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항만지역 대기질 개선을 위한 데이터의 연계·활용방안 연구
구분 현안 2019-05 발간일 2019-09-10
공공누리 제 4유형 연구책임자 안용성
요약 조회수1164
전문

정부는 최근 미세먼지 종합대책의 하나로 「미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법(미세먼지법)」 시행에 들어간 데 이어, 항만과 인근 영향지역의 대기오염물질 배출 및 오염을 집중 관리하기 위한 「항만지역 등 대기질 개선에 관한 특별법(항만 대기질법)」을 제정하였다.
향후 특별법의 견실한 이행, 나아가 항만 및 선박의 배출 저감 및 관리정책의 효과를 극대화하기 위해서는 선행적으로 항만의 배출원별 배출 및 오염, 배출된 대기오염물질의 이동·확산 및 보건·환경적 영향 등 현상의 파악·분석을 통한 인과관계 규명 및 예측 과정이 필요하다. 하지만 현재 각 기관들이 각자의 수요에 따라서 개별적인 데이터를 수집-생산하여 배타적으로 관리하고 있거나, 현황 파악을 위해 필요한 데이터임에도 불구하고 제도의 미비로 인하여 접근 및 파악이 어려워 공유 또는 연계가 사실상 어려운 상황이다.
본 연구는 항만 및 선박의 대기오염 현안의 특성과 기술 환경의 변화를 반영하여, 「항만지역 등 대기질 개선에 관한 특별법」의 이행을 위한 항만 및 항만지역 대기환경 관련 고수요·고가치 공공데이터를 발굴하고, 이들 공공데이터의 제공-연계-이용에 장애가 되는 요인을 분석하였다.
우선, 장애 요인으로 ① 데이터의 공유·활용을 위한 제도 및 체계 미비, ② 유관부처 및 기관별 업무·관할 경계의 법적 근거 미비, ③ 무분별한 스마트화 추진 우려 등 3가지를 도출하였다. 이를 개선하기 위한 방안으로는 ① 데이터의 공유·활용을 위한 범부처 차원의 전략 마련, ② 범부처 차원의 협조체계 구축, ③ 부처 차원의 체계적인 스마트화 전략 추진 등을 제시하고 이를 위한 구체적 방안을 제시하였다.
이어서, 도출된 데이터의 수요 중 우선 해양수산부 차원에서 추진 가능한 항만·선박의 배출-오염과 관련한 데이터, 즉 가장 고수요 데이터이면서 다음 단계 데이터의 산출을 위해서 가장 시급히 확보되어야 할 ‘선박별 연료유 사용 정보’와 ‘항만 배출원별 활동데이터’의 연계·활용 가능성을 검토하였다.
마지막으로, 항만지역 대기질 개선을 위한 공공데이터의 연계 및 활용방안으로 디지털 트윈(Digital-Twin) 개념의 사이버 물리적 시스템(CPS) 기반의 ‘항만지역 대기오염 통합 모니터링 및 분석·예측 시스템(안)’을 제시하였다.
해당 시스템의 구조 및 작동체계를 살펴보면, 우선 데이터의 수요 및 기존의 데이터의 유효성을 파악하고 이를 바탕으로 수집체계를 개발하고, 사물인터넷(IoT)으로 항만의 물류공정 및 기계설비 및 장비, 나아가 항만 및 항만의 물리적 환경 등을 연결하게 된다. 그리고 이를 통해 빅데이터화된 공공데이터를 수집하고 기간계 데이터 역시 통합적으로 연계하여 이를 인공지능(AI)으로 분석·예측한다. 이와 더불어 가상 공간에서 실제 항만의 개별 구성요소부터 물류의 공정까지 자동적·지능적으로 제어할 수 있는 사이버 물리적 시스템(CPS)을 도입하여, ‘스마트 커넥티드(Smart connected)’ 개념의 지능형 자동 분석·예측 및 제어시스템을 구축하고, 이는 추후 항만물류 및 운영, 선박의 관제 등 관련 분야까지 통합할 수 있는 ‘에코-스마트 항만(Eco-Smart Port)’의 기술적 기반으로 작용하게 된다.
해당 시스템의 구축·운용으로 ‘Industry 4.0(ID 4.0)’ 기반의 ‘친환경 스마트 항만(Eco-Smart Port)’ 추진을 위한 대내외 기술역량 강화의 기반을 마련할 수 있다. 항만·선박의 배출 및 오염현황, 영향 등에 대한 정확한 기초자료의 ‘수집-생산·관리-분석·예측’ 체계를 구축함으로써, 디지털 전환의 기술적 기반을 공고히 함은 물론 이를 통하여 현상 파악 및 인과관계 규명을 기대할 수 있다. 동시에 분석 및 예측결과의 시뮬레이션, 시각화, 나아가 이를 위한 Visual-Analytic Tool 등의 기술 개발 및 적용으로, 항만 및 선박에 대한 대기오염물질 배출 저감 및 관리정책 또는 미세먼지 관련 국민 보건정책을 시행하기 전에 사전 진단 또는 부작용 등을 예측할 수 있는 시스템 구축이 가능하다.

