최근 탄소중립이 전 세계적인 이슈로 부상함에 따라, 해양수산부의 탄소중립로드맵이 수립되고 해양수산 전체적으로 탄소중립 달성을 목표로 다양한 전략이 제시되고 있다. 항만분야도 온실가스 감축 대상에 포함되나 자료수집의 한계 및 인벤토리 구축의 미흡으로 탄소배출량 측정이 이루어지지 않고 있는 실정이다. 탄소중립항만 구축을 위해서는 배출량을 산정하고 전망하여 감축목표를 설정이 필수적이다. 이에 따라 본 연구에서는 현재 널리 활용되고 있는 IPCC Guildeline의 배출량 산정 방식에 따라, 국내 항만 장비에서 배출되는 이산화탄소를 산정하고 장래 배출량을 추정하였다. 분석 결과 2020년 물동량 기준으로 약 42만 톤의 이산화탄소가 배출되었으며, 물동량 증가에 비례하여 배출량은 지속 증가하며 2050년 기준 약 72만 톤이 배출될 것으로 전망된다. 항만의 탄소중립 실현을 위해서는 우선적으로 유류에 기인하는 장비를 대상으로 동력원을 친환경 연료로 전환하여 배출량 감축을 추진할 수 있으며, 컨테이너, 잡화 등을 하역작업이 다소 복잡한 부두를 대상으로 배출량 감축 노력이 요구된다.
최근 온실가스저감인증(CERs)과 관련한 $CO_2$ 배출량 감축을 위한 노력은 전생애주기를 통하여 활발하게 연구가 진행되고 있다. 그러나 $CO_2$ 배출량을 줄이기 위한 기술은 아직 초기단계에 있으며, 정확하게 계산하기 위한 기술도 불충분하다. 따라서, 본 연구는 ZigBee 센서를 활용하여 건설장비의 $CO_2$ 배출량을 실시간으로 측정하기 위한 방법을 개발하고자 하였다. 이산화탄소 배출량 산출방법을 검토하기 위하여 IPCC 제시 방법론을 기준으로 $CO_2$ 배출량에 영향을 미치는 영향인자들을 분류하였다. 또한, 무선데이터통신을 활용한 ZigBee 센서의 활용성을 검토하였다. 검토결과, 건설장비의 $CO_2$ 배출량과 RPM 그리고 연료사용량을 주 측정대상으로 하여 측정하고, $CO_2$ 배출량에 영향을 미치는 요소인 장비의 연식, 대기시간, 차량종류, 연료종류도 추가하여 조사할 필요가 있다는 결론을 얻었다.
우리나라는 세계 12위의 이산화탄소 배출국으로 앞으로 기후변화협약에 따라 2000년까지 배출량을 5% 줄여야 한다. 그런데 최근 한국에너지기술연구소의 조순형박사팀은 공장 굴뚝에서 나오는 배기가스에서 이산화탄소를 흡착ㆍ분리하여 회수하는 새로운 기술개발에 성공하는 개가를 올렸다. 이렇게 분리된 이산화탄소는 99.9% 고순도로 공업용 화학원료로 재활용이 가능하여 일석이조의 효과를 얻게 되었다.
본 연구는 등유를 사용하는 농업용 난방기에서 배출되는 가스를 포집하고, 농업용 난방기의 사용 연식에 따른 이산화탄소의 배출농도를 파악하고자 수행되었다. 선형 회귀분석의 결과로 농업용 난방기의 연식에 따른 이산화탄소의 배출량은 R2 = 0.84로 y = 26.99x+721.98의 식을 따른다고 나타났다. 농업용 난방기의 사용 연식에 따라 세 그룹으로 분류하여 분산분석을 수행하였다. 분산분석을 수행한 결과, 분석을 위해 설정한 유의확률0.05보다 작은 2.1961×10-13으로 나타났으며 이는 적어도 한 그룹에서 차이가 나타난다는 것을 의미한다. 본 연구에서는 농업용 난방기의 기본적인 배출농도의 차이를 분석하고자 기기의 제작사와 상관없이 농업용 난방기의 기기 연식만을 고려하여 배출가스 데이터를 수집하였다. 