선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이 연구는 콘크리트 생산과정의 단계를 자재, 운송, 제조단계로 구분한 후 각 단계별로 CO2 배출량의 정량적 평가 기법을 제안하여 콘크리트 생산에 의한 CO2 배출량 평가시스템 구축을 목적으로 한다. 이를 위해 콘크리트를 현장에 출하 전 단계까지의 CO2 배출량에 대한 산출기법에 대해 분석하였다.
- 이 연구는 콘크리트 생산에 따른 에너지 소비량과 CO2배출량이 산출 가능하고 동시에 콘크리트 생산과정에서의 친환경 기술 적용에 따른 CO2 배출저감 평가가 가능한 콘크리트 CO2 평가 시스템 개발을 목적으로 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이 연구에서는 실제 레미콘 업체에서 5월(하절기)에 생산된 콘크리트에 대한 단위 당 발생하는 CO2 배출량을 평가하였다. 콘크리트의 종류는 해당업체에서 연간 생산량이 가장 많은 24 MPa 보통 콘크리트로 선정하였으며, 배합 비는 Table 8과 같다.
- 이 평가 시스템은 단계별로 구분된 콘크리트 생산과정에서 배출하는 CO2의 정량적 평가를 목적으로 한다. Fig.
- 이에 따라 이 연구에서는 ‘콘크리트 산업 환경부하(CO2) 평가 및 최적설계시스템 개발 연구’의 일환으로 콘크리트의 생산과정에서 배출되는 CO2의 정량적 평가시스템을 개발하고자 한다.
- 콘크리트 생산에 의한 CO2 배출량 평가시스템에서는 각 단계별로 CO2 배출저감기술 적용에 의한 CO2 배출량의 저감성능이 평가 가능하도록 하였다. Table 6에 각 단계별 CO2 저감기술을 나타낸다.
제안 방법
- 1) 콘크리트 생산과정을 자재, 운송, 제조단계로 구분하여 콘크리트 CO2 평가 시스템을 제안하고, 각 단계의 에너지소비량과 CO2 배출량의 정량적 평가가 가능한 프로그램을 개발하였다.
- 2) 특히 제조단계는 평가대상 레미콘 업체의 제조설비, 콘크리트생산량, 사용전력 등을 이용하여 제조단계의 CO2 배출량이 평가 가능하도록 하였다.
- 콘크리트 생산에 따른 CO2 배출량은 콘크리트 배합에 사용되는 각 구성 재료의 생산 시 발생되는 Table 1의 CO2 원단위를 이용하여, 1 m3당 콘크리트 생산에 포함되는 각 구성 재료의 양(kg)과 원단위 곱의 누적으로 산정하였다.4)이렇게 산출된 콘크리트의 단위 체적 당(1 m3) CO2 배출량을 기초로 레미콘 생산업체의 총생산량에 대한 CO2 배출량을 산출한다. 자재단계에서의 각 재료별 CO2 배출량은 국가 LCI DB 및 2003년 산업연관분석(직접, 직·간접) DB 중에서 원하는 데이터를 이용하여 평가할 수 있다.
- 의 정량적 평가를 목적으로 한다. Fig. 1은 콘크리트 생산과정에서 발생하는 에너지 소비량과 CO2 배출량을 자재, 운송, 제조단계로 구분하여 각 단계의 평가대상을 분류하고 이에 대한 분석방법을 제안하였다.
- 콘크리트 1m3 생산 시 각 제조설비의 사용된 전력량을 도출하기 위해 먼저 제조공정을 저장, 수송, 계량, 혼합으로 구분하였다. 구분된 설비의 각 용량과 일간 사용된 전력사용량과의 비율 분석을 통해 각 설비의 가동사용량을 도출하였다. 또한, 각 공정마다 사용된 유류에너지는 전년도 연간 레미콘 생산량에 따른 유류 사용량을 입력하여 산출되도록 하였으며, 유류 사용량 미 입력 시 Table 4와 같이 동절기(11월~4월)와 하절기(5월~10월)의 유류 평균 사용량 DB가 적용되도록 하였다.
