2012 ~ 2015년 국내 수송용 연료의 물성 및 CO2 배출계수의 변화추이 분석연구 The analysis of Change on Property and CO2 Emission Factor of Domestic Transportation Fuel from 2012 to 2015원문보기
대부분의 온실가스는 에너지의 생성 및 이용으로부터 발생되고, 교통부문에서 배출되는 온실가스 중 약 95 % 이상이 수송용 연료에서 기인한다. 또한, IPCC 가이드라인에서 제시하는 배출계수를 사용하였을 경우 국가 고유의 연료특성이 반영되지 않는 단점이 있고, 기후변화협약교토의정서에 따른 의무 감축국도 UN에 제출하는 국가 온실가스 배출량 보고서 작성 시 대부분 Tier 2나 Tier 3 수준의 배출계수를 적용하고 있다. 본 연구에서는 국내 교통부문에 사용되는 휘발유, 경유 등의 수송용 연료에 대한 연차별 시계열 특성을 파악하고, $CO_2$ 배출계수의 연도별 변화추이를 분석하여 실제 연료를 활용한 $CO_2$배출계수 실측방법의 적용 타당성을 평가하였다.
대부분의 온실가스는 에너지의 생성 및 이용으로부터 발생되고, 교통부문에서 배출되는 온실가스 중 약 95 % 이상이 수송용 연료에서 기인한다. 또한, IPCC 가이드라인에서 제시하는 배출계수를 사용하였을 경우 국가 고유의 연료특성이 반영되지 않는 단점이 있고, 기후변화협약 교토의정서에 따른 의무 감축국도 UN에 제출하는 국가 온실가스 배출량 보고서 작성 시 대부분 Tier 2나 Tier 3 수준의 배출계수를 적용하고 있다. 본 연구에서는 국내 교통부문에 사용되는 휘발유, 경유 등의 수송용 연료에 대한 연차별 시계열 특성을 파악하고, $CO_2$ 배출계수의 연도별 변화추이를 분석하여 실제 연료를 활용한 $CO_2$배출계수 실측방법의 적용 타당성을 평가하였다.
Most greenhouse gases were arisen from the generation and use of energy, more than about 95 % of greenhouse gas from the traffic section was resulted by the transportation fuels. Also, when using the $CO_2$ emission factor suggested at IPCC G/L, there was the weakness which did not reflec...
Most greenhouse gases were arisen from the generation and use of energy, more than about 95 % of greenhouse gas from the traffic section was resulted by the transportation fuels. Also, when using the $CO_2$ emission factor suggested at IPCC G/L, there was the weakness which did not reflect the own property of fuel by country. And most industrialized countries have applied with the $CO_2$ emission factor of Tier 2 or Tier 3 to make the national greenhouse report to submit to UN according to the Kyoto Protocol. In this study, the transportation fuels using in domestic like unleaded gasoline, diesel, etc were analysed to identify the physical/chemical properties and these data were used to calculate the $CO_2$ emission factor of each fuels. And the study analysed the time series analysis to compare the property of fuels according to the change of time.
Most greenhouse gases were arisen from the generation and use of energy, more than about 95 % of greenhouse gas from the traffic section was resulted by the transportation fuels. Also, when using the $CO_2$ emission factor suggested at IPCC G/L, there was the weakness which did not reflect the own property of fuel by country. And most industrialized countries have applied with the $CO_2$ emission factor of Tier 2 or Tier 3 to make the national greenhouse report to submit to UN according to the Kyoto Protocol. In this study, the transportation fuels using in domestic like unleaded gasoline, diesel, etc were analysed to identify the physical/chemical properties and these data were used to calculate the $CO_2$ emission factor of each fuels. And the study analysed the time series analysis to compare the property of fuels according to the change of time.
본 연구에서는 국내 교통부문에 사용되는 휘발유, 경유 등의 수송용 연료에 대한 연차별 시계열 특성을 파악하고, CO2 배출계수의 연도별 변화추이를 분석하여 실제 연료를 활용한 CO2 배출계수 실측방법의 적용 타당성을 평가하고자 한다.
