온실가스 산정 방법
CO2 배출량(ton) = 에너지소비량(TOE) x 연소별 탄소배출계수(ton C/TOE) x 연소율 x (44/12)
CO2 배출량(ton CO2) = 경유의연료소비량(L) * 경유석유환산계수IPCC(0.845) * 총 발열량 변환비(0.001) * 경유의연료연소율(0.99) * 경유의탄소배출계수(0.837 ton C/toe) * 총탄소량대비CO2분자량(44/12) * 엔진의특성비(%)
* 경유(ℓ)의 석유환산 계수 IPCC : 0.845
* 경유(ℓ)의 탄소배출 계수 IPCC : 0.837
* 휘발유(ℓ)의 석유환산 계수 IPCC : 0.740
* 휘발유(ℓ)의 탄소배출 계수 IPCC : 0.783
* LPG 부탄(kg)의 석유환산 계수 IPCC : 1.090
* LPG 부탄(kg)의 탄소배출 계수 IPCC : 0.713
-------------------------------------------------------------------------------------------------
* 한국의 2008-2009년까지 1년 동안 평균 전력 사용량 기준 : 1kwh 소비 당 0.424 kg co2 // 2010년 신문기사 참조중임
* 한국의 2008-2009년까지 1년 동안 평균 수도 생산량 기준 수도1㎥ 소비 당 1.529 kg co2 // 2010년 신문기사 참조중임
*가스의 사용량 1(m3) 대비 CO2 발생량 : 2.21941 co2 kg
*수도의 사용량 1(m3) 대비 CO2 발생량 : 1.529 co2 kg
*전기의 사용량 1(kWh) 대비 CO2 발생량 : 0.424 co2 kg
*쓰레기의 배출량 1(L) 대비 CO2 발생량 : 93.5 co2 kg
* 한국 동서발전 기준 : 1kWh 당, 유연탄은 941g, 무연탄은 1102g, LNG는 404g
* 전력(kWh)의 석유환산 계수 IPCC : 0.215
* 전력(MWh)의 탄소배출 계수 에너지관리공단 : 0.1319 TC/MWh
* 전력(kWh)의 탄소배출 계수 에너지관리공단 : 131.9 TC/kWh
* 모순 산정식 = 0.215 * 0.001 * 131.9 * 44 / 12 = 0.1039812 kg co2 // 기준이 다른 이유로 결과모순
-------------------------------------------------------------------------------------------------
*** 배출계수에 따른 CO2 배출량 및 예제 ***
● CO2 배출량(ton) = 에너지소비량(TOE) x 연소별 탄소배출계수(ton C/TOE) x 연소율 x (44/12)
<표 i-3> IPCC 탄소배출계수
|
구 분 |
단 위 |
연소율 |
발열량(kcal) |
ton C/TOE | ||
|
순발열량 |
총발열량 | |||||
|
원유 |
kg |
0.990 |
10,100 |
10,750 |
0.829 | |
|
휘발유 |
ℓ |
7,400 |
8,000 |
0.783 | ||
|
등유 |
실내등유 |
ℓ |
8,200 |
8,800 |
0.812 | |
|
보일러등유 |
ℓ |
8,350 |
8,950 | |||
|
경유 |
ℓ |
8,450 |
9,050 |
0.837 | ||
|
중유 |
ℓ |
9,350 |
9,900 |
0.875 | ||
|
LPG |
프로판 |
kg |
11,050 |
12,050 |
0.696 | |
|
부탄 |
kg |
10,900 |
11,850 |
0.713 | ||
|
LNG |
천연가스 |
Nm3 |
0.995 |
11,750 |
13,000 |
0.637 |
|
도시가스 |
Nm3 |
9,550 |
10,550 | |||
|
무연탄 |
kg |
0.980 |
4,600 |
4,650 |
1,100 | |
|
유연탄 |
kg |
5,950 |
6,200 |
1,059 | ||
※자료 : IPCC, 지식경제부(에너지기본법 제5조 제1항 관련)
○ 석유환산량(TOE) 환산시에는 ‘에너지 열량환산기준’의 총발열량을 이용하고, 이산화탄소 배출량(TC, TCO2) 계산 시, 순발열량을 적용토록 IPCC에서 권고함
○ ‘총발열량’이라 함은 연료의 연소과정에서 발생하는 수증기의 잠열을 포함한 발열량임
○ ‘석유환산계수’라 함은 에너지원별 열량을 석유환산량(TOE)로 환산하기 위한 계수임
○ TOE(Ton of Oil Equivalent)는 원유 1톤에 해당하는 열량으로 약 107 kcal 임, 1kg = 10,000kcal 임
○ Nm3 은 0℃, 1기압 상태의 체적임
● 석탄류 연료에서 발생하는 CO2 배출량 계산 예제
석탄류의 단위는 kg이므로 TOE 단위로 변환한다.
