지구 온난화로 인한 폭염, 폭설, 태풍, 산불 등 이상기후 현상은 일상이 되었으며, 세계 어느 곳에서든 쉽게 확인할 수 있다. 우리나라도 예외가 아니며, 최근 30년 사이 평균온도가 1.4℃ 상승하였고 온난화가 지속될 것으로 예상되고 있다.
 

국제사회는 이러한 기후변화 문제의 심각성을 인식하고 이를 해결하기 위해 선진국에 의무를 부여하는 교토의정서 채택(1997년)에 이어 개도국의 참여를 포함하는 파리협정을 2015년 채택하였다.

파리협정의 목표로 1.5℃를 제안하였으며, IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)는 2018년 송도에서 개최한 총회에서 1.5℃ 목표의 과학적 근거를 마련하고, 2030년 이산화탄소 순 배출량을 2010년 대비 45% 감축, 2050년 배출중립을 달성하여야 한다는 경로를 제시하였다.

이에 유럽은 2050년 온실가스 배출제로를 선언하고 입법화를 진행 중이며, 미국 바이든 대통령은 2035년 전력부문 배출제로, 2050년 이전 온실가스 배출제로를 선언하였다.
 

이러한 움직임에 맞추어 한국에서는 2020년 10월 문재인 대통령이 국회연설에서 2050년 탄소중립 국가를 선언하고, 경제사회 전 분야에서 탈탄소화를 위한 움직임 본격화하기 시작하였으며, 2020년 12월 “2050 장기저탄소발전전략(LEDS)”과  “2030 국가온실가스감축목표(NDC)” 정부안을 확정하였다.

이를 뒷받침하기 위해 2030년까지 온실가스 배출량을 2018년 대비 35%로 감축하는 탄소중립·녹생성장 기본법(이하 탄소중립기본법)이 2021년 8월 국회를 통과하여 EU, 영국 등에 이어 젠 세계에서 탄소중립법을 법제화한 14번째 국가가 되었다.

한국은 이산화탄소 배출량은 1990년 292.2백만톤에서 2017년 709.1백만톤으로 두배 이상 증가하여 2017년 기준 세계 배출량 비중 1.71%(9위), 누적배출량 비중 1%를 차지하고 있어 국제사회에서의 온실가스 감축을 위한 노력이 요구되고 있다.

세계 면적 중 도시가 차지하는 비율은 지표면의 약 2%에 불과 하지만 UN의 세계화 전망(World Urbanization Prospect 2018)에 따르면 도시에 거주하는 인구는 약 54% 이상이며, 향후 2050년이면 75%에 이를 것으로 전망하고 있다.

이러한 도시부문의 인구집중은 에너지, 교통, 사회, 환경 등의 다양한 도시문제를 가져오고 있다. 특히, 전체 전력의 약 75%를 도시에서 사용하고 있으며, 75%의 CO2를 배출하고 있다.

대부분의 온실가스 배출량은 도시지역에서 발생하고 있기 때문에 도시공간에서 온실가스 감축을 위한 재구조화가 필요하다. 이미 선진국에서는 새로운 시장과 세계경제 재구조화를 준비하며, 탄소중립도시로의 전환 필요성을 강조하고 있다.
 

이러한 움직임을 도시 관련 패러다임의 변화와 연계하여 살펴보자. 1920년부터 Modernism City에서는 도시의 기능을 강조하면서 물리적 확장을 위한 합리주의, 국제주의 등의 개념이 도시에 반영되었으며, 1960년 부터는 Post-Modernism City로 지역주의, 뉴어바니즘 등의 개념을 도입한 도시들이 등장하였으며, 도시에서 발생하는 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 지속가능한 개발의 개념이 적용되기 시작하였다.

1990년부터는 Eco City, 2000년부터는 Carbon neutral City로 기후변화에 대응하기 위한 생태도시, 탄소중립도시 등의 개념이 등장하기 시작하였다.

결국 지속가능한 개발과 기후변화 문제의 중요성에 따라 탄소중립도시로 변화가 이루어져 오고 있으며, 도시패러다임의 변화 격차가 40년에서 30년, 10년으로 좁아지고 있고, 기후변화 문제와 탄소중립도시로의 전환은 글로벌 이슈라 할 수 있다. 

 

도시 패러다임의 변화에 따라 2021년 현재 탄소중립도시는 글로벌 이슈로 등장하였으나 과연 어떻게 탄소중립도시를 구현할 것인가 

탄소중립기본법에서는 탄소중립도시를 “탄소중립 계획 및 기술 등을 적극 활용하여 탄소중립을 공간적으로 구현하는 도시”로 정의하고 있다.

