보고서 정보
주관연구기관 |
한국표준과학연구원 Korea Research Institute of Standards and Science |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-12 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201500000967 |
과제고유번호 |
1711019868 |
사업명 |
한국표준과학연구원연구운영비지원 |
DB 구축일자 |
2015-05-02
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키워드 |
기후변화.온실가스.측정 불확도.배출량 신뢰도.저감장치 평가.온실가스 모니터링.탄소추적기술.숙련도시험.Climate change.Greenhouse gases.Uncertainty of measurement.Reliability of emission quantity.Evaluation of reduction system.Greenhouse gases monitoring.Carbon tracker technology.Proficiency Test.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500000967 |
초록
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[온실가스 배출량 산정 분야]
o 국내 매립지 온실가스 메탄 배출량 측정의 신뢰성 문제 해결
- 챔버법에 의한 메탄 배출량 측정시 통계적 유의성 문제를 해결: 수직방사형플럼법(VRPM), 에디공분산(eddy covariance), 추적자법을 국내 매립장 실정에 맞게 확립하여 검증 연구를 수행. 그 결과 챔버법의 유의성을 검증할 수 있었으며, 보다 효율적이고, 정확한 측정방법을 제시할 수 있었음.
- 배출량 산정 불확도 평가를 못하고 있었음: 불확도 평가 방법을 개발, 보급
- 기존 챔버법 측정결과의 비정상적인
[온실가스 배출량 산정 분야]
o 국내 매립지 온실가스 메탄 배출량 측정의 신뢰성 문제 해결
- 챔버법에 의한 메탄 배출량 측정시 통계적 유의성 문제를 해결: 수직방사형플럼법(VRPM), 에디공분산(eddy covariance), 추적자법을 국내 매립장 실정에 맞게 확립하여 검증 연구를 수행. 그 결과 챔버법의 유의성을 검증할 수 있었으며, 보다 효율적이고, 정확한 측정방법을 제시할 수 있었음.
- 배출량 산정 불확도 평가를 못하고 있었음: 불확도 평가 방법을 개발, 보급
- 기존 챔버법 측정결과의 비정상적인 분포로 인한 매우 큰 불확도(-50∼200 %): 신뢰성 있는 다른 방법을 확립하고 검증하여 해결함.
- 쓰레기 매립량 보다 많은 메탄 배출량 산출 결과 보고: 배출량 산정 결과가 투입된 양 보다 많은 양의 메탄이 배출되는 결과를 나타내고 있었음. 기존 측정 오류를 파악하고, 측정방법을 검증하여 해결함.
- 매립지 배제공 배출량 과다 산정: 배제공 매출량이 매립 표면 배출량의 2∼3 배로 산출됨. 배제공 배출량 산정 방법을 검증하여 오류를 해결함.
o 시멘트 공정에서의 공정 시간과 연료 형태에 따른 온실가스 배출량 평가 및 불확도 요인 평가
o 산림 및 농경지 온실가스 배출량 산정을 위한 난류-공분산 측정 시스템 제작 및 농경지에서의 시범 운영
o 산림 및 농경지 온실가스 배출량 산정을 위한 난류-공분산 측정의 중요 불확도 요인의 파악과
정량화 방법 연구
o 에너지 분야 고정연소 온실가스 배출량 산정 및 방법간 비교: 연료사용량에 의한 배출량 산정법과 직접 측정에 의한 배출량 산정법을 비교 평가
o 굴뚝에서 배출되는 이산화탄소를 측정할 수 있는 비분산적외선 분석법을 이용한 이산화탄소 측정기 1차 시제품을 개발하고 성능시험 실시
o 폐자원 에너지 사용 중립탄소 배출량 측정법 개발
o LS에 의한 이산화탄소 중 14C 측정 기술 개발
o 국가배출량 보고서 불확도 산정법 개발
- 합동분산(Pooled variance)을 통한 실제 자료의 불확도 산정
- GEVD를 가정한 실제 자료 불확도 산정
- 몬테카를로 모의실험(붓스트랩 방법)을 통한 실제 자료의 불확도 산정
o 농지 메탄 플럭스 온라인 연속 측정기술 개발
- 레이저분광기술과 에디공분산 기술을 이용한 지속적인 메탄 농도 및 플럭스 관측
- 농업과학원의 챔버 플럭스 관측자료와 에디공분산 플럭스 비교자료
o 농지 온실가스 자동식 챔버 시스템 신뢰성 평가
[온실가스 추적 및 관측기술 개발]
o 반도체 및 디스플레이 산업체 공정에서 사용하는 불화화합물 배출량 저감장치 (scrubber) 평가 기술 개발, 한국반도체 협회안 상정, KS 표준화, 환경부 온실가스종합정보센터 가이드라인 제공, 평가기술의 신뢰성을 획득하여 저감장치의 성능평가가 가능하도록 함.
