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신재생에너지를 내연기관의 연료로 사용했을 때 나타나는 온실가스 감소량 및 디젤연료를 사용했을 때의 효율 비교, 또한 온실가스를 감소했을 때 생기는 탄소배출권으로 얻을 수 있는 경제성을 연구해보고, 다른 분산전원방식인 태양력, 풍력, 연료전지 등을 사용했을 때의 온실가스 감소량 및 효율성을 비교해 본다. 그리하여 앞으로 다가올 탄소배출권 시장 경쟁에서의 가장 효과적인 방법을 모색해본다.

신재생에너지를 내연기관의 연료로 사용했을 때 나타나는 온실가스 감소량 및 디젤연료를 사용했을 때의 효율 비교, 또한 온실가스를 감소했을 때 생기는 탄소배출권으로 얻을 수 있는 경제성을 연구해보고, 다른 분산전원방식인 태양력, 풍력, 연료전지 등을 사용했을 때의 온실가스 감소량 및 효율성을 비교해 본다. 그리하여 앞으로 다가올 탄소배출권 시장 경쟁에서의 가장 효과적인 방법을 모색해본다.

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 이산화탄소 총 배출량 세계 10위인 우리나라 입장에서 탄소배출권의 구매비용은 높을 것으로 예상 된다. 그래서 분산전원방식 및 신재생에너지를 통하여 온실가스를 저감하고, 분산 전원방식 사용시 발생할 수 있는 낮은 효율을 신재생에너지로 보완해주는 방안을 검토해본다.[1, 2]
• 본 논문에서는 여러 분산발전방식의 효율 및 탄소배출량을 비교해보고 추가적으로 탄소배출량을 감소시킬 수 있는 방안을 모색해 보았다. 그 중에서 다른 분산전원들에 비해 상대적으로 효율은 좋지만 탄소 배출량이 많은 디젤엔진방식의 개선 방안을 고려하였다.
• 탄소배출량 저감시 그 만큼의 탄소세 지출 비용을 줄일 수 있고, 또한 탄소배출권도 확보 할 수가 있으므로 그에 따른 경제적 효과를 분석해보았다.[4, 5]

가설 설정

• 기존의 분산발전설비들을 이용한다고 가정하고 추가적인 탄소 배출량 감소를 목표로 했다. 태양열 .
• 효율이 48%인 발전기로 연간 1000MW를 생산하는 기업에게 탄소 배출량의 95%만이 배출 상한치로 할당 되었다고 가정하자. 이때 탄소 배출량 및 바이오에탄올 도입 비용 등을 감안한 경제적 이익을 비교하였다.
• 효율이 50%인 발전기로 연간 1000MW를 생산하는 기업에게 탄소 배출량의 95%만이 배출 상한치로 할당 되었다고 가정하자. 이때 탄소 배출량 및 바이오디젤 도입 비용 등을 감안한 경제적을 이익 비교하였다.