- 또한 각 단계별 에너지 소비량과 CO2 배출량을 산정할 수 있는 연산자와 요구되는 투입재료에 대한 구성내용을 제시하였으며, 이 평가를 통해 콘크리트 제조과정에서의 CO2 산출 결과를 표준적인 콘크리트의 CO2 배출량과 비교·평가 하였다.
- 또한 각 재료마다 콘크리트 공장과의 실제 운송거리를 입력하도록 하였고, 운송수단의 표준연료는 경유로 한정한 후 현재의 표준 연료(경유)가격을 직접 입력하도록 하여 경제성 평가 시 정량적인 평가가 되도록 하였다. 시멘트는 대부분 강원도에서 기차를 통해 운송되기 때문에 운송장비 입력은 기차와 트럭으로 분류하여 입력하도록 하였다.
- 또한 평가 업체의 CO2 배출 저감을 위한 친환경 기술인 고로슬래그와 플라이애쉬 치환, 신·재생에너지 사용, 설비시스템의 고 효율화, 에너지의 효율적 운용 등의 친환경기술 항목을 적용할 수 있도록 하였으며, 새로운 친환경 기술의 추가도 가능하도록 하였다.
- 구분된 설비의 각 용량과 일간 사용된 전력사용량과의 비율 분석을 통해 각 설비의 가동사용량을 도출하였다. 또한, 각 공정마다 사용된 유류에너지는 전년도 연간 레미콘 생산량에 따른 유류 사용량을 입력하여 산출되도록 하였으며, 유류 사용량 미 입력 시 Table 4와 같이 동절기(11월~4월)와 하절기(5월~10월)의 유류 평균 사용량 DB가 적용되도록 하였다. 이렇게 산정된 콘크리트의 단위 체적 당 CO2 배출량을 기초로, 콘크리트 제조에 소요된 총 에너지사용량에 대한 CO2 배출량을 산정하였다.
- 시멘트는 대부분 강원도에서 기차를 통해 운송되기 때문에 운송장비 입력은 기차와 트럭으로 분류하여 입력하도록 하였다. 또한, 운송장비는 실제로 현장에 반입되는 종류를 입력할 수 있도록 하였다.
- 또한 각 단계별 에너지 소비량과 CO2 배출량을 산정할 수 있는 연산자와 요구되는 투입재료에 대한 구성내용을 제시하였으며, 이 평가를 통해 콘크리트 제조과정에서의 CO2 산출 결과를 표준적인 콘크리트의 CO2 배출량과 비교·평가 하였다. 또한, 콘크리트의 생산과정에서 배출되는 CO2 배출량을 절감할 수 있는 친환경 요소기술에 대한 평가도 가능하도록 하였으며, 이를 위해 각 단계별 요구되는 투입자료에 대한 분석방법을 작성하였다.
- 콘크리트의 종류는 해당업체에서 연간 생산량이 가장 많은 24 MPa 보통 콘크리트로 선정하였으며, 배합 비는 Table 8과 같다. 또한, 현재 일반적으로 사용되는 고로슬래그의 양보다 더 많은 비율(%)의 고로슬래그의 플라이애쉬 치환을 통해 자재단계의 CO2 배출량을 평가 및 비교하였다.
- 레미콘 생산업체의 24 MPa 콘크리트 1m3 제조 시 배출되는 CO2량을 각 공정별 사용된 제조설비의 에너지량을 분석하여 평가하였다.
- 또한 각 재료마다 콘크리트 공장과의 실제 운송거리를 입력하도록 하였고, 운송수단의 표준연료는 경유로 한정한 후 현재의 표준 연료(경유)가격을 직접 입력하도록 하여 경제성 평가 시 정량적인 평가가 되도록 하였다. 시멘트는 대부분 강원도에서 기차를 통해 운송되기 때문에 운송장비 입력은 기차와 트럭으로 분류하여 입력하도록 하였다. 또한, 운송장비는 실제로 현장에 반입되는 종류를 입력할 수 있도록 하였다.