o 온실가스 배출량 저감 산업을 위하여 각종 산업체에 UNFCCC에서 수행하는 CDM 사업신청을 위한 배출량 감시의 구체적 방법론 제공 1건
- 저감대상가스: SF6
- 대상 산업체: 삼성 반도체(엔지니어) 및 SK하이닉스
- 결과: 배출량 측정법의 조사, 화학종에 따른 측정의 문제점 분석, 교정방법 및 측정의 불학도 산출 (AM00078 및 AM0096)
o 탄소 안정동위원소비율 최상위 측정법 개발 2건
- 동위원소 측정장치 구축: MAT253
- 최상위 표준의 측정법 개발: NBS19 기준 이산화소 중의 탄소, 산소, 물 중의 수소 분석법 개발.
o 현장적용기술 개발 (총 4건)
- CRDS 이용 CO2/CH4 연속측정 기술 확보 (교정주기설정, 현장 적용연구) 1건
- 가스크로마토 그래피 시스템을 이용한 현장연속측정용 N2O 측정기술개발 1건
- CRDS 이용 CO2/CH4 연속측정기술 개발을 통하여 KOFLUX 네트워크에 적용 1건
o 한반도 온실가스추적 및 배출량 산정기술 개발
- 항공샘플링 장치 및 한공측정시료 분석 수행: 기상연구소와 협동으로 한반도 상공 온실가스 연직 분포 측정
- 서울대 및 교원대의 한반도 SF6, CH4 배출량 산정 수행
o 적외선 이용 연직총량 측정기술 개발
- Air Mass 의 계산
- 대기 투과도 계산
- 흡수선의 종류와 분해능에 특이값 (singular values) 특성
- 혼합비의 역산
o 온실가스 측정용 CRDS 장치 개발
o 탄소성 에어로솔 측정 장치 개발
- 탄소성 에어로솔 측정장치 하드웨어 및 소프트웨어 제작
- 에어로솔 탄소 측정 장비의 주요 구성부품
- 주요 신호에 대한 안정도 시험
o 탄소성 에어로솔의 추적기술 개발
-바이오매스 소각 지시물질 (Levoglucosan 등) 분석기법 확립
-바이오매스 소각 지시물질과 탄소성 입자의 상관관계 규명
-바이오매스 소각에서 배출된 탄소성 입자의 정량화
o 불화온실가스 전처리 농축장치개발
- 극저온 Cold Trap 냉각장치 개발
- 진공 챔버 구성
- 흡착/탈착 Trap 개발
o 배출가스 현장 측정기술 개발
-F2 기체에 대한 흡수율 측정
-HCl/Cl2 혼합기체 분리 분석 시험(EPA Method 26 응용 시험)
-현장용 측정 장치 시제품 제작 및 성능평가
[온실가스 측정표준 확립]
o 온실가스 표준물질 8종 개발
- 질소 바탕의 HFC152a: 수십 ppm 수준, 확장 불확도 0.05 % 이내
- 공기 바탕의 CFCs 및 HFCs 혼합 (농도: 대기수준)
- 이산화탄소 중의 안정동위원소 표준물질: 탄소 및 산소 동위원소(δ13C, δ18O)의 인증값
-15.106 ‰VPDB, 불확도는 0.022 ‰VPDB (k=2), -13.279 ‰VPBD, 불확도: 0.114 ‰VPBD (k=2)
- 일산화탄소, 수소, 및 SiF4 인증표준물질을 개발 완료
o 국제비교 참여
- 주관 3건: CCQM-K84(CO), CCQM-K94(DMS), CCQM-K113(노블가스)
- 참여 9건: CCQM-K68(N2O), CCQM-K82(CH4), CCQM-K83(CFCs), CCQM-K90(Formaldehyde), CCQM- K93(EtOH), CCQM-K101(O2), CCQM-K111(Propane), CCQM-P110 (FTIR NO2) 및 BIPM.QM-K1(Ozone)
- WMO RRT 참여 1건 (주관: WMO/CCL)
- Euramet 1220 (수소) 참여 1건 (주관:NPL)
o 표준유지 및 향상
- 2002년부터 개발해 온 일차급 표준물질의 유지 및 보급: 매년 약 10 억원 이상의 표준가스 보급 및 아시아 지역 수출
- 100건 이상의 온실가스 표준물질 보급 및 29건의 분석 지원: 대기관측용 및 CDM 사업 대상 시료의 보급이 증가함.
