[학위논문]폐기물 소각장에서 발생되는 미활용 열에너지 회수 및 이용사업에 따른 온실가스 배출량 저감효과 분석 An Analysis on the Reduction Effect of Greenhouse gas Emission by Recycling of Unused Heat Energy from Waste incineration plant원문보기
본 연구는 소각장에서 소각공정을 통해 발생한 열에너지 중 활용되지 못하고 버려지는 폐기물 소각열을 활용하여 배출권거래제에서 온실가스 감축에 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
연구를 통해 소각장에서 공정 중 발생하는 미활용 열에너지를 인근 사업장의 도시가스(LNG) ...
본 연구는 소각장에서 소각공정을 통해 발생한 열에너지 중 활용되지 못하고 버려지는 폐기물 소각열을 활용하여 배출권거래제에서 온실가스 감축에 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
연구를 통해 소각장에서 공정 중 발생하는 미활용 열에너지를 인근 사업장의 도시가스(LNG) 대체 연료로 공급함으로써 저감할 수 있는 온실가스 감축량을 확인하고, 산정한 감축량을 2016년 6월 고시된 ‘온실가스 외부감축사업 상쇄제도’를 통하여 배출권거래제에서 활용할 수 있는 상쇄배출권인 외부사업 실적으로 인증받기 위한 절차를 검토하였다. 연구를 위해 적용된 인근 사업장의 도시가스(LNG)를 사용하고 있는 보일러는 정격증발량 3,000kg/h급 4대를 병렬 연결하여 공정에 사용되고 있는 보일러이다.
본 연구를 위해 연구에 적용가능한 외부사업 방법론을 선정하고, 외부사업 타당성평가 기준 조사, 적용 방법론 세부내용 검토, 외부사업 타당성 검토, 외부사업 방법론을 활용한 온실가스 저감량 산정, 연료별 온실가스 저감 효과 순으로 연구를 진행하였다.
본 연구에 적용가능 한 산정 방법론 및 필요한 정보를 파악하기 위하여, 온실가스 배출권거래제 “외부사업 타당성 평가 및 감축량 인증에 관한 지침”에 근거한 외부사업 방법론 33개를 조사하여 “03A-001-Ver01 미활용 열에너지 회수 및 이용사업의 방법론”을 도출하고 상세 내용을 검토하였다.
도출된 방법론을 활용하기 위하여 “온실가스 배출권거래제 상쇄제도 외부사업”의 타당성 평가 검토 기준에 따라 본 연구가 외부감축사업으로 시행 가능한지에 대한 타당성 검토를 실시하며, 외부사업 일반요건의 준수여부, 적용된 방법론, 베이스라인 시나리오 및 추가성 입증의 적절성, 배출량 산정방식의 적합성 등을 검토하여 타당성 부합을 확인하였다.
도출된 방법론에 따라 저감량을 산정한 결과, 베이스라인 배출량 4,093 tCO2_eq/년, 사업배출량 0, 누출량이 0으로 산정되며 온실가스 배출 감축량은 4,093 tCO2_eq/년으로 도출되었다. 이는 폐기물 소각열의 배출량이 “온실가스·에너지 목표관리 운영등에 관한 지침”에 따라 온실가스 배출량 산정에서 제외되며, 미활용 열에너지 사용시설 전단에 열량계를 설치함으로써 누출량을 사전에 차단하여 감축효과를 배가하였다고 볼 수 있겠다. 또한 본 연구 결과를 외부감축사업의 고정형(10년)으로 신청할 경우, 10년 동안 사업의 배출량 저감 효과는 총 40,929 tCO2_eq로 도출되었다.
