표제지
목차
요약문 3
제1장 사업 개요 19
1. 사업목적 및 필요성 19
가. 사업목적 19
나. 사업필요성 20
2. 사업내용 및 범위 21
가. 사업범위 21
나. 사업내용 23
3. 활용 및 기대효과 24
제2장 사업 수행체계 및 측정방법 26
제1절 모집단 구성 및 시료채취 26
1. 모집단 구성 및 표본추출 26
2. 시료 채취 일정 29
제2절 시료 채취 및 분석 31
1. 시료가스 채취 31
2. 시료가스 분석 37
가. 가스성분 분석기 특징 37
나. 검출한계 39
다. 가스성분 분석 39
라. 분석기기의 신뢰성 확보 40
3. 분석 data의 신뢰성 확보 41
4. 가스시료의 보관기간에 따른 농도변화 영향 분석 47
5. 보일러 특성조사 48
가. 노통연관식 보일러 49
나. 수관식 보일러 50
다. 관류보일러 51
라. 가정용 보일러 53
마. 발전용 순환유동층 보일러 53
바. 발전용 미분탄 보일러 54
제3절 온실가스 배출계수 산정 56
1. 국가 온실가스 배출계수 산정 개념 56
가. 연료 연소에 의한 CH4 배출계수 56
나. 연료 연소에 의한 N₂O 배출계수 59
2. 연료특성 분석 60
3/2. 온실가스 배출계수 산정 62
가. 배출계수 계산용 Sheet 62
제3장 배출계수 개발결과 및 분석 66
제1절 에너지 연소에 의한 온실가스 배출계수 66
1. 가정(주거) 부문 배출계수 결과 및 분석 68
2. 공공/상업 부문 배출계수 결과 및 분석 71
3. 발전부문 개발 결과 및 분석 77
가. 국내 발전 설비 현황 77
나. IPCC G/L 발전용 보일러(고정배출원)의 배출계수 81
다. 2014년 발전부문 온실가스 배출계수 82
라. 국내 발전부문 배출계수 개발 분석 84
제2절 에너지 탈루 배출계수 86
1. 석탄광 메탄 탈루 86
가. 석탄광 메탄 탈루 현황 86
나. 석탄처리의 메탄 탈루 산정 방법론 87
다. 1단계 2차년 결과 (석탄광 메탄 탈루) 92
라/다. 2단계 3차년 결과 (석탄광 메탄 탈루) 98
2. 석유/천연가스 메탄 배출계수 개발 104
가. 국내 석유(원유) 및 천연가스 관련 시설 현황 105
제3절 국가 온실가스 배출계수 개발절차 108
1. 모집단(sample) 구성 (1단계) 108
2. 모집단(sample) 크기 결정(2단계) 108
3. 연료특성 분석(3단계) 108
4. 연소가스 포집(4단계) 109
5. 연소가스 농도분석(5단계) 110
6. 온실가스 배출계수 산정(6단계) 110
7. 배출계수 불확도 산정(7단계) 111
8. 온실가스 배출계수 결정(8단계) 112
제4장 불확도 산정 117
제1절 불확도 분석 개요 117
제2절 불확도 분석방법론 118
1. 불확도 분석의 개요 118
가. 불확도 분석의 구조 118
나. 불확도의 원인 (IPCC, 2006) 119
2. 불확도의 계량화 121
가. 측정 자료의 불확도 계량 122
나. 통계적 분석에 의한 불확도 계량 122
다. 전문가 판단의 부호화 123
라. PDF 선택 124
3. 불확도의 조합 124
가. 접근법 1-오차증식법 124
나. 접근법 2-몬테카를로 시뮬레이션 126
다. 접근법 1과 2의 조합 128
제3절 배출계수의 불확도 분석방법론 129
1. 불확도 평가절차 129
2. 통계적 방법론 129
가. 통계적방법론으로 분포를 도출하지 못하는 경우 130
나. 분포가 통계적 방법으로 산출된 경우 131
3. 5개 미만의 표본인 경우 132
가. 전문가판단 132
나. PDF를 전문가판단으로 얻을 수 없는 경우 133
다. 전문가판단이 불가능한 경우 134
제4절 국가 배출계수의 불확도 산정절차 135
1. 불확도 요인 135
가. 모집단의 정의 및 현황 136
나. 샘플링 방법론 137
다. 표본수 결정 및 표본배분 139
라. 측정 시간의 대표성 확보를 위한 시료채취 설계 140
