1. 서 론
2011년 더반 COP (Conference of the Parties) 회의
는 2012년 말 만료되는 교토의정서를 최소 5년간 연 장하였으며, 교토의정서 2차 공약기간에 참여하는 선 진국의 감축목표가 확정되지 않아 2012년 카타르에 서 열릴 제18차 COP회의에서 결정하기로 하였다.
또한 더반 COP 회의에서 2020년부터 발효되는 새 기후체제에 합의하였으며, 이는 모든 당사국을 대상 J. KOSAE Vol. 28, No. 4 (2012) pp. 466~476
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment DOI: http://dx.doi.org/10.5572/KOSAE.2012.28.4.466
1999~2009 서울시 에너지사용량 분석을 통한 월별∙부문별 온실가스 배출량 산정 및 평가
Calculation and Evaluation of Monthly Sectoral GHG Emissions of Seoul through Analysis of Energy Consumption from
1999 Until 2009
이 주 봉*∙박 현 신∙김 동 규 (주)에코아이 녹색성장연구소
(2012년 7월 2일 접수, 2012년 7월 18일 수정, 2012년 8월 8일 채택)
Joo Bong Lee*, Hyunshin Park and Dongkyu Kim
Green Growth Institute, Ecoeye Co., Ltd.
(Received 2 July 2012, revised 18 July 2012, accepted 8 August 2012)
Abstract
This study calculated monthly and sectoral (for industry, energy industry, transport, residential, commercial and public sectors) greenhouse gas (GHG) emissions of Seoul, Korea from 1999 until 2009 with following the IPCC 2006 Guideline for National Greenhouse Gas Inventories through an analysis on available monthly data of fossil fuel and electricity consumption for the period. The time series analysis showed that GHG emissions had significant cyclical pattern season by season with the highest peak in August and the lowest peak in January throughout the period. The analysis on monthly and sectoral energy consumption showed that residential, commercial and public sectors had emitted about 65% of total GHG emissions of Seoul and had consumed more energy in winter for heating. About 30% GHG of Seoul was emitted from transport sector but its monthly energy consumption showed irregular pattern and it consumed 80% petroleum (in 2009) of Seoul. Hopefully together with further study on this subject, it is expected that this study can be used as basic data for various research regarding Greenhouse gas baseline emission, energy consumption pattern and estimation for future GHG emission of Seoul.
Key words : Energy consumption, GHG emissions, Monthly emissions, Sectoral emissions, Seoul
*Corresponding author.
Tel : +82-10-5630-5670, E-mail : [email protected]
으로 탄소배출량 감축을 강제하는 것을 주요 골자로 하는데 2015년까지 각 당사국의 의무감축량 등을 포 함한 협상을 완료하기로 하였다. 따라서 Non-Annex I 국가라 할지라도 2020년부터는 한국을 포함한 모든 당사국들이 온실가스 의무감축국가가 되는 것이다.
우리나라는 현재 비 의무 감축국가이지만 온실가 스∙에너지 목표관리제의 시행으로 온실가스 다 배 출 제조업분야를 중심으로 온실가스를 저감하는 노 력이 이루어지고 있다. 온실가스 감축을 위해서는 온 실가스 인벤토리를 구축하고 배출특성을 파악하여 배출특성에 따른 대책을 마련하는 것이 필수적이다 (Jang et al., 2011). 또 2015년부터 국내에서 탄소배출 권거래제를 시행하기로 법안이 통과됨에 따라 그 기 반구축작업이 진행되어야 한다.
이런 흐름에서 전세계 에너지소비의 67%를 차지 하며 온실가스배출의 71%를 차지하는 도시에서 온 실가스 배출량을 줄이는 것은 시급하며 (IEA, 2008), 그를 위해서는 우선 도시에서의 온실가스 배출량 베 이스라인 (Baseline)을 산정하고 지속적으로 관리해 나가야 한다고 본다.
이에 본 연구에서는 CDP (Carbon Disclosure Pro-
ject) 회원도시 40개 지역에서 두 번째로 배출량이
많은 도시이며 관련자료 확보가 상대적으로 용이한 서울시에 대해 1999년부터 2009년까지 11년간에 걸 친 월별 부문별 에너지 사용량을 분석하고 월별 부 문별 온실가스 배출량을 산정함과 아울러 시계열적 배출특성을 분석하는 것을 목적으로 하였다.
