[논문]바이오에너지 (바이오가스, 바이오매스) 기술의 온실가스 감축산정: 국내를 대상으로

정재형; 김기만

doi:10.5572/kosae.2017.33.4.393

문제 정의

따라서 본 연구는 신재생에너지 기술 중 2015년 기준 전력거래소에 등록된 바이오에너지(바이오가스, 바이오매스) 발전사업자를 대상으로 현장 운영자료 기반의 상향식접근법을 이용한 바이오에너지 기술단위의 온실가스 감축량을 분석하고, 발전효율, 가동률, 누적 보급량의 변화에 따른 바이오에너지 기술별 온실가스 감축잠재량 시나리오를 분석하였다.
본 연구는 2015년 국내 전력거래소 바이오에너지 (바이오가스, 바이오매스) 발전사업자 등록사업자를 대상으로 현장 운영자료를 이용한 상향식접근법의 온실 가스 감축량과 기술의 변화에 따른 온실가스 감축잠재량 시나리오를 분석하였다. 바이오에너지 기술의 운영 자료는 누적보급량 대비 44.
본 연구는 국내 바이에너지 발전사업자를 대상으로 실제 현장의 운영 자료를 바탕으로 기술별 온실가스 감축량을 산정하고, 이를 기반으로 기술별 온실가스 감축원단위를 도출하였다.
본 연구의 공간적 범위는 한국, 시간적 범위는 2015년, 내용적 범위는 2015년 기준 전력거래소에 등록되어 있는 바이오에너지 발전사업자를 대상으로 온실가스 감축량 산정을 위한 목록구성을 하였다. 활동자료는 바이오에너지 기술의 현장 운영자료를 수집 및 구축하는 상향식접근법을 이용하였다.

