탄소세 기반 교통모델링(Carbon Tax-based Transport Modeling)

1. 탄소세와 교통 부문의 연결 배경

전 세계적으로 기후변화 대응이 주요 정책 아젠다로 부상하면서, 온실가스 배출의 최대 원인 중 하나인 교통부문에 대한 규제와 감축 정책이 강화되고 있다. 특히 자동차 중심의 도시 구조와 증가하는 물류 수요는 이산화탄소(CO₂) 배출의 지속적인 상승 요인이며, 이에 대응하기 위해 탄소세(Carbon Tax)라는 시장 기반의 규제 수단이 주목받고 있다.

탄소세는 이산화탄소 또는 탄소동등가 배출량에 비례하여 연료, 차량, 물류활동에 가격 신호를 부과하는 제도로, 탄소 배출을 외부불경제가 아닌 비용으로 내부화하는 경제적 접근이다. 기존의 연비규제나 배출허용량 제한과는 달리, 수요 측 행동변화를 유도할 수 있는 정책수단으로 평가되며, 교통 수요 관리와 지속가능한 도시 이동성 확보를 위한 중요한 도구로 활용된다.

이러한 맥락에서 탄소세의 도입 효과를 정량적으로 예측하고 정책 수립에 활용하기 위한 분석 도구로 탄소세 기반 교통모델링(Carbon Tax-based Transport Modeling)이 필요해졌다. 이는 단순한 배출량 추계 모델을 넘어, 요금 변화에 따른 수단 전환, 통행행태 변화, 대중교통 수요 유도, PM 및 친환경차 확산 등 복합적인 영향을 모의하는 시뮬레이션 프레임워크로 발전되고 있다.

 

2. 탄소세가 교통 시스템에 미치는 주요 영향 경로

탄소세는 교통부문 내 다양한 경제적·행태적 결정에 영향을 미친다. 주요 영향 경로는 다음과 같다.

▷ (1) 연료 가격 상승 → 자가용 이용 감소

가장 직접적인 경로는 휘발유·경유 가격의 상승이다. 탄소세가 리터당 연료 가격에 반영되면 운행 비용이 상승하고, 통행빈도와 통행거리 감소 효과가 발생한다. 특히 단거리 자가용 통행이 줄어들며, 보행·자전거·PM 등 저탄소 수단으로의 전환을 유도한다.

▷ (2) 대중교통 상대 경쟁력 증가

자가용 이용 비용 증가에 따라, 상대적으로 비용이 낮은 대중교통의 경쟁력이 높아진다. 이는 지하철, 버스 등 수단의 이용률 증가와 함께 수송 분담률 변화를 초래하며, 교통 혼잡 완화와 에너지 소비 저감 효과로 이어진다.

▷ (3) 차량 선택 및 구매 행태 변화

탄소세는 연료비용을 지속적으로 높이는 요인이기 때문에, 장기적으로는 연비가 좋은 차량, 전기차(EV), 하이브리드 차량 등의 수요를 증가시키는 효과가 있다. 이는 차량시장 구조를 변화시키며, 자동차 제조업과 연계된 산업에까지 영향을 미친다.

▷ (4) 물류비용 전가 및 경로 재조정

화물 운송 부문에서도 탄소세는 운행비용 상승으로 작용하며, 화물요금 인상, 공급망 재편, 창고 입지 변화 등 물류 시스템 전반에 영향을 미친다. 또한 장거리 트럭 운송에서 철도·내륙수로 등 저탄소 대체수단으로의 전환이 고려된다.

▷ (5) 사회적 부담 및 정책 수용성 문제

특히 탄소세는 저소득층, 차량 의존도가 높은 지역 주민에게 역진적(regressive) 영향을 미칠 수 있으며, 사회적 수용성을 확보하기 위한 보완정책(교통비 환급, 저탄소 교통 지원금 등) 설계가 병행되어야 한다. 이러한 영향은 모델링 과정에서 반드시 고려되어야 한다.

 

3. 탄소세 기반 교통모델링의 구성 요소

탄소세 기반 교통모델링은 기존의 수요 예측 모형이나 통행 시뮬레이션에 탄소 가격 변수와 관련 민감도 계수, 수단 전환 행태, 환경편익 요소를 추가한 통합형 모델이다. 그 주요 구성 요소는 다음과 같다.

▷ (1) 교통 수단별 배출계수 데이터

차종별, 연료별, 주행조건별 CO₂ 배출계수를 확보하여 탄소세 부과 대상 및 규모를 정량화할 수 있어야 한다. 이는 국가 환경부나 국제기관(IEA, IPCC 등)의 데이터베이스를 기반으로 보정할 수 있다.