마지막으로 본 연구에서 폐기물 소각열을 활용한 외부감축사업으로 도시가스(LNG)가 아닌 타 연료일 경우 도출되는 저감량을 확인해보고자 국내 산업에서 주로 사용되는 연료인 경유, 실내등유, B-C유, 프로판 연료를 도시가스와의 비교대상으로 선정하였다. 본 연구와 동일한 조건을 설정하기 위해 폐기물 소각열의 에너지 사용량 80,660 GJ을 기준으로 지침에 근거하여 각 연료별 사용량을 역산한 후 온실가스 배출량을 산정하였다. 그 결과 폐기물 소각열의 온실가스 배출량이 0이므로 연료 대체 시 기존 연료의 배출량이 곧 저감량이 되어 경유는 5,615 tCO2_eq/년, 실내등유는 5,424 tCO2_eq/년, 프로판은 4,783 tCO2_eq/년, B-C유는 5,757 tCO2_eq/년의 저감량이 도출되었다. 도시가스의 저감율을 1로 보았을 때, 경유는 1.4배, 실내등유는 1.3배, 프로판은 1.2배 B-C유는 1.4배의 저감율을 보였으며, B-C유를 사용하는 사업장이 본 연구에서 적용한 저감사업을 진행하는 경우 온실가스 저감량 도출에 가장 효과적임을 확인하였다.
추가로 연구결과를 토대로 배출권거래제 외부감축사업 등록을 진행할 경우 발생하는 경제적 효과를 검토하였다. 외부사업의 기간은 고정형(10년)으로 동일하게 설정하고, 배출권거래제의 온실가스 단가는 2017년 1월부터 5월까지의 평균 가격인 21,800원을 적용하여 온실가스 저감으로 인한 경제적 효과를 산출한 결과, 도시가스(LNG)는 892백만원, 경유는 1,224백만원, 실내등유는 1,182백만원, 프로판은 1,042백만원, B-C유는 1,255백만원의 온실가스 배출권 수익을 창출할 수 있을 것으로 확인되었다.
본 연구를 통하여 폐기물 소각장에서 버려지고 있는 폐열을 활용하여 배출권거래제 폐기물업종의 할당업체에서 상쇄 배출권으로 활용할 수 있는 방안과 추정되는 저감량을 확인하였으며, 외부감축사업을 활용할 경우 발생하는 경제적 효과도 확인할 수 있었다. 그러나 외부감축사업은 온실가스 배출권거래제 할당업체의 경계 밖에서 이루어져야 하므로, 폐기물 업종의 대부분을 운영하고 있으며 배출권거래제에 진입하여 있는 지방자치단체에서는 인근의 열(스팀)을 사용하는 공정을 가지고 있는 비관리업체와의 적극적인 협업을 통하여 본 감축사업의 활용방안을 모색해야 할 것으로 판단된다.
본 연구는 소각장에서 소각공정을 통해 발생한 열에너지 중 활용되지 못하고 버려지는 폐기물 소각열을 활용하여 배출권거래제에서 온실가스 감축에 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
연구를 통해 소각장에서 공정 중 발생하는 미활용 열에너지를 인근 사업장의 도시가스(LNG) 대체 연료로 공급함으로써 저감할 수 있는 온실가스 감축량을 확인하고, 산정한 감축량을 2016년 6월 고시된 ‘온실가스 외부감축사업 상쇄제도’를 통하여 배출권거래제에서 활용할 수 있는 상쇄배출권인 외부사업 실적으로 인증받기 위한 절차를 검토하였다. 연구를 위해 적용된 인근 사업장의 도시가스(LNG)를 사용하고 있는 보일러는 정격증발량 3,000kg/h급 4대를 병렬 연결하여 공정에 사용되고 있는 보일러이다.
본 연구를 위해 연구에 적용가능한 외부사업 방법론을 선정하고, 외부사업 타당성평가 기준 조사, 적용 방법론 세부내용 검토, 외부사업 타당성 검토, 외부사업 방법론을 활용한 온실가스 저감량 산정, 연료별 온실가스 저감 효과 순으로 연구를 진행하였다.
