The objective of this study was to compare greenhouse gas emissions from road transportation by calculation methods (Tier 1, Teir 2, and Tier 3). Tier 1 based on 2006 IPCC guidelines default emission factor and amount of fuel consumption. The Tier 2 approach is the same as Tier 1 except that country...
The objective of this study was to compare greenhouse gas emissions from road transportation by calculation methods (Tier 1, Teir 2, and Tier 3). Tier 1 based on 2006 IPCC guidelines default emission factor and amount of fuel consumption. The Tier 2 approach is the same as Tier 1 except that country-specific carbon contents of the fuel sold in road transport are used. Tier 2 based on emission factor of guidelines for local government greenhouse gas inventories (Korea Environment Corporation), the fuel consumption per one vehicle, and the registered motor vehicles. The Tier 3 approach requires detailed, country-specific data to generate activity-based emission factors for vehicle subcategories (National Institute of Environmental Research) and may involve national models. Tier 3 calculates emissions by multiplying emission factors by vehicle activity levels (e.g., VKT) for each vehicle subcategory and possible road type. VKT was estimated by using GIS road map and traffic volume of the section. The GHG average emission rate by the Tier 1 was 728,857 $tonCO_2eq$/yr, while Tier 2 and Tier 3 were 864,757 $tonCO_2eq$/yr and 661,710 $tonCO_2eq$/yr, respectively. Tier 3 was underestimated by 10.1 and 20.7 percent for the GHG emission observed by Tier 1 and Tier 2, respectively. Based on this study, we conclude that Tier 2 is reasonable GHG emissions than Tier 1 or Tier 3. But, further study is still needed to accurate GHG emission from Tier 3 method by expanding the traffic survey area and developing the model of local road traffic.
The objective of this study was to compare greenhouse gas emissions from road transportation by calculation methods (Tier 1, Teir 2, and Tier 3). Tier 1 based on 2006 IPCC guidelines default emission factor and amount of fuel consumption. The Tier 2 approach is the same as Tier 1 except that country-specific carbon contents of the fuel sold in road transport are used. Tier 2 based on emission factor of guidelines for local government greenhouse gas inventories (Korea Environment Corporation), the fuel consumption per one vehicle, and the registered motor vehicles. The Tier 3 approach requires detailed, country-specific data to generate activity-based emission factors for vehicle subcategories (National Institute of Environmental Research) and may involve national models. Tier 3 calculates emissions by multiplying emission factors by vehicle activity levels (e.g., VKT) for each vehicle subcategory and possible road type. VKT was estimated by using GIS road map and traffic volume of the section. The GHG average emission rate by the Tier 1 was 728,857 $tonCO_2eq$/yr, while Tier 2 and Tier 3 were 864,757 $tonCO_2eq$/yr and 661,710 $tonCO_2eq$/yr, respectively. Tier 3 was underestimated by 10.1 and 20.7 percent for the GHG emission observed by Tier 1 and Tier 2, respectively. Based on this study, we conclude that Tier 2 is reasonable GHG emissions than Tier 1 or Tier 3. But, further study is still needed to accurate GHG emission from Tier 3 method by expanding the traffic survey area and developing the model of local road traffic.
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문제 정의
하지만 이 산정방식은 차량별 배출계수가 차종과 연식에 크게 의존하기 때문에 일률적으로 적용할 경우 큰 오차를 유발하는 문제점이 있다(Cheon, 2010). 본 연구에서는 경기도 교통 DB센터와 안양시청에서 측정한 실제 교통량 자료를 바탕으로 배출량을 산정하였다. Tier 3과 관련한 배출량 산정식은 식(3)과 같다(Kim and Lee, 2009).
가설 설정
안양시청에서 조사한 차종별 비율 및 국토해양부 자동차생활과에서 조사한 안양시의 차량등록대수를 바탕으로 차종별 분배작업을 수행하였다. 단, 고속국도에서는 택시 및 시내버스의 통행량이 거의 없으므로 운행되지 않는 것으로 가정하였다. 주행거리는 호계1동, 안양9동이 높은 것으로 분석되었다.
