1. 서 론

공기 역학경 2.5 ㎛ 이하인 미세먼지(PM2.5, Particulate Matter < 2.5 ㎛)를 기준으로, 2018년도 세계에서 대기질이 안 좋은 국가 73개국 중 한국이 27위를 차지했다. 대기오염으로 이슈 가 되었던 방글라데시의 미세먼지 농도는 연평균 97.1 ㎍/㎥ 로 가장 나쁜 것으로 나타났으며, 한국은 24.0 ㎍/㎥로 나타 났다(AirViual, 2019). 이는 세계보건기구(WHO, World Health Organization)의 연평균 권고 기준 10 ㎍/㎥보다 많게는 9.7배 이며, 우리나라도 2.4배가 넘는다(WHO, 2006). 이에 따라 국 민의 대기 환경에 대한 우려와 공기질 회복에 대한 요구가 증가하면서, 대기오염 관리에 대해 보다 적극적인 국가적 차원의 대응이 필요해 보인다.

먼저, 미세먼지는 2013년 WHO 산하의 국제암연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer)에서 사람에게 1군 발암물질로 지정하고 있다. 대기오염물질 농도가 높을수록 사망위험이 증가하며(Lee, 2019), 실제 전 세계적으로 매년 700만명 정도가 대기오염으로 조기 사망하고 있다고 보고되 고 있다(WHO, 2018).

대기오염 연구는 1948년 미국 펜실베이니아의 도노라(Donora), 1952년 영국 런던에서의 스모그 등 재난적 사건을 겪으면서 미국과 유럽을 중심으로 연구가 이뤄져 왔으나, 최근 중국 의 베이징 황사·스모그의 발생과 편서풍 영향으로 인해 우 리나라에서도 대기오염이 심각해지면서, 이에 대응하기 위 한 국내 연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나 현재의 국내 연구를 보면, 대기오염물질 규제를 위한 법제적 연구(Ryu, 2019;Yoon and Ahn, 2013), 중국 등 인접국과의 협력방안 연 구(Kim, 2018;Lee, 2017), 지역별 대기측정 관리(Ko and Park, 2019)와 오염원 배출 저감을 위한 기술적 연구(Moon et al., 2019) 등이 다양하게 수행되고 있으나, 서로 독립적으로 이 루어지는 성격이 강하여 상호 연계성이 부족해 보인다.

특히, 우리나라의 대기오염물질 중 해양 부분에서 유발되 는 양이 무시될 수 없음을 보여주는데, 전국의 대기오염물질 중 선박에서 배출되는 SOx와 미세먼지의 양이 각각 10.9 %, 9.6 %를 차지하며, 특히 부산시로 한정할 경우에는 각각 73.2 %, 51.4 %로 매우 심각한 수준을 나타내고 있다(Lee et al., 2017). 이에 해양 분야에서 항만의 대기오염 연구도 마찬가지로 선 박으로부터의 배출규제를 위한 국제법규 및 법제적 연구(Jee and Im, 2018;Lee and Lee, 2017), 인천 등 지역적 배출량 산정 (Zhao et al., 2019;Kim et al., 2017) 및 대기오염물질 배출 저 감을 위한 기술적 연구(Lee and Kwak, 2018) 등 다양하게 이 루어지고 있다.

이와 같이 최근 미세먼지를 포함한 대기오염 문제가 국가 적 현안이 되고, 항만도시의 경우에는 육상 배출원에 못지 않게 해양으로부터 대기오염물질의 유입으로 심각한 영향 을 받고 있다. 이들 대기오염물질은 주로 선박으로부터 발 생하고 있으며, 이에 대한 대책이나 관리를 어민이나 선사, 해양 단·업체에 맡기는 수준을 넘어 국가적 차원의 체계적 대응이 필요한 부분이다. 이에 본 연구는 국가 차원의 통일 된 대기오염물질 배출량에 대한 산정방법을 토대로 선박으 로부터의 오염물질 배출량 산정과 선종별, 지역별 현황을 조사하고, 현재 해양경찰 소관 업무를 중심으로 선박 대기 오염물질에 대한 점검 현황을 진단한 후에 배출 저감을 위 한 효과적인 국가적 관리 대책을 제안하고자 한다.

2. 대기오염물질 산정방법 및 선박 배출량

대기오염물질 유발 원인(배출원)은 발전소, 공장, 자동차, 선박 등과 같이 고온의 연소과정에서 나오는 미세입자 오염 물질과 3～5월경의 황사와 같이 흙먼지 등 토양 기인 또는 소각과정에서 나오는 큰 입자 오염물질이 주를 이루고 있 다. 우리나라의 배출원 분류는 유럽의 기준을 기초로 하고 있으며, 2007년부터 국내 현실에 맞추어 Table 1과 같이 13개 대분류 체계로 나누고 있다. 특히, 해양 부분은 대분류 체계 에서 ‘비도로이동 오염원’에 포함되고, 소분류 체계에서 ‘선 박’으로 구체화되어 있다(NIER, 2018).

