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- 1992년 부터 산업화된 국가들 항공기에서 발생하는 온실가스 배출량을 UN에 보고할 의무
- 항공 여행 중에 방출되는 온실가스를 실시간으로 계산하는 데 사용할 모델 개발
- 2019년 전 세계 항공편으로 인해 9억 1100만 톤의 CO2 배출량
- 항공 여행은 공식적으로 명시된 것보다 총 50% 더 많은 온실가스를 배출
- 민간항공기만 고려 헬리콥터는 제외

전세계 항공 교통 CO2 배출량 재평가
비행은 공식적으로 명시된 것보다 더 많은 배출 유발

엔지니어들이 항공 여행 중에 방출되는 온실가스를 실시간으로 계산하는 데 사용할 수 있는 계산 모델을 개발했다. UN에 공식적으로 보고된 배출량과 비교한 결과, 전 세계 항공편에서 명시된 것보다 50% 더 많은 CO2가 배출되는 것으로 나타났다. 이는 전 세계 항공 교통에 대한 포괄적인 데이터가 이제 처음으로 제공된다는 것을 의미한다. 숫자의 불일치는 어떻게 발생했으며, 누가 가장 많이 비행하는지, 그리고 이것이 UN 기후 정상회담 협상에 어떤 결과를 가져올까? 

▲ 항공은 인간이 배출하는 전체 CO2 배출량의 2.4%를 차지한다. pixabay

항공 여행은 기후에 부정적인 영향을 미치며 이러한 추세는 점점 더 커지고 있다. 1992년 이래로 수많은 산업화된 국가들은 계약상 항공기에서 발생하는 온실가스 배출량을 UN에 보고할 의무가 있다. 이를 바탕으로 장기적으로 이러한 배출량을 줄여야 한다. 중국, 인도 등 빈곤층과 중간소득 국가는 협정에서 제외됐다. 총 155개 국가에서는 항공편이 기후에 미치는 영향을 설명할 필요가 없다. 그러나 대부분 국가는 자발적으로 이를 수행한다. 아직 45개국에 대한 공식 데이터는 없다.

국제 기후 협상에서 국가의 이러한 정보는 추가 기후 보호 조치를 위한 개별 목표를 개발하기 위한 기초로 사용된다. 하지만 자체 보고는 얼마나 정확하고 신뢰할 수 있으며, 가난한 국가의 정보 누락으로 인한 격차는 얼마나 클까?

▲ 2019년 항공으로 인한 CO2 배출량. (a) 세로 및 위도 합계 분포를 사용한 전 세계 항공 배출량. 하단 패널: (b) 브라질 전체의 총 배출량 합계, (c) 브라질 국제 출발의 배출량, (d) 브라질 국내 출발의 배출량, (e) 상공 비행 및 국제 도착으로 인한 배출량. 색상은 Tg gridcell−1 y−1의 CO2 배출 강도를 인코딩했다. 빈 픽셀은 관련 방출이 없음을 나타낸다. (출처:Domestic and international aviation emission inventories for the UNFCCC parties / Environmental Research Letters / Published 16 April 2024)

빅데이터를 활용한 계산 모델

이를 테스트하기 위해 트론헤임에 있는 노르웨이 과학기술대학교(NTNU)의 Jan Klenner가 이끄는 연구팀이 처음으로 계산을 수행했다. 이를 위해 엔지니어들은 UN 협약에 서명한 197개 국가에서 2019년부터 3,600만 항공편의 데이터를 사용했다. 여기에는 실제 비행경로는 물론 항공기와 엔진 유형, 연료 소비량에 대한 정보가 포함되어 있다. 이 빅데이터 세트를 바탕으로 CO2 등 온실가스, 비행 시 배출되는 질소산화물 등 대기오염물질의 양을 계산했다. Klenner와 그의 동료들은 이 수치를 UN에 공식적으로 보고된 수치와 비교했다. 이것이 국가별 실제 비행 배출량을 나타낼 수 있는 AviTeam이라는 계산 모델이 만들어진 방법이다.

▲ 2019년 국가별 총 항공 배출량. (a) 2019년 45개국이 UNFCCC에 보고한 국가 항공 배출량, (b) 2019년 AviTeam 모델을 사용해 이 작업에서 수립된 국가 항공 배출량 목록. 색상 구분은 총 배출량을 나타낸다. 국가별 CO2 배출량의 연간 합계(Tg)이다. (c) ISO3 국가 코드에 따른 국가별 2019년 항공 부문의 Tg CO2 배출량에 대한 AviTeam 및 UNFCCC 데이터. 흰색은 데이터가 없음을 나타낸다.

부유한 나라의 사람들이 더 많이 비행한다.

