에너지 자립형 탄소중립 표준학교 연구

임명주 세종대학교 대학원 2023 국내박사

The 21st Session of the Conference of the Parties(COP21) to the United Nation Framework Convention on Climate Change(UNFCCC) was held in Paris in December 2015 to cope with the global climate change problem. The Paris Agreement sets out a global framework to avoid dangerous climate change by limiting global warming to well below 2℃ above pre-industrial levels and pursuing efforts to limit it to 1.5℃. In October 2021, Korea raised the National Greenhouse Gas Reduction Goal (NDC) for 2030 to “40% reduction in greenhouse gas emissions in 2018.” In October 2022, 『the Carbon Neutral and Green Growth Promotion Strategy』 was established, and it was deliberated and decided at the Cabinet meeting in April 2023. In order to strengthen the energy efficiency of buildings in accordance with carbon neutral and green growth promotion strategies, the scope of mandatory zero energy buildings for new buildings will be expanded to all public and private buildings(total floor area of more than 500㎡) by 2030. Schools are one of the public buildings and are subject to mandatory zero-energy buildings and green remodeling of new buildings. Greenhouse gases emitted by schools can be reduced by improving energy efficiency, such as installing renewable energy facilities and replacing LEDs, and energy reduction activities due to changes in students' behavior through education can also contribute to reducing greenhouse gases in schools. This is because schools have educational purposes in addition to being public buildings. The purpose of carbon neutral schools is to establish new roles and models for schools in responding to climate change. This is the most differentiated point from Zero Energy School, which focuses on the school building itself. In order to achieve carbon neutrality in schools, all zero energy factors such as solar power generation and lighting replacement, as well as educational factors such as lighting saving and operating air conditioners, should be considered. In order to achieve carbon neutrality in schools, scenarios including technical factors and educational behavior improvement were constructed. The reference scenario is a scenario that calculates the power consumption, cost, and greenhouse gas emissions of the school subject to study for one year in 2021. Scenario I a scenario that applies rooftop solar power generation, lighting replacement, and green school life. Scenario II is is a scenario that applies rooftop-type solar power generation, building-integrated solar power generation, and green school life. Scenario III is a scenario that applies rooftop-type solar power generation, building-integrated solar power generation, lighting replacement, and green school life. By calculating the amount of greenhouse gas reduction and energy cost for each scenario, a carbon-neutral school optimization plan is derived. The scenario was analyzed through RETScreen, a simulation tool designed to enable energy production and cost analysis such as renewable energy facilities, installation costs, and power generation. As a result of the scenario analysis, first, in the baseline scenario, the power consumption used by the school under study during the year 2021 was 544 MWh, and the carbon emission was 249.91 tCO2eq. Second, in Scenario I, 35.48 tCO2eq. was emitted without achieving complete carbon neutrality. Third, in Scenario II, the amount of greenhouse gas that was carbon neutral and further reduced was 64.84 tCO2eq. Fourth, in Scenario III, the amount of greenhouse gas that is carbon neutral and further reduced is 69.44 tCO2eq. The optimization scenarios for energy production and greenhouse gas reduction were analyzed. Scenario III, which has the largest optimization result of 128%, is an optimization scenario for energy production and carbon emission reduction. As a result of analyzing the energy cost optimization scenario, the Scenario III with the largest net present value (NPV) of $26,324 is the energy cost optimization scenario. In this study, ‘Scenario Ⅲ’ is an optimized carbon-neutral method, so a carbon-neutral standard school model is proposed based on this. 2015년 12월 파리에서 개최된 제21차 당사국총회(COP21)에서 파리협정이 채택되었으며, 국제사회는 지구의 평균기온 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 이내로 억제하고, 더 나아가 1.5℃ 이내로 제한하기로 합의하였다. 2021년 10월 우리나라는 2030년 국가 온실가스 감축목표(NDC)를 ‘2018년 온실가스 배출량 대비 40% 감축’으로 상향하였다. 2022년 10월에는 『탄소중립·녹색성장 추진전략』이 수립되어, 2023년 4월 국무회의에서 심의·의결되었다. 탄소중립·녹색성장 추진전략에 따라 건물의 에너지 효율을 강화하기 위하여 신축 건축물의 제로에너지건축물 의무화 대상의 범위를 2030년에는 모든 공공 및 민간 건물로 확대하게 된다. 학교는 공공건물의 하나로, 신축 건축물의 제로에너지건축물 의무화 및 그린 리모델링 의무화 대상이다. 학교에서 배출되는 온실가스는 신재생에너지 설비 설치 및 LED 교체 등 에너지 효율 향상을 통해서 감축될 수 있으며, 교육을 통한 학생들의 행태 변화에 따른 에너지 저감 활동도 학교 온실가스 감축에 기여할 수 있다. 학교는 공공건물인 점 외에도 교육적인 목적을 갖고 있기 때문이다. 본 연구에서는 에너지 자립형 탄소중립학교에 대한 연구를 진행하였다. 탄소중립학교의 목적은 기후변화 대응을 위한 학교의 새로운 역할과 모델을 정립하는 것이며, 이는 학교 건물 자체에 초점을 맞추는 제로에너지스쿨과 가장 차별화된다. 학교의 탄소중립 달성을 위해서는 태양광발전, 조명 교체 등 제로에너지 요소와 조명 절전, 냉난방기 가동 절약 등의 교육적인 요소가 모두 고려되어야 하므로 기술적 요소와 교육적인 행태개선을 포함한 시나리오를 구성하였다. 기준 시나리오는 2021년 1년 동안의 대상학교의 전력소비량과 비용, 온실가스 배출량을 산정하는 시나리오이다. ‘시나리오 Ⅰ’은 옥상형 태양광발전과 조명 교체, 녹색 학교생활을 적용한 시나리오이다. ‘시나리오 Ⅱ’는 옥상형 태양광발전과 건물일체형 태양광발전, 녹색 학교생활을 적용한 시나리오이다. ‘시나리오 Ⅲ’는 옥상형 태양광발전과 건물일체형 태양광발전, 조명 교체, 녹색 학교생활까지 모두 적용한 시나리오이다. 시나리오별 온실가스 감축량과 에너지 비용을 산정하여 탄소중립 학교 최적화 방안을 도출하는 것이 목적이다. 신재생에너지 설비와 설치 비용, 발전량 등 에너지 생산과 비용 분석은 RETScreen을 통하여 시나리오를 분석하였다. 시나리오 분석 결과, 기준 시나리오에서 2021년 기준 대상학교가 사용한 전력소비량은 544 MWh이며, 탄소배출량은 249.91 tCO2eq.이었다. ‘시나리오 Ⅰ’의 결과는 탄소중립을 이루지 못하고 35.48 tCO2eq.가 배출되었다. ‘시나리오 Ⅱ’의 경우, 대상학교의 탄소중립을 이룰 수 있었으며, 64.84 tCO2eq.의 온실가스를 추가로 감축할 수 있었다. ‘시나리오 Ⅲ’의 경우에도 탄소중립을 이룰 수 있었으며, 추가로 69.44 tCO2eq.만큼의 온실가스를 감축 할 수 있었다. 에너지 생산과 온실가스 감축의 최적화 시나리오를 분석하였다. 최적화 결과가 128%로 가장 큰 ‘시나리오 Ⅲ’가 에너지 생산 및 탄소배출 감축의 최적화 시나리오이다. 에너지 비용 최적화 시나리오를 분석한 결과, 순현재가치(NPV)가 26,324 $로 가장 큰 ‘시나리오 Ⅲ’가 에너지 비용 최적화 시나리오이다. 본 연구에서 ‘시나리오 Ⅲ’가 최적화된 탄소중립 방안이므로 이를 기반으로 탄소중립 표준학교 모델을 제안한다.