ex1) 1000kg, 발열량 6800kcal의 유연탄의 CO2 배출량을 산정함
1) 석유환산톤 = 6800kcal / 107 kcal x 1000 = 0.68 TOE
탄소배출계수를 곱하여 탄소배출량을 산정
2) 탄소배출량 = 0.68 TOE(석유환산톤) x 0.98(연소율) x 1.059 ton C/TOE = 0.7057 ton C
본 결과는 탄소의 배출량이므로 CO2 로 환산하기 위해 분자량을 적용함
3) CO2 배출량 = 0.7057 ton C x (44/12) = 2.5876 ton CO2
따라서, 유연탄 1000kg을 연소시키면 2.5876 ton의 CO2 가 발생함
● 연소공학식을 이용한 배출량 계산 예제
<표 i-4> 조성비
|
조성원소 |
탄소 |
수소 |
황 |
질소 |
수분 |
산소 |
염소 |
회분 |
기타 |
계 |
|
비율 |
71.50 |
3.87 |
0.12 |
0.35 |
10.00 |
7.20 |
0.00 |
6.80 |
0.16 |
100 |
○ 이론적 연소가스량
G0w = 8.89 C + 32.3 H + 3.33 S + 0.8 N + 1.24 W - 2.64 O (Nm3/kg)
C, H, S, N, W, O 는 액체 및 고체연료 1kg 중에 함유된 각 성분함량 (kg)
= 8.89 x 0.7150 + 32.3 x 0.0387 + 3.33 x 0.0012 + 0.8 x 0.0035 + 1.244 x 0.1 - 2.63 x 0.072
= 7.548196 Sm3/kg
○ 이론적 연소가스 중 CO2 조성성분 비율
CO2 = (1.87 C) / G0w = 1.87 x 0.715 / 7.548196 = 0.17713504 = 0.17713504 x 102(%) x 104(ppm) = 177135.04 ppm
○ 석탄 1000kg 연소 시 CO2 배출량
CO2 배출량 = 177135.04 ppm x 7548.196 Sm3 x 44 / 22.4 x 10-9 = 2.6263 ton CO2
<표 i-1> 에너지열량 환산기준
|
에너지원 |
단위 |
총발열량 |
석유 환산계수 |
순발열량 |
석유 환산계수 | ||
|
㎉ |
MJ 환산 |
㎉ |
MJ 환산 | ||||
|
원유 |
㎏ |
10,750 |
45.0 |
1.075 |
10,100 |
42.3 |
1.010 |
|
휘발유 |
ℓ |
8,000 |
33.5 |
0.800 |
7,400 |
31.0 |
0.740 |
|
실내등유 |
ℓ |
8,800 |
36.8 |
0.880 |
8,200 |
34.3 |
0.820 |
|
보일러등유 |
ℓ |
8,950 |
37.5 |
0.895 |
8,350 |
35.0 |
0.835 |
|
경유 |
ℓ |
9,050 |
37.9 |
0.905 |
8,450 |
35.4 |
0.845 |
|
B - A유 |
ℓ |
9,300 |
38.9 |
0.930 |
8,750 |
36.6 |
0.875 |
|
B - B유 |
ℓ |
9,650 |
40.4 |
0.965 |
9,100 |
38.1 |
0.910 |
|
B - C유 |
ℓ |
9,900 |
41.4 |
0.990 |
9,350 |
39.1 |
0.935 |
|
프로판 |
㎏ |
12,050 |
50.4 |
1.205 |
11,050 |
46.3 |
1.105 |
|
부탄 |
㎏ |
11,850 |
49.6 |
1.185 |
10,900 |
45.7 |
1.090 |
|
나프타 |
ℓ |
8,050 |
33.7 |
0.805 |
7,450 |
31.2 |
0.745 |
|
용제 |
ℓ |
7,950 |
33.3 |
0.795 |
7,350 |
30.8 |
0.735 |
|
항공유 |
ℓ |
8,750 |
36.6 |
0.875 |
8,200 |
34.3 |
0.820 |
|
아스팔트 |
㎏ |
9,900 |
41.4 |
0.990 |
8,350 |
39.1 |
0.835 |
|
윤활유 |
ℓ |
9,250 |
38.7 |
0.925 |
8,650 |
36.2 |
0.865 |
|
석유코크 |
㎏ |
8,100 |
33.9 |
0.810 |
7,850 |
32.9 |
0.785 |
|
부생연료1호 |
ℓ |
8,850 |
37.0 |
0.885 |
8,350 |
35.0 |
0.835 |
|
부생연료2호 |
ℓ |
9,700 |
40.6 |
0.970 |