2.1 대기오염물질 배출량 산정방법

국가 대기오염물질 배출량은 국립환경과학원(NIER, National Institute of Environment Research)의 대기정책지원시스템(CAPSS, Clean Air Policy Support System)으로 산정하고 있다. 환경부의 대기환경보전법 제17조(대기오염물질의 배출원 및 배출량 조사)에 따라 배출량을 산정하기 위해 각 사업장별 대기배 출원관리시스템(SEMS, Stack Emission Management System)의 연료사용량, 굴뚝 정보, 소각량 및 제품 생산량 자료와 굴뚝 원격감시시스템 측정자료 등을 활용하고 있다. 배출원 분류 별 대기오염물질 배출량에 대한 개괄적 산정방법을 아래와 같이 Table 1에 정리하여 나타냈다. 특히, 해양 부분을 차지 하는 선박으로부터의 대기오염물질 발생량 산정은 배출원 분류체계상 ‘비도로이동 오염원’의 산정방법과 배출계수를 적용하고 있다.

2.2 대기오염물질 종류 및 선박 부분 관리물질

우리나라는 1999년부터 CO, NOx, SOx, TSP(Total Suspended Particles), PM10(Particulate Matter < 10 ㎛), VOCs, NH₃ 7개의 대 기오염물질을 선정하여 배출량을 산정하기 시작하였으며, 2011 년에 PM2.5, 2014년에는 BC(Black Carbon)이 추가되어, 2015년 부터 9종의 물질을 국가통계로 공표하고 있다(NIER, 2018).

한편, 해양 부분에서는 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)의 MARPOL 73/78의 부속서Ⅵ(선박으로 부터 대기오염방지를 위한 규칙)의 국제협약에 따라 Table 2 와 같이 선박으로부터 배출되는 NOx, SOx와 미립자, VOCs, ODS(Ozone Depleting Substances)와 선내소각, BC 등을 관리물 질로 지정하고 있다.

선박으로부터 발생되는 이들 대기오염물질들은 태양 광 선에 의한 화학반응을 통한 스모그 발생과 오존 파괴, 이로 인한 호흡기 질환, 피부암 등 인체 피해를 야기하고, 대기 중의 합성 반응을 통해 2차적 미세먼지를 유발시키는 전구 물질로 보고되고 있다(KCG, 2018).

2.3 선박 기인 대기오염물질 배출량 산정

선박으로부터의 대기오염물질 배출량은 식(1)과 같이 각 항구별 사전에 평가된 정박 시 연료소비량과 접안 시 운항 모드에서의 연료소비량을 합산하고, 선박 가중치로서 평가 된 배출계수를 적용하여 산정한다. 연료소비량 단위는 톤 (ton)으로 나타냈으며, 부피 환산을 위해 Bunker-C의 비중은 0.96²⁾을 적용하고 있다.

다만, 선박의 입출항 척수는 Table 3과 같이 현재 관리되고 있는 국내외 외항선 및 연안선의 배출량만을 산정 대상으로 삼고, 내수면에서의 내륙 운항 여객 및 화물선은 산정에서 제외하고 있다.

선박이 정박한 경우의 연료소비량은 식(2)와 같이 입출항 척수에 연료소비계수와 보정계수를 적용하여 산정한다. 여 기서 선종별 및 톤급별 연료소비계수는 각각 Table 4와 Table 5에 나타냈다.

* 0.5 : 입항과 출항이 2번 계산되므로 보정하기 위한 계수

선박이 운항모드에서 접안하는 경우의 연료소비량은 식 (3)과 같이 톤급별 입출항 척수와 운항거리 적용치를 톤급별 연료 경제성 수치로 나눈 값으로 산정한다. 즉,

여기서 선박 톤급별 연료 경제성 수치는 아래의 Table 6에 나타냈다.

또한, 오염물질 배출계수는 Table 7에 나타낸 것과 같이 미국과 유럽의 연구자료를 기반으로 선박에서 사용하는 연 료유의 단위 무게당 CO, NOx, NH₃, SOx, TSP(PM10), VOCs 등 대기오염물질 발생량에 대해 사전에 산정된 계수를 적용 하고 있다.

마지막으로 선박으로부터 발생하는 이러한 대기오염물질 배출량을 산정하기 위한 항만 및 선박입출항 데이터는, Table 8과 같이 해양수산부(MOF, Ministry of Oceans and Fisheries) 통계자료인 ‘선박입출항 척수’와 산업통상자원부의 에너지경제연구원(KEEI, Korea Energy Economics Institute)의 톤급별 연료 경제성 자료를 기준으로 선박 대기오염물질 배 출량을 산정하고 있다.

3. 선박 대기오염물질 배출량 분석

3.1. 선박 대기오염물질 배출 현황 분석

국가 대기오염물질 배출량 통계(NIER, 2018)를 참고하여 선박으로부터 발생한 배출량을 분석하였다. 국내 전체 배출 량에 대한 선박 대기오염물질 발생량 현황을 Table 9에 정리 하여 나타냈다.