기기의 연소 방식에는 제작사에 따라 연소 방식에 차이가 미미하게 있었을 것으로 판단되며 데이터 변수의 개수가 늘어난다면, SVR(support vector regression) 기반의 선형회귀 분석 등을 실시하여 농업용 난방기의 이산화탄소 데이터가 온실가스발생량 파악에 더욱 활용도가 높아질 것으로 판단된다. 추후 연구에서는 더욱 세분화된 데이터의 수집 방식을 따라 더욱 높은 정확도를 가진 결과값을 도출할 수 있다고 판단된다. 이처럼 우리나라의 농업 분야에서 용도별 온실가스 발생량을 조사하기 위하여 고정형 농기계인 농업용 난방기의 이산화탄소 발생량을 정확히 파악하여 온실가스 배출량 조사에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
이산화탄소는 지구 온난화를 가속화시키는 주요 원인이며 몇몇 국가에서는 이산화탄소의 배출량을 줄이기 위한 노력으로 가까운 목적지로 이동할 때 자동차 대신에 자전거를 이용할 것을 권장하는 정책들을 내놓고 있다. 본 논문에서는 자전거 운행 거리를 측정하여 이산화탄소 배출량이 얼마나 감소하였는지 확인할 수 있는 장치를 개발하고 데이터베이스 서버에서 관리할 수 있는 시스템을 개발하였다. 개발된 어플리케이션은 스마트 디바이스에서 수신한 데이터를 가공하여 이용자별 자전거 주행거리, 탄소 배출 저감량, GPS를 이용한 자전거 운행경로, 일일 은행나무 심은 수를 자전거 이용자들이 확인할 수 있도록 제공하고 있다. 제안한 시스템을 적용한 자전거를 이용하는 사람에게 운행거리에 따라 소액지급이나 세금 감면과 같은 방법으로 보상하는 방안을 마련한다면 자전거의 이용률을 높여 이산화탄소 배출 저감에 도움이 될 것으로 기대된다.
기후 위기에 대한 대응으로 현재 많은 국가에서 2050년 탄소중립을 목표로 하고 있으며, 우리나라도 2050년까지 탄소중립을 선언하고 다양한 부문의 배출 절감 계획을 내세웠다. 현재 건물 부문에서는 2050년의 목표배출량을 6.2 백만톤 CO2eq으로 설정하고 관련 정책적 수단을 검토 중이지만 달성 방안 등에 대해서는 구체적으로 제시하지 못하고 있다. 본 연구에서는 국내 건물 부문의 이산화탄소의 배출량 산정 모델을 개발하여, 2050년까지 이산화탄소 배출 저감 시나리오를 시뮬레이션하였다. 이를 토대로 국내의 건물 부문 탄소중립 가능성을 검토한 통합 시나리오를 제시하고, 향후 정책 및 기술 개발의 방향성을 제시한다. 탄소배출량 산정모델은 연면적 예측 및 사용 에너지의 원단위 환산, 탄소배출계수 등을 고려해 개발하였고, 이를 활용하여 4가지 탄소배출 시나리오를 분석하였다. 먼저 현재 정책 기반 탄소 배출 시나리오는 탄소중립에 이르지 못하여 더 강화된 시나리오의 필요성을 보여준다. 신규 건물을 대상으로 한 제로 에너지화 제도 기반 시나리오는 전체 탄소배출량에 큰 기여를 하지 못하며, 기존 건물 대상의 그린 리모델링 제도 기반 시나리오에서는 10년 이상 건물에 50% 이상의 높은 에너지 효율 개선을 시행해야 한다는 결과를 도출하였다. 또한 전기화 시나리오에서는 화석연료와 전력의 탄소배출계수를 비교하여 적절한 에너지 전환 시점을 계산하였다. 그 결과, 건물 부문에서 2050년까지 탄소배출량 감축 목표 달성을 위해 신축 건물의 에너지 자립율 100%, 에너지 전환 계획과 연동한 건물의 전기화, 그리고 그린리모델링을 통한 효율 개선 기준을 47% 이상 달성하는 조건을 만족해야 한다는 결과를 얻었다. 이 연구는 도전적인 온실가스 감축 마련의 필요성을 제시하였으며, 탄소중립 가능성을 제시하여 실질적인 감축정책에 기여할 것으로 기대한다.