구조재에 따른 교육시설 탄소중립설계

장준영 고려대학교 공학대학원 2023 국내석사

1992년 브라질 리우회의에서부터 2015년 32.7% 의무감축국이 되기까지 적지 않은 시간을 기후변화와 온실가스(CO2)의 상관관계 속에서 살고 있다. 건축물은 전 세계 탄소배출의 약 40%를 차지하고 있지만 최근 대한건축학회의 「탄소중립설계지침」발간에 따라 탄소 중립시설을 위한 전략적인 사전기획과 사후관리가 가능해졌고, 건축 용도별로 체계적인 분류 코드에 따라 탄소데이터를 수집·공유하기 위한 후속 사업과 빈번한 연구 활동을 예상할 수 있다. 2022년 교육부는 역대 최대 규모 예산 편성하여 일부를 저탄소제로에너지와 첨단디지털 기반의 스마트교실, 학생 중심의 사용자 참여 혁신공간을 조성한다는 방침이다. 이에, 학교시설환경개선 5개년계획에 따라 노후학교를 탄소 중립 공간으로 탈바꿈함과 동시에 학령인구감소에 대응하기 위한 적정한 신축 모듈검토가 절실한 실정이다. 따라서, 본 연구는「탄소중립설계지침」 공식 출간 시점에서 사용자 입장으로 접근해보고, 사용 한계점과 긍정적인 피드백을 정리하는데 첫 번째 목적이 있다. 다음으로 국내 교육시설에 대해 연구표본을 토대로 탄소배출량 현황을 살펴보고, 해외 선도그룹의 기준과 견주어 진단하고 평가·고찰하는 것이 두 번째 목적이다. 마지막으로, 미래 교육환경 변화를 수용하고 탄소배출량 저감에 크게 도움이 될 수 있는 교육시설의 구조형식과 모듈 시스템으로의 전환을 위해 합당한 근거와 방법, 그리고 향후 「탄소중립설계지침」 운용을 제안하는 것이다. 본 연구는 용도(유치원)가 동일한 유사규모의 철근콘크리트+철골조와 철근콘크리트조 신축 교육시설을 표본으로 「탄소중립설계지침」을 적용하여 공종별 재료물량(㎏)과 공사비(억 원)를 산출하고, CO2 배출량(㎏CO2e)을 집계·비교하여 현재 국제 권고기준 대비 국내 교육시설의 탄소배출량 실태를 평가하며, 사용자 측면에서 「탄소중립설계지침」의 장·단점, 향후 교육시설을 비롯한 국내 건축물의 설계단계에서 보완 및 추가연구가 필요한 사항에 대해 제언하는 5단계 과정의 연구 흐름을 가지고 있다. 연구방법에 있어서 주자재의 전생애주기 모듈별 CO2 배출량 원단위 산정방법을 살펴보고, 표본별 구조용 자재의 품목 구성을 수집한다. 특히 교육시설 주요 구조형식인 철근콘크리트와 철골조를 구성하는 부자재는 일위대가 단위품목별로 재료물량(㎏)을 산정하고 원단위로 CO2배출량(㎏CO2e)을 집계·정리하였다. 연구표본의 설정에 있어서, 조작변인은 구조형식인 철근콘크리트+철골조 합성구조와 철근콘크리트조이고 지역, 용도, 규모, 연도 등의 영향을 통제하기 위하여 각각 경기도 남부에서 2017년에 진행한 신축 유치원공사들로 비슷한 연면적과 제1종 지구단위계획구역 건축여건을 고려하여 선정하였다. 철근콘크리트+철골조 표본인 광명시 ○○○유치원의 설계도서(2017년)로 모듈 A1-A5의 CO2 표준배출량은 715㎏CO2e/㎡ GIA로 산출되었고, 철근콘크리트조 표본인 화성시 ○○○유치원의 설계도서(2017년)로 모듈 A1-A5의 CO2 표준배출량은 721㎏CO2e/㎡ GIA로 산출되어 두 표본 모두 영국 SCORS 기준의 B~G등급(150~400㎏CO2e/㎡ GIA) 범주에서 크게 벗어나 있음을 알 수 있었다. 현재의 교육시설(유치원)을 대상으로 설계단계에서「탄소중립설계지침」을 적용하면서 사용자 입장으로 느낀 한계점과 제언은 다음과 같다. 첫째, 우리나라는 자재물량과 공사비는 주로 실시설계 단계에서 취급하기 때문에 기본설계 단계에서 추정 CO2 배출량 감소에 따른 경제적 이익과 건식구조 변환에 따른 공사비 증가분을 비교하여 건축관계자들의 의사결정이 가능하고 결정사항에 대한 경제적 타당성을 확보할 수 있는 설계지침이 필요하다. 둘째, 「탄소중립설계지침」의 집필 목적에 부합하게 추정 CO2 배출량에 따라 구조형식과 모듈변환이 자유로운 산식이 추가될 필요가 있다. 국내 교육시설은 학령인구의 변동, 용도의 복합화에 대응하기 위해 전통적인 모듈시스템을 벗어나 상황에 맞는 다양한 모듈시스템을 검토해 볼 필요가 있다. From the Rio meeting in Brazil in 1992 to becoming a country with a 32.7% mandatory reduction in 2015, a considerable amount of time was spent in the correlation between climate change and greenhouse gas(CO2). Buildings account for about 40% of global carbon emissions, but with the recent publication of the 「Carbon-Neutral Design Guidelines」 of the Korean Institute of Architects, strategic pre-planning and follow-up management for carbon-neutral facilities became possible. Follow-up projects and frequent research activities to collect and share carbon data can be expected. In 2022, the Ministry of Education plans to create the largest budget ever and partially create a low-carbon, zero-energy, cutting-edge digital-based smart classroom, and a student-centered user-participating innovation space. Accordingly, there is an urgent need to review an appropriate new module to transform an old school into a carbon-neutral space and to respond to a decrease in the school-age population according to the 5-year plan to improve the school facility environment. Therefore, the first purpose of this study is to approach the user's point of view at the time of the official publication of the 「Carbon Neutral Design Guidelines」, and to organize usage limitations and positive feedback. Next, the second purpose is to examine the current status of carbon emissions of domestic educational facilities based on research samples, and to diagnose, evaluate, and examine them in comparison with the standards of leading overseas groups. Finally, to accommodate changes in the future educational environment and to convert to a structural form and module system of educational facilities that can greatly help reduce carbon emissions, reasonable grounds and methods, and the future operation of 「Carbon Neutral Design Guidelines」 will be. In this study, the material quantity(kg) and construction cost(billion won) for each type of work were calculated by applying the 「Carbon-neutral Design Guidelines」 to a new educational facility with reinforced concrete + steel frame and reinforced concrete structure of similar size with the same use (kindergarten) as a sample. CO2 emissions(kgCO2e) are aggregated and compared to evaluate the current state of carbon emission of domestic educational facilities compared to the current international recommended standards. It has a five-step research flow that suggests items that need supplementary and additional research in the design stage. In the research method, the method of calculating the basic unit of CO2 emission by module of the entire life cycle of the main material is examined, and the composition of structural materials for each sample is collected. In particular, for reinforced concrete, which are the main structural types of educational facilities, and auxiliary materials that make up steel frames, they were sorted the amount of material(kg) for each item and aggregated and organized the amount of CO2 emissions(kgCO2e) by unit. In the setting of the study sample, the operational variables are the structural form of reinforced concrete + steel frame composite structure and reinforced concrete structure, respectively, in order to control the influence of region, use, scale, year, etc. It was selected in consideration of the similar total floor area and construction conditions of the district unit planning area. As a design book (2017) of ○○○ Kindergarten in Gwangmyeong, which is a sample of reinforced concrete + steel frame, the standard CO2 emission of modules A1-A5 was calculated as 715kgCO2e/㎡ GIA, and the design of ○○○ kindergarten in Hwaseong, a sample of reinforced concrete structure As a book (2017), the standard CO2 emission of modules A1-A5 was calculated as 721kgCO2e/㎡ GIA, so both samples were significantly out of the B~G class (150~400kgCO2e/㎡ GIA) of the UK SCORS standard. And it was found. The limitations and suggestions felt by users while applying the 「Carbon Neutral Design Guidelines」 at the design stage for current educational facilities (kindergarten) are as follows. First, in Korea, the quantity of materials and construction costs are mainly handled in the detailed design stage. In the basic design stage, by comparing the economic benefits of reduced estimated CO2 emissions and the increase in construction costs due to the conversion of dry structures, design guidelines are needed that enable construction stakeholders to make decisions and secure economic feasibility of decisions. Second, it is necessary to add a formula free of structural form and module conversion according to the estimated CO2 emissions in line with the purpose of writing the 「Carbon Neutral Design Guidelines」. In order to respond to changes in the school-age population and the complexity of uses, domestic educational facilities need to examine various module systems suitable for the situation beyond the traditional module system.