선박에서 발생된 대기오염물질 총량은 293,440톤으로, 국 내 전체 배출량의 6.4 %로 나타났다. 물질별 발생량은 NOx > CO > SOx > VOCs 순으로, NOx의 경우에는 전체 배출량 대비 13.1 %, SOx는 10.9 %, 미세먼지(PM10/PM2.5)는 9.6 %를 차지 하고 있다. 또한, ‘비도로이동 오염원’ 내에서는 선박 기인 총량이 51.3 %로 절반 이상을 나타내고 있으며, 특히 SOx의 경우에는 97.6 %로 ‘비도로이동 오염원’의 대부분을 차지하 여, IMO 2020 황 함유량 규제에 대한 당위성을 충분히 드러 내고 있다. 그 외에 CO, NOx, PM10, PM2.5, VOCs 등도 50 % 에 가까운 점유율을 차지하고 있어, 이들 물질에 대한 배출 규제 및 현장 관리를 강화할 필요가 있다. 또한 선박 BC의 경우에도 전체 배출량 대비 6.5 %, 비도로 오염원 대비 15.1 % 의 점유율을 나타내고 있지만, 철도, 항공, 건설기계 등 ‘비 도로이동 오염원’이 국내 전체 배출량에서 차지하는 비율이 43.2 %나 되기 때문에, 이에 대한 관리도 소홀히 할 수 없는 상황이다.

3.2 선종별 대기오염물질 발생량 분석

선종별 대기오염물질 발생량 현황을 Table 10에 정리하여 나타냈다. 선종별 발생량은 화물선 > 어선 > 여객선 순으로 나타났으며, 국내외 입·출항 화물선은 주로 대형선박 위주로 Bunker-C 등 중질유를 연료유로 사용하고, 엔진 출력이 높아 가장 많은 발생량을 보이고, 어선의 경우에는 전체 선박 대 비 88 %의 높은 점유율(2015 KOSIS, 2016)에 따른 연근해 조 업 활동을 통해 화물선에 못지않은 발생량을 나타내고 있음 을 알 수 있다.

또한 화물선은 NOx, SOx의 배출 비중이 높아 선박 전체 총량 대비 각각 56.5 %, 95.4 %로 나타내고 있는 것에 비해, 어선의 경우에는 NOx, CO, VOCs의 발생량이 선박 전체 대 비 각각 38.6 %, 75.4 %, 70.5 % 순으로 많음을 알 수 있다. 이를 통해 현장 점검 시에 선종별로 점검 내용을 달리할 필 요도 있어 보인다.

3.3 지역별 선박 대기오염물질 발생량 분석

지역적 발생량을 파악하기 위해, 먼저 해양경찰 관할 5개 권역을 기준으로 소속 지역에 따른 선박 대기오염물질 발생 량을 Table 11에 정리하여 나타냈다.

권역별로는 남해권이 압도적으로 많은 발생량을 보이고, 다음으로 서해권, 중부권 순으로, 각각 44.1 %, 24.8 %, 19.8 % 의 점유율을 나타내고 있다. 지역별로는 부산이 제일 높은 발생량을 보이고 있으며 이는 부산항, 부산 신항의 입출항 화물선 척 수에 비례해서 나타난 것으로 판단된다. 다음으 로 여수항, 광양항을 포함한 전남지역 그리고 울산, 경기(평 택항), 경남(마산항, 진해항), 충남(당진항, 대산항), 인천 순 으로, 이들 지역에 대한 선박 대기오염물질 관리 및 저감 조 치를 강화할 필요가 있어 보인다. 또한 지역별로는 크게 두 드러지게 나타나는 대기오염물질은 보이지 않으며, 전국 대 비 권역별, 지역별 분포 비율과 거의 유사한 수준으로 나타 나고 있음을 알 수 있다.

또한 지역별 대기오염물질을 보면, 전남지역의 CO, VOCs 의 배출이 다른 지역보다 높게 나타나고 있다. 이는 선종에 따른 분류에서 설명한 바와 같이 어선의 조업 활동에 의한 영향으로 판단된다. 이와 같이 각 권역별, 지역별 선박 기인 오염물질을 관리함에 있어 화물선뿐만 아니라 어선에서의 배출 규제 및 대기오염물질 저감 조치를 위한 노력이 필요 해 보인다.