2. 연구방법
본 연구의 공간적 배경은 서울시를 대상으로 하였 고 시간적 배경은 1999년부터 2009년까지 총 11년 간으로 하였으며, 그 기간 동안 서울시의 월별 부문 별 에너지 사용량을 취합하여 시계열적으로 분석한 후 월별 부문별 온실가스 배출량을 산정하고 배출특 성을 분석하였다. 여기서 부문별이라 함은 표 1과 같 이 그 용도별로 산업 (Industry sector), 에너지산업 (Energy industry sector), 수송 (Transport sector), 가정 (Residential sector), 상업 (Commercial sector), 공공 (Public sector)으로 구분한 것을 의미한다.
2. 1 1999~2009 서울시 월별 부문별 에너지 사용량 자료 취합 및 분석
1999년부터 2009년까지의 서울시의 월별 부문별 석유류 사용량, LNG 사용량, 전력 사용량 자료를 취합 하여 분석하였다. 석유류 사용량은 Petroleum Demand
& Supply Information System (Korea National Oil Cor- poration, 2012a) 및 Petroleum Information Network (Korea National Oil Corporation, 2012b)을 참조하였으 며, 휘발유, 등유, 경유, B-A, B-B, B-C, 나프타, 용제, 항공유, LPG, 아스팔트, 윤활유, 부생연료유, 기타 (총 14개)로 분리해 취합하였다. LNG 사용량은 Korea City Gas Association 내부자료 및 Seoul Statistics (Seoul Metropolitan Government, 2012)를 참조하였 고, 전력사용량은 Korea Electric Power Corporation (2012)의 자료와 Seoul Metropolitan Government (2012) 자료를 참조 하였다.
2. 2 1999~2009 서울시 월별 부문별 온실가스 배출량 산정 및 분석
본 연구에서는 월별 온실가스 배출량 산정을 위해 Table 1. Classification of sectors and their sub catego-
ries.
Main category Sub category
Agriculture, forestry and fishery, Mining,
Food and tobacco, Textile, Lumber,
Industry Paper and printing,
Chemicals, Ceramic ware, Steel and non-ferrous metals,
Mechanical assembly, Transport equipment, Other manufacturing and construction
Other energy, Generation, Energy industry Petroleum refining,
Gas manufacturing Railway transport,
Transport Land transport,
Water transport, Air transport
Residential Residential
Commercial Commercial
Public Public
2006 IPCC Guideline for National Greenhouse Gas In- ventories (IPCC, 2006)과 Operation Guideline for Green- house gasㆍEnergy target management (Ministry of En- vironment, Republic of Korea, 2011)을 활용하였다.
석유류 및 LNG 사용량으로부터 온실가스 배출량 을 산정한 경우 산정등급은 Tier 1을 적용하였으며, 전력사용에 의한 온실가스 배출량은 Tier 2를 적용하 였다. Tier 1은 2006 IPCC Guideline for National Greenhouse Gas Inventories의 기본배출계수를, Tier 2 는 국가고유 배출계수를 적용하여 온실가스 배출량 을 산정함을 의미한다(IPCC, 2006).
이동연소의 경우 2006 IPCC Guideline for National Greenhouse Gas Inventories에서 CH4및 N2O는 Tier 3로 산정하도록 권장하고 있다. 그러나 Tier 3 산정을 위한 월별 기초자료 확보가 어려운 상황에서 CH4및 N2O를 Tier 1으로 산정하는 것이 오히려 배출량 산 정값의 신뢰성을 저하시킬 수 있어 이동연소는 CO2
배출량만 산정하였다.
전력사용량의 경우, 수집한 Korea Electric Power Corporation (2012)의 자료에 수송부문이 별도로 구 분되어져 있지 않고 지하철 등에 사용된 전력은 공 공부문에 포함되어 관리되고 있다. 따라서 수송부문 에서의 전력사용량에 대한 데이터는 따로 확보할 수 없었으며 공공부분의 전력사용에 포함되어져 있다.
온실가스 배출은 직접배출과 간접배출로 크게 분 류되는데 석유류, LNG 등 연료를 직접 사용하여 배
출되는 경우를 직접배출이라고 하며, 전력 사용 등 간접적인 온실가스 배출의 경우를 간접배출이라고 한다. 그 분류 내용은 표 3과 같다.
신빙성 있는 월별 자료확보의 어려움으로 폐기물 로부터의 배출량, 누출 (leakage)에 의한 배출량, 흡수 원 (sink)에 의한 흡수량은 배출량 산정에서 제외하 였다. 또, 석유류, LNG, 전력 이외의 기타 에너지원 (석탄 등)으로부터 발생한 온실가스배출량은 본 연 구에서 제외하였다. Korea Energy Economics Institute (2010)에 따르면 2009년의 경우 전체 원별에너지 소 비에서 석탄은 0.8%, 열에너지는 3.1%, 신재생에너 지 및 기타는 0.6%를 차지하였다.