하지만 Non-CO2 배출계수는 국내에서 개발된 배출계수가 없으며, 또한 “2006년 IPCC 지침”에서도 유종별 및 차량별 배출계수가 부재하여 “1996년 IPCC 지침”에서 제시한 배출계수를 적용하였다. 우리나라에서는 1988년 이후 삼원촉매 장치의 장착이 의무화되었기 때문에, 제작 자동차 배출허용기준을 만족해야 하는 자동차의 경우, 전 차량에 대해 삼원촉매장치가 부착된 것으로 가정하였다 (Korea Environment Corporation, 2010). Tier 2에 의한 배출량 산정은 식(2)와 같다(IPCC, 2006).
제안 방법
Tier 3 배출계수는 국내에서 아직까지 공식적으로 지정한 배출계수가 없는 관계로 국립환경과학원에서 발간한 “자동차의 온실가스 배출량 조사”에 나온 배출계수 산출식을 인용하였다.
Ca,b,c는 엔진이 가열되지 않았을 때인 예열 중의 배출량을 의미하며, 차량의 총 배출량에 대해 상당한 비중을 차지하는 것으로 보고되고 있다 (IPCC, 2006). Tier 3에 의한 non-CO2의 총배출량에는 엔진운전 (hot) 상태의 배출량과 예열단계 (cold start)의 배출량을 합하여 계산해야 하나 본 연구에서는 예열단계의 배출계수와 연간 차량당 시동횟수 자료가 부족하여 non-CO2의 총배출량 산정 시 예열단계의 배출량은 고려하지 못했다.
Tier 1 방법론은 배출계수와 관련하여 기초자료의 확보가 어려울 때 주로 사용하는 기본적인 방법으로, 안양시의 연료별 소비량과 2006 IPCC 가이드라인에서 제시한 연료별 배출계수를 곱하여 추정한다. 따라서 모든 연료에 대해 각각 오염물질의 배출량을 산정한 후 합산한다. Tier 1 방법은 국가차원의 배출량을 산정할 때 적합하지만, 지자체 차원에서 산정할 때에는 부적합하다.
따라서, 본 연구에서는 지자체 도로수송부문의 온실가스 배출량과 관련하여, “2006년 IPCC 지침” 및 “지자체 온실가스 배출량 산정지침”, “도로교통량 통계연보를 활용한 도로부문 온실가스 배출량 추정”에서 제시한 3가지 산정 방법(Tier 1, Tier 2, Tier 3)을 비교분석하였다.
배출계수는 차량의 종류, 연소기술, 배기가스 저감장치에 따른 국가 고유 배출계수 연구가 진행되지 않았다. 또한, 2006 IPCC 가이드라인에서도 유종 및 차량별 Non-CO2 배출계수를 제시하고 있지 않아 1996 IPCC 가이드라인에서 제시한 배출계수를 적용하였다. CO2 배출계수는 표2, Non-CO2 배출계수는 표 3과 같다.
향후 자동차 수요 증가로 인하여 도로수송 부문은 총 온실가스 배출량 중 큰 비중을 차지할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 도로수송부문에서 배출되는 온실가스인 CO2, CH4, N2O를 대상으로 지역단위의 배출량을 산정방법별(Tier 1, Tier 2, Tier 3)로 비교하였으며, 합리적인 온실가스 배출량 산정방법을 검토하였다. 본 연구의 대상지역으로는 수도권 남부에 위치하며 교통의 요충지대인 안양시를 대상으로 하였다.
차종별 평균 주행거리를 이용하는 배출량 추정방법은 현재 적용할 수 있는 가장 합리적 방법이다. 안양시에서의 도로별 주행거리는 차종별/도로별로 교통량 자료를 이용하여 추정하였다. 안양시청에서 조사한 차종별 비율 및 국토해양부 자동차생활과에서 조사한 안양시의 차량등록대수를 바탕으로 차종별 분배작업을 수행하였다.