마. 시료채취후 분석기간에 따른 영향 141
바. 모형적용에 따른 불확도 요인 143
사. 모형적용에 따른 불확도 산정 145
2. 배출계수 산정절차 146
가. 개별 사이트의 배출계수 산정 146
나. 국가 배출계수의 산정 148
3. 불확도 산정 방법론 149
가. 배가스 농도의 불확도 평가 150
나. 사이트별 주요 PDF 정의 153
다. 적합 PDF 선정 154
라. 사이트별 불확도의 조합 155
제5절 국가 배출계수의 불확도 산정 결과 158
1. 개별 사이트의 불확도 산정 158
2. 국가 온실가스 배출계수의 불확도 산정 165
가. 불확도의 조합 방법 165
나. PDF 적합 결과 167
다. 불확도 조합 171
라. 불확도 조합 결과 175
제6절 2단계 국가 온실가스 배출계수의 불확도 평가 178
제7절 불확도 개선을 위한 향후 연구과제 180
제5장 결론 및 향후계획 182
1. 배출계수 개발결과 182
2. 3단계 개발 로드맵 184
참고문헌 186
〈표 1-1〉 에너지 및 산업공정 제품사용에 대한 IPCC분류 22
〈표 1-2〉 온실가스 배출계수 개발 부문 (IPCC 분류기준) 23
〈표 2-1〉 연소배가스 Sampling Site 선정 26
〈표 2-2〉 공공상업부문 시료채취 대상 사업장 27
〈표 2-3〉 가정/주거용 보일러의 모집단 현황 28
〈표 2-4〉 발전부문 모집단 29
〈표 2-5〉 연소가스 시료채취 일정표 30
〈표 2-6〉 보일러 연소배가스 측정 및 포집 data sheet 32
〈표 2-7〉 가스크로마토그래피의 사양 및 분석기 및 분석성분 38
〈표 2-8〉 가스 분석 시스템의 분석조건 38
〈표 2-9〉 GC분석용 표준가스의 조성 40
〈표 2-10〉 KIER & KRISS 가스분석 조건 비교 42
〈표 2-11〉 가스크로마토그래피 검량선 확보용 Standard Gas (KIER&KRISS) 43
〈표 2-12〉 노통연관식보일러의 장단점 49
〈표 2-13〉 관류보일러의 장단점 52
〈표 2-14〉 에너지열량 환산기준(2011년) 58
〈표 2-15〉 기체 및 액체 연료특성 61
〈표 2-16〉 고체(석탄) 연료특성 값 산정 예 62
〈표 2-17〉 배출계수 개발용 계산 sheet 예) 63
〈표 3-1〉 가정용 보일러(LNG) 배출계수 산정결과 68
〈표 3-2〉 가정용 보일러(경유) 배출계수 산정결과 69
〈표 3-3〉 공공/상업부문(노통보일러) 배출계수 개발결과 72
〈표 3-4〉 공공/상업부문(수관보일러) 배출계수 개발결과 72
〈표 3-5〉 공공/상업부문(관류보일러) 배출계수 개발결과 73
〈표 3-6〉 공공/상업부문(냉온수기) 배출계수 개발결과 73
〈표 3-7〉 2단계 가정/공공/상업 부문 국가 온실가스 배출계수 개발결과 76
〈표 3-8〉 발전부문(순환유동층보일러) 배출계수 개발결과 77
〈표 3-9〉 국내 기력 발전설비 현황 (자료 : 전력거래소, "2012년도 발전설비 현황"(2013년 7월)) 77
〈표 3-10〉 연료종류에 따른 보일러 대수 (전력거래소, "2012년도 발전설비 현황"(2013년 7월)) 80
〈표 3-11〉 연소방식에 따른 보일러 대수 (전력거래소, "2012년도 발전설비 현황"(2013년 7월)) 80
〈표 3-12〉 에너지 산업분야 고정연소에서의 연료별 IPCC G/L default value (2006) 81
〈표 3-13〉 발전부문 온실가스 배출계수 개발 결과 83
〈표 3-14〉 IPCC의 탈루배출 배출원 code 87
〈표 3-15〉 휴ㆍ폐광에서의 TIER 1 배출계수 89
〈표 3-16〉 휴ㆍ폐광의 배출량 산출 방법(예) 90
〈표 3-17〉 탄종별 Tier 2 배출계수 산출을 위한 계수 91
〈표 3-18〉 가행탄광의 메탄 배출계수 93
〈표 3-19〉 석탄 저탄장 측정 대상 지점 94