탄소중립 정책에 따른 발전소 주변지역 미세먼지 농도 개선 효과 연구

김재식 세종대학교 대학원 2021 국내박사

국제사회는 2015년 파리협정을 통해 지구 평균온도 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 이내, 나아가 1.5℃ 이하로 제한하기 위하여 2020년까지 유엔기후변화협약(UNFCCC)에 자국의 국가온실가스감축목표(NDC)와 장기저탄소발전전략(LEDS)을 제출하기로 합의하였다. NDC는 2030년까지 국제사회에 감축이행을 약속하는 자발적 온실가스 감축목표이며, LEDS는 2050년까지 장기 온실가스 감축목표이다. EU, 미국, 중국, 일본 등 주요국가들과 함께 우리나라도 ‘탄소중립’을 LEDS로서 선언하였다. ‘탄소중립’은 온실가스 순배출량을 제로로 하는 것으로, 이와 함께 먼지, 황산화물, 질소산화물, PM-2.5 등 대기오염물질 배출량도 감소하게 된다. 탄소중립에 따른 온실가스 감축 효과에 관한 연구는 다수 이루어지고 있으나, 발전소 주변지역의 대기환경농도에 미치는 영향에 관한 연구는 거의 없는 실정이다. 탄소중립에 따라 대규모발전단지의 에너지원은 재생에너지와 LNG 중심으로 대폭적인 변화가 예상된다. 따라서, NDC 및 탄소중립에 따른 대규모발전단지 주변지역의 대기오염 농도 예측 및 개선 효과에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 가장 중요한 대기오염물질인 초미세먼지(PM-2.5)를 중심으로, 대규모발전단지 주변지역의 PM-2.5 농도 특성을 상관관계 분석 및 동일성 검정 등 통계적 기법을 활용하여 분석하였다. 또, ‘탄소중립’ 시나리오에 따라 발전단지에서 배출된 대기오염물질이 주변지역의 PM-2.5 농도에 미치는 영향을 예측 분석하고, 이에 따른 환경편익을 평가하였다. PM-2.5 농도 영향을 예측하기 위한 시나리오는 2019년 실적자료를 기반으로 한 ‘기준 시나리오’, 2030년까지 재생에너지 발전비중 30%를 목표로 하는 ‘NDC 시나리오’, 그리고 2050년까지 재생에너지 발전비중 80%와 CCUS 결합 LNG 발전 20%를 목표로 하는 ‘탄소중립 시나리오’로 구성하였다. PM-2.5 농도의 영향 범위와 개선 효과는 연평균과 각 계절을 대표하는 월평균을 중심으로 평가하였다. ‘기준 시나리오’의 경우, 배출원에서 연간 2,660톤의 PM-2.5가 배출되었으며, 기여농도는 연평균 최대 0.6765㎍/㎥, 월평균 최대 0.8722㎍/㎥로 예측되었다. ‘NDC 시나리오’의 경우, 연간 PM-2.5 배출량은 ‘기준 시나리오’ 대비 66% 감소한 895톤으로 추정되었다. 기여농도는 연평균 최대 0.1533㎍/㎥, 월평균 최대 0.2483㎍/㎥로 예측되어 ‘기준 시나리오’ 대비 각각 77% 및 72%가 감소하는 것으로 나타났다. ‘탄소중립 시나리오’의 경우, 연간 PM-2.5 배출량은 ‘기준 시나리오’ 대비 98% 감소한 52톤으로 추정되었다. 기여농도는 연평균 최대 0.0202㎍/㎥, 월평균 최대 0.0303㎍/㎥로 예측되어 ‘기준 시나리오’ 대비 각각 97% 및 93%가 감소하는 것으로 분석되었다. 환경편익을 평가한 결과, ‘NDC 시나리오’의 경우, ‘기준 시나리오’ 대비 947~5,033억원의 사회적비용이 감소하고, ‘탄소중립 시나리오’의 경우, ‘기준 시나리오’ 대비 1,400~7,440억원의 사회적비용이 감소하는 것으로 예측되었다. 본 연구는 대규모발전단지의 PM-2.5 배출량과 주변지역 PM-2.5 농도 특성을 평가하고, NDC와 탄소중립 달성 시 대규모발전단지에 의한 PM-2.5 영향 범위를 예측하고 농도 개선 효과를 평가한 연구라는 점에서 의미가 있다.