제안 방법

직접감축원(scope 1)인 연료연소 부문은 대상기술별 운영 자료를 이용하여 활동도를 추출하였으며, 온실가스 산정방법은 tier-2 수준을 적용하되, 국내배출계수가 부재한 경우에는 IPCC에서 제공하는 기본계수 (tier-1)를 적용하였다. 간접감축원 (scope 2)인 전력생산량과 스팀생산량은 운영기술별 2015년 1년간의 운영 자료를 획득하여 기술부문별 전력생산량 및 스팀생산량을 취합하여 한국전력거래소에서 제공하는 전력 간접배출계수와 온실가스종합정보센터에서 제공하는 스팀 간접배출계수를 이용하여 tier-2 수준으로 순전력생산량과 스팀생산량에 의한 온실가스 대체감축량을 산정하였다.
표 7은 온실가스 감축시나리오 구성을 나타나낸 것으로, 본 연구는 바이오에너지 기술의 변화에 따른 온실가스 감축잠재량을 분석하였다. 바이오에너지 기술의 온실가스 감축시나리오는 본 연구에서 적용한 2015년을 기준시나리오로 하여 발전효율, 가동률, 누적보급량의 변화에 따른 온실가스 감축잠재량을 분석하였다. 발전효율은 5%, 10%, 15% 상승, 가동률은 90%, 95%, 100%로 향상, 보급률 변화 시나리오는 2015년 국내 누적보급량을 기준으로 5%, 10%, 15% 상승으로 하였으며 (Korea Energy Agency, 2015), 본 연구에서 도출한 바이오에너지 기술의 온실가스 감축원단위를 이용하여 누적보급량의 변화에 따른 기술별 온실가스 감축 잠재량을 산정하였다.
바이오에너지 기술의 온실가스 감축시나리오는 본 연구에서 적용한 2015년을 기준시나리오로 하여 발전효율, 가동률, 누적보급량의 변화에 따른 온실가스 감축잠재량을 분석하였다. 발전효율은 5%, 10%, 15% 상승, 가동률은 90%, 95%, 100%로 향상, 보급률 변화 시나리오는 2015년 국내 누적보급량을 기준으로 5%, 10%, 15% 상승으로 하였으며 (Korea Energy Agency, 2015), 본 연구에서 도출한 바이오에너지 기술의 온실가스 감축원단위를 이용하여 누적보급량의 변화에 따른 기술별 온실가스 감축 잠재량을 산정하였다.
본 연구는 바이오에너지 기술별 프로젝트 경계(pro ject boundary)를 설정하고, 직접감축원(scope 1)은 연료연소 예를 들어, 바이오에너지의 투입에너지, 간접감축원 (scope 2)은 순 전력생산량과 순 스팀생산량으로 구분하여, 온실가스 감축량을 산정하였다.
지구온난화지수는 일정기간 동안(100년 기준) 이산화탄소 1 kg 대비 특정 온실가스 1 kg이 지구온난화에 미치는 정도를 나타내는 지표로, 온실가스 감축량을 이산화탄소 환산톤(CO_2equivalent)으로 정량화하여 표현한다. 본 연구에서는 IPCC 5차 평가보고서에서 제시하고 있는 지구온난화지수 즉, 이산화탄소(CO₂) 1을 기준으로, 메탄(CH₄) 28, 아산화질소(N₂O) 265를 적용하여 온실가스 감축량을 정량화하였다(IPCC, 2014).
이를 비교하기 위하여, 본연구에서는 한국이 수행한 청정개발체계(Clean Development Mechanism, CDM) 사업 (91건)을 대상으로 온실가스 감축량과 기술용량을 이용하여 기술별 온실가스 감축원단위를 분석하여, 최종적으로 본 연구와 비교·분석하였다(UNFCCC, 2016).
활동자료는 바이오에너지 기술의 현장 운영자료를 수집 및 구축하는 상향식접근법을 이용하였다. 표 1은 바이오에너지 기술에 대한 구축된 활동자료를 나타내었으며, 바이오에너지는 바이오가스와 바이오매스로 구분하여 분석하였다.
표 3과 4는 바이오에너지 기술의 자료 현황과 운영 자료로 제시하였으며, 본 연구는 설문조사를 통하여 바이오에너지 기술의 운영자료를 수집하였다. 수집된 샘플은 5개로(전체모수는 15개) 설계용량(installed capa city) 기분 바이오가스와 바이오매스는 각각 75.
표 5는 온실가스 산정수준에 따른 바이오에너지 기술의 온실가스 감축량 산정결과를 나타내었으며, 이를 위하여 운영자료 기준의 온실가스 감축량 산정과 설계 용량 기준의 온실가스 감축량을 산정하여 비교·분석하였다.
표 7은 온실가스 감축시나리오 구성을 나타나낸 것으로, 본 연구는 바이오에너지 기술의 변화에 따른 온실가스 감축잠재량을 분석하였다. 바이오에너지 기술의 온실가스 감축시나리오는 본 연구에서 적용한 2015년을 기준시나리오로 하여 발전효율, 가동률, 누적보급량의 변화에 따른 온실가스 감축잠재량을 분석하였다.
표 8은 발전효율, 가동률 및 누적보급량의 변화에 따른 온실가스 감축잠재량을 나타내었으며, 바이오에너지는 바이오가스와 바이오매스에 대한 각각의 감축시나리오 변화에 따른 온실가스 감축예상량 산정 후 합산하여 분석하였다. 발전효율 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 발전효율이 상승함에 따라 각각 196만tonCO_2eq/yr, 202 만tonCO_2eq/yr, 208 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다.

대상 데이터

표 3과 4는 바이오에너지 기술의 자료 현황과 운영 자료로 제시하였으며, 본 연구는 설문조사를 통하여 바이오에너지 기술의 운영자료를 수집하였다. 수집된 샘플은 5개로(전체모수는 15개) 설계용량(installed capa city) 기분 바이오가스와 바이오매스는 각각 75.8%, 12.8%의 비율로 운영자료를 수집하였다. 바이오에너지 기술의 평균 설계용량은 38.
일반적인 주요 온실가스 물질은 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF₆)으로 구분되며, 본 연구에서는 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O)를 연구 대상물질로 선정하였다.

