디지털 기반 탄소중립도시 조성방안

제479호 2021 September

디지털 기반 탄소중립도시 조성방안

세계 곳곳에서 기후변화로 인한 자연재해로 사회적 · 경제적 · 환경적 피해가 커지고 있 다. 국제사회는 기후변화의 심각성을 인식하고 이를 해결하기 위해 자발적으로 탄소중립 을 선언하며 동참하고 있다(장우석, 정민, 박용정 외 2021). 1992년 유엔 기후변화협약 (UNFCCC)을 체결한 후, 1997년 교토의정서와 2015년 파리협정에 이르는 신기후체제를 수립하였으나, 기상재해가 지속되고 그 피해가 증가하면서 국제사회는 기후변화 대응을 위해 보다 강화된 목표인 ‘2050 탄소중립’으로 지향점을 전환하고 있다(과학기술정보통신 부 2021). 이러한 국제사회의 노력에 발맞추어 우리 정부는 2020년 12월 ‘2050 탄소중립 추진전략’을 발표하였다.

우리나라는 2050 탄소중립 실현을 도전적 과제로 인식하고 있으며, 이를 실현하기 위 해서는 기술혁신이 무엇보다 중요하고 시급하다고 판단하고 있다(과학기술정보통신부 2021). 왜냐하면 우리나라의 경제발전이 석탄과 석유화학, 제조업을 바탕으로 이루어졌 기 때문이다. 게다가 ICT 기술이 발달함에 따라 전 세계적으로 데이터 활용의 중요성이 높 아지고 있다. 따라서 이에 대응하기 위해 국가적 차원에서 생산-유통-소비에 이르는 에 너지 전 주기에 걸쳐 데이터 관리를 위한 인프라 구축이 필요하다. 즉, AI와 빅데이터 등 디지털 혁신기술을 전 분야에 적용함으로써 에너지소비의 절감을 기대하고 있다. 그러나 2050 탄소중립 목표를 실현하기 위한 정책적, 기술적 시급성보다도 중요한 문제는 아직까 지 디지털 기술을 이용한 탄소중립도시(이하 디지털 기반 탄소중립도시)에 대한 논의가 활 발하지 못하다는 것이다.

이 글은 디지털 기반 탄소중립도시의 개념을 정의하면서 기후변화에 대응하기 위한 탄 소중립도시 조성방안을 제시하려 한다. 또한 탄소중립도시 조성을 위한 기술적 방안과 함 께 정책적인 방안을 도출하는 데 중점을 두었다. 이를 바탕으로 디지털 기술과 도시를 이 해하는 관련 전문가들의 관심과 참여로 신속한 정책 마련의 초석이 되길 바란다.

머리말

반영운 충북대학교 도시공학과 교수 (byubyu@chungbuk.ac.kr)

Urban Metabolic Actors

Resource Metabolism

Waste Metabolism

Environment Environment

Manufacturing

Industry Domestic Sector

Reuse and Recycling

Industry

탄소중립도시 관련 이론

1970년대 도시의 환경문제를 해결하고 환경보전과 개발을 조화시키는 방안으로 친환경 도시 패러다임이 등장하였다. 대표적으로 생태계의 지탱 가능한 용량인 환경용량의 범위 내에서 도시의 경제 · 사회 · 환경의 균형발전을 도모하면서 인간의 생활을 향상하는 데 목 적을 둔 지속가능한 도시가 있다. 이후 지속가능성을 자연환경과 도시 및 건축환경 등의 공간에 적용한 생태도시가 등장했다. 생태도시는 인간과 자연이 공생하는 도시로서 다양 성, 자립성, 안정성, 순환성을 강조하고 있다(<표 1> 참조).

이러한 생태도시 패러다임은 오늘날 기후변화로 인한 이상기후와 이에 대한 대응책으

디지털 기반 탄소 중립도시의 정의

<그림 1> 도시 메타볼리즘의 폐쇄형 순환 구조

<표 1> 시대적 흐름에 따른 도시별 특징

구분 친환경 관련 도시(1970년대) 탄소중립도시(2000년대)

목적 자연보전 생물다양성 자원순환 기후안정

주요 관심사 •자연자원보전

•공원녹지(여가)

