도로시설물의 운영 및 유지관리는 기능을 유지하기 위해 반복적으로 이루어지는 온실가스 배출 활동이며, 도로를 계획 및 시공, 운영, 유지보수의 전과정 측면에서 봤을 때 이미 건설된 도로시설물과 신규로 건설하고자 하는 도로시설물에 대해 탄소배출을 줄이기 위한 접근이 용이한 활동이기 때문에 운영 및 유지관리 단계에서 탄소배출량의 정량화는 매우 중요하다. 하지만 도로시설물의 운영 및 유지관리 단계에서의 정량적인 탄소배출량 산정은 분산되어 있는 활동 자료의 수집의 어려움과 탄소배출량 산정 과정의 복잡성을 이유로 정량적인 탄소배출량 산정은 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 도로시설물의 운영 및 유지보수 단계에서 탄소배출원단위를 산정하였고, 이를 활용해 2012년 기준으로 국내에 건설되어 운영중인 고속국도 및 일반국도에 대해 탄소배출량을 산정하였다.
도로시설물의 운영 및 유지관리는 기능을 유지하기 위해 반복적으로 이루어지는 온실가스 배출 활동이며, 도로를 계획 및 시공, 운영, 유지보수의 전과정 측면에서 봤을 때 이미 건설된 도로시설물과 신규로 건설하고자 하는 도로시설물에 대해 탄소배출을 줄이기 위한 접근이 용이한 활동이기 때문에 운영 및 유지관리 단계에서 탄소배출량의 정량화는 매우 중요하다. 하지만 도로시설물의 운영 및 유지관리 단계에서의 정량적인 탄소배출량 산정은 분산되어 있는 활동 자료의 수집의 어려움과 탄소배출량 산정 과정의 복잡성을 이유로 정량적인 탄소배출량 산정은 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 도로시설물의 운영 및 유지보수 단계에서 탄소배출원단위를 산정하였고, 이를 활용해 2012년 기준으로 국내에 건설되어 운영중인 고속국도 및 일반국도에 대해 탄소배출량을 산정하였다.
Operation and Maintenance in road infrastructure is repetitive carbon emissions activities to preserve the road in its originally constructed condition. In the view of road planning and construction, operation, and maintenance of life cycle, operation and maintenance stage quantification of carbon e...
Operation and Maintenance in road infrastructure is repetitive carbon emissions activities to preserve the road in its originally constructed condition. In the view of road planning and construction, operation, and maintenance of life cycle, operation and maintenance stage quantification of carbon emissions is very important because it is easily accessible activities to reduce carbon emissions in road infrastructure that existing and new road. However, carbon emissions estimation in operation and maintenance stage is yet to do, because data collection is so hard and carbon emissions estimation methodology is very complicated. In this study, a basic unit of carbon emission in the operation and maintenance stage of the road infrastructure was developed in order to get the quantitative determination of carbon that occurring. Carbon emissions of the Expressway and Common state road was calculated by using the basic unit of carbon emission and application plan of basic unit of carbon emission are presented.
Operation and Maintenance in road infrastructure is repetitive carbon emissions activities to preserve the road in its originally constructed condition. In the view of road planning and construction, operation, and maintenance of life cycle, operation and maintenance stage quantification of carbon emissions is very important because it is easily accessible activities to reduce carbon emissions in road infrastructure that existing and new road. However, carbon emissions estimation in operation and maintenance stage is yet to do, because data collection is so hard and carbon emissions estimation methodology is very complicated. In this study, a basic unit of carbon emission in the operation and maintenance stage of the road infrastructure was developed in order to get the quantitative determination of carbon that occurring. Carbon emissions of the Expressway and Common state road was calculated by using the basic unit of carbon emission and application plan of basic unit of carbon emission are presented.
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문제 정의
또한, 지속적인 탄소배출량 관리와 감축을 위해 기준배출량 산정을 위한 전과정 단계별 탄소배출원단위가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 도로시설물의 운영 및 유지관리시 탄소배출량 산정에 활용가능하고, 이미 운영 중인 도로시설물의 운영 및 유지관리시 탄소배출량 예측에 활용 가능한 탄소배출 원단위를 개발 및 제안하였다.