요 약 1

 
제1장 서 론 1
제1절 연구 배경 및 필요성 1
1. 연구의 추진 배경 1
2. 연구의 필요성 6
제2절 연구 목적 10
제3절 연구 내용 및 방법 11
1. 연구 내용 및 범위 11
2. 연구 방법 13
제4절 선행연구 검토 13
1. 선행연구 분석 및 본 연구와의 차별성 13

 
제2장 항만 대기환경-영향 관련 데이터의 연계·활용 현황 17
제1절 공공데이터 연계·활용의 개념 17
1. 공공데이터 연계·활용의 개념 17
2. 스마트화의 개념 20
제2절 국내외 관련 법령 및 정책 23
1. 항만 대기환경 관리 관련 법령 및 정책 23
2. 데이터의 연계·활용 관련 법령 및 정책 41
제3절 국내외 항만 대기오염 및 영향 관련 데이터 연계·활용 현황 53
1. 국내 항만 대기오염 및 영향 관련 데이터 연계·활용 현황 53
2. 국외 항만 대기환경-영향 관련 데이터 연계·활용 현황 66

 
제3장 항만지역 대기질 개선을 위한 데이터의 연계·활용 수요 분석 73
제1절 항만의 대기오염물질 배출·오염 현황 파악 74
1. 항만의 배출원별/대기오염물질별 배출량 산정 74
2. 주요 지점에 대한 대기오염물질별 대기중 오염농도 측정 76
3. 종합 76
제2절 항만 배출 대기오염물질의 대기중 이동·확산 및 영향 파악 77
1. 대기중 농도분포 파악을 위한 대기질 모사 및 분석 77
2. 주요 항만 도시의 지역/지점별 건강 위해성 평가 78
3. 종합 79
제3절 항만 대기오염물질 통합 분석·예측 80

 
제4장 데이터 연계·활용의 장애 요인 및 개선방안 83
제1절 데이터 연계·활용의 장애 요인 분석 83
1. 데이터의 공유·활용을 위한 제도 및 체계 미비 83
2. 유관부처 및 기관별 업무·관할 경계의 법적 근거 미비  85
3. 무분별한 스마트화 추진 우려 86
제2절 데이터의 연계·활용을 위한 개선방안 87
1. 데이터의 공유·활용을 위한 범부처 차원의 전략 마련 87
2. 범부처 차원의 협조체계 구축 88
3. 국가 또는 부처 차원의 체계적인 스마트화 전략 추진 필요 90

 
제5장 항만지역 대기질 개선을 위한 데이터의 연계 및 활용방안 93
제1절 국내 항만 및 선박 활동데이터의 연계·활용 가능성 검토 93
1. 선박별 연료유 사용 정보 94
2. 항만의 배출원별 활동데이터 96
제2절 항만지역 대기질 개선을 위한 데이터의 연계 및 활용방안 103
1. 항만 배출원별 대기오염물질 배출량 분석 및 예측 시스템 103
2. 주요 항만도시별 대기오염물질 대기중 농도분포 분석 및 예측 시스템 104
3. 주요 항만도시별 대기오염물질 건강 위해도 분석 및 예측 시스템 106
4. 항만지역 대기오염 통합 모니터링 및 분석·예측 시스템(안) 108


제6 장 결론 및 정책제언 113
제1절 결론 113
제2절 법제도 정비방안 116
1. 항만 대기질 관련 공공데이터의 수집 116
2. 공공데이터의 연계 및 공유를 위한 조치 117
3. 수요 기술 및 시스템 관련 기술 기준 및 표준화 119
제3절 정책제언 120
1. 데이터의 공유·활용을 위한 범부처 차원의 전략 마련 필요 120
2. 국가 또는 부처 차원의 체계적인 스마트화 전략 추진 필요 122
3. ‘항만지역 대기오염 통합 모니터링 및 분석·예측 시스템(안)’ 구축 및 운용  124
4. 국내외 항만 대기오염물질 관리기술 표준화를 통한 신규 항만 환경시장 창출  125


