†
Corresponding author : E-mail: [email protected]
접수일자: 2012. 4. 26 / 수정일자: 2012. 5. 30(1차), 6. 13(2차) / 채택일자: 2012. 6. 15
Vol. 3, No. 2, 2012, pp. 117～128국내 냉동 및 냉방부문 온실가스 배출량 산정 - 2006 IPCC GL Tier 2b 적용 -
Estimation of Domestic Greenhouse Gas Emission of Refrigeration and Air Conditioning Sector adapting
2006 IPCC GL Tier 2b Method
신명환†ㆍ유영숙ㆍ서경애ㆍ이수빈ㆍ임철수ㆍ이석조 Shin, Myung-Hwan†, Lyu, Young-Sook, Seo, Kyoung-Ae,
Lee, Sue-Been, Lim, Cheolsoo and Lee, Sukjo 국립환경과학원 기후변화연구과, *고려대학교 기후환경학과
Climate Change Research Division, National Institute of Environmental Research,
*Department of Climatic Environment, Korea University
요 지
우리나라는 기후변화 대응과 경제성장의 선순환 구조를 정착하고, 온실가스 감축의무에 대한 국 제사회의 요구와 압박에 효과적으로 대응하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 특히 국제사회에 발표한 국가 온실가스 중기 감축목표(2020년 BAU 대비 30% 감축)의 이행을 위하여 부문별 업종별 온실가스 감축목표 설정 및 할당, 다(多)배출원에 대한 온실가스․에너지 목표관리제 적용 등 단계 적인 온실가스 감축을 위한 정책을 추진 중에 있다. 이와 같은 제도의 성공적 정착과 시행을 위해 서는 보다 정확하고 신뢰도 높은 부문별 온실가스 인벤토리가 필요하다. 특히 불소계 온실가스 (HFCs, PFCs, SF
6)는 대표적 온실가스인 CO
2에 비교하여 GWP(global warming potentail)가 높아 지구온난화에 미치는 영향이 큼에도 불구하고, 우리나라에서는 아직까지 이에 대한 배출원 파악, 적 용 가능한 활동자료 수집, 배출량 산정 등 체계적인 배출 통계 구축을 위한 연구가 부족한 실정이 다. 따라서 본 연구에서는 불소계 온실가스 배출원 중 냉매(HFCs)를 사용하는 냉동 및 냉방부문을 중심으로 온실가스 배출량 산정방법론의 적용 타당성을 검토하였으며, 검토된 방법론을 이용하여 이동형 에어컨, 고정형 에어컨, 가정용 냉동장치, 상업용 냉동장치에 대한 온실가스 배출량을 산정 하였다. 우선 방법론 측면에서 살펴보면, 냉동 및 냉방부문의 온실가스 배출량 산정에 있어 국가고 유배출계수 개발이나 산업부문의 활동 자료 통계 DB의 구축이 미비한 실정이므로 2006 IPCC 가이
드라인의 Tier 2a(배출계수 접근법)보다는 Tier 2b(물질수지 접근법)가 적절하다고 판단된다. 2009년 도 냉동과 냉방부문의 냉매사용에 따른 온실가스 배출량(CO
2eq.) 산정 결과, 이동형 에어컨은 1,974,646 ton/year, 고정형 에어컨은 1,011,754 ton/year, 가정용 냉동장치는 4,396 ton/year, 상업용 냉동장치는 1,263 ton/year으로 총 2,992,037톤으로 산정되었다.
키워드 : 냉동 및 냉방, 냉매, 불소계 온실가스, 인벤토리
ABSTRACT
The Government of South Korea has continued its effort to fixate virtuous circle of economic growth and climate change response to cope with international demands and pressure to commit- ment for greenhouse gas reduction effectively. Nationally, Korean Government has established "En- forcement of the Framework Act on Low carbon, Green Growth"(2010. 4. 13) to implement na- tional mid-term GHG mitigation goal(30% reduction by 2020 compare to BAU), which established the foundation for phased GHG mitigation by setting up the sectoral and industrial goal, adopting GHG and Energy Target Management System. Also, follow-up measures are taken such as pla- nning and control of mid-term and short-term mitigation target by detailed analysis of potential mitigation of sector and industry, building up the infrastructure for periodic and systematic analysis of target management. Likewise, it is required to establish more accurate, reliable and detailed sectoral GHG inventory for successfully establishment and implement the frame act. In comparison to the CO
2emission, Especially fluorinated greenhouse gases (HFCs, PFCs, SF
6) are lacking re- search to build the greenhouse gas inventories to identify emissions sources and collection of the applicable collection activities data. In this study, with the refrigeration and air conditioning sector being used to fluorine refrigerant(HFCs) as the center, greenhouse gas emission estimation metho- dology for evaluating the feasibility of using this methodology look over and mobile air condi- tioning, fixed air conditioning, household refrigeration equipment, commercial refrigeration equip- ment for the greenhouse gas emissions were calculated. First look at in terms of methodology, refrigeration and air conditioning sector GHG emissions in developing country-specific emission factors and activity data of the industrial sector the construction of the DB is not enough, it's 2006 IPCC Guidelines Tier 2a (emission factor approach) rather than the Tier 2b (mass balance approach) deems appropriate, and each detail by process, sectoral activity data more accurate, if DB is built Tier 2a (emission factor approach) can be applied will also be judged. Refrigeration and air conditioning sector in 2009 due to the use of refrigerant greenhouse gas emissions (CO
2- eq.) assessment results, portable air conditioner 1,974,646 ton to year, fixed-mount air conditioner 1,011,754 ton to year, household refrigeration unit 4,396 ton to year, commercial refrigeration equipment 1,263 ton to year was estimated to total 2,992,037 tons.
