• 대한환경공학회지
• /
• 제30권9호
• /
• pp.961-972
• /
• 2008

2004년 기준, 온실가스(GHG; Greenhouse Gas) 총 배출량 약 5억9,060만톤(t)$CO_2$로 배출량 세계 10위권인 우리나라는 국제 환경의 변화를 볼 때 향후 반드시 GHG를 감축해야한다. 2004년 국내 에너지 부문 중, 전력 발전 및 산업 부분에서 배출된 이산화탄소(CO$_2$)량은 총 2억9,685만t으로 우리나라 GHG 전체 발생량의 53.3%를 차지하여 이 두 분야에서 CO$_2$ 배출을 감축시키는 것이 가장 시급하고 중요한 문제이다. 또한 이 두 분야는 산업의 특성상 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술을 적용하여 효율적으로 CO$_2$를 저감할 수 있는 가장 잠재력이 높은 분야이다. 두 분야에서 효율적으로 적용될 수 있는 CCS 기술로 단기적으로는 amine을 이용한 화합흡수법이, 중, 장기적으로는 ATR(Autothermal reforming), 또는 MSR-H2(Methane steam reformer with hydrogen separation membrane reactor)가 장착된 연소 전 기술과, SOFC+GT(Solid oxide fuel cell-Gas turbine) 같은 순산소 연소 기술이 가장 유리 할 것으로 예상된다. 이와 같은 최신 연소 전 및 순산소 연소 기술을 이용하면 향후 CO$_2$ 포집 비용을 $US 8.5-43.5/tCO$_2$로 줄일 수 있으며 이를 이용하여 전력 발전 및 산업 부분에서 발생하는 CO$_2$의 10%만을 감축하더라도 약 3,000만t의 CO$_2$를 저감할 수 있겠다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권5_1호
• /
• pp.481-493
• /
• 2023

고밀도 도심지의 열섬현상이 도시 기온을 더 높이고 있으며 이로부터 대기오염 악화, 냉방 에너지 소비 증가 및 온실가스 배출 증대와 같은 부정적 영향들이 발생한다. 녹지의 추가 확보가 어려운 도시 환경에서 옥상녹화는 효율적인 온실가스 감축 전략이다. 본 연구에서는 열섬현상 현황 분석에서 더 나아가 고해상도 위성자료 및 공간정보를 활용하여 연구 지역 내 옥상녹화 가용면적 산정 후 옥상녹화가 가져오는 온도 분포 예측을 통한 열섬현상 완화도 및 이산화탄소 흡수량 평가를 수행하였다. 이를 위해 WorldView-2 위성자료를 활용하여 부산시 도시열섬 지역의 기존 토지피복을 분류하고 머신러닝 기법을 적용하여 옥상녹화 전 후 온도 분포 예측 모델을 개발하였다. 옥상녹화 면적 변화에 따른 열섬현상 완화도를 평가하기 위해 랜덤포레스트 기법을 통해 온도가 종속변수인 온도 분포 예측모델을 구축하였고, 이 과정에서 랜덤포레스트 모델의 훈련자료로 사용될 고해상도 지표 온도 도출을 위해 Google Earth Engine을 활용하여 Landsat-8과 Sentinel-2 위성자료를 융합하는 다중회귀모델을 적용하였다. 또한, 옥상녹화용 초본식생별 이산화탄소 흡수량을 기반으로 녹화 면적에 따른 이산화탄소 흡수량을 평가하였다. 연구 결과를 통해 개발된 위성자료 활용 도시 열섬현상 평가 및 랜덤포레스트 모델 기반 온도 분포 예측 기술은 도시열섬 취약 지역에 확대 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
• /
• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
• /
• pp.34-34
• /
• 2017