이론/모형

본 연구는 감축된 온실가스 물질을 정량화하기 위하여 지구온난화지수(Global Warming Potential, GWP)를 적용하여 환산하였다. 지구온난화지수는 일정기간 동안(100년 기준) 이산화탄소 1 kg 대비 특정 온실가스 1 kg이 지구온난화에 미치는 정도를 나타내는 지표로, 온실가스 감축량을 이산화탄소 환산톤(CO_2equivalent)으로 정량화하여 표현한다.
온실가스 감축량 산정방법은 IPCC (2006) 가이드라 인과 지자체온실가스 배출량 산정지침, 전력거래소에서 제공하는 전력 간접배출계수 및 온실가스종합정보 센터에서 제공하는 스팀 간접배출계수를 기반으로 산정하였다(KEC, 2016; GIR, 2013; KPX, 2012; IPCC, 2006). 표 2에 바이오에너지 기술별 온실가스 감축량 산정식을 제시하였다.
본 연구의 공간적 범위는 한국, 시간적 범위는 2015년, 내용적 범위는 2015년 기준 전력거래소에 등록되어 있는 바이오에너지 발전사업자를 대상으로 온실가스 감축량 산정을 위한 목록구성을 하였다. 활동자료는 바이오에너지 기술의 현장 운영자료를 수집 및 구축하는 상향식접근법을 이용하였다. 표 1은 바이오에너지 기술에 대한 구축된 활동자료를 나타내었으며, 바이오에너지는 바이오가스와 바이오매스로 구분하여 분석하였다.