Key words : Refrigeration and Air Conditioning, Refrigerants, Inventory
1. 서론
불소계 온실가스는 HFCs, PFCs, SF
6등을 통 칭하며, 주로 몬트리올 의정서에 의해 생산과 사 용이 금지된 CFC(염화불화탄소)나 HCFC(수소화 불화탄소)의 대체물질로 이용된다. 불소계 온실가 스는 열이나 산성 등에도 화학적 분해가 일어나 지 않는 안정한 물질로서, 환경이나 인체에 영구 적으로 잔존하는 것으로 알려져 있다. HFCs(수소 화불화탄소)는 CFC계 가스 사용의 대체가스로서 사용되고 있으며, 탄소계열이면서 염소를 포함하 고 있지 않아 오존층 파괴지수가 거의 없는 것으 로 알려져 있다. 온실효과는 CO
2의 140～11,700 배(2006 IPCC Guidelines, 2007)에 달하며 주로 냉장고, 에어컨, 절연용 폼의 생산 등과 같은 용 도로 사용되는데, 주 용도는 냉매이다. 냉매의 부 문별 사용량은 공조기기(37%), 냉장고(36 %), 에 어 컨디셔너(15%), 냉동설비(11%) 순이었다(한국 냉동공조협회, 2010). 우리나라의 경우, HFCs를 거의 대부분 수입에 의존하고 있는데, R-134a (HFC-134a)는 국내 자동차 에어컨 냉매로 이용 되고, R-410a와 R-22는 국내용 가정용 에어컨과 냉장고, R-134a는 김치냉장고에 주로 사용되고 있다(국립환경과학원, 2008). PFCs는 반도체 생 산 중 화학증착공정(CVD)이나 알루미늄 생산에 주로 사용되며, 현재 우리나라에서는 전량 반도 체 제조공정에 사용되고 있다. SF
6은 주로 절연 목적으로 사용되며, 전기 전송과 배전에 사용되 는 전기 절연체, 전류 차단 장비에 사용되고 있 다(한국생산기술연구원, 2010). 또한, 고압 가스- 절연 전송선과 다른 장치에 일부 사용되기도 하 지만, 대부분 가스 차단개폐기(GIS)와 회로 차단 기에 사용되고 있다.
교토의정서 상 온실가스 의무감축 부담을 갖고 있는 AnnexⅠ국가의 온실가스 배출 증감율 분석 결과(1990～2007년), 관리대상 온실가스 중 CO
2, CH
4, N
2O 등은 배출량이 감소하고 있으나, 불소 계 온실가스의 경우 14.8% 가량 배출이 증가하
고 있음을 확인하였다(국립환경과학원, 2009). 또 한, AnnexⅠ국가에서 오존파괴물질의 대체물질, 즉 불소화합물 사용 부문의 온실가스 실제 배출 량에서 냉동 및 냉방 부문이 73%로 가장 많은 비중을 차지하는 것으로 나타났으며, 배출량도 지속적으로 증가하는 추세에 있다.
본 연구에서는 IPCC 가이드라인과 해외사례를 참고하여 국내 실정에 맞는 냉동과 냉방 부문 온 실가스 배출량 산정방법에 대한 적용 타당성을 검토하였고, 이동형 에어컨(자동차 에어컨), 고정 형 에어컨(가정용 에어컨), 가정용 냉동장치(냉장 고, 김치냉장고), 상업용 냉동장치(업소용 냉장고) 에 대한 보다 신뢰도 높은 온실가스 인벤토리를 구축하고자 하였다.
2. 냉동과 냉방부문 온실가스 배출량 산 정방법론 분석 및 선정
2.1 연구 대상
2006 IPCC 가이드라인의 냉동과 냉방(RAC) 부문은 이동형 에어컨, 고정형 에어컨, 가정용 냉 동장치, 산업용 냉동장치, 수송용 냉동장치, 상업 용 냉동장치의 6개의 하위 용도 영역으로 분류된 다. 본 연구에서는 다양한 냉매 중 우리나라의 냉동 및 냉방 부문에서 활용도가 높은 R-22, R-410a, R-134a, R-407c을 대상으로 하였고, 활 동자료 구분을 기준으로 이동형 에어컨(자동차 에 어컨), 고정형 에어컨(가정용 에어컨, 사업용 에 어컨), 가정용 냉동장치(냉장고, 김치냉장고), 상 업용 냉동장치(업소용 냉장고)를 대상(Fig. 1)으로 연구를 수행하였다.