제안 방법
국내 수송용 연료의 특성을 파악하기 위하여 각 연료의 밀도, 탄소함량 및 순발열량를 분석하였고, 분석방법은 『석유제품의 품질기준과 검사방법 및 수수료에 관한 고시』 및 『액화석유가스의 품질기준과 검사방법·검사수수료 및 검사 소요경비 지원방법 등에 관한 고시』에서 규정하는 품질기준 및 시험방법을 적용하였다. 고시에서 규정하지 않는 항공유 등은 국가표준(KS) 및 ASTM 시험방법을 적용하였다[7 ~ 13].
본 연구는 국내에서 실제 사용되는 수송용 연료에 대한 물성을 실측하고 이를 바탕으로 CO2배출계수를 산출하였으며, 일정기간 동안의 시계열 분석을 통해 연료의 물성 및 CO2배출계수의 변동유무를 확인하였다. 이를 바탕으로 향후 수송용 연료에 대한 국가고유 CO2배출계수의 변경여부 및 시점을 산정하기 위한 자료로 활용가능하며, 점차 사용이 확대되고 있는 바이오 연료 등의 추가적인 분석과 보다 장기적인 분석을 통해 연료 특성 변화 추이를 파악하여, 주기적인 검토와 개발이 필요 할 것이다.
데이터처리
실측에 의한 순발열량 산정값과 이로부터 산출한 CO2 배출계수와 국내 에너지법에서 고시한 순발열량값과 CO2 배출계수와의 비교를 실시하였다. 대부분의 유종에서, 순발열량은 3 %, CO2배출계수는 4 %이내의 편차를 나타내어 현재 제시된 국내 고시값의 사용이 적절한 것으로 판단되며, 다만 국내외 환경규제의 강화 및 생산시설의 고도화 등으로 인한 연료 품질기준의 강화 등으로 CO2 배출계수의 변화여부를 확인하기 위한 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 보인다.
이론/모형
석유제품의 발열량 측정은 KS M 2057 시험방법을 적용하였으며, 총발열량 값을 측정 후 시료의 황 함량과 수분함량을 보정하였다. 순발열량 값은 황 함량과 수분함량을 보정한 총발열량 값을 (1)식을 이용하여 산정하였다.
성능/효과
1) 연도별 밀도 및 탄소함량의 변화는 CO2 배출계수의 산정에 필수적인 요인으로 각 유종별로 약간의 편차를 보이고는 있으나 연간 일정한 값을 나타내었으며, 유종별 황함량의 변화는 선박용 경유의 황함량 기준이 강화되었다.
2) 순발열량 및 CO2배출계수도 매년 월별로 달라지는 경향은 보이지만 4년간의 변화는 대체적으로 일정한 값을 나타내었다.
3) 실측에 의한 각 연료별 물성을 측정하고 이를 바탕으로 산출한 CO2배출계수와 국내 고시값 및 IPCC G/L의 제시값과의 비교에서는 3 ~ 5 %의 편차를 가지는 것으로 나타났다.
후속연구
배출계수의 변동유무를 확인하였다. 이를 바탕으로 향후 수송용 연료에 대한 국가고유 CO2배출계수의 변경여부 및 시점을 산정하기 위한 자료로 활용가능하며, 점차 사용이 확대되고 있는 바이오 연료 등의 추가적인 분석과 보다 장기적인 분석을 통해 연료 특성 변화 추이를 파악하여, 주기적인 검토와 개발이 필요 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
온실효과로 인한 지구표면온도는 지난 100년 동안 얼마만큼 상승하였는가?
산업혁명 이후 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O) 등 온실가스의 배출량이 급격히 증가하여 지구온난화를 가속시키고 있다.[1] 온실효과로 인한 지구표면온도는 지난 100년 동안 0.74 ℃ 상승하였으며, 지구평균 해수면은 1961년 이후 매년 1.8 mm 씩 상승하였다.