성능/효과

바이오가스는 발전 효율이 상승함에 따라 각각 164 만tonCO_2eq/yr, 166 만tonCO_2eq/yr, 167 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였으며, 바이오매스는 발전효율이 상승함에 따라 각각 31 만tonCO_2eq/yr, 36 만tonCO_2eq/yr, 42 만tonCO_2e/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 가동률의 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 가동률이 상승함에 따라 각각 192 만tonCO_2eq/yr, 195 만tonCO_2eq/yr, 197 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 바이오가스는 가동률이 상승함에 따라 각각 167 만tonCO_2eq/yr, 168 만tonCO_2eq/yr, 169 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축 잠재량을 보였으며, 바이오매스는 각각 24.
1 만tonCO_2eq/yr, 28 만tonCO_2eq /yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 누적보급량의 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 누적보급량이 상승함에 따라 각각 366 만tonCO_2eq/yr, 383 만tonCO_2eq /yr, 405 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 바이오가스의 누적보급량이 상승함에 따라 각각 226 만tonCO_2eq/yr, 237 만tonCO_2eq/yr, 248 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였으며, 바이오매스는 각각 139 만tonCO_2eq/yr, 146 만tonCO_2eq/yr, 157 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축 잠재량을 보였다.
표 5는 온실가스 산정수준에 따른 바이오에너지 기술의 온실가스 감축량 산정결과를 나타내었으며, 이를 위하여 운영자료 기준의 온실가스 감축량 산정과 설계 용량 기준의 온실가스 감축량을 산정하여 비교·분석하였다. 동일한 바이오에너지 기술에 대한 운영자료와 설계용량 기준(일반적으로 산정하는 방식)을 비교한 결과 설계용량 대비 운영자료는 평균적으로 약 85.47% 의 온실가스 감축수준으로 나타났다. 이는 설계용량 기준의 온실가스 감축량 산정은 현장 운영기준의 온실가스 감축량 산정과의 차이가 있음을 의미한다.
9%)의 비율로 나타났다. 바이오가스는 90% 이상이 메탄에 의한 온실가스 감축 효과가 있는 것으로 나타났으며, 바이오매스는 목질계 바이오매스 등의 연소로 인하여 메탄(CH₄)과 아산화질소(N₂O)가 오히려 배출되는 것으로 조사되었다. 바이오에너지 세부기술별 온실가스 감축 물질의 형태가 상이한 차이가 있는 것으로 나타나고 있어, 바이오에너지 기술에 의한 효과 적인 온실가스 감축을 위한 방법이 적용되어야 할 것으로 보인다.
가동률의 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 가동률이 상승함에 따라 각각 192 만tonCO_2eq/yr, 195 만tonCO_2eq/yr, 197 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 바이오가스는 가동률이 상승함에 따라 각각 167 만tonCO_2eq/yr, 168 만tonCO_2eq/yr, 169 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축 잠재량을 보였으며, 바이오매스는 각각 24.1 만tonCO_2eq/yr, 26.1 만tonCO_2eq/yr, 28 만tonCO_2eq /yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 누적보급량의 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 누적보급량이 상승함에 따라 각각 366 만tonCO_2eq/yr, 383 만tonCO_2eq /yr, 405 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다.
16 만tonCO_2eq/yr로 나타나, 바이오가스는 누적보급량에 의한 온실가스 감축잠재량이 가장 큰 것으로 분석되었다. 바이오가스는 누적보급량에 의한 온실가스 감축잠재량이외의 발전효율과 가동률에 의한 온실가스 감축잠재량이 각각 10.7%, 7%로 누적보급량 대비 상대적으로 낮은 수준을 보였다. 바이오매스의 기준시나리오 대비 각각의 시나리오별 1% 변화에 따른 온실가스 감축잠 재량은 발전효율 1.