4. 선박 대기오염물질 점검 현황

4.1 국내외 법률적 규제 현황

2019년 3월 국회에서는 미세먼지를 재난으로 규정하고, 대기오염 관리를 위해 ‘재난 및 안전관리 기본법’, ‘대기환경 보전법’, ‘대기관리권역의 대기환경개선에 관한 특별법’, ‘미 세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법’, ‘항만지역 등 대기질 개선에 관한 특별법’, ‘액화석유가스의 안전관리 및 사업법’, ‘실내공기질관리법’, ‘학교보건법’ 등의 제·개정 관련 법률을 통과시켰다(Kwanbo, 2019a;2019b). 이번에 통과된 법률안의 특징은, 첫째로 수도권에 한정해 관리하던 대기관리권역을 전국으로 확대하고, 지금까지 관심도가 낮았던 항만 내에 선박으로부터 발생되는 대기오염물질을 관리 대상에 포함 시켰다. 둘째로 해양에서 미세먼지의 배출원으로 선박을 지 목하고, 선박의 입출항이 많은 주요 항만을 미세먼지 특별 관리지역으로 지정하여 고시할 수순에 있다(Kang at al., 2019). 이들 관리지역은 황산화물 배출규제해역으로 지정되 고, 항만 내에 대기질 측정망의 설치, 선박의 항속 제한 및 환경친화적 신조 선박 도입 등을 통해 선박으로부터의 대기 오염물질 저감 조치를 적극 실행해야 한다.

한편, 국제적으로도 IMO의 MARPOL 협약 상의 NOx, SOx, VOCs, ODS 등의 주요 오염물질에 대한 배출 관리 이외에 도, 2019년 5월에 제74차 MEPC(Marine Environment Protection Committee)회의에서는 IMO 2020 환경규제를 예정대로 2020 년 1월 1일부터 실행하기로 정하고, 선박 연료유의 '황 함유 량' 포함 기준을 최대 3.5 %에서 0.5 %로 대폭 낮추기로 하였 다(IMO Res. MEPC.320(74), 2019). 이에 앞서 인접한 중국은 2019년 1월부터 자국의 모든 항만을 배출규제해역(ECA, Emission Control Area)으로 발표하였고, 우리나라도 부산, 인 천, 울산, 여수·광양, 평택·당진 등 5대 주요 항만에 대해서 배출규제해역(ECA)으로 지정하여, 2020년 9월부터 ECA 내에 서는 IMO 2020 보다 강화된 선박 연료유의 황 함유량을 0.1 % 이하로 제한하도록 하는 규제 조치가 시행된다.

4.2 해양환경관리법상의 대기오염물질 점검

우리나라는 MARPOL의 부속서 Ⅵ과 해양환경관리법 제 41조(대기오염물질 배출방지설비 설치)부터 제47조(휘발성 유기화합물 배출규제)까지의 규정을 근거로 대기오염방지설 비의 설치·운영, 오존층파괴물질의 배출금지, 질소산화물 배 출기준 초과 내연기관의 작동금지, 황 함유량 기준초과 연 료유의 사용금지, 소각 설비 등에 대하여 점검하고 위반 여 부를 확인하고 있다. 구체적인 점검 사항에 대해서는 근거 법령과 함께 Table 12에 정리하여 나타냈다.

선박에서 배출되는 대기오염물질은 해양환경관리법을 근 거로 내국적 선박은 해양경찰청에서 외국적 선박은 해양수 산부에서 각각 점검하고 있다. 해양경찰청에서는 연간 계획 에 따른 선박 출입검사를 통해 선박의 대기오염물질 배출 규제에 대한 이행 유무를 관리하고, 2019년에는 약 1450척 정도를 대상으로 선박 출입검사를 진행하고 있다. 또한, 2020년 1월 1일부터 시행되는 IMO 2020 환경규제의 연착륙 을 위해 2017년부터 일정 기간을 정하여 연료유 황 함유량 에 대한 집중 점검을 시행해 오고 있다. 황 함유량 점검은 산업통산자원부의 고시(제2015-140호)를 근거로 석유제품의 품질기준과 검사방법에 따라 황 함유량, 동점도 2개 항목을 분석하는데, 황 함유량 분석을 통해 유종별로 기준 준수 여 부를 판단하고, 유종에 따른 ‘동점도’는 보조적으로 활용하 고 있다. 구체적으로 먼저 1단계에서 선박 연료유 시료를 채 취(연료탱크별 시료 채취)하면, 2단계에서 해양경찰청 소속 연구센터에서 1차 분석을 하고, 기준을 초과하면 3단계에서 석유관리원에 분석 의뢰를 통하여 기준 초과에 대한 이상 유무를 재확인하여 최종적으로 의법조치(처벌) 절차를 거치 고 있다. 기준초과 연료유 공급자(급유업체)와 선박 소유자 를 대상으로 황 함유량 외에도 NOx, VOCs, ODS, 불법 소각 등의 추가적인 위법 여부를 확인하면서 항만에서의 대기오 염물질에 대한 배출 관리 및 저감 조치를 유도하고 있다.

4.3 대기오염물질별 점검 내용

해양경찰에서 수행하는 대기오염물질의 점검 절차를 Table 13에 정리하여 나타냈다. 선박에서의 점검은 기본적으로 외 관검사, 일반서류 검사, 대기관련 서류검사와 대기오염물질 에 대한 구체적 점검 순으로 이루어지고 있다.