•생태 네트워크

•비오톱 복원 창출

•지역 문화 다양성

•자원순환

•신재생에너지

•생태주거단지

•자연재난 예방

•기후생태계획

•친환경산업 구조 도시 패러다임 에코시티, 생태도시, 지속가능한 도시 도시 메타볼리즘, 기후변화 대응 도시,

무배출도시(zero emission city)

제479호 2021 September

로서, 탄소배출량 저감과 배출된 탄소를 재이용하는 시스템을 기반으로 하는 새로운 패러 다임으로 변모하고 있다. 탄소중립이란 인간 활동에 의한 배출을 최대한 줄이고, 줄이지 못한 온실가스는 흡수하여 실질적인 순탄소배출량이 0(net-zero)이 되는 개념이다. 즉, 탄소중립도시 패러다임은 기후변화 문제에 대응하기 위해 기후변화의 원인이 되는 탄소 의 순배출을 없애고, 기후변화로 발생한 상황에 적응하여 예방할 수 있는 기후변화 완 화 · 적응 분야로 구성된다.

한편, 도시 신진대사로 일컫는 메타볼리즘(metabolism)은 도시생태학적 체계에서 자원 과 에너지가 행위자로서 공급되는 과정으로 정의할 수 있다. 자연생태 시스템 혹은 유기체 로서 도시는 자원과 생산물을 투입하는 것으로 시작된다. 이러한 투입물들은 변환과정을 거치고, 최종산출물로서 생산물과 폐기물 등을 일컫는 부산물로 변화한다. 투입과 산출과 정 중 자원과 폐기물들은 일부는 재활용되기도 하고 생산품으로 변환되기도 하는데, 직접 적으로 재사용하거나 소비하는 것이 가능하다(<그림 1> 참조).

이상과 같이 탄소중립도시는 단순히 탄소중립을 실현하는 데 그치지 않고 지속가능 한 생산 · 소비체계로의 전환을 위해 에너지 · 자원효율화로 경제를 선도하고, 기후변화 대응체계로서 이산화탄소배출 저감, 자연재해로부터 예방 및 적응하는 개념을 담고 있다.

디지털 기반 탄소중립도시

도시는 인간의 삶의 질 향상에 대한 요구에 응답하는 한편, 그에 상응하는 만큼의 환경문 제에 직면하고 있다. 이에 대한 해결책 중 하나로 스마트시티가 대두되고 있다. 스마트시 티는 실현해야 할 이상적인 목적이나 대상이 아니라, 다양한 도시문제를 해결하면서 삶 의 질을 향상시키는 수단으로서의 디지털 기술을 강조하고 있다. 디지털 기술은 제품설 계, 제조공정, 제품서비스 및 사업 모델 등에 다양하게 적용할 수 있다. IoT, 빅데이터, AI 등의 혁신기술로 제품 · 공정의 환경 경쟁력 강화와 원료의 생산-사용-폐기과정에서의 오염물질 발생을 최소화할 수도 있다. 지금과 같은 기후위기 시대에는 이러한 디지털 기 술에 기반을 두면서 탄소중립 목표를 달성할 수 있는 도시 시스템을 구축할 필요가 있다.

즉, 디지털 기반 탄소중립도시는 디지털 기반의 도시 시스템 구축과 탄소중립계획 · 전략 을 통합한 새로운 도시 패러다임의 하나로 이해할 수 있다. 구체적으로 보면, 디지털 기 술 접목을 통해 도시 전체를 하나의 플랫폼으로 연결하여 탄소배출 데이터 및 서비스 제 공이 가능하며, IoT, ICT 기술을 통한 데이터 수집 · 실시간 관리를 통해 기존 도시보다 효

이 글에서는 디지털 기반 탄소중립도시를 ‘빅데이터, AI, IoT를 활용하여 부문별 주체들 이 탄소배출을 저감하고, 배출된 탄소를 흡수하여 제로화하면서, 변화하는 기후에 적응하 도록 효율적이고 공정하게 조성, 운영, 관리되는 도시’로 정의한다(<그림 2> 참조).

기후변화 대응을 통한 탄소중립도시 조성방안

기후변화 대응은 완화와 적응으로 나뉜다. 완화는 기후변화 영향을 줄이기 위한 전략으 로, 기후변화의 원인이라고 할 수 있는 이산화탄소를 포함한 온실가스 감축에 초점을 맞추 고 있다. 적응은 기후변화 위기를 극복하기 위한 전략으로서 기후변화의 결과에 대한 대응 에 중점을 두고 있다(오덕성, 박천보, 김정곤 외 2013). 이때 완화와 적응을 실행할 수 있 는 도시의 비물리적 기반(사회적 합의, 가치 공유, 신뢰 구축)인 거버넌스가 필요하다(반영 운, 김유미, 윤중석 외 2015).