2.2 1996 및 2006 IPCC 가이드라인 방법론 비교․분석
본 연구에서는 국내 실정에 적합한 냉동과 냉
방(Refrigeration and Air Conditioning, RAC) 부
문의 온실가스 배출량을 산정하기 위해 1996 및
Level 1 Level 2 Level 3
2. 산업공정 2F. Halocarbon 및 sulfurhexafluorid 소비
2F1. 냉동/냉방 2F2. 발포제 2F3. 소화기 2F4. 에어로졸(연무제, 분무제)
2F5. 솔벤트 2F6. 기타
Table 1. Product uses as substitutes for ozone depleting substances categories in 2006 IPCC Guideline
※ 2006 IPCC Guideline
냉동 및 냉방
이동형 에어컨 고정형 에어컨 가정용 냉동장치
이동형 에어컨 가정용 에어컨 가정용 냉장고
상업용 에어컨
산업용 냉동장치 수송용 냉동장치 상업용 냉동장치
냉동 컨테이너 냉동탑차 업소용 냉장고
중대형 냉장고
Fig. 1. Emission sources of refrigeration and air conditioning sector by 2006 IPCC Guideline.
2006 IPCC 가이드라인을 활용해 적용 타당성을 검토하고자 하였다.
먼저 가이드라인별(1996, 2006 IPCC 가이드라 인) 냉동과 냉방부문을 포함하는 오존층 파괴물 질의 불소화 대체물질의 배출부문을 살펴보면, 1996 IPCC 가이드라인의 경우 Tier 1a/b 방법에 의한 잠재배출량 산정방법을 제시하고 있다. Tier 1a 방법은 화학물질 자체만의 총량(bulk) 형태로
수출, 수입된 양만을 고려한 잠재배출량 산정방
법으로, HFC를 포함하는 제품의 수입 및 수출량
에 따라 배출량이 좌우되기 때문에 배출량의 과
소/과대산정의 위험성 높고, 정확도가 낮게 나타
나는 단점을 가지고 있다. Tier 1b 방법은 식 (1)
과 같이 Tier 1a에서 고려한 화학물질 이외에 냉
동 및 냉방 제품, 소화기, 솔벤트, 발포제, 살충제
등 HFCs가 사용되는 많은 제품을 대상물질로 하
여 배출량을 산정하는 방법이다.
G
HFC-xxx= G(Unit i) × n(Unit i) × F
HFC-xxx(Unit i) + … + G(Unit m) × F
HFC-xxx(Unit m)
(1)
G
HFC-xxx= 냉각장치 unit에 충전된 HFC-xxx의
총수입(수출)량
G(Unit i) = 타입 "i" (i=i → m)의 냉각장치 unit에 냉각 충전제
n(Uint i) = 타입 "i"의 수출(수입)된 냉각 unit 개수
F
HFC-xxx= "i" 타입 unit의 냉각장치 안의 HFC- xxx의 구성비
1996 IPCC 가이드라인의 Tier 2 방법은 생산, 운전, 폐기단계에서의 배출량을 모두 합산하는 방식으로 개별적인 화학물질의 실제 배출량을 구 하는 산정방법으로 식 (2)와 같다. 이 방법은 산 정식에서 요구하는 세부적인 입력데이터의 수집 이 가능할 경우에 적용가능하며, 방법론의 적용 을 위해 상향식 또는 하향식의 접근방식 중 하나 를 선택해야 한다. 상향식은 단위제품당 HFC의 소비량을 이용해 배출량을 산정하는 방법이며, 하향식은 공정과 제품의 배출 특성 및 소비의 분 포 특성을 고려한 접근방식이다.
E
total,t= E
assembly,t+ E
operation,t+ E
disposal,t(2) E
assembly,t= E
charged,t․(k/100) (2a)
E
assembly,t= 시스템 제조 및 조립에서의 배출량
E
charged,t= 새로운 시스템에 충전된 냉매의 양
k = 충전된 냉매의 손실율 (%)
E
operation,t= E
stock,t․(x/100) (2b)
E
operation,t= 시스템 가동 중에 방출된 HFC의 양
E
stock,t= 시스템에 남아 있는 HFC의 양
x = 저장고에 충전된 총 HFC에서 매년 누출 되는 비율 (%)
E
disposal,t= E
i charge,(t-n)․(y/100)․(100—z)/100 = E
i charge,(t—n)․Q (2c)
E
disposal,t= 시스템 폐기시 방출되는 HFC의 양
E
i charge,(t—n)= 설치된 새로운 시스템에 최초
충전된 HFC의 양 n = 평균 장비의 수명
y = 최초 충전된 양 대비 폐기시 시스템에 잔존하는 HFC의 양의 비율 (%)
z = HFC의 회수율
Q = 시스템에 최초 충전된 화학물질의 양 대 비 폐기시 방출되는 HFC 양의 비율 (%)
1996 IPCC 가이드라인의 Tier 2 방법은 2006 IPCC 가이드라인의 Tier 2b(물질수지 접근법)과 동일한 내용의 산정방법이다.
2006 IPCC 가이드라인에서는 Tier 1, Tier 2a/b 방법론을 제시하고 있다. Tier 1방법은 현 보고년도에서 제품의 도입년도까지 냉장고의 재 고에 대해 계산하는 방식으로(에너지경제연구원, 2008) 냉동 및 냉방부문 전체를 산정하기 위한 산정방법으로는 적절하지 않으며, 산정방법에 대 한 산정식도 가이드라인에서는 구체적으로 제시 하고 있지 않기 때문에 적절하지 않다. Tier 2a (배출계수 접근법)은 식 (3)과 같이 다수의 선진 국에서 국가보고서 작성의 기본방법론으로 적용 하고 있지만, 이들 국가들은 대부분 국가 고유 배 출계수를 갖고 있는 국가들로서, 국가 고유배출계 수 개발이 미흡한 국내의 경우 적용하기 어렵다.
