표제지

목차

제1장 서론 10

1.1. 연구 배경 및 목적 10

1.2. 연구 범위 및 방법 13

제2장 문헌연구 15

2.1. 기후변화 및 주요국 온실가스 감축정책 15

2.1.1. 기후변화 15

2.1.2. 온실효과 18

2.1.3. 기후변화체제 21

2.1.4. 기후변화 정책 26

2.2. 우리나라의 온실가스 배출특성 53

2.2.1. 우리나라 온실가스 배출량 53

2.2.2. 에너지 분야 60

2.2.3. 산업공정 분야 62

2.2.4. 농업 65

2.2.5. LULUCF 분야(토지이용, 토지이용 변화 및 임업) 68

2.2.6. 폐기물 분야 69

2.3. 한국형 자발적 온실가스 감축사업 72

2.3.1. KVER사업 개요 72

2.3.2. KVER사업 대상 및 추진절차 75

2.3.3. KVER사업 실적 77

2.3.4. KVER사업과 배출권거래제 79

2.3.5. 온실가스·에너지 목표관리제 및 배출권거래제 80

2.4. 생활폐기물 소각시설 여열이용 온실가스 감축 운영 사례 83

제3장 연구내용 및 방법 85

3.1. 연구대상시설 현황 85

3.2. 온실가스 산정원칙 86

3.3. 생활폐기물 소각시설의 온실가스 배출량 산정방법 88

3.4. 생활폐기물 소각시설의 온실가스 감축량 산정방법 92

제4장 연구결과 및 고찰 97

4.1. 연구대상시설 온실가스 배출량 산정 97

4.2. 온실가스 배출량 산정방법에 따른 CO₂ 온실가스 배출량 비교 108

4.3. 연구대상시설 폐열 재이용에 따른 온실가스 감축량 산정 110

4.4. 온실가스 감축 효과에 따른 결과 분석 115

제5장 결론 121

참고문헌 123

Abstract 125

Table 2.1. 기후변화의 인위적 요인 17

Table 2.2. 6대 온실가스 특성 21

Table 2.3. EU의 온실가스 주요 정책 27

Table 2.4. EU 기후와 에너지 패키지 주요내용 29

Table 2.5. EU 부문별 온실가스 감축목표 31

Table 2.6. 영국의 온실가스 감축 관련 주요 추진사항 32

Table 2.7. 일본의 온실가스 감축대책 추진경위 34

Table 2.8. 중국의 정책변화 36

Table 2.9. 중국의 주요 에너지와 온실가스 목표 37

Table 2.10. 호주의 온실가스 관련 기구 39

Table 2.11. 미국의 청정에너지·안보법안의 주요내용 41

Table 2.12. 주요국의 배출권거래제 및 탄소세 추진 현황 43

Table 2.13. 주요국의 온실가스 관련 법안 및 국가 계획 45

Table 2.14. 우리나라 기후변화 적응대책 변화 49

Table 2.15. 제1차 국가기후변화적응대책 비전 및 세부이행과제 50

Table 2.16. 관계부처 기후변화 적응 관련계획 현황 52

Table 2.17. 분야별 온실가스 배출량 및 흡수량 54

Table 2.18. 분야별 온실가스 증감률 55

Table 2.19. 온실가스별 배출량 56

Table 2.20. 1인당 온실가스 총배출량(1999 ~ 2012) 57

Table 2.21. GDP당 온실가스 총배출량 60

Table 2.22. KVER사업 추진경위 74

Table 2.23. 온실가스·에너지 목표관리제 사업장 지정기준 81

Table 2.24. 생활폐기물 소각시설 여열이용 온실가스 감축사례 84

Table 3.1. 연구대상시설의 현황 85

Table 3.2. IPCC 가이드라인의 Tier 구분 91

Table 3.3. IPCC 기본 CO₂ 배출계수 91

Table 3.4. 폐기물 소각열의 회수·이용 방법 93

Table 3.5. 온실가스 감축량 산출인자 94

Table 3.6. 목표관리제 열(스팀) 간접배출계수 95

Table 3.7. 소각시설 여열 이용에 따른 원유 대체 및 CO₂ 감축량 96

Table 4.1. 연구대상시설의 폐기물 처리량 98

Table 4.2. 연구대상시설의 폐기물 성상비 99

Table 4.3. IPCC 기본 CO₂ 배출계수 101

Table 4.4. 폐기물 처리량 및 성상비에 의한 2014년 CO₂ 온실가스 배출량 102

Table 4.5. 폐기물 처리량 및 성상비에 의한 2015년 CO₂ 온실가스 배출량 103

Table 4.6. 실측 CO₂ 농도에 따른 연도별 CO₂ 온실가스 배출량 107

Table 4.7. 온실가스 감축량 산출인자 113

Table 4.8. 목표관리제 열(스팀) 간접배출계수 113

Table 4.9. 연도별 온실가스 감축량 114

Table 4.10. 년 최대 온실가스 감축량 대비 연도별 감축량 비율 115

Table 4.11. 연구대상시설의 온실가스 배출량 및 감축량 116

Table 4.12. 연료별 가격 및 순발열량 117

Table 4.13. 스팀 수입으로 인한 연료비 대체 경제적 효과 118