목질계바이오매스 중 목재펠릿은 '탄소중립(Carbon Neutral)' 연료로써 온실가스 감축 의무에 대응 가능한 에너지원이다. 하지만 목질계바이오매스 연소 시 발생되는 타르는 보일러 내부에 누적되어 효율을 감소시킨다. 타르 및 연소 불꽃에 의한 효율 감소를 최소화하기 위해 반대측면에 내화재(Castable)를 적용하여 실험하였으며 시뮬레이션을 이용하여 구조변경 분석이 실시되었다. 적용된 내화재는 비중이 낮고 단열성이 우수하여 열손실을 막아 연료비 절감의 효과를 가져 오며, 연소실 내부 청소 면적 감소로 인한 경제적 효과도 기대 할 수 있다. 분석결과를 이용하여 최적화된 펠릿보일러가 제작되었으며, 실험을 통하여 200시간 가동 후 열효율 감소량이 나타났다. 단위시간별 동일한 외부환경(산화제량, 부하, 주변 온도, 펠릿소비량)에서 실험이 진행 되었으며, 타르생성이전(Non-tar), 이후(Tar-existence) 보일러의 열효율 성능 비교실험이 실시되었다. 실험결과 타르생성이전 조건에서 구조변경 전 후 보일러의 열효율은 각각 91.87%, 90.73%로 확인되었으며, 타르생성이후 조건에서 각각 82.68%, 83.27%의 열효율을 확인하였다. 타르생성이전 대비 이후 조건에서 열효율 감소량은 각각 9.19%p, 7.46%p로 구조변경 전 대비 변경 후 보일러의 열효율이 약 1.73%p 더 적게 감소됨을 확인되었으며, 시뮬레이션 결과 타르생성이전 조건에서 구조변경 전 후 보일러의 효율은 각각 91.83%, 92.05%로 확인되었으며 타르 생성이후 조건에서 각각 85.25%, 87.43%의 열효율을 확인하였다. 타르생성이전 대비 이후 조건에서 열효율 감소량은 각각 6.58%, 4.62%로 구조변경 전 대비 변경 후 보일러의 열효율이 약 1.96%p 더 적게 감소됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권12호
• /
• pp.1249-1255
• /
• 2011

최근의 반도체 제조용 대규모 클린룸에서는 도입 외기를 가열가습 및 냉각감습하는 외기공조시스템의 에너지소비량이 클린룸 환경을 유지하기 위해 필요한 전체 공조에너지의 약 45 %를 차지하고 있다. 특히 동기(겨울철)의 경우 외기를 가습하기 위한 에너지소비량은 매우 높다. 따라서 에너지절감을 통한 제조비용 절감 및 온실가스 감축을 위해 외기부하와 관계되는 공조에너지의 사용효율 증대 및 철저한 사용합리화가 요구되고 있다. 따라서 반도체 클린룸용 외기공조시스템의 핵심 가습방식인 증기가습과 수분무가습 방식에 대한 소비전력량을 분석하는 것은 에너지절약적 측면에서 상당히 가치가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 전극봉식 가습기에 의한 증기가습방식 및 에어와셔에 의한 수분무가습방식 외기공조시스템들의 공조프로세스 및 소비전력량을 외기량 1000 $m^3$/h의 경우 기흥지역의 동기 및 하기의 피크부하에 대해 비교하는 실험을 수행하였다. 실험결과들로부터 에어와셔 수분무가습 외기공조시스템이 전극봉식 증기가습 외기공조시스템보다 연간 소비전력량이 적어서 에너지절약적임을 보여주었다.

• 환경영향평가
• /
• 제26권2호
• /
• pp.127-139
• /
• 2017

탄소 흡수원 조성과 같은 토지이용과 관련한 온실가스 감축대안 수립을 위해 다양한 생태계 시스템에서의 온실가스 잠재 흡수량 평가가 요구된다. 이 연구에서는 에디 공분산 기반의 플럭스 타워 관측자료를 활용한 순생태계교환량(Net Ecosystem Exchange: NEE)으로 국내 산림 생태계와 농경지 생태계에서의 탄소 흡수 능력을 추정하였다. 또한 우리나라와 유사한 기후조건의 국외 플럭스 타워 자료를 활용하여 국내 생태계 유형별 탄소 수지 추정결과와 비교분석하였다. 에디 공분산 기법을 이용한 산림과 농경지의 NEE 분석 결과, 우리나라의 산림에서는 연간 $-31gC/m^2/yr$에서 $-362gC/m^2/yr$, 농경지 생태계에서는 작물 재배 기간 동안 $-210gC/m^2/growing$ season에서 $-248gC/m^2/growing$ season의 값을 나타내 산림뿐만 아니라 농경지 생태계도 탄소 흡수 기능이 있음을 확인할 수 있었다. 산림의 경우 임상에 따라 시기별로 서로 다른 탄소 흡수 양상을 보였는데, 활엽수림은 늦봄과 초여름, 초가을에, 침엽수림은 봄과 초여름, 가을중순에 탄소 흡수 능력이 컸다. 또한 숲의 나이가 어리고, 활엽수나 침엽수로만 구성된 단순림보다 혼효림이 더 높은 탄소 흡수 능력을 가지고 있었다. 농작물의 성장기간 동안의 탄소 흡수량은 비트가 가장 컸고, 그 다음은 겨울밀, 옥수수, 벼, 감자, 콩 순으로 나타났다. 이러한 결과들은 향후 산림 및 농경지에서의 탄소저감 정책수립과정에 있어 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제100권4호
• /
• pp.630-638
• /
• 2011