본 연구의 배출량산정에 적용한 식은 다음과 같다.
여기서 산화계수는 Tier 1을 적용할 경우 기본값인 1.0을 적용한다 (Ministry of Environment, Republic of Korea, 2011).
Table 2. Activity data sources, emission factors and calculation tools for calculation of monthly greenhouse gas emis- sions.
Activity data source Year Source of emission factor Tier Calculation tool Petroleum Demand &
Supply Information System 1999
~2008 2006 IPCC Guideline for 2006 IPCC Guideline for Petroleum (http://www.pedsis.co.kr) National Greenhouse Gas Tier1 National Greenhouse Gas
Petroleum Information Network
2009 Inventories Inventories
(http://www.petronet.co.kr)
Korea City Gas Association 2001
2006 IPCC Guideline for 2006 IPCC Guideline for
LNG internal data ~2009
National Greenhouse Gas Tier1 National Greenhouse
Seoul Statistics 1999
Inventories Gas Inventories
(http://stat.seoul.go.kr) ~2009
Seoul Statistics Operation Guideline for
(http://stat.seoul.go.kr) 1999 Korea Power Exchange Greenhouse gasㆍEnergy Electricity
Korea Electric Power Corporation ~2009 (http://www.kpx.or.kr) Tier2 target management
(http://www.kepco.co.kr) (Ministry of Environment,
Republic of Korea, 2011)
Table 3. Classification of greenhouse gas emissions.
Classification of greenhouse gas emissions IPCC
and energy sources category
code
Direct Stationary Gas fuel 1A
emission
combustion Liquid fuel 1A
Mobile combustion Transport 1A3b Indirect
Electricity -
emission
① 고정연소 (기체연료, 액체연료) 온실가스 배출량 산정방법
Ei,j==Qi×ECi×EFi,j×fi×Feq,j×10-9
Ei,j: 연료(i)연소에 따른 온실가스(j)별 배출량 (CO2eq ton)
Qi: 연료(i) 사용량(측정값, m3-기체연료, l-액체연료) ECi: 연료(i)의 열량계수(연료 순발열량,
MJ/m3-기체연료, MJ/l-액체연료) EFi,j: 연료별(i) 온실가스(j) 배출계수
(kg-GHG / TJ-연료) fi: 연료(i)의 산화계수
Feq,j: 온실가스(j)별 CO2등가계수 (CO2==1, CH4==21, N2O==310)
② 이동연소(도로) 온실가스 배출량 산정방법 Ei,j==»(Qi×ECi×EFi,j×Feq,j×10-9)
Ei,j: 연료 종류(i)의 사용에 따른 온실가스(j)의 배 출량(CO2eq ton)
Qi: 연료 종류(i)의 연료소비량(l) ECi: 연료 종류(i)의 순발열량(MJ/l-연료)
EFi,j: 연료 종류(i)에 대한 온실가스(j)의 배출계수 (kg/TJ)
Feq,j: 온실가스(j)의 CO2등가계수 (CO2==1, CH4==21, N2O==310) i : 연료 종류
③ 간접배출(전력) 온실가스 배출량 산정방법 CO2eq Emissions==»
j (Q×EFj×Feq,j)
CO2eq Emissions: 전력사용에 따른 온실가스 배출 량(CO2eq ton)
Q : 외부에서 공급받은 전력 사용량(MWh) EFj: 전력 간접배출계수(tGHG/MWh) Feq,j: 온실가스(j)의 CO2등가계수
(CO2==1, CH4==21, N2O==310) j : 배출 온실가스 종류
3. 결과 및 고찰
3. 1 1999~2009 서울시 월별 부문별 에너지 사용량 및 에너지 소비특성 분석
서울시의 11년간 월별 에너지 사용량 자료를 수집
하여 분석하였으며, 연간 부문별 연료별 사용량을 정 리한 결과는 표 4와 같다.
그림 1은 1999~2009 서울시의 월별 부문별 전력 사용량을 표시한 것으로, 상업부분의 전력사용량이 가장 많고 가정부분이 두번째이며, 공공부문과 산업 부문에서는 전력사용량이 큰 비중을 차지하지 않은 것으로 나타났다. 추세 그래프에서 보여지듯이 전력 사용량은 8월에 가장 높으며 1월에 두번째로 높아 w자형 패턴이 일정하게 반복되는 것으로 나타났다.
특히 상업부문에 있어서 여름에 냉방을 위한 전력수 요가 봄 가을에 비해 급격히 증가하며 겨울철에는 난방용으로도 전력이 많이 사용되기 때문인 것으로 분석된다. 큰 변동폭은 아니지만 유사한 이유로 가정 부문도 w자형 패턴을 보여주고 있다.