광양항 기후변화 대응 탄소중립 항만 구축 방안 연구

이지선 한국해양대학교 대학원 2022 국내석사

초 록 전 세계는 현재, 기후변화로 인한 피해를 방지하고 친환경을 강조한 대응 전략을 수립하기 위해 단계적인 탄소중립 목표를 세우고 있다. 이상고온 현상 및 폭우 등이 발생하여 사회·경제적으로 막대한 피해를 주고 있으며 이는 인류의 생존을 위협하고 있는 실정이다. 이에 따라 전세계 각 국은 탄소 국경세 도입 등 탄소중립을 위한 정책을 수립하여 탄소 기반의 경제구조를 바꾸려는 시도를 하고 있으며, 우리나라 역시 2050 탄소중립 선언 및 산업 각계의 전환 노력을 통해 국제 사회의 움직임에 적극 동참해 나가고 있다. 광양항은 오늘날 연간 3억 톤이 넘는 물동량을 처리하는 대한민국 최고의 수출입 항만으로 자리매김하였으며, 광양항 주변에 위치한 여수국가산업단지와 광양제철소에서 창출된 물동량이 성장동력으로 작용하였다. 그러나 이면에는 연간 78,505천tCO2eq가 발생하는 국내 최대 온실가스 배출 지역이라는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 광양항을 대상으로 탄소중립 항만을 구축하기 위한 세부방안들의 도입 가능성 및 중요도, 도입효과를 고려한 우선순위를 측정하였다. 이를 위해 기존 정책자료 및 선행연구들과 국내외 선진사례를 고찰하여 세부방안을 도출하였다. 분석방법으로는 집단 전문가들의 의견을 종합한 AHP와 포트폴리오 분석을 활용하여 광양항 관점의 중요도를 파악하였다. AHP 분석을 통한 계층분류 및 평가결과 2계층에서는 탄소중립 항만 인프라 구축, 탄소중립 제도적 기반강화, 친환경 항만운영 전환 순으로 나타나 광양항의 탄소중립 항만구축에 있어서 탄소중립 항만 인프라 구축을 가장 중요하게 고려하는 사안임을 확인할 수 있었다. 3계층 탄소중립 인프라 구축 평가에서는 기존 장비의 동력원 전환, 신규 장비의 탄소중립 추진, 친환경 에너지 자립이 중요한 순으로 나타났으며, 친환경 항만운영 전환 평가에서는 그린쉽 확산 인센티브 지급, 항만 탄소중립 핵심기술의 R&D 개발, 항만배후단지 무탄소 셔틀 차량 운행 순으로 나타났다. 탄소중립 제도적 기반강화 평가에서는 탄소중립 기업의 인센티브, 탄소가격 부과, 기후 대응 기금 조성이 중요한 순으로 나타났다. 마지막으로 종합분석 결과, 기존 장비의 동력원 전환, 탄소중립 기업의 인센티브, 신규 장비의 탄소중립 추진이 1~3순위로 분석되었다. 본 연구에서는 광양항의 기후위기 대응 및 탄소중립 항만 구축 방안 모형의 실증 분석을 통하여 광양항을 탄소중립항만으로 조성하기 위해 어떠한 방안을 마련해야하는지 확인하고, 광양항의 탄소중립 방안에 대한 우선순위를 제시하였다. 또한, 대부분의 항만에서 탄소중립 항만을 구축하는데 고려할 수 있는 세부방안들을 제시함으로써 탄소중립 항만 구축을 위한 다양한 정책 개발의 초석을 마련한 시사점이 있다. 그럼에도 본 연구에서 제시한 방안들은 광양항에 초점을 두었다는 지역적 한계점이 있으므로 향후에는 본 연구에서 다루지 못했던 전국 항만을 대상으로 한 탄소중립 방안의 우선순위를 분석하는 종합적인 연구가 진행되길 기대한다. keywords : 탄소중립; 광양항; 기후변화; 탄소중립 항만; AHP 분석