수치를 살펴보면 2019년 전 세계 항공편으로 인해 9억 1100만 톤의 CO2 배출량이 발생한 것으로 나타났다. 그러나 이 중 보고된 양은 6억 4백만 톤에 불과하다. 항공 여행은 공식적으로 명시된 것보다 총 50% 더 많은 온실가스를 배출했다. 이러한 격차는 특히 팀이 보고한 대로 배출량을 보고하지 않았지만 실제로는 많은 양을 배출한 중국과 같은 국가에서 발생했다. 

▲ 2019년 국가별 국내 항공 배출량. (a) 2019년 43개국이 UNFCCC에 보고한 국가 국내 항공 배출량, (b) 2019년 AviTeam 모델을 사용하여 이 작업에서 수립된 국가 국내 항공 배출량 목록. (c) AviTeam 및 ISO3 국가 코드별 국가별 2019년 국내 항공의 CO2 배출량(Tg)에 대한 UNFCCC 데이터입니다. 흰색은 데이터가 없음을 나타낸다.

전체 항공 배출량이 가장 많은 국가 목록에서 중국은 미국(22.2%)에 이어 CO2 배출량의 14.4%로 2위를 차지했으며, 영국(3.8%)보다 훨씬 앞섰다. 독일은 약 2.8%로 7위를 차지했다. 국내선과 국제선 모두 고려된 것이다.
국내선의 1인당 배출량을 비교하면 미국도 1위를 차지했고, 호주와 노르웨이가 그 뒤를 이었다. 노르웨이는 상대적으로 작은 나라이고 인구가 550만 명에 불과하지만, 노르웨이인은 자국 내에서 비행기를 많이 타며 이는 독일인보다 약 10배 더 많다. 그 이유는 무엇보다도 국가의 번영 때문이다. Klenner는 "1인당 배출량이 어떻게 분배되는지 살펴보면 경제적 복지가 항공 분야의 더 많은 활동으로 이어진다는 사실을 발견했다"고 설명했다. 연구팀은 기차 승객의 수가 국내선 항공편 수에 미치는 영향도 더 작은 것으로 나타났다. 기차 승객이 많을수록 항공편은 줄어든다.

▲ 국가 UNFCCC 목록에 포함된 경우 항공 배출량의 비율. (a) 총(국제 및 국내) 항공 배출량의 비율, 그리고 (b) 국가 총계에서 AviTeam이 추정한 국제 항공 배출량의 비율.

모델은 실시간으로 데이터 격차 메워

“이제 우리는 이전에 보고되지 않은 배출량을 포함해 국가별 항공 배출량에 대한 훨씬 더 명확한 그림을 갖게 되었다. 공동 저자인 NTNU의 Helene Muri는 “이것은 우리가 어떻게 배출량을 줄일 수 있는지에 대해 말해주는 것이다”고 말했다. Klenner는 “우리 데이터는 보고의 공백을 메워 정책에 반영하고 향후 협상을 개선할 수 있기를 바란다”고 덧붙였다.

전반적으로 빅 데이터 접근 방식은 공식 보고 채널을 통해 얻을 수 있는 것보다 더 포괄적이고 빠른 정보를 제공한다고 수석 저자인 NTNU의 Anders Hammer Strømman은 말했다. "이 모델을 사용하면 즉각적인 배출 모델링을 수행할 수 있다. 전 세계 항공 배출이 발생하는 대로 계산할 수 있다. 이제 AviTeam을 통해 스스로 수집하기 어려운 정보에 액세스할 수 있는 가난한 국가에게도 도움이 된다.”

대체연료 비행노선 정보

비행으로 인한 배출량을 거의 실시간으로 계산하는 기능은 미래에 항공 교통을 더욱 기후 친화적인 비행으로 전환하는 데 도움이 될 수 있다. Strømman은 "전환 단계에서 새로운 연료와 신기술 도입에 관해 이야기할 때 이러한 유형의 빅 데이터를 통해 이러한 전략을 먼저 테스트하는 것이 적합한 통로 또는 운영 유형을 식별할 수 있다"고 말했다.

그러나 UN이 이미 자체 데이터를 보유하고 있는 국가의 경우, 새로운 방법을 사용하여 결정된 배출량 값은 공식적으로 보고된 것보다 평균 18% 낮았다. 연구원들은 분석에서 민간 항공기를 부분적으로만 고려하고 헬리콥터를 전혀 고려하지 않았다는 사실로 이러한 불일치를 설명한다. 따라서 실제 배출량은 현재 계산된 것보다 훨씬 높다. 항공 교통에 대한 더욱 정확한 그림을 제공하기 위해 AviTeam 모델은 향후 글로벌 비행 데이터가 아닌 국가별 비행 데이터를 통해 확장되고 개선되어야 한다.

참고: Environmental Research Letters, 2024; doi: 10.1088/1748-9326/ad3a7d)
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[더사이언스플러스=문광주 기자]

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