지구온난화의 원인인 $CO_2$를 줄이기 위한 연구들이 전(全) 산업분야에서 활발하게 진행되고 있는 가운데, 건설분야에서도 $CO_2$의 발생을 최소화하려는 연구들이 다양하게 추진되고 있다. $CO_2$ 발생량 최소화를 위한 연구는 $CO_2$ 배출량을 기반으로 하고 있는데 $CO_2$배출량을 산정하는 방법은 크게 연료사용량 대비 탄소배출계수를 이용한 방법, LCA기반 방법론 그리고 산업연관표를 이용한 방법으로 나뉜다. 특히 연료사용량을 기반으로 탄소배출계수를 이용하는 방법은 IPCC 에서 3가지 방법(Tier1~Tier3)을 권장하고 있다. 이 중 현재 가장 많이 활용되고 있는 방법이 Tier1으로서 연료사용량과 탄소배출계수만을 이용하는 방법이다. 그러나 이 방법은 차종별 이동거리가 반영되지 않을 뿐 아니라 주행환경 등의 반영이 안되기 때문에 정확한 $CO_2$배출량을 산정할 수 없다. 특히 건설프로젝트 는 프로젝트의 특성에 따라 이산화탄소 배출량은 달라질 수 있다. 하지만 현재의 방법으로는 이러한 차이를 제대로 반영할 수 없다. 따라서 개별 프로젝트의 특성을 반영하여 이산화탄소 배출량을 산정하는 방법론이 필요하며 이러한 방법론의 가장 핵심은 에너지를 사용하는 건설장비의 이산화탄소 배출량을 직접 측정하는 것이다. 본 연구에서는 건설과정에서 발생하는 이산화탄소의 배출량 산정방법론을 개발하기 위한 연구로서 건설장비의 이산화탄소 배출량을 실시간으로 측정할 수 있는 방법의 제안을 목적으로 한다.
본 논문에서는 차량의 CO2 배출량을 추정하기 위한 방법들을 설명하였다. 전 세계적으로 에너지와 환경의 중요성이 부각되고 있으며 자동차 부문의 기술개발에서도 이 점이 크게 강조되고 있다. 특히 CO2는 지구 온난화에 영향을 미치는 온실가스로 배출 규제 대상이 되고 있다. 차량의 주행 거리에 따른 CO2 배출량 추정 방법, 기후 변화 위원회(IPCC))에서 제시한 CO2 배출량 추정 방법, MAF(Mass Air Flow)와 옥탄의 화학반응식을 이용한 CO2 배출량 추정 방법 등에 대해서 설명하고 각각의 방법들의 성능을 비교하였다. 각각의 CO2 추정 방법들에 대한 성능을 확인하기 위해 실차를 이용하여 약 5km의 도로를 주행하면서 OBD-II 포트로 차량의 진단 정보를 획득하고, 주행 거리, 연료 소모량을 구하였다. 정속 주행에서는 비슷한 CO2 배출량 결과를 얻었고, 급가속 주행에서는 IPCC 방식과 화학반응식 방식이 보다 현실적인 배출량 결과를 보임을 확인하였다.
본 연구는 152개 국가의 불균형 패널 자료를 활용하여 1980~2013년 기간의 국가별 소득수준에 따른 1인당 $CO_2$ 배출 수렴 현상을 시그마 수렴 모형과 베타 수렴 모형을 통해 분석하였다. 절대적 베타 수렴과 시그마 수렴 현상은 $CO_2$ 배출 감축을 위한 국가별 정책 상황에 따라 소득 그룹별로, 기간별로 상이하게 나타났다. 조건부 베타 수렴 분석 결과, 고소득 국가에서 1인당 소득의 증가가 1인당 $CO_2$ 배출량 수렴에 기여하였으며 제도의 수준과 기술의 수준이 높을수록 소득의 증가가 배출량 수렴 속도를 더 빠르게 감소시키는 것으로 나타났다. 중소득 국가는 1인당 소득의 증가가 1인당 $CO_2$ 배출량 수렴에 영향을 미쳤으나, 제도의 수준은 유의미하지 않게 나타났다. 반면 중소득 국가와 저소득 국가의 기술 수준 향상은 1인당 $CO_2$ 배출량 수렴 속도를 늦추는 것으로 나타나 배출량 증가에 기여하는 것으로 분석되었다.
