대기오염의 주요 원인인 미세먼지가 2013년 1군 발암물질로 지정되었으며, 이에 따라 우리나라 정부는 미세먼지를 사회재난으로 명시하고 미세먼지 관리 종합대책, 비상·상시 미세먼지 관리 강화대책, 미세먼지 특별법 시행 등을 수립 및 추진하고 있다. 그러나 서울과 수도권을 중심으로 여전히 고농도 미세먼지가 발생하고, 이로 인한 국민들의 우려는 점차 커지고 있다.
따라서 서울시는 도로이동오염원으로 인한 미세먼지 발생을 줄이기 위해 미세먼지 계절관리제 기간에 차량 운행제한 및 비상저감조치 발령 시 (고농도 발생 시) 차량 2부제를 시행하는 등 수송부문에서 미세먼지 저감 대책을 추진하고 있다. 또한, 2022년 서울시에서는 탄소중립에 능동적으로 대응하기 위해 2030년부터 서울 전역에서 4등급 차량 운행제한, 2050년부터 모든 내연기관 차량 운행제한을 통해 서울시 대기질 개선을 목표로 「더 맑은 서울 2030」 특별대책을 발표하였다.
이처럼 강화되는 규제로 인해 국민들의 불편함은 증가할 것이며, 해당 규제의 정책 실효성에 대한 연구가 필요한 실정이다. 또한, 2005년부터 '자동차 배출가스 등급제'를 통해 매년 차량 등급을 고시하고 운행을 제한하지만, 등급별 차량이 실제로 얼마만큼의 대기오염물질을 배출하고 대기질에 얼마나 영향을 미치는지에 대한 자료는 찾기 어려운 상황이다.
따라서 본 연구에서는 서울시를 대상으로 각 차량 등급별 배출률을 분석하고 앞으로 강화될 정책에 따라 감축되는 도로이동오염원 및 재비산먼지 배출량을 산정하여 Scenario I (4등급 차량 운행제한), II (모든 내연기관 차량 운행제한), III (차량 2부제)을 설정하였다.
BFM 기법을 적용하여 시나리오별 WRF-SMOKE-CMAQ 모델링을 통해 서울시의 대기질을 모사하고, 서울시 내 수송부문 정책시스템이 가장 잘 갖추어져 있는 '녹색교통진흥특별대책지역 (이하 녹색교통지역)'의 종로구와 중구 그리고 추가로 지정 예정인 서초구와 영등포구를 대표 분석지점으로 설정하여 PM2.5, NO₂, CO, O₃의 개선 효과를 비교·분석하였다.
2019 CAPSS 배출량 데이터를 기반으로 본 연구의 방법론에 맞춰 차량 등급별 배출률을 산정한 결과, NOx와 PM에서 등록 차량 대수 대비 가장 높은 배출률을 보인 차량은 4등급 경유 차량이며, CO, VOCs 그리고 NH₃에서 가장 높은 배출률을 보인 차량은 1~3등급 경유 차량이었다.
각 시나리오에 따른 월평균 PM2.5 및 NO₂, CO 모두 Base scenario 대비 개선 효과는 III > II > I 순이었으며, 최대 저감률은 각각 2.87%, 12.94%, 4.90%로 대표 분석지점 기준 녹색교통지역에 추가로 지정 예정인 서초구 및 영등포구에서 나타내었다. 반면, O₃의 경우 농도가 오히려 증가하였으며, 이는 차량 운행제한 및 2부제 시행으로 인해 NOx-titration 효과가 감소하여 O₃의 농도가 증가한 것으로 분석하였다.
본 연구에서 3차원 광화학 대기질 모델링을 통해 미세먼지 계절관리제 및 비상저감조치에 따른 우리나라 미세먼지 저감 정책 중 수송부문을 중심으로 대기오염물질별 개선 효과를 비교·분석할 수 있었으며, 추후 대기오염 관리의 기본 자료로써 활용 가능한 차량 등급별 배출률 및 방법론을 제시하였다. 또한, 모델링 결과를 통해 정책적 효과를 정량적으로 평가하였고 더 나은 대기질 개선을 위한 정책적 제언과 결론을 도출하였다.