녹색성장정책 27대 중점기술 1(949호 신문)
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  • 승인 2011.10.07 16:29
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기후변화 예측 및 모델링 개발

1. 기술의 개요


가. 기술의 정의 및 범위

기후변화유발 및 환경 인자 관측을 통해 정확성 높은 지구시스템 장기예측모델링으로 고기후/환경변화 규명/추적 및 기후변화 예측을 목표로 하는 기술
기후변화 모델링 기술 : 구성 요소 간의 상호작용과 물리과정을 모의하는 기술
기후변화 원인규명 기술 : 기후변동성 및 이상기후 분석기술, 기후변화 탐지기술 등
기후변화 관측 및 감시 기술 : 지구환경변화 감시, 관측 및 분석기술 등
기후변화 예측 기술 : 자료 DB 구축 및 관리시스템 구축 기술, 자료의 가시화 기술 등

나. 기술 트리

다. 필요성·중요성 및 파급효과
다. 필요성·중요성 및 파급효과


다. 필요성·중요성 및 파급효과


급격한 기후변화로 인한 집중호우, 태풍, 가뭄, 폭염 등의 재해 발생 빈도와 규모를 사전에 예측하고 대비하여 피해를 최소화
기후변화 관련 국제협상에서 독자적인 과학적 근거자료를 확보하여 대외협상력을 제고함
국가표준 기후변화 시나리오 생산을 통한 부문별 기후변화 영향 및 취약성 평가로 지역별 기후변화 적응방안 도출에 기여

2. 시장현황 및 전망


가. 환경 변화


각 부문별 기후변화와 자연재해의 영향이 가시화되면서 기후변화 심각성에 대한 국민적 인식의 확산, 기후변화 예측자료의 요구 증대
국제협약에 의한 온실가스 감축 관련 사업 구조의 재편 필요성 부각과 국가 차원에서의 대비책 요구


나. 시장 전망


본 기술은 공공 성격이 커서 시장 형성이 난망하므로, 기회비용으로 추산
IPCC WGI 4차 평가보고서에서 고온, 호우 빈도 증가, 태풍의 세기 및 가뭄 강화로 세계적인 피해의 증가를 예상하였으며, 기후 관련 피해가 화산 및 지진 등의 피해보다 빠르게 증가한다고 보고
지난 100년간 한반도 기온의 상승률은 지구 평균보다 크며, 인근 해역의 해수면과 수온 상승 정도, 강수량 증가, 이상기상의 빈도 또한 빠르게 커지고 있음


다. 국내외 주요기업 기술개발 및 사업화 활동

IPCC 4차 평가보고서에 기여한 11개국의 지구시스템모델은 대부분 5단계 정도의 기술 수준으로 각국의 국ㆍ공립연구소에서 개발, 운영 중임
영국의 HadGEM2 모델을 바탕으로 공동개발을 수행 중이지만, 국내 기술력은 선진국의 ‘90년 초반 수준인 3단계로 ’16년까지 선진국의 현재 수준에 도달하는 것을 목표로 하고 있음

3. 경쟁여건


가.기술·산업 경쟁력

나.국외 여건
나.국외 여건

나.국외 여건


미국, 영국, 일본 등 선진국에서는 자체 개발한 모델을 이용하여 IPCC에서 제안한 온실가스 배출 시나리오에 따른 기후변화를 예측하고 있음
기후변화 예측 자료의 신뢰도 및 극한기후에 대한 분석 강화를 위하여 고해상도 모델링, 대기 및 해양 상태에 대한 결합 자료동화 기법, 기후변화 시나리오의 불확실성 정량화 평가 기법 개발 등 기후변화 모델링 기술과 연계된 기술 개발에 주력

다. 국내 여건


지구 전체 규모보다 극심하게 변화하고 있는 우리나라 주위의 기후여건은 본 기술의 필요성을 극대화시키고 있음
1920년대 보다 겨울은 약 30일 감소, 봄과 여름은 20일 증가했고, 21세기말 아열대 기후대로 전환이 예측되며, 호우일수 연 2.8일 증가, 해수면 상승에 의해 2100년 한반도의 1.2% 침수, 2090년 벼 수확량 15% 감소 등 기후변화로 인한 피해 예상치는 큰 규모
부문별, 지역별 기후변화 영향을 평가하기 위한 기초 자료로서 기후변화 예측 자료의 필요성은 날로 증가
자체개발한 지구시스템모델을 이용한 기후예측을 수행하고 있으나, 선진국의 모델을 기반으로 만든 것으로 국제적 인정은 받지 못했음
또한 과거 기후변화에 대한 정밀한 연구결과가 도출되지 않아 4차 IPCC 보고서에 한반도주변 고기후 환경변화 연구내용이 반영되지 못했음


라.국내 이슈 및 쟁점


온실가스 감축 시나리오와 상관없이 20세기보다 빠르게 진행될 것이라고 예측되는 지구 온난화에 대하여 적절한 예측과 모델링을 통해 미리 대응하길 요구하고 있음
우리나라 지형의 특성을 반영한 독자 모델의 구축이 필요
기후변화대응 R&D는 현재 신재생에너지에 예산이 집중 투자되어, 적응 대책 수립에 근간이 되는 기후변화 예측 모델링, 시나리오 산출, 탄소수지 평가 등 핵심기술 개발에 대한 투자가 미흡 (예측ㆍ영향평가 및 적응 2.3%)
지역에 따라 달리 진행되는 기후변화에 대한 국가 차원의 일관된 적응/대응 정책 수립을 위한 국가표준 기후변화 시나리오 개발 필요
향후 온실가스 감축 관련 국제협상에서 위험한 수준의 온실가스/기후변화에 관한 격론이 예상되므로 이에 대비할 수 있는 독자 정보 확보 필요