전 세계적으로 지구 온난화의 주요원인인 $CO_2$ 발생에 대한 규제가 강화되고 있다. 반 환경산업으로 인식되는 건설 산업의 주요자재로서 다량의 $CO_2$를 배출하는 콘크리트는 생산과정에서 발생된 $CO_2$ 배출량 감소에 대한 필요성이 인식되었다. 이 논문에서는 콘크리트를 기초로 하여 자재생산, 운송, 제조단계에서 발생하는 $CO_2$ 배출량을 평가하기 위한 시스템을 구축하고, $CO_2$ 배출량을 효율적으로 저감하고 평가하기 위한 프로그램을 개발 하였다. 평가결과, 대부분의 $CO_2$ 배출량은 자재생산단계에서 발생했으며, 자재, 운송, 제조단계에서 배출된 $CO_2$ 배출량에 대하여 정량적으로 평가하였다. 더욱이, $CO_2$ 배출량을 저감하기 위하여 각 단계별로 친환경 기술을 적용하여 평가가 가능한 이 평가시스템은 콘크리트 생산에 따른 $CO_2$ 배출량을 정량적으로 평가하기 위한 시스템으로 제안할 수 있으며, 국내 레미콘생산업체는 $CO_2$ 배출량 평가를 하기 위해 이 시스템을 사용할 수 있다.
본 연구의 목적은 대청댐 저수지(금강수계)를 대상으로 G-res Tool을 적용하여 배출 경로별 온실가스(Greenhouse Gas, GHG)의 배출 특성과 댐 건설에 따른 담수 전과 후의 GHG 순 배출량(온실가스 발자국)을 산정하는데 있다. 아울러, 단위전력 생산당 탄소배출량(GHG 배출강도)을 평가하고 저수지 부영양화 상태(총인 농도)에 따른 GHG 배출량 변화의 민감도를 분석하여 수질과 배출량의 관계를 해석하였다. 대청댐 건설 후 연간 GHG 배출 플럭스는 262 gCO2eq/m2/yr이었으며, CO2와 CH4의 비율은 각각 45.7%와 54.2%이었다. 배출 경로별로는 CO2 확산이 가장 많았으며 다음으로 CH4의 확산, 방류 시 탈기, 기포 배출 순으로 산정되었다. 댐 건설 전과 후의 GHG 순 배출량은 담수 전 산림지로 분류된 토지 피복이 담수 후 저수구역으로 변경됨으로써 탄소 흡수효과가 상실되어 510 gCO2eq/m2/yr로 증가하였다. 대청댐의 GHG 배출강도는 전력밀도(저수면적당 발전용량)가 낮아 전세계 수력발전 중앙값보다 약 3.7배 많은 86.8 gCO2eq/kWh로 산정되었다. 그러나 이 값은 화석연료인 석탄의 배출강도보다 9.5배 작은 값에 해당한다는 점은 주목할 만하다. 또한 저수지의 총인 농도가 감소함에 따라 GHG 배출량도 감소하는 것을 확인하였다. 연구 결과는 댐 저수지의 온실가스 배출 특성에 대한 이해를 높이고, 국가 온실가스 인벤토리의 불확실성을 개선하는데 활용될 수 있다.
이 연구에서는 시멘트 생산공정에서 석회석 원료에 따른 $CO_2$ 배출량 및 그에 따른 물리적 특성을 파악하기 위해 국내 6개사의 보통포틀랜드시멘트에 대한 CaO 함유량 및 모르타르의 압축강도를 측정하였다. 탈탄산반응 시 발생되는 CaO와 각각의 시멘트에 함유된 석회석의 손실량에 대하여 CaO 함유량 및 압축강도, $CO_2$ 배출량과의 관계를 비교분석하였다. 단위 시멘트에 대한 $CO_2$ 배출량 산정 결과 석회석의 탈탄산에 따른 $CO_2$ 배출량이 전체 배출량의 67%가량 차지하였고, 시멘트 제조 시 공정관리에 따라 $CO_2$ 배출량에 차이가 있음을 확인하였다. 또한 $CO_2$ 배출의 주요 인자로 화석연료의 사용 및 재료 손실률이 지대한 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 시멘트 내의 CaO 함유량이 증가함에 따라 압축강도 역시 증가하였으며, CaO 손실량이 클수록 CaO 함유량 및 압축강도는 감소하였으나 $CO_2$ 배출량은 증가함에 따라 시멘트 제조 시 CaO 생성량보다는 재료 및 공정관리가 $CO_2$ 배출에 더 영향력이 있음을 알 수 있었다. 그리고 포졸란계 혼화재인 PFA, GGBS를 사용함으로서 이에 따른 가격, $CO_2$ 배출 및 강도증진 효과가 있음을 확인하였다.
환경($CO_2$) 혼합형 산업연관모형을 이용하여 우리나라의 수출상품에 체화된 $CO_2$ 배출량을 추정하였다. 혼합모형은 투입되는 모든 재화의 단위금액으로 하는 전통적인 투입산출모형에서 에너지 부문의 투입을 실물단위로 바꿔주는 것이다. 추정결과 2000년의 경우 225조 3,000억 원 어치 비에너지 상품 수출로 인한 $CO_2$ 배출량은 5,188만 탄소톤으로 우리나라 전체 $CO_2$ 배출량의 44%를 차지한다. 수출상품의 $CO_2$ 배출집약도는 0.227탄소톤/백만원으로 나타났다. 현재 진행되고 있는 기후변화협약에서는 $CO_2$ 배출의 책임을 생산국 기준으로 하고 있다. 이러한 방식은 온실가스의 배출 책임이 상품 수입국에서 상품 수출국으로 전가된 것으로 볼 수 있다. 더 큰 문제는 앞으로 많은 나라들이 탄소집약적 상품 생산을 기피하고 수입에 의존하려 하게 하는 '탄소누출' 현상이다. 이 같은 문제점을 방지할 수 있는 대안은 상품 생산의 수출국보다는 소비국에도 $CO_2$ 배출의 책임을 묻는 것이다. 이는 사용자 책임원칙과 오염자부담원칙에도 부합하는 것이며, 이 원칙이 적용되면 지구온난화 방지를 위한 기후변화협약의 실효성을 높이는 역할을 할 수 있을 것이다.