도시에서의 기후변화 완화방안은 주요 온실가스 중 하나인 이산화탄소배출을 저감하고, 배출된 탄소를 제거하거나 흡수하기 위한 정책을 말한다. 기후변화의 주된 원인이 되는 산 업, 농업, 교통, 개별 건축물에서 발생하는 이산화탄소배출을 억제 및 차단하여 기후변화 문제뿐만 아니라 에너지 위기에 대처하는 것이다. 도시에서의 기후변화 적응은 폭염, 폭 우, 가뭄 등과 같은 이상기후로부터 도시를 안전하게 유지하는 것이다. 폭염에 취약한 지 역, 취약계층에 대한 방안, 폭우에 안전하고 피해를 최소화하는 방안, 가뭄으로 인한 도시

디지털 기반 탄소 중립도시 조성방안

<그림 2> 디지털 기반 탄소중립도시 개념도

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미기후(micro climate)에 대한 방안 등이 있다(오덕성, 박천보, 김정곤 외 2013). 마지막으 로 기후변화 문제에서 거버넌스의 의미는 공동체가 힘을 합쳐서 미래 적응성에 대한 선택 권의 상실 없이 변화에 대처하고 적응하고 형성하는 능력을 향상하는 것이라 할 수 있다 (Saaverdra and Budd 2009).

디지털 기술을 이용한 탄소중립도시 조성방안

디지털 기반 탄소중립도시의 조성방안은 다음과 같다. 기후변화 완화의 경우, ICT 기기 개 발 및 보급 확대에 따른 ICT 기기 · 인프라 효율화를 위한 저감기술이 개발되어야 한다. 또 한 기존 인프라에 ICT 기술을 접목하여 최적화된 에너지중립형 인프라 구축이 필요하다.

통합화를 위해서는 지역 차원에서 도시의 공간 · 환경 특성을 반영한 빅데이터 기반 탄소중

<표 2> 기후변화 완화부문 디지털 기반 탄소중립도시 조성방안

구분 기술목표

효율화 최적화 통합화

기후 변화 완화

탄소 저감

•ICt 기기 및 인프라 효율화

•건물에너지 효율화

•xEMS, ECO-CE3 등 건축물에너지 효율화 운영

•탄소중립도시 디지털화 기반 인프라 구축

•시간별(시각, 일별), 공간유형별(교통, 가구 등) 탄소배출량 추정기술

•도시 부문별 EtS 기반 탄소배출 감축 최적화 지원을 통한 지능형 탄소중립 관리

•지역 차원에서 도시의 공간·

환경 특성을 반영한 빅데이터 기반 탄소중립 예측 모델 개발

•시간·공간별 다(多)부문 탄소 배출량 추정을 통한 선제적 대응체계 구축

•정밀 데이터를 활용한 가구 및 교통부문의 탄소배출·흡착 모니터링 기술

탄소 흡착

•이산화탄소 포집, 활용, 저장기술(CCUS)을 통한 친환경 물질전환 기술

•탄소중립 예측 모델 개발 및 관리지역 선정을 통한 수준별 탄소흡착 우선관리구역 도출

•그린인프라의 계획적인 설계를 통한 조성관리

•시간별(계절별, 연차별), 공간유형별 탄소흡착량 추정기술

•탄소중립도시 분산자원 에너지 클라우드

•ICt·웨어러블 센싱, 디지털 가상도시 등을 활용한 디지털 그린인프라 관리

<표 3> 기후변화 적응부문 디지털 기반 탄소중립도시 조성방안

구분 기술목표

효율화 최적화 통합화

기후 변화 적응

물 관 리

•AMI 네트워크, 스마트 미터링 등 첨단 ICt 기술의 적용을 통한 효율적인 물관리기술

•Iot와 AI 기술접목을 통한 도심 내 수자원 이용의 디지털화

•스마트 물관리기술 적용

•유역 기반의 도시 통합 물관리 실현 •자연상태의 물 수지(water balance)를 회복하기 위해 도시공간계획과 연계하여 도시 열섬 조절, 수·재해

립 예측 모델이 개발되어야 한다(<표 2> 참조).