CO2의 증가가 현재 추세라면 2040년 ∼ 2050년대기 중 CO2 수치는 어떻게 보고있는가?
8 mm 씩 상승하였다.[2] CO2의 증가가 현재 추세라면 2040년 ∼ 2050년대기 중 CO2 수치는 자연수준의 2배인 550 ppm에 달할 것으로 예상되고 있다. 온실효과는 지구기온을 2100년까지 1.
석유계 에너지원이 동일한 에너지원에 대해서도 단일물질인 에탄올, 톨루엔 등과는 다르게 일정한 순발열량과 탄소함량 값을 보이지는 않는 이유는?
2는 2012년부터 2015년까지 연도별 국내 수송용 연료의 순발열량 변화추이를 나타내었다. 석유계 에너지원은 각종 탄화수소 물질의 혼합물인 원유를 증류하여 얻어지기 때문에 화학구조상 탄소와 수소가 여러 모양으로 조합된 무수한 화합물의 혼합체가 된다. 이러한 특성 때문에 석유계 에너지원은 동일한 에너지원에 대해서도 단일물질인 에탄올, 톨루엔 등과는 다르게 일정한 순발열량과 탄소함량 값을 보이지는 않는다.
참고문헌 (15)
Kim, K. D., Lee, T. J., Jung, W. S., Kim D. S., " Development of Traffic Volume Estimation System in Main and Branch Roads to Estimate Greenhous Gas Emissions in Road Transportation Category", Korean Society for Atmospheric Environment, Vol. 28, No. 3, pp. 233-248, 2012.
Hong, J. H., Kang, D. I., Lee, T. W., Lee, D. M., Lee, S. E., Moon, J. H., Lim, J. H., Kim, D. S., "Establishment of Climate Change Responding System for Transportation Sector(II) - Development of Bottom-up Type GHGs Emission factor for Vehicles -", Transportation Pollution research Center, National Institute of Environmental Research, 2009.
Kang, H. K., Doe, J. W., Ha, J. H., Na, B. K., "A study on Property and $CO_2$ Emission Factor of Domestic Transportation Fuel", Journal of Energy Engineering, Vol. 23, No. 3, pp. 72-81, 2014.
Joe, J. H., Shin, S. S., Jung, G. H., "Establishing Greenhouse Gas National Inventroy Management System in Korea" The Korea Transport Institiute, 2008.
Kim, T. H., Lee, S. I., Kim, Y. I., Rho, J. H., "Comparison Study of Generated Greenhouse Gas(GHG) Amount Estimation from Road Transportation", J. of Korean Soc. Civ. Eng, Vol. 58, No. 9, pp. 67-73, 2010.
Petroleum and petroleum substitute fuel business act, 2015.
Safety Control and Business of Liquified Petroleum Gas Act, 2015.
KS M ISO 12185, Crude petroleum and petroleum products - Determination of density -oscillating U-tube method.
KS M ISO 8754, Petroleum products - Determination of sulfur content - Energy dispersive X-ray fluorescence method.
KS M ISO 12937, Petroleum products - Determination of water - Coulometric Karl Fischer titration method.
KS M 2057, Crude petroleum and petroleum products - Determination and estimatin of heat of combustion.
ASTM D 5291, Standard test methods for instrumental determination of carbon, hydrogen, and nitrogen in petroleum products and lubricants.
Lim, W. G., Doe, J. W., Kang, H. K., Ha. J. H., Lee, S. S., " $CO_2$ Emission Characteristics of Bunker C Fuel Oil by Sulfur Contents", J. of Korean Society for Atmospheric Environment, Vol. 31, No. 4, pp. 368-377, 2015.
Lim, W. G., Doe, J. W., Kang, H. K., Ha. J. H., Lee, S. S., "Development of Calorific Values and Carbon Emission Factors for Petroleum Energy in Korea from 2012 to 2013", J. of Korean Society for Atmospheric Environment, Vol. 30, No. 4, pp. 301-310, 2014.
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