탄소배출계수 산정방법

바이오가스플랜트의 경제성을 분석할때 탄소배출권에 대해 알아야 합니다.
조만간에 탄소배출권거래제가 시행될 예정이므로 이부분을 무시할 수는 없습니다.
아래를 잘 읽어 보시고 경제성분석을 할때 참고하시기 바랍니다.
탄소배출계수의 정의 
구분                         석유환산계수            탄소배출계수 
원유                             1 kg/kg                0.829 ton C/toe 
경유                             0.92                      0.837
가솔린                          0.83                     0.783 
LNG                            1.05                      0.637 
단, 전기의 경우 국가별 발전용 연료의 구성에 따라 공고한 탄소배출계수가
별도로 있습니다.
우리나라의 경우 0.1319kg C/ kwh 입니다. 이것을 이산화탄소로 환산(44/12)하면
0.4836kg CO2/kwh 입니다.
에너지별 CO2 방출량 산출
먼저 에너지별 CO2 방출량을 알기 위해서는 탄소배출계수에 대해서 알아야 합니다.
탄소배출계수는 각 연료별 발열량을 원유 1kg에 대한 발열량비를 기준으로 한 석유환산계수에 대한 2차 계수입니다.
예를 들어 원유 1kg을 태우면 10,000kcal의 발열량이 나오고 프로판가스 1kg을 태우면
12,000kcal의 발열량이 나와서 프로판가스의 석유환산계수는 1.2 kg(원유)/kg(프로판)이됩니다 .
그리고 이에 대한 탄소배출계수는 0.713 ton C/tOE (또는 0.713kg C/kgOE)이므로
프로판가스 1 kg 을 태우면
1 kg (프로판가스량) × 1.2 kg /kg (석유환산계수) × 0.713 kg C/kgOE = 0.8556 kg C
따라서 1kg 의 프로판가스를 태우면 약 855g의 C(탄소)가 발생됩니다.
그리고 탄소와 이산화탄소의 관계는 C 와 CO2의 관계로서 분자량으로 따지면
12g대 44g의 관계이므로 855g 의 탄소는 이산화탄소가 되면
855 × 44 ÷ 12 = 3135 입니다. 즉 3135g 의 이산화탄소가 됩니다.
결론적으로 1 kg의 프로판가스를 태우면 3.135kg의 이산화탄소가 발생되는 겁니다.
이런식으로 각 연료별 석유환산계수와 탄소배출계수를 사용하면 됩니다.
그리고 탄소배출계수는 IPCC가 제시한 연료별 배출계수를 참고하시면 됩니다.
1. 석유류 및 석탄의 연소로부터 발생하는 CO2 배출계수는 IPCC 및 기후변화협약 협상 결정문에 의해 각 에너지제품별로 에너지 열량당 배출량, 즉 탄소-kg/GJ 단위로 결정하여 발표되어 있습니다. 예를 들면, 경유는 20.2 탄소-kg/GJ 입니다. 이를 이산화탄소톤으로 환산하려면 CO2 분자량에 따라 44를 곱하고 12로 나눠주면 됩니다.
2. 그리고 우리나라의 에너지 제품별 발열량은 지난해 9월에 공표된 에너지기본법 시행규칙 별표에 자세하게 나와 있습니다. 그런데 CO2 배출량을 계산할 때는 순발열량을 적용합니다.
3. 우드칩이나 우드펠렛 등을 연소시킬 때, 이산화탄소가 배출됩니다. 그러나 이러한 Biomass 연료는 나무가 자라는 과정에서 CO2를 흡수했으므로, Biomass 연소과정에서 발생하는 CO2는 온실가스 배출량 집계에서는 제외됩니다. 즉, CO2 배출은 없는 것으로 간주합니다. 다만 Biomass 연소과정에서 같이 발생하는 CH4나 N2O 등의 온실가스는 집계함이 원칙이나 아직은 이에 대한 정확한 국내 배출계수는 없습니다.
4. 우리나라의 임산연료에 대한 평균 발열량은 건식 기준으로 4,500 kcal/kg로 발표되었습니다. 하지만 목재류의 발열량은 목재의 종류, 건조상태 등에 따라 매우 다양합니다. 현장에서 직접 열량을 측정하는 것이 바람직하나, 현실적으로 어려울 경우에는 정부발표 표준열량을 적용해도 되겠습니다.
에너지별 CO₂발생량은 전반적인 에너지가 아니고 화석에너지 및 부산물(에탄올, 신너(솔벤트)등....)중에서 우리가 화학적인 분자식을 알고있는 에너지일 경우는 탄소가 12, 산소가 16*2=32해서 CO₂ 44 전체 분자량에서 비교 환산 하시면 되고요.
나머지 석탄등 분자량을 알수없는 고형물은 일반적인 계수로 계산 하시면 됩니다.
탄소톤의 개념
탄소톤은 한마디로 온실가스중 가장 비중이 큰 이산화탄소(CO2)를 탄소(C)를 기준으로 환산한톤을 말한다.
예를 들면, 탄소의 원자량은 12이고 이산화탄소의 원자량은 44이므로, 1톤의 이산화탄소는 1 x 12/44가 되어 약 0.28탄소톤이 된다.
현재 국제적으로 사용하고 있는 온실가스의 단위는 탄소톤이다.
탄소톤 계산 방법
IPCC에서 제시한 탄소배출계수의 단위는 연료별 단위열량(GJ)당 발생하는 탄소(C)를 kg으로 나타낸다. ( kg C/GJ)
예를 들어, 어느 화력 발전소에서 생산한 전력 1,000kwh를 사용할 경우 발생하는 탄소(C)의 양을 계산하면,
- 전기 1kwh를 얻기 위해 필요한 투입열량 B = 2500kcal
- 1000kwh발생하기 위하여 필요한 열량 C를 구하면
C = 1,000kwh x 2500kcal/kwh = 2,500,000kcal
이 발전소가 원유를 사용하는 발전소라면 :
원유에 대한 IPCC의 이산화탄소 배출계수 D = 20kgC/GJ
발생되는 C의 양은
D x C = 20kgC/GJ x 2,500,000kcal x (4184J/kcal) x (1GJ / 1,000,000,000J) = 209.2 kg C
LNG를 사용할 경우 :
LNG의 IPCC 배출계수D = 15.3 kgC/GJ
같은 방법으로 계산하면
D x C = 15.3kgC/GJ x 2,500,000kcal x (4184J/kcal) x (1GJ / 1,000,000,000J) = 160.0 kg C 가 된다.
무연탄을 사용할 경우 :
무연탄의 IPCC 배출계수D = 26.80 kgC/GJ
같은 방법으로 계산하면
D x C = 26.80kgC/GJ x 2,500,000kcal x (4184J/kcal) x (1GJ / 1,000,000,000J) = 280.33 kg C 가 된다.