안양시에서의 도로별 주행거리는 차종별/도로별로 교통량 자료를 이용하여 추정하였다. 안양시청에서 조사한 차종별 비율 및 국토해양부 자동차생활과에서 조사한 안양시의 차량등록대수를 바탕으로 차종별 분배작업을 수행하였다. 단, 고속국도에서는 택시 및 시내버스의 통행량이 거의 없으므로 운행되지 않는 것으로 가정하였다.
본 연구에서는 안양시를 통과하는 서울외곽순환고속국도와 서해안고속국도, 제2경인고속국도 교통량은 경기도 교통DB센터 (Gyeonggi-do Transportation DB Center, 2010)에서 구축한 DB를 이용하였고, 경수산업대로, 관악로, 흥안로, 시민로, 중앙로의 교통량은 안양시청 교통행정과에서 조사한 자료를 이용하였다. 입수한 교통량 정보를 GIS (geographic information system: 지리정보시스템) 도로맵을 바탕으로 DB 구축방식으로 입력하였다.
대상 데이터
Tier 2 방식으로 배출량을 산정하기 위해, 한국환경공단의 “지자체 온실가스 배출량 산정지침”에 입각 하여 안양시의 차량등록대수 자료와 세부분류/연료별 차량 1대당 연료소비량 자료를 이용하였다(Korea Environment Corporation, 2010).
교통량은 한 시간당 특정 지점을 통과하는 차량의 대수를 말하며, 시간대별·차종별로 파악하여 대기오염물질의 배출량을 산정할 때 사용되는 기본자료이다. 본 연구에서는 안양시를 통과하는 서울외곽순환고속국도와 서해안고속국도, 제2경인고속국도 교통량은 경기도 교통DB센터 (Gyeonggi-do Transportation DB Center, 2010)에서 구축한 DB를 이용하였고, 경수산업대로, 관악로, 흥안로, 시민로, 중앙로의 교통량은 안양시청 교통행정과에서 조사한 자료를 이용하였다. 입수한 교통량 정보를 GIS (geographic information system: 지리정보시스템) 도로맵을 바탕으로 DB 구축방식으로 입력하였다.
본 연구에서는 도로수송부문에서 배출되는 온실가스인 CO2, CH4, N2O를 대상으로 지역단위의 배출량을 산정방법별(Tier 1, Tier 2, Tier 3)로 비교하였으며, 합리적인 온실가스 배출량 산정방법을 검토하였다. 본 연구의 대상지역으로는 수도권 남부에 위치하며 교통의 요충지대인 안양시를 대상으로 하였다.
안양시에서 2009년도 배출량을 Tier 1 방식으로 산정할 경우, 기본 활동자료인 연료소비량을 그림 4에 제시 하였다. 우선 유류사용량은 국가석유정보시스템에서 자료를 조사하였다 (Korea National Oil Corporation, 2010). CNG의 경우, 지역에너지 통계연보와 안양시 통계연보에 수송부문의 도시가스 자료가 부재하기 때문에 차량등록대수와 차량 1대당 CNG 사용량을 이용하여 산정하였다.
따라서, 본 연구에서는 지자체 도로수송부문의 온실가스 배출량과 관련하여, “2006년 IPCC 지침” 및 “지자체 온실가스 배출량 산정지침”, “도로교통량 통계연보를 활용한 도로부문 온실가스 배출량 추정”에서 제시한 3가지 산정 방법(Tier 1, Tier 2, Tier 3)을 비교분석하였다. 이를 위해 안양시를 연구대상지역으로 선정하고 2009년 도로수송부문의 배출량을 계산하였다. 배출량을 3가지 방법별로 산정한 결과, 안양시에서의 배출량은 Tier 1 728,857 tonCO2eq/yr, Tier 2 864,757 tonCO2 eq/yr, Tier 3 661,710 tonCO2eq/yr이었다.
이론/모형
또한 Tier 3과 관련된 공식적인 배출계수가 없기 때문에 본 연구에서는 국립환경과학원(2000)에서 발간한 “자동차의 온실가스 배출량 조사”에서 제시한 배출계수를 사용하였다.