E
total,t(Tier 2a(배출계수 접근법)에 의한 냉매
배출량) = E
containers,t+ E
charge,t+ E
lifetime,t+ E
end-of-life,t(3) E
containers,t= RM
t․c/100 (3a)
E
containers,t= t년도 모든 HFC 용기로부터의 배
출 (kg)
RM
t= t년도 모든 냉동 용도의 새로운 설비
와 보수에 대한 HFC 시장 (kg) c = 현재 냉동 시장의 HFC 용기 관리에 대
한 배출계수 (%)
E
charge,t= M
t․k/100 (3b)
E
charge,t= t년도, 시스템 제조/조립 중의 배출
(kg)
M
t= t년도 새로운 설비에 충전된 HFC의 양 (하위용도 당) (kg)
k = 새로운 설비로 충전된 HFC의 조립 손실 에 대한 배출계수(하위용도 당) (%) E
lifetime,t= B
t․x/100 (3c)
E
lifetime,t= t년도에 시스템 작동 중에 배출된
HFC의 양 (kg)
B
t= t년도에 기존의 시스템에 저장된 HFC의 양(하위용도 당) (kg)
x = 작동 중 하위용도 뱅크(bank) HFC의 연 간 배출량(즉, 배출계수)
E
end-of-life,t= M
t-d․p/100․(1—
rec,d/100) (3d)
E
end-of-life,t= t년도 시스템 폐기시 배출된 HFC
의 양 (kg)
M
t-d= (t—d)년도에 설치된 새로운 시스템에 초기 충전되 HFC의 양
p = 폐기된 설비에 남아 있는 HFC의 충전 량, 완전 충전된 양을 백분율로 표시 (%)
rec,d
= 폐기시 회수 효율성, 시스템에 포함된
HFC에 관련된 회수된 HFC의 비율 (%)
마지막으로 Tier 2b(물질수지 접근법)의 경우 에는 배출량을 신규 냉매의 연간 판매고에서 신 규설비의 총 충전된 양을 차감한 것과 폐기된 설 비의 최초 충전량에서 의도적인 파괴량을 차감한 것을 합하는 방식을 제시하고 있으며, 이 방법론 은 설비의 재고량과 설비대수 등의 인자를 활용
하여 배출량 산정이 가능하므로 국내의 냉동 및 냉방부문의 온실가스 배출량 산정에 적합하다고 판단된다.
Tier 2b(물질수지 접근법)에 의한 냉매 배출량
= 새로운 냉매의 연간 판매량 — 새로운 설비의 총 충전량 + 폐기되는 설비의 본 래 총 충전량 — 의도적인 파괴량 (4)
2.2.1 부문별 배출량 산정방법 2.2.1.1 이동형 에어컨
국내 자동차 회사들은 1988년 발표된 몬트리 올의정서 이후 자동차 냉매로 주로 사용된 R-12 대신 HFC-134a를 대체냉매로 사용하게 되었다.
이에 물질수지법을 이용해서 HFC-134a의 생 산, 사용, 수리 및 사고 그리고 폐기의 배출량을 산정하고 각각의 배출량을 합산하여 이동형 에어 컨으로부터의 온실가스 배출량을 산정하였다.
자동차 냉매 배출량(kg/yr) = Ʃ(생산된 자동차 수 × 차종별 냉매 충전량(g/대) × 생산 시 누출율) + Ʃ(운행 중인 자동차 수 × 차종 별 냉매 충전량(g/대) × 운행 시 누출율) + Ʃ(폐기된 자동차 수 × 차종별 냉매 충 전량(g/대) — 회수된 냉매량 (5)
이동형 에어컨 배출량 산정에 필요한 활동도는
생산된 자동차 수, 차종별 냉매 충전량, 운행 중
인 자동차 수, 폐기된 자동차 수 등으로, 생산 및
운행 중인 자동차 수는 한국자동차공업협회, 등
록대수는 한국자동차공업협회와 국토해양부, 폐
기된 자동차 수는 한국자동차폐차업협회의 자료
를 이용하였다. 그리고 냉매 충전량은 H 공조에
서 제공한 차량 모델별 자료를 사용하여 차종별
로 평균한 값을 사용하였다. 수리시 배출량은 활
동자료의 미확보로 고려하지 않았으며, 생산 및
운행시 누출비율은 2006 IPCC 가이드라인 기본
값(Default value) 0.5%, 10%를 각각 적용하였다.
