Climate Change Research( 한국기후변화학회지 ) Vol. 1, No. 1, 2010, pp. 51~57 51 이륜차의온실가스배출량추정 (2008) Estimation of Greenhouse Gas Emission from Motorcycles in 2008 신용일 김정 김필수 장영기 Shin, Yong Il, Kim, Jeong, Kim, Pil Su and Jang, Young Kee 수원대학교환경에너지공학과 Dept. of. Environmental and Energy Engineering, the University of Suwon 요지 현재이륜차는도시에서주요이동수단으로활용되고있다. 그러나국내에서는이륜차온실가스배출량산정에있어활동도자료가부족하고, 국내배출계수가부족하여그배출량산정의불확도가큰실정이다. 본연구에서는최근조사된 50cc 미만의이륜차 ( 모페드 ) 까지고려하여이륜차의배기량별연료소비량을추정하였다. 또한최근조사된일주행거리를활용하여 IPCC 산출방법론에따라 Tier 2와 Tier 3의배출량을산출하여비교하였다. 그결과, 2008년도전국이륜차운행에의한온실가스배출량은 Tier 2와 Tier 3 산출방법에의해각각 2,758천 ton-co 2eq/yr, 2,739천 ton-co 2eq/yr 으로산출되었으며, 이는국내수송부문온실가스배출량의약 2.7% 에해당하는양으로추정되었다. 키워드 : 이륜차, 모페드, 온실가스배출량, Tier 2, Tier 3 ABSTRACT Recently the number of motorcycles has increased in urban area, and it is believed that motorcycle is one of the air pollution and greenhouse gas emission sources. But the greenhouse gas emission from motorcycle has been high uncertainty due investigation of a lack of activity data and emission factors in Korea. So in this study, the greenhouse gas emission from motorcycle is estimated by considering the population of moped and VKT(vehicle kilometers travelled) of motorcycle by recent other studies. And the emissions by IPCC Tier 2 and Tier 3 methodology are calculated and compared. As the results, the nationwide CO 2 equivalent emissions from motorcycles by Tier 2 and Tier 3 method are calculated as 2,758 kton/yr and 2,739 kton/yr in 2008. The contribution ratio of this emission is estimated as 2.7% in on-road transport sector. Key words : Motorcycle, Moped, GHG Emission, Tier 2, Tier 3 Corresponding author : E-mail: omple@suwon.ac.kr
52 신용일 김정 김필수 장영기 1. 서론최근산업화와대도시교통량의급속한증가에따라온실가스물질은날로증가하고있다. 에너지부문에서도로이동오염원은다른오염원보다온실가스배출량이기여도가큰것으로알려져있다 ( 에너지경제연구원, 2010). 그러나국내의경우, 이륜차에서배출되는온실가스배출량은활동도자료와배출계수가부족하여불확실성이큰실정이다. 유럽연합의경우, 도로이동오염원중이륜차는 50cc 이상의이륜차 (motorcycle) 와 50 cc 미만의이륜차 (moped) 로나누어구분하고있다. 유럽도로이동오염원의배출현황 (Table 1) 을살펴보면수송부문에서이륜차의배출기여도가 CO 2 의경우 1.5%, CH 4 의경우 17.3% 를차지하는것으로보고되고있다. 국내에서연구된이륜차의온실가스배출량은에너지경제연구원에서구축한 ' 온실가스별배출통계 ' 가있다. 하지만현재수송부문의배출원분류가세분화되어있지않아이륜차의온실가스배출특성을파악하기어려운실정이다. 따라서본연구에서는 IPCC의 Tier 2와 Tier 3 산출방법론에따라이륜차의온실가스배출량을산 출하여비교분석하고자하였다. 이를위하여배 기량별연료소비량을추정하고, 최근연구들에 의하여추정된 50cc 미만의모페드와최근개발 된배출계수를고려하여 CO 2, CH 4, N 2O 배출량 을산출하고자한다. 2. 이륜차활동도 2.1 이륜차의일주행거리 이륜차일주행거리는 2009년도전국에걸쳐 진설문조사 ( 장영기등, 2010) 의일주행거리를 적용하였으며, 배기량별일주행거리는 Table 2와 Table 2. Motorcycle vehicle kilometers travelled by engine displacement Engine displacement VKT (km/day) N < 50cc 19.1 299 50cc 26.4 251 > 100cc 38.4 624 > 260cc 53.3 90 자료 : 장영기등, 2010. Table 1. Emissions from vehicle categories in EU road transport sector(2005) (unit : %) CO NOx VOC PM 10 CH 4 CO 2 Gasoline PC 73.6 23.1 48.8 1.9 64.5 44.3 Diesel PC 1.3 15.6 1.7 31.1 2.3 21.5 Gasoline LDV 3.6 1.5 1.6 0.1 0.9 1.7 Diesel LDV 1.1 5.8 1.4 19.3 1.1 6.0 Diesel HDV 3.3 47.2 2.9 32.4 11.7 22.3 Buses 0.6 6.2 1.2 6.5 2.2 2.7 Mopeds 5.9 0.1 36.1 7.3 8.1 0.6 Motorcycles 10.6 0.5 6.3 1.5 9.2 0.9 - PC : Passenger Car / LDV : Light Duty Vehicles / HDV : Heavy Duty Vehicles. 자료 : CORINAIR, 2007.