탄소중립 달성을 위한 농업부문 온실가스 감축 정책 연구

이춘신 세종대학교 대학원 2021 국내박사

The government declared ‘2050 carbon neutral’ through a public announcement in 2020. It has pledged to achieve net zero greenhouse gas emissions by 2050. The agriculture sector is one of the seven carbon-neutral sectors, and measures such as the transition to smart agriculture, the development of low-carbon agricultural technology, and the expansion of eco-friendly energy were suggested. In the meantime, the agricultural sector has been promoting the 'Low-Carbon Agricultural Products Certification System', 'Agricultural and Rural Voluntary Greenhouse Gas Reduction Project', and 'External Project of the Agricultural Emissions Trading System' as policies and projects to reduce GHG emissions. This study tried to evaluate the government's greenhouse gas reduction policies and projects in the agricultural sector and to derive policies and systems necessary to efficiently achieve carbon neutrality in the agricultural sector. To this end, a survey was conducted to evaluate the impact of climate change on the agricultural sector and the acceptability of greenhouse gas reduction policies and technologies targeting farmers across the country. And the importance of policies and systems for achieving carbon neutrality was evaluated through the survey by AHP((Analytic Hierarchy Process). Based on these surveys, in-depth interviews with experts were conducted to find in-depth policy measures to achieve carbon neutrality in the agricultural sector. As a result of a survey conducted on farmers, most of the farmers had a negative view on climate change that affects production reduction. 90% of respondents said that agricultural production has decreased due to global warming. Among most crops, the farmers responded that the production of fruit decreased the most. 60% of the respondents evaluated the greenhouse gas reduction policies and projects as insufficient, and only 6% of the respondents evaluated it as excellent. However, 80% of respondents said they would actively apply the government's GHG reduction policies and technologies in the future. The biggest reason for not applying the greenhouse gas reduction technology was the burden of the initial investment cost and ignorance of the technology. The policies and systems for achieving carbon neutrality derived from the survey by AHP showed the highest importance in the order of strengthening disaster insurance, supporting the distribution of low-carbon agricultural products, and developing circulation-type agricultural technology. In the case of analysis by crop, policies and systems that prioritized the establishment of green finance infrastructure for rice farming, reinforcement of disaster insurance for vegetables, support for the distribution of low-carbon agricultural products for fruit, and support for the distribution of low-carbon agricultural products for livestock production were drawn as the top priority. A policy plan for achieving carbon neutral in the agricultural sector was presented by synthesizing the results of in-depth interviews with experts based on the farmer survey and AHP analysis. The first measures to be introduced are five areas: improvement of policies and systems, establishment of low-carbon agricultural infrastructure, development of low-carbon agricultural technology, education and promotion of low-carbon agriculture, and expansion of consumption of low-carbon agricultural products. As a policy and system improvement area, the method of calculating greenhouse gas emissions in the agricultural sector should be actively reviewed to include not only non-energy but also the entire food chain. At the same time, it is necessary to improve the current agricultural duty-free oil and duty-free electricity system. In the case of tax-free oil or tax-free electricity supported for farming, it should be possible to induce energy efficiency or use of new and renewable energy by compulsory energy diagnosis for high-consumption farms. Accident insurance and financial support should be strengthened to build a low-carbon agricultural foundation. In the recent situation where frequent meteorological disasters occur, the provision of incentives to low-carbon farmers compared to conventional agriculture in insurance premiums, insurance amounts, and compensation crops in disaster insurance leads to the establishment of the foundation for low-carbon agriculture and the effect of reducing greenhouse gas emissions in agriculture. Since most of the greenhouse gas reduction projects in agriculture and rural areas, such as biomass energy conversion projects, are in their early stages, financial support should be strengthened for facility construction and continuous operation. Low-carbon agricultural technology development should be reorganized to focus on the development and dissemination of practical technologies that are necessary and applicable to agriculture, breaking away from the previous method that focused on basic R&D. In addition, the power generation business using biomass such as agricultural by-products and livestock manure can become a practical energy source for agriculture and should be greatly strengthened in the future. In relation to education and promotion of low-carbon agriculture, education and promotion of low-carbon agricultural technology for farmers and education and promotion of low-carbon consumption for consumers should be strengthened. By spreading low-carbon agriculture and enhancing consumers' understanding of low-carbon agricultural products, it is possible to reduce greenhouse gas emissions and expand the supply of eco-friendly agricultural products. In order to increase consumption of low-carbon agricultural products, it is necessary to strengthen local food revitalization and support for the distribution of low-carbon agricultural products. This is because these policy measures are also linked to the improvement of farmers' income and the achievement of carbon neutrality in the agricultural sector. This study is the first private sector study related to achieving carbon neutral in the agricultural sector, and policies and systems were presented through questionnaires for farmers nationwide, AHP analysis, and in-depth interviews with experts. It is hoped that this thesis will serve as a cornerstone for research on policies and systems related to achieving carbon neutral in the agricultural sector. 정부는 2020년 12월 대국민 발표를 통해‘2050 탄소중립’을 선언하였다. 2050년까지 온실가스 순 배출 제로 달성을 대내외에 천명한 것이다. 농업부문은 탄소중립 7대 부문의 하나로서, 스마트 농업으로의 전환, 저탄소 농업기술 개발, 친환경 에너지 확대 등의 대책이 제시되었다. 그동안 농업부문에서는 온실가스 감축을 위한 정책 및 사업으로‘저탄소 농축산물 인증제’,‘농업·농촌 자발적 온실가스 감축사업’,‘농업부문 배출권거래제 외부사업’등을 추진하여 왔다. 본 연구는 농업부문 정부의 온실가스 감축 정책 및 사업에 대한 평가와 농업부문 탄소중립을 효율적으로 달성하는 데 필요한 정책과 제도를 도출하고자 하였다. 이를 위해 전국 농업인을 대상으로 기후변화로 인한 농업부문의 영향과 온실가스 감축 정책 및 기술의 수용성에 대한 평가를 설문을 통해 실시하였다. 그리고 계층화분석기법(AHP)에 의한 조사를 통해 탄소중립 달성을 위한 정책 및 제도의 중요도를 평가하였다. 이러한 조사와 함께 전문가 심층 면담을 통하여 농업부문 탄소중립 달성을 위한 심도 있는 정책방안을 제시하고자 하였다. 농업인을 대상으로 실시한 기후변화 영향 및 온실가스 감축 정책과 기술의 수용성에 대한 설문 결과, 농업인 대부분은 생산량 감소 등에 영향을 미치는 기후변화에 대해 부정적 시각을 지니고 있었다. 응답자의 90%는 지구 온난화로 인해 농산물 생산량이 감소하였고, 작목 중에서는 과수의 생산량이 가장 많이 감소했다고 응답했다. 현행 온실가스 감축 정책과 사업에 대해 응답자의 60%가 미흡하다고 평가했고, 훌륭하다고 평가한 응답자는 6%에 불과했다. 그러나 향후 정부의 온실가스 감축 정책과 기술에 대해서는 80% 이상이‘적극 적용하겠다’고 밝혔다. 온실가스 감축 기술을 적용하지 않은 이유는 초기 투자비용의 부담과 기술을 모르는 것이 가장 큰 원인으로 분석됐다. 계층화분석기법(AHP)에 의한 조사 결과, 재해보험 강화, 저탄소 농산물 유통지원, 순환형 농업기술 개발 순으로 중요도가 높게 나타났다. 작목별 분석의 경우 벼농사는 녹색금융 기반구축, 채소(노지)는 재해보험 강화, 과수(노지)는 저탄소 농산물 유통지원, 축산은 저탄소 농산물 유통지원을 가장 우선시하는 정책과 제도로 도출하였다. 농업인 설문과 AHP 분석, 그리고 전문가 심층 면담 결과를 종합하여 농업부문 탄소중립 달성을 위한 정책방안을 제시하였다. 가장 우선적으로 도입해야 할 방안은 정책 및 제도 개선, 저탄소 농업기반 구축, 저탄소 농업기술 개발, 저탄소 농업 교육·홍보, 저탄소 농산물 소비확대 등 5개 부문으로 나타났다. 탄소중립을 위한 정책 및 제도 개선 부문에는, 농업부문 온실가스 배출량 산정 시 생산과정뿐 아니라 식품 밸류체인 전체를 포함하는 전과정을 대상으로 하여야 한다는 의견이 제시되었다. 이와 함께 현행 농업용 면세유와 면세전기 제도에 대한 개선안이 필요한 것으로 나타났다. 즉, 농업용 면세유나 면세전기의 경우, 다소비 농가에 대해서는 에너지진단을 의무화하여 에너지효율을 높이거나, 신재생에너지 활용을 높이도록 유도하여야 한다는 것이다. 저탄소 농업기반 구축을 위해서는 재해보험과 금융지원이 강화되어야 하는 것으로 조사되었다. 잦은 기상재해가 발생하는 최근 상황에서 재해보험의 보험료, 보험액, 보상작물 등에서 관행 농업 대비 저탄소 수행 농가에 대한 인센티브 제공은 저탄소 농업의 기반구축과 농업에서의 온실가스 배출량 감축 효과로 이어질 것이다. 바이오매스 에너지화 사업 등 농업·농촌에서의 온실가스 감축 사업 대부분은 거의 초기 단계로 설비구축과 지속적인 운영을 위해 금융지원의 강화가 필요한 것으로 나타났다. 저탄소 농업기술 개발의 경우, 기초연구개발에 중점을 둔 지금까지 방식에서 탈피하여 농업·농촌 현장에서 필요로 하고 적용이 가능한 실용화 기술의 개발과 보급 중심으로 개편되어야 하는 것으로 나타났다. 이와 함께 영농부산물 등 바이오매스를 활용한 발전사업은 농업·농촌에 실질적인 에너지 공급원이 될 수 있어 앞으로 대폭 강화되어야 할 것으로 조사되었다. 저탄소 농업 교육·홍보와 관련하여, 농업인을 대상으로 한 저탄소 농업기술 교육·홍보와, 소비자 대상 저탄소 소비 교육·홍보 방안이 강화되어야 하는 것으로 나타났다. 저탄소 농업 확산과, 소비자의 저탄소 농산물에 대한 이해를 제고하면 온실가스 감축과 친환경 농산물의 공급 확대를 도모할 수 있을 것이다. 저탄소 농산물의 소비확대를 위해서는 로컬푸드 활성화와 저탄소 농산물 유통지원을 강화하여야 할 것이다. 이러한 정책방안은 농업인의 소득향상과 농업부문의 탄소중립 달성과도 연계되기 때문이다. 본 연구는 농업부문 탄소중립 달성 관련한 민간부문 첫 연구로 전국 농업인 대상 설문과 AHP 분석, 전문가 심층 면담을 통해 정책 및 제도를 제시하였다. 본 논문이 농업부문 탄소중립 달성을 위한 정책과 제도 연구에 초석이 될 수 있기를 기대한다.