본 연구에 적용가능 한 산정 방법론 및 필요한 정보를 파악하기 위하여, 온실가스 배출권거래제 “외부사업 타당성 평가 및 감축량 인증에 관한 지침”에 근거한 외부사업 방법론 33개를 조사하여 “03A-001-Ver01 미활용 열에너지 회수 및 이용사업의 방법론”을 도출하고 상세 내용을 검토하였다.
도출된 방법론을 활용하기 위하여 “온실가스 배출권거래제 상쇄제도 외부사업”의 타당성 평가 검토 기준에 따라 본 연구가 외부감축사업으로 시행 가능한지에 대한 타당성 검토를 실시하며, 외부사업 일반요건의 준수여부, 적용된 방법론, 베이스라인 시나리오 및 추가성 입증의 적절성, 배출량 산정방식의 적합성 등을 검토하여 타당성 부합을 확인하였다.
도출된 방법론에 따라 저감량을 산정한 결과, 베이스라인 배출량 4,093 tCO2_eq/년, 사업배출량 0, 누출량이 0으로 산정되며 온실가스 배출 감축량은 4,093 tCO2_eq/년으로 도출되었다. 이는 폐기물 소각열의 배출량이 “온실가스·에너지 목표관리 운영등에 관한 지침”에 따라 온실가스 배출량 산정에서 제외되며, 미활용 열에너지 사용시설 전단에 열량계를 설치함으로써 누출량을 사전에 차단하여 감축효과를 배가하였다고 볼 수 있겠다. 또한 본 연구 결과를 외부감축사업의 고정형(10년)으로 신청할 경우, 10년 동안 사업의 배출량 저감 효과는 총 40,929 tCO2_eq로 도출되었다.
마지막으로 본 연구에서 폐기물 소각열을 활용한 외부감축사업으로 도시가스(LNG)가 아닌 타 연료일 경우 도출되는 저감량을 확인해보고자 국내 산업에서 주로 사용되는 연료인 경유, 실내등유, B-C유, 프로판 연료를 도시가스와의 비교대상으로 선정하였다. 본 연구와 동일한 조건을 설정하기 위해 폐기물 소각열의 에너지 사용량 80,660 GJ을 기준으로 지침에 근거하여 각 연료별 사용량을 역산한 후 온실가스 배출량을 산정하였다. 그 결과 폐기물 소각열의 온실가스 배출량이 0이므로 연료 대체 시 기존 연료의 배출량이 곧 저감량이 되어 경유는 5,615 tCO2_eq/년, 실내등유는 5,424 tCO2_eq/년, 프로판은 4,783 tCO2_eq/년, B-C유는 5,757 tCO2_eq/년의 저감량이 도출되었다. 도시가스의 저감율을 1로 보았을 때, 경유는 1.4배, 실내등유는 1.3배, 프로판은 1.2배 B-C유는 1.4배의 저감율을 보였으며, B-C유를 사용하는 사업장이 본 연구에서 적용한 저감사업을 진행하는 경우 온실가스 저감량 도출에 가장 효과적임을 확인하였다.
추가로 연구결과를 토대로 배출권거래제 외부감축사업 등록을 진행할 경우 발생하는 경제적 효과를 검토하였다. 외부사업의 기간은 고정형(10년)으로 동일하게 설정하고, 배출권거래제의 온실가스 단가는 2017년 1월부터 5월까지의 평균 가격인 21,800원을 적용하여 온실가스 저감으로 인한 경제적 효과를 산출한 결과, 도시가스(LNG)는 892백만원, 경유는 1,224백만원, 실내등유는 1,182백만원, 프로판은 1,042백만원, B-C유는 1,255백만원의 온실가스 배출권 수익을 창출할 수 있을 것으로 확인되었다.
