배출권 거래제도에 따른 탄소배출 저감기술 적용 및 경제적 평가

김완배 서울과학기술대학교 산업대학원 2011 국내석사

기후변화는 IPCC 보고서와 과학적인 연구를 통해 인간의 에너지 사용에 따른 온실가스 배출이 주요 원인으로 밝혀졌으며 홍수, 가뭄, 이상기후 등의 위기상황을 초래했다. 이를 극복하기 위해 기후변화협약이 체결되었고, 개별 국가에서는 적응 및 완화 정책을 수립하고 있다.세계적으로 일어나고 있는 지구온난화(Global Warming)의 가장 큰 원인은 인위적으로 발생하는 CO2 농도 증가에 있다. 대기중 CO2 농도는 산업화 이전에 약 280ppm 이었으나 현재는 약 385ppm으로 증가하였다. 현 증가추세를 유지한다면 2100년에는 대기중 CO2 농도가 800ppm에 육박할 것이다. 대부분 기후변화모델에서는 CO2 농도가 2배가 되면 지구의 평균 표면온도가 2~3℃ 증가한다고 예측하고 있다. Non-CO2 온실가스는 배출원 중에 대부분이 산업공정이고, 점오염원이므로 저감기술 적용이 용이하다. 또한 지구 온난화지수가 높아 CO2와 비교하여 동일한 노력으로 저감 효과가 탁월하다. 그러므로 non-CO2 온실가스 저감기술 개발 및 보급이 시급한 실정이다. 또한, 최신 연소 전 및 순산소 기술로 CO2 포집 비용을 $US 8.5-43.5/tCO2(avoidance)로 줄일 수 있으며 이를 이용하여 앞서 언급한 두 부분에서 발생되는 CO2의 10%만을 절감하여도 연간 약 3,000만t을 절감할 수 있겠다. 그러나 연소 전 및 순산소 연소 기술은 CO2 포집에 있어서 미래에 실현 가능한 기술이며 이에 관한 기술과 정보가 부족하고 또한 불확실성이 존재한다. 따라서 현재 기술개발 및 실용화의 기치를 걸고세계수준의 기술개발, 혁신적 기술 창출 및 에너지/온실가스 목표 달성등의 조화로운 추구, 실제 사업화를 통한 환경일자리 창출, 산․학․연․관․민․국 제의 효율적 네트워크 구축을 통하여 폐자원 에너지화 및 non-CO2온실가스 저감을 실천적으로 달성해 나가도록 일련의 과정을 통해 새로운 시장 창출이 기대된다. The major cause for climatic changes has been found to be the greenhouse gas emission according to human energy use through IPCC reports and scientific research, and has brought about crises such as floods, droughts and other abnormal climate conditions. To overcome this, the Climatic Change Convention has been concluded, and individual countries are establishing adaptation and relaxation policies. The biggest cause of the global warming which is occurring across the world is the artificial increase in CO2 concentration. The atmospheric CO2 concentration had been about 280ppm before industrialization, but now it has increased to about 385ppm. If the current increasing trend persists, the atmospheric CO2 concentration will reach 800ppm by 2100. In most climatic change models, it is predicted that doubling the CO2 concentration will raise the average surface temperature of the earth by 2~3℃. The sources for non-CO2 greenhouse gases are mostly industrial processes, and are point pollution sources so that it is easy to apply reduction technology. Also, global warming index is high so that the reduction effect is excellent for the same amount of effort when compared to CO2. Therefore, the development and supply of non-CO2 greenhouse gas reduction technology are urgent. Also, with the cutting edge pre-combustion and pure oxygen technologies, CO2 collection cost can be reduced to $US 8.5-43.5/tCO2(avoidance); if utilized to reduce CO2 from the two parts mentioned above by 10%, this will reduce about 30 million t annually. Pre-combustion and pure oxygen combustion technology, however, can be actualized in the future in terms of CO2 collection, and the related technology and information are inadequate and there exist uncertainties. Therefore, through world-class technological development, harmonic promotion of innovative technology creation and energy/greenhouse gas goal achievements, environment-related job creation through actual commercialization, efficient network construction of industry/academia/institute/public/civil/international, the creation of a new market is expected through the series of process to practically accomplish energy utilization of waste resources and non-CO2 greenhouse gas reduction.