TOE란 Tonnage of Oil Equivalent로서 석유환산톤을 말합니다.
LNG에 대한 보정계수는 1.055로서
7000TOE는 LNG가스 6635000 Nm3(큐빅미터)에 해당됩니다.
LNG 가스의 성분은 한가지 가스로 이루어진것이 아닙니다.
통상적으로
CH4(메탄) - 89.4%
C2H6(에탄)- 8.6%
C3H8(프로판)-1.39% 등으로 구성되어 있습니다 (부피%입니다)
연소를 하면 CO2와 H2O가 생성됩니다.
몰수비는 부피비와 같습니다
① CH4 + O2 → 1CO2 + H2O
6635000 m^3 * 0.894 *1(몰) = 5931690
② C2H6 + (7/2)O2 → 2CO2 + H2O
6635000 m^3 * 0.086 * 2(몰) = 1141220
③ C3H8 + 5O2 → 3CO2 + H2O
6635000 m^3 * 0.0139 * 3(몰) = 276680
CO2 발생량 ①+②+③=7349590 m^3
따라서 총 CO2 발생량은 7349590 Nm^3(큐빅미터).
이산화탄소 22.4m^3 = 44kg이므로 (표준상태)
7349590 m^3 * (44kg/22.4m^3) * (1ton/1000kg) = 14436ton CO2.

http://co2.kemco.or.kr/toe/toe.aspx  (자동계산식)
 
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010 9654 9714  김형열이사

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