본 연구를 통하여 폐기물 소각장에서 버려지고 있는 폐열을 활용하여 배출권거래제 폐기물업종의 할당업체에서 상쇄 배출권으로 활용할 수 있는 방안과 추정되는 저감량을 확인하였으며, 외부감축사업을 활용할 경우 발생하는 경제적 효과도 확인할 수 있었다. 그러나 외부감축사업은 온실가스 배출권거래제 할당업체의 경계 밖에서 이루어져야 하므로, 폐기물 업종의 대부분을 운영하고 있으며 배출권거래제에 진입하여 있는 지방자치단체에서는 인근의 열(스팀)을 사용하는 공정을 가지고 있는 비관리업체와의 적극적인 협업을 통하여 본 감축사업의 활용방안을 모색해야 할 것으로 판단된다.
This study proposes a way to reduce GHG by the emission trading system, using the leftover heat energy from the incineration process.
It is subjected that the total amount of GHG can be reduced by providing the unutilized energy to nearby business site as a substitute for LNG. It was examin...
This study proposes a way to reduce GHG by the emission trading system, using the leftover heat energy from the incineration process.
It is subjected that the total amount of GHG can be reduced by providing the unutilized energy to nearby business site as a substitute for LNG. It was examined the reduced amount can be used for countervailing emission right in the emission trading system. Four of 3,000kg/h(of rated evaporation) boilers used in the study were connected paratactically.
First, the appropriate approach method applicable for external business was considered. After that, the followings; are conducted surveying feasibility evaluation criteria on external business, reviewing the applicability details, examining its feasibility, calculating the reduced GHG amount, and analyzing an effect of reduced GHG emissions by using different fuels.
To verify if the replacing LNG with left heat energy is possible. the first thing to be done was searching thirty-three approaches based on guidelines for evaluating external business adequacy and certification in GHG emission trading system. Considering this, the method of collecting unutilized heat energy left from waste incineration plant and the utilization project, 03A-001-Ver01, was derived. The specific details were also reviewed.
After this, confirming if the method adopted was suitable for the feasibility evaluation criteria of the external business of GHG emission trading offset system(so-called external reduction business) was followed; such as whether it complied with external business requirements, the applied methodology and the baseline scenario was appropriate, additional evidence and an equation drawing the total emission amount was proper, and etc.
The reduced amount of GHG emission was calculated as 4,903 tCO2_eq/year. The equation used is: total reduced amount of GHG emission = amount of baseline emission(4,903 tCO2_eq/year) – amount of business emission(0 tCO2_eq/year) – leakage amount(0 tCO2_eq/year). The amount of waste incineration heat emission was excluded from this equation since it is not on the guidelines of managing goals in GHG and Energy. The effect of reduction has been doubled by blocking the leakage in a head of time with installation of heat flow meter throughout the whole facilities processing unutilized heat energy. So, if this study would be implemented as a 10-year fixed business, the reduced amount total for 10 years will be 40,929 tCO2_eq.
For the last part of the study, comparison of reduction rate according to each fuel(primarily in domestic industries) usage was studied; the used fuels were kerosene, diesel, B-C oil, and propane. The amount of GHG emissions from each fuel was calculated based on the guidelines of energy consumption in waste heat energy(80,660 GJ).
As a result, these amounts were drawn as follows: 5,757 tCO2_eq/year for B-C oil, 5,615 tCO2_eq/year for diesel, 5,424 tCO2_eq/year for kerosene, and 4,783 tCO2_eq/year for propane. When the reduction rate of LNG was assumed as 1, the rate of propane became 1.2 times, kerosene’s was 1.3 times, diesel’s was 1.4 time, and B-C oil’s was 1.4 times. As all can see, the most effective oil for this project in reducing GHG emissions is B-C oil.
Additional study pertaining to the economic effects were also reviewed with the condition that this external reduction project is a 10-year fixed business. Applying the average price(settled on January 5th, 2017) of the GHG unit by the emission trading system of 21,800 won. the revenue from reduced GHG emissions can be calculated as 892 million won form LNG, 1,224 million won form diesel, 1,182 million won form kerosene, 1,042 million won form propane, and 1,255 million won form B-C oil.