자연적 물순환 시스템을 가진 침투여과형 비점오염저감기술 개발

최지연 공주대학교 대학원 2010 국내석사

인간의 활동과 개발로 인하여 물 순환이 왜곡되고 기후변화를 초래하였다. 이러한 자연적 물 순환 문제점을 극복하기 위해 과거에는 개발지역에 수로 및 관거를 설치하고 심각한 홍수에 대처하기 위해 더 높은 제방을 축조하였으며, 강과 하천을 제방 속에 가둠으로써 강과 하천을 수로 및 터널화 시켰다. 그러나 이러한 방법으로 또 다른 문제점이 유발되었고 물 순환은 더 악화 되었다. 이에 대한 대책을 마련하기 위해 최근 미국 및 유럽에서는 다양한 물 관리를 시도하였다. 다양한 물 관리는 자연적 물 순환 복원을 목적으로 조경공간에 물의 저류량을 향상 시키는 등의 자연적인 방법을 이용한다. 이러한 기술은 Low Impact Development (LID) 기술 즉, 저류, 침투 등의 기작을 이용하여 물을 조경 공간 속에 함유하는 방법이다. 이는 주거지역, 도로, 상업지역, 공공지역 및 불투수율이 높은 지역에 적용하여 도시내부에 물의 저류량과 침투량을 확보하고 도시 내 열섬효과를 감소시키며 도시홍수를 저감시킴과 동시에 비점오염물질의 유출을 저감하여 수생태계를 보전 하는데 중요한 기술로 볼 수 있다. 이 기술은 좁은 국토면적과 국토의 70 %가 산지로 물이 유출되기 쉬운 지형으로 침투가 어려운 지리적 특성과 강우가 여름철에 집중강우를 보이는 기후적 특성을 지닌 우리나라에 필요한 기술이다. 또한 기존에 설치된 비점오염저감시설의 문제점을 극복하기 위한 새로운 대안으로 기존의 비점오염저감시설에 LID 기술을 접목하여 지역 및 기후적 특성을 반영한 새로운 비점오염저감시설의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 물 순환의 변화를 극복하고자 저류 및 침투기능을 포함한 비점오염저감시설인 침투도랑을 이용하여 기존의 침투도랑의 단점을 보완한 침투 및 여과형 시설로 실내실험을 통하여 새로운 비점오염저감시설을 개발하고자 하며 향후 기초자료로써 활용성이 있을 것으로 판단된다. Human activities around watershed areas result to rapid urbanization that greatly affects the environment, hydraulics and ecosystem. It increases the percentage of surface impervious to precipitation that is discharged directly into stream channels. Also, it accelerates soil erosion in stream channels. Due to increasing impervious surfaces, surface runoff and pollutant loadings also increases. Large amount of pollutants will be discharged at a short period of time. Recently, to solve the hydraulics and ecosystem problem, the United States, Europe and other countries applied several environment friendly techniques such as Low Impact Development (LID) technology. LID uses natural mechanisms such as retention and infiltration that can be applied in urban areas. It reduces heat effect and flooding in urban areas. The objective of this research is to develop an infiltration and filtration technology for a natural circulation system. It improves existing Best Management Practices (BMPs) by combining LID and BMP, considering the geographical and climatic characteristics of the site. This study presents the analysis of the water samples collected at the inflow, outflow and infiltration during the test experiment of the lab scale BMP. Different kinds of flow were tested in the BMP. First is first flush flow, second is normal flow and third, overflow. The water quality was analyzed as well as the water and mass balance. The results reveal high removal efficiency of 80-90 %. The rate of overflow occurs only in a short duration of time because its efficiency is lower compared to other tests. The infiltration ratio is approximately 1 % of the inflow and outflow. To increase infiltration ratio, it requires technical approach like soil amendment when designing BMP. The advantage of this BMP facility compared to the existing BMP facilities is its pre-treatment system because it captures and retains 75 % of sediment before it enters the filtration area. Because of this, maintenance of media in filtration area will be occasional. The monitoring data and results will represent a step forward to a better prediction of impacts in the environment and to the development of BMPs for sustainable water management.

소규모 공동주택 에너지 저감형 리모델링을 위한 에너지 성능 및 경제성 평가

김재욱 숭실대학교 대학원 2012 국내석사

As many of old houses built 20 to 30 years ago are being redeveloped and reconstructed, the world is now paying attention to environment and energy. Considering a building's life cycle, the cycle of planning, construction, management, upkeeping, and wrecking, energy-saving architecture through remodeling is desperately needed. Remodeling old buildings, instead of disassembling them and building new ones, can save energy and construction materials. Energy-saving technologies have been actively developed but its focus in on techniques for constructing a new house, building, large scale complex not on remodeling. Also, it is hard for expert businesses in remodeling to consider economics and efficiency of building materials. They have a poor acknowledge of saving energy because they are mostly small in size and lack of information. Thus, this paper suggests energy-saving technology designed for remodeling old housing. It also examines current conditions of existing buildings and measures saved energy by introducing suitable technology that saves energy. In the end, it presents the best option for eco-friendly remodeling after calculating economic benefits when using energy-saving materials. This paper is structured as follows. (1) It suggests definition of environmentally-friendly remodeling and presents why it is needed from four different perspectives. It also shows energy-saving technology in place through analyzing green buildings in and outside this country. (2) I analyzed current conditions of existing buildings to estimate energy efficiency and compared each simulation system of them. (3) First of all, I found out 53 ways to save energy through studying current cases and researches. Next, I suggested 18 ways that can be used when constructing small scale houses with the help of expert opinion. (4) I conducted a survey of 183 houses throughout the country and picked out typical small-sized apartment houses that need eco-friendly remodeling. (5) I examined two apartment houses among typical small-scaled ones and chose the scope of construction, processing, and energy-saving technology appropriate for each condition of construction site. Then I applied 7 techniques for each and estimated economic feasibility after surveying the demand for heat energy according to type and thickness of building materials. This energy-saving remodeling conserves environment and saves energy. In addition, it satisfies residents in small-sized apartment houses by providing them with environmentally pleasant place, mental security, and economical benefits. Also, construction businesses will be able to develop their capability and find their way into new markets. 20∼30년이 지난 주택의 재개발·재건축이 활발히 진행되는 지금 전 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 집중되고 있다. 건물의 전생애주기 즉, 계획단계, 건설단계, 운영단계, 유지·관리단계, 해체·폐기단계의 순환에서 환경과 에너지를 고려한다면 기존의 건물을 해체·폐기하지 않고 리모델링을 통하여 폐기에 소모되는 에너지와 건축자재, 새로운 건물의 건설로 인해 발생되는 에너지의 저감이 절실히 요구되고 있다. 현재 에너지 저감을 위한 기술은 활발히 개발이 되고 있으나 기존의 주택의 리모델링의 관점이 아닌 새로운 주택, 새로운 건축물, 대규모 단지에서 적용할 수 있는 기술로 집중되고 있다. 또한 리모델링 업체의 영세함, 정보의 부족 등으로 인하여 에너지 저감에 대한 인식이 부족하여 기술의 경제성, 재료의 성능 등을 고려하기 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 오래된 주택의 리모델링시 에너지 저감에 초점을 맞추어 적용할 수 있는 에너지 저감 기술을 도출하며, 기존의 주택의 현황을 조사하여 적합한 에너지 저감 기술의 도입을 통하여 에너지 저감량을 측정하고, 에너지 저감 기술의 자재의 성능에 따른 경제성 분석을 하여 에너지 저감형 리모델링을 실시할 때 적합한 선택을 제시하고자 한다. 본 연구의 주요 내용과 결과는 다음과 같다. (1) 리모델링에 대한 개념을 통하여 본 연구에서의 에너지 저감형 리모델링에 대한 정의를 제시하고, 에너지 저감형 리모델링의 필요성을 4가지 관점으로 제시하였다. 국내·외 에너지 저감형 건축물 사례 분석을 통하여 현재 적용되고 있는 에너지 저감 기술을 정리하였다. (2) 에너지 성능평가를 위해 현황 분석을 하였고, 현재 사용되고 있는 건물에너지 시뮬레이션 시스템간의 비교 분석을 실시하였다. (3) 사례분석과 기존 연구 고찰을 통하여 에너지 저감 기술을 1차로 53가지 기술로 정리하였고, 전문가 자문을 통하여 소규모 주택에 적용할 수 있는 에너지 저감 기술 18가지를 제시하였다. (4) 주택의 현황 조사를 위하여 전국 183개 가정에 대하여 현황 조사를 실시하여 에너지 저감형 리모델링을 요구한 대표적인 소규모 공동주택을 제시하였다. (5) 대표적인 소규모 공동주택을 대상으로 2개소에 대하여 사례 연구를 실시하였다. 각 현장 상황에 적합한 공사계획을 통하여 공사의 범위, 공정, 에너지 저감 기술의 선택을 하였다. 각각 7가지 에너지 저감 기술을 적용하였으며, 자재의 종류, 두께 등에 의한 난방에너지 요구량의 변화와 이에 따른 경제성 분석을 실시하였다. 이러한 에너지 저감형 리모델링의 적용은 환경과 에너지를 생각하고 소규모 공동주택 거주자에게는 환경적 쾌적감, 심리적 안정감, 경제적인 이익을 제공하고, 시공업체에게는 역량의 개발, 새로운 시장에 대한 개척을 제공할 것이다.