- 제조단계의 DB구성은 m3당 공정별 제조설비의 전력에너지 사용량, 동/하절기 유류 평균 사용량과 전력, 유류 에너지원별 CO2 배출 원단위를 구축하여 단위 CO2 배출량을 산정하는 기초자료로서 역할을 한다. 에너지원별로 단위를 구분하였고, 각각 발열량과 CO2 배출계수로 구성된다.
- 운송단계 시트에서는 운송차량의 종류, 운송수단, 운송거리 등을 입력하도록 구성된다. 우선 각 재료마다 표준적인 운송수단의 범위를 정하였으며, 입력란에 평가를 원하는 트럭의 종류를 적재량에 따라 표준 5가지로 분류하여 선택하도록 하였으며 이를 토대로 결과 값이 산출되도록 하였다.
- 운송단계의 에너지소비량 및 CO2 배출량 평가를 위해서 자재단계에서 산정한 콘크리트 각 구성 재료의 총 물량과 운송수단의 적재량으로 각 재료의 운송장비 대수를 산출하였다. 이 산출된 운송장비 대수에 Table 2와 같은 국가 LCI DB의 운송장비별 CO2 배출량을 적용하여 운송단계의 에너지사용량과 CO2 배출량을 평가하였다.
- 전력, 유류의 에너지 항목별 해당 데이터를 입력하면 평가하는 레미콘 생산업체의 에너지사용량이 자동 산출된다. 위의 기본정보 단계에서 입력한 평가시기를 적용하여 동절기에 유류에너지가 더 많이 사용되는 것을 감안하여 이에 대한 변수를 적용하여 평가되도록 하였다. 또한 평가 업체의 CO2 배출 저감을 위한 친환경 기술인 고로슬래그와 플라이애쉬 치환, 신·재생에너지 사용, 설비시스템의 고 효율화, 에너지의 효율적 운용 등의 친환경기술 항목을 적용할 수 있도록 하였으며, 새로운 친환경 기술의 추가도 가능하도록 하였다.
- 이 CO2 배출량 평가 시스템을 이용하여 레미콘 생산업체의 24 MPa 보통 콘크리트 배합 비에 근거하여 1m3당 사용된 자재생산에 의한 CO2 배출량을 평가하였다. 시멘트 생산 시 CO2 발생율이 297.
- 이 CO2 배출량 평가시스템을 이용하여 레미콘 생산업체의 보통 콘크리트 1m3의 배합재료들을 운송 시 발생하는 CO2 배출량을 평가하였다. 시멘트는 담양, 굵은골재와 잔골재는 경기도 광주와 인천, 혼화재료는 평택에서 레미콘 업체(서울)까지 운송되는 거리를 산출하여 평가하였으며, 배합재료 중 물은 레미콘 생산업체 내의 상수도를 통해 조달함에 따라 운송수단을 통한 평가는 제외 하였다.
- 배출량 평가를 위해서 자재단계에서 산정한 콘크리트 각 구성 재료의 총 물량과 운송수단의 적재량으로 각 재료의 운송장비 대수를 산출하였다. 이 산출된 운송장비 대수에 Table 2와 같은 국가 LCI DB의 운송장비별 CO2 배출량을 적용하여 운송단계의 에너지사용량과 CO2 배출량을 평가하였다. 운송단계에서의 CO2 배출량을 산출 식으로 나타내면 다음과 같다.
- 또한, 각 공정마다 사용된 유류에너지는 전년도 연간 레미콘 생산량에 따른 유류 사용량을 입력하여 산출되도록 하였으며, 유류 사용량 미 입력 시 Table 4와 같이 동절기(11월~4월)와 하절기(5월~10월)의 유류 평균 사용량 DB가 적용되도록 하였다. 이렇게 산정된 콘크리트의 단위 체적 당 CO2 배출량을 기초로, 콘크리트 제조에 소요된 총 에너지사용량에 대한 CO2 배출량을 산정하였다. 제조단계에서의 CO2 배출량을 산출 식으로 나타내면 다음과 같다.