Table 4.14. 2014년, 2015년 온실가스 감축량에 대한 KVER 경제적 효과 119

Table 4.15. 2014년, 2015년 CO₂ 온실가스 감축량에 대한 경제적 효과 119

Fig. 2.1. 기후변화와 자연환경과의 관계. 16

Fig. 2.2. 우리나라의 주요 기후변화 현상. 16

Fig. 2.3. 지구의 온실효과. 19

Fig. 2.4. EU 기후변화 프로그램. 28

Fig. 2.5. EU 통합적 오염예방 및 관리 지침의 환경조건. 28

Fig. 2.6. 영국 온실가스 감축정책 시행 흐름. 33

Fig. 2.7. 일본의 온실가스 감축관련 부문별 정책과 제도 현황. 35

Fig. 2.8. 호주의 국가 온실가스 감축목표. 38

Fig. 2.9. 국내 기후변화 적응정책 체계. 47

Fig. 2.10. 제2차 국가기후변화적응대책 51

Fig. 2.11. 1인당 온실가스 총배출량(1990 ~ 2012). 58

Fig. 2.12. 실제 국내 총생산 대비 온실가스 총배출량(1990 ~ 2012). 59

Fig. 2.13. 에너지 분야 온실가스 배출량 (1990 ~ 2012). 61

Fig. 2.14. 에너지 분야의 CO₂, CH₄, N₂O 배출량 (1990 ~ 2012). 62

Fig. 2.15. 에너지 분야의 온실가스별 배출량 비중 (1990 ~ 2012). 62

Fig. 2.16. 산업공정 분야 온실가스 배출량 (1990 ~ 2012). 64

Fig. 2.17. 산업공정 분야의 6대 온실가스 배출량 (1990 ~ 2012). 65

Fig. 2.18. 산업공정 분야의 온실가스별 배출량 비중 (1990 ~ 2012). 65

Fig. 2.19. 농업 분야 온실가스 배출량 (1990 ~ 2012). 66

Fig. 2.20. 농업 분야의 CH₄, N₂O 배출량 (1990 ~ 2012). 67

Fig. 2.21. 농업 분야의 온실가스별 배출량 비중 (1990 ~ 2012). 67

Fig. 2.22. ULULCF 분야 CO₂ 배출·흡수량 (1990 ~ 2012). 69

Fig. 2.23. 폐기물 분야의 온실가스 배출량 (1990 ~ 2012). 71

Fig. 2.24. 폐기물 분야의 CO₂, CH₄, N₂O 배출량 (1990 ~ 2012). 72

Fig. 2.25. 폐기물 분야의 온실가스별 배출량 비중 (1990 ~ 2012). 72

Fig. 2.26. 온실가스 배출 감축 등록사업 추진체계. 75

Fig. 2.27. KVER사업 방법론. 76

Fig. 2.28. 온실가스 배출 감축 등록사업 추진체계도. 77

Fig. 2.29. KVER사업 연도별 등록건수 및 연간 예상 감축량. 78

Fig. 2.30. KVER사업 연도별 인증건수 및 인증량. 78

Fig. 2.31. 배출권거래와 외부감축사업 개념도. 80

Fig. 2.32. 온실가스·에너지 목표관리제 운영절차. 81

Fig. 2.33. 배출권거래제(Emission Trading Scheme) 개념. 82

Fig. 2.34. 배출권거래제 주요 일정. 82

Fig. 3.1. 연구대상시설 계통도. 86

Fig. 4.1. 연도별 폐기물 성상비율. 100

Fig. 4.2. 연도별 CO₂ 농도. 105

Fig. 4.3. 산정방법에 따른 CO₂ 온실가스 배출량 비교. 108

Fig. 4.4. 폐열공급 모식도. 111

Fig. 4.5. 연도별 스팀 사용량. 112

 Occurring all around the world due to global warming caused by greenhouse gas (GHG) emissions, unusual weather phenomena is emerging as a serious environmental problem throughout international society. At the United Nations Framework Convention on Climate Change (COP21) which was held in December 2015 in Paris, France, where delegates from 196 countries gathered and Korea proposed the target for greenhouse gas reduction by 37% compared to BAU (business as usual) by 2030. Under such international efforts to reduce GHG emissions, this study studied GHG emissions and reduction in the incineration area which accounts for the largest share among waste areas of industries subject to GHG emissions.