이륜차의온실가스배출량추정 (2008) 53 같다. 배기량이커질수록일주행거리가높게조사되어 50cc 미만모페드의경우 19.1km/day, 260cc 이상이륜차의경우 53.3km/day로나타났다. 2.2 이륜차의등록대수국내의이륜차등록대수는국토해양부의통계자료를사용하였으며, 지역별배기량별이륜차등록대수는 Table 3과같다. 2008년현재전국의등록된 50cc 이상의이륜차는약 181만대이며, 배기량별로는 50~100cc의이륜차가약 97만대로 58% 를차지하고있다. 지역별로는수도권 ( 서 울, 인천, 경기 ) 지역에약 75만대가등록되어전국의 42% 를차지하고있었다. 현재 50cc 미만이륜차 ( 모페드 ) 에대한등록대수는공식적으로파악되지않고있다. 하지만 2009년조사연구 ( 장영기등, 2010) 에서국내제조사의시판자료와관세청을통한수입판매자료에의하여 50cc 미만이륜차의운행대수를추정한결과약 40만대로추정되었다. 2.3 이륜차의연료소비량이륜차의연료소비량은국내조사된자료 ( 에너지경제연구원, 2008) 가있으나, 연료소비량은 Table 3. Registration status of motorcycles by region and engine displacement in 2008 (unit : number of motorcycle) Regional Total 50cc > 100cc > 260cc Seoul 408,987 187,226 208,084 13,677 Gyeonggi 286,910 152,520 126,217 8,173 Incheon 57,901 30,879 25,645 1,377 Gangwon 52,481 26,626 24,797 1,058 Chungbuk 76,073 44,801 30,349 923 Chungnam 116,704 73,887 41,110 1,707 Gyeongnam 122,286 63,966 56,138 2,182 Gyeongbuk 154,337 95,027 57,473 1,837 Gwangju 34,361 17,337 16,453 571 Daegue 114,346 68,172 44,650 1,524 Daejeon 29,858 13,253 15,838 767 Busan 111,243 48,721 60,457 2,065 Ulsan 44,256 16,129 27,317 810 Jeonnam 100,421 63,372 35,029 2,020 Jeonbuk 86,404 55,489 29,807 1,108 Jeju 17,831 9,933 7,640 258 Total 1,814,399 967,338 807,004 40,057 자료 : 국토해양부, 2009.