도로사업 시공단계의 탄소저감기술 선정을 위한 정량적 의사결정 지원모델 개발

유현우 연세대학교 대학원 2014 국내석사

지구온난화에 의한 환경문제가 더욱 심각해짐에 따라 전 세계적으로 온실가스 감축에 대한 관심이 계속해서 높아지고 있다. 1992년 브라질 리우환경회의 이후 1997년 교토의정서 채택, 2009년 코펜하겐협정 등을 통해 온실가스 감축을 위한 노력은 계속되고 있다. 세계 각국에서는 온실가스 감축을 위한 정책을 세우고 감축목표를 제시하여 온실가스의 발생을 줄이기 위한 계획을 보다 구체화하고 있다. 이러한 국제사회의 노력에 따라 우리나라 정부는 2020년까지 온실가스 예상 배출량을 30% 감축하겠다는 자발적인 감축목표를 발표하였다. 또한 정부의 부문별 온실가스 감축목표안에 의하면 건설업은 2020년까지 7.1%, 약 23만톤의 감축을 목표로 하고 있으며, 이를 위해 건설산업 전과정에 거쳐 탄소감축을 위한 연구가 진행되고 있다. 인프라시설의 단계별 탄소배출량을 산정한 연구에 따르면, 사용단계에서 교통량에 따른 탄소배출량을 제외하면 시공단계에서 발생하는 탄소배출량이 77~82%로 유지단계나 해체단계에서 비해 월등히 높은 것을 알 수 있다. 건설업에서의 탄소감축목표를 달성하기 위해서는 시공단계에서 발생하는 탄소배출량을 저감시키기 위한 노력이 요구된다. 하지만 탄소저감에 대한 연구는 대부분 건축물에 초점을 맞춰 연구가 진행되고 있으며, 또한 유지단계에서 발생하는 탄소배출량을 줄이기 위한 탄소저감기술 개발이 주로 진행되고 있다. 또한 탄소저감기술의 적용에 대한 의사결정을 지원하는 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시공단계에서 발생하는 탄소배출량을 감소시키기 위해 탄소저감기술을 적용하고자 할 때, 의사결정을 지원할 수 있는 정량적 의사결정 지원모델을 개발하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 문헌고찰을 통해 탄소저감기술을 평가하는 평가지표를 환경성, 경제성, 시공용이성으로 선정하였다. 또한 선행 연구와 보도자료의 분석, 전문가 자문을 통해 탄소저감기술에 대한 정보를 수집하고, 탄소저감기술의 적용에 대해 전문가들의 의사결정에 대한 설문조사를 실시하였다. 설문조사 결과를 퍼지셋 질적비교분석(Fuzzy set/ Qualitative Comparative Analysis; 이하 fs/QCA)을 이용하여 분석하였다. fs/QCA 방법은 아직 개발이 진행 중인 탄소저감기술의 적은 사례수의 한계를 극복하여 다양한 조건들의 결합적인 인과관계를 파악하는 데 적절한 방법이다. 분석 결과를 통해 의사결정의 지원모델을 제시하고 사례 검증을 통해 모델을 검증하고자 하였다. 본 연구의 결과는 건설 프로젝트의 시공단계에서 발생하는 탄소배출량을 저감하기 위해 설계 및 시공단계에서 의사결정권자들의 의사결정을 지원할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 개발이 계속해서 진행 중인 탄소저감기술에 대해 개발의 목표를 제시하여 좀 더 적용성이 높은 기술개발을 진행하는데 도움이 될 수 있을 것이다.

