주혜진 림어업부문에서도본논문에서소개될가축분뇨에너지화사업등과같이온실가스감축을위한자발적인정책사업이시행하고있다. 이러한온실가스감축목표를달성하기위해서는농림어업부문각부문별온실가스배출량조사가정확히이뤄져야한다. 국제적인온실가스감축사업인 CDM사업 1) 또는국내온실가스감축사업에서사업

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현섭 제갈
6 years ago
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1 KCID VOL.21 No.2 ISSN (Print) ISSN (Online) 제주바이오플랜트온실가스베이스라인설정및배출량산정 주혜진 * A Study on the Calculation of the Greenhouse Gases Emissions and Setting the Baseline in Jeju Bioplant Joo hyejin * ABSTRACT All the countries of the world is implement measures to reduce greenhouse gas emissions. Our country also is try to reduce greenhouse gas emissions. We are implement the reduction of GHG(GreenHouse Gas) emissions depend on climate change in agriculture sector. The objective of the study was to calculate emission of manure disposal, power production and fertilizer production in agriculture sector. It is significance to set the baseline and calculation targeting manure biogas based power generation project in national policy projects to reduce Greenhouse Gas emissions. Through this study, Emissions of Livestock manure and food waste were calculated by tco 2 /y. The emissions from electricity production is 1, tco 2 /y. And nitrogenous emissions were calculated by tco 2/y in fertilizer production. So The whole baseline emissions are calculated as tco 2/y. Setting the baseline in this paper has a major impact on calculation and certification procedure. When they attended the voluntary GHG reduction projects and the Carbon credit, It s significant certification procedure for the future. Therefore other projects must prepare a metrizable and a valuation basis of Greenhouse Gas emission. We work toward a goal to reduce GHG emission in agriculture sector. keywords : Climate change, Greenhouse gas, Greenhouse gas emission, livestock manure, GHG baseline, Power production, Fertilizer Ⅰ. 서론 세계각국은기후변화변화에대응하며온실가스감축방안을모색하여이행하고있는현실이다 년교토의정서에서논의한것을시작으로선진국부터평균 5.2% 를감축하는것을의무화하고있으며, 우리나라도온실가스감축에힘을쏟고있다. 우 리나라는현재교토의정서상의무감축국은아니다. 하지만, OECD 국가세계 10위수준의온실가스다배출국이기에국제사회의온실가스감축노력에적극동참하여자발적감축목표를설정하여이행하고있다. 우리나라온실가스감축목표는 2020년온실가스배출전망치 (BAU : Business As Usual) 대비국가전체는 30%, 농림어업부문은 5.2% 이다. 따라서농 * 한국농어촌공사농어촌연구원 (joojoouto@ekr.or.kr) Received September Revised October Accepted November

2 주혜진 림어업부문에서도본논문에서소개될가축분뇨에너지화사업등과같이온실가스감축을위한자발적인정책사업이시행하고있다. 이러한온실가스감축목표를달성하기위해서는농림어업부문각부문별온실가스배출량조사가정확히이뤄져야한다. 국제적인온실가스감축사업인 CDM사업 1) 또는국내온실가스감축사업에서사업효과로발생되는감축분의산정및인증과정에서사업전의배출량을기준으로설정하게되면, 기존의온실가스감축사업또는에너지절약사업시행노력이적은사업장의조기감축노력이큰사업장에비해더많은성과를인정받게되는문제가발생된다. 또한, CDM 사업이나온실가스감축사업지원정책이없더라도경제성이충분히확보되어사업장에서적극적으로시행되는사업이 CDM이나정책에의한지원을받게되는불합리성이나타나게될수있다. 이러한모순을완화하기위해본연구에서는정부정책사업인제주가축분뇨에너지화사업을대상으로감축사업의계량화및평가기준을위해온실가스베이스라인설정및배출량을산정해보고자한다. Ⅱ. 제주가축분뇨바이오플랜트 농림축산식품부에서시행하는가축분뇨에너지화사업의대상지인제주 한라산바이오는가축사육농가에서발생하는가축분뇨및음폐수를이용하여에너지 ( 전력 ) 과액비를생산함으로써, 기존에사용되던화석연료의사용량을줄여온실가스를감축하고자사업을진행하고있는곳이다. 바이오가스플랜트도입전에는가축분뇨는퇴비화, 액비화등의과정을거쳐처리되었으며, 이과정에서발생하는바이오가스를포집 연소하고있지않는상태라고가정한다. 본연구대상인제주가축분뇨바이오가스플랜트는해당시설이없었더라면, 대기중으로방출되어온실효과를일으켰을바이오가스를포집및소각함으로써온실가스배출을감축한다. 또한, 제주 한라산바이오는바이오가스플랜트를통하여바이오가스를포집및소각하여전력을생산하기에화석연료를소비하여생산하던전력을바이오가스플랜트의설치로대체함으로써기존에발생하는온실가스배출을감축하게되는시나리오다. 더불어, 바이오가스플랜트를통해생산된액비를농경지에살포하게된다. 본바이오가스플랜트사업활동이없었더라면기존농경지에질소질비료를사용하였을것을생산된액비로대체하게된다. 따라서질소질비료생산과정에서발생하는온실가스배출량을절감하여온실가스감축효과를얻을수있는베이스라인시나리오가된다. 1. 제주한라산바이오 한라산바이오의바이오가스플랜트는현재설치중인시설이며, 플랜트준공후돈분을공급하기로계획된축사는총 6개농가이고, 본농가에서사육되는돼지는총 20,700 두이다. 설치예정인설비의시설규모는 100톤 / 일으로가축분뇨 70톤 / 일과음폐수 30톤 / 일이다. 1) CDM : 청정개발체제 (Clean Development Mechanism) 78