그리고 국내에는 실제로 회수된 냉매를 처리
․재활용하는 시설이 없는 것으로 조사되었기 때문 에 회수된 냉매량은 고려하지 않았다.
배출량은 차종별(승용차, 승합차, 화물차)로 분 류하였으며, 승용차에는 일반 승용차와 SUV, RV 를 포함시켰고, 승합차는 일반 승합차와 버스를 포함시켰다. 그리고 화물차는 1톤에서 25톤 트럭 을 대상으로 하였다(국립환경과학원, 2010).
2.2.1.2 고정형 에어컨
고정형 에너컨은 대부분 R-410a와 R-22를 주 로 냉매로 이용하고 있는데, R-22는 HCFCs의 종 류로서 지구온난화 및 오존층 파괴의 문제점을 가지고 있어 친환경적 냉매인 R-410a가 대체냉매 로 대두되었다.
고정형 에어컨의 배출량 산정방법은 물질수지 법을 이용하여 R-410a의 생산시, 사용시, 수리시 및 사고시 그리고 폐기시 배출량을 산정하고, 각 각의 배출량을 합산하여 온실가스 배출량을 산정 하였다.
에어컨 배출량(kg/yr) = Ʃ(제품의 생산대수 × 냉매충전량(kg)×생산시 누출비율(%)) + Ʃ (운영중인 제품수(대)× 냉매충전량(kg)
× 사용시 누출비율(%)) + Ʃ(폐기 제품수 (대) × 냉매충전량(kg)) — 회수된 냉매의 양 (kg)) (6)
배출량을 산정하기 위한 활동도는 에어컨의 냉 매량, 에어컨의 생산대수, 생산시 누출비율, 운영 중인 제품 수, 폐기된 제품 수 등이 있으며, 운영 중인 제품 수는 우리나라에서 생산된 제품 중에 서 출하된 제품 자료(한국냉동공조협회, 2009)를 이용하였으며, 생산시 제품 수는 해당연도의 생 산제품을, 운영시 제품수는 한 연도를 기준으로 에어컨 평균수명에 해당하는 연도의 출하제품 수 를 모두 합산한 값을 사용하였다. 즉, 에어컨 평
균수명은 5년(전력거래소, 2009)으로, 2007년 기 준으로 운영시 제품이라 한다면, 2003～2007년 간의 출하제품을 다 합하는 것이고, 폐기시 제품 은 2007년 기준으로 2003년 출하제품 수량으로 하는 것이다. 그러나 R-410a 의 적용시기가 2007 년이므로, 2007년의 운영시 제품 수는 2007년의 출하제품 수를, 2008년의 운영시 제품 수는 2007
～ 2008년의 출하제품 수를, 2009년의 운영시 제 품 수는 2007～2009년의 출하제품 수를 누적한 다. 그리고 폐기시 배출량은 2009년을 기준으로 2004년의 출하제품 수가 폐기된 제품 수이므로 산정에서 제외하였다.
우리나라 에어컨 평균 냉매량은 LG, 삼성, 만 도 등의 에어컨 제작사를 중심으로 조사하였으 며, 에어컨 유형별(천장형, 벽걸이형, 중대형 등) 냉매 데이터를 조사하였다. 생산시 누출되는 냉 매비율은 2006 IPCC 가이드라인의 (0.2%)을 적 용하였으며, 사용시 냉매 누출율은 IPCC의 누출 율 범위에서 중간값을 적용, 회수된 냉매량은 고 려하지 않았다(국립환경과학원, 2010).
2.2.1.3 가정 및 상업용 냉장고
현재 국내에서 사용되고 있는 냉장고에는 가정 용 냉장고, 김치 냉장고, 업소용 냉장고, 와인 냉 장고 등 여러 종류가 있다. 용도에 따라 각각 다 른 종류의 냉매를 적용하고 있으며, 가정용 냉장 고는 현재 주로 HFC-134a와 친환경냉매 R-600a 를 사용하고 있다. 업소용 냉장고의 경우, 현재 HFC-134a를 사용하고 있으나, 2008년 이전에는 R-12를 주로 사용하였다. 본 연구에서는 가정 및 상업용 냉동장치 중 가정용 냉장고와 김치냉장 고, 업소용 냉장고에 냉매로 사용되는 HFC-134 와 R-600a의 생산시, 운영시, 폐기시의 배출량을 모두 고려한 물질수지법에 의하여 배출량을 산정 하였다.
냉장고 배출량(kg/yr) = Ʃ(생산된 제품 수 × 생
산시 제품에 충전되는 총 냉매량 × 생 산시 누출되는 냉매비율) + Ʃ(운영 중인 제품 수× 운영 중인 제품당 냉매량 × 사 용시 냉매누출율) + Ʃ(폐기된 제품수 × 폐 기된 제품당 냉매량) — 회수된 냉매의 양 (7)
냉동장치의 배출량을 산정하는 데 필요한 활동 도는 각 제품수의 생산대수, 출하대수, 각 냉동장 치의 평균수명시간, 모델별 냉매량 등이 있다. 제 품의 생산대수와 출하대수는 한국공조협회의 자 료를 이용하였고, 각 냉동장치의 평균수명시간은 전력거래소의 ‘2009 가전기기 보급률 및 가정용 전력 소비행태 조사’ 자료를 이용하였으며, 모델 별 냉매량은 제작사의 자료를 이용하였다. 일반 냉장고의 평균 수명은 7년, 김치냉장고는 평균 수명 5.7년을 적용하였다. 산정방법은 에어컨과 유사하며, 평균 냉매량은 각각 130.2g, 90.1g이다.