〈표 3-20〉 저탄장의 메탄 배출량 산출 결과 95
〈표 3-21〉 저탄장별 면적과 연간 메탄 배출량 96
〈표 3-22〉 저탄장 메탄 배출량 산정 방법 비교 (1단계 2차년 vs 2단계 3차년) 97
〈표 3-23〉 장성광업소 석탄생산속보 (2014.10.31.) 101
〈표 3-24〉 경동에너지부 월별 생산량 실적 현황 101
〈표 3-25〉 장성광업소, 경동에너지의 월별 생산량 (2014년) 101
〈표 3-26〉 채탄 중 메탄 발생량 및 메탄 배출계수를 계산하기 위한 데이터 102
〈표 3-27〉 채탄 중 메탄 발생량 및 메탄 배출계수 (2014년, 신규) 102
〈표 3-28〉 광업소별 메탄 배출계수 102
〈표 3-29〉 채탄후 메탈 탈루량 (장성광업소 저탄장에서 채집) 103
〈표 3-30〉 국내 정유사별 시설현황 및 증설계획 105
〈표 3-31〉 국내 천연가스 생산시설 현황 107
〈표 3-32〉 국내 천연가스 공급 시설 현황 107
〈표 3-33〉 국내 천연가스 생산/공급 시설내 주요설비 현황 107
〈표 4-1〉 불확도의 원인 119
〈표 4-2〉 국가배출계수 산정에 따른 주요 불확도 요인 및 감소 방안 135
〈표 4-3〉 업종별 모집단 전체 현황 136
〈표 4-4〉 에너지원별, 업종별 모집단 현황 136
〈표 4-5〉 네이만배분을 위한 기초 자료 139
〈표 4-6〉 분야별 측정 사이트 수 선정방법 및 결과 140
〈표 4-7〉 분야별 측정 사이트 현황 142
〈표 4-8〉 배가스 농도의 분석경과일별 사이트 수 현황 141
〈표 4-9〉/〈표 69〉 발전분야 배출계수의 공분산분석 결과 143
〈표 4-10〉 에너지 연소로의 배출계수의 산정절차 146
〈표 4-11〉 개별 사이트의 불확도 요인 평가 147
〈표 4-12〉 배가스 농도의 불확도 요인 151
〈표 4-13〉 배가스 농도측정의 불확도 요소 및 불확도 산정방법 151
〈표 4-14〉 기기의 직선성 검증을 위한 실험 자료 152
〈표 4-15〉 측정사이트별 PDF로 고려한 확률분포 154
〈표 4-16〉 확률분포의 적합도 평가를 위한 보조 통계량 155
〈표 4-17〉 N₂O 농도(ppm)의 측정사이트별 측정불확도 산정 결과 158
〈표 4-18〉 CH₄ 농도(ppm)의 측정사이트별 측정불확도 산정 결과 160
〈표 4-19〉 CO₂ 농도(ppm)의 측정사이트별 측정불확도 산정 결과 161
〈표 4-20〉 CO 농도(ppm)의 측정사이트별 측정불확도 산정 결과 163
〈표 4-21〉 O₂ 농도(ppm)의 측정사이트별 측정불확도 산정 결과 164
〈표 4-22〉 사이트별 배출계수의 평균 및 변동계수 165
〈표 4-23〉 측정사이트별 확률밀도함수 적합 결과 요약 167
〈표 4-24〉 N₂O 배출계수의 측정사이트별 확률밀도함수 적합 결과 168
〈표 4-25〉 CH₄ 배출계수의 측정사이트별 확률밀도함수 적합 결과 169
〈표 4-26〉 N₂O 배출계수의 측정사이트별 확률밀도함수의 모수 171
〈표 4-27〉 CH₄ 배출계수의 측정사이트별 확률밀도함수의 모수 173
〈표 4-28〉 N₂O 배출계수의 몬테카를로 시뮬레이션 결과 175
〈표 4-29〉 N₂O 배출계수의 불확도 조합 결과 175
〈표 4-30〉 CH₄ 배출계수의 몬테카를로 시뮬레이션 결과 176
〈표 4-31〉 CH₄ 배출계수의 불확도 조합 결과 177
〈표 4-32〉 2단계 개발 배출계수의 불확도 조합 결과 178
〈표 5-1〉 국가 온실가스 배출계수 개발결과 182
〈표 5-2〉 2단계 개발 배출계수의 불확도 조합 결과 183
〈표 5-3〉 3단계 국가 온실가스 배출계수 개발 로드맵 185
[그림 2-1] 배출계수 산정을 위한 시료가스 채취지점 33
[그림 2-2] 연소배가스 시료채취 시스템(ASTM D5835-95) 34
