온실가스 배출 관련 비용 최소화를 위한 차량의 연료별 최적 침투율에 관한 연구

Abstract

세계 주요국이 온난화 현상의 심각성을 인지하고, 온난화의 주요 원인이 되는 온실가스 배출 저감을 위해 다양한 정책을 추진 중이다. 온실가스 배출량의 대부분을 차지하는 에너지 분야 중에서 수송부문은 발전부문에 이어 두 번째로 배출량이 많다. 자동차의 연료는 과거 100여년간 가솔린, 디젤 등의 연료를 사용하는 내연기관차가 주도했으나, 최근 전기차 등 친환경차가 내연기관차의 대안으로 부상하고 있다. 각국 정부는 온실가스 배출 저감을 목표로 이러한 친환경차를 확산시키는 목표를 수립하였다. 하지만 친환경차를 확산시키기 위해 막대한 보조금 및 세제 혜택을 제공하고 있고 이를 비용으로 고려한다면 온실가스 배출 관련 총 비용 관점에서는 친환경차가 불리할 수 있다. 따라서 본 연구는 온실가스 배출 관련 총 비용 최소화를 위한 차량 연료별 최적 침투율을 도출하는 모형을 새롭게 제안한다. 친환경차 침투율이 단계적으로 확산되는 시나리오를 구성하고, 이 모형에 유전알고리즘을 적용해 자동차 연료별 최적 침투율을 도출하는 실험을 수행하였다. 실험 결과 온실가스 배출 관련 전체 비용 측면에서 친환경차 대비 내연기관차가 더 경쟁력이 있다고 해석될 수 있었으며, 친환경차 중에서는 전기차가 가장 비용 경쟁력이 높다고 볼 수 있었다. 이 같은 실험 결과는 효율적인 친환경 정책의 수립을 도모할 것으로 기대한다.

Major nations worldwide have recognized the seriousness of the global warming phenomenon and are promoting various policies to reduce GHG emissions, which are the main source of global warming. This study proposes a new optimal allocation model by vehicle type that minimizes the cost of GHG emissions in the transportation sector which is the second largest emitter after power generation in the energy sector, accounting for most of the GHG emissions. The transportation sector was dominated by internal combustion engine vehicles for the past 100 years but recently, eco-friendly vehicles such as electric vehicles have been rapidly expanding. The government has set the goal of spreading eco-friendly vehicles to reduce GHG emissions. However, the government is providing huge subsidies and tax benefits to promote eco-friendly vehicles, and if these are considered as costs, eco-friendly vehicles may be disadvantaged in terms of the total cost of GHG emissions. Therefore, the main difference between this study and previous studies is that it presents a model that derives a portfolio of vehicle types in the transportation sector from the issue of minimizing GHG emission-related costs. The scenarios consisted of the spread of electric vehicles from 20% to 40%, and the optimal proportion of each type of vehicle was derived by applying a genetic algorithm. The results show that internal combustion engine vehicles are more competitive than eco-friendly vehicles in terms of overall costs associated with GHG emissions, and electric vehicles are the most competitive among eco-friendly vehicles. The results of these experiments are expected to facilitate the establishment of efficient green policies.