제안 방법

• 보았다. 그 중에서 다른 분산전원들에 비해 상대적으로 효율은 좋지만 탄소 배출량이 많은 디젤엔진방식의 개선 방안을 고려하였다. 기존 화석연료 대신 신재생에너지를 사용하였을 때의 탄소배출량 저감량과 그에 따른 경제적 이익을 분석하였으며, 탄소배출량 저감에 따른 탄소배출권 획득과 신재생에너지를 사용하였을 때와 기존연료를 사용하였을 때의 비용의 변화를 제시하였다.
• 그 중에서 다른 분산전원들에 비해 상대적으로 효율은 좋지만 탄소 배출량이 많은 디젤엔진방식의 개선 방안을 고려하였다. 기존 화석연료 대신 신재생에너지를 사용하였을 때의 탄소배출량 저감량과 그에 따른 경제적 이익을 분석하였으며, 탄소배출량 저감에 따른 탄소배출권 획득과 신재생에너지를 사용하였을 때와 기존연료를 사용하였을 때의 비용의 변화를 제시하였다. 따라서 본 논문의 결과와 같이 기존의 연료와 비교해 효율 면에서도 성능이 좋고, 탄소배출량은 저감할 수 있는 신재생에너지도입을 체계화하면 탄소배출권 시장에서 탄소세 부과에 따른 비용편익분석의 유용성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대한다.
• L당 생산되는 전력을 토대로 각 발전기의 효율을 고려하였다. 두 번째 함수는 총 연료비를 구하는 수식으로, 첫 번째 함수의 고려사항과 신재생에너지를 혼합하여 사용했을 때의 에너지 변동효율 및 연료 혼합비율에 따른 연료비를 고려하였다.
• 95%만이 배출 상한치로 할당 되었다고 가정하자. 이때 탄소 배출량 및 바이오디젤 도입 비용 등을 감안한 경제적을 이익 비교하였다. 경유의 발열량은 1L=9050K 경유의 탄소배출량과 바이오디젤의 탄소배출 저감량은 표1, 표2에 제시된 값을 사용하였고, 연료가격은 표3에 제시된 값(최대값 적용)을 사용하였다.
• 95%만이 배출 상한치로 할당 되었다고 가정하자. 이때 탄소 배출량 및 바이오에탄올 도입 비용 등을 감안한 경제적 이익을 비교하였다. 휘발유의 발열량은 1L=8000K 휘발유의 탄소배출량과 바이오에탄올의 탄소배출 저감량은 표1, 표2에 제시된 값을 사용하였고, 연료가격은 표3에 제시된 값(최대값 적용)을 사용하였다.
• 첫 번째 함수에서는 총 탄소배출량을 구하기 위한 수식으로, 각 연료의 L당 생산되는 전력을 토대로 각 발전기의 효율을 고려하였다. 두 번째 함수는 총 연료비를 구하는 수식으로, 첫 번째 함수의 고려사항과 신재생에너지를 혼합하여 사용했을 때의 에너지 변동효율 및 연료 혼합비율에 따른 연료비를 고려하였다.
• 태양열 . 풍력 발전이나 수소전지는 현재 상황에서도 탄소배출량 수치가 낮으므로 높은 감소율을 보이기 어려우므로 디젤엔진에서 사용하는 화석연료 대신 신재생에너지를 도입했을 때 배출량 변화를 비교해 보았다.[4, 5, 6]

대상 데이터

• 이때 탄소 배출량 및 바이오에탄올 도입 비용 등을 감안한 경제적 이익을 비교하였다. 휘발유의 발열량은 1L=8000K 휘발유의 탄소배출량과 바이오에탄올의 탄소배출 저감량은 표1, 표2에 제시된 값을 사용하였고, 연료가격은 표3에 제시된 값(최대값 적용)을 사용하였다.

성능/효과

• 탄소배출량을 비교해보면 연료전지가 가장 배출량이 낮고 풍력발전과 태양광발전이 그 뒤를 이어서 탄소배출량이 적게 나타났다. 다만 효율에서 우수함을 보여줬던 디젤엔진이 탄소배출량이 가장 높은 것으로 나타났다.
• 태양광발전과 풍력발전은 그 특성상 태양열과 풍력을 이용한 발전기 출력의 불연속성으로 인해 규칙적인 효율을 나타낼 수가 없다. 탄소배출량을 비교해보면 연료전지가 가장 배출량이 낮고 풍력발전과 태양광발전이 그 뒤를 이어서 탄소배출량이 적게 나타났다. 다만 효율에서 우수함을 보여줬던 디젤엔진이 탄소배출량이 가장 높은 것으로 나타났다.

후속연구

• 기존 화석연료 대신 신재생에너지를 사용하였을 때의 탄소배출량 저감량과 그에 따른 경제적 이익을 분석하였으며, 탄소배출량 저감에 따른 탄소배출권 획득과 신재생에너지를 사용하였을 때와 기존연료를 사용하였을 때의 비용의 변화를 제시하였다. 따라서 본 논문의 결과와 같이 기존의 연료와 비교해 효율 면에서도 성능이 좋고, 탄소배출량은 저감할 수 있는 신재생에너지도입을 체계화하면 탄소배출권 시장에서 탄소세 부과에 따른 비용편익분석의 유용성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대한다.

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이 논문을 인용한 문헌

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