54 신용일 김정 김필수 장영기 Table 4. Fuel consumption by motorcycle (unit : L/yr) Fuel consumption Korea Energy 2004 406 Economics Institute 1) 2007 440 This study 자료 : 1) 에너지경제연구원, 2008. < 50cc 355 50cc 489 > 100cc 712 > 260cc 989 배기량에따라구분되어있지않았다. 따라서최근조사된배기량별일주행거리와국내이륜차연비자료 19.68km/L( 에너지경제연구원, 2008) 를이용하여배기량별연료소비량을 Table 4와같이추정하였다. 연비자료는현재국내에는배기량별분류된자료가없어평균연비를사용하였다. 그리고배기량별연료소비량을비교하기위해 2008년에너지경제연구원의 1대당연료소비량자료와 2009년국토해양부의이륜차 (50cc 이상 ) 총등록대수를이용하여국내이륜차총연료소비량을비교분석하였다. 그결과, 본연구에서산정한총연료소비량 (50cc 이상 ) 과비교분석하면약 11% 많은것으로나타났다. 3. 이륜차온실가스배출량 3.1 이륜차의온실가스배출량산출방법 이륜차의온실가스배출량산출방법 (IPCC Guidelines, 2006) 은연료소비량에의하여산출하는 Tier 2 방법과이륜차의일주행거리활동도에의하여산출하는 Tier 3 방법이있다. CO 2 의경우는 Tier 2 방법에의하여산출되고, Non- CO 2(CH 4, N 2O) 의경우는 Tier 2, Tier 3 방법에따라달리산출된다. Tier 2 방법은식 (1) 과같 으며, Tier 3 방법은식 (2) 와같다. Emissions(CO 2, CH 4, N 2 O)= E [Fuel a EF a ] a Emissions : 배출량 (kg) Fuel a : 연료 a 사용량 (TJ) EF a : 배출계수 (kg/tj) a : 연료형태 ( 예, 휘발유, 디젤등 ) Emissions(CH 4, N 2 O)=Motorcycle EF VKT 365 Emissions : CH 4, N 2O 배출량 (g/yr) Motorcycle : 이륜차등록대수 EF : 배출계수 (Emission Factor, g/km) VKT : 일주행거리 (Vehicle Kilometer Travelled, km/ 대 일 ) 365 : 연간배출량환산인자 3.2 이륜차의온실가스배출계수 CO 2, CH 4, N 2O 배출계수는 IPCC Guidelines (IPCC Guidelines, 2006) 에서제시된도로부문의온실가스배출계수기본값을적용하였다. Tier 3의 CH 4, N 2O 배출계수는 50cc 미만, 50cc 이상 2-행정 (stroke), 50cc 이상 4-행정 (stroke) 으로구분하고있으나, 국내이륜차등록대수통계는 50cc 이상, 100cc 초과, 260cc 초과로구분하고있다. 그래서본연구에서는 50~260cc 이륜차에대해서는 50cc 이상 2-행정 (stroke) 의배출계수를적용하였고, 260cc 이상이륜차에대해서는 50cc 이상 4-행정 (stroke) 의배출계수를각각적용하였다. 이륜차의배출계수는 Table 5, Table 6과같다. 3.3 이륜차의온실가스배출량이륜차의온실가스 Tier 2 배출량은이륜차의일주행거리와연비를이용하여산출한배기량별연료소비량을적용하였으며, Tier 3의경우에는
이륜차의온실가스배출량추정 (2008) 55 Table 5. Emission factors of motorcycles(tier 2) (unit : kg/tj) Tier 2 Default Lower Upper CO 2 69,300 67,500 73,000 Non-CO 2 CH 4 25 7.5 86 N 2O 8.0 2.6 24 자료 : IPCC Guidelines, 2006. Table 6. Emission factors of motorcycles(tier 3) (unit : mg/km) Tier 3 CH 4 N 2O < 50cc 1 219 50cc (2-stroke) 2 150 50cc (4-stroke) 2 200 자료 : IPCC Guidelines, 2006. 배기량별일주행거리와등록대수를적용하였다. 그리고지역별 50cc 미만의등록대수는지역별 50cc 이상이륜차의등록대수비율로적용하여배출량을추정하였다. Tier 2 방법으로 2008년국내이륜차에서배출되는 CO 2, CH 4, N 2O의전국배출량은각각 2,6434,706 ton/yr, 954 ton/yr, 305 ton/yr로산출되었으며, Tier 3 방법으로산출한 CH 4, N 2O 의전국배출량은각각 3,866 ton/yr, 46 ton/yr 로산출되었다. 이를온난화지수 (CH 4,: 21, N 2O: 310) 를이용하여 CO 2 로환산하면 Tier 2에의한배출량은 2,758천 ton-co 2eq/yr로나타났고, Tier 3에의한배출량은 2,739천 ton-co 2eq/yr로산출되었다. 전국 16개시 도별이륜차에의한온실가스배출량은 Table 7과같다. Tier 2와 Tier 3에의한배출량을온실가스물질별로비교하면 CH 4 은 Tier 2에의한배출량이 Tier 3의약 1/4 배였으며, N 2O는 Tier 2에의한배출량이 Tier 3의약 7배로나타났다. 본연구 Fig. 1. The comparison of non-co 2 emission from motorcycles by Tier 2 and Tier 3 method. 에서산출된이륜차온실가스배출량을기존수송부문배출자료 ( 에너지경제연구원, 2010) 100.8 백만 ton-co 2eq/yr) 의약 2.7% 를차지하는것으로나타났다. 4. 결론최근도로이동수단중보조이동수단인이륜차의사용이날로증가하고있다. 본연구에서는배출자료의불확도가높은이륜차의온실가스배출자료를개선하고, Tier 2와 Tier 3 산출방법론에의한배출량을산출하고비교하여다음과같은결과를얻었다. 첫째, 배기량별일주행거리와이륜차연비를이용하여이륜차 1대당연간연료소비량을추정한결과, 모페드 (50cc 미만 ), 50cc, 100cc, 260cc 이륜차의경우각각 355L/yr, 489L/yr, 712L/yr, 989L/yr로나타났다.