Through this study, the possibility of the usage of unutilized heat energy from waste incineration for some business sites that registered in the emission trading system was checked. The high economic effects were also confirmed. However, it is believed that local administrations should seek how to utilize this reduction project well through aggressive cooperation with companies that are willing to participate in this project with their processes facilitating heat energy.
This study proposes a way to reduce GHG by the emission trading system, using the leftover heat energy from the incineration process.
It is subjected that the total amount of GHG can be reduced by providing the unutilized energy to nearby business site as a substitute for LNG. It was examined the reduced amount can be used for countervailing emission right in the emission trading system. Four of 3,000kg/h(of rated evaporation) boilers used in the study were connected paratactically.
First, the appropriate approach method applicable for external business was considered. After that, the followings; are conducted surveying feasibility evaluation criteria on external business, reviewing the applicability details, examining its feasibility, calculating the reduced GHG amount, and analyzing an effect of reduced GHG emissions by using different fuels.
To verify if the replacing LNG with left heat energy is possible. the first thing to be done was searching thirty-three approaches based on guidelines for evaluating external business adequacy and certification in GHG emission trading system. Considering this, the method of collecting unutilized heat energy left from waste incineration plant and the utilization project, 03A-001-Ver01, was derived. The specific details were also reviewed.
After this, confirming if the method adopted was suitable for the feasibility evaluation criteria of the external business of GHG emission trading offset system(so-called external reduction business) was followed; such as whether it complied with external business requirements, the applied methodology and the baseline scenario was appropriate, additional evidence and an equation drawing the total emission amount was proper, and etc.
The reduced amount of GHG emission was calculated as 4,903 tCO2_eq/year. The equation used is: total reduced amount of GHG emission = amount of baseline emission(4,903 tCO2_eq/year) – amount of business emission(0 tCO2_eq/year) – leakage amount(0 tCO2_eq/year). The amount of waste incineration heat emission was excluded from this equation since it is not on the guidelines of managing goals in GHG and Energy. The effect of reduction has been doubled by blocking the leakage in a head of time with installation of heat flow meter throughout the whole facilities processing unutilized heat energy. So, if this study would be implemented as a 10-year fixed business, the reduced amount total for 10 years will be 40,929 tCO2_eq.
For the last part of the study, comparison of reduction rate according to each fuel(primarily in domestic industries) usage was studied; the used fuels were kerosene, diesel, B-C oil, and propane. The amount of GHG emissions from each fuel was calculated based on the guidelines of energy consumption in waste heat energy(80,660 GJ).
As a result, these amounts were drawn as follows: 5,757 tCO2_eq/year for B-C oil, 5,615 tCO2_eq/year for diesel, 5,424 tCO2_eq/year for kerosene, and 4,783 tCO2_eq/year for propane. When the reduction rate of LNG was assumed as 1, the rate of propane became 1.2 times, kerosene’s was 1.3 times, diesel’s was 1.4 time, and B-C oil’s was 1.4 times. As all can see, the most effective oil for this project in reducing GHG emissions is B-C oil.
Additional study pertaining to the economic effects were also reviewed with the condition that this external reduction project is a 10-year fixed business. Applying the average price(settled on January 5th, 2017) of the GHG unit by the emission trading system of 21,800 won. the revenue from reduced GHG emissions can be calculated as 892 million won form LNG, 1,224 million won form diesel, 1,182 million won form kerosene, 1,042 million won form propane, and 1,255 million won form B-C oil.
Through this study, the possibility of the usage of unutilized heat energy from waste incineration for some business sites that registered in the emission trading system was checked. The high economic effects were also confirmed. However, it is believed that local administrations should seek how to utilize this reduction project well through aggressive cooperation with companies that are willing to participate in this project with their processes facilitating heat energy.
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