▷ (2) 탄소세 시나리오 설정

탄소세 수준은 국가별, 정책 목표별로 다르므로, 리터당 탄소세 단가, 단계별 인상률, 면세 대상 여부 등을 반영한 시나리오가 설정된다. 예: 톤당 50, 100, 150유로에 해당하는 가격 시나리오.

▷ (3) 수단 전환 탄력성 계수

요금 또는 운행비용 변화에 따라 자가용→버스, 버스→지하철, 자가용→자전거 등 수단 간 전환이 얼마나 발생하는지를 나타내는 민감도(탄력성) 계수를 포함한다. 이는 교통수요 행태 분석 자료 또는 설문조사를 통해 추정할 수 있다.

▷ (4) 시간·거리 기반 통행 시뮬레이션

탄소세 도입 후 변화된 연료 가격이 통행패턴에 어떤 영향을 미치는지 분석하기 위해, OD 매트릭스, 경로 선택 모델, 교통량-속도 함수 등을 적용하여 통행시간, 혼잡도, 거리 변화 등을 시뮬레이션한다.

▷ (5) 배출량 추계 및 감축 효과 평가

모델 결과를 기반으로 시나리오별 총 CO₂ 배출량, 감축률, 감축 단가(톤당 비용), 사회적 편익 등을 산출하고, 교통정책 평가 및 탄소중립 로드맵 수립에 활용한다.

 

4. 국내외 사례와 정책 적용

▷ 스웨덴 – 세계 최초의 탄소세 시행과 교통 변화

스웨덴은 1991년 세계 최초로 탄소세를 도입한 국가이며, 초기에는 산업 중심이었지만 점차 교통부문에 확대 적용되었다. 그 결과 휘발유 가격 상승, 연비 높은 차량 보급 증가, 자전거 통행량 증가 등의 변화가 관찰되었으며, 전체 CO₂ 배출량은 안정적으로 감소하는 반면, 경제성장은 지속되었다. 이는 탄소세와 성장의 양립 가능성을 입증한 대표적 사례다.

▷ 프랑스 – 탄소세 시도와 사회적 반발

프랑스는 2018년 교통 연료에 대한 탄소세 인상을 시도했으나, 농촌 거주민과 저소득층의 강한 반발로 ‘노란조끼 시위’가 발생하며 정책이 철회되었다. 이 사례는 탄소세 자체보다도 사회적 수용성과 형평성 고려 부족이 실패 요인임을 보여준다.

▷ 서울시 – 녹색교통지역 진입 제한과 환경요금 검토

서울시는 도심 녹색교통지역에 대해 차량 통행 제한, 혼잡통행료 도입 등을 검토하면서 탄소 배출량 기반 요금 부과 제도 도입을 시범적으로 모색 중이다. 특히 차량 등급별 차등 요금, EV 혜택 확대, 대중교통 유도 정책이 결합될 예정이다.

 

5. 정책 설계 및 모델 활용의 방향

탄소세 기반 교통모델링은 단지 세금 부과의 도구가 아니라, 행태 변화 유도, 대체 수단 투자, 사회적 형평성 확보 등 다차원적 목표를 달성하기 위한 전략적 수단이다. 이를 위해 다음과 같은 방향이 중요하다.

▷ (1) 다양한 시나리오 기반 분석

단일 탄소세 수준이 아닌, 단계별 도입, 세율 인상 속도, 지역별 차등 적용, 보조정책 병행 여부에 따른 다양한 시나리오를 모형에 반영하고, 각 시나리오의 환경 효과와 사회적 수용성을 함께 분석할 필요가 있다.

▷ (2) 교통약자 보호 정책의 내재화

모델 결과가 소득 하위 계층, 차량 의존 지역, 자가용 필수 직종에 미치는 부정적 영향을 사전에 예측하고, 탄소세 수입을 활용한 교통비 환급제, 대중교통 무상정책, EV 보조금 확대 등 재분배 장치를 동시에 설계해야 한다.

▷ (3) 전기차 및 수요관리 정책과의 통합

탄소세만으로는 한계가 있으므로, 도심 내 차량 수요 관리, 주차정책, 전기차 충전 인프라 확충 등과 결합된 다층적 모델링이 요구된다. 특히 탄소세 수익을 전기차 구매 보조나 친환경 교통 인프라 구축에 활용하는 방식은 사회적 지지를 얻을 수 있다.

▷ (4) 실시간 데이터 기반 정책 대응 체계 구축

탄소세 도입 후 교통패턴, 대중교통 수요, 차량 판매 추이, 시민 여론 등을 실시간으로 모니터링하고, 모델 예측값과 실제 데이터를 비교하여 정책 효과를 조정할 수 있는 유연한 시스템이 필요하다. 이는 디지털 트윈 기반 도시 교통 시뮬레이션 플랫폼으로 구현 가능하다.