탄소중립형 마을 계획요소 및 모델 개발

이동규 원광대학교 일반대학원 2022 국내박사

기후변화협약에 따른 파리협정 시행으로 세계는 보다 강화된 목표인 2050년 탄소중립이라는 새로운 지향점으로 전환 중이며 인류 생존을 위한 지구 평균 온도 상승 최소화를 위해 전 지구적인 노력을 기하고 있다. 이에 우리나라는 장기 저탄소발전전략과 국가 온실가스 감축목표 상향안, 2050 탄소중립 시나리오안을 수립하여 탄소중립을 위한 중장기적 전략 및 계획을 수립하여 탄소중립을 위한 기반을 마련하였다. 본 연구는 이러한 시대적 요구에 대응하고 2050년 탄소중립을 위한 구체적 이행방안을 제시하기 위하여 인간의 인위적인 활동이 이루어지는 기본적 공간 단위인 마을을 대상으로 탄소중립이 가능한 계획요소 및 모델을 개발하고자 하였다. 탄소중립형 마을 계획요소는 선행연구 분석 및 이론 고찰을 통하여 마을에 도입 가능한 후보 계획요소 선별 후 이를 FGI, 요인분석, AHP 분석 등 3단계 검증을 통해 최종 계획요소를 도출하였다. 탄소중립형 마을 모델 개발은 농어촌마을 등의 비도시지역을 대표할 수 있는 마을을 연구대상지로 설정하여 계획요소를 활용한 시나리오 분석을 실시하였으며, 계획요소별 탄소감축량에 대한 원단위를 추가적으로 산정하여 연구 결과를 다음과 같이 도출하였다. 계획요소는 태양광 시설 등을 설치하는 재생에너지 활용, 마을 내 초지, 유휴지를 활용한 탄소숲 조성, 댐 홍수터를 연계한 습지 조성, 마을 주민의 생활방식 전환을 유도하는 탄소중립형 생활실천 등 16개 요소를 도출하였고, 이를 활용한 시나리오 분석을 통하여 도전적 수준 및 중간적 수준의 계획요소 적용시 2030년과 2050년에 탄소중립이 가능함을 확인하였으며, 대조군 3개 마을에 대한 추가적 시나리오 분석 결과 모든 시나리오에서 탄소중립을 넘어 ‘Net Negative Emissions’이 가능한 것으로 나타났다. 또한, 계획요소별 탄소감축량 원단위를 도출하여 범용적 활용이 가능토록 하였으며 탄소중립을 위한 마을단위의 공간적 규모와 소요 사업비를 도출하였고 이를 실행할 수 있는 정책적 제안, 기존 제도와의 연계 방안, 재원확보 방안을 포함하여 제시함에 따라 탄소중립관련 정책에 활용될 수 있도록 하였다. 이상의 연구 결과를 통하여 마을의 생활공간에 대한 개선과 생활방식의 전환시 2050년 마을단위의 탄소중립이 가능하며, 이를 전국적으로 확대 조성할 경우 2050년 흡수원의 예상 흡수량 대비 약 114.08%에 달하는 추가적인 탄소 감축이 가능한 것으로 나타나 연구 결과가 매우 고무적이라 할 수 있다. 또한, 탄소중립형 마을 조성시 최대 탄소감축량을 배출권거래제도와 연계할 경우 2030년 최대 약 9,664억원에 달하는 경제적 가치가 발생하여 마을의 소득원으로 활용하여 지역경제 활성화와 녹색일자리 창출 효과가 있으며, 마을 단위의 탄소중립 모델을 도시단위로 확장하여 활용할 수 있고 탄소중립 관련 기술이 지속적으로 개발되어 확산될 경우 추가적인 탄소감축이 가능함에 따라 공간단위의 탄소중립 관련 기초연구로 활용가치가 매우 높을 것으로 예상된다. With the implementation of the Paris Agreement in accordance with the Climate Change Convention, the world is shifting to a new goal of net zero emissions by 2050, a stricter goal, and devoting global efforts to minimizing the increase in global average temperature to ensure human survival. Accordingly, Korea has laid the foundation for net zero emissions by establishing a long-term low greenhouse gas emission development strategy, a plan for raising the Nationally Determined Contribution, and a scenario for being net zero by 2050. To respond to these demands of the times and to suggest specific implementation plans for achieving net zero emissions by 2050, in this study, I attempted to develop planning factors and models for a near-net-zero village, a basic space unit where human activities are performed. I derived the planning factors of the near net zero village through the following reasonable procedures: First, we selected the factors that can be introduced into the village through the analysis of prior research and theoretical considerations. Then, I subjected the factors to a three-step verification process using FGI, factor analysis (SPSS), and AHP analysis. I developed the near net zero village model by setting a place that can represent nonurban areas, such as rural villages, as the site of the study, and I performed scenario analysis using planning factors. In addition, I calculated the original unit for carbon reduction by each factor and derived the results of the study as follows. I derived a total of sixteen factors, including renewable energy to install solar facilities, carbon forests using grasslands and idle lands in the village, wetlands linked to dam floodplains, and practical measures for a net zero scenario that induce villagers to change their lifestyle habits. Through scenario analysis using these factors, I confirmed that net zero will be possible in 2030 and 2050 when applying ambitious and normal planning factors, respectively, as a result of additional scenario analysis of the three control villages. Net negative emissions will be possible beyond net zero in all scenarios. In addition, we derived the original unit of carbon reduction by each factor to enable general use. To be used in the net-zero policy, i suggest the spatial scale and cost of the village unit for achieving net zero, a strategy for connecting proposals with existing systems, and a method of financing. The results of this study is encouraging because derived the following two findings. First, the net zero of the village unit can be achieved by 2050 when improving the living spaces of the village and changing lifestyles. Second, if these measures are expanded nationwide, carbon dioxide can be reduced by about 114.08% compared to the expected absorption of carbon sinks by 2050. Economically, if the maximum carbon reduction is linked to the emission trading system when creating near net zero villages, an economic value of approximately KRW 966.4 billion will be generated, which will revitalize the villages and create green jobs; models for near net zero can subsequently be expanded to urban units. In addition, if net-zero-related technologies continue to be developed and adopted, the value of use as a basic study related to net zero based on a space unit is expected to be very high.

