[논문 리뷰] Information and communications technologies for carbon sinks from economics and engineering perspectives

Yuze Dong, Jinsong Wu|arXiv (Cornell University)|2026. 03. 02.

Forest Management and Policy인용 수 0

한 줄 요약

이 논문은 경제학적‧공학적 관점에서 탄소 흡수원 프로젝트에서 ICT 응용을 분석하고, 블록체인이 거래 속도를 40% 향상시키고 AI가 운영비용을 15% 절감함을 보이며, 향후 통합과 과제에 대해 논의한다.

ABSTRACT

Climate change has intensified the urgency of effective carbon sink solutions, yet the integration of Information and Communications Technologies (ICT) in these systems remains fragmented despite its transformative potential. This paper provides a comprehensive analysis of ICT applications in carbon sink projects from both economic and engineering perspectives, a dual lens approach rarely explored in the existing literature. In carbon trading, blockchain has improved transaction speed by 40%, while AI-based optimizations have reduced operational costs by 15% in projects such as Petra Nova.Through systematic examination, we identify three key findings: (1) ICT transforms carbon economics through digital financing platforms and blockchain-based trading systems, with AI enhancing price prediction, though data interoperability remains challenging; (2) digital technologies advance both natural and artificial sequestration from forest monitoring to Carbon Capture, Use and Storage (CCUS) optimization, yet lack integrated real-time control solutions; (3) realizing ICT's full potential requires addressing its environmental costs, strengthening policy support, and fostering interdisciplinary collaboration. By bridging the economic engineering divide and mapping current applications alongside future opportunities, this paper demonstrates that deeper integration of digital technologies is essential to scale carbon sink solutions to meet climate targets.

연구 동기 및 목표

• 독자들이 핵심 프레임워크를 이해하도록 탄소 흡수원 프로젝트의 운영 및 공학적 토대를 소개한다.
• 재정 조달, 거래, 예측을 포함한 탄소 흡수원들의 경제적 운영에 ICT가 어떻게 통합되는지 분석한다.
• 자연적·인공적 격리의 공학적 구현에서 ICT의 역할을 검토하고 기술적 병목 현상을 식별한다.
• 환경 비용, 정책 필요성, ICT의 잠재력을 실현하기 위한 다학제 협력을 강조한다.

제안 방법

• 탄소 흡수원 경제학 및 공학에서의 현재 ICT 응용을 검토하고 통합한다.
• 실증적 및 이론적 근거를 바탕으로 블록체인 기반 거래, 디지털 금융, AI 기반 예측을 검토한다.
• 탄소 거래를 위한 전통적인 Browser/Server 아키텍처와 탈중앙화된 블록체인 구성의 비교.
• 혼합형 및 딥 러닝 접근법을 포함한 탄소 가격 및 시장 신호 예측 모델을 평가한다.
• 표준화, 상호 운용성 및 환경 영향에 대한 격차, 도전과제 및 향후 방향을 식별한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현재 ICT가 탄소 흡수원 프로젝트의 경제적 운영(재정 조달, 거래, 예측)에 어떻게 활용되고 있는가?
• RQ2 자연적 및 인공적 격리에서 ICT의 공학적 응용과 병목 현상은 무엇인가(산림 모니터링, CCUS 등).
• RQ3 환경적, 정책적, 다학제적 요인이 탄소 흡수원에 ICT를 효과적이고 확장 가능하게 통합하는 데 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 블록체인 기반 거래는 탄소 시장에서 거래 속도를 약 40% 증가시키고 비용을 약 15% 절감시킬 수 있다.
• AI 기반 예측 모델은 탄소 가격의 예측 정확도를 향상시키며, 특정 연구에서 RMSE와 MAPE가 감소하는 예를 보인다.
• ICT는 스마트 컨트랙트를 통한 자동화와 크로스플랫폼 상호운용성 및 시장 투명성을 높이지만 데이터 상호운용성은 여전히 도전과제다.
• 디지털 금융 플랫폼과 토큰화 자산(예: NFT)이 탄소 금융을 더 효율적으로 만들고 기록부 간의 상호운용성 가능성을 높인다.
• 자연적 및 공학적 격리 경로에서의 ICT 통합 응용은 효율성, 모니터링 및 거버넌스를 향상시키지만 환경 비용과 정책 지원 문제를 해결해야 한다.