Tier 2는 활동 자료로서 연료소비량을 이용하는 점에서는 Tier 1과유사하지만, 차량 1대당 연료소비량과 차량등록대수를 곱하여 연료소비량을 산출한 점에서 차이가 있다. 본 연구에서 CO2 배출계수는 국내에서 개발된 배출 계수를 적용하였다. 하지만 Non-CO2 배출계수는 국내에서 개발된 배출계수가 없으며, 또한 “2006년 IPCC 지침”에서도 유종별 및 차량별 배출계수가 부재하여 “1996년 IPCC 지침”에서 제시한 배출계수를 적용하였다.
성능/효과
따라서 동단위로 교통량에 입각하여 산정한 온실가스의 배출량은 표 11과 같으며, 그림 5에 안양시 전체를 도식 하였다. Tier 3에 의한 총배출량은 661,710 tonCO2eq 로 산정되었으며, 동별 배출량은 주행거리가 가장 긴 호계2동이 가장 많은 온실가스를 배출하였으며, 석수 1동, 안양2동 순으로 높게 나타났다.
이를 위해 안양시를 연구대상지역으로 선정하고 2009년 도로수송부문의 배출량을 계산하였다. 배출량을 3가지 방법별로 산정한 결과, 안양시에서의 배출량은 Tier 1 728,857 tonCO2eq/yr, Tier 2 864,757 tonCO2 eq/yr, Tier 3 661,710 tonCO2eq/yr이었다. 온실가스별로 비교할 경우, CO2가 Tier 2로 산정할 때 844,393 tonCO2eq/yr 로 가장 높았고, CH4는 Tier 2가 3,638 tonCO2 eq/yr로 역시 가장 높았다.
교통량 산정결과는 그림 2와 같다. 안양시의 교통 특성은 서울외곽순환고속국도가 통과하는 갈산동, 호계2동, 안양8, 9동의 통행량이 높게 조사되었으며, 그 밖의 서해안 고속국도 및 제2경인고속국도가 통과하는 석수2동, 안양1, 2동, 비산1, 2동 등의 통행량이 높게 조사되었다.
6%를 차지하였다. 이륜자동차의 경우 연료 중 휘발유만 사용하였고, 소형트럭과 중형트럭 및 버스의 경우 경유사용량이 많았으며, 전체유류소 비량의 93.7%와 86.3%를 각각 차지하는 것으로 분석되었다. 차종별 온실가스 배출량은 연료소비량이 가장 많은 승용차의 배출량이 총배출량의 71.
3%를 각각 차지하는 것으로 분석되었다. 차종별 온실가스 배출량은 연료소비량이 가장 많은 승용차의 배출량이 총배출량의 71.5% 차지하여 가장 높았고, 중형트럭 및 버스 15.8%, 소형 트럭 12.6%, 이륜자동차 0.1% 순이었다. 차종별 연료 소비량을 고려하여 산정된 도로수송부문의 온실가스 배출량은 표 10과 같다.
안양시의 2009년도 도로수송부문에 대한 온실가스 배출량을 산정방법별 (Tier 1, Tier 2, Tier 3)로 비교한 결과를 그림 6에 제시하였다. 총 배출량의 경우, Tier 2로 산정할 때 864,757 tonCO2eq/yr로 가장 높게 계산되었으며, Tier 3로 산정할 때 661,710 tonCO2eq/yr 로 가장 낮게 계산되었다. 온실가스별로 비교할 경우, CO2 가 Tier 2로 산정할 때 844,393 tonCO2eq/yr로 가장 높았고, CH4는 Tier 2가 3,638 tonCO2eq/yr로 역시 가장 높았다.