2%)로 나타났다. 바이오가스는 메탄회피 효과에 의하여 직접감축이 154 만tonCO_2eq/yr (94%)로 크게 나타났으며, 전력생산에 의한 간접감축(scope 2)은 9 만tonCO_2eq/yr (6%)로 분석되었다. 바이오가스에 의한 온실가스 감축량은 다양한 발생원이 있으며, 특히 바이오가스 중 매립지에서 발생되는 가스를 포집하여 전력을 생산하는 시설은 환경학적 이익 측면에서도 중요하게 고려된다 (Liu et al.
발전효율 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 발전효율이 상승함에 따라 각각 196만tonCO_2eq/yr, 202 만tonCO_2eq/yr, 208 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 바이오가스는 발전 효율이 상승함에 따라 각각 164 만tonCO_2eq/yr, 166 만tonCO_2eq/yr, 167 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였으며, 바이오매스는 발전효율이 상승함에 따라 각각 31 만tonCO_2eq/yr, 36 만tonCO_2eq/yr, 42 만tonCO_2e/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 가동률의 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 가동률이 상승함에 따라 각각 192 만tonCO_2eq/yr, 195 만tonCO_2eq/yr, 197 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다.
바이오가스에 의한 온실가스 물질별 감축량은 이산화탄소 (CO2) 9 만tonCO2/yr(5.5%), 메탄(CH4) 5.5 만tonCH4 /yr(94.5%), 아산화질소(N2 O) 0.00003 만tonN2O/yr(0.004%)의 비율로 나타났으며, 바이오매스에 의한 온실가스 물질별 감축량은 이산화탄소(CO2) 25 만tonCO2/yr(107%), 메탄(CH4) - 0.03 만tonCH4/yr( - 3.2%), 아산화질소(N2O) - 0.0033 만tonN2O/yr( - 3.9%)의 비율로 나타났다.
38 만tonCO_2eq/yr 로 나타나, 바이오에너지는 누적보급량에 의한 온실가스 감축잠재량이 가장 큰 것으로 분석되었다. 바이오가스의 기준시나리오 대비 각각의 시나리오별 1% 변화에 따른 온실가스 감축잠재량은 발전효율 0.23 만tonCO_2eq/yr, 가동률 0.15 만tonCO_2eq/yr, 누적보급량 2.16 만tonCO_2eq/yr로 나타나, 바이오가스는 누적보급량에 의한 온실가스 감축잠재량이 가장 큰 것으로 분석되었다. 바이오가스는 누적보급량에 의한 온실가스 감축잠재량이외의 발전효율과 가동률에 의한 온실가스 감축잠재량이 각각 10.
누적보급량의 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 누적보급량이 상승함에 따라 각각 366 만tonCO_2eq/yr, 383 만tonCO_2eq /yr, 405 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 바이오가스의 누적보급량이 상승함에 따라 각각 226 만tonCO_2eq/yr, 237 만tonCO_2eq/yr, 248 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였으며, 바이오매스는 각각 139 만tonCO_2eq/yr, 146 만tonCO_2eq/yr, 157 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축 잠재량을 보였다.
바이오가스의 온실가스 감축원단위는 32,653 tonCO2eq/yr·MW이며, CDM 사업에 의한 바이오가스 온실가스 감축원단위는 75,449 tonCO2eq/yr·MW로 43% 수준으로 나타났다.
바이오가스의 운영자료와 설계용량에 의한 온실가스 감축량은 각각 9.0 만tonCO_2eq/yr, 11.8 만tonCO_2eq/yr 로 설계용량 대비 운영자료는 76.16%의 상대적으로 낮은 온실가스 감축수준을 보였다. 바이오매스의 운영자료와 설계용량에 의한 온실가스 감축량은 각각 8.
, 2012). 바이오매스는 투입되는 바이오매스에 의한 이산화탄소 (CO₂)를 제외한 비이산화탄소 (non-CO₂)인메탄 (CH₄)과 아산화질소 (N₂O)를 포함하며, 설비시동 연료 (start-up fuel)와 연소혼소 (fuel mix)로 인한 직접 배출이 - 11 만tonCO_2eq/yr ( - 24%)로 나타났으며, 전력과 열에너지 생산에 의한 간접감축(scope 2)은 34 만 tonCO_2eq/yr (76%)로 나타났다.
7%, 7%로 누적보급량 대비 상대적으로 낮은 수준을 보였다. 바이오매스의 기준시나리오 대비 각각의 시나리오별 1% 변화에 따른 온실가스 감축잠 재량은 발전효율 1.02 만tonCO _2eq/yr, 가동률 0.39 만tonCO_2eq/yr, 2.23 만tonCO_2eq/yr로 나타나, 바이오매스는 누적보급량에 의한 온실가스 감축잠재량이 가장 큰것으로 분석되었다. 바이오매스는 발전효율에 의한 온실가스 감축잠재량은 누적보급량 대비 46% 수준으로 나타나, 발전효율 상승에 의한 온실가스 감축잠재량도 함께 고려되어야 할 것으로 보인다.