제주바이오플랜트온실가스베이스라인설정및배출량산정 2. 바이오플랜트를통한온실가스감축 Fig. 1. 과같이가축분뇨바이오플랜트를통해첫째, 사육두수 20,700 두에서나오는돈분을처리하고둘째, 이를통해나온바이오가스로연간발전용량 2,630 MWh가발전되며셋째, 질소질비료를대체하여액비살포되는면적이 181,46ha가된다. Ⅲ. 적용방법론 1.

3 제주바이오플랜트온실가스베이스라인설정및배출량산정 2. 바이오플랜트를통한온실가스감축 Fig. 1. 과같이가축분뇨바이오플랜트를통해첫째, 사육두수 20,700 두에서나오는돈분을처리하고둘째, 이를통해나온바이오가스로연간발전용량 2,630 MWh가발전되며셋째, 질소질비료를대체하여액비살포되는면적이 181,46ha가된다. Ⅲ. 적용방법론 1. 방법론의종류본가축분뇨바이오플랜트에서온실가스감축하는방법론은국제자발적온실가스감축사업인 CDM사업의방법론중 AMS-Ⅰ.D( 전력계통망에공급하는재생에너지발전 ) 와국내농업 농촌자발적온실가스감축사업의방법론중 바이오가스플랜트를통한온실가스감축방법론 ( 개정번호 1.0) 을따른다. 2. 방법론적용가능조건방법론에서적용가능한조건을살펴보면, 가축분뇨및음식물쓰레기의분해과정에서발생하는바이 오가스를포집하여에너지 ( 전력, 열 ) 를생산하는부분이적용가능한것으로분석되었다. 바이오가스의원료인가축분뇨와음식물쓰레기의혼합비율중가축분뇨의비율을최소 70% 이상유지하는부분과바이오가스를통한전력생산후남은슬러리를이용하여액비를생산하고, 농경지에살포함으로써질소질비료사용량을감축하는것도적합하다. Ⅳ. 베이스라인설정 온실가스베이스라인이란, 온실가스감축사업의감축량산정에객관성이부여될수있도록보편타당하며계량화된평가기준이라할수있다. 마라케쉬합의문에의하면, 인위적배출량을합리적으로나타내는시나리오라정의되어있고, Fig. 2와같이베이스라인은해당사업이수행되지않았을경우기준시나리오 (BAU) 에서발행했을가상의온실가스배출량으로정의된다고하고있다. Fig. 3과같이 한라산바이오에서는바이오가스플랜트를이용하여생산된전력이전량한국전력에판매되어계통망에공급되므로, 본프로젝트가없었더라면판매전력량만큼화석연료발전설비를이용하여생산했어야한다는것이본가축분뇨바이오플 Fig. 1. Greenhouse Gas Reduction Project Diagram Fig. 2. Baseline Concept Korean National Committee on Irrigation and Drainage 79