4.3.1 SOx

기본적으로 모든 선박의 연료유가 적용 대상이 된다. 연 료유 공급서 및 견본보관 대상은 400톤 이상의 선박과 합계 출력 130 ㎾ 이상의 선박과 부선 등으로 황산화물과 관련한 법정 비치서류의 보유 여부와 서류상 내용의 적합 상태 (IAPP, International Air Pollution Prevention Certificate 보유 및 추록상태), 선박에 적재한 연료유의 황 함유량에 대한 허용 기준 준수 여부를 확인하고, 필요시에는 그 시료를 채취하 여 분석한다.

또한, 황산화물배기가스정화장치(Scrubber)를 설치한 경우 에는 선박의 설비를 검사하고, 연료유 성적서 및 견본을 확 인하며 연료유의 정상적인 유통 여부도 조사하게 된다.

4.3.2 NOx

합계출력 130 ㎾ 이상의 내연기관이 있는 선박에 적용하 며, MPP(Marine Pollution Prevention Certificate) 또는 IAPP 등의 발급, 검사 여부를 확인하고 있다. 질소산화물저감장치가 설 치된 경우에는 설비의 운용 및 작동상태를 점검한다. 기관 이 기준에 부적합한 경우, SCR(Selective Catalytic Reduction), EGR(Exhaust gas Recirculation) 등의 질소산화물저감장치가 장 착되어 있어야 한다. 질소산화물 배출 허용기준 준수 여부 검사는 MPP 또는 IAPP 등의 대기오염방지검사증서 및 EIAPP (Engine International Air Pollution Prevention Certificate) 보유로 갈음하고 있다.

4.3.3 VOCs

휘발성유기화합물배출규제항만에서 휘발유, 나프타, 원유 등의 화물을 적하하는 선박을 적용 대상으로 하며, 유증기 수집제어장치 기술 기준의 적합 여부를 확인하고, 해양시설 배출제어장치와의 연결을 위한 Pipe장치, 산소농도계측감시 장치, 압력감시장치 등의 관리 상태를 점검하고 있다. 또한 부산, 인천, 평택·당진, 울산, 대산, 여수, 광양 등 휘발성유기 화합물배출규제항만에서는 유증기수집제어장치의 작동 여 부까지도 확인한다.

4.3.4 ODS(Ozone Depleting Substances)

냉동기, 에어컨 등 냉매 물질을 사용하는 모든 선박에 적용되며, 국제항해 400톤 이상의 선박을 대상으로 IOPP (International Oil Pollution Prevention Certificate) 또는 IAPP 등 서류를 확인하고, 오존층파괴물질을 포함하는 설비의 제거, 기록 및 처리에 대한 적합 여부를 점검하고 있다. 또한 염화 불화탄소(CFC), 할론(Halon)가스, 수소염화불화탄소(HCFC) 등의 오존층파괴물질을 포함하는 설비에 대한 목록 작성, 관리 상태를 확인하고, 냉동기, 에어컨 등의 보유 및 수리, 제거 시에 적합한 업체 인도했는지 여부와 오존층파괴물질 수급량과 처리량에 대한 일치 여부 등을 검사하고 있다.

4.3.5 소각기(Incinerator)

소각기를 설치한 선박과 해양환경관리법 제46조(선박 안 에서의 소각금지 등)에서 지정한 소각금지물질을 보유한 모 든 선박에 적용되며, IOPP (또는 IAPP) 등 관련 서류의 확인, 소각기의 적정 사용, 연소실 개방을 통해 소각금지물질의 소각 여부를 점검하고 있다. 또한 소각기의 임시 작동 테스 트(보조 점화기 및 연소기의 연소상태)를 통해 상태 점검 및 제한온도 설정, 온도 경보장치의 작동여부도 확인한다.

4.3.6 Black Carbon(BC)

모든 선박에서 추진기관이나 보일러의 연소로 배출되는 검댕은 해양배출 단속의 대상이 된다. 현장에서는 기름기 록부와 폐기물기록부 상의 소각 기록을 확인하고, 규정에 맞는 소각 설비의 유지 및 작동 여부를 확인한다. 실제 Blowing 작업이나 연돌 청소에 따른 배출 등은 고의적인 폐 기물 해양배출로 적발하고 있다.

5. 선박 대기오염물질 저감 관리 대책

현재 해양경찰청에서 수행하는 선박 대기오염물질에 대 한 현장 점검은 각종 오염방지증서, 기관일지 등 선박비치 기록부 및 연료유공급서, 오존층파괴물질기록부, 휘발성유 기화합물관리계획서 등 대부분 서류상의 점검에 의존하고 있다. Scrubber, EGR, 유증기수집제어장치, 소각 설비 등 오염 물질 저감 장치의 정상적인 작동 확인 및 연료유 채취를 통 한 황 함유량 분석에는 많은 시간과 노력이 필요하지만 선 박의 바쁜 운항스케줄로 인해 제약이 따른다. 또한, 앞에서 설명한 바와 같이 어선에서의 대기오염물질 발생량도 화물 선 다음으로 많은 부분을 차지하고 있음에도 불구하고, 총 톤수 400톤 및 출력 130 ㎾ 미만의 대기오염물질 저감 장치 의 설치 대상이 아닌 선박에 대해서는 사실상 점검 사각지 대로 남아 있는 상태이다.

