분된다. 제품군은 내구재, 비내구재, 생산재, 서비스, 에너지 사용으로 분류된다. 서비스 제품 중 생태관광, 프로그램, 체험 등에 관련된 프로그램 중 현재까지 유효하며 1단계와 2단계를 거쳐 탄소배출량의 감소가 공식적으로 인정된 2개 프로그램을 활용하여 원단위를 도출하였다. 제주 선흘리 동백꽃피다 프로그램은 187kg CO₂/1인‧1회에서 14.7kg CO₂/1인‧1회로 탄소배출량을 인정받아 172.3kg CO₂/1인‧1회의 감축효과가 있어 이를 최대값으로 설정하였고 전라북도 고창의 누에오디체험 생태관광이 13.53kg CO₂/1인‧1회에서 9.92kg CO₂/1인‧1회로 인정받아 감축량 3.61kg CO2/1인‧1회를 최소값을 설정하였다. 환경성적표지인증의 생태관광 및 농촌체험에 관한 원단위는 1인, 1회 기준으로 산정됨에 따라 참여하는 인원 수와 연간 운영 횟수 등에 따라 추가적인 탄소감축이 가능할 것이다.

탄소중립 생활실천은 환경부(2021)의 탄소중립 생활 실천 안내서의 가정편(이하 ‘환경부 안내서’라고 한다)에서 제시된 에너지, 소비, 수송, 자원순환의 세부 활동별 탄소감축량을 활용하여 산정하였다. 환경부 안내서에는 적은 비용으로 할 수 있는 생활실천은 1단계, 적은 비용이지만 실천이 어려운 것을 2단계, 10 만원 이상의 고비용이 들고 전문가의 도움이 필요한 생활실천을 3단계로 구분하여 탄소중립 생활실천을 통한 탄소감축량 최소값은 1단계 실천 항목을, 최대값은 1단계와 3단계 항목을 모두 실천할 경우의 감축량을 활용하여 각각 1.22kg CO₂/세대, 3.40kg CO₂/세대로 산정하였다. 원단위 산정 기준은 세대로 하였고 세대당 가구원 수는 2020년 통계청의 인구총조사의 평균가구원 수 2.3인(Statistics Korea, 2020)을 활용하였다.

마을공용 전기차는 마을 내에서 가구당 자동차 운행에 필요한 연료량을 줄임으로 인해 탄소배출을 감축하는 효과가 있다. 이에 대한 명확한 선행연구는 없으나, Lee(2022a)에서 제시한 마을의 평균 가구 수를 50가구로, 1일 동안 마을 내 이동거리를 0.5km로 가정하여 아래의 산식으로 탄소감축량을 산정할 수 있다.

여기서, E_C·max: 탄소감축량 최대값(t CO₂/세대). GHGg: 휘발유차 탄소배출량(g CO₂/km), GHGe: 전기차 탄소배출량(g CO₂/km), L= 마을 내 운행거리(0.5km), ho: 세대 수, day: 365일.

여기서, E_{C · min}: 탄소감축량 최소값(t CO₂/세대). GHGg: 휘발유차 탄소배출량(g CO₂/km), GHGe: 전기차 탄소배출량(g CO₂/km), L= 마을 내 운행거리(0.5km), ho: 세대 수, day: 365일.

마을공용 전기차 활용 시 최대 탄소감축량은 마을 내 차량이동을 100% 마을공용 전기차로 분담할 경우로 제4차 친환경자동차 기본계획(Joint Ministry concerned, 2021a)에서 제시된 휘발유 차량 이용 시 온실가스 발생량 116g CO₂/km와 전기차 평균 온실가스 발생량 79.5g CO₂/km를 활용하여 13.32t CO₂/세대로, 최소 탄소감축량은 마을 내 공용 전기차의 분담율을 50%로 할 경우로 6.66t CO₂/세대로 산정하였다.

ZEHR의 경우 내용타당도 분석결과 농촌지역 그린인프라에는 부적정한 것으로 나타났으나, 주택의 시설개선을 통한 탄소감축가능성에 대해 알아보고자 추가 분석을 진행하였다. ZEHR에 도입가능한 기술은 패시브 기술와 액티브 기술로 구분되나, 재생에너지를 농촌지역 핵심 그린인프라 요소로 설정함에 따라 ZEHR에는 패시브 기술만 적용하는 것으로 하였다. Lee et al.(2011)은 탄소제로건물의 적용기술 및 효과 분석 연구에서 단열 강화 시 열 관류율 0.23 W/m²K, 창호 U-value를 1.66 W/m²K, 태양열취득계수인 SHGC를 0.417, 자연채광을 통한 조명 LPD값을 11 W/m²로 감소시키고 대수분할 제어를 적용할 경우 일반적으로 사용하는 모델 대비 49kWh/m²·yr 전력을 절감하는 것으로 분석하였다. 이를 농촌지역의 주거형태를 단독주택으로 가정하고 주택총조사(Statistics Korea, 2020)의 단독주택에서 연면적 비중이 60~85m²에서 가장 높게 나타나 이의 중간값인 72.5m²에 적용하고 전력사용량에 대한 배출계수를 적용하여 탄소감축량 원단위를 1.66t CO₂/세대로 산정할 수 있으며 이를 최대값으로 설정하였다. Sa et al.(2014)은 단독주택에서 필요한 난방열수요량을 82kWh/m²로 분석하였고 탄소저감 시나리오에서 정부정책과 고효율 기자재 사용 시 90% 절감하는 것을 제시함에 따를 이를 환산한 2.49t CO₂/세대를 최소값으로 산정하였다.