업소용 냉장고의 경우, 평균 냉매량은 110.0g이 다.
생산시 배출량은 해당연도의 생산대수에 평균 냉매량을 곱하여 나오지만, 운영시 배출량은 해 당연도에서 7년간의 출하제품들을 누적하여 산정 되는 것으로, 실제로는 가정용 및 업소용 냉장고 의 경우, 2008년이 적용시기이므로, 2008년에는 2008년의 출하제품만, 2009년에는 2008～2009년 간의 출하제품 수에 평균냉매량을 곱하여 산정되 었다. 그리고 폐기시 배출량은 해당제품의 평균 수명년도 전의 제품들에 대부분 R-12이 적용되었
구 분 승용차 승합차 화물차 총합계
생산시 466,049 41,829 34,857 542,734
운영시 1,103,899 91,037 222,289 1,417,225
폐기시 13,385 459 821 14,665
합 계 1,583,333 133,325 257,967 1,974,624
Table 2. 이동형 에어컨 부문 온실가스 배출량 (단위 : CO
2eq. ton/year) 기 때문에 산정하지 않았다(국립환경과학원, 2010).
3. 연구 결과
3.1 냉동과 냉방(RAC) 부문 배출량 산정 결과 3.1.1 이동형 에어컨
이동형 에어컨의 불소계 온실가스 배출량 (CO
2eq.) 산정 결과, 총 배출량은 1,974,624 톤/년 으로 산정되었다. 승용차의 배출량은 1,583,333 톤/년으로 전체 배출량의 약 78%를 차지하는 것 으로 나타났으며, 배출량의 증가율도 큰 것으로 나타났다. 화물차의 배출량은 257,967 톤/년으로 점차 증가 추세에 있으며, 전체 대비 14%를 차지 하고 있다. 승합차는 133,324 톤/년으로 전체 배 출량의 7%를 차지하고 있으며, 2004년부터 배출 량이 감소하다가 2007년부터 다시 증가하는 것으 로 나타났다(Fig. 2).
승용차의 경우, 2009년을 기준으로 온실가스 배출량이 2002년에 비해 약 29% 가량 증가하였 다. 또한, 생산시 배출량은 전체 배출량의 평균 1%, 운행시 배출량은 전체 배출량의 평균 72%, 폐기시 배출량은 전체 배출량의 평균 27%로, 운 행시 배출량이 상당부분을 차지하고 있음을 확인 할 수 있다. 생산시 배출량은 전체 배출량의 평 균 0.4%, 운행시 배출량은 전체 배출량의 평균 76%, 폐기시 배출량은 전체 배출량의 평균 24%
로, 운행시 배출량이 승용차보다 약간 더 큰 것
을 확인할 수 있다. 그리고 2006년에 가장 최저
값을 나타내고, 그 이후로 지속적으로 증가하는
Fig. 2. Annual GHG emissions of mobile air conditioner by vehicle type.
추세를 보였다. 화물차의 배출량은 꾸준히 증가 하는 추세를 보였는데, 이는 생산대수나 등록대 수의 변화에 의해서라기보다는 폐차대수의 증가 로 인한 것으로 나타났다. 또한 화물차(트럭)는 승용차의 추세와 마찬가지로 지속적으로 증가하 여, 2009년에는 2002년에 비해 약 13% 가량 증 가하였다. 그리고 생산시 배출량은 전체 배출량 의 평균 0.34%로 전 차종 중 가장 낮은 비율을 보였으며, 운행시 배출량은 전체 배출량의 평균 89%로 전 차종 중에서 가장 높은 비율을 보였다 (Fig. 3).
또한, 이동형 에어컨의 활동도 자료는 지역별 로 자료가 수집되므로, 지역별 특성을 분석하였 다. 승용차의 경우, 경기도의 배출량이 가장 높은 것으로 나타났으며, 지속적으로 뚜렷하게 증가하 는 추세에 있고, 다음으로 서울의 배출량이 높게
Fig. 3. Annual GHG emissions of mobile air conditioner.
산정되었다. 승합차와 화물차의 경우, 승용차와 마찬가지로 경기도가 가장 높게 나타났으며, 다 른 지역의 경우, 증가와 감소 추세를 반복하여 나타냈다.
3.1.2 고정형 에어컨
고정형 에어컨(가정 및 상업용 에어컨)의 배출
량은 CO
2로 환산시, Fig. 4에 나타낸 바와 같이,
2007년 395,799톤, 2008년 663,504톤, 2009년
1,011,754톤으로 지속적으로 증가하는 경향을 나
타냈다(Fig. 5). 폐기시 배출량은 고정형 에어컨
의 평균 사용기간에 미치는 범위에 없어 고려하
지 않았으므로, 생산시와 운영시의 배출량만 고
려하였으며, 운영시 제품에 의한 배출량이 누적
되어 운영시 배출량이 점차 증가하는 것으로 나
타났다.