9,200 |
38.5 |
0.920 |
|
천연가스(LNG) |
㎏ |
13,000 |
54.5 |
1.300 |
11,750 |
49.2 |
1.175 |
|
도시가스(LNG) |
N㎥ |
10,550 |
44.2 |
1.055 |
9,550 |
40.0 |
0.955 |
|
도시가스(LPG) |
N㎥ |
15,000 |
62.8 |
1.500 |
13,800 |
57.8 |
1.380 |
|
국내무연탄 |
㎏ |
4,650 |
19.5 |
0.465 |
4,600 |
19.3 |
0.460 |
|
수입무연탄 |
㎏ |
6,550 |
27.4 |
0.655 |
6,400 |
26.8 |
0.640 |
|
유연탄(연료용) |
㎏ |
6,200 |
26.0 |
0.620 |
5,950 |
24.9 |
0.595 |
|
유연탄(원료용) |
㎏ |
7,000 |
29.3 |
0.700 |
6,750 |
28.3 |
0.675 |
|
아역청탄 |
㎏ |
5,350 |
22.4 |
0.535 |
5,000 |
20.9 |
0.500 |
|
코크스 |
㎏ |
7,050 |
29.5 |
0.705 |
7,000 |
29.3 |
0.700 |
|
전력 |
㎾h |
2,150 |
9.0 |
0.215 |
2,150 |
9.0 |
0.215 |
|
신탄 |
㎏ |
4,500 |
18.8 |
0.450 |
- |
- |
- |
|
※ 비고 | |||||||
<표 i-2> IPCC 탄소배출계수
|
연 료 구 분 |
탄소배출계수 | ||||
|
kg C/GJ |
*(ton C/toe) |
(TJ/10³TON) | |||
|
액체화석연료 |
1차연료 |
원유 |
20.00 |
0.829 |
- |
|
천연액화가스(NGL) |
17.20 |
0.630 |
- | ||
|
2차연료 |
휘발유 |
18.90 |
0.783 |
44.80 | |
|
항공가솔린 |
18.90 |
0.783 |
44.59 | ||
|
등 유 |
19.60 |
0.812 |
44.75 | ||
|
항공유 |
19.50 |
0.808 |
- | ||
|
경 유 |
20.20 |
0.837 |
43.33 | ||
|
중 유 |
21.10 |
0.875 |
40.19 | ||
|
LPG |
17.20 |
0.713 |
47.31 | ||
|
납 사 |
(20.00)(a) |
0.829 |
45.01 | ||
|
아스팔트(Bitumen) |
22.00 |
0.912 |
40.19 | ||
|
윤활유 |
(20.00)(a) |
0.829 |
40.19 | ||
|
Petroleum Coke |
27.50 |
1.140 |
31.0 | ||
|
Refinery Feedstock |
(20.00)(a) |
0.829 |
44.80 | ||
|
고체화석연료 |
1차연료 |
무연탄 |
26.80 |
1.100 |
|
|
원료탄 |
25.80 |
1.059 |
| ||
|
연료탄 |
25.80 |
1.059 |
| ||
|
갈 탄 |
27.60 |
1.132 |
| ||
|
Peat |
28.90 |
1.186 |
| ||
|
2차연료 |
BKB &Patent Fuel |
(25.80)(a) |
1.059 |
| |
|
Coke Oven/Gas Coke |
29.50 |
1.210 |
| ||
|
Coke Oven Gas |
13.0(b) |
|
| ||
|
Blast Furnace Gas |
66.0(b) |
|
| ||
|
기체화석연료 |
LNG(dry) |
15.30 |
0.637 |
| |
|
바이오매스 (CO₂배출량 계산시 불포함) |
고체바이오매스 |
29.90 |
1.252 |
| |
|
액체바이오매스 |
(20.00)(a) |
0.837 |
| ||
|
기체바이오매스 |
(30.60)(a) |
1.281 |
| ||
주) 41,868 TJ/106 toe 적용하여 계수환산, 에너지원별 IPCC Guideline에서 제시하고 있는 용도별 연소율 적용함
※자료 : 국가 온실가스 인벤토리 작성을 위한 2006 IPCC 가이드라인, 환경부, 환경관리공단, 2008.
※자료 : 에너지절약 및 온실가스배출 감소를 위한 자발적협약 실적보고서 작성 가이드북, 에너지관리공단, 2006.
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