탄소중립을 위한 다양한 계획기법 및 기술을 공간적으로 구현하기 위해서는 다음과 같은 기반이 마련되어야 할 것이다.

먼저 탄소중립도시를 조성하기 위해 탄소배출량 데이터를 구축하는 것이 가장 선행되어야 한다.

도시의 가장 하위 단위(건물이나 필지)에서 온실가스 배출량이 어떻게 발생하는지 정확하게 구축하고, 이에 대한 공간적 분석이 필요하다.

이를 통해 지역별 온실가스 발생량의 많고 적음을 판단하여 감축을 위한 공간 정책수립이 가능할 것이다.

둘째, 다양한 공간계획에 따른 탄소배출량을 예측할 수 있어야 한다. 즉, 공간계획 수립에 따라 시나리오별로 어떻게 공간적으로 온실가스 배출량이 변화하는지 예측할 수 있어야 한다.

셋째, 온실가스 감축을 위한 도시 부문에서의 각종 계획 및 및 정책을 모니터링할 수 있어야 한다. 계획 및 정책 수립에 따라 미래를 예측하고, 다시 피드백하여 그 결과를 다시 예측할 수 있는 환경이 구성되어야 한다. 

 

이러한 탄소중립도시 구현을 위해 2021년 12월 현재 정부는 과기부, 국토부, 산자부, 환경부로 구성된 다부처 연구개발 과제로 1조 7천억 원 규모의 “디지털 기반 탄소중립도시 기술개발·실증 사업”을 기획하고 있다.

2022년~2028년 총 7년 과제로 글로벌 경쟁력을 가진 ICT를 기반으로 부처 간 협력 및 도시민의 참여 생태계를 통해 디지털 탄소중립 도시를 추진하고 있다.

이를 위한 기술로 탄소중립 ICT 인프라(데이터센터, IoT 디바이스, 네트워크) 기술 개발은 과기부에서, 탄소중립 공간계획(도시, 빌딩, 도로) 기술개발은 국토부, 탄소중립 에너지(생산, 운영, 소비) 기술개발은 산자부, 탄소중립 환경(기후대기, 물, 폐기물, 흡수) 기술개발은 환경부가 담당하고 있으며, 도시 인프라의 디지털 전환 및 에너지 최적화를 위한 탄소중립 통합 플랫폼 구축을 목표로 하고 있다. 

 

 

스마트시티는 ICT 기술을 활용하여 교통·환경·주거·시설 등 도시에서 시민이 편리하고 쾌적한 삶이 가능한 도시로 관련 기술 개발에 따라 그 영역을 계속해서 확대하고 있다.

기존의 스마트시티는 교통, 방범 중심이었다면 최근에는 환경, 에너지, 생활, 복지, 의료 등 도시의 거의 모든 부분으로 확대되고 있다.

특히, 최근에는 디지털트윈 기술을 활용하여 가상의 공간에 스마트시티를 구현하여 동기화하고, IoT 센서를 활용하여 각종 정보를 실시간 모니터링하고 분석할 수 있는 환경까지 개발되고 있다. 
 

이러한 스마트시티는 탄소중립의 요건으로 제시되었던 데이터, 예측, 피드백을 충족시키며, 미래의 탄소중립도시를 구현하기 위한 적합한 개념으로 제시될 수 있을 것이다.

실제 도시에서 발생하는 탄소 배출량의 대부분은 에너지 부문으로 건물과 수송에서 발생한다.

스마트시티에서는 IoT나 5G 기술을 바탕으로 스마트건물 시스템을 통해 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하여 건물 부문의 배출량을 관리할 수 있으며, 스마트교통 시스템을 통해 효과적으로 교통체증을 감소시키고 수송부문의 배출량을 감축시킬 수 있을 것이다.

특히, 스마트시티를 통해 구축되는 다양한 부문에서 빅데이터를 기반으로 AI를 활용한 공간분석 및 시뮬레이션이 가능할 것이다. 이를 통해 탄소 배출량에 영향을 미치는 요인을 분석하고, 효과적으로 문제를 해결할 수 있다. 
 

이미 탄소중립을 위한 각종 스마트 솔루션이 스마트시티 영역에 포함되고 있으며 확대되고 있다.

스마트시티를 구성하는 기술은 탄소중립을 가속화 하는 근본적인 원동력이 될 것이며, 핵심적인 역할을 할 것이다.

스마트시티는 앞으로 우리가 추구해야 할 탄소중립을 위한 준비를 마쳤으며, 기존 스마트시티를 넘어 한 단계 진화를 목표로 하고 있다.