[논문]태양열난방시스템 도입에 따른 주거부문에서의 온실가스 감축 잠재량 분석

정영선; 문선혜; 유기형

doi:10.7836/kses.2012.32.1.032

태양열난방시스템 도입에 따른 주거부문에서의 온실가스 감축 잠재량 분석
The Greenhouse-Gas Mitigation Potential analysis by Distribution of Solar Thermal System in Housing Sector 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.32 no.1, 2012년, pp.32 - 39

정영선 (한국건설기술연구원) , 문선혜 (한국건설기술연구원) , 유기형 (한국건설기술연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

New and renewable energy systems(solar thermal system, photovoltaic system, geothermal system, wind power system) are environmentally friendly technologies and these in South Korea are very important measures to reduce greenhouse-gas(GHG) and to push ahead with Green Growth. The purpose of this paper is to analyze GHG mitigation potential by distribution of solar thermal system in housing sector with bottom-up model called 'Long-range Energy Alternative Planning system'. Business as usual(BAU) was based on energy consumption characteristic with the trend of social-economic prospects and the volume of housing. The total amount of GHG emission of BAU was expected to continuous increase from 66.0 million-ton $CO_{2e}$ in 2007 to 73.1 million-ton $CO_{2e}$ in 2030 because of the increase of energy consumption in housing. The alternative scenario, distribution of solar thermal system in housing sector had GHG mitigation potential 1.54 million-ton $CO_{2e}$ in 2030. The results of this study showed that new and renewable energy systems made a contribution of reducing the use of fossil fuel and the emission of greenhouse-gas in building.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 주거부문에서 신재생에너지도입에 따른 온실가스 배출량의 감축 잠재량을 예측하고 단위감축비용을 산출하고자 한다. 주거분야에 도입 가능한 신재생에너지시스템으로는 태양광, 태양열, 지열, 소형풍력 등이 있으나 본 연구에서는 주택의 난방과 급탕에 소요되는 열에너지 공급을 목적으로 하는 태양 열난방시스템의 보급 시나리오를 검토하였다.
본 연구에서는 난방 및 급탕 공급을 위한 태양열시스템의 보급에 따른 에너지 및 온실 가스 감축 효과를 분석하고자 태양열난방시스템의 보급에 의한 주거부문의 온실가스 감축 시나리오를 설정하였다.
본 연구에서는 온실가스 저감을 위한 주요한 방안으로 검토되고 있는 신재생에너지의 도입에 의한 주거부문에서 감축 가능한 잠재량을 산정하고자 하였다. 주택에 난방 및 급탕을 공급하기 위한 태양열시스템의 보급 시나리오를 구성하고 상향식 모형을 활용하여 연구를 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다.
본 연구는 주거부문에서 신재생에너지도입에 따른 온실가스 배출량의 감축 잠재량을 예측하고 단위감축비용을 산출하고자 한다. 주거분야에 도입 가능한 신재생에너지시스템으로는 태양광, 태양열, 지열, 소형풍력 등이 있으나 본 연구에서는 주택의 난방과 급탕에 소요되는 열에너지 공급을 목적으로 하는 태양 열난방시스템의 보급 시나리오를 검토하였다.

제안 방법

또한 분야별 에너지기술은 에너지원별 보일러, 에어컨, 취사기기, 조명기기, 가전기기 등의 관련 데이터 조사·수집을 통해 구성하고 분석모형에 반영하였다.
현재 태양열시스템은 열에너지를 효과적으로 생산하는 신재생에너지 설비이지만 필요한 열에너지 중 태양열시스템이 공급하는 의존율은 100%를 차지하지 못하기도 한다. 본 연구에서는 주택에서 난방 및 급탕을 위해 필요한 열에너지 중 태양열시스템이 공급하는 비율을 50%로 설정하여 분석하였다.
본 연구의 온실가스 배출량 산정방법은 상향식 분석모형을 활용하여 주택수의 전망에 각 주택의 난방, 냉방, 취사, 조명, 가전기기부문의 에너지용도별로 에너지소비량을 산출하고 에너지원별 배출계수를 적용하여 온실가스 배출량을 산정하였다. 태양열시스템 보급에 관한 감축시나리오를 작성하고 분석모형에 반영하여 감축 잠재량을 도출하였다.
에너지 및 온실가스 배출량은 2030년까지 전망·분석하였다.
본 연구의 온실가스 배출량 산정방법은 상향식 분석모형을 활용하여 주택수의 전망에 각 주택의 난방, 냉방, 취사, 조명, 가전기기부문의 에너지용도별로 에너지소비량을 산출하고 에너지원별 배출계수를 적용하여 온실가스 배출량을 산정하였다. 태양열시스템 보급에 관한 감축시나리오를 작성하고 분석모형에 반영하여 감축 잠재량을 도출하였다.
태양열시스템 보급에 의해 발생하는 온실 가스 감축 비용을 산정하여 보았다.온실가스 감축에 따른 부수적인 편익인 에너지 안보 증진, 물가에 미치는 영향 등의 편익은 계산에 포함하지 않고 태양열시스템 보급에 따른 비용과 에너지 절감 비용 등을 반영하여 식(1)을 적용하여 계산하였다.