항공 배출가스 저감 목표를 고려한 국내 항공 배출가스 관련 제도/기술적 동향 연구

이정언 경상국립대학교 항공우주특성화대학원 2022 국내석사

유엔 기후회의에서 지구 온난화를 막기 위해 2015년 파리에서 이른바 파리 협정을 체결하였는데, 그 내용은 산업화 이전 대비 지구 평균 온도 상승폭 섭씨 2도 이하라는 목표 설정과 거기에 추가로 1.5도 이하로 넘지 않도록 노력하자는 것 이였다. 이런 기후 변화의 큰 요소가 되는 부분을 꼽자면 제트 연료 연소 과정에서 배기가스로 인해 생성되는 CO2, NOx 및 H2O와 같은 배출물이다. 그 중에서 가장 큰 영향이 되는 배출물은 두가지인데, 첫째로 순항 시 발생 되는 배기가스 내부에 존재하는 이산화탄소(CO2)이다, 이 이산화탄소는 지상에서 발생되는 이산화탄소와 마찬가지로 기후변화에 매우 안좋은 영향을 주고 있다. 둘째로는 질소산화물(NOx)인데, 이 질소산화물은 대류권의 순항고도에서 발생하여 오존에 직접적으로 영향을 미치고 있기 때문에, 지상에서 발생하는 질소 산화물 배출량보다 더 기후에 큰 영향을 주고 있다. 이와 같이 항공기에서 배출되는 배출가스는 기후변화에 많은 영향을 미치고 있다. 이런 배출가스를 항공기 기술이나 운영부문에서 획기적인 개선을 통하여 줄이는 것이 어렵기 때문에 국제항공분야의 기후변화 대응책은 산업 내부의 혁신에 의존하기 보다는 외적인 연계를 통한 인류의 전반적인 기후변화 대응할 수 밖에 없기 때문에, 타 산업의 배출가스 저감으로 생성 된 배출권이나 CDM(Clean Development Mechanism)등으로 산출된 배출권을 구매하여 항공부문의 초과 배출을 상쇄하는 전략을 고려할 수밖에 없다1. 그래서 국제민간항공기구(ICAO)에서 2016년에 결의한 국제 항공을 위한 탄소 상쇄 및 감소 제도(CORSIA, Carbon offsetting and reeducation scheme for international aviation)이 2021년부터 시행됨에 따라 우리나라는 이런 배출가스에 대한 관리 규정 마련 및 배출량 산정과 배출 가스 저감 기술 개발에 대한 필요성이 강해졌다. 하지만 우리나라의 기후변화 대응 지수(Climatechange performance index)는 2021년 기준 61위 중 53위, 매우 미흡(Very low)로 평가 받고 있다. 또한 국제 항공 분야의 환경 대책에 따라가지 못하고 이를 위한 기준 및 기술 개발에 대한 때문에 국내 항공 부문에 대한 효과적이고 적절한 배출가스 기준에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 국내 항공 분야의 배출가스 기준, 그리고 배출 가스 저감 기술 현황과 현재 항공 분야에서 날이 다르게 바뀌는 미국, 유럽과 같은 항공 선진국의 배출가스의 대응 및 배출가스 기준, 배출량 산정과 그리고 배출가스 저감 기술에 대한 분석 고찰을 통하여 국내 배출가스 기준의 배출량 산정 방법과 같은 기준 보완 및 그리고 수소 항공기와 같은 배출가스 저감 기술에 대한 발전 방향에 대한 고민 및 앞의 관련 제도, 배출가스 저감 기술에 대한 연구 내용을 바탕으로 2050년까지의 국내 배출가스 배출량 산정 및 배출가스 저감 목표를 달성하기 위한 신기술 적용 후 예상되는 배출량을 비교, 검토하여 향후 배출가스 저감 목표를 달성 하기 위한 방안을 제시하고자 한다. The United Nations Climate Conference signed the so-called Paris Agreement in Paris in 2015 to prevent global warming. Here, the goal is to increase the average global temperature by 2 degrees Celsius or less compared to before industrialization, which calls for efforts to not exceed 1.5 degrees Celsius. Some of the factors that contribute to this climate change are emissions such as CO2, NOx and H2O produced by jet fuel combustion. There are two main areas that have the greatest impact, first CO2, which is present in the emissions of cruising, is having a very bad effect on climate change, as is CO2 generated on the ground. Second, nitrogen oxides (NOx), which occur at cruising altitudes in the troposphere and directly affect ozone, have a greater climate impact than nitrogen oxide emissions on the ground. The emissions from these aircraft are affecting climate change a lot. Because it is difficult to reduce emissions through significant improvements in aircraft technology and operations, the international aviation climate change countermeasures have to keep pace with humanity's overall climate change response rather than relying on internal innovation. Thus, the International Aviation Program for Carbon Offsetting and Reduction (CORSIA) for International Aviation (ICAO) was implemented in 2021, raising the need for management regulations for these emissions and developing emission reduction technologies. However, Korea's Climate Change Performance Index is ranked 53rd out of 61st place as of 2021, and is considered very low. In addition, due to the lack of environmental measures in the international aviation sector and the development of standards and technologies for this purpose, research on effective and appropriate emission standards for the domestic aviation sector is needed. This paper supplements standards such as emission standards, emission standards, emission calculation, and emission reduction technologies in advanced aviation countries such as the U.S. and Europe, and concerns the development direction of emission reduction technologies. I would like to suggest a way to achieve it.