농촌지역 그린인프라에 대한 정량적인 탄소중립 기여도를 분석하기 위해서 농촌지역 그린인프라별 적용 규모가 필요함에 따라 Lee(2022a)에서 연구한 비도시 정주지인 4개 마을의 주요 공간별 평균 면적을 가구 수, 주거지, 농경지는 지목을 기준으로, 홍수터와 초지는 피복된 면적을 기준으로 산출하여 Table 8과 같이 정리 후 이를 활용하였다. 4개 마을에 대한 평균 가구 수는 53세대, 주거지는 2.96ha, 농경지는 8.43ha, 홍수터는 0.79ha, 초지는 3.63ha로 평균 면적을 산정하였다. 본 연구에서는 이를 비도시 정주지 1개 마을의 평균 가구 수와 규모로 가정하였으며 공간적 데이터값에 Table 7의 농촌지역 그린인프라 요소별 탄소감축 원단위를 적용하여 이를 기여도 산정에 활용하였다.

평균 가구 수, 규모 등의 공간적 데이터에 농촌지역 그린인프라 요소별 탄소감축 원단위를 적용하여 산정한 결과는 Table 9와 같다. 평균 세대 수는 재생에너지 시설, 빗물 재활용 시스템, 공용 전기차, 탄소중립 생활실천, ZEHR 등의 요소에 적용하였고 농경지의 면적은 친환경 영농의 요소에, 홍수터의 면적은 습지에 초지의 면적은 마을숲에 적용하였다. 이를 통해 적용된 면적은 13.14ha이며 농촌지역 그린인프라의 탄소감축량은 연간 최소 521.92t CO₂, 최대 1,026.77t CO₂에 달하는 것으로 산정되었으며 km² 단위로 환산할 경우 최소 3,972.00t CO₂/km², 최대 7,814.11t CO₂/km²에 달하는 탄소를 감축할 수 있는 것으로 분석되었다. 우리나라의 면적 중 비도시지역은 산림지 면적을 제외한 18,065.47km²(KOSIS, 2020¹⁾)로 농촌지역 그린인프라의 최소, 최대 탄소감축량 원단위를 적용하면 최소 70.76백만 톤, 최대값은 141.16백만 톤에 달하는 CO₂를 감축할 수 있는 것으로 볼 수 있다. 최대값의 경우 2019년 농업부문에서 배출되는 탄소량이 21.0백만 톤 CO₂인 것으로 고려할 때 비도시지역의 농촌 인프라를 활용할 경우 배출량의 6.7배 달하는 배출량을 상쇄할 수 있는 양으로 탄소중립에 대한 기여도가 높은 것으로 판단할 수 있다. 또한, 탄소중립시나리오안(Joint Ministry concerned, 2021b)에서 제시된 2050년 예상 탄소흡수량인 25.3백만 톤 CO₂의 약 5.6배에 달하는 것으로 추가 탄소흡수원으로의 잠재력이 높은 것으로 해석할 수 있다.

본 연구의 결과와 타 연구와의 가장 큰 차별성은 비도시 정주지에 해당하는 농촌지역 그린인프라를 체계화하고 이에 대한 탄소감축 원단위를 도출하여 비도시 정주지의 탄소중립 기여도를 정량적으로 분석하여 제시한 것이다. 특히, Lee(2022b)에서는 도시지역 정주지의 추가 탄소흡수원으로 제시된 도시숲, 입체녹화 등의 공간적이며 자연적인 그린인프라를 제시하였으나, 본 연구에서는 이를 포함한 정주지에서 일어나는 인간의 인위적인 생활방식과 자연에너지를 활용하는 시설까지 포함하여 분석함에 따라 농촌지역 그린인프라 조성 시 마을 단위의 탄소중립 가능성에 대하여 정량적으로 분석할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있다. 또한, 정주지에 관련된 대부분의 연구는 서울시를 대상으로 한 Hong et al.(2021)에서와 같이 도시지역에 국한하여 연구를 진행하고 있어 본 연구에서 도출한 비도시 정주지에 대한 개념과 도시지역의 정주지 개념을 활용하여 우리나라만의 고유한 정주지 개념 정립에 기여할 수 있을 것이다.

활용적인 측면에서는 이전의 연구들은 습지, 녹지, 숲, 공원 등 그린인프라 요소단위별 탄소흡수량 산정을 주되게 연구하였으나 본 연구에서는 이러한 요소를 비도시 정주지인 농촌지역 그린인프라라는 공간적 범위로 확장하여 총 13개 요소에 대한 탄소감축량 원단위를 제시함에 따라 공간 단위의 탄소중립 정책과 계획 등에 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 또한, 도시 정주지의 특성을 추가적으로 고려하고 탄소중립도시의 계획요소와의 적용가능성에 대한 후속 연구를 진행할 경우 탄소중립이 가능한 도시 그린인프라 요소를 도출할 수 있을 것이며, 이는 ‘2050 탄소중립’과 ‘2030 NDC’ 정책 이행에 기여할 수 있을 것이다.