[그림 2-3] 측정현장에 설치된 가스 Sample Conditioner와 분석시스템 모습 35
[그림 2-4] Sample Gas 채취용 Conditioner 37
[그림 2-5] 가스성분 분석 시스템 40
[그림 2-6] GC 분석결과 그래프 예제(μ-ECD, TCD, FID) 41
[그림 2-7] KIER와 KRISS의 가정용 LNG보일러 분석농도 비교 44
[그림 2-8] KIER와 KRISS의 가정용 등유(경유)보일러 분석농도 비교 44
[그림 2-9] KIER 및 KRISS의 동일샘플 GC 분석비교 (Blind test) 45
[그림 2-10] 사업장별 KIER 및 KRISS의 동일샘플 GC 분석비교 (Blind test) 46
[그림 2-11] 시간경과에 따른 CO₂, O₂, N₂의 농도변화 경향 48
[그림 2-12] 시간경과의 따른 N₂O, CH₄, CO의 농도변화 경향 48
[그림 2-13] 노통연관식 보일러 구조 50
[그림 2-14] 수관식 보일러의 구조 51
[그림 2-15] 관류보일러의 구조 52
[그림 2-16] 가정용 보일러의 작동원리 및 구조 53
[그림 2-17] 순환유동층 연소 보일러의 구조 54
[그림 2-18] Opposed wall firing 55
[그림 2-19] Tangential(Corner) firing 55
[그림 2-20] Arch firing 55
[그림 2-21] CH₄, N₂O 온실가스 배출계수 산정절차 56
[그림 3-1] 가정용 LNG보일러 배출계수 제작연도별 비교 70
[그림 3-2] 가정용 보일러 열용량별 배출계수 비교 70
[그림 3-3] 1차(2010), 2차(20104) 가정용 보일러의 연료종별 배출계수 개발결과 비교 71
[그림 3-4] 공공/상업 부문 보일러 기술별 온실가스배출계수 비교 74
[그림 3-5] 공공/상업부문 보일러 열용량별 온실가스 배출계수 비교 74
[그림 3-6] 1단계와 2단계 공공 및 상업부문 온실가스 배출계수 비교 75
[그림 3-7] 가정/공공/상업 부문의 LNG보일러 배출계수 비교 76
[그림 3-8] IPCC G/L(2006)에 제시된 고정연소원에서의 기술별 배출계수 82
[그림 3-9] 발전 방식에 따른 N₂O 및 CH₄ 배출계수 비교 84
[그림 3-10] 발전 방식에 따른 N₂O 및 CH₄ 배출계수 비교 (상세비교) 84
[그림 3-11] 기력발전 부문, 연료에 따른N₂O 및 CH₄ 배출계수 비교 85
[그림 3-12] 연소방법에 따른 N₂O 및 CH₄ 배출계수 비교 (유연탄 기력발전) 85
[그림 3-13] GHG 의 배출량 분포와 분야별 메탄 배출량 86
[그림 3-14] 폐광의 경과연수에 따른 배출계수 변화(무연탄) 91
[그림 3-15] 광업소별 측정시기별 배출계수 (1단계 2차년 측정) 92
[그림 3-16] 장성광업소 철암생성부, 경동에너지 상덕광업소 환풍구 모식도 98
[그림 3-17] (a) 풍속계, (b) 풍속계 센서(바람개비), (c) 휴대용 메탄분석기 99
[그림 3-18] 석탄 저장 중 메탄 측정장치 100
[그림 3-19] 장성광업소 채집 석탄을 이용한 채탄 후 메탄 탈루량 측정 실험 (recycling chamber) 104
[그림 3-20] 천연가스의 생산 및 공급 단계 106
[그림 4-1] 불확도 분석의 전체 구조 (IPCC, 2006) 118
[그림 4-2] 몬테카를로 시뮬레이션절차 (IPCC, 2006) 127
[그림 4-3] 불확도 평가절차 129
[그림 4-4] 상대불확도 평가 방법 132
[그림 4-5] 전문가 판단에 의한 PDF 추정 133
[그림 4-6] 에너지 연소로의 배출계수의 산정 흐름도 146
[그림 4-7] 국가 온실가스 배출계수 산정절차 150
[그림 4-8] 몬테카를로 시뮬레이션 개요 156
[그림 4-9] 몬테카를로 시뮬레이션절차 157
[그림 4-10] 몬테카를로 시뮬레이션 - 예시 174