선박기인 온실가스 저감기술의 경제적 효과에 대한 연구 : IMO 온실가스 감축목표 달성을 위한 시장기반조치 도입효과

장상운 한국해양대학교 대학원 2019 국내석사

국제해사기구는 『선박으로부터의 온실가스 감축』을 해양환경보호위원회(MEPC)의 의제로 지정하여 감축방안을 논의하고 있다. 기후변화 대응을 위하여 국제해운의 온실가스 감축전략과 감축목표 설정을 위한 작업반이 구성되었으며, 2018년 4월 해양환경보호위원회 72차는 작업반 회의를 거쳐서 보고된 온실가스 감축 초기전략인 Resolution MEPC.304(72)을 채택하였다. 국제해사기구가 MEPC 72차에 채택한 온실가스 감축전략은 운송활동량에 대비하여 탄소집약도를 2008년대비 2030년까지 40%, 2050년까지 70% 개선을 목표로 하고, 2050년까지 총배출량을 50% 감축하는 것을 목표로 하는 감축의욕수준을 제시하였다. 감축전략에는 기술적 조치 강화와 운항적 조치의 강화를 통하여 온실가스 감축목표의 달성이 가능한 후보조치 사항들이 나열되고 있으며 이러한 조치사항들이 도입될 경우 국제해운에 큰 영향이 있을 것으로 예상된다. 그러므로 이에 대한 적극적인 대응을 위하여 온실가스 배출규제의 지속적인 확인과 효과적인 이행을 위한 준비가 필요하다. 기술적 조치의 이행을 위한 선박의 에너지 효율개선 기술적용은 선박 건조비용의 증가로 이어지고, 운항조치 이행을 위한 에너지효율 관리는 선박으로부터의 온실가스 배출량을 모니터링, 검증 및 보고를 위한 행정비용의 부담이 예상되고 있다. 하지만 시장기반조치는 배출되는 탄소에 대한 가격을 부여함으로써, 온실가스 배출량에 대한 관리 및 감축역량에 따라서 비용과 수익의 손익에 큰 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 국제해운의 온실가스 배출량 감축을 위한 국제해사기구의 논의경과를 확인하고 도입을 고려중인 조치사항에 대한 영향과 온실가스 배출저감 기술의 경제적 효과를 분석하였다. 더불어 온실가스 배출저감 기술의 한계저감비용 산출을 통하여 온실가스 배출저감에 대한 편익과 감축여력을 산출하였으며, 온실가스 배출규제의 효과적인 대응방안을 제시하고 우리나라 해운산업이 준비하고 나아가야 할 방향을 제시하였다. The International Maritime Organization is preparing for measures to reduce greenhouse gases from ships by designating them as the agenda of MEPC(Marine Environment Protection Committee). In order for the response to climate change, this Committee established working groups to prepare IMO strategy and reduction target on GHG reductions. The initial strategy on reduction of GHG emission from ships was reported to the committee and it was adopted as Res.MEPC.304(72). The initial strategy adopted at MEPC 72 aims not only to reduce carbon intensity by at least 40 percent by 2030, 70 percent by 2050 but reduce total annual GHG emissions by at least 50 percent by 2050. This strategy lists candidate measures that can achieve the goal of greenhouse gas reduction through strengthening technical measures and operational measures, and it is expected that these measures will have a significant impact on international shipping if adopted. Therefore, it is necessary to continuously monitor greenhouse gas emission regulations and to prepare for effective implementation in order to actively respond to them. The use of technology for energy efficiency improvement of ships can cause an increase in the cost of ship construction, and the management of energy efficiency to implement the operation measures is expected to burden administrative costs for monitoring, verifying and reporting greenhouse gas emissions from ships. However, market-based measures will have more significant impact on profit or loss depending on the management and reduction capability of GHG by its pricing carbon emissions. In this study, discussion on GHG reduction from international shipping was reviewed so as to analyze the impact of candidate measures under consideration and the economic impacts of technologies for reducing GHG emissions. Furthermore, the benefits and costs was estimated based on marginal abatement cost of GHG reduction technologies, effective countermeasures for the response to GHG regulations and directions for the Korean shipping industry to prepare and move forward was proposed.

Estimation of GHG reduction possibility of Korea's Iron & steel industry using scenario analysis