Fig. 1. 1999~~2009 Electricity consumption of Seoul.
(a) Monthly electricity consumption (unit: GWh)
(b) Annual electricity consumption (unit: GWh)
99_01 99_07 00_01 00_07 01_01 01_07 02_01 02_07 03_01 03_07 04_01 04_07 05_01 05_07 06_01 06_07 07_01 07_07 08_01 08_07 09_01 09_07
50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 4500
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Industry Residential Commercial
Public Total
Industry Residential Commercial Public
Table 4. Annual energy consumption of Seoul by sector.(unit: Electricity-MWh, LNG-Nm3, Petroleum-kl) Average SectorFuel19992000200120022003200420052006200720082009annual increase(%) Electricity2,750,6292,890,8102,827,9712,907,3532,776,4522,657,2802,605,0032,544,9172,435,4012,303,0892,212,525-2% IndustryLNG118,925133,055130,686131,221128,540114,11290,85067,00356,39646,58843,599-10% Petroleum1,650,4621,427,9701,975,0441,250,6351,195,3201,378,6371,335,6221,279,5391,305,1271,209,992566,637-10% Energy LNG211,844238,059241,211254,537249,407249,717297,054317,196364,857384,948376,4306% industryPetroleum109,97472,736134,73463,786110,104152,575172,761224,955233,495205,544112,3420% TransportLNG2,8913,1833,08319,87832,57750,57071,691100,480148,409199,721243,82456% Petroleum7,160,9256,736,5575,386,6945,708,3145,486,3105,466,9684,943,6745,384,6635,636,4945,668,1065,544,657-3% Electricity8,518,1589,191,9979,535,20910,096,04610,482,95311,222,07911,600,99611,826,77712,042,76412,324,97912,536,9604% ResidentialLNG2,508,5582,841,9552,874,2672,960,0442,983,6582,960,9673,099,2042,938,0472,865,9022,805,5452,747,5401% Petroleum1,357,595948,9771,126,0121,101,2081,005,303974,469475,694306,264226,249213,908205,299-17% Electricity15,279,85217,348,36018,890,88519,678,76120,618,07821,886,36723,639,86424,650,32425,572,13726,349,65026,913,4176% CommercialLNG541,349609,084617,908601,392605,673643,323772,549737,083737,401741,071734,6193% Petroleum1,613,2781,091,156600,548544,032520,166320,642569,720545,506600,813442,447327,175-15% Electricity1,898,6201,963,8402,067,2242,200,4852,286,2872,447,8562,677,8812,802,2492,922,5153,118,6313,321,5556% PublicLNG350,778393,306389,915464,162511,342563,488628,206653,436674,724675,990674,0787% Petroleum323,350321,18861,53147,26434,15431,33530,872105,983163,68691,800168,275-6% Note: Electricity consumption for transport such as underground train was included into public sector instead of transport sector. LNG(Liquefied Natural Gas) does not include LPG on above table. But, LNG used in transport sector actually means CNG(Compressed Natural Gas), which is generally used for buses in Seoul. LPG(Liquefied Petroleum Gas) is included in petroleum fuel and different from LNG mentioned on above table.
연간 부문별 전력사용량을 나타낸 그림 1(b)를 보 면 1999~2009 기간 동안 산업부문을 제외하고 상 업, 가정, 공공부문에서 연간 전력사용량은 지속적으 로 증가하였음을 알 수 있다.
LNG 사용량의 11년간의 월별 추세 (그림 2(a))를 분석해 보면, 가정부문에서 서울시 LNG 사용량의 대 부분을 차지하며, 모든 부문에서 공통적으로 1월에 사용량이 가장 많으며, 8월에 가장 적은 싸이클이 전 기간에 걸쳐 반복되어 나타났다. 이는 LNG 사용량은 계절적 영향을 가장 많이 받음을 나타내며, 다른 용 도보다도 대부분이 난방∙급탕 용도로 사용되고 있 는 것으로 분석되었다.
연도별 LNG 사용량분석 (그림 2(b))에서는 가정부 문에서 전체 LNG 사용량의 57%~67%를 차지하는 것으로 나타났으며, 다음으로 상업부문이 13%~16%
를 차지하는 것으로 나타났다. LNG 사용량이 다른 해에 비해 2005년도에 높게 나타난 이유는 당시 석 유보일러의 가스보일러로의 교체가 증가추세에 있었 고, 공동주택의 증가와 도시가스 배관망의 확대로 도 시가스사용량이 증가한데다(Korea Energy Economics Institute, 2009), 다른 해에 비해 2005년 겨울의 기온 이 낮아 (Korea Meteorological Administration, 2012) 난방수요가 증가하였기 때문인 것으로 분석된다.