Fig. 4. GHG emissions of stationary air condi- tioner.
Fig. 5. GHG emissions of domestic, commercial air conditioner.
3.1.3 가정 및 상업용 냉장고
가정 및 상업용 냉동장치의 배출량은 2009년 을 기준으로 가정용 냉장고의 경우 CO
2환산시 총 2,691톤, 김치냉장고는 1,724톤, 업소용 냉장 고는 1,263톤으로 산정되었다. 가정용 냉장고는 본 연구에서 다루고 있는 냉매를 사용하는 냉장
구 분 고정형 에어컨 가정용 냉장고 업소용 냉장고 김치냉장고 이동형 에어컨 총합계
생산시 25,796 509 10 158 542,734 569,207
운영시 985,958 2,162 1,254 1,566 1,417,225 2,408,165
폐기시 - - - - 14,665 14,665
합 계 1,011,754 2,671 1,264 1,724 1,974,624 2,992,037
Table 3. 부문별 냉동 및 냉방장치 온실가스 배출량 (단위 : CO
2eq.ton/year) 고의 경우, 2009년에 생산대수 및 출하수량이 감 소하여 배출량도 전년도에 비해 적게 산정되었으 며, 김치냉장고의 경우에는 생산대수와 출하수량 이 계속 감소하지만, 운영시 배출량은 오히려 꾸 준히 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 업소용 냉장고의 경우, 생산대수와 출하수량이 2008년보 다 2009년에 증가하여, 온실가스 배출량은 약 2 배 차이를 보였다. 이와 같이 냉장고에 사용되는 냉매인 HFC-134a는 적용시기가 오래 되지 않아 서 HFC-134a에 의한 배출량 추이를 분석하기 어 려운 면이 있다. Fig. 5는 가정 및 상업용 냉동장 치의 생산시 배출량과 운영시 배출량을 나타낸 것으로 가정용 냉장고의 배출량 비중이 2008년에 는 60%, 2009년에는 47%로 가장 크게 나타났다.
김치냉장고의 배출비중은 2008년에는 29%, 2009 년에는 30%를 차지하였으며, 업소용 냉장고는 2008년 11%, 2009년 22%의 배출비중으로 나타 났다.
Table 3은 부문별 냉동 및 냉방장치의 온실가
스 배출량을 생산, 운영, 폐기시로 구분하여 나타
내었다. 전체 불소계 온실가스 배출량(CO
2eq.)은
2,992,037 톤/년으로 산정되었으며, 운영시 배출
량이 2,408,165 톤/년으로 생산, 폐기시와 비교하여
가장 높게 나타났다. 부문별로 살펴보면, 이동형 에
어컨이 가장 높은 배출량을 나타냈으며, 1,974,624
톤/년으로 전체의 66.0%를 차지하였다. 고정형
에어컨은 두 번째로 배출량이 높은 것으로 나타
났으며, 1,011,754 톤/년으로 전체의 33.8 %를 차
지하였다. 가정용 냉장고, 김치냉장고, 업소용 냉
장고는 각각 0.1% 내외의 작은 비중을 차지하는 것으로 나타났다.
3.2 인벤토리 결과 비교
인벤토리 연구의 특성상 과학적 검증이 어려운 것이 사실이지만, 본 연구의 결과를 간접적으로 나마 평가하기 위해 온실가스종합정보센터에서 작성한 국가 온실가스 인벤토리 보고서(NIR) 및 에너지경제연구원, 한림대학교 기후변화연구센터 의 연구의 결과를 비교하였다.
먼저 국가 온실가스 인벤토리 보고서에서는 할 로카본 소비(2F) 부문을 세부 카테고리로 구분하 지 않고, 수집되는 활동자료가 용도별(냉장용, 소 화 장치용 등), 단계별(충전, 사용, 폐기)의 구분 이 불가능하므로 가스별 총합을 기준으로 잠재 배출량을 산정하였다.
둘째로 에너지경제연구원의 연구 결과를 살펴 보면, 2006 IPCC 가이드라인의 국내 적용 가능 성을 검토한 부분에서 가이드라인별 냉동 및 냉 방부문 온실가스 배출량 산정방법은 제시하고 있 지만, 용도별 가스 소비량 통계, 가스의 생산, 수 입, 수출, 폐기량을 구분하여 산출하고 있지 않으 므로, 냉동 및 냉방부문의 온실가스 배출량 산정 이 불가능하며, 활동자료의 확보가 우선시 되어 야 한다고 말하고 있다.
마지막으로 한림대학교 기후변화연구센터에서 승용차 사용단계에서 에어컨 냉매로 이용되는 온 실가스 HFC-134a 배출 특성에 대한 연구를 진행 하였다. 이 연구에서는 승용차의 운행단계에서의 HFC-134a 배출 특성에 관한 조사를 실시하였고, 실제 차량을 이용해 연간 탈루율을 직접 계산함 으로써 HFCs 온실가스 감축 및 관리청책의 기초 자료로서의 활용 가능성을 제시하고 있다. 하지 만 이 연구자료는 불소계 온실가스 배출량은 공 개하지 않았으며, 운행단계에서의 평균 연간 탈 루율만을 제시하고 있어 본 연구 결과와의 직접 적인 비교는 불가능하다고 하겠다.