- 숙련도 시험 3건: 국내 표준물질 생산 및 감시 기관의 측정능력 향상을 위하여 CO2, CF4, SF6 숙련도 시험을 수행
Abstract
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Ⅳ. Results
[Development of reliable quantification techniques for greenhouse gas emission]
o Reliability problem of GHG emission measurement from landfill using chamber method was solved. Four different methods of chamber, vertical radial plum method(VRPM), eddy covariance, tracer were used to
Ⅳ. Results
[Development of reliable quantification techniques for greenhouse gas emission]
o Reliability problem of GHG emission measurement from landfill using chamber method was solved. Four different methods of chamber, vertical radial plum method(VRPM), eddy covariance, tracer were used to verify the chamber method and found a more reliable and efficient way to measure landfill GHG emission.
o Evaluation method for GHG emission at landfill was developed and disseminated
o Abnormally big measurement uncertainties of landfill GHG emission measurement was solved by verification using 4 different measurement methods.
o Problem for abnormally large GHG emission result compared to the expected GHG emission data from the amount of waste dumped in landfill was solved by finding error in measurement and verification of methods.
o Problem for abnormally large estimation of GHG emission at emission chimney in landfill which counted as 2∼3 times larger than the surface emission of landfill was solved by finding measurement error in flow at the chimney.
o Data of GHG emission quantity as a function process time and type of fuel in cement industry
o Eddy-covariance system established and preliminary application results to the measurement of green house gas emission from planting fields
o Important uncertainty components selected and quantification procedures in eddy-covariance technique
o Method comparisons of estimates of GHG emissions from stationary emission sources
o Development and performance test of NDIR CO2 stack emission gas analyzer
o Estimating 14C of CO2 using liquid scintillation counting method
o Estimate Method for Greenhouse Gas Emissions from Alternative Fuel combustion The result of GHG emissions of industrial processes is as follows.
- Plant ' A' consuming large amount of WCF(Wood Chip Fuel) : Reduce 81 % (158,105 tonCO2/yr) of total GHG emissions.
- Plant ' B' consuming small amount of alternative fuels : Reduce 5.9 % (39,922 tonCO2/yr) of total GHG emissions.
