기후변화 과학 대기중 온실가스 농도 증가 지구평균 온도 및 해수면 상승 생태계파괴, 수자원 부족, 농업생산성 하락, 식량부족, 전염병/질병 만연

대기중 온실가스 농도의 역사

지난 400,000만년 동안 대기 중 이산화탄소 농도의 변동폭은 180-300ppm. 지난 400,000만년 동안 지구온도가 지금보다 2-3도 상승한 적은 단 3번이며 2-3도 상승하는데 수 만년 걸렸음 (현재 온도상승 전망: 100년 후 4도)

임계점: 2-3도? (IPCC 3차,4차보고서) 10-40% 생물종 멸종위험 Vegetation: CO2 흡수원배출원 식량증산 한계점 물부족 악화 극한기후의 일상화 해양생태계 파괴위험 인간 질병 극지방, 그린랜드 빙상의 해빙속도

대기중 Carbon stock 증가가 문제의 핵심 년간 대기중으로 배출되는 Carbon 총량 = 217 Gt 인간에 의한 배출 = 전체의 3% 이중 상당부분은 대기중에 잔류, carbon stock 증가초래

CO2배출량 50%는 100년에 걸쳐 Ocean, 년간 배출량 (화석연료 + 삼림벌채): 6 GtC ---------------------- 온난화 결과 영구동토층 해빙에 따른 추가적 배출 예상: 1 GtC/y (현재 감축노력의 효과를 전면적으로 무력화 시킴) 1860년부터 현재까지 CO2 누적배출량 = 300 GtC CO2배출량 50%는 100년에 걸쳐 Ocean, Vegetation에 흡수 CO2배출량 20%는 수 천년에 동안 대기중 잔류 지구온도 상승하면 Ocean, Vegetation의 CO2흡수능력 하락 지구온도상승동토층 해빙추가배출 대기중 CO2농도 계속 증가 온도상승 저지하려면CO2 배출 감축0 목표온도에 따라 감축량 결정

온도상승 2도 제한하려면 (IPCC 4차보고서): 감축시점: 2015년부터 CO2 배출총량 감축 감축량: 2050년 배출량 = 2000년 대비 50-85% 감축 2도 이상에서 제한한다면 감축시점은 2015년 이후; 2050년 감축량도 감소 비용/혜택 분석에 의한 감축시점 선정이 아님

지구온도가 2도 이상 더워질 확률은 ?: 향후 50년 CO2누적배출량에 따라 결정 2000-2050년 CO2 누적배출량을 1000 GtCO2으로 제한하면 지구온도 2도 이상 상승할 확률 = 25% 같은 기간 누적배출량을 1,440 GtCO2 제한하면 2도 이상 상승확률 = 50% 2000-2006년 동안 CO2 누적배출량은 234 GtCO2; 화석에너지의 확인매장량은 2500 GtCO2를 초과하고 있음; 확인 매장량의 ½ 이하로 소비할 때 2도 초과 확률을 50%로 막을 수 있음 G20 합의 (2050년에 2000년 대비 50% CO2 감축)가 실현될 경우 지구 온도 2도 이상 상승확률= 12-45% 2020년 CO2배출량이 2000년 대비 25% 이상일 경우, 지구온도 2도 이상 상승확률 = 53-87% Source: M. Meinshausen, “Greenhouse gas emission targets for limiting global warming to 2º C” Nature 30April 2009

Article 2 of UNFCCC To achieve stabilization of GHG concentrations at a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system Such a level should be achieved within a time frame sufficient to allow ecosystems to adapt naturally to climate change, to ensure that food production is not threatened and to enable economic development to proceed in a sustainable manner

Defining dangerous climate change 2º C increase: an upper limit to prevent grave damage to ecosystems and non-linear impacts (WMO/ICSU/UNEP Advisory Group on Greenhouse Gases, 1990) 1º C increase relative to 2000: dangerous judging from sea level rise and species extinction (Hansen, 2006) Limit to 550 ppm CO2 equivalent and start immediate reduction of emissions (Stern, 2006) 2º C above pre-industrial (EU,2005)