제안 방법
따라서 본 연구에서는 도로시설물의 운영 및 유지보수 단계에서 발생하는 탄소의 정량적 산정을 간략화 할 수 있도록 고속국도와 일반국도를 대상으로 탄소배출 원단위를 구간별(토공부, 교량부, 터널부), 유지관리활동별(표면처리, 소파보수, 덧씌우기, 재포장)로 구축하였고, 구축된 탄소배출원단위를 활용하여 2012년 기준 우리나라 고속 국도와 일반국도에서의 탄소배출량을 예측하였다.
본 연구에서는 2006 IPCC 국가 인벤토리구축방법에 따라 산정된 특정구간 고속국도의 온실가스 인벤토리 자료를 바탕으로 식(7)을 개발하였고, 이를 이용하여 운영 단계 탄소배출 원단위를 산정하였다. 또한 탄소배출량 산정시 온실가스 배출원은 WRI/WBCSD GHG Protocol(2004)에 의거 운영경계를 직접배출, 간접배출, 그 밖의 간접배출의 3가지로 구분하였다.
운영 단계 탄소배출 원단위는 실제 운영 중인 고속국도를 대상으로 온실가스 인벤토리를 수집하여 포장도로 구간, 터널구간, 교량구간으로 구분해 구축하였다. 원단위 구축 결과 연장당 탄소배출원단위는 전체 구간에 대해 589.
본 연구를 통해 도출된 탄소배출 원단위와 2012년 기준 국내 고속국도 및 일반국도의 유지관리 단계 및 운영 단계 탄소배출량 산정 자료, Table 10에 나타낸 포장도 보수방법별 유지보수 주기자료를 이용해 추가적인 도로 건설 없이 30년간 고속국도와 일반국도를 운영했을 시 탄소배출량을 산정하였으며, 그 결과를 Table 11에 나타내었다. 운영단계 탄소배출량은 탄소배출원단위와 도로연장, 그리고 운영기간의 곱으로 산정하였고, 일반국도의 경우 고속국도와 동일한 원단위를 적용하였다. 유지보수 단계 탄소배출량은 포장도 유지보수 항목별 탄소 배출 원단위와 도로 연장 그리고 각각의 30년간 유지보수 횟수의 곱으로 산정하였다.
원단위 구축 방법 본 연구에서는 Figure 3에 나타낸 도로의 유지보수 공사 중 표면처리, 덧씌우기, 소파보수, 재포장에 대한 각각의 단위 연장당 탄소배출량(tCO2-eq./km)을 도로 유지관리 단계의 탄소배출원단위로 구축하고자 한다.
유지보수 단계 탄소배출 원단위는 국내 도로보수현황 통계와 건설공사 표준품셈 등의 자료를 이용해 아스팔트 포장에 대해 고속국도와 일반국도를 대상으로 표면처리, 덧씌우기, 소파보수 그리고 재포장에 대해 구축하였다. 원단위 구축 결과 연장당 탄소배출 원단위는 고속국도의 경우, 표면처리 0.
운영단계 탄소배출량은 탄소배출원단위와 도로연장, 그리고 운영기간의 곱으로 산정하였고, 일반국도의 경우 고속국도와 동일한 원단위를 적용하였다. 유지보수 단계 탄소배출량은 포장도 유지보수 항목별 탄소 배출 원단위와 도로 연장 그리고 각각의 30년간 유지보수 횟수의 곱으로 산정하였다. 동일한 구간에 도로를 건설하여 30년간 운영시 시공단계를 제외하고 운영단계 탄소배출량이 유지보수 단계에 비해 고속국도 및 일반국도에서 월등히 높게 나타나 운영단계에서 탄소배출을 줄이기 위한 기술개발이 요구된다.
유지보수 단계에서 사용되는 자재 및 장비는 국토교통부 포장도 보수 항목 구분(표면처리, 소파보수, 덧씌우기, 재포장)에 따라 도로설계 편람 및 건설공사 표준 품셈 자료를 통해 파악하며.
본 연구에서는 국토교통부(2011)의 도로시설물 탄소 배출량 산정 방법을 이용하여 Figure 1과 같이 평가범위 및 경계설정, 데이터 수집 및 분석, 탄소배출량 산정의 3가지 단계로 진행하였다. 탄소배출량 산정 시 기후변화 협약에서 제시한 온실가스에 IPCC(2007)에서 제시한 지구온난화지수(GWP, Global Warming Potential) 값을 적용하여 CO2-equivalent (CO2-eq.)로 산정하였다.