백미숙 Graduate School, Yonsei University 2008 국내석사

본 연구는 기술 자료와 공정분석을 바탕으로 국내 철강 산업의 신기술적용에 의한 온실가스 저감효과를 예측하기 위하여 수행되었다. 시나리오 분석에는 온실가스에 특화된 하향식 모델인 LEAP모형을 사용하였으며, 국내 철강의 생산량과 에너지 소비자료를 이용하여 국가계획과 과거 추이를 반영 BAU시나리오를 작성하였다.국내외의 기술자료를 바탕으로 18가지 저감 신기술 목록을 작성하였으며, 각 공정별로 보면 코크스 공정이 3개, 소결공정 1, 제선공정 4, 제강공정 4, 압연공정 4개로 구성하였다. 이미 널리 상용화된 기술들(CDQ, ECOARC, HCR) 등은 BAU에 현재값을 반영하여 결과를 산출하였으며 기술 시나리오 상에서는 제외하였다. 국내자료가 미비한 신기술의 경우, 미국자료를 기반으로 데이터를 구성하였다.온실가스 배출량을 산정하기 위한 배출 산정 방법론으로는 IPCC 가이드라인 2006에서 권장하는 Tier1 방법론을 사용하여 계산하였으며, 배출계수 역시 IPCC 디폴트값을 사용하였다. 이를 이용하여, 2007년을 현재시점으로 2030년까지의 국내 철강산업의 에너지 사용량과 온실가스 배출량을 각 기술별로 예측하였다.분석결과, BAU 상에서 전체 온실가스 배출은 2007년에 55.9 백만 CO2톤에서 2030년 60.8톤으로 10% 증가하였다. 코크스 공정에서는 가스비회수식 코크스 오븐 기술이 2030년 기준 약 4,188 천 CO2톤으로 BAU보다 5% 감소하고 배열이용 수소제조 기술이 4,018 천 CO2톤으로 약 7% 감소하여 배열이용 수소 기술이 보다 저감효과가 높은 것으로 나타났다. 소결공정은 기술도입에 의한 변화가 미비하였다. 제선공정에서는 Midrex 기술이 19.3 백만 CO2톤으로 BAU값인 20.9 백만 CO2톤보다 7.8% 감소, Finex 기술이 19.8 백만 CO2톤으로 5.3% 감소, Dios 와 Corex 기술이 20백만 CO2톤으로 4.4% 감소를 보여 Midrex 기술이 가장 저감량이 높은 것으로 나타났다.제강공정에서는 슬래그 2차 연소형 DC 아크로 기술이 15.5 백만 CO2톤으로 BAU 16.2 백만 CO2톤보다 4.3% 감소, CONARC 기술이 14.3 백만 CO2톤으로 11.7% 감소, Comelt 기술이 14.7 백만 CO2톤으로 9.3% 감소, 연료 연소형 아크로 기술이 13.6 백만 CO2톤 16%감소로 연료 연소형 아크로 기술이 월등히 뛰어난 효과를 보였다.마지막으로 압연공정에서는, Strip casting 기술이 472.1 천만 CO2톤으로 BAU 705 천만 CO2톤보다 33% 감소, 순산소연소기술이 324.1 천만 CO2톤으로 54% 감소, 고온강재압연기술이 538.1 천만 CO2톤으로 24% 감소, 고압증기 Skid 냉각기술이 687.6 천만 CO2톤으로 3%의 저감을 보여 순산소 연소기술이 가장 높은 저감잠재력을 가진 것으로 파악되었다. In my present study, assessment of technological reduction potential for carbon dioxide emission in Korea's Iron and Steel Industry based on technical data and process analysis was performed. For Scenario analysis, bottom-up 'Long-range Energy Alternative Planning System (LEAP)' model specialized in greenhouse gas estimation was used. Business As Usual (BAU) scenario composed historical trend and governmental plans using domestic production output and energy consumption data.According to technical data of domestic and foreign, a list of 18 reduction technologies was prepared (3 coking technology, 1 sintering technology, 4 ironmaking technology, 4 steelmaking technology and 4 roll & mill technology). Some technologies are already fully commercailized (CDQ, ECOARC, HCR) were also included in BAU scenario.Calculation of carbon dioxide emission was carried out by using Tier 1 method from recommended IPCC guidelines 2006 and emission factors were also selected from IPCC default factor. Through these factosr, energy consumption and carbon dioxide emission in iron & steel industry was estimated from year 2007 (current account) to 2030.In results, whole process emission of BAU scenario will increase by 10% from 55.9 million tonne CO2 in 2007 to 60.8 million tonne CO2 in 2030. In case of each process, under coking process, non-recovery coke oven technology had 4,188 thousand tonne CO2 and hydrogen produce technology had 4,018 thousand tonne CO2. These values are almost 5% and 7% reduction compared with BAU values. Sintering process technology had very tiny change. In ironmaking process, Midrex technology had 19.3 million tonne CO2 (7.8% reduction comparing with BAU 20.9 million tonne CO2), Finex had 19.8 million CO2tonne (5.3% reduction), Dios and Corex had 20 million tonne CO2 (4.4% reduction).From steelmaking process, secondary combustion of slag form had 15.5 million tonne CO2 (4.3% reduction), CONARC had 14.3 million tonne CO2 (11.7% reduction), Comelt had 14.7 million tonne CO2 (9.3% reduction) and fuel arc furnace had 13.6 million tonne CO2 (16% reduction).Lastly, strip casting had 472.1 thousand tonne CO2 (33% reduction), Oxy-combustion had 324.1 thousand tonne CO2 (54%), HDR technology had 538.1 thousand tonne CO2 (24% reduction) and ECS technology had 687.6 thousand tonne CO2 (3% reduction) in roll & mill process.

화력발전소에서의 CO2 분리.회수기술 도입에 따른 환경적.경제적 평가에 관한 연구

안세웅 연세대학교 대학원 2006 국내석사

CO2 emission from fossil fuel is a major cause for global warming, but it is hard to remove completely in actuality. Moreover, amount of energy consumption would be increasing due to continuous economic development for a country which has an industrial formation requiring much energy demand. Therefore, we need to consider not only device for CO2 mitigation but also impact when mitigation device is applied. The device for CO2 emission mitigation is to be classified into three field-cut down energy consumption, development for CO2 recovery and removal technology, and development of alternative energy technology. Among these, CO2 recovery and removal technology has a merit which could be applied to process in near future, so research for CO2 recovery and removal is actively progressing in Korea. In this study, environmental and economic assessment according to energy policy for climate change agreement and extend of CO2 reduction technology is accomplished based on BAU and alternative scenario. Long-range Energy Planning (LEAP) system was used to analyze the alternative scenario and results were shown quantitatively.$$a$$a 2005년 2월, 교토의정서가 발효됨에 따라 기후변화협약은 국가의 직접적인 경제문제로 발전하는 새로운 국면을 맞게 되었다. 특히 우리나라의 경우 지난 수 십 년 동안 정부 주도하에 이룩한 고도성장과 저에너지 가격 정책으로 인하여 에너지 다소비형 산업 구조를 형성하게 됨에 따라 적극적인 정부의 정책이나 에너지 소비 경향의 변화 없이 기후변화협약에 따른 에너지 사용 규제가 구체화 될 경우 막대한 경제적 손실을 입게 될 것으로 예상된다. 따라서 현재의 에너지 이용 시스템을 유지하면서 지구 온난화 현상에 대처할 수 있는 현실적인 방법이 제시되어야만 한다.$$a$$aCO₂배출을 저감하기 위한 방법은 크게, 에너지 소비 절약 기술 개발, CO₂회수․제거 기술 개발, 대체에너지 기술 개발로 나눌 수 있다. 이 중 CO₂를 회수하여 제거하는 방법은 비교적 단기간 내에 실제 공정상에 적용할 수 있고, 회수한 CO₂의 재이용이 가능하다는 점, 그리고 국내 경제 활동 위축에 미치는 영향이 적다는 장점을 가지고 있어, 기후변화협약에 대응한 전략 중 하나로 주목받고 있다.$$a$$a개발 기술에 대한 평가와 이에 따른 영향분석 연구 또한 기술 개발과 더불어 반드시 수행되어야 할 과제이다. 개발된 기술에 대한 효율성과 환경적/경제적 영향 분석이 선행적으로 이루어져야만 기술개발의 타당성 및 실공정 도입 여부가 결정될 수 있기 때문이다. 그러나 우리나라의 경우 저감기술 개발은 지속적으로 이루어지고 있으나 그 기술에 대한 적용가능성을 평가할 수 있는 분야의 연구는 체계적으로 이루어지고 있지 않은 것이 현실이다.$$a$$a본 연구에서는 CO₂회수․제거 기술 중 대표기술인 화학흡수법, 흡착법, 막분리법, 순산소연소법을 선택, 에너지․경제 모형인 LEAP (Long-range Energy Alternatives Planning system)을 이용하여 우리나라 전력부문에서의 저감기술 도입에 따른 시나리오 분석을 수행하였다.$$a$$a