기후변화 적응은 물관리와 열섬관리에 집중하여야 한다. 물관리에서는 IoT와 AI 기술 접목을 통한 물관리의 디지털화가 먼저 실행되어야 하고, 열섬관리에서는 공간정보 매 핑 서비스를 통해 데이터(지형, 바람길, 온도 등) 가공, 수집, 관리가 우선되어야 한다.

이 두 가지 부문(물관리, 열섬관리)은 도시공간계획과 연계하여 계획이 수립되어야 한다 (<표 3> 참조).

기후변화 거버넌스는 운영과 네트워크로 구분할 수 있다. 거버넌스 운영은 제도적 장치 에 해당하는 것으로, 탄소중립도시의 기술을 검증하고 인증하는 센터 구축을 통해 기술개 발이 탄력을 받을 수 있다. 또한 적응과 완화부문의 디지털 기술이 원활히 수행될 수 있도 록 목표 달성계획을 수립해야 한다. 네트워크 측면에서는 시민이 참여하는 플랫폼을 구성 하여 의견을 반영하도록 해야 하고, 커뮤니티를 조성하여 참여 주체들이 지속적으로 의견 을 나눌 수 있게 해야 한다(<표 4> 참조).

Bottom-up 방식에 기반한 정책 추진

이전에는 기후변화, 탄소중립, 스마트시티 등의 정책이 중앙정부 주도의 하향식으로 추진 되었기 때문에, 시민참여와 이해관계자들의 참여를 통한 혁신성에는 다소 한계가 있다는 평가가 있었다(김상민, 임태경 2020). 따라서 <표 4>에서처럼 이해관계자들의 협력적 의 사결정이 이루어질 수 있는 거버넌스 구조를 마련하고, 그 과정에서 기술적 아이디어 또는 어려움 등을 조정하여 점진적으로 개선하는 것이 중요하다.

혁신 기술공간 조성(living lab)을 통한 지역 맞춤형 기술개발

디지털 기반의 탄소중립도시를 조성하기 위한 기술은 국가 단위의 공통기술과 도시 · 지

정책 추진방안

<표 4> 기후변화 거버넌스부문 디지털 기반 탄소중립도시 조성방안

구분 기술목표

효율화 최적화 통합화

기후 변화 거버 넌스

운영 방식

•탄소중립도시 상호 운용성 기술 및 검증·인증 센터 구축

•디지털 탄소중립도시 사업관리 거버넌스 및 KPI 평가기술

•탄소경제 기반 탄소 최적도시 인프라 설계 및 운영

•탄소중립 프레임워크 전략을 통한 탄소배출, 에너지, 교통 등 모든 분야의 세부목표 달성 계획 수립

•탄소중립도시를 위한 탄소 그리드 체계 및 시스템 구축

•시민참여방안으로 아이디어를 현실로 구현하여 스마트 탄소 중립도시 조성

네트 워크

•기업과 시민이 함께 만들고 발전시키는 탄소 배출 중립도시 협치 플랫폼(정보 허브, 정보 포털)

•디지털 도시자원 순환망과 지능형 처리기술을 접목한 탄소중립 커뮤니티 조성

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역 단위의 기술로 구분될 수 있다. 특히 지역 단위의 기술은 지역 특성을 반영하여 개발 되어야 하는데, 탄소중립도시를 실현하는 목표는 같지만 인구, 건물, 토지이용 등에 따 라 지역의 발전양상은 달라질 수 있기 때문이다. 도시와 지역의 문제를 도출하고, 해 결방안을 모색하여, 기술적 실험과 피드백을 통해 문제해결로 이어지는 체계가 필요하 다. 이러한 해결방안 중의 하나인 리빙랩은, 실제 생활 속에서 문제를 해결하기 위해 사 용자 주도로 여러 이해관계자와 PPP(Public-Private-Partnership) 형태로 협력하여 공동으로 문제를 해결하기 위한 혁신의 장소로 이해할 수 있다(이재혁, 이정훈, 조경환 2019). 리빙랩을 통해 지역 특성을 고려한 기술개발이 이루어질 수 있으며, 이 과정에서 협력을 위한 다양한 주체들(민 · 관 · 산 · 학 · 연)이 적극적으로 상호 협력할 수 있도록 여 건을 마련할 필요가 있다.