즉, 국내에서는 아직 무역협회 자료를 이용한 잠재 배출량 산정 외에는 냉동 및 냉방부문에 대 한 인벤토리 통계구축의 사례가 전무한 실정이 다. 따라서 본 연구 결과가 비록 할로카본 소비 의 여러 세부 카테고리 중 냉동 및 냉방 부문에 한정되지만, 국내 불소계 온실가스 배출량을 추 정한 자료로써 그 의미는 크다고 하겠다.
4. 결론
본 연구에서는 온실가스 배출량 기여도가 높은 국내 산업부문 중 불소계 온실가스 배출원을 대 상으로 IPCC 가이드라인과 해외사례를 참고하여 국내 실정에 맞는 냉동과 냉방 부문 온실가스 배 출량 산정방법에 대한 적용 타당성을 검토하였 다. 그리고 이동형 에어컨(자동차 에어컨), 고정 형 에어컨(가정용 에어컨), 가정용 냉동장치(냉장 고, 김치냉장고), 상업용 냉동장치(업소용 냉장고) 에 대한 보다 신뢰도 높은 온실가스 인벤토리를 구축하였다.
방법론 측면에서 살펴보면, 냉동 및 냉방부문 의 온실가스 배출량 산정에 있어 국가고유배출계 수 개발이나 산업부문의 활동자료 통계 DB의 구 축이 미비한 실정이므로 2006 IPCC 가이드라인 의 Tier 2a(배출계수 접근법)을 활용하기엔 국내 배출 특성을 반영하기는 힘들 것이라 판단되었 다. 이에 세부 공정별로 사용된 냉매량 자료의 수 집 유무에 관계없이 제품별 냉매 충전량만으로도 온실가스 배출량 산정이 가능한 Tier 2b(물질수 지 접근법)이 적절하다고 판단되며, 각 세부 공정 별, 부문별 활동자료 DB가 구축된다면 보다 Tier 2a(배출계수 접근법) 적용도 가능하리라 판단된다.
2009년도 냉동과 냉방부문의 냉매 사용에 따
른 온실가스 배출량(CO
2eq.) 산정 결과, 이동형 에어
컨은 1,974,624 톤/년, 고정형 에어컨은 1,011,754
톤/년, 가정용 냉동장치는 4,396 톤/년, 상업용 냉
동장치는 1,263 톤/년으로 총 2,992,037 톤/년으
로 산정되었다. 세부 부문별로 살펴보면, 이동형
에어컨의 경우 2002년도 1,137,341톤에서 2009년 도 1,518,942톤으로 33.6% 증가했으며, 전체 배 출량의 78%를 차지하는 승용차 부문의 배출량이 2002년 대비 29% 증가한 것이 전체 배출량 증가 에 크게 기인한 것으로 나타났다. 고정형 에어컨 (가정 및 상업용 에어컨)의 경우, 2007년도 395,799 톤에서 2009년도 1,011,754톤으로 155.6% 증가 한 것으로 나타났다. 이는 평균 수명을 고려하는 배출량 산정방법에 따라 생산되는 제품의 수는 오히려 2007년과 비교해 28.2% 감소했으나, 운영 되는 제품에 의한 배출량이 누적되어 배출량이 점차 증가하는 것으로 나타났다. 가정용 냉장고 의 경우는 생산대수 및 출하수량이 전년도에 비 해 적게 산정되어 배출량이 2,934톤에서 2,671톤 으로 8.9% 감소했으며, 상업용 냉장고는 김치냉 장고는 생산대수와 출하수량의 감소했음에도 불 구하고 운영 시 배출량의 꾸준한 증가로 2008년 도 대비 각각 139.4%, 22.6% 증가하였다.
현재 한국냉동공조협회의 활동자료가 품목별생 산/출하통계, 년도별생산/출하통계, 수출입통계 등 다양하게 제시되고 있지만, 이외에 폐기량, 충전 율, 누출율 등의 자료가 미비하며, 불소계 온실가 스 배출량 산정에 있어서 어려움이 많은 것이 사 실이다. 향후 정부와 산업계 간의 활동자료 구축 인프라가 국내에 정착되고, 공정에 적합한 국내 배출계수가 개발에 대한 연구가 지속으로 진행된 다면 보다 정확한 인벤토리 구축이 가능할 것으 로 예상된다. 전 세계적으로 불소계 온실가스 배 출량이 지속적으로 증가하고 있고, 그 잠재력이 IPCC에서 제시하는 타 온실가스에 비해 큰 것으 로 비추어 볼 때, 냉동 및 냉방 부문외에 전자산 업, 화학산업 등 불소계 온실가스를 다량 이용하 는 배출원에 대한 실제배출량 산정과 인벤토리 구축이 필요성이 더욱도 대두될 것으로 사료된다.
참고문헌