- 배출량 평가시스템 구축을 목적으로 한다. 이를 위해 콘크리트를 현장에 출하 전 단계까지의 CO2 배출량에 대한 산출기법에 대해 분석하였다. 즉 재료별과 공정별 두 개의 분석을 통해 에너지 사용량을 파악 후 CO2 배출량을 평가하였다.
- 재료 저장 사이로, 계량장치, 혼합 믹서 등을 결합하여 구성한 배처플랜트에서 사용한 일간 에너지 사용량과 레미콘 생산량 데이터를 이용하여 Table 3과 같이 1m3 콘크리트 생산에 사용되는 각 제조설비의 에너지 소비량에 대한 CO2 배출량을 산정하였다.
- 제조단계에서의 CO2 배출량 평가는 레미콘 생산업체의 공정현황, 각 설비의 용량 데이터를 기초로 하였다. 재료 저장 사이로, 계량장치, 혼합 믹서 등을 결합하여 구성한 배처플랜트에서 사용한 일간 에너지 사용량과 레미콘 생산량 데이터를 이용하여 Table 3과 같이 1m3 콘크리트 생산에 사용되는 각 제조설비의 에너지 소비량에 대한 CO2 배출량을 산정하였다.
- 이를 위해 콘크리트를 현장에 출하 전 단계까지의 CO2 배출량에 대한 산출기법에 대해 분석하였다. 즉 재료별과 공정별 두 개의 분석을 통해 에너지 사용량을 파악 후 CO2 배출량을 평가하였다. 또한 각 단계별 에너지 소비량과 CO2 배출량을 산정할 수 있는 연산자와 요구되는 투입재료에 대한 구성내용을 제시하였으며, 이 평가를 통해 콘크리트 제조과정에서의 CO2 산출 결과를 표준적인 콘크리트의 CO2 배출량과 비교·평가 하였다.
- 재료 저장 사이로, 계량장치, 혼합 믹서 등을 결합하여 구성한 배처플랜트에서 사용한 일간 에너지 사용량과 레미콘 생산량 데이터를 이용하여 Table 3과 같이 1m3 콘크리트 생산에 사용되는 각 제조설비의 에너지 소비량에 대한 CO2 배출량을 산정하였다. 콘크리트 1m3 생산 시 각 제조설비의 사용된 전력량을 도출하기 위해 먼저 제조공정을 저장, 수송, 계량, 혼합으로 구분하였다. 구분된 설비의 각 용량과 일간 사용된 전력사용량과의 비율 분석을 통해 각 설비의 가동사용량을 도출하였다.
- 콘크리트 CO2 배출량 평가 프로그램은 Microsoft office excel을 기반으로 Fig. 3과 같이 작성되었으며, 평가자가 직접 입력한 조건에 근거하여 콘크리트 생산 시 에너지 사용량과 CO2 배출량의 평가가 가능하다.
- 근거리 조달부문은 각 자재를 근거리에서 조달하는 방식으로 운송거리에 따라 발생하는 CO2 발생을 저감할 수 있다. 한편 에너지 절감 부문은 친환경연료 사용 차량의 이용 및 운송차량의 연비개선, 에코드라이빙 등을 고려하여 CO2 저감성능을 평가한다.
- 또한, 그래프는 각 단계 공정의 표기와 함께 기준안의 원단위를 대책안의 원단위와 비교하여 나타내며 기준안에 대한 대책안의 저감율이 표시된다. 한편, 각 단계별로 평가된 값을 모두 합한 데이터를 그래프 형식으로 나타내어 기존 안에 대비하여 대책 안에 대한 평가 값과 비교할 수 있도록 구성하였다.
대상 데이터
- 을 생산하는 업체이다. 이 업체는 제조설비인 배처플랜트 2기, 사무소 건물 2동, 컨트롤 센터 1동으로 구성되어 있다. 레미콘 생산업체의 개요는 Table 7과 같다.