CNG의 경우, 지역에너지 통계연보와 안양시 통계연보에 수송부문의 도시가스 자료가 부재하기 때문에 차량등록대수와 차량 1대당 CNG 사용량을 이용하여 산정하였다. 최종 연료소비량은 가솔린의 경우 95,030 kl, 경유 138,546 kl, 부탄 80,931 kl, CNG 9,027 천m3으로 조사되었다. 이 연료소비량에 입각하여 최종 산정된 배출량을 표 7에 제시하였다.
후속연구
그러나 추후 교통량 조사지점을 확대하고 상세한 교통량 활동자료를 확보하거나 이면도로와 같은 비실측도로의 교통량을 추정할 수 있는 모델링이나 시스템이 개발된다면 Tier 2 방식보다는 Tier 3로 전환하여야 할 것이다.
향후 자동차 수요 증가로 인하여 도로수송 부문은 총 온실가스 배출량 중 큰 비중을 차지할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 도로수송부문에서 배출되는 온실가스인 CO2, CH4, N2O를 대상으로 지역단위의 배출량을 산정방법별(Tier 1, Tier 2, Tier 3)로 비교하였으며, 합리적인 온실가스 배출량 산정방법을 검토하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
이동배출원은 무엇을 배출하는가?
이동배출원은 지역적 대기오염에 원인이 되는 일산화탄소(CO), 비메탄계 휘발성유기화합물(NMVOCs), 이산화황(SO2), 미세먼지(PM)와 질소산화물(NOx)과같은 여러 다른 오염물질뿐만 아니라, 다양한 연료 연소에 의해 직접배출 온실가스에 해당하는 CO 2, CH4, N2O를 배출한다. 이동배출원 카테고리 중 도로수송은 승용차, 소형트럭과 같은 소형차량, 트랙터 트레일러, 버스와 같은 중형차량과 도로용 오토바이를 포함 하고 있다.
Tier 3를 두 가지 산정방식으로 나누어 설명하시오.
Tier 3는 크게 두 가지 산정방식으로 나눌 수 있다. 첫째는 실제 교통량에 입각하여 배출량을 산정하는 방식이다. 이 방식은 자동차의 총주행거리(VKT: vehicle kilometer travelled)를 이용하며, 실제 활동도 결과를 기초로 추정한 배출계수를 곱하여 배출량을 산정한다. 실측자료를 반영하기 때문에 시공간적 배출분배에 적합하고 차종별 연비기술을 반영시킨 가장 합리적 방법론이 다. 둘째는 일평균 주행거리에 입각하여 배출량을 산정하는 방식이다. 이 방법은 차량의 주행기록계를 바탕으로 광역단체단위의 차종별 일일평균주행거리를 산정한 후, 해당 지역의 자동차 등록대수를 고려하여 지역별로 할당하고, 배출계수를 적용하여 산정하는 방식이다. 현재 환경부에서는 두 번째 방식에 입각하여 차량에서 배출되는 각종 대기오염물질량을 산정 하고 있다 (Park et al., 2001). 하지만 이 산정방식은 차량별 배출계수가 차종과 연식에 크게 의존하기 때문에 일률적으로 적용할 경우 큰 오차를 유발하는 문제점이 있다(Cheon, 2010). 본 연구에서는 경기도 교통 DB센터와 안양시청에서 측정한 실제 교통량 자료를 바탕으로 배출량을 산정하였다.
도로수송 부문의 배출량 산정은 어떻게 구분 하는가?
이 차량관련 집단은 여러 종류의 기상 또는 액상의 연료로 가동되며, 연료 연소에서 방출되는 배출량뿐만 아니라 촉매변환기와 관련된 배출량도 다루고 있다 (IPCC, 2006). 도로수송 부문의 배출량 산정은 크게 활동자료 (activity data)를 기준으로 연료소비량을 이용하는 방법과 주행거리를 이용하는 방법으로 구분하고 있다 (IPCC, 2006). 일반적으로 IPCC (2006)에서는 이동배출원의 온실가스 배출량을 산정할 때 CO2 배출량은 연료판매량을 이용하여 산정하며, CH4 와 N2O는 차종별, 도로종류별 주행거리를 이용하도록 하고 있다.
참고문헌 (13)
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