한국 신·재생에너지 산업의 생산과 소비의 특성에 관한 연구 : 일본과의 비교를 중심으로

연제홍 공주대학교 일반대학원 2022 국내석사

Korea and Japan have many similarities as members who need to realize the global goal of carbon neutrality. Both Korea and Japan are highly dependent on imported energy and their policy-making process tend to be top down. Despite these similarities, Korea and Japan show clear differences in how to their realize energy policies and accordingly the policy results are also different. Both Korea and Japan have goals to make energy transition to new and renewable energy in the field of electricity generation to achieve carbon neutrality, and there are many similar long-term plans to realize them. However, there are interesting differences in their energy production, consumption, and sales systems. In particular, Korea is focusing on hydrogen consumption and utilization. Korea tends to prioritize consuming by-product hydrogen, a by-product of fossil fuels, rather than producing green hydrogen that is more effective for carbon neutrality. On the other hand, the Japanese is government in tend to be much more active in production, storage, and transportation of new and renewable energy. In addition, long-term policies are being prepared to establish a supply chain of hydrogen (new energy) as a medium for energy However, due to the high production cost of new energy (hydrogen), it is being neglected in the economic sector, and renewable energy is also suffering from difficulties in utilization and consumption due to the peculiarity of the Japanese retail power market. This study identifies the characteristics of production and consumption of the Korean new and renewable energy industry through comparative study with the Japanese. This is study suggests the following First, Korea needs to use eco-friendly green hydrogen, which is advantageous for carbon neutrality, Korea is securing a sufficient amount of hydrogen in its oil industry and uses gray hydrogen. However, Japan has secured liquefied hydrogen transportation technology to expand its hydrogen supply chain from overseas (Australia, etc.) in the field of hydrogen storage, transportation, and consumption (utilization). Second, in the renewable energy sector, Japan can support distributed power sales systems along with transmission and distribution so that consumers can selectively use the generated power. For Korea as well, it is necessary to introduce microgrid sytem to reform the electricity market. Third, Japan fully liberalized its electricity market in 2016 and established its retail power sales system. Post-retail power businesses are contributing to carbon neutrality as they are creating a foundation for distributed energy production, but this can be pointed out as a challenge to overcome due to the increased consumer burden. In Korea, its electricity market has been much more centralized, which contributed to stable power supply. However, as the investment, transmission, distribution, and sales system for renewable energy facilities necessary for carbon neutrality remain in the early stages, the electricity market needs to be reorganized. Currently, Korea's electricity supply and demand has a high proportion of thermal power generation tailored to the manufacturing industry, and the proportion of fossil fuel power generation is not expected to decrease substantially in the future. However, to achieve the target of 2050 carbon neutrality, future energy supply and demand must be based on de-carbonization of electricity. This study suggests that the achievement of carbon neutrality should be regarded a key task and policy goal for a country who is willing lead energy transition. 탄소중립이라는 글로벌 목표를 실현해야 하는 일원으로 한국과 일본은 여러 유사점을 갖고 있다. 에너지 수입 의존도가 높고, 정책 결정에 있어서 국가 주도적 성향이 강하다는 점도 비슷하다. 이렇게 다양한 유사점을 보이고 있음에도 불구하고 한국과 일본은 에너지정책을 실현하는 방법과 그 과정을 통해 얻은 결과에 있어서 분명한 차이점을 보인다. 한국과 일본은 신·재생에너지 생산과 전력산업에서 탈탄소를 위한 신·재생에너지 전환을 목표로 하고 있다는 것은 동일하다고 할 수 있으며 실현하기 위한 장기적 계획안도 유사한 측면이 많다. 그러나 탄소중립을 위한 에너지 생산·소비·판매 체계에서는 흥미로운 차이점들을 보인다. 특히 한국은 재생에너지 생산이 부진한 가운데 신에너지인 수소 소비와 활용에 집중하는 측면을 보이고 있고, 탄소중립에 효과적인 그린수소 생산 보다는 화석연료의 부산물인 부생수소를 소비하는데 집중하는 정책을 진행하고 있다. 반면, 일본은 신·재생에너지 생산과 저장, 운송 부문에서 정부 주도로 활성화되고 있다. 그럴 뿐만 아니라 신에너지인 수소를 사용하면 탄소중립의 가능성을 더 높일 수 있는 특징을 활용하고자 에너지 전환의 매개체로서 수소(신에너지)의 공급망 구축에도 장기적인 정책을 마련해 진행하고 있다. 그러나 신에너지(수소)가 높은 생산단가 때문에 경제성 부분에서는 외면받고 있고, 재생에너지도 일본 소매전력시장 특이성으로 인해 활용과 소비영역에서 다소 어려움을 겪고 있다. 이처럼 한국과 일본은 탄소중립이라는 같은 목표를 설정하고 비슷한 에너지 상황에 놓여있으면서도 에너지 전환 과정에서는 분명한 차이를 보인다. 본 연구는 ‘한국 신·재생에너지 산업의 생산과 소비의 특성’을 ‘일본 신·재생에너지 정책과 전력산업의 시장구조’와의 비교를 통해 규명하였다. 연구 결과 한·일 모두 에너지를 전적으로 수입에 의존하고 있으며, 제조업 중심의 경제구조이다 보니 제조업의 소비는 규모에 따라 에너지 소비도 증감한다는 유사점을 발견하였다. 현재 탄소중립을 실현하기 위한 기술적 대안으로 신에너지 수소 사용과 재생에너지 발전이 병행되어야 한다는 점에서도 두 나라가 공통적인 상황이었다. 한·일 간 차이점은 첫째, 한국은 자국의 석유산업에서 충분한 물량의 수소를 확보 중이나 그레이수소를 사용하고 것이기 때문에 탄소중립에 유리한 친환경 그린수소 사용이 필요하다. 그러나 일본은 수소의 저장·운송·소비(활용) 부문에서는 해외(호주 등)로부터 수소 공급망을 확충하고자 액화수소운반기술을 확보하고 있다. 둘째, 재생에너지 부문에서는 일본은 생산된 전력을 소비자가 선택적으로 사용할 수 있도록 송배전과 함께 분산된 전력 판매체계까지 지원할 수 있다. 그러나 한국은 재생에너지 사업자가 전력을 판매할 수 있도록 개방되어 있지 않기 때문에 전력시장 개편을 위한 마이크로그리드 정책 도입이 필요하다. 셋째, 일본은 2016년 전력시장 전면자유화를 통해 민영화하면서 소매 전력 판매체계까지 마련하였다. 향후 소매 전력 사업자는 분산에너지 생산의 기반을 조성해 가고 있으므로 탄소중립에 기여하고 있지만, 소비자 부담이 증가하여 극복해야 할 과제로 지적되고 있다. 한국은 단일화된 공기업의 전력 수급 체계를 통해 안정적인 전력 공급이 가능하며 저렴하게 전력을 공급할 수 있다. 그러나 탄소중립에 필요한 재생에너지 시설투자 및 송배전, 판매체계가 초기 단계에 머무르고 있어서 스마트시티나 제로에너지 빌딩을 위해 전력시장 개편이 필요한 상황이다. 현재 한국의 전력 수급은 제조업에 맞춰진 화력발전 비중이 높은 편이며 미래에도 화석연료의 발전 비중은 쉽게 줄어들지 않을 전망이다. 2050 탄소중립 목표를 달성하려면, 향후 에너지 수급은 탈탄소화(신에너지와 재생에너지) 전원을 소비하는 사회가 기반이 되어야 한다. 다가올 미래사회의 에너지 전환은 신·재생에너지가 매개체로서 활성화되어야 하기 때문에 탄소중립의 달성이 에너지 패권을 선도하는 국가의 핵심 과제이자 정책 목표임을 본 연구를 통해 확인할 수 있었다.