선박에서 발생하는 대기오염물질을 효과적으로 관리하기 위해서는, 우선적으로 선박으로부터의 배출 실태, 오염 현황 및 이동 경로와 이로 인한 영향 등에 대한 정확한 정보가 필 요하다. 이에 선박의 톤급별 대기오염 실측 점검이 무엇보 다 중요하고, 항만에 대한 지역별 대기오염물질 모니터링을 강화할 필요가 있다. 또한, 규제가 능사는 아니지만 육상시 설과의 형평성을 맞추는 법·제도의 보완과 대형 선박뿐만 아니라 어선 등 소형선에 대해서도 대기오염물질 저감 기술 개발에 대한 노력이 병행되어야 할 것이다.

5.1 선박 대기오염물질의 실측 점검

국제적으로 IMO의 MARPOL 협약에서 선박으로부터 배출 규제의 대상은 NOx, SOx, VOCs, ODS 등의 물질과 선내 소각 등으로, 국내에서는 해양환경관리법 및 선박에서 오염방지 에 관한 규칙에 세부내용을 반영하여 관리하고 있다.

그러나 선박에서 발생하는 대기오염물질에 대한 점검은 현장 배출가스의 측정방식이 아니다. NOx의 경우에는 기준 에 적합한 설비를 갖추었는지를, SOx는 황 함유량 기준초과 연료의 사용금지 여부를, 이 외에 기준에 적합한 소각 설비 를 설치하였는지를 서류상으로 점검하고 있어 규제의 실효 성에는 의문이 있다.

대기환경보전법(제16조)에는 각각의 대기오염물질에 대한 배출시설별 배출허용기준을 정하고, 이에 대해 환경부에서 적용대상 공장, 시설 등 각 사업장의 굴뚝 자동측정기를 통 해 배출가스를 실시간으로 모니터링해가며 배출기준 준수 여부를 점검하고 있다. 또한 이들 사업장을 대상으로 무인 측정드론, 이동측정차량, 무인비행선 등을 활용하여 실시간 으로 굴뚝 상부의 대기질 농도 등을 분석하고, 허용기준을 초과하는 사업장에 대해서는 선별적으로 출입검사를 통해 단속하고 있는 사례를 볼 수 있다.

그러나 하나의 사업장 규모에 해당하는 선박의 경우에는 정박 또는 운항 중에 발생하는 대기오염물질을 측정하는 시 스템이 구축되어 있지 않다. 이에 따라 일정 규모 이상의 선 박에 대해서는 점검관이 출입검사를 통해 배출가스 농도를 직접 측정하게 하거나, 육상의 대규모 사업장과 마찬가지로 배출가스 자동 측정 장치를 설치하여 실시간 모니터링 할 수 있는 시스템이 마련되어야 할 것이다.

이를 위해 해양환경관리법의 규정 신설 등의 개정을 통해 현장에서의 실측의 근거를 마련하고, 대기환경보전법을 개 정하여 대기오염물질 배출허용기준에 선박 기인 대상물질 을 추가하는 한편, 육상에서 사용하는 장비의 휴대성을 강 화하여 측정 장비, 점검 기술 및 절차도 개발할 필요가 있 다. 이러한 규제 동향은 최근 항만지역등 대기질 개선에 관 한 특별법이 제정되어 2020년 1월 1일부터 하역장비의 엔진 출력범위별 CO, HC, NOx, PM10에 대한 배출허용기준을 적 용하고 있는 것을 통해서도 알 수 있다.

또한 SOx의 경우, 현재 연료유 황 함유량을 규제하고 있 으나, 허용기준 초과 여부에 대해서는 한국석유품질관리원 에 채취 시료에 대한 분석 의뢰를 통해 최종적인 위법여부 를 판단하고 있는데, 해양경찰 연구센터와 각 지방해양경찰 청에서도 유류에 대한 감식분석 능력을 충분히 가지고 있기 때문에 앞으로 해양경찰 점검관은 이를 보다 적극적으로 활 용할 필요가 있다.

5.2 선박 대기오염물질 해역별 모니터링 강화

현행 NIER에서 발표하는 선박 대기오염물질 배출량은 MOF의 선박입출항 통계와 선종별, 톤수별 평균 연료유 소 모량 대비 대기오염물질 발생량을 산술적 통계기준으로 산 정하고 있다. 한편 육상에서는 대기오염 측정소를 설치하거 나 이동측정차량을 통해 CO, NOx, SOx, O3, PM10, PM2.5 등 을 측정하여 자료를 제공하고 있다. 이처럼 해양에는 대기 오염 측정망이나 모니터링 시스템이 구축되어 있지 않은 실 정이다. 이를 보완하기 위해 해양경찰 함정을 이용하는 방 법을 제시하고자 한다.

