brunch

매거진 기후지식쌓기

라이킷 7 댓글

You can make anything
by writing

C.S.Lewis

계정을 잊어버리셨나요?

by 이재형 Feb 12. 2023

온실가스 배출량 Ⅱ: Scope 1 배출량 산정 방법

기후지식쌓기

가이드라인

국가나 기업별로 온실가스 배출량을 산정하기 위해서는 표준화된 기준이 있어야 합니다. IPCC는 유엔기후변화협약(UNFCCC)을 따르는 국가들의 온실가스 배출량 산정을 위한 가이드라인을 《국가 온실가스 인벤토리 작성을 위한 2006 IPCC 가이드라인(이하 ‘IPCC 가이드라인’)》을 만들었습니다.

기업 단위의 온실가스 배출량을 산정하기 위한 가이드라인은 따로 있습니다. 세계자원연구소(World Resource Institute)와 세계지속가능발전기업협의회(WBCSD, World Business Council for Sustainable Development)는 공동으로 《온실가스 프로토콜(The Greenhouse Gas Protocol(이하 ‘GHG 프로토콜’)》을 만들어 기업에서 온실가스 배출량을 기준에 따라 산정하도록 했습니다.

IPCC 가이드라인과 GHG 프로토콜

이후 우리나라에서는 기업의 온실가스 배출량을 관리하기 위한 제도를 도입합니다. 2008년에 도입한 ‘온실가스 목표관리제’와 2015년에 도입한 ‘온실가스 배출권거래제’가 그것입니다. 정부에서는 IPCC 가이드라인과 GHG 프로토콜을 참고하여 <온실가스 배출권거래제의 배출량 보고 및 인증에 관한 지침>을 만듭니다.

그렇기에 우리나라의 배출권거래제에서 사용하는 가이드라인은 <온실가스 배출권거래제의 배출량 보고 및 인증에 관한 지침>이고, 이를 바탕으로 기업의 온실가스 배출량을 산정합니다.

연료 종류

Scope 1이란 가정이나 기업에서 직접 연료를 연소함으로 발생하는 배출량을 의미합니다. 가정에서 사용하는 대표적인 Scope 1과 관련된 연료로는 LNG(보일러, 가스레인지), LPG(가스레인지), 휘발유(자동차), 경유(자동차, 보일러), 등유(보일러)가 있습니다. 또한 발전소는 유연탄이나 무연탄과 같은 연료를 씁니다. 그렇기에 연료의 종류로는 기체, 액체 및 고체가 있습니다.

연료의 연소는 아닌 Scope 1 배출원도 존재하기는 합니다. 기업이 제품을 생산하는 공정에서 온실가스를 배출합니다. 주요 산업공정으로는 광물산업, 화학산업, 금속산업, 불소계 온실가스(HFCs, PFCs, SF6)의 생산 및 소비과정이 있습니다. 그리고 농업(농경지, 벼재배), 축산(가축의 장내발효, 분뇨처리), 폐기물(매립, 하폐수처리, 소각)에서도 배출됩니다.

자료 : 환경부(2021)

배출량 산정식

온실가스 배출량은 연료의 종류에 따라 아래의 식으로 계산합니다. 식이 어려울 수도 있으나, 결국은 연료의 사용량에 순발열량, 배출계수, 산화계수와 같은 계수를 곱한 후 단위를 맞추는 작업하여 산정합니다. 순발열량, 배출계수 및 산화계수는 모두 결국 연료의 사용량에 비례해 온실가스 배출량이 증가하는 구조입니다.

그리고 여러 가지 온실가스를 하나의 온실가스 배출량으로 환산하기 위한 지구온난화지수(GWP, Global Warming Potential)를 곱해줍니다. 대표적인 온실가스인 이산화탄소(CO2)로 모든 온실가스를 환산해주는 계수라고 이해하시면 됩니다.

출처 : 온실가스 배출권거래제의 배출량 보고 및 인증에 관한 지침

순발열량

화석연료를 포함하여 불에 탈 수 있는 모든 것들은 연소 과정에서 화학에너지를 열에너지로 변화시킵니다. 에너지와 온실가스 세계에서는 열에너지를 측정하는 지표를 ‘열’을 낸다는 의미로 ‘발열량’이라고 하며, 단위는 J(주울)을 씁니다.

발열량에는 ‘총발열량’과 ‘순발열량’이 있습니다. 총발열량은 연료가 연소되어 생기는 모든 에너지의 총량을 의미하며, 순발열량은 총발열량에서 수증기의 잠열(潛熱)을 제외한 열량입니다. 여기서 잠열은 수증기가 액체에서 기체로 변할 때 온도의 변화가 없이 열에너지를 흡수합니다. 이때 수증기가 흡수하는 열을 잠열이라고 합니다.