참고문헌 127


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항만지역 대기질 개선을 위한 데이터의 연계·활용방안 연구
구분 현안 2019-05 발간일 2019-09-10
공공누리 제 4유형 연구책임자 안용성
요약 조회수1164
전문

정부는 최근 미세먼지 종합대책의 하나로 「미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법(미세먼지법)」 시행에 들어간 데 이어, 항만과 인근 영향지역의 대기오염물질 배출 및 오염을 집중 관리하기 위한 「항만지역 등 대기질 개선에 관한 특별법(항만 대기질법)」을 제정하였다.
향후 특별법의 견실한 이행, 나아가 항만 및 선박의 배출 저감 및 관리정책의 효과를 극대화하기 위해서는 선행적으로 항만의 배출원별 배출 및 오염, 배출된 대기오염물질의 이동·확산 및 보건·환경적 영향 등 현상의 파악·분석을 통한 인과관계 규명 및 예측 과정이 필요하다. 하지만 현재 각 기관들이 각자의 수요에 따라서 개별적인 데이터를 수집-생산하여 배타적으로 관리하고 있거나, 현황 파악을 위해 필요한 데이터임에도 불구하고 제도의 미비로 인하여 접근 및 파악이 어려워 공유 또는 연계가 사실상 어려운 상황이다.
본 연구는 항만 및 선박의 대기오염 현안의 특성과 기술 환경의 변화를 반영하여, 「항만지역 등 대기질 개선에 관한 특별법」의 이행을 위한 항만 및 항만지역 대기환경 관련 고수요·고가치 공공데이터를 발굴하고, 이들 공공데이터의 제공-연계-이용에 장애가 되는 요인을 분석하였다.
우선, 장애 요인으로 ① 데이터의 공유·활용을 위한 제도 및 체계 미비, ② 유관부처 및 기관별 업무·관할 경계의 법적 근거 미비, ③ 무분별한 스마트화 추진 우려 등 3가지를 도출하였다. 이를 개선하기 위한 방안으로는 ① 데이터의 공유·활용을 위한 범부처 차원의 전략 마련, ② 범부처 차원의 협조체계 구축, ③ 부처 차원의 체계적인 스마트화 전략 추진 등을 제시하고 이를 위한 구체적 방안을 제시하였다.
이어서, 도출된 데이터의 수요 중 우선 해양수산부 차원에서 추진 가능한 항만·선박의 배출-오염과 관련한 데이터, 즉 가장 고수요 데이터이면서 다음 단계 데이터의 산출을 위해서 가장 시급히 확보되어야 할 ‘선박별 연료유 사용 정보’와 ‘항만 배출원별 활동데이터’의 연계·활용 가능성을 검토하였다.
마지막으로, 항만지역 대기질 개선을 위한 공공데이터의 연계 및 활용방안으로 디지털 트윈(Digital-Twin) 개념의 사이버 물리적 시스템(CPS) 기반의 ‘항만지역 대기오염 통합 모니터링 및 분석·예측 시스템(안)’을 제시하였다.
해당 시스템의 구조 및 작동체계를 살펴보면, 우선 데이터의 수요 및 기존의 데이터의 유효성을 파악하고 이를 바탕으로 수집체계를 개발하고, 사물인터넷(IoT)으로 항만의 물류공정 및 기계설비 및 장비, 나아가 항만 및 항만의 물리적 환경 등을 연결하게 된다. 그리고 이를 통해 빅데이터화된 공공데이터를 수집하고 기간계 데이터 역시 통합적으로 연계하여 이를 인공지능(AI)으로 분석·예측한다. 이와 더불어 가상 공간에서 실제 항만의 개별 구성요소부터 물류의 공정까지 자동적·지능적으로 제어할 수 있는 사이버 물리적 시스템(CPS)을 도입하여, ‘스마트 커넥티드(Smart connected)’ 개념의 지능형 자동 분석·예측 및 제어시스템을 구축하고, 이는 추후 항만물류 및 운영, 선박의 관제 등 관련 분야까지 통합할 수 있는 ‘에코-스마트 항만(Eco-Smart Port)’의 기술적 기반으로 작용하게 된다.
해당 시스템의 구축·운용으로 ‘Industry 4.0(ID 4.0)’ 기반의 ‘친환경 스마트 항만(Eco-Smart Port)’ 추진을 위한 대내외 기술역량 강화의 기반을 마련할 수 있다. 항만·선박의 배출 및 오염현황, 영향 등에 대한 정확한 기초자료의 ‘수집-생산·관리-분석·예측’ 체계를 구축함으로써, 디지털 전환의 기술적 기반을 공고히 함은 물론 이를 통하여 현상 파악 및 인과관계 규명을 기대할 수 있다. 동시에 분석 및 예측결과의 시뮬레이션, 시각화, 나아가 이를 위한 Visual-Analytic Tool 등의 기술 개발 및 적용으로, 항만 및 선박에 대한 대기오염물질 배출 저감 및 관리정책 또는 미세먼지 관련 국민 보건정책을 시행하기 전에 사전 진단 또는 부작용 등을 예측할 수 있는 시스템 구축이 가능하다.