- 이 평가 시스템에서 콘크리트 CO2 평가 과정에 포함되는 범위는 콘크리트 각 재료의 자재, 운송, 제조과정에서 직접적으로 관여 혹은 투입되는 대상만을 분석범위로 한정하였다.
- 자재단계의 에너지 소비량 및 CO2 배출량 평가를 위한 재료는 시멘트, 물, 굵은 골재, 잔골재, 혼화재료로 구성된다. 콘크리트 생산에 따른 CO2 배출량은 콘크리트 배합에 사용되는 각 구성 재료의 생산 시 발생되는 Table 1의 CO2 원단위를 이용하여, 1 m3당 콘크리트 생산에 포함되는 각 구성 재료의 양(kg)과 원단위 곱의 누적으로 산정하였다.
- 배출량을 평가하였다. 콘크리트의 종류는 해당업체에서 연간 생산량이 가장 많은 24 MPa 보통 콘크리트로 선정하였으며, 배합 비는 Table 8과 같다. 또한, 현재 일반적으로 사용되는 고로슬래그의 양보다 더 많은 비율(%)의 고로슬래그의 플라이애쉬 치환을 통해 자재단계의 CO2 배출량을 평가 및 비교하였다.
- 평가대상 레미콘 생산업체는 서울에 위치하며, 연간 약 700,000 m3을 생산하는 업체이다. 이 업체는 제조설비인 배처플랜트 2기, 사무소 건물 2동, 컨트롤 센터 1동으로 구성되어 있다.
성능/효과
- 3) 이 연구의 CO2 배출량 평가시스템에 의한 평가대상 콘크리트의 CO2 배출량은 344.3kg-CO2/m3로서 자재단계의 CO2 배출량이 전체 CO2 배출량의 96.6%를 차지하는 결과를 얻었다.
- 4) 한편, 운송단계 및 제조단계의 CO2 배출량은 각각 3.2%, 0.2%를 차지하는 것으로 평가되어 콘크리트 생산 시 CO2 배출량이 미비한 것으로 분석되었다.
- 5) 이 연구를 통한 평가대상 레미콘 생산업체의 콘크리트 CO2 배출량 원단위는 산업연관분석(2003년)보다는 조금 높고, 국가 LCI DB보다는 조금 낮은 결과를 얻었다.
- 6) 고로슬래그 및 플라이애쉬 치환을 통해 콘크리트 CO2 배출량은 감소하였으며 고로슬래그 및 플라이애쉬의 치환율이 증가할수록 콘크리트 CO2 배출량의 절감율도 증가하는 경향을 나타냈다.
- 7과 같다. Fig. 7에 의하면 평가대상 레미콘 업체의 CO2 배출량은 산업연관분석의 콘크리트 CO2 배출량 원단위보다 조금 높은 결과를 얻었으며, 국가 LCI DB보다는 다소 낮은 결과가 도출되었다. 국가 LCI DB와 산업연관분석의 콘크리트 CO2 배출량 원단위 차이는 CO2 배출량 산출기법이 상이한 것과 국가 LCI DB의 경우 자재 폐기부분을 평가범위로 하고 있기 때문으로 사료된다.
- 국가 LCI DB와 산업연관분석의 콘크리트 CO2 배출량 원단위 차이는 CO2 배출량 산출기법이 상이한 것과 국가 LCI DB의 경우 자재 폐기부분을 평가범위로 하고 있기 때문으로 사료된다. 또한, 일본토목학회의 콘크리트 CO2 배출량 원단위 230kg-CO2/m3 보다는 높은 결과가 도출되었다. 한편, Fig.
- 2%를 차지하는 것으로 분석되었다. 또한, 제조단계의 CO2 배출량은 0.7 kg-CO2/m3로 전체 발생량의 약 0.2%를 차지하는 것으로 분석되었다. 평가 레미콘 생산업체의 콘크리트 생산 시 단위 m3당 CO2 배출량은 344.
- 배출량을 평가하였다. 시멘트 생산 시 CO2 발생율이 297.92 kg-CO2/m3로서 자재단계에서 차지하는 비율이 89%를 차지하는 것으로 나타났다. Fig.