결론적으로 온실가스 세계에서는 수증기의 상태변화와 상관없이 순수한 연료의 연소만을 고려하는 순발열량을 활용합니다.

"총발열량"이란 일정 단위의 연료가 완전 연소되어 생기는 열량(연료 중 수증기의 잠열까지 포함한다)으로서 에너지사용량 산정에 활용된다.

"순발열량"이란 일정 단위의 연료가 완전 연소되어 생기는 열량에서 연료 중 수증기의 잠열을 뺀 열량으로서 온실가스 배출량 산정에 활용되는 발열량을 말한다.

산화계수

마지막으로 산화계수입니다. 산화계수는 앞선 배출량 산정식에서도 보았듯이 메탄(CH4)과 아산화질소(N2O)에는 적용하지 않고, 이산화탄소 배출량을 산정할 때만 적용하는 계수입니다. 왜냐하면 탄소가 산소를 만나는 ‘산화(oxidation)’ 과정의 정도 혹은 크기를 나타내는 계수이기 때문입니다. 이를 산화율이라고 합니다.

우리가 가정에서 사용하는 에너지 사용량을 온실가스 배출량으로 사용할 때 산화계수는 일반적으로 기본값인 1.0을 적용합니다. 그렇기에 온실가스 배출량에 주는 영향은 없습니다.

“산화계수”는 CO2 산화율에 대한 매개변수로써 CO2 배출계수와 동일한 산정등급을 사용하여야 한다.

“산화율”은 단위 물질당 산화되는 물질량의 비율을 말한다.

산정등급(Tier)

여기까지 쓰고 나니 또 하나를 말씀드려야 할 내용이 있었습니다. 바로 산정등급(Tier)입니다. 이를 티어라고도 읽는 데 배출량 산정을 할 때 산정 수준의 복잡성을 나타낼 때 쓰입니다. 그리고 배출량 산정식에 포함되는 에너지 소비량, 배출계수, 산화율, 전환율, 배출량 등의 모든 변수를 사용할 때 적용됩니다.

이해가 안되신다고요? 자동차의 휘발유 배출계수를 예시로 살펴보겠습니다.

전 세계에 수 많은 휘발유 자동차들이 있을 것입니다. 자동차의 휘발유 배출계수는 차량 종류, 연식 및 엔진 종류에 따라 천차만별입니다. 그렇기에 자동차의 휘발유 배출계수를 일일이 만들기는 어려울 수도 있습니다.

Tier 1(티어 1)은 가장 복잡성이 낮은 단계로 IPCC에서는 <IPCC 가이드라인>을 통해 전 세계 평균 값을 제시하고 있습니다. 그렇기에 전 세계 모든 차량의 종류, 연식 및 엔진 종류들을 일일이 고려할 수 없습니다. 가장 기초적인 계수이기에 가장 복잡성이 낮은 단계라고 하는 것입니다.

Tier 2(티어 2)는 한 단계 더 깊이 들어갑니다. 앞서 순발열량과 배출계수를 이야기하면서 <에너지법>에서 우리나라 고유의 연료별 순발열량과 배출계수를 만들었다고 했습니다. 바로 Tier 2가 국가 단위에서 분석을 통해 개발하여 배출량을 산정하는 방식을 의미합니다. 우리나라에서 운영되는 차량에 대해서 평균값을 만들어 낸 계수이기에 전 세계 평균보다는 조금 더 높은 정확도를 가집니다.

Tier 3(티어 3)는 더 깊이 들어갑니다. Tier 3는 사업자가 사업장과 배출시설에서 분석을 통해 개발하여 배출량을 산정하는 방식을 의미합니다. 즉, 자동차 생산자다 자동차의 차량 종류, 연식 및 엔진 종류 세부적으로 만들어내는 배출계수입니다. 차량 종류별로 만들어 낼 수도 있고, 엔진 종류별, 혹은 대형/중형/소형 등으로 분류하여 배출계수를 만들어 낼 수 있습니다. 그렇기에 Tier 2 보다는 더 높은 정확도를 가집니다.

마지막으로 Tier 4(티어 4)는 배출가스 연속 측정 방법을 활용하여 실시간으로 배출되는 온실가스 배출량을 산정하는 것입니다. 즉 공장 굴뚝이나 자동차 연소 가스 배기구에 배출되는 가스를 측정할 수 있는 측정기기를 달아 배출되는 온실가스 배출량을 산정하는 방식입니다. 그렇기에 특정 공장 혹은 특정 차량의 온실가스 배출량을 산정할 수 있습니다. 그만큼 정확합니다. 다만 측정기기에 대한 추가 비용이 발생하기에 현재는 대규모의 공장 굴뚝 정도에만 적용이 됩니다.