본 연구의 목적은 북한지역의 REDD 탄소배출권 잠재량과 그 사업비용을 추정하여 REDD 사업의 경제적 타당성을 가늠해 보는 데에 있다. 북한지역의 REDD 잠재량은 국제통계의 1990년부터 2010년까지의 산림면적과 인구수를 활용하여 산정하였으며, REDD 사업비용은 북한에서 단위면적 당 생산할 수 있는 식량을 남한이 지원해준다고 가정하고, 농업 부문의 토지기회비용을 활용하여 간접 추정하였다. 북한지역의 산림전용을 참조수준 대비 25% 감소시키는 시나리오를 적용했을 때의 REDD 탄소배출권 잠재량은 20년간 4,232만~5,290만$tCO_2eq.$으로 추정되었다. 이는 우리나라 중기 온실가스 감축 목표의 28~35%에 해당하는 양이다. 한편, 북한지역에서 산림 농지로 전용한 곳에서 농사를 지을 때 얻을 수 있는 수익과 같은 수준의 REDD 사업의 수익이 보장되는 REDD 크레딧 가격, 즉 REDD 사업의 손익분기가격은 산림의 비영속성에 대한 위험율을 20%로 가정할 경우 19.19$/$tCO_2eq.$으로 추정되었다. 이 가격은 2010년 자발적 시장에서 거래된 REDD 탄소배출권 가격인 5$/$tCO_2eq.$보다 높아 경제적 타당성이 없는 것으로 나타났다. 하지만 REDD 사업이 탄소 흡수 이외에 공편익을 제공한다는 점에서는 선행연구에서 제시한 산림소실에 의한 온실가스 배출의 사회적 한계비용인 20$/$tCO_2eq.$보다 낮다는 점에서 그 타당성을 인정할 수 있다. 북한에서의 REDD 사업의 타당성은 위험율에 의해 결정된다고 할 것이다. 따라서 북한지역 REDD 사업의 경제적 타당성을 담보하기 위해서는 북한 정부와 주민들의 사업에 대한 확고한 보장과 참여가 필요하다.

• 플랜트 저널
• /
• 제13권2호
• /
• pp.46-51
• /
• 2017

본 연구에서는 정격출력 870MW, 대향류 석탄보일러의 최상부층 버너운전에 따른 보일러 연소상태 변화와 보일러 효율을 측정하였다. 시험방법은 하부와 중간층 버너가 운전중인 상태에서 최상부층 전방버너, 전,후방 버너 동시 운전, 후방 버너 운전으로 구분하여 최상부층 버너 운전에 따른 보일러 효율을 측정하였으며 시험 결과 최상부층 전 후방 버너 동시운전 > 최상부층 전방 버너 > 최상부층 후방 버너 운전의 순으로 보일러 효율이 높게 나타났다. 최상부층 전방과 후방 버너를 동시에 운전할 경우 보일러 노 내 열흡수율 증가 및 대류전열면 좌우 증기온도 편차가 감소되었다. 보일러 열흡수율 개선에 따라 보일러 배기가스손실 감소 및 석탄공급량이 후방버너 운전 대비 8t/h 감소하였으며, 이는 연료비 절감은 물론 온실가스 배출량 감축에도 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 자원ㆍ환경경제연구
• /
• 제29권4호
• /
• pp.499-520
• /
• 2020

우리나라 제조업 부문의 상대적 전력투입비율은 OECD 국가들에 비해 높은 편이며 이는 전력가격이 OECD 평균보다 상대적으로 낮은 데에 기인한다. 또한 전력부문은 한국에서 온실가스 배출의 상당한 비중을 점유하고 있는데, 2018년 기준으로 전력생산의 투입연료로 석탄과 천연가스가 41.9%와 26.8%를 차지하기 때문이다. 따라서 우리나라 제조 부문에서 전력가격을 인상할 필요가 있으나 중소기업이 대기업보다 상대적으로 더 많은 영향을 받을 것이라는 우려가 있다. 본 연구는 시간가변적 파라메터 모형인 Kalman Filter 추정법을 이용하여 철강산업에서 대기업과 중소기업 전력수요의 가격 탄력성과 산출 탄력성을 추정하였다. 분석 결과, 기업의 크기에 상관없이 산출량 변화가 가격변화보다 전력수요에 더 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 대기업에서 전력수요에 대한 가격탄력성뿐만 아니라 산출탄력성의 분산이 중소기업보다 더 큰 것으로 추정되었다. 정책적 함의는 철강산업과 같은 에너지다소비 업종에서 어떻게 전력수요를 감축할 것인지에 관련되어 있다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권2호
• /
• pp.169-181
• /
• 2023