4 주혜진 Table 1. Definition of Total Emission BE y y년도바이오가스플랜트의베이스라인연간총배출량 tco 2e/ 년 BE MFW,y y년도가축분뇨및음식물쓰레기처리관련베이스라인연간배출량 (Manure and Food Waste) tco 2e/ 년 BE cogen,y y년도전력생산관련베이스라인연간배출량 tco 2e/ 년 BE fert,y y년도질소질비료대체효과관련베이스라인연간배출량 tco 2e/ 년 Table 2. Definition of Manure and Food Waste Emission BE MFW,y y년도가축분뇨및음식물쓰레기처리관련베이스라인연간배출량 tco 2e/ 년 BE manure,y y년도가축분뇨처리관련베이스라인연간배출량 tco 2e/ 년 BE food waste,y y년도음식물쓰레기처리관련베이스라인연간배출량 tco 2e/ 년 랜트의베이스라인이다. 또한, 바이오가스플랜트에서생산된액비를살포하는농경지에는본프로젝트가없었더라면질소질비료를사용하고있었을것이라가정하고, 이를베이스라인시나리오로한다. Ⅴ. 베이스라인배출량 이스라인배출량은크게가축분뇨및음식물쓰레기처리, 전력공급, 질소질비료대체와관련된 3가지부분으로구분하여산정하며, 각부분의베이스라 인배출량을합산하여바이오가스플랜트발전의총베이스라인배출량을계산한다. 1. 가축분뇨및음식물쓰레기처리가축분뇨및음식물쓰레기처리관련베이스라인배출량은아래와같이가축분뇨처리와음식물쓰레기처리를나누어산정한다. 가축분뇨및음식물쓰레기처리 가축분뇨처리 음식물쓰레기처리 가축분뇨의보편적처리과정 ( 퇴비화, 액비화등 ) 중온실가스배출 생물학적처리 ( 퇴비화, 사료화등 ) 과정중온실가스배출 베이스라인 전력생산 전력공급 사업이전전력사용에의한온실가스배출 질소질비료대체 질소질비료생산과정에서발생하는배출량 1 비료사용량증빙가능 : 3 회재배기간질소질비료사용량의평균값 2 비료사용량증빙불가능 : 경지면적, 질소질비료사용량의통계자료를이용해계산 Fig. 3. Baseline Scenario 80

5 제주바이오플랜트온실가스베이스라인설정및배출량산정 Table 3. Definition of Manure Emission 가축분뇨처리에따른베이스라인시나리오의 CH 4 배출량 tco 2e/ 년 y년도가축종류 LT의사육두수 두 가축종류 LT의메탄배출계수 ( 가축분뇨처리 ) kg-ch 4/ 두 / 년 메탄의지구온난화지수 (21) - 축산농가에서사육되는가축종류 (Livestock) - Table 4. Emission Factor of Manure 가축 (kg-ch 4/ 두 / 년 ) 출처 돼지 3 IPCC 기본값 ( 서유럽 ) Table 5. Definition of Food Waste Emission y년도음식물쓰레기처리관련베이스라인연간배출량 tco 2e/ 년 y년도바이오가스플랜트에투입되는음식물쓰레기처리량 kg/ 년 음식물쓰레기처리시, 메탄배출계수 g-ch 4/kg 메탄의지구온난화지수 (21) - 가. 가축분뇨처리가축분뇨처리관련베이스라인배출량은가축분뇨의생물학적처리시대기중으로배출되는 CH 4 양을계산한다. 메탄배출계수는방법론에제시된다음 Table 4. 에서와같은값을적용하였다. = 20, = 1, tco 2 / 년 가축분뇨처리과정에서발생하는아산화질소는액비생산에대한법적인규정이없기때문에, 본사업에서생산될액비는생산과정이표준화된방법에따라이루어진것으로볼수없는경우에해당한다. 따라서방법론에따라분뇨처리과정에서배출되는아산화질소는산정하지않는다. 나. 음식물쓰레기처리 바이오가스플랜트가음식물쓰레기 30ton/ 일을처리할수있다고가정하며, 처리할때발생하는메탄을이산화탄소환산톤으로계산한온실가스배출량은아래와같다. Korean National Committee on Irrigation and Drainage 81