포장도보수는 포장재료에 따라 유지보수 내역이 달라지기 때문에 아스팔트 포장도로에 대한 유지보수와 콘크리트 포장도로에 대한 유지보수를 모두 고려해야 하나 본 연구에서 아스팔트 포장도로에 대한 유지보수 공사에 대한 탄소배출 원단위를 구축하였으며, 고속국도, 일반국도 각각에 대한 원단위 구축 결과를 Table 6 및 Table 7에 나타내었다.
대상 데이터
본 연구에서는 top-down 방식의 원단위 구축 방법을 적용하여 원단위를 구축하였다. 국토교통부 도로보수현황 통계(1977-2012)를 이용하여 고속국도, 일반국도의 포장도보수 각 항목에 따른 유지보수 물량 및 연간 도로 유지보수 연장 자료를 수집하였고, 실제 탄소배출원인 장비사용에 따른 에너지소비량과 유지보수 시 투입되는 자재의 양을 산정하기 위해 도로설계편람(2012)과 건설공사 표준품셈 자료(2013)을 수집하였다.
본 연구에서는 한국도로공사에서 구축한 온실가스 인벤토리 데이터 중 토공, 교량, 터널이 모두 포함된 ‘A’ 지역(L=80.6km) 고속국도 온실가스 인벤토리 데이터를 수집하였고, 그 결과를 Table 4에 나타내었다.
이론/모형
본 연구에서는 2006 IPCC 국가 인벤토리구축방법에 따라 산정된 특정구간 고속국도의 온실가스 인벤토리 자료를 바탕으로 식(7)을 개발하였고, 이를 이용하여 운영 단계 탄소배출 원단위를 산정하였다. 또한 탄소배출량 산정시 온실가스 배출원은 WRI/WBCSD GHG Protocol(2004)에 의거 운영경계를 직접배출, 간접배출, 그 밖의 간접배출의 3가지로 구분하였다.
본 연구에서는 top-down 방식의 원단위 구축 방법을 적용하여 원단위를 구축하였다. 국토교통부 도로보수현황 통계(1977-2012)를 이용하여 고속국도, 일반국도의 포장도보수 각 항목에 따른 유지보수 물량 및 연간 도로 유지보수 연장 자료를 수집하였고, 실제 탄소배출원인 장비사용에 따른 에너지소비량과 유지보수 시 투입되는 자재의 양을 산정하기 위해 도로설계편람(2012)과 건설공사 표준품셈 자료(2013)을 수집하였다.
본 연구에서는 국토교통부(2011)의 도로시설물 탄소 배출량 산정 방법을 이용하여 Figure 1과 같이 평가범위 및 경계설정, 데이터 수집 및 분석, 탄소배출량 산정의 3가지 단계로 진행하였다. 탄소배출량 산정 시 기후변화 협약에서 제시한 온실가스에 IPCC(2007)에서 제시한 지구온난화지수(GWP, Global Warming Potential) 값을 적용하여 CO2-equivalent (CO2-eq.
유지관리 단계 탄소배출량은 MOLIT(2011)의 도로시설물 탄소배출량 산정 방법을 적용하여 산정한다.
성능/효과
/km 으로 터널구간의 원단위가 가장 높게 나타났고, 항목별로 전력사용량에 따른 배출이 가장 높게 나타났다.
구축된 유지관리단계 탄소배출 원단위(아스팔트 포장 기준)를 이용하여 2012년 기준 도로(고속국도, 일반국도)를 1년 동안 유지관리 시 탄소배출량 산정결과를 Table 9 및 Figure 4에 나타내었다. 분석 결과, 여러 유지보수 활동 중 고속도로와 일반국도 모두 소파보수에서 온실가스 배출량이 가장 높게 나타났다.
본 연구를 통해 도출된 탄소배출 원단위와 MOLIT(2013)에서 발간한 도로시설 현황 통계의 국내 고속국도 총 연장 정보를 활용해 2012년 기준 국내 고속도로 운영시 연간 탄소배출량을 산정하였고, 그 결과를 Table 8에 나타내었다. 분석결과, 터널에서의 전력사용에서 온실가스 배출량이 가장 크게 나타났으며, 그 중에서도 Scope 2인 전력사용에 따른 연간 온실가스 배출이 333,856 tCO2-eq.로 나타났다.