석유류 사용량 월별 추세분석 (그림 3(a))에서는, 전력이나 LNG 사용량보다 복잡하고 불규칙적인 추 세를 보여주고 있는데, 이는 주로 수송, 산업부문의 영향인 것으로 나타났다. 수송, 산업부문은 계절적인 영향뿐만 아니라 날씨, 유류가격, 경제상황, 휴가 등 다양한 원인의 영향을 받기 때문인 것으로 분석된다.
연도별 석유류 사용량 그래프 (그림 3(b))에서 석 유류 사용은 주로 수송부문에서 이루어졌으며 (58%
~80%), 다음은 산업부문에서 이루어졌다(8%~21%).
수송과 산업부문에서 전체사용량의 72%~88%를 차 지하고 있었다. 최근 가정, 상업, 공공부문에서 석유류 Fig. 2. 1999~~2009 LNG consumption of Seoul.
(a) Monthly LNG consumption (unit: 1,000 m3)
(b) Annual LNG consumption (unit: 1,000 m3)
99_01 99_07 00_01 00_07 01_01 01_07 02_01 02_07 03_01 03_07 04_01 04_07 05_01 05_07 06_01 06_07 07_01 07_07 08_01 08_07 09_01 09_07
Fig. 3. 1999~~2009 Petroleum consumption of Seoul.
(a) Monthly petroleum consumption (unit: 1,000 kl)
(b) Annual petroleum consumption (unit: 1,000 kl)
99_01 99_07 00_01 00_07 01_01 01_07 02_01 02_07 03_01 03_07 04_01 04_07 05_01 05_07 06_01 06_07 07_01 07_07 08_01 08_07 09_01 09_07
15000
10000
5000
0 1500
1000
500
0 Industry Energy industry Transport
Residential Commercial Public
Total
Industry Energy industry Transport Residential Commercial Public 6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Industry Energy industry Transport Residential Commercial Public Total
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Industry Energy industry Transport Residential Commercial Public
Table 5. 1999~~2009 Annual GHG emissions of Seoul by sector.(unit: tCO2eq) Average SectorFuel19992000200120022003200420052006200720082009annual increase (%) Electricity1,196,5241,257,5021,230,1671,264,6991,207,7571,193,1191,135,7811,124,8531,127,5911,080,1491,041,436-1% LNG267,115298,851293,531294,733288,711256,305204,056150,494126,670104,64097,927-10% Industry Petroleum4,522,7154,023,3144,942,3312,255,2531,923,0162,336,5752,214,3572,128,7372,069,6231,525,3581,321,683-12% Sub-total5,986,3535,579,6676,466,0303,814,6853,419,4843,785,9983,554,1953,404,0843,323,8842,710,1472,461,046-9% Energy LNG475,818534,700541,779571,710560,188560,884667,207712,448819,498864,624845,4926% industryPetroleum174,45847,850209,93982,362146,026262,503263,161415,036337,336254,872299,3916% Sub-total650,276582,550751,718654,073706,214823,388930,3681,127,4841,156,8341,119,4961,144,8836% LNG6,4877,1426,91844,60673,103113,479160,875225,477333,030448,174547,14156% TransportPetroleum14,803,70613,167,0139,410,0279,534,1918,841,8458,744,7598,649,0959,540,88610,089,74510,024,0339,547,456-4% Sub-total14,810,19213,174,1559,416,9469,578,7978,914,9478,858,2388,809,9709,766,36310,422,77510,472,20710,094,597-4% Electricity3,705,3993,998,5194,147,8164,391,7804,560,0855,038,7135,058,0345,227,4355,575,8005,780,4155,901,1475% LNG5,642,8516,392,8076,465,4916,658,4416,711,5606,660,5186,971,4736,608,9606,446,6756,310,9056,180,4261% Residential Petroleum2,043,3701,784,8931,659,7621,381,0311,237,7341,321,0401,100,027669,423416,607395,644348,834-16% Sub-total11,391,62012,176,21812,273,06912,431,25212,509,37813,020,27113,129,53412,505,81912,439,08112,486,96412,430,4071% Electricity6,646,7367,546,5378,217,5358,560,2618,968,8649,826,97910,306,98110,895,44311,839,89912,357,98612,668,1457% LNG1,217,7331,370,0991,389,9471,352,7951,362,4251,447,1161,737,8031,658,0241,658,7391,666,9951,652,4813% Commercial Petroleum4,004,8872,619,0111,535,8471,260,1571,203,850653,617551,774454,150575,909345,264321,217-22% Sub-total11,869,35511,535,64611,143,32911,173,21311,535,13911,927,71212,596,55713,007,61714,074,54814,370,24414,641,8442% Electricity825,900854,270899,242957,211994,5351,099,0871,167,5561,238,5941,353,1251,462,6381,563,4567% LNG789,055884,718877,0901,044,1051,150,2331,267,5321,413,1121,469,8651,517,7511,520,5991,516,2987% Public Petroleum812,585812,958115,27282,10364,49566,18462,284251,607426,450219,639401,564-7% Sub-total2,427,5402,551,9461,891,6052,083,4182,209,2632,432,8042,642,9522,960,0663,297,3263,202,8763,481,3184% Note: In transport sector, CH4and N2O emissions were not included. In all the other sectors, they were included. Indirect emissions from transport using electricity such as underground train were included into public sector instead of transport sector.