6 주혜진 Table 6. Emission Factor of CH 4 배출계수건량기준습량기준 (g-ch 4/kg) Table 7. Baseline Emission y년도베이스라인연간총배출량 tco 2e/ 년 y년도전력관련베이스라인연간총배출량 ( 전력공급 ) tco 2e/ 년 Table 8. Emission of Electric Energy y년도전력관련베이스라인연간총배출량 tco 2e/ 년 y년도바이오가스플랜트에서생산하여농가또는계통망에공급한전력량 MWh/ 년 y년도전력배출계수 tco 2/MWh Table 6과같이음식물쓰레기처리시 CH 4 배출계수는건량 ( 수분함량 60% 미만 ) 혹은습량 ( 수분함량 60% 이상 ) 기준으로측정될수있으며, 무게측정기준에따라아래와같이메탄배출계수값을다르게적용한다. 2) (IPCC 가이드라인 default value 사용 ) = = tco 2 e/ 년 위의결과를종합해보면, 바이오가스플랜트의가축분뇨및음식물쓰레기처리관련베이스라인배출량은아래와같다. = 1, = tco 2 / 년 2. 전력및열에너지공급전력및열에너지공급관련베이스라인배출량은전력공급과열에너지공급관련베이스라인배출량으로구분하여계산한뒤, 합산하여산정한다. 단, 본사업의바이오가스플랜트는열공급계획이없으므로산정하지않는다. 가. 전력공급바이오가스플랜트를이용하여생산한전력을계통망에공급함으로써해당시설이없었더라면추가적으로계통망전력을생산하기위해화석연료발전설비를가동함에있어서발생하는온실가스배출량 2) 2006 IPCC 가이드라인, Volume 5, Chapter 4 82

7 제주바이오플랜트온실가스베이스라인설정및배출량산정 Table 9. Electric Energy 발전용량 (kw) 가동시간 ( 시 / 일 ) 가동기간 ( 일 / 년 ) 총발전량 (MWh/ 년 ) 전력배출계수 (tco 2e/MWh) 배출량 (tco 2e/ 년 ) , , Table 10. Emission of Fertilizer y년도질소질비료대체효과관련베이스라인배출량 tco 2e/ 년 y 년도액비를살포하는농지면적 ha 사업활동이없었더라면농작물재배를위해농지단위면적당살포하였을질소질비료 의연간사용량 ton- 비료 /ha 질소질비료 의생산관련배출계수 tco 2e/ton- 비료 은아래와같이전력판매량 ( 순전력량 ) 에전력배출계수를곱하여계산한다. 본제주가축분뇨바이오가스플랜트를통해예상되는발전량은 Table 9. 의데이터를이용하여계산한결과 2,674MWh/ 년이다. = = 2, MWh/ 년본사업에서는총발전량을전부계통망에판매하므로전력공급관련베이스라인배출량은아래와같다. 리온실에열을공급할계획만있다. 따라서본연구에서는열공급량을산정하지않는다. = 0 3. 질소질비료대체바이오가스플랜트에서생산된액비를농경지에살포하는것이프로젝트배출량이라면, Table 10과같이프로젝트이전질소질비료의생산과정에서발생하는온실가스배출량을베이스라인배출량으로고려한다. = 2, = 1, tco 2 / 년나. 열에너지공급본바이오가스플랜트의경우현재는열에너지생산및공급계획이없으나, 추후추가사업을통해유 본사업의바이오가스플랜트는 2014년말에준공예정인시설로서질소질비료사용량의증빙이불가능하기때문에가장최근에발표된 농림통계연보 및제주도청의 통계연보 의자료를이용하여산정한다. 그리고사업신청시 260ha의액비살포면적을신청하였으나, 한라산바이오가계약한토지면적 Korean National Committee on Irrigation and Drainage 83