후속연구
그러나 정확한 운영 및 유지보수 단계에서 탄소배출량을 산정하기 위해서는 여러 곳으로 분산되어 있는 관리주체별로 자료수집하고, 이를 가공하여 탄소배출량을 산정하는 일련의 복잡한 과정을 반복적으로 수행해야하기 때문에 이러한 과정을 단축시키기 위한 탄소배출원단위(DB)의 구축이 요구된다. 또한, 탄소배출원단위 구축을 통해 향후 배출량의 예측과 저감량 산정의 기초가 되는 baseline 및 배출전망치(BAU, Business As Usual) 산정 시 활용할 수 있다.
하지만, 운영 단계는 일부 구간의 사례분석 결과를 활용해 탄소배출 원단위를 구축하였고, 유지보수 단계는 국내 통계 자료를 활용해 탄소배출 원단위를 구축하였으며, 별도의 신뢰성 검토를 위한 제3자 검증 등의 과정을 거치지 않았기에 이를 적용해 탄소배출량 산정 시 정확성과 신뢰성 확보에 대한 한계가 있다. 이를 보완하기 위해서는 많은 사례 분석을 통해 원단위 값이 국가 평균값에 근접하도록 하는 작업이 필요하며, 탄소배출량 산정 전문가, 도로기술 전문가(시공 전문가, 운영 및 유지관리 전문가 등) 등으로 구성된 제3자 검증위원회를 통한 탄소배출 원단위의 검증이 요구된다. 특히, 유지 보수 단계 내에서 이루어지는 온실가스 배출활동은 주기적인 배출활동 외 니즈에 의한 비주기적인 배출활동이 주를 이루기 때문에 이를 명확히 규명하기 위한 연구가 필요하다.
이를 보완하기 위해서는 많은 사례 분석을 통해 원단위 값이 국가 평균값에 근접하도록 하는 작업이 필요하며, 탄소배출량 산정 전문가, 도로기술 전문가(시공 전문가, 운영 및 유지관리 전문가 등) 등으로 구성된 제3자 검증위원회를 통한 탄소배출 원단위의 검증이 요구된다. 특히, 유지 보수 단계 내에서 이루어지는 온실가스 배출활동은 주기적인 배출활동 외 니즈에 의한 비주기적인 배출활동이 주를 이루기 때문에 이를 명확히 규명하기 위한 연구가 필요하다. 또한, 신규로 건설되는 도로의 전과정에서 탄소 배출량을 예측하기 위해서는 시공단계 원단위 구축이 요구되며, 해당 원단위를 이용해 탄소배출량을 산정하고 관리할 수 있는 탄소관리시스템의 구축이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
온실가스감축을 위해 우리나라에서는 어떤 노력을 하고 있는가?
온실가스감축을 위해 전 세계적으로 적극적인 노력을 기울이고 있으며, 우리나라도 2010년 이후 저탄소 녹색 성장 기본법 발효에 따른 온실가스 배출관리 및 의무감 축을 추진 중에 있다. 이에 따라, 건설부문에서도 온실가스 배출량의 정량적 관리 및 감축 목표 설정 등을 위한 노력을 기울이고 있으며, 탄소중립형 도로기술 연구단에서는 도로의 전과정에서 온실가스 배출량을 산정하고 저감하기 위한 방안을 연구하고 있다.
도로의 운영단계란 무엇인가?
도로의 운영단계는 시설물이 준공되어 시설물이 사용 되는 단계이며, 해당 시설물이 기능을 유지하고 해체, 철거되기 전까지로 정의하며, 운영단계에서 도로의 시설물은 도로, 터널, 교량으로 구분한다. 도로의 운영단계 탄소배출량 산정 범위를 Figure 2에 나타내었다.
운영 단계 탄소배출 원단위의 구축 결과는 어떻게 되는가?
운영 단계 탄소배출 원단위는 실제 운영 중인 고속국도를 대상으로 온실가스 인벤토리를 수집하여 포장도로 구간, 터널구간, 교량구간으로 구분해 구축하였다. 원단위 구축 결과 연장당 탄소배출원단위는 전체 구간에 대해 589.0 tCO2-eq./km로 나타났으며, 구간별로 토공 구간 27.6 tCO2-eq./km, 터널구간 555.9 tCO2-eq./ km, 교량구간 5.5 tCO2-eq./km으로 나타났다.
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