[Development of evaluation techniques for GHG reduction of IT related industries]
o Support of scrubber evaluation technique (reduction efficiency) using FTIR analyzing system
- Korea Otsuka: FTIR measurement for SF6 analysis
- Technology support for emission calculation at industries of semi or display
o Supply CDM related industries with technical guidelines for CDM carried out by UNFCC
- Target materials: SF6
- Related industries: Samsung semicon and Hyundai Hynics
- Method: emission information, reduction efficiency, problem solving, calibration, uncertainty budget (based on UNFCCC AM00078 and AM0096)
o Development of uncertainty evaluation method for national emission report
- Uncertainty estimation of various measurement results by pooled variance method
- Uncertainty estimation based on GEVD
- Uncertainty estimation of various measurement results by Monte Carlo virtual experiment
(Boots trap method)
o Development of online rela time measurement technique of rice paddy emitting CH4
- Methane concentration and flux observation by using various laser spectroscopies and chamber techniques
- Comparison between chamber flux data by eddy covariance data
o Reliability test by automatic chamber results for rice paddy emitting GHG
[Development of technology for greenhouse tracking emitted in Korean peninsula]
o Development of measurement method of Carbon stable isotope ratio for Earth eco system carbon source tracking and Aid of related technology for a related CDM industry
- Establishment of isotope measurement system(MAT253)
- Preparation of primary measurement method for a C, O, H stable isotope in CO2 and H2O: traceable to NBS19 (absolute scale)
- Evaluation of fossil fuel for renewable energy: Carbon analysis for emission reduction in the field of Cement, Paper production company
o Development of the measurement technology and the monitoring techniques by using CRDS
- CO2/CH4 continuous monitoring techniques (calibration period, application for a field)
- N2O continuous monitoring techniques using GC/ECD (calibration period, application for a field)
- Continuous CO2/CH4 flux monitoring technique using CRDS at KOFLUX site
o Assessment of the level of contribution and emission estimation of greenhouse gas(CH4) using modeling
- Obtainment of reliability of the national CH4 emissions from verification of the greenhouse gas(CH4) modeling
- The level of contribution due to each field of the concentration of CH4
- The similar value between the emission flux and total emissions: the verification system through the CH4 modeling and the obtainment of reliability of the national greenhouse emissions
o A study on estimating emission of SF6 in Korea using an inverse model and high-frequency atmospheric observations
- Our results shows that reported emissions may be lower than real. Based on two of the four a priori emissions that showed good model reproducibility, we estimate SF6 emission of 0.69±0.02 Gg/yr in Korea.
o Development of sampling equipment and technology for aircraft sampling and analysis of canister sampled (cooperation with korea meteorological administration)
o Development of GHG vertical profile measurement by using solar tracking FTIR
- Estimation of air mass
- Estimation of atmosphere transmission
- A study regarding absorption lines and singular values on vertical resolution
- Revers calculation of mixing ratio of GHG as a function of altitude
o Development of cavity ring down spectrometer for GHG measurement
o Development of carboneous aerosol measurement instrument
- Development of hardware and softwares
- A study on important compartments and those characters
- Stability test on main signals
o Development of tracking method for carboneous aerosol emission
- Analysis of biomass burning tracer such as Levoglucosan
- Investigation of relationship between carboneous aerosol and biomass burning tracer
- Quantification of carbon particle by biomass burning
o Development of flourated GHG preconcentrator for using gas chromatograph
- Development of low temperature trap
- Improvement of vacuum chamber container
- Development of detachable cold trap for adsorption and desorption of analytes
o Development of field measurement technique for emitting gas by IT industry
- Quantification study of F2 disolving rate
- Chromatograghic analysis of HCl2 and Cl2 mixture (based on EPA Method 26)
- Development of prototype of field measurement instrument and its performance test
[Establishment of measurement standards for greenhouse gases]
o Development of certified reference materials for meeting industry requirements (8 CRMs)
- HFC152a/N2 at ∼10 μmol/mol (U = 0.05 %, k = 2)
- δ13C/CO2 at -15.106 ‰VPDB (U = 0.022 ‰, k = 2)
- δ18O/CO2 at -13.279 ‰VPDB (U = 0.114 ‰, k = 2)
- H2/N2, CO/Air, SiF2/N2
o Coordination and participation of international comparisons for improving potential on gas standardization
- Coordination: CCQM-K84(CO), CCQM-K94(DMS), CCQM-K113(Noble gas)
- Participation: CCQM -K68(N2O), CCQM -K82(CH4), CCQM -K83(CFCs), CCQM-K90 (Formaldehyde), CCQM-K93(EtOH), CCQM-K101(O2), CCQM-K111(Propane), CCQM-P110 (FTIR NO2), BIPM.QM-K1(Ozone) and Euramet 1220 (H2)
- International comparison: WMO RRT participation
o Maintenance and improvement of greenhouse gases standard system
- Maintenance of primary standards: from ambient level and highly precise uncertainty (e.g. WMO DQO level)
- Supply of over 100 CRMs and 29 analysing services on a year base: Increasement of needs for CDM related industries and atmosphere observation
- PT: CO2, CF4, SF6
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