가솔린 엔진의 배기 배출 특성과 저감기술에 관한 연구

이남석 전남대학교 대학원 1999 국내석사

본 연구는 가스 크로마토그래프를 이용하여 가솔린 엔진에서 배출하는 개별탄화수소와 포름알데히드의 배출특성을 파악하고, HC adsorber와 포름알데히드 저감용 촉매를 이용하여 이들 배출가스의 저감 기술에 관하여 연구하였다. 탄화수소는 adsorber에서, 100℃이하에서는 물리적인 흡착에 의해서 효과적으로 흡착을 시켰으나, 100℃ 이상의 온도에서는 adsorber내부에 함유되어 있는 Pd/Rh촉매의 활성화로 급속히 저감한다. 배출되는 탄화수소 중 가벼운 개별탄화수소는 혼합기가 농후하고, 엔진회전수가 느려질수록 많이 배출된다. 이들 대부분이 methane, ethylene, n-butane으로 구성되어 있다. 저온의 온도조건에서는 C1부터 C6들의 게별탄화수소들이 흡착시작 후 흡착된 양이 증가하며 150초이후에는 일정한 양으로 배출되지만, Pd/Rh촉매의 활성화가 시작하는 온도조건에서는 탄화수소 분자가 adsorber에서 촉매반응으로 깨짐현상이 발생하여 C1, C4, C6의 배출농도는 급격히 감소하지만, C2, C3, C5의 농도는 증가한다. 가솔린 엔진에서의 포름알데히드의 배출은 혼합기가 희박할수록, 저속 운전일수록 많이 배출하며, 저감용 촉매의 정화효율은 Pt/Rh > Pd/Rh > Pd/Pt 의 순이다. 거리에 따른 Pt/Rh의 정화효율은 거리가 멀어짐에 따라 증가한다. This paper describes the characteristics of individual hydrocarbons and formaldehyde emission in the gasoline engine and its reduction technology using the HC adsorber and some kinds of catalysts. It was found that hydrocarbons were efficiently trapped during the adsorber temperature below 100℃ by physisorption, and were reduced gradually on the adsorber at temperature above 100℃ by the catalytic activation of Pd/Rh catalyst. At the adsorber temperature of 50℃, the trapping concentration of light individual hydrocarbons(C1-C6) were increased after starting adsorption to 150 seconds, and its concentrations were set at constant value after 150 second. At the adsorber temperature of 100℃ in comparison with temperature at 50℃, concentrations of C1, C4 and C6 were significantly decreased, but concentrations of C2, C3 and C5 were increased because of molecular cracking each other hydrocarbon molecules. Formaldehyde emission increases as the fuel/air mixture to be lean and as the engine speed decreases. The Pt/Rh catalyst has the highest reduction performance and it reduced the formaldehyde as the distance from engine exhaust manifold increases.