연료사용은 미미한 것으로 나타났다. 2005년에 석유 류 사용량이 적은 것은 과거에 비해 석유가격이 급 격히 상승하기 시작하여(Korea National Oil Corpora- tion, 2012b) 석유류 소비가 감소하였고, 석유보일러의 교체로 LNG가 난방용 석유를 대체하였을 것으로 판 단된다.
3. 2 1999~2009 서울시 월별 부문별 온실가스 배출량 및 배출특성 분석 1999~2009 에너지사용량을 기초로 서울시의 월 별 부문별 온실가스 배출량을 산정하였고, 11년 동안 의 연간 부문별 및 사용연료별 온실가스 배출량은 표 5와 같다. 1999~2009년 11년간 서울시의 부문별 온실가스 배출량 합계의 크기는 상업부문, 가정부문, 수송부문, 산업부문, 공공부문, 에너지산업의 순서로 나타났다. 상업, 공공, 에너지산업 부문의 연간 온실 가스 배출량은 지속적으로 증가하였으며, 산업부문은 지속적으로 감소하였다(그림 4).
그림 5는 11년간에 걸친 월별 온실가스 배출량 추세를 부문별로 나타낸 것이다. 그림 5를 보면 서울 시의 총 월별 온실가스 배출량은 여름에 가장 낮고 겨울에 가장 높은 싸이클이 반복되는 일정한 패턴이 관찰되었다. 부문별 온실가스 배출 추세에서 가정부 문, 상업부문, 공공부문, 에너지산업부문은 겨울에 배 출량이 크고 여름에 작은 일정한 패턴을 보여주고 있는 반면, 수송부문과 산업부문은 그 반대의 배출특 성을 보여주고 있다.
상업부문의 경우 여름에 오히려 배출량이 상승하 여 w자 형태를 보여주고 있는데, 이는 상업부문의 에너지소비 구조상 여름철 냉방용 에너지 소비가 다 른 부문에 비해 상대적으로 많기 때문인 것으로 분 석된다.
가정부문, 상업부문, 공공부문, 에너지산업부문에서 일정한 패턴이 나타나는 이유는 에너지사용량이 계 절적 영향을 가장 많이 받기 때문이며, 특히 난방 및 급탕∙온수용 에너지사용량이 가장 큰 요인으로 판 단된다. 가정, 공공, 에너지산업부문의 경우 여름철 냉방용 에너지소비는 온실가스 배출에 상대적으로 큰 비중을 차지하고 있지 않은 것으로 관찰되었다.
‘2011년 가전기기 보급률 및 가정용 전력 소비행태 조사 결과보고서’ (전력거래소, 2011)에서도 우리나라 가정에서 에어컨의 연간 전력사용량 (357 kWh/년)이
전기밥솥 (922 kWh/년)이나 냉장고 (357 kWh/년)보다 적은 것으로 나타났다.
수송부문의 경우, 패턴을 분석해 보면 가정부문이 최고점을 나타낼 때 수송부문은 반대로 최저점을 기 록하고, 가정부문이 최저점을 기록할 때 수송부문은 최고점을 기록하였다. 이는 여름철에 낮시간이 길어 사람들의 활동량이 많아 운전량이 늘며, 겨울철에는 활동량이 더 적고 차량의 히터를 사용하는데 이는 엔진의 열에 의한 것이어서 연료소모가 적은데 비해 여름철 에어컨 작동은 연료소모가 많아 온실가스 배 출이 많이 된 것으로 분석된다.