As usage of fossil fuels decrease due to recent developments in waste energy recovery technology which utilize the waste heat generated from the waste incineration process as the energy source, it facilitates the GHG reduction effect, the increased energy substitution rate and effective waste treatment.

Accordingly, in this study, it was intended to estimate the GHG emissions generated from the household waste incineration facility as well as GHG reduction by recovering and using residual incineration heat generated from the incineration process under the 'waste to energy' concept to utilize those values as the basic data for characteristics of the GHG emissions of the facility. The purpose of this study was to analyze the environmental and economic effects of the GHG reduction effect and the energy substitution effect generated from the recovery and use of the residual incineration heat from the said facility.

This study analyzes the environmental economical effect about GHG reduction by calculating the changes in GHG emissions according to the recovery and use of residual incineration heat generated from the household waste incineration facility. To do so, the 2014 and 2015 data of the throughput, the composition ratio and the measured CO₂ concentration of waste were used to estimate the CO₂ GHG emissions, and the produced steam and the externally fed steam were used to estimate the CO₂ GHG reduction followed by the recovery and use of the residual incineration heat. This estimated data was used to analyze the environmental effect generated by the change in the CO₂ GHG emissions. In addition, the analysis was performed on the fuel cost reduction from the CO₂ GHG reduction and the KVER (Korea Voluntary Emission Reduction Program) utilized economic effects.

By the result, the CO₂ GHG emissions derived from the throughput and the composition ratio of waste were 13,310 tCO₂ in 2014 and 13,070 tCO₂ in 2015. Those derived from the measured CO₂ concentration were 13,459 tCO₂ in 2014 and 19,692 tCO₂ in 2015.

For the estimation methods on the CO₂ GHG emissions, it appeared that while the CO₂ GHG emissions derived from the throughput and the composition ratio of waste was similar to that derived from the measured CO₂ concentration in 2014, the latter was higher by approximately 51% than the former in 2015. It appeared that while the CO₂ GHG emissions in 2014 were similar to that in 2015 for the estimation method using the throughput and the composition ratio of waste, that in 2015 was higher by approximately 46% than that in 2014 for the estimation method using the measured CO₂ concentration.

It was analyzed that the CO₂ GHG reduction using the steam usage and the indirect steam emission coefficient was 4,016 tCO₂ in 2014 and 4,445 tCO₂ in 2015.

According to the analysis results on the environment effect followed by CO₂ GHG reduction, in 2014, the CO₂ GHG emissions derived from the throughput and the composition ratio of wastes decreased by approximately 30.2% from 13,310 tCO₂ to 9,294 tCO₂, and that derived from the measured CO₂ concentration decreased by approximately 29.8% from 13,459 tCO₂ to 9,443 tCO₂, which meant a 30.0% reduction on average. In 2015, that derived from the throughput and the composition ratio of waste decreased by approximately 34% from 13,070 tCO₂ to 8,625 tCO₂, and that derived from the measured CO₂ concentration decreased by approximately 22.6% from 19,692 tCO₂ to 15,247 tCO₂, which meant a 28.3% reduction on average. It appeared that the total average CO₂ GHG reduction ratio in 2014 and 2015 was 29.1%.

By the analysis results on the environment effect followed by CO₂ GHG reduction, it appeared that the reduction effect of fuel consumed for steam production was at least KRW 303 million or more in 2014 out of KRW 1.37 billion for the bunker C oil, KRW 303 million for the imported anthracite coal, and KRW 939 million for city gas, and at least KRW 336 million in 2015 out of KRW 1.515 billion for the bunker C oil, KRW 336 million for the imported anthracite coal, and KRW 1.04 billion for city gas. It appeared that the governmental disposal effect through the Korea Voluntary Emission Reduction Program (KVER) was KRW 298.2 million to 357.8 million in 2014 and KRW 330.1 million to 396.1 million in 2015. It appeared that the fuel reduction effect had the economic effect approximately 4 times higher than the KVER program.

In this study, the CO₂ GHG reduction effect generated by GHG emissions and reduction of the household waste incineration facility was comprehensively analyzed from the environment aspect of GHG and the economic aspect of the KVER program, and it was identified that the environmental and economic effects were significantly greater. Consequently, it was learned that the effort in enhancement of the GHG reduction efficiency was urgently required to solve problems with unusual weather phenomena due to global warming caused by increased GHG emissions.