이론/모형

본 연구에서는 화석연료의 온실가스 배출계수로 IPCC의 가이드라인10)에서 제공된 계수를 사용하고 전력은 전력거래소의 년도별 온실가스 배출계수를, 지역난방은 환경부 ‘온실가스·에너지목표관리제 운영 등에 관한 지침(환경부고시 제2011-29호)의 [별표 17]에 제시하는 값을 사용하였다.
연구수행을 위해 시나리오를 바탕으로 하는 상향식의 에너지-환경모형인 LEAP(Long-range Energy Alternative Planning)모형을 온실가스 분석 툴로 활용하였다.
본 연구에서는 온실가스 저감을 위한 주요한 방안으로 검토되고 있는 신재생에너지의 도입에 의한 주거부문에서 감축 가능한 잠재량을 산정하고자 하였다. 주택에 난방 및 급탕을 공급하기 위한 태양열시스템의 보급 시나리오를 구성하고 상향식 모형을 활용하여 연구를 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다.

성능/효과

(1) 주거부문 에너지소비량 전망결과는 2007년 19,880천TOE, 2020년 24.244천TOE, 2030년 26,443천TOE로 나타났다.
(2) 주거부문의 온실가스 배출량은 2007년에 65,994천톤CO_2e에서 에너지소비량 증가에 의해 지속적으로 배출량도 증가하여 2020년 71,455천톤CO_2e, 2030년 73,074천 톤CO_2e로 2007년 대비 10.7% 증가할 것으로 전망되었다.
(4) 태양열시스템을 2030년까지 10% 보급하여 주거부문의 난방 및 급탕에너지를 공급하는 시나리오의 분석결과, 2030년에 1,536천톤CO_2e의 온실가스 감축 잠재량을 나타냈다. 이는 정부가 설정한 가정부문 온실가스 감축목표의 4.
(5) 온실가스 단위 감축비용 분석결과,태양 열시스템 보급에 의해 감축되는 온실가스는 2030년에 단위 감축량 당 약 705천 원/톤CO_2e의 비용이 소요되는 것으로 나타나 상당한 수준의 투자비용이 요구되는 것으로 나타났다.
본 연구에서 검토한 태양열시스템의 보급은 설치비용과 유지비용이 매우 크므로 2030년의 단위 감축비용은 705천원/톤CO_2e로 나타났다.
분석결과 2007년 주거부문 에너지소비량은 19,880천TOE로 나타났다. 에너지통계연보에 나타난 가정부문의 최종에너지소비량인 21,067천TOE와 비교하여 5.
으로 나타나 주거부문의 온실가스 배출량은 지속적으로 증가할 것으로 보인다. 에너지소비량의 경우 기준년(2007년)대비 2030년에 약 33% 증가한 반면 온실가스 배출량은 기준년 대비 약 10.7% 증가할 것으로 분석되었다. 이는 난방의 에너지소비량 전망에서 보듯이 전체 총에너지사용량은 증가하나 온실가스 배출이 큰화석연료가 감소하고 클린에너지인 도시가스, 지역난방이 보급되고 사용이 증가하는 등의 온실가스가 적게 발생되는 에너지원으로의 전환이 그 이유 중 하나로 분석된다.
이러한 보급률은 2020년까지 주거건물에 신재생에너지시스템을 보급하고자 하는 지식경제부의 ‘그린홈 100만호 보급조성 사업’ 및 그 추진실적의 추세를 반영하고 ‘국가에너지 기본계획’ 및 ‘기후변화대응 종합기본계획’에 의한 2030년까지 신재생에너지보급 비율을 현재의 2.4%수준에서 11%로 높이는 정책추진 방향을 반영하였다.
태양열시스템 보급 시나리오에 의한 감축 잠재량은 2020년에 1,006천톤CO_2e이고 2030년까지 1,536천톤CO_2e를 감축할 수 있을 것으로 나타났다. 2020년의 경우 BAU 대비 1.