요 약 1

 
제1장 서 론 1
제1절 연구 배경 및 필요성 1
1. 연구의 추진 배경 1
2. 연구의 필요성 6
제2절 연구 목적 10
제3절 연구 내용 및 방법 11
1. 연구 내용 및 범위 11
2. 연구 방법 13
제4절 선행연구 검토 13
1. 선행연구 분석 및 본 연구와의 차별성 13

 
제2장 항만 대기환경-영향 관련 데이터의 연계·활용 현황 17
제1절 공공데이터 연계·활용의 개념 17
1. 공공데이터 연계·활용의 개념 17
2. 스마트화의 개념 20
제2절 국내외 관련 법령 및 정책 23
1. 항만 대기환경 관리 관련 법령 및 정책 23
2. 데이터의 연계·활용 관련 법령 및 정책 41
제3절 국내외 항만 대기오염 및 영향 관련 데이터 연계·활용 현황 53
1. 국내 항만 대기오염 및 영향 관련 데이터 연계·활용 현황 53
2. 국외 항만 대기환경-영향 관련 데이터 연계·활용 현황 66

 
제3장 항만지역 대기질 개선을 위한 데이터의 연계·활용 수요 분석 73
제1절 항만의 대기오염물질 배출·오염 현황 파악 74
1. 항만의 배출원별/대기오염물질별 배출량 산정 74
2. 주요 지점에 대한 대기오염물질별 대기중 오염농도 측정 76
3. 종합 76
제2절 항만 배출 대기오염물질의 대기중 이동·확산 및 영향 파악 77
1. 대기중 농도분포 파악을 위한 대기질 모사 및 분석 77
2. 주요 항만 도시의 지역/지점별 건강 위해성 평가 78
3. 종합 79
제3절 항만 대기오염물질 통합 분석·예측 80

 
제4장 데이터 연계·활용의 장애 요인 및 개선방안 83
제1절 데이터 연계·활용의 장애 요인 분석 83
1. 데이터의 공유·활용을 위한 제도 및 체계 미비 83
2. 유관부처 및 기관별 업무·관할 경계의 법적 근거 미비  85
3. 무분별한 스마트화 추진 우려 86
제2절 데이터의 연계·활용을 위한 개선방안 87
1. 데이터의 공유·활용을 위한 범부처 차원의 전략 마련 87
2. 범부처 차원의 협조체계 구축 88
3. 국가 또는 부처 차원의 체계적인 스마트화 전략 추진 필요 90

 
제5장 항만지역 대기질 개선을 위한 데이터의 연계 및 활용방안 93
제1절 국내 항만 및 선박 활동데이터의 연계·활용 가능성 검토 93
1. 선박별 연료유 사용 정보 94
2. 항만의 배출원별 활동데이터 96
제2절 항만지역 대기질 개선을 위한 데이터의 연계 및 활용방안 103
1. 항만 배출원별 대기오염물질 배출량 분석 및 예측 시스템 103
2. 주요 항만도시별 대기오염물질 대기중 농도분포 분석 및 예측 시스템 104
3. 주요 항만도시별 대기오염물질 건강 위해도 분석 및 예측 시스템 106
4. 항만지역 대기오염 통합 모니터링 및 분석·예측 시스템(안) 108


제6 장 결론 및 정책제언 113
제1절 결론 113
제2절 법제도 정비방안 116
1. 항만 대기질 관련 공공데이터의 수집 116
2. 공공데이터의 연계 및 공유를 위한 조치 117
3. 수요 기술 및 시스템 관련 기술 기준 및 표준화 119
제3절 정책제언 120
1. 데이터의 공유·활용을 위한 범부처 차원의 전략 마련 필요 120
2. 국가 또는 부처 차원의 체계적인 스마트화 전략 추진 필요 122
3. ‘항만지역 대기오염 통합 모니터링 및 분석·예측 시스템(안)’ 구축 및 운용  124
4. 국내외 항만 대기오염물질 관리기술 표준화를 통한 신규 항만 환경시장 창출  125


참고문헌 127


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