What is dangerous interference with the climate system? 어느 선까지 기후변화를 허용할지 global 합의가 있어야 함: 기후시스템, 식량생산, 생태계에 대한 영향과 지속가능한 경제사회발전에 대한 요구 충족 과학이 답할 수 있는 부분은 제한돼 있음 궁극적으로 규범적 판단; 윤리적, 문화적, 정치적 선택

기후변화 경제학 감축비용의 추정 - 안정화 목표 달성에 필요한 감축비용 ▪ 450 ppm, 550 ppm, 650 ppm ▪ 지구온도 상승 한도; 2도 , 3도, 감축정책 효과 분석: 탄소세, 배출권거래제, 기술기준제도, R&D정책, 저탄소에너지보조,… 안정화목표의 비용/효과 분석 - 탄소배출의 사회적비용 (기후변화 피해비용) - 한계감축비용

온도상승 허용치를 낮출수록 감축비용 증가 (GDP Loss, AC, Carbon price) 미래로 갈수록 감축비용 증가

GDP 감소 (Case III): 2030년 0-2.5%; 2050년 0-4.4%; 2100년 0-6.5% CO2 가격 (Case III): 2030년 $18-79; 2050년 $30-155; 2100년 $35-350

감축 잠재량은 CO2가격이 결정 (얼마나 지불할 수 있나?) 개도국의 감축잠재량 > 선진국의 감축잠재량 (세계 전체로 감축비용을 최소화하려면 개도국의 감축참여 필수) 2030년 탄소가격 대비 감축량

부문별 감축 잠재량의 평가 전력생산, 빌딩, 수송, 산업 부문에서 CO2 가격효과 큼 - 산업공정,수송, 빌딩부문에서는 기술기준제도등으로 보완필요 농업, 삼림, 폐기물 부문에서는 CO2 가격 대비 감축량 저조 - 가격외적 감축방안으로 보완 해야함

탄소배출의 사회적비용 지구 대기중 온실가스 농도가 산업혁명 전 대비 2배 증가했을 때 (550 ppm) 예상되는 사회적 비용은 $8-189/tCO2 (2030년) 추정 (IPCC AR4, WG III, Ch.3 p.233) 탄소배출의 사회적비용에 대한 불확실성 - climate sensitivity 2-4.5도의 불확실성 - 예측불가의 극심한 기후이변 피해에 대한 불확실성 - 생태계 피해 등 비시장적 영향의 시장가치화에 대한 불확실성 - 생명가치의 추정 - 할인율에 대한 민감한 반응 2030년 탄소가격은 $1-24/tCO2 (Case IV); $18-79/tCO2 (Case III); $31-121/tCO2 (Case I & II) 탄소의 사회적비용과 탄소가격은 모두 불확실한 추정치. 추정의 전제로 사용된 비현실적 가정때문에 탄소의 사회적비용과 탄소 가격은 과소추정되었을 가능성이 큼. 비교할 수 없음.

감축비용 상승: 감축의무가 일부 국가에 국한될 때 Big 5: 중국, 미국, EU, 러시아, 인도 Big 10: Big 5 + 일본, 카나다, 한국, 이란, 남아프리카 Source: William Nordhaus, “The impact of treaty nonparticipation on the costs of slowing global warming”, The Third Atlantic Workshop on Energy and Environmental Economics, University of Vigo, Galicia, Spain, July 208

Top 25 Countries by Share of Global CO2 Emissions, 2005 Source: William Nordhaus, “The impact of treaty nonparticipation on the costs of slowing global warming”, The Third Atlantic Workshop on Energy and Environmental Economics, University of Vigo, Galicia, Spain, July 208

CO2 감축은 탄소집약도와 에너지집약도 총하락률이 인구증가율+경제성장율을 초과할 때에만 가능 지난 200년 탄소집약도 하락율 = 0.3%/y 지난 200년 에너지집약도 하락율 = 0.9%/y GDP 1단위 당 탄소함유량은 년율 1.2% 감소 대부분의 CO2 배출 시나리오는 GDP 단위 당 탄소함유량 감소 년율 2.5% 예상 감축시나리오에서는 GDP 단위 당 탄소 감소율 년2.5% 초과