바이오매스의 온실가스 감축원단위는 1,530 tonCO2eq/ yr·MW이며, CDM 사업에 의한 바이오매스 온실가스 감축원단위는 6,962 tonCO2eq/yr·MW로 22% 수준으로 나타났다.
16%의 상대적으로 낮은 온실가스 감축수준을 보였다. 바이오매스의 운영자료와 설계용량에 의한 온실가스 감축량은 각각 8.6 만tonCO_2eq/yr, 8.7 만tonCO_2eq/yr로 설계용량 대비 운영자료는 98.05%의 비율로 바이오가스 대비 상대적으로 높은 온실가스 감축수준이 있는 것으로 나타났다.
2%)로 나타났다. 바이오에너지 개별기술별 온실 가스 감축량 물질에서 바이오가스는 이산화탄소(CO₂)9 만tonCO₂/yr (5.5%), 메탄(CH₄) 5.5 만tonCH₄/yr (94.5 %), 아산화질소(N₂O) 0.00003 만tonN₂O/yr (0.004%)의비율로 나타났으며, 바이오매스는 이산화탄소(CO₂) 25 만tonCO₂/yr (107%), 메탄(CH₄) - 0.03 만tonCH₄ /yr( - 3.2%), 아산화질소(N₂O) -0.0033 만tonN₂O/yr(-3.9%)의 비율로 나타났다. 산정수준에 따른 온실가스 감축량 비교결과 바이오에너지 기술의 평균 운영자료와 설계용량은 약 85.
그림 1은 바이오에너지 기술에 의한 온실가스 감축량 산정결과이며, 본 연구의 온실가스 감축량에 대한 결과해석에서(-)는 온실가스 배출을, (+)는 온실가스 감축을 의미하는 것으로 정의하였다. 바이오에너지 기술에 의한 온실가스 감축량은 186 만tonCO _2eq/yr로 나타났으며, 직접감축(scope 1)은 143 만tonCO_2eq/yr (76.8%), 간접감축 (scope 2)은 43 만tonCO_2eq/yr (23.2%)로 나타났다. 바이오가스는 메탄회피 효과에 의하여 직접감축이 154 만tonCO_2eq/yr (94%)로 크게 나타났으며, 전력생산에 의한 간접감축(scope 2)은 9 만tonCO_2eq/yr (6%)로 분석되었다.
그림 3에 2015년 바이오에너지 기술의 운영 자료를 활용한 기술별 및 온실가스 물질별 감축량을 제시하였다. 바이오에너지 기술에 의한 온실가스 감축량은 186 만tonCO _2eq/yr (100%)이며, 물질별 온실가스 감축량은 이산화탄소(CO₂) 34 만tonCO_2eq/yr (18.14%), 메탄(CH₄) 5.47 만tonCO_2eq/yr(82.31%), 아산화질소(N₂O) - 0.0033 만tonCO_2eq/yr( - 0.3%)로 나타났다. 여기서, 비율은 온실가스 온난화 지수로 환산한 물질별 비율을 의미한다.
그림 1은 바이오에너지 기술에 의한 온실가스 감축량 산정결과이며, 본 연구의 온실가스 감축량에 대한 결과해석에서(-)는 온실가스 배출을, (+)는 온실가스 감축을 의미하는 것으로 정의하였다. 바이오에너지 기술에 의한 온실가스 감축량은 186 만tonCO _2eq/yr로 나타났으며, 직접감축(scope 1)은 143 만tonCO_2eq/yr (76.8%), 간접감축 (scope 2)은 43 만tonCO_2eq/yr (23.2%)로 나타났다. 바이오가스는 메탄회피 효과에 의하여 직접감축이 154 만tonCO_2eq/yr (94%)로 크게 나타났으며, 전력생산에 의한 간접감축(scope 2)은 9 만tonCO_2eq/yr (6%)로 분석되었다.
8%의 비율로 운영자료를 수집하였다. 바이오에너지 기술의 평균 설계용량은 38.9 MW으로 나타났으며, 바이오가스 50.0 MW, 바이오매스 27.8 MW로 바이오가스 기술이 바이오매스 기술 대비 상대적으로 큰 설계 용량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 에너지의 수집형태는 전기에너지와 열에너지로, 바이오가스는 전기에너지, 바이오매스는 일반적으로 전기에너지를 생산하고 있었으며, 1개의 바이오매스에서 전기에너지와 열에너지를 모두 생산하는 시설로 나타났다.
표 9는 바이오에너지 기술의 온실가스 감축시나리오의 1% 변화에 따른 온실가스 감축잠재량과 우선순위 및 수준을 나타낸 것이다. 바이오에너지의 기준시나리오 대비 각각의 시나리오별 1% 변화에 따른 온실 가스 감축잠재량은 발전효율 1.25 만tonCO _2eq/yr, 가동률 0.54 만tonCO_2eq/yr, 누적보급량 4.38 만tonCO_2eq/yr 로 나타나, 바이오에너지는 누적보급량에 의한 온실가스 감축잠재량이 가장 큰 것으로 분석되었다. 바이오가스의 기준시나리오 대비 각각의 시나리오별 1% 변화에 따른 온실가스 감축잠재량은 발전효율 0.
바이오에너지의 온실가스 감축원단위는 17,092 tonCO2eq/yr·MW이며, CDM 사업에 의한 온실가스 감축원단위는 41,206 tonCO2eq/yr·MW로 42% 수준으로 나타났다.
