[논문 리뷰] Energy Inequality in Climate Hazards: Empirical Evidence of Social and Spatial Disparities in Managed and Hazard-Induced Power Outages

Natalie Coleman, Amir Esmalian외 4명|arXiv (Cornell University)|2022. 10. 25.

Power System Reliability and Maintenance인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 2021년 눈 폭풍 유리와 허리케인 일다 동안 정전 데이터를 분석하여 기후 위기 상황에서 에너지 불평등을 조사한다. 하층층 및 인종적 소수자 공동체가 관리된 정전과 기상 재해로 인한 정전 모두에서 더 긴 정전 시간을 겪었음을 확인한다. 공간 지니 계수와 인프라 지수 분석을 통해 정전 지속 시간에 대한 중간 정도이지만 지속적인 사회적·공간적 불균형이 있음을 입증하며, 전력 공급 복구 전략과 비상 대응 계획 수립 시 정의 중심 접근이 필요하다고 주장한다.

ABSTRACT

The energy sector in the United States is ever more vulnerable to extreme climatic hazards, leading to multiple hazard-induced and managed power outages. Utility companies reportedly prioritize the restoration of power systems based on the number of outages and the size of affected populations. This approach fails to account for unequal impacts. Research in equitable infrastructure emphasizes that certain populations, such as lower income and racial-ethnic minority households, are disproportionately impacted by disruptions in the power system. Moreover, connected network qualities of the power system suggests an element of spatial vulnerabilities. However, little empirical evidence exists regarding the presence and extent of energy inequality. A main roadblock is the data collection process, in that outage data is often perishable and not found at granular spatial scales to allow the undertaking of a comprehensive analysis. Recognizing this important gap, this study collected and analyzed observational data related to Winter Storm Uri (2021) and Hurricane Ida (2021). In the managed outages of Winter Storm Uri, census tracts with lower income and more Hispanic households had a higher median duration of outages. In the hazard-induced outages of Hurricane Ida, zip codes with lower income and more black households had a higher median duration of power outages. Both the managed and hazard-induced outages had moderate levels of spatial inequality as shown through the spatial Gini and infrastructure index analyses. The findings provide evidence of pervasive social and spatial inequality in power outages during climate hazards and highlight the importance of integrating equity into the manner in which utility managers and emergency planners restore power outages.

연구 동기 및 목표

• 미국에서 극단적인 기후 사건 기간 동안 관리된 정전과 기상 재해로 인한 정전이 사회적·공간적 불균형을 보이는지 조사하기 위해.
• 두 번의 주요 폭풍에서 관측된 정전 기록을 수집하고 분석하여 정전 불평등에 대한 세밀하고 실증적인 데이터 부족 문제를 해결하기 위해.
• 소득 수준과 인종·민족 구성이 다양한 공간 척도에서 정전 지속 시간과 어떻게 연관되어 있는지 평가하기 위해.
• 공간 지니 계수와 인프라 지수 지표를 사용하여 공간적 불평등 정도를 평가하기 위해.
• 전력 공급 복구 의사결정 과정에 정의를 통합할 필요성을 입증함으로써 전력회사 및 비상 대응 계획 수립에 기여하기 위해.

제안 방법

• 시민구역 및 우편번호 단위로 눈 폭풍 유리(관리 정전)와 허리케인 일다(기상 재해로 인한 정전) 동안 전력회사로부터 세밀한 정전 데이터를 수집하고 통합하였다.
• 중위소득 및 히스패닉 또는 흑인 거주 비율 등의 사회경제적·인구통계적 특성에 따라 정전 지속 시간을 지ap도로 표현하였다.
• 지역 단위 간 정전 지속 시간의 공간적 불평등 정도를 측정하기 위해 공간 지니 계수를 적용하였다.
• 정전 지속 시간과의 상관관계를 분석하기 위해 네트워크 취약도를 평가하는 인프라 지수를 계산하였다.
• 모든 인구 규모와 정전 건수를 제어하는 다변량 분석을 통해 소득과 인종의 영향을 분리하여 평가하였다.
• 관리 정전(눈 폭풍 유리)과 기상 재해로 인한 정전(허리케인 일다) 사례 간 비교 분석을 통해 결과의 타당성을 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 극한 기상 사건으로 인한 관리 정전 기간 동안 저소득 공동체가 더 긴 정전 시간을 겪는가?
• RQ2 히스패닉 또는 흑인 비율이 높은 공동체가 기상 재해로 인한 정전에 비례하여 더 심각하게 영향을 받는가?
• RQ3 정전 지속 시간의 공간적 패턴이 사회적·인프라적 불균형을 어느 정도 반영하는가?
• RQ4 공간 지니 계수와 인프라 지수 지표가 전력 정전 분포의 불균형을 어떻게 측정하는가?
• RQ5 실증적 불균형 증거가 전력 공급 복구 절차의 공정성을 높이기 위한 유용한 정보가 될 수 있는가?

주요 결과

• 눈 폭풍 유리 기간 동안 관리 정전 시, 중위소득이 낮고 히스패닉 거주 비율이 높은 시민구역에서 중앙값 정전 지속 시간이 유의미하게 길었다.
• 허리케인 일다로 인한 기상 재해 정전에서는, 저소득 및 흑인 비율이 높은 우편번호 지역에서 더 긴 중앙값 정전 지속 시간을 기록했으며, 더 부유하거나 인종 다수 지역보다 뚜렷하게 오래 정전이 지속되었다.
• 관리 정전과 기상 재해 정전 모두에서 공간 지니 계수로 측정한 바, 중간 정도의 공간적 불평등이 나타나 정전 영향이 지리적 공간에 균일하지 않음을 시사한다.
• 인프라 지수로 나타난 인프라 취약도가 높은 지역은 특히 저소득 지역과 결합될 경우 더 긴 정전 지속 시간을 경험할 가능성이 높았다.
• 현재 전력회사의 복구 절차는 정전 건수와 영향을 받는 인구 규모를 우선시하나, 사전 존재하는 사회적·공간적 불균형을 고려하지 못하고 있음을 이 연구는 확인한다.
• 연구 결과는 전력 복구 과정에서 정의 지표를 통합하여 불균형을 줄이기 위한 긴급한 필요성을 강조한다.