Kim et al. (2011)의 연구에 따르면 수송의 경우 연 료소비량을 차종 및 배출제어기술에 따라 세분하여 계산한 Tier 2, Tier 3 방법론이 Tier 1보다 지자체의 배출량 평가에서 우수하다는 결론을 도출하였다. 본 연구에서는 Tier 2, Tier 3 방법론을 적용하기 위한 서 울시의 월별 관련자료 확보의 어려움으로 Tier 1 방 법론을 사용하였다. 이는 배출계수와 관련하여 기초 Fig. 4. Annual GHG emissions of Seoul by sector (unit:
1,000 tCO2eq).
50000 40000 30000 20000 10000 0
Industry Energy industry Transport Residential Commercial Public
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Fig. 5. 1999~~2009 Monthly and sectoral GHG emissions trend of Seoul (unit: 1,000 tCO2eq).
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
99_01 99_07 00_01 00_07 01_01 01_07 02_01 02_07 03_01 03_07 04_01 04_07 05_01 05_07 06_01 06_07 07_01 07_07 08_01 08_07 09_01 09_07
Industry Commercial
Energy industry Public
Transport Total
Residential
자료의 확보가 어려울 때 사용하는 방법으로 서울시 의 연료종류별 월 사용량과 2006 IPCC Guideline for National Greenhouse Gas Inventories에서 제시한 연 료종류별 배출계수를 곱하여 계산하였다.
수송부문의 경우 1990~2000년 기간 중 연평균 8.1%의 높은 증가율을 보였으나 2000년 이후의 지 속된 고유가 상황 등으로 낮은 소비 증가율을 기록 했다. 또한 통계자료(Statistics Korea, 2011)에 의하면 자동차 등록대수는 1990년 300만대에서 2007년에는 1,600만대로 증가하였음에도 에너지소비증가율은 절 반수준인 것은 자동차 연비 개선 등의 노력에 기인 한 것으로 판단된다(Song et al., 2011).
1999~2009 시계열 분석에서 가정부문은 겨울철 최대 피크 배출량이 점차 감소하는 추세를 보이고 있는 반면, 상업부문과 공공부문, 에너지산업부문에 서는 연도별로 최대 최소 피크 배출량 모두 증가하 는 추세를 보여주고 있다. 이에 반해 수송부문의 경 우에는 상대적으로 복잡하고 불규칙한 패턴이 나타 나며, 수송부문의 월별 배출량은 2001년 4월부터 2006년 5월까지는 600,000톤~800,000톤 사이 값을, 그 이후로는 대부분 800,000톤~1,000,000톤 사이의 값을 보여주고 있다.
11년간의 에너지원별 온실가스 배출량을 비교한 그래프 (그림 6)에서는 해당연도의 전력, LNG, 석유 류에서 배출된 온실가스 배출량 합 중에서 1999년에 는 전력: LNG : 석유류 사용으로 인한 배출량이 26% : 18% : 56%였던 것이 2004년에는 42% : 25% : 33%, 2009년에는 48% : 24% : 28%로 나타났으며, 이는 전 체 온실가스 배출량 중에서 전력사용에 의한 간접배 출이 점차 증가하고 있는 반면 석유류의 사용에 의 한 배출은 지속적으로 감소하고 있음을 보여주고 있 다. 이는 석유류를 전력과 LNG가 대체해가고 있음 을 보여준다.
다음은 서울시 배출량의 약 65%를 차지하는 가정 부문과 상업 및 공공부문에 대해 월별 배출량 추세 를 좀더 상세히 분석하고 이를 통해 에너지 사용 용 도에 따른 배출량을 산출하는 방법에 대해 살펴보았 다. 우선 그림 7은 가정부문에서 2007년의 에너지원 별 월별 배출량을 나타낸 것이다.
2008 Energy Consumption Survey (Korea Energy Economics Institute, 2009)에 따르면 2007년 서울시 가정부문의 경우 LNG는 취사용으로 14%, 난방용으
로 86%가 사용되었고 또한 취사용은 계절적 요인의 영향을 받지 않는 수요의 특성이 있다. 따라서 그림 7에서 LNG 사용에 따른 배출량이 U자 형태를 보이 고 있는 것은 난방용으로 사용된 LNG 때문이며, 이 는 기온과 관련성이 커서 겨울에 사용량이 많고 여 름에 사용량이 적다. 그림 7에서 취사용도로 사용된 14%의 LNG 배출량 부분을 빼면 난방용도로 사용된 온실가스 배출량이 산출된다. 2007년 서울시 가정부 문의 전기, LNG, 석유류 사용에 의한 온실가스 배출 량의 비중은 각각 45% : 52% : 3%로 나타났다(표 5).