본 논문은 지구의 지속적인 발전을 위해서 지구환경문제인 지구온난화 방지에 대한 방법으로 이산화탄소 저감을 위한 방안에 관해서 검토하였다. 지속가능성을 위협하고 있는 빈부의 격차를 축소하고 동시에 지구온난화에 대한 환경개선을 국제적인 틀 안에서 환경비교우위에 기초한 산업구조의 조정과 공동이행활동이라고 하는 방안을 제안하고, 이러한 방안에 관해서 분석평가하고 비교한 것이다. 구체적으로는 이산화탄소 문제를 지구 전체 문제라고 가정하고 방안을 강구하였다. 국가간의 GNP와 고용에 미치는 영향은 최소한으로 하면서 이산화탄소 배출량을 줄이는 양국의 산업구조를 명확하게 한 것이다. 더욱이 남북문제도 동시에 해결한다는 것에 착안해서 이론전개를 하고 있다. 따라서, 여기서는 환경비교우위의 개념을 응용해서 부가가치단위당 이산화탄소 배출이 상대적으로 적은 부문(환경적 우위 부문)에 생산을 특화하고 이것과 반대의 환경적 열위부문에 대해서는 상대국으로부터 수입에 의존하는 것에서 국제적으로 이산화탄소 배출이 적은 산업의 재배치를 실현하는 것이 가능하다라고 하는 논리전개로부터 그 결과를 명확하게 하였다. 또한, 지구환경개선을 목표로 하는 또 하나의 전략인 공동이행활동에 관해서 분석하였다. 이것에 관해서는 경제적으로 온실효과가스를 줄인다는 것뿐만 아니라 선진국에서 개발도상국으로의 기술이전을 촉진하고 남북격차를 시정한다는 점에서 기대가 크다는 것에 착안하고 게임이론을 통해 일본과 중국의 실제 데이터를 사용하여 공동이행활동의 가능성을 평가하였다. 이러한 두 가지 방책의 특징을 검토하여 효율적인 방안을 제시하고 그 방안에 대하여 고안하고 시뮬레이션 분석을 하였다. 그 결과 융합방안에서는 상술한 환경비교우위의 정학적 분석결과와 공동이행의 게임분석결과를 고려하고 확장된 공동이행 게임의 균형점까지 자원의 원조를 한다는 전제조건하에서 2010년까지 이산화탄소 배출량 추이를 산정한 결과 융합방안이 보다 효율적이라는 것이 판명되었다. 이러한 내용을 바탕으로 본 논문에서는 현재 지구 온난화 문제의 해결에 있어서 걸림돌이 되고 있는 남북문제의 격차와 협력에 관한 곤란한 문제에 착안해서 환경적 우위와 융합방안이라고 하는 새로운 방안을 제안하였다. 그리고 각각의 방안에 대해서 상세히 분석하고 일본과 중국을 모델로 실제 정책으로의 실현가능성을 분석하였다.
매립지에서 배출되는 메탄가스는 이산화탄소에 이어 두 번째로 많이 배출되는 지구온난화 가스이지만 열을 흡수하는 능력에 있어서는 이산화탄소 보다 25에서 35배 정도 더 크기 때문에 지구 온난화 현상에 대한 메탄가스의 영향은 중요하다고 할 수 있다. 매립지로부터 배출되는 메탄가스는 호기성 상태의 매립지 복토층을 통과 할 때 산화될 수 있으므로 매립지 복토층은 메탄가스의 배출을 저감시키는 바이오필터의 역할을 할 수 있다. 본 연구에서는 batch 실험을 통하여 매립지 복토층에서의 메탄산화속도에 대한 토양수분과 온도의 영향을 연구하였다. 최대 산화속도는 토양수분 15%(w/w), 배양온도 $35^{\circ}C$의 환경조건에서 $1.03{\mu}mol\;CH_4g^{-1}soil\;h^{-1}$으로 나타났다. 이러한 실험결과를 이용하여 토양수분과 온도를 함수로 하는 회귀모형을 개발하였다. 또한 전국에 4 군데 지역을 선발하여 각 지역의 토양수분과 온도 데이타를 수집하고 개발된 모형을 이용하여 각 지역에 위치하고 있는 매립장에서의 월 평균 메탄산화량을 예측하였다. 예측 결과 환경조건이 양호한 지역의 매립지 복토는 메탄의 배출량을 저감시킬 수 있는 효율적인 바이오필터의 효과를 가지지만 환경조건이 불리한 지역의 매립지 복토에서는 바이오필터의 효과가 크지 않는다고 할 수 있다.
본 연구는 기후변화 대응을 위한 온실가스 인벤토리 구축 및 공정진단을 통해 온실가스 배출 저감 결과를 나타내었다. 또한 기업체의 기후변화 대응에 대한 방향을 제시하였다. 울산지역은 산업단지 중심으로 석유화학, 자동차, 조선 등 에너지 다소비업체가 많으며, 이산화탄소 배출 저감을 체계적으로 실시 할 경우 국가적 차원에서 이산화탄소 배출량을 상당히 줄일 수 있을 것으로 판단되어 10개 기업체 대상으로 본 연구를 실시하였다. 10개 기업체 중 5개 기업체의 온실가스 배출량 산정 및 인벤토리 구축 결과 온실가스 배출량의 공정에 따른 직접배출이 높은 것을 알 수 있었다. 또한 에너지 및 온실가스 저감을 위해 약 온실가스저감 227,554만원 경제적 효과 및 온실가스 이산화탄소 50,740 ton/yr 절감효과를 발생하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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