중앙정부와 지방정부의 역할

현재 중앙정부에서 이루어지는 다양한 도시문제 관련 정책들은 각 부처에 따라 이분화 또 는 다분화되어, 같은 정책적 목적임에도 칸막이 정책 추진으로 인해 효율성을 높이지 못한 다는 지적이 있다(김상민, 임태경 2020). 따라서 중앙정부 차원에서 가장 시급하게 추진해 야 할 일은 범부처 협업체계를 ‘협력화’하고 ‘명확화’하는 것이다. 먼저 협력화를 위해서는 통합적 시각에서 관련 정책을 조율하고 추진하는 컨트롤타워를 만들어 협력적인 운영방식 으로 개선할 필요가 있다. 명확화를 위해서는 부처 간 연계협력을 위해 예산, 개별적 사업, 역할 등을 명확히 구분하여 수행할 수 있도록 제도화해야 한다.

한편 지방정부의 경우에는 앞선 언급처럼 지역 특성을 고려하는 것은 물론 수요자 중심 으로 사업이 진행되도록 유도해야 한다. 먼저, 시민참여가 가능하도록 환경적 · 제도적 여 건을 마련할 필요가 있다. 이를 위해 지방정부는 기술개발 생태계 환경이 조성될 수 있도 록 이를 지원하는 특화된 행정체계를 갖추어야 하며, 서로 협력하는 열린 거버넌스 구조가 실현되고 활성화되도록 관리 · 감독하여야 한다.

이 글에서는 디지털 기반의 탄소중립도시를 정의하고, 기후변화 대응을 위한 탄소중립도 시 조성방안을 제시하였다. 기후위기에 대응하기 위해서는 과거의 탄소중립도시 조성전 략에서 한 단계 더 나아가 디지털 기술이 접목된 탄소중립도시 패러다임이 필요하다. 제 시된 디지털 탄소중립도시 조성방안은 기후변화 시대에 경제 주체들을 저탄소 경제활동 으로 유도하여 화석연료에 대한 의존도를 감소시키는 한편, 디지털 혁신기술의 성장 동

맺음말

과학기술정보통신부. 2021. 탄소중립 기술혁신 추진전략 수립. 4월 1일, 보도자료.

김상민, 임태경. 2020. 지방자치단체의 스마트시티 혁신 정책 추진 방향. 원주: 한국지방행정연구원.

반영운, 김유미, 윤중석, 백종인. 2015. 통합적 기후변화 대응 도시 조성전략 우선순위 선정. 도시행정학보 제28권 제1호:

147-158.

오덕성, 박천보, 김정곤, 빈영운, 김세용. 2013. 기후변화대응 탄소중립 도시계획. 서울: 기문당.

왕광익, 이범현, 유선철, 노경식. 2009. 녹색성장형 국토발전 전략 연구: 토지이용부문. 안양: 국토연구원.

이재혁, 이정훈, 조경환. 2019. 디지털 사회 혁신에서 리빙랩 프로젝트의 성과지표에 대한 연구. 한국It서비스학회지. 제18 권 제5호: 193-207.

장우석, 정민, 박용정, 류하늬, 이진하. 2021. 탄소중립시대의 국제 질서 변화와 우리의 대응. VIP Report 738권: 1-24.

Saavedra, C., Budd, W. W. 2009. Climate change and environmental planning: Working to build community resilience and adaptive capacity in Washington State, USA. Habitat international 33, no.3: 246-252.

참고문헌

이에 발맞춰 중앙정부는 기술사업화를 위한 지원체계 기획을 통해 정책적, 기술적, 경제적 타당성 및 이와 관련된 정부지원의 필요성을 확보해야 한다. 또한 디지털 탄소중 립도시 가이드라인 개발 및 이에 따른 탄소중립도시 시범사업, 인증사업 등을 시행할 필요 가 있다. 그리고 디지털 및 탄소중립도시 인재양성체계를 마련하는 것도 매우 중요한 사업 이다. 지방정부에서도 중앙정부의 디지털 탄소중립도시 조성사업과 관련된 정책을 신속히 마련하고, 디지털 기술인재는 물론 탄소중립도시 관련 인재들을 확보해야 하며, 전문적으 로 교육 · 육성하여 지속적인 노력이 이루어져야 할 것이다.