전기사용에 따른 온실가스 배출량 월별추세는 겨울 과 여름에 높게 나타나는데 이는 겨울철 전기난방 (전기보일러, 전기온돌 등)의 사용과 여름철 에어컨, 선풍기의 사용에 그 원인이 있다. 전기는 크게 난방, Fig. 6. Annual GHG emissions trend by energy sources in
Seoul (unit: 1,000 tCO2eq).
50000
40000
30000
20000
10000
0
Fig. 7. Monthly emissions of residential sector in 2007 (unit: 1,000 tCO2eq).
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Electricity LNG Petroleum
Electricity LNG Petroleum Total
냉방, 급탕, 환기, 조명 용도로 사용되는데, 가전기기 전력사용량 통계자료와 월별 온실가스 배출량 그래 프 분석을 통해 배출시설별 계량기가 설치되어있지 않더라도 각 용도별 온실가스 배출량의 근사치를 도 출할 수 있게 된다. 이를 통해 각 용도별 배출현황을 파악하여 맞춤형 온실가스 감축방안 수립에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
그림 8은 상업 및 공공부문에서 2007년의 에너지 원별 월별 배출량을 나타낸 것이다. 가정부문보다 전 력사용에 따른 온실가스 배출량이 많은 부분을 차지 함을 알 수 있다.
이 그래프에서 전력사용에 따른 배출량의 경우 여 름에 증가한 부분이 냉방을 위한 배출량이라고 추론 할 수 있으며 이 부분의 면적을 구함으로써 전력사 용에 의한 배출량 중 냉방을 위한 배출량을 도출할 수 있게 된다. 또한 Korea Energy Economics Institute (2009)에 따르면 2007년의 전국 상업 및 공공부문에 서의 용도별 전력사용 비율은 난방 및 급탕 (14%), 온수 (2%), 냉방 (20%), 취사 (2%), 설비 (19%), 조명 및 기타(42%)로 집계되었으며, LNG 사용 비율은 난 방 및 급탕 (47%), 온수 (15%), 냉방 (16%), 취사 (21%), 기타(1%)로 집계되었다. 따라서 이런 각종 통 계자료를 서울시의 월별배출량 그래프(그림 8)와 비 교분석 함으로써 상업 및 공공부문의 전력 및 LNG 사용의 세부 내역을 근사적으로 도출할 수 있게 된다.
4. 결론 및 요약
본 연구에서는 1999년부터 2009년까지 총 11년간
(132개월)의 서울시 월별 부문별 에너지 사용량을 분석하여 월별 부문별 온실가스 배출량을 산정하고 그 배출특성을 분석하였다.
월별 추세 분석에서 전력사용량은 상업부문에서 가장 많았고 8월에 가장 높고 1월에 두번째로 높은 w자형 패턴이 일정하게 반복되었으며 1999년부터 지속적으로 증가하는 것으로 나타났다. LNG 사용량 의 경우에는 가정부문에서 서울시 전체의 57%~
67%를 소비하고 있었으며 1월에 가장 높고 8월에 가장 낮은 규칙적인 패턴이 반복되었다.
온실가스 배출량의 11년간에 걸친 월별 부문별 분 석에서도, 총 온실가스 배출량은 여름에 가장 적고 겨울에 가장 많은 싸이클이 반복되는 일정한 패턴이 관찰되었다. 부문별 추세에서는 가정부문, 상업부문, 공공부문, 에너지산업부문에서 동일한 패턴을 보이고 있는 반면 수송부문과 산업부문은 그 반대의 배출특 성을 보여주었다. 본 연구는 자료확보 등의 어려움으 로 폐기물 및 누출에 의한 배출량과 흡수원에 의한 흡수량은 배출량 산정에서 제외 되었고 전력부분을 제외하고는 Tier 1 수준에서 진행되어 향후 후속연구 에 의해 이는 보완될 것으로 기대한다.
본 연구가 향후 서울시의 시계열적 에너지 소비구 조의 분석과 서울시 온실가스 배출량의 월별 베이스 라인 산정 및 미래 에너지 소비량∙온실가스 배출량 예측 등의 후속연구의 기초자료로 활용되어 감축정 책 수립에 기여할 수 있기를 희망하며, 또한 월별∙
일별 서울시의 기온 분석과 더불어 기후변화의 월별 영향 및 적응에 관한 연구의 기초자료로도 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
감사의 글
본 연구는 국토해양부 첨단도시개발사업의 연구비 지원 (11CHUD-C060589-01-000000)에 의해 수행되 었습니다.
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tor in 2007 (unit: 1,000 tCO2eq).
2000
1500
1000
500
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Electricity LNG Petroleum Total
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