석탄화력 미세먼지 감축협약 이행의 환경개선 효과와 사회적 편익 연구 : 발전공기업의 미세먼지 감축로드맵을 중심으로

유찬효 중앙대학교 산업창업경영대학원 2021 국내석사

Since a few years ago, fine particulate matter has become the first daily routine to be prepared with the weather. As such, the public's interest and concern about fine particulate matter is very high, and it is turning into a situation in which the value of life and the environment is far ahead of the value of the economy. In response, the government has implemented special measures to reduce fine particulate matter, especially for coal-fired power plants, which are too strong to be accepted by conventional common sense. According to the National Recognition Survey (2019.9) conducted by the National Climate and Environment Conference, 95.2 percent of the respondents agreed on a plan to adjust the operation rate of coal power generation or limit output during the period of high concentration of fine particulate matter (December to March). As such, the public's demand for fine particulate matter reduction is very large. In order to dispel such concerns among the public, energy and public companies operating coal-fired power plants signed an agreement with the government to reduce fine particulate matter emissions by more than 50% by 2030 through innovative changes in the framework of environmental facility operation, which used to be operated at 20-80% of the existing standard for allowing air pollutant emissions, and by introducing, developing, and operating world-class technologies. Reflecting this as the No. 1 ranking in the company's management goals, power generation companies set management goals to reduce air pollutant emissions by 70 percent to 86 percent from 2015, recognize it as a matter of survival, and establish and implement management strategies. In this study, a road map for reducing fine particulate matter, which was established to implement the reduction agreement, was obtained and analyzed in order to assess the magnitude of social benefits when the reduction target was achieved by the efforts of energy public enterprises. The channels and means for achieving the reduction target were identified, and the effects of environmental improvement were estimated and converted into economic value, thereby confirming the scale of social benefits. At the same time, we examined the characteristics of fine particulate matter emitted from coal power generation and emission reduction facilities in detail, and included the latest technology trends and technologies to be applied in the future, so that we could understand the route of particulate matter reduction. In addition, it was intended to enhance accessibility for general researchers, not experts, to analyze methods of social benefits by describing the effects of environmental improvement on fine particulate matter and the current status of domestic and overseas flows from the past until recently. According to the calculation of the reduction amount by the implementation of the air pollutant reduction roadmap by the power generation companies compared to 2015, a total of 60,563 tons, including 21,208 tons of PM2.5, including the second generation, will be reduced by 2030. Thirty years after completion, the total amount of reduction calculated by considering the closing of each plant reached 1970,081 tons, including 32,942 tons of PM2.5. This can be measured in size given that about 200,000 tons of air pollutants are emitted by all power plants in Korea for a year. The total social net benefit calculated using these improved effects was estimated at 76.2478 trillion won until 2030, and the total net benefit if environmental improvement effects were maintained until the abolition of each generator was 335.9981 trillion won. The reason for the increase in net benefits after 2030 is that the effect of implementing environmental improvement through intensive investment in the fine particulate matter reduction road map by 2030 will be maintained until the abolition of each generator after 2030. This research has significant implications for establishing measures for fine particulate matter in the light of quantifying eco-friendly improvement efforts into environmental improvement effects and confirming that the scale of improvement effects and social benefits generated from reduction efforts is very large. However, uncertainties due to the implementation of additional reduction measures or policy changes have not been included in the study, and limitations exist that have been carried out to a limited extent, such as the exclusion of the public benefit effect of greenhouse gases. 몇 년 전부터 미세먼지는 기상과 함께 가장 먼저 대비해야 하는 일상이 되었다. 그만큼 미세먼지에 대한 국민들의 관심과 우려는 매우 높으며 기업들에게는 경제의 가치보다 생명과 환경에 대한 가치가 훨씬 우선시 되는 상황으로 변하고 있다. 이에 대응하여 정부는 국내 경제에 미칠 파장까지도 감내하면서 강도 높은 미세먼지 특별대책들을 시행하고 있으며, 특히 석탄화력에 대한 미세먼지 감축 정책과 감축요구는 기존의 상식으로는 수용하기 힘들 정도로 강도가 크다. 국가기후환경회의에서 시행한 국민인식 설문조사(2019.9) 결과에 따르면 미세먼지 고농도 시기(12∼3월)에 석탄발전의 가동을 중단하거나 출력을 제한하는 가동률 조정방안에 대해 응답자의 95.2%가 찬성하는 것으로 나타났다. 이렇듯 미세먼지 감축에 대한 국민들의 요구는 대단히 크게 나타나고 있다. 석탄화력을 운영하고 있는 에너지공기업들은 이러한 국민들의 우려를 불식시키기 위해 정부와 미세먼지 감축협약을 체결하고, 기존에 법으로 정한 대기오염물질 배출허용기준치의 20∼80% 수준에서 운영하던 환경설비 운영의 틀을 혁신적으로 변경하여 세계 최고 수준의 기술을 도입하거나 개발, 운영하는 등의 노력을 통해 2030년까지 미세먼지 배출량을 2015년 대비 50% 이상 감축하기로 약속하였으며, 발전사들은 이를 회사 경영목표의 제 1 순위로 반영하여 2030년까지 미세먼지 배출량을 2015년보다 70%∼86% 줄이는 것을 경영목표 설정하고 생존의 문제로 인식하며 경영전략을 수립하여 실천하고 있다. 본 연구에서는 이러한 에너지공기업들의 노력으로 달성하고자 하는 감축목표를 달성했을 때, 사회적 편익의 크기는 어느 정도인지 가늠해 보기 위해 감축협약을 이행하기 위하여 수립하였던 미세먼지 감축로드맵을 입수하여 분석하였다. 감축목표 달성을 위한 경로와 수단을 확인하고, 이로 인한 환경개선 효과를 추정하여 경제적인 가치 환산하고, 이를 통해 사회적 편익의 규모를 확인하였다. 이와 함께 석탄발전에서 배출되는 미세먼지의 특성과 배출저감설비에 대해서도 자세히 살펴 보았고, 최근의 기술 동향과 미래에 적용하고자 하는 기술까지도 본 내용에 포함시켜 미세먼지 감축경로를 이해할 수 있도록 하였다. 또한 미세먼지에 대한 환경개선 효과와 사회적 편익 추정방법에 대하여 과거부터 최근까지 국내외 흐름과 현황을 자세히 기술하여 전문가가 아닌 일반 연구자도 사회적 편익 연구방법 분석 시 접근성을 높이고자 하였다. 발전사들의 미세먼지 감축 로드맵 이행에 의한 감축량을 2015년과 비교하여 산정한 결과 2030년까지는 2차 발생을 포함한 PM2.5 21,208 톤 등 총 60,563 톤이 감축되는 것으로 분석되었으며, 준공 후 30년이 경과되어 각각의 발전소 폐지시까지를 고려하여 산정한 감축량은 PM2.5 32,942 톤 등 총 197,081 톤에 이른다. 이는 국내의 모든 발전소에서 1년간 배출하는 대기오염물질이 20만 톤 정도임을 감안하면 그 크기를 가늠할 수 있다. 이렇게 개선된 효과를 이용하여 산정한 총 사회적 순편익은 2030년까지는 76조2478억 원, 환경개선 효과가 각각의 발전기 폐지시까지 유지될 경우의 총 순편익은 335조9981억 원으로 분석되었다. 2030년 이후에 순편익이 증가하는 이유는 미세먼지 감축로드맵에서 2030년까지 집중적인 투자를 통해 환경개선을 시행한 효과가 2030년 이후에 각각의 발전기 폐지시까지 지속적으로 유지되기 때문으로 분석되었다. 본 연구의 친환경적 개선노력을 환경개선 효과로 정량화하고, 이를 통해 감축노력으로부터 발생한 개선 효과와 사회적 편익의 크기가 매우 큰 규모라는 점을 확인하였다는 점에서 햐후 미세먼지 대책 수립에 있어 시사하는 바가 크다. 다만 추가적인 감축대책 시행이나 정책 변화로 인한 불확실성은 연구에 포함하지 못했고, 온실가스의 공편익 효과 배제 등 한정적인 범위에서 연구를 수행한 한계가 존재하고 있다.