56 신용일 김정 김필수 장영기 Table 7. Greenhouse gas emission by motorcycles in 2008 (unit : ton/yr) Tier 2 Tier 3 Regional CO 2 CH 4 N 2O CH 4 N 2O Seoul 613,428 221 71 900 11 Gyeonggi 419,354 151 48 615 7 Incheon 84,420 30 10 124 1 Gangwon 77,056 28 9 113 1 Chungbuk 108,365 39 13 158 2 Chungnam 163,949 59 19 239 3 Gyeongnam 178,460 64 21 260 3 Gyeongbuk 217,852 79 25 318 4 Gwangju 50,425 18 6 74 1 Daegue 162,567 59 19 237 3 Daejeon 44,844 16 5 66 1 Busan 166,921 60 19 243 3 Ulsan 67,956 25 8 99 1 Jeonnam 141,500 51 16 207 2 Jeonbuk 120,914 44 14 176 2 Jeju 25,696 9 3 37 0 Total 2,643,706 954 305 3,866 46 Convert emission (ton-co 2eq/yr) 1) 2,643,706 20,028 94,609 81,184 14,143 1) GWP(Global Warming Potential) : CO 2(1), CH 4(21), N 2O(310). 둘째, IPCC 산출지침서의 Tier 2 방법에의하여 2008년 CO 2, CH 4, N 2O의배출량은산출한결과각각 2,6434,706 ton/yr, 954 ton/yr, 305 ton/yr로추정되었으며, Tier 3 방법에의하여산출한결과, CH 4, N 2O의전국배출량은각각 3,866 ton/yr, 46 ton/yr로산출되었다. 이를온난화지수를이용하여 CO 2 환산배출량을계산하면 Tier 2 에의한배출량은 2,758천 ton-co 2eq/yr로나타났고, Tier 3에의한배출량은 2,739천 ton-co 2eq/ yr로산출되었다. 이는국내수송부문온실가스 배출량의약 2.7% 에해당하는양으로추정되었다. 셋째, Tier 2와 Tier 3 배출량을온실가스물질별로비교하면 CH 4 은 Tier 2에의한배출량이 Tier 3 배출량의약 1/4배였으며, N 2O는 Tier 2 에의한배출량이 Tier 3 배출량의약 7배로나타났다. 추후이륜차의정확한온실가스배출량산출과저감대책평가를위해서는정기적인이륜차의일주행거리조사, 50cc 미만이륜차에대한
이륜차의온실가스배출량추정 (2008) 57 등록대수파악, 국내온실가스배출계수의개발이필요하다. 참고문헌국토해양부, 2009, 국토해양통계누리. http://stat.mltm.go.kr/cate/flist_view.jsp?rs_id=58& mtx_id=2040. 에너지경제연구원, 2008, 에너지총조사보고서, 지식경제부, 116, 423. 에너지경제연구원, 2010, 온실가스별배출추이통 계 DB. http://www.keei.re.kr/main.nsf/index.html. 장영기, 김정, 김필수, 신용일, 김운수, 최유진, 2010, 이륜차의일주행거리조사와대기오염배출량추정, 한국대기환경학회지, 26권 1호, p48-56. CORINAIR, 2007, Emission Inventory Guidebook, Group7 Road Transport. IPCC Guidelines, 2006, Volume 2.