해양경찰청은 우리나라 전 해역을 경비하기 위해 300여척 이상의 함정을 운용 중에 있다. 배타적 경제수역까지 광역 경비를 수행하는 대형함정과 연·근해를 경비하는 중·소형 함정에 대기오염물질 측정 장비를 설치한다면 각각의 위치 에서 상시 대기오염물질 측정이 가능할 것이다. 우리나라 전 해역을 경비함정의 경비구역을 따라 섹터별로 구분하여 정기적인 해상순찰을 실시하고 있어, 실시간으로 해양에서 대기오염물질 측정이 가능하고 수집된 데이터를 육상으로 전송할 수 있다.

해역별 모니터링은 섹터를 나누어 선박의 이동 경로에 따 라 대기오염물질(CO, NOx, SOx, O3, PM10, PM2.5), 위치좌표, 현지 기상(풍향, 풍속, 온도, 습도)을 측정하고, 해안가에 위 치한 해양경찰 파·출장소(전국 약 330개소)에 배치되어 있는 드론에 측정 장비를 탑재(환경부의 대기오염측정 드론은 단 시간 내에 대기오염물질의 측정 및 의심지역에 대한 시료 채취 기능이 탑재됨)하여 추가적인 측정망 구축도 가능하다.

선박에서 배출된 오염물질은 대기 중으로 확산되어 분포 하지만, 해양에서 대기오염을 정기적으로 실측 모니터링 한 다면 대기오염확산 모델링 등을 통해 대기 흐름에 따른 오 염물질의 변화와 해상에서 선박 대기오염물질 배출로 인한 영향 등 그 상관관계를 연구할 수 있는 기초자료로도 활용 할 수 있을 것이다.

선오염원(Line Source)으로 분류되는 선박의 통항량과 이 동경로에 따른 해양 대기오염의 상관관계를 연구함에 있어 실측은 가장 확실하고 정확한 데이터를 제공할 수 있기 때 문에 사용목적에 적합한 대기오염확산 모델³⁾을 선택하여 시간적, 공간적으로 역추적하고 모델링 결과를 검증해 볼 수 있을 것이다.

더 나아가 NIER에서는 육상의 배출원에서 발생된 오염물 질이 대기확산 과정을 거쳐 수용체에 도달하기까지 대기확 산 모델링을 통해 대기오염물질 저감 정책을 수립하고, 정 책시행의 효과와 배출원의 기여도를 평가하는데 활용하고 있다. 또한 대기질 모델링 가이드라인(NIER, 2013)을 만들어 대기질 모델링 수행절차와 평가방법 등에 대한 기준을 제시 하고, 대기정책 모델링 지원시스템(CAPMOS, Clean Air Policy Modeling System)을 구축하여 대국민 서비스를 제공하고 있 다.

5.3 육상시설 대비 선박 대기오염 처벌 형평성 보완

황산화물의 경우에는 탈황기술의 발전으로 원유 정제에 서부터 제품유 생산단계까지 이미 기준치 이하의 황 함유량 기준을 맞출 수 있다. 이에 연료유를 사용하는 선박은 급유 업체의 유통과정에서 낮은 품질의 기름을 혼합하여 사용하 지 않는 이상, 정상적인 범위 내에서 관리할 수 있다. 그러 나 아직까지도 선박 대기오염물질 점검과정에서 연료유 시 료 채취를 통해 기준치를 초과하는 선박들이 발견되고 있 다. 이 때문에 재생유나 불법 면세유 등에 대한 유통과정을 보다 면밀하게 살펴볼 수 있도록 제도적 관리가 필요해 보 인다. 특히, 재생유의 경우에는 유창청소업체에서 수거한 폐 유를 재생업체를 통해 불법 유통되지 않도록 엄격한 관리가 필요하다.

대기오염물질에 대한 처벌에 대해서도 해상과 육상을 비 교를 해볼 때에 개선의 여지가 있다. 해양환경관리법은 대 기오염물질 배출기준을 초과한 경우나 기준에 적합한 설비 를 설치하지 않은 경우, 황 함유량 기준을 초과한 연료유를 고의로 사용한다거나 품질기준에 맞지 않는 연료유를 공급 한 경우에 대한 처벌로 1년 이하 징역 또는 1천만원 이하의 벌금을 규정하고, 선내 불법소각의 경우에는 100만원 이하 의 과태료를 적용하고 있다.

한편, 대기환경보전법에서는 대기오염 방지시설을 설치하 지 않고 운영하는 경우에는 7년 이하 징역 또는 1억원 이하 의 벌금을 규정하고, 황 함유량 기준을 초과하는 연료유를 공급 또는 판매하는 경우에는 3년 이하의 징역 또는 3천만 원 이하의 벌금으로 엄격한 처벌조항이 적용되고 있다. 이 에 따라 형평성 차원에서 보면, 선박에서의 대기오염에 관 한 사항이 상대적으로 느슨한 상태이고, 해상에서의 강력한 대기오염 관리를 위해서는 육상과 비슷한 수준으로 규제를 강화할 필요가 있다.