- 시멘트는 담양, 굵은골재와 잔골재는 경기도 광주와 인천, 혼화재료는 평택에서 레미콘 업체(서울)까지 운송되는 거리를 산출하여 평가하였으며, 배합재료 중 물은 레미콘 생산업체 내의 상수도를 통해 조달함에 따라 운송수단을 통한 평가는 제외 하였다. 운송단계에서 가장 원거리에서 조달되는 시멘트의 운송 시 CO2 배출량이 5.75 kg-CO2/m3로서 운송 단계에서 차지하는 비율이 57%를 차지하는 것으로 나타났다. Fig.
- 배출량 산출 결과는 Table 10과 같다. 자재단계의 CO2 배출량은 332.7 kg-CO2/m3로 전체 발생량의 약 96.6%를 차지하는 것으로 분석되었고, 운송단계의 CO2배출량은 10.9 kg-CO2/m3로 전체발생량의 약 3.2%를 차지하는 것으로 분석되었다. 또한, 제조단계의 CO2 배출량은 0.
- 량을 각 공정별 사용된 제조설비의 에너지량을 분석하여 평가하였다. 전력에너지의 CO2 배출량은 각 공정별 제조설비에서 사용된 에너지 사용량에 대하여 0.71 kg-CO2/m3로 도출되었으며, 유류에너지 CO2 배출량의 경우 레미콘 생산업체의 전년도 콘크리트 생산량과 유류사용량 분석 결과인 0.01 kg-CO2/m3을 적용하였다. 레미콘 생산업체의 단위 콘크리트 제조단계에서의 CO2배출량은 Fig.
- 태양광 및 태양열 시설, 지열시스템과 같은 신·재생 에너지를 적용하여 사무소와 컨트롤 센터 등에서 사용하는 화석연료의 사용량을 절감 가능하며, 설비부문은 레미콘 생산 시 사용되는 노후 된 제조설비들을 고효율 제조설비로의 개선과 교체를 통해 제조 시 사용된 에너지소비량을 절감할 수 있다.
- 2%를 차지하는 것으로 분석되었다. 평가 레미콘 생산업체의 콘크리트 생산 시 단위 m3당 CO2 배출량은 344.3 kg-CO2/m3로 평가되었다.
- 평가는 분석대상에 따라 다양하게 나타낼 수 있으며, 기존의 데이터를 입력한 평가와 자재단계의 물량절감과 제조단계의 신·재생 에너지 적용 등과 같이 친환경 기술을 적용했을 경우의 평가결과를 상호 비교할 수 있고, 이에 따른 콘크리트 생산 시 CO2 배출 저감기술에 의한 CO2 저감성능을 평가할 수 있다.
후속연구
- 7) 이 연구에서 제안된 콘크리트 CO2 배출량 평가 프로그램을 이용하여 레미콘 생산업체별 및 콘크리트 종류별 CO2 배출량 평가가 가능하며 이러한 콘크리트의 CO2 배출량 원단위 구축을 통해 향후 콘크리트 산업의 CO2 배출량 예측 및 절감을 위한 기초적 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 최근 덴마크 코펜하겐에서 개최된 ‘제15차 유엔기후변화협약(UNFCCC) 당사국 총회(COP 15)’에서는 2020년까지의 온실가스 감축 목표 및 개도국에 대한 감축 지원 등을 주요 의제로 한 협정이 이루어졌으며, 이미 선진국뿐만 아니라 개도국에게까지 지구온난화방지에 대한 적극적인 대응이 요구되고 있다. 한편 우리나라의 CO2 배출량은 2007년 기준 세계 9위, 1인당 CO2 배출량은 1990년에 비해 113%나 증가해 경제협력개발기구(OECD) 국가 가운데 CO2 배출 증가량이 세계 1위라는 것을 고려할 때 향후 우리나라도 CO2 저감을 위한 구체적이고 적극적인 환경정책이 필요할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.