지구온난화를 일으키는 주요 온실가스가 이산화탄소임이 공표되고, 이의 배출 감축을 유도하기 위한 국내외적 규제가 강화됨에 따라 국내 건설산업에서도 생산과정에서 배출되는 이산화탄소량을 줄이기 위한 노력이 절실히 요구되고 있다. 이의 일환으로서 본 연구는 심각한 이산화탄소 배출원 중 하나인 건설폐기물에 대해 전과정평가(LCA)를 수행하여 건설폐기물로 인해 배출되는 이산화탄소의 특성을 파악하고, 그 결과를 토대로 건설현장에서 이산화탄소 배출량을 효과적으로 줄일 수 있는 폐기물 관리방안 수립 기준을 제시하고자 하였다. 전과정평가(LCA) 결과, 자재별로는 철근류, 가설자재류, 시멘트류, 레미콘, 콘크리트 제품, 타일 등의 자재가 폐기물로 인한 전체 이산화탄소 배출량 중 95% 정도를 배출하는 것으로 나타났다. 이들 자재의 이산화탄소 배출량이 많은 원인은 폐기물 발생량보다는 자재 생산에 필요한 단위 이산화탄소 발생량이 높기 때문인 것으로 분석되었다. 공종별로는 철근콘크리트공사, 미장공사, 가설공사 등과 같이 전체 공정 중 초중반에 걸쳐 수행되는 공종에서 발생하는 이산화탄소 배출량이 전체 공종 중 92% 이상 차지하는 것으로 조사되었다. 반면, 폐기물 관리자들은 공정 중후반에 수행되는 마감공종의 폐기물 관리에 집중하고 있어서 폐기물로 인한 이산화탄소 배출량 증가 원인 중 하나로 작용하고 있음을 파악하였다. 또한, 전과정평가(LCA) 결과를 반영한 폐기물 관리방안 수립 기준을 제시함으로써, 건설현장에서 폐기물 관리방안 수립 시 활용할 수 있도록 하였다.
선박 부문의 경우 UNFCCC에서는 국제해사기구(IMO)를 통해 공해를 운항하는 국제선박의 배출량 산정 및 저감방안에 대하여 논의를 위임하였으며, 이에 IMO에서는 신조선 에너지효율 설계지수 및 현존선 에너지효율 운항지수와 같은 기술적 운항적 측면과 선박에너지효율관리계획서 작성 그리고, $CO_2$ 배출권거래제, 탄소세, 온실가스 펀드 등의 시장 접근적 측면에서 다양한 의견이 제시되고 있다. IMO 보고서(2009)에 의하면 선박에 의한 이산화탄소 배출량은 1,046백만 톤으로 전세계 이산화탄소 배출량에 3.3%에 해당하는 것으로 나타났으며, 이중 국제 운항선박에 의한 이산화탄소 배출량은 870백만 톤으로 2.7%에 해당하는 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 연료 수급량을 기본으로 한 Tier 1 방법으로 선박에 의한 온실가스 배출량을 산정하였으며, 국내 배출 및 국제 배출을 구분하였다. 2009년 기준 어선, 국적 연안선, 국적 외항선, 외국적선을 포함한 선박에 의한 온실가스 배출량 산정결과 31,646천톤 $CO_2$-eq/년으로 나타났으며, 국적선에 의한 국내 및 국제 배출은 각각 5,398천톤 $CO_2$-eq/년, 7,630천톤 $CO_2$-eq/년 그리고 외국적선에 의한 국제 배출량은 18,618천톤 $CO_2$-eq/년으로 나타났다.
1997년 교토 기후협약이 체결되었고, 우리나라도 2013 년부터 기후협약 규제가 거의 확실시 되고 있다. 화석 연료의 연소로 대부분의 전력 을 생산하는 발전 산업은 우리나라 CO2 배출량의 25%를 차지하고 있으며, 발전소의 전력 생산에 따른 CO2배출량의 계산은 매우 중요한 일이 되었다. 본 논문은 발전소의 시험data 와 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)의 온실가스 추계방법론을 이용하여 시간당 CO2 대기 배출량을 계산하는 방법을 제시한다. 발전출력에 대한 CO2 배출량을 계산하는 한 예를 도시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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