4. 전략방향


가.기술개발·산업화 전략 방향


국공립연구소(정부 주도)를 중심으로 각 성분모델의 결합 및 통합 지구시스템모델의 관리, 운영을 주도하고, 학계 및 연구소에서는 각 기후과정 성분 모델에 대한 지속적 개발 및 전문 인력의 양성을 추진
온실가스 농도를 독자적으로 평가하기 위한 탄소추적시스템은 탄소 관측 및 자료동화, 모델이 결합된 시스템으로서 전지구/지역규모의 탄소 감시·관측 기술이 연계되어야 하므로, 탄소의 관측, 감시 인력 등 기반 인프라의 확충이 함께 이루어져야 함
국가표준 기후변화 시나리오는 현재 국내 기술력에 의해서 어느 정도 산출이 가능하지만 기후변화 시나리오의 신뢰도 확보와 자료의 불확실성을 줄이려는 노력이 필요
GEOSS와 같은 지구 관측 프로그램에 참여하여 핵심 인프라를 획득


나. 기술개발 목표
기후변화 예측모델(지구시스템모델)
단기적으로 5단계 수준의 통합 지구시스템모델 프레임을 구축한 뒤 ‘20년까지 6단계 수준의 모델을 개발하여 독자적 예측자료 산출 기반 확보
국가표준 기후변화 시나리오
우선 3종의 기후변화 시나리오를 산출하고, 중장기적으로는 독자 모델을 활용하여 신뢰도 있는 독자적 시나리오를 작성하여 IPCC 차기보고서에 기여
5 km 이하의 초고해상도 시나리오 개발
탄소추적시스템의 구축과 탄소 수지 정량화
’30년까지 탄소관측망의 최적화와 실시간 감시체계를 구축하며, 국제 공인 탄소 배출/흡수량 자료를 산출

5. 세부 추진전략


나. 기술획득 전략


원천기술개발 분야에서는 국가표준 기후변화 시나리오 산출, 지구시스템모델을 개발하기 위한 성분 모델의 결합, 관리 및 운영 등 정부 주도의 필요 기술에 집중 지원
국민 안전 및 삶의 질 향상 등 국가 차원의 공공서비스 기술에 해당하므로, 장기중점투자형에 따른 장기간의 지속적 투자로 기술력 향상이 필요함
기후변화 모델링, 예측과 관련한 주요 기술은 공공 서비스적인 성격을 가지기 때문에 정부 주도의 기술 개발 추진이 합당
기후변화 과학 분야 연구개발 활성화를 위한 관련 법령/법규 제정 및 기후변화 과학부문을 총괄할 수 있는 연구센터를 설립
국내 기술력이 취약한 탄소추적시스템 구축 등은 국제 협력 추진
시나리오 개발에 있어서 전지구모델을 도입하여 신뢰도를 확보하기 위한 상호 비교 평가를 수행하며, 지구시스템모델에서도 핵심이 되는 성분 모델의 선진 기술을 흡수
탄소추적모델 및 자료 동화에 대한 선진 기술을 도입
국내 연구진이 존재하는 일부 기술에 대해서는 학계 및 연구소와 연계된 협력 체계를 구축하고 기술 개발이 어느 정도 이루어지는 시점에서 모델 공개 활용 등을 추진
공공기술의 성격이 강한 만큼 정부의 주도 하에 연계 협력을 추진
기술 수준이 선진국 대비 70~80% 정도 향상된 ‘21년 이후 시점에서부터는 개발된 제품, 서비스의 활용을 위한 민간 참여도 유도


다. 실용·사업화 전략


전략방향


연구개발 강화 및 시나리오 활용 제고를 위한 영향평가 및 적응 그룹과의 연대 강화를 통해 수요자 중심의 시나리오를 제공하며, 해외 선진기관과의 공동연구를 통한 분석 기술의 향상
기반 기술의 확보를 위한 국제 협력 및 산학연 연계를 통한 국내 기술력 확충
기존의 아시아 탄소 관측망과 국내 관측기술을 활용하여 탄소 수치 정량화를 담보하며, 선진 우위 기술은 국제 공동 연구를 통하여 기술 도입을 시도

6. 기대효과


독자적 기후변화 예측시스템의 확보로 위험한 수준의 온실가스 농도 및 기후변화에 관한 객관적 자료 산출이 가능함에 따라 국제협상력 제고
분야별 시나리오 자료 제공으로 국민의 알권리를 충족시키며, 기후변화 악영향에 대처할 수 있는 적응, 대응체계의 확립에 기여


가. 경제적 기대효과


부가가치 창출
기상산업 활성화를 위한 제도 정비 및 기후변화 관측·감시 인프라, 예측정보의 활용 등, 관련 기상산업의 확대 가능
고용 창출
기후변화 과학부문을 총괄할 수 있는 연구센터의 설립을 통해 전문 연구 인력의 고용 확대 가능


나. 환경적 기대효과


직접적인 이산화탄소 절감 효과는 없으며, 실시간 기후변화 감시 및 탄소수지 평가 자료 생산, 국가 온실가스 감축 시 과학적 근거 자료 제공
다. 과학기술적 기대효과
실시간 감시, 통합 예측 시스템의 운영을 위한 슈퍼컴퓨팅 등 기반 인프라 시설 확보와 핵심 기술의 자립 기반 마련

<녹색성장위원회 제공>

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