후속연구

(3) 정부가 발표한 가정부문 온실가스 배출량 전망과 비교한 결과, 본 연구의 배출전망이 다소 작게 나타났으나 이는 미래에 대한 예측이고 분석을 위한 전제조건, 변수, 배출계수 등의 데이터에 의한 차이에 의한 것으로 시나리오 분석을 통한 온실가스 배출전망 및 감축잠재량 분석에 있어서는 선행연구로서 의미있는 결과로 활용될 수 있다고 판단된다.
(6) 이상의 본 연구에서 살펴본 바와 같이 건축물에 신재생에너지의 보급은 화석연료의 사용을 줄이고 온실가스 배출량을 저감하는데 기여할 것으로 사료된다.다만 투자비용이 매우 크므로 비용효과적인 온실가스 감축수단이 되기 위해서는 시스템의 설치비용 등의 투자비용을 낮추고 정부의 재정지원 등의 지원방안이 뒷받침되어야 할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	BAU의 선정이 매우 중요한 이유는 무엇인가?	온실가스 배출량은 다양한 요인에 의해 결정되며 감축 잠재량 산정에서는 기준년도의 설정과 온실가스 배출 전망치인 BAU의 선정이 매우 중요하다. BAU는 기준년도 이후 현재의 사회 · 경제 성장 등의 추이가 미래에도 지속되고,기술의 효율개선이 과거에서 현재까지의 추이대로 진행되는 것을 가정한 온실 가스 배출 전망이 된다.
	2007년 우리나라 온실가스 총배출량은 얼마인가?	우리나라는 세계 11위의 에너지다소비국이며 총에너지의 96%를 해외수입에 의존하고 제조업 중심의 산업발전으로 과거 17년간(1990년～2007년) CO2 배출량이 103% 증가하여 OECD국가 중 그 증가율이 1위를 기록하고 있다. 2007년 우리나라 온실가스 총배출량은 620백만톤CO2e로 전세계 온실가스 배출량인 290억톤CO2e의 1.7%의 배출비중을 차지한다.
	LEAP모형은 크게 무엇으로 구성되는가?	LEAP모형은 크게 에너지시나리오, 모형통합, 기술 및 환경 데이터베이스로 구성되며,에너지수요분석, 에너지 전환 및 에너지원 평가, 온실가스 배출량 평가, 시나리오별 비용 및 물리적 영향 평가가 가능한 상향식(Bottom-up) 분석 모형이다.4),5)

참고문헌 (14)

지식경제부, 2010년도 에너지？기후변화정책 종합설명회 자료, 에너지관리공단, 2010.
김형국 편저, 녹색성장 바로알기, (주)나남 출판사, 2011
온실가스종합정보센터, 보도자료-국가 온실가스 감축을 위한 청사진 나온다-관계부처 합동,부문별？업종별 온실가스 감축목표안 마련-, 정부부처공동, 2011.06.29일자, 2011
Charles Heaps, LEAP User Guide for version 2008, Stockholm Environment Institute, 2008
www.energycommuity.org
에너지경제연구원, 국가온실가스감축잠재량분석 -종합보고서-, 2009
에너지경제연구원, 에너지통계연보, 2010
통계청, KOSIS 국가통계포털, 2011
Jun, S.Y., Lee, S.M., Park, J.W., Jeong, S.J. and Shin H.C., The assessment of renewable energy planning on CO2 abatementin South Korea, Renewable Energy, Vol.35, 2010, pp.471-477.

상세보기
IPCC, 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Volume 2 Energy, 2006
이동원, 태양열 시스템의 개용 및 현황, 설비저널 Vol. 40 No. 5, 대한설비공학회, 2011
IEA, Energy Technology Perspectives 2010-Scenarios & Startegies to 2050, 2010
에너지관리공단, 2007년 신재생에너지통계, 2008
지식경제부, 그린홈100만호 보급사업 추진실적, 에너지관리공단, 2010

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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