표 8은 발전효율, 가동률 및 누적보급량의 변화에 따른 온실가스 감축잠재량을 나타내었으며, 바이오에너지는 바이오가스와 바이오매스에 대한 각각의 감축시나리오 변화에 따른 온실가스 감축예상량 산정 후 합산하여 분석하였다. 발전효율 변화 시나리오 분석에서 바이오에너지의 발전효율이 상승함에 따라 각각 196만tonCO_2eq/yr, 202 만tonCO_2eq/yr, 208 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다. 바이오가스는 발전 효율이 상승함에 따라 각각 164 만tonCO_2eq/yr, 166 만tonCO_2eq/yr, 167 만tonCO_2eq/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였으며, 바이오매스는 발전효율이 상승함에 따라 각각 31 만tonCO_2eq/yr, 36 만tonCO_2eq/yr, 42 만tonCO_2e/yr의 온실가스 감축잠재량을 보였다.
운영자료 기반의 온실가스 감축산정과 설계용량 기반의 온실가스 감축량 산정의 차이는 산정방법에 따라 온실가스 감축산정에 대한 신뢰성과 연관된 사항으로 이를 개선하기 위한 바이오에너지 세부기술 수준에서의 온실가스 감축량 고도화 산정연구가 필요한 것으로 보인다. 본 연구결과와 UNFCCC CDM 사업과의 온실가스 감축원단위 비교결과, CDM 사업으로 인한 온실가스 감축원단위가 본 연구에서 도출한 온실가스 감축원단위 대비 높은 수치를 보였다. 시나리오 분석 결과 바이오에너지 기술의 온실가스 감축잠재량 측면 에서 발전효율(기술개발), 가동률(운영기술),누적보급량(보급정책) 모두 온실가스 감축효과가 있는 것으로 나타났다.
9%)의 비율로 나타났다. 산정수준에 따른 온실가스 감축량 비교결과 바이오에너지 기술의 평균 운영자료와 설계용량은 약 85.47% 수준으로 나타났으며, 기술별로는 바이오가스 76%, 바이오매스 74%로 분석되었다. 운영자료 기반의 온실가스 감축산정과 설계용량 기반의 온실가스 감축량 산정의 차이는 산정방법에 따라 온실가스 감축산정에 대한 신뢰성과 연관된 사항으로 이를 개선하기 위한 바이오에너지 세부기술 수준에서의 온실가스 감축량 고도화 산정연구가 필요한 것으로 보인다.
본 연구결과와 UNFCCC CDM 사업과의 온실가스 감축원단위 비교결과, CDM 사업으로 인한 온실가스 감축원단위가 본 연구에서 도출한 온실가스 감축원단위 대비 높은 수치를 보였다. 시나리오 분석 결과 바이오에너지 기술의 온실가스 감축잠재량 측면 에서 발전효율(기술개발), 가동률(운영기술),누적보급량(보급정책) 모두 온실가스 감축효과가 있는 것으로 나타났다. 특히, 바이오가스와 바이오매스 모두 누적보 급량에 의한 온실가스 감축잠재량이 가장 큰 것으로 분석되었다.
8 MW로 바이오가스 기술이 바이오매스 기술 대비 상대적으로 큰 설계 용량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 에너지의 수집형태는 전기에너지와 열에너지로, 바이오가스는 전기에너지, 바이오매스는 일반적으로 전기에너지를 생산하고 있었으며, 1개의 바이오매스에서 전기에너지와 열에너지를 모두 생산하는 시설로 나타났다. 바이오에너지 기술의 운영시간은 연간 약 7,000 내외의 시간으로 높은 운영시간을 보였다.
운영기반의 온실가스 감축량 원단위는 국제수준의 CDM 사업에 의한 온실가스 감축량 원단위가 바이오 가스와 바이오매스가 각각 43%, 22% 수준으로 나타나고 있으며, 국내의 운영기반에 의한 온실가스 감축량 원단위가 상대적으로 낮게 나타났다.
본 연구에서의 가동률 (availability)은 유지보수 시간을 제외한 것으로 본 연구에서의 가동률은 운영시간과 운영 대기시간 (stand-by time)을 의미하는 것으로 정의하였다. 이에 따른, 바이오에너지 기술별 평균 가동률은 78.7%로 나타났으며, 바이오가스와 바이오매스는 각각 78.5%, 78.8%로 나타났다.
시나리오 분석 결과 바이오에너지 기술의 온실가스 감축잠재량 측면 에서 발전효율(기술개발), 가동률(운영기술),누적보급량(보급정책) 모두 온실가스 감축효과가 있는 것으로 나타났다. 특히, 바이오가스와 바이오매스 모두 누적보 급량에 의한 온실가스 감축잠재량이 가장 큰 것으로 분석되었다. 하지만 바이오가스는 누적보급량 대비 발전효율과 가동률에 의한 온실가스 감축잠재량이 10% 수준으로 낮게 나타난 반면 바이오매스는 누적보급량 대비 발전효율은 46% 수준으로 상대적으로 높은 수준으로 분석되었다.
이를 비교하기 위하여, 본연구에서는 한국이 수행한 청정개발체계(Clean Development Mechanism, CDM) 사업 (91건)을 대상으로 온실가스 감축량과 기술용량을 이용하여 기술별 온실가스 감축원단위를 분석하여, 최종적으로 본 연구와 비교·분석하였다(UNFCCC, 2016). 표 6은 본 연구에서 산정한 기술별 온실가스 감축원단위와 CDM 사업의 온실가스 감축원단위를 비교한 것으로, CDM 사업으로 인한 온실가스 감축원단위는 운영수준 기반의 온실 가스 감축원단위 대비 높은 것으로 나타났다.
특히, 바이오가스와 바이오매스 모두 누적보 급량에 의한 온실가스 감축잠재량이 가장 큰 것으로 분석되었다. 하지만 바이오가스는 누적보급량 대비 발전효율과 가동률에 의한 온실가스 감축잠재량이 10% 수준으로 낮게 나타난 반면 바이오매스는 누적보급량 대비 발전효율은 46% 수준으로 상대적으로 높은 수준으로 분석되었다.