최근 지구온난화의 주원인인 이산화탄소(carbon dioxide, CO₂)의 배출량을 줄이기 위하여 한국은 탄소 배출량 감축목표와 탄소 중립을 선언하였으며, 이에 따른 지역별 배출량과 대기 중 CO₂ 농도의 정확한 평가가 중요해지고 있다. 본 연구에서는 Orbiting Carbon Observatory-2 위성자료와 CO₂ 배출량 자료를 활용하여 위성기반 대기 중 CO₂ 농도와 배출량의 시공간적 차이를 확인하고, 이러한 차이를 식생 성장에 따른 광합성 반응지수인 태양유도 엽록소 형광(solar-induced fluorescence, SIF)을 이용하여 설명하고자 하였다. 2014년부터 2018년까지 한국 지역에서 환경부 온실가스종합정보센터(Greenhouse Gas Inventory and Research Center, GIR) 및 Emissions Database for Global Atmospheric Research (EDGAR) 배출량은 지속적으로 증가하였지만, 위성에서 관측된 CO₂ 농도는 2018년에 전년 대비 감소하는 것으로 나타났다. 지역적으로 살펴보면 경기도, 충청북도는 2018년에 GIR, EDGAR 배출량이 증가하였지만 CO₂ 농도는 감소하였다. 또한, 배출량과 위성관측 CO₂ 농도의 상관성분석에서 서울과 강원도 지역에서 각각 0.22 (GIR), 0.16 (EDGAR)으로 낮은 상관성을 보였다. 대기 중 CO₂ 농도는 SIF와 지역별로 상이한 상관관계를 보였는데, 5~9월의 CO₂-SIF 상관성분석에서 서울과 경기지역은 -0.26의 음의 상관계수를, 충청북도와 강원도는 0.46의 양의 상관계수를 보이며 CO₂ 흡수와 대기 중 농도의 관계성이 지역별로 차이가 있음을 밝혔다. 따라서 대기 중 CO₂ 농도와 배출량 사이의 관계성을 분석함에 있어 CO₂ 흡수 과정에 대한 고려가 필요하다는 것을 시사한다.

• 청정기술
• /
• 제24권3호
• /
• pp.212-220
• /
• 2018

순산소 연소기술은 화력발전에 적용 가능한 유망한 온실가스 감축 기술로 평가되고 있다. 본 연구는 환경적 관점에서 순환유동층을 활용한 순산소 연소조건에 로 내 탈황 및 탈질법을 적용하여 NO 및 $SO_2$의 거동을 살펴보는 한편, $SO_3$, $NH_3$, 그리고 $N_2O$의 발생 경향도 관측하였다. 이를 위해, 연소로 내 석회석 및 요소수를 투입하였다. 로 내 탈황법은 연소가스 내 $SO_2$ 농도를 ~403에서 ~41 ppm까지 저감하였다. 또한 $SO_3$ 형성의 주원료인 $SO_2$가 저감되면서 연소가스 내 $SO_3$ 농도도 ~3.9에서 ~1.4 ppm까지 감소되었다. 그러나 석회석 내 $CaCO_3$가 NO의 발생을 촉진하는 현상도 관측되었다. 연소가스 내 NO 농도는로 내 탈질법을 적용하여 ~26 - 34 ppm까지 저감되었다. 요소수 투입량 증가에 따라 연소가스 내 $NH_3$ 농도가 증가하여 최대 ~1.8 ppm으로 나타났으며, $N_2O$의 농도도 ~61에서 ~156 ppm까지 증가하였다. $N_2O$ 발생량 증가 현상은 요소수의 열분해 과정에서 생성된 HNCO가 $N_2O$로 전환되어 나타난다. 본 연구의 결과를 통해 로 내 연소가스 세정법을 적용할 경우 $NO_x$ 및 $SO_x$의 저감뿐만 아니라, 다른 오염물질의 발생에 대한 주의가 필요할 것으로 보인다.