5.4 선박 대기오염물질 저감 기술개발

선박은 항내에 접안하여 대기 중인 상태에서도 전기와 각 종 설비를 사용하기 위하여 자체 추진기관 및 발전기를 가 동함으로써 많은 양의 대기오염물질을 발생시키고 있다. 그 래서 이를 해결하기 위한 항만 내에 선박 육상전원공급장치 (AMP, Alternative Maritime Power)의 설치 작업을 조속히 추진 할 필요가 있다.

또한, 대형 선박뿐 아니라 어선 등 소형선에 대해서도 에 너지 효율을 높이고, 기존 화석연료 사용을 줄임으로써 대 기오염물질 발생량을 감소시키는 방향으로 기술개발이 이 루어져야 할 것이다. 중기적으로 국제변화 추세에 맞추어 LNG, LPG 추진선의 도입과 경제성을 갖춘 선박 대기오염방 지설비의 개선으로 NOx, SOx의 감축이 어느 정도 가능할 것 으로 보인다. 이에 해양경찰청에서도 앞으로 신규 또는 노 후선박 대체로 경비함정과 방제정 등을 LNG 추진선박으로 건조하는 계획을 진행하고 있다.

장기적으로는 화석연료를 전혀 사용하지 않는, 즉 대기오 염물질을 배출하지 않는 혁신적인 방법이 필요하다. 한 예 로 전기추진선의 개발·도입도 좋은 대안으로 나타나고 있다. 노르웨이에서는 2015년에 Electric-Diesel 하이브리드 추진선 인 ‘Ampere Ferry’호를 운항하기 시작했고, 2018년에는 세계 최초 100 % 전기추진선인 ‘Future of the Fjord’호를 Fjord 관광 해역에 도입하여 연간 수백 톤의 대기오염물질 발생량을 감 축시킬 것으로 예상하고 있다. 국내에서도 현재 초기 단계 로 전기선박 육상시험소를 2015년에 창원에 준공하는 것을 시작으로, 앞으로 비화석연료 추진기의 개발과 수소, 암모니 아 연료유 활용 등 환경친화적 선박 도입을 위한 기술 개발 과 더불어 시장 확산을 위한 인센티브 부여 방안이 적극 추 진되어야 할 것이다.

6. 결 론

겨울이 시작되면서 미세먼지를 포함한 대기오염이 일상 화되고, 그동안 관심도가 낮았던 선박이 항만 대기오염물질 의 배출원으로 지목됨에 따라, 이에 대한 저감 관리대책이 필요하게 되었다.

국립환경과학원(NIER, 2018)에 따르면 선박 대기오염물질 발생량은 총 292,440톤으로 국내 전체 배출량의 약 6.4 %로, 물질별로는 NOx > CO > SOx > VOCs 순으로 나타났고, 이 중 NOx는 전체 배출량 대비 13.1 %, SOx는 10.9 %, 미세먼지 (PM10/PM2.5)는 9.6 %를 차지하고 있다. 선종별로는 화물선 이 가장 많은 발생량을 보이고, 어선의 경우에도 등록 척수 (전체 선박 중 88 %)가 많다 보니 발생량 또한 적지 않음을 알 수 있었다.

해양경찰은 이러한 선박 대기오염물질을 관리하기 위하 여 MARPOL 부속서 Ⅵ과 해양환경관리법을 근거로 NOx, SOx, VOCs, ODS와 소각 장치, BC 등에 대한 현장 점검을 통 해 위법사항을 단속하고 있다. 그러나 각종 배출 저감 장치 의 가동이나 연료유 기준 준수 등의 실측에는 많은 시간과 노력이 필요하여 대부분 서류상의 점검에 의존하고, 어선 등 소형선에 대한 검사 사각지대의 발생 등으로 관리의 한 계가 있는 것이 사실이다.

이에 따라 선박으로부터 발생하는 대기오염물질 저감을 위한 제안으로, 첫째 정확한 오염 및 배출 실태를 파악하기 위한 점검관의 현장 실측 점검을 의무화하도록 규정을 바꾸 고, 둘째 해양경찰 함정을 활용한 전국적인 대기오염물질 모니터링 시스템을 구축하여 실질적 현장 데이터에 기초한 관리가 이루어지도록 할 필요가 있다. 셋째로 육상의 강화 된 대기오염물질 배출기준을 해상에도 적용함으로써 배출 규제에 대한 강력한 의지를 보이고, 마지막으로 기술개발 측면에서 단기적으로 항만에 선박 육상전원공급장치 AMP 의 조속한 설치와 중기적으로 선박 건조 시부터 에너지효율 을 높이는 방법의 적용과 함께 LNG, LPG 추진선의 도입, 궁 극적으로는 화석연료를 전혀 사용하지 않는 환경친화적 선 박의 도입을 위한 기술 개발과 법·제도적 지원을 통해 선박 으로부터 발생하는 대기오염물질을 획기적으로 줄이려는 노력이 필요해 보인다.