8 주혜진 Table 11. The area of Agricultural Land 제주농지면적 (ha) (2011) 계 논 밭 59, ,215 Table 12. The amount used of Fertilizer 제주도전체 유안 요소 복합비료 비료사용 (ton) (2011) 32, ,023 39,770 면적당비료사용량 (ton- 비료 /ha) Table 13. Emission Factor of Fertilizer 질소질비료종류 질소유효성분함유율 (%) 배출계수 3) (tco 2e/ton-비료 ) 요소 유안 ( 황산암모늄 ) 기타 ha 만이증빙이가능하다. 따라서본연구에서는보수적인관점에서액비살포면적 ha를적용하였다. 나머지 80ha는금강에코에너지와공동사용할예정으로추후증빙이가능할경우액비살포면적으로추가될수있는사항이다. 가. 농지단위면적당비료사용량 ( ) 추정기존질소질비료사용량을알수없기때문에 Table 11, 12와같이최근연도 (2011년) 제주도청통계연보의비료공급량과경지면적자료를이용하였다. 제주도청통계연보에서요소와유안사용량을파악할수있었으나, 복합비료는그성상을확인할수없 었기때문에보수적인관점에서산정을제외하였다. 나. 질소질비료생산관련배출계수 ( ) 를이용한배출량산정 질소질비료생산관련배출계수는방법론에서제시된아래생산배출계수를적용한다. 단위면적당비료사용량과배출계수및액비를살포할농경지면적을고려하여계산한질소질비료대체효과관련베이스라인배출량은 Table 14. 와같다. 복합비료의경우그성상을확인할수없기때문에보수적인관점에서복합비료배출계수중가장작은 의값 (2.10) 을사용하였다. 3) 정순철외, 전과정평가를활용한복합비료생산시스템의온실가스배출량평가, 2011, 환경부, 탄소성적표지인증제품현황,

9 제주바이오플랜트온실가스베이스라인설정및배출량산정 Table 14. Emission of Fertilizer 비료구분 액비살포면적 (ha) 비료사용량 (ton/ha) 배출계수 (tco 2e/ton) 배출량 (tco 2e/ 년 ) 유안 요소 복합비료 합계 = ( ) + ( ) + ( ) = tco 2 / 년 4. 총베이스라인배출량산정제주가축분뇨바이오플랜트베이스라인배출량은가축분뇨와음식물쓰레기처리시발생하는온실가스배출량과포집된바이오가스로전력을생산한배출량그리고질소질비료를생산하기위한온실가스배출량을합한것을말한다. = tco 2 / 년 + 1, tco 2 / 년 tco 2 / 년 = tco 2 / 년따라서가축분뇨및음식물쓰레기처리로인한배출량 tco 2 / 년과전력생산으로인한배출량 1, tco 2 / 년과질소질비료생산으로인한배출량 tco 2 / 년을합하여전체가축분뇨바이오플랜트베이스라인배출량 tco 2 / 년을산정하게되었다. Ⅵ. 결론 전세계기후변화대응의기조에따라우리나라농림어업분야에서도온실가스저감이행이이뤄지고있다. 온실가스저감하기위한정부정책사업중가축분뇨에너지화사업을대상으로베이스라인을설정하고배출량을산정해본것은의미가있다. 본연구를통해가축분뇨및음식물쓰레기처리로인한배출량 tco 2 / 년과전력생산으로인한배출량 1, tco 2 / 년과질소질비료생산으로인한배출량 tco 2 / 년을합하여전체가축분뇨바이오플랜트베이스라인배출량 tco 2 / 년을산정하게되었다. 설정된베이스라인은가축분뇨에너지화사업의효과로발생되는감축분의산정및인증과정에서매우중요한부분으로향후국내 외자발적온실가스감축사업및배출권거래제에참여하고자할때중요한인증과정이라고할수있다. 따라서향후가축분뇨에너지화사업뿐아니라온실가스를감축하는타사업에서도본연구와같이감축량에대한계량화및평가기준을마련하여국가농림어업분야온실가스감축목표를달성하고자하는노력이확대되어야한다. Korean National Committee on Irrigation and Drainage 85

10 주혜진 사사 이논문은 2013년농업 농촌자발적온실가스감축사업에농어촌연구원이사업관리자로참석하여등록시킨 한라산바이오의사업계획서및타당성평가자료를활용하였음을알려드립니다. References 1. IPCC. 1996, Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, UK Meteorological Office. Brackbell, UK 2. IPCC. 2006, Revised 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, UK Meteorological Office. Brackbell, UK 3. Kim, D. S. 2007, Greenhouse gas emissions from estuarine tidal and wetland and their characteristics. Journal of korean Society for Atmospheric Environment. 23, pp Joo, Hye-Jin, A Study on the Effective Transaction Strategy For a reduction Certification of the Agriculture sector, KRC RRI, pp ,

03A-009-Ver01 03A-009-Ver01 건물전력소비기기의고효율기기교체사업방법론 Version 01 ( ) 건물전력소비기기의고효율기기교체사업방법론 1.2 본방법론은건물전력소비기기를고효율인증기기 1) 또는그에준하는고효율기기로교체함으로

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