목재공급과 연료용 목재가 대기에 축적된 탄소저감에 미치는 잠재적 영향 : 탄소순환모형 접근법

Potential Impact of Timber Supply and Fuel-Wood on the Atmospheric Carbon Mitigation : A Carbon Cycle Modeling Approach

지구온난화의 주요 원인이 되는 온실가스 증가는 화석연료의 사용과 세계 각 지역에 분포된 산림의 벌채 및 파괴에 주로 기인하고 있다. 화석연료의 연소는 대기에 탄소를 증가시키는 반면에 산림자원과 더불어 화석연료 소비의 감소를 초래하는 연료용 목재의 사용은 대기의 탄소를 일정하게 유지하는 역할을 수행한다. 특히, 목조 주택과 목조구조물, 그리고 산림을 구성하는 나무는 지하에 매장된 화석연료처럼 대기로부터 탄소를 흡수하여 저장하는 기능을 한다. 따라서 본 연구는 지구온난화의 완화를 위해 산림자원이 기여하는 현안들을 논의하기 위해 목재시장, 화석연료시장, 탄소순환 과정을 결합한 통합모형을 개발하였다. 본 연구는 이산시간 적정제어이론을 사용하여 통합모형에 포함된 내생변수들의 적정시간경로와 운동방정식, 그리고 정상상태에서의 해를 도출하였다. 본 연구는 이 결과를 바탕으로 대기에 축적되는 탄소를 줄이기 위해 규제당국이 교부하거나 부과할 보조금 및 조세의 적정규모를 규명하였다. 아울러 본 연구는 대기에 축적되는 탄소로 인해 발생하는 사회적 비용의 증가가 내생변수들에 미치는 영향을 분석하기 위해 시뮬레이션을 시도하였다. 그 결과 본 연구는 기존연구들이 제안한 연구결과와는 달리 사회적 비용의 증가가 산림자원의 적정수확기간에 미치는 영향이 매우 미약하다는 사실을 발견하였다.

There is general agreement that global warming is occurring and that the main contributor to this probably is the buildup of green house gasses, GHG, in the atmosphere. Two main contributors are the utilization of fossil fuels and the deforestation of many regions of the world. The burning of fossil fuels increases atmospheric carbon while the burning of fuel-wood reducing fossil fuel consumption along with its forest source maintain an atmospheric carbon level. The standing timber in the forests is a carbon sink, as are wood buildings and structures, and fossil fuel in the ground. This paper is designed to examine a number of current issues related to mitigating the global warming problem through forestry. For this purpose, we develop a modeling approach by integrating timber market, fossil fuel market and carbon cycling model. We use discrete time optimal control theory to identify optimal time paths, the laws of motion, and stationary stats solutions of endogenous variables in the model. On the basis of these results, we identify the optimal amounts of subsidies to be provided or taxes to be imposed by the regulatory agency to mitigate atmospheric carbon accumulation. We also present a numerical example to help illustrate the characteristics of variables in the model when the social cost for atmospheric carbon incrementally shifts upward. A surprising result is that the social cost function for atmospheric carbon has a very smaller impact on the optimal rotation period than previous literature suggested.