후속연구

바이오가스는 90% 이상이 메탄에 의한 온실가스 감축 효과가 있는 것으로 나타났으며, 바이오매스는 목질계 바이오매스 등의 연소로 인하여 메탄(CH₄)과 아산화질소(N₂O)가 오히려 배출되는 것으로 조사되었다. 바이오에너지 세부기술별 온실가스 감축 물질의 형태가 상이한 차이가 있는 것으로 나타나고 있어, 바이오에너지 기술에 의한 효과 적인 온실가스 감축을 위한 방법이 적용되어야 할 것으로 보인다.
본 연구를 바탕으로 바이오에너지 개별기술에 의한 효율적인 온실가스 감축량 산정을 위한 자료제공과 함께 바이오에너지 기술에 대한 기술발전과 추진정책 등 종합적이고, 세부기술을 반영한 온실가스 감축량 연구가 지속적으로 진행되어야 할 것으로 사료된다.
바이오매스는 발전효율에 의한 온실가스 감축잠재량은 누적보급량 대비 46% 수준으로 나타나, 발전효율 상승에 의한 온실가스 감축잠재량도 함께 고려되어야 할 것으로 보인다. 시나리오 분석결과 바이오에너지 기술별 국가계획 등을 적용한 시나리오 구성을 통하여 보다 정확하고, 신뢰성 있는 온실가스 감축잠재량 산정이 이루어져야 할 것으로 보인다.
47% 수준으로 나타났으며, 기술별로는 바이오가스 76%, 바이오매스 74%로 분석되었다. 운영자료 기반의 온실가스 감축산정과 설계용량 기반의 온실가스 감축량 산정의 차이는 산정방법에 따라 온실가스 감축산정에 대한 신뢰성과 연관된 사항으로 이를 개선하기 위한 바이오에너지 세부기술 수준에서의 온실가스 감축량 고도화 산정연구가 필요한 것으로 보인다. 본 연구결과와 UNFCCC CDM 사업과의 온실가스 감축원단위 비교결과, CDM 사업으로 인한 온실가스 감축원단위가 본 연구에서 도출한 온실가스 감축원단위 대비 높은 수치를 보였다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선행된 신재생에너지를 활용한 온실가스 감축량 연구의 한계점은 무엇인가?	하지만, 선행연구들의 대부분은 신재생에너지 국가 통계자료를 활용한 하향식 접근법 (Top-Down Appro ach, TDA)을 중심으로 연구가 진행되고 있어, 신재생 에너지 개별기술에 대한 실질적인 온실가스 감축 효과를 분석하기에는 한계점을 지니고 있다. 특히, 온실가스 산정계산의 정확도는 온실가스 감축 목표에 있어 온실가스 과대 혹은 과소산정의 관점에서 중요한 요인으로 작용하고 있으며(Buchholz et al.
	2014년 우리나라의 에너지원별 소비 구성비는 어떻게 되는가?	3%를 에너지 부문에서 배출하였으며, 대부분은 연료연소에 의한 것으로 분석되었다 (KEEI, 2015). IEA (2016)에 의하면, 2014년 우리나라의 에너지소비량은 세계 9위이며 (IEA, 2016), 2014년우리나라의 최종 에너지원별 소비 구성비는 석탄 16.6%, 석유 48.1%, 천연가스 11.1%, 전력 19.2%, 열에너지 0.7%, 신재생에너지 4.4%의 비율로 에너지를 소비하고 있다(KEEI, 2015).
	국제적으로 기후변화를 완화하기 위한 방안은 무엇인가?	국제적으로 기후변화를 완화하기 위해서는 화석연료에서 신재생에너지로의 전환(shift)이 요구되고 있으며(Bentsen and Møller, 2017), 화석연료를 다량으로 소비하고 있는 국가에서는 화석연료를 대체할 수 있는 친환경 에너지원으로 신재생에너지가 중요한 방안으로 작용하고 있다 (Rule et al., 2009).

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바이오에너지 (바이오가스, 바이오매스) 기술의 온실가스 감축산정: 국내를 대상으로
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