고해상도 대기 관측기반 온실가스 배출량 검증 모델 개발

국문 초록 (Abstract)

인간 활동에 의한 온실가스 배출은 에너지 사용 및 사회경제 활동과 밀접하게 연관되어 있다. 탄소 배출량에 대한 정확한 산정과 정밀한 검증을 위한 모델 개발은 국가 단위에서 Nationally Determined Contributions (NDCs)와 같은 실질적인 배출 목표 설정 로드맵에 기여할 뿐만이 아니라 탄소 중립을 평가하는 과학적인 근거를 확보하는 데 있어 필수적이다. 최근 고해상도의 탄소 인벤토리와 고해상도의 Lagrangian particle transport models (LPDMs)이 개발되고, 여러 지역에서 대기 중 CO₂ 농도 관측 네트워크를 구축하는 프로젝트들이 활발히 진행됨에 따라, 탄소 플럭스를 매우 세밀한 시공간 해상도로 검증하기 위한 인버젼 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다.
본 연구는 고해상도 관측기반 하향식 온실가스 배출량 검증 시스템 개발의 일환으로 서울에서 진행되고 있는 대기 중 CO₂ 농도 관측에 기반하여 화석연료 사용으로 인한 이산화탄소(FFCO₂) 배출량을 검증하는 고해상도 역모델링 시스템을 새롭게 개발하였다. 대기 수송모델인 WRF-STILT와 연동되는 이 역모델링 시스템은 bayesian inverse model framework에 따라 서울 행정구역 내 3개의 지상 CO₂ 농도 측정 자료로 1km x 1km, 1 hour 해상도의 서울시의 FFCO₂ 배출량을 재추정하는데 최적화되었다. 발표에서는 개발된 도시 인버스 모델을 이용하여 2020년 4월 한 달동안의 서울시의 FFCO₂ 배출량을 검증하였다. 그 결과, 수정된 결과는 초기 FFCO₂ 배출량이 과대평가되었음을 나타냈다. 초기 배출량 계산에 이용된 기계 학습 기법이 교통량 배출량을 과대평가했기 때문에 과대추정이 발생하는 것으로 추정된다. 그러나 교통량 과적합 문제가 모든 그리드에 존재한다는 점을 감안할 때, 양의 값을 나타내는 발전소 영역은 보고된 것보다 훨씬 더 높은 실제 배출량을 가질 수 있다고 제시한다. 본 연구에서 개발된 고해상도 대기 관측기반 하향식 온실가스 배출량 검증 모델은 개발 중인 지면 플럭스 정보 시스템과 연동되어 전 국토 규모로 업스케일 될 것이다.