배출원 별 감축부담의 평가 배출원: 에너지, 토지이용, 비에너지부문 온도상승 허용치가 낮을 수록 에너지부문에서 더 많은 감축필요 비에너지부문의 기여도는 변동없음 토지부문의 기여도는 불확실: 배출원이기도 하고 흡수원이기도 함 (토지이용에 대한 바이오에너지와 기존용도의 경쟁)

다양한 기술이 활용돼야함 단, CCS는 장기적 대안이며 온도상승 허용치가 낮을 경우에는 단기적으로도 활용전망 CCS 확산에는 많은 시간이 소요될 것이며 높은 CO2가격이 요구될 것임 장기적으로 신재생에너지의 기여가 가장 클 것으로 예상

기후변화 정책 대기중 온실가스농도 안정화 목표 합의 지구 온실가스 배출총량 상한선 합의 년도별 온실가스 감축량 합의 국가별 감축량 배분 합의 이행시스템 구축

안정화 목표의 설정 최종 결정은 정치적 선택 기후변화 피해에 대한 위험회피성향이 사람마다 다름. 왼쪽 도표에서 risk-averser는 A2를 염두에 두고 적극적 대응을 취할 것이며, 온도상승의 평균치 보다는 fat-tail을 주시하고 대응. 반면 risk-taker는 무대응 내지 소극적 대응. 기후변화 피해가 지역적으로 차이가 있기 때문에 안정화 목표치가 지역간에 다름 세대간 갈등 - 낮은 농도의 안정화 목표: 감축비용은 지금 세 대가 지불, 안정화 혜택은 미래 세대가 향유 - 높은 농도의 안정화 목표: 현재 세대는 감축비용 절감, 미래 세대는 기후변화 피해비용 지불 다자간 협상에서 정치적으로 결정될 사항

국가별 감축량 배분 과학의 영역이 아님 모든 국가가 참여해야 함 선진국이 먼저 대폭 감축해야 함 (기후변화를 초래한 가해자) 개도국은 기후변화의 피해자: 선진국은 개도국이 수행해야 하는 기후변화 적응 조치의 비용을 부담해야 함 개도국 감축에 대해서는 선진국이 재정과 기술을 지원해야 함 (개도국 능력 한계, 개도국 감축은 추가적 노력) 국별 감축량 배분은 국가간 형평성이 보장될 때에만 가능 코펜하겐 회의의 최대 난제 (AY 증후군)

기후변화 문제에 대한 국가의 선택 Do nothing or Begin doing something or Follow 저탄소경제와 탄소경제의 차이는 철기시대 경제와 석기시대 경제의 차이 석기시대 경제학자들이 철기시대 경제로의 이행을 분석했었다면 상당한 %의 GDP 손실을 추정했을 것임. 석기시대 기술로 철기시대를 구상. 지금 경제분석도 마찬가지. 감축으로 인한 GDP 손실%는 탄소경제시대가 계속된다는 가정에서 계산. IPCC 시나리오 분석결과: BAU배출량과 감축비용은 비례 (WG III, Ch 3) - BAU가 기술진보(에너지효율+탄소집약도)를 반영할 수록 감축비용 하락. - 저탄소기술 파급효과가 다른 기술보다 크다면 GDP 손실 상쇄. - ITC(induced technological change)효과도 감축비용 하락 유발 . 연구개발 신기술확산 학습효과 비용하락의 선순환 유발 연구과제: 감축비용 하락 요인과 앞에서 언급한 감축비용 상승 요인의 비교평가 위험관리 (보험) 차원의 정책 선택이 합리적 - 신규투자(발전소, 수송, 건물,인프라..)를 결정할 때 저탄소지향 투자가 기업이윤 창출에 접목되도록 탄소가격, 기술기준제도 확립 - 저탄소지향 투자의 부수적 혜택 (에너지공급안정, 대기오염감소, 에너지수입의존 도 감소)이 저탄소기술 개발로 접목되도록 R&D정책 확립

한국의 감축시나리오 구상 : 획기적 결정 CO2 증가율 감소 조치 즉각 수행. IPCC가 권고한 것 보다 20여 년 앞선 조치로서 개도국으로서는 최초의 국가 자체적 수행. 선진국의 재정/기술 지원 반대급부 없이 자체적 자발적으로 수행 - 멕시코는 8천만 톤 감축계획을 제시하면서 선진국으로부터 재정/기술 지원을 조건으로 함