어촌마을 탄소중립실현을 위한 계획요소 도출 및 적용

송소현 원광대학교 일반대학원 2022 국내박사

With the launch of the new climate regime, the international community is making concerted efforts to minimize the rise in global temperature. As a member of the international community, Korea has set the 2050 carbon neutral goal and is actively participating in the response to the global climate crisis. For the smooth implementation of the government's 2050 carbon-neutral scenario, the transition to carbon-neutral in all sectors of society is a prerequisite, so it is time to study carbon-neutral measures in rural areas. Therefore, this study tried to extract carbon-neutral planning elements for fishing villages’ and to analyze their effects by implementing them. In order to extract and classify planning elements applicable to fishing villages for the realization of carbon neutrality, candidate planning elements were extracted by examining previous studies on carbon reduction and fishing village development. Twenty-two planning elements were extracted through the setting criteria for the selection of plan elements and expert FGI, and the classification of planning elements was established by classifying the layers according to the criteria of the classification system in the carbon neutral scenario of the National Carbon Neutrality Committee. For the extracted planning elements, weights were calculated for each planning element through AHP analysis, and the importance was analyzed, and the importance of the plan elements according to the job fields of the survey subjects was compared. As a result of the analysis, it was found that the respondents judged that the transition to renewable energy and the implementation system were the most important for realizing carbon neutrality in fishing villages, followed by agriculture and fisheries, transportation, carbon sinks, resource circulation, and construction in order of importance. appeared to have been given. In consideration of the location and environmental characteristics of fishing villages, three research sites are selected, carbon emissions for 2030 and 2050 of each site are calculated, and carbon-neutral scenarios are presented by applying the derived carbon-neutral planning factors. As a result, in the three study sites, when scenario A was applied, the net emissions exceeding carbon neutrality in 2050 were analyzed as negative emissions. The difference of this study is that it revealed that it is possible to practice carbon neutrality in fishing villages and create a new model for sustainable fishing village development through the application of planning elements for the realization of carbon neutrality in fishing villages. In addition, there is a limit to the increase of carbon sinks because it is difficult to secure space for green space expansion in fishing villages with enhanced artificial functional facilities. Therefore, it is expected that it can be used as a basic research to discuss green infrastructure expansion plans in fishing villages by suggesting the need to expand carbon sinks through active greening, such as restoration of existing coastal forests, improvement of forest structure, and greening of idle spaces. 신기후체제 출범으로 국제사회는 지구온도의 상승을 최소화하기 위해 공동의 노력을 하고 있다. 우리나라는 국제사회의 일원으로서 2050 탄소중립 목표를 마련하고 세계적인 기후위기 대응에 적극적으로 동참하고 있다. 정부의 2050 탄소중립 시나리오의 원활한 이행을 위해서는 사회 전 부문의 탄소중립 전환이 전제되어야 하므로, 농어촌의 탄소중립 방안에 대한 연구가 필요한 시점이다. 이에 본 연구는 어촌마을의 탄소중립실현을 위하여 어촌에 적용 가능한 탄소중립 계획요소를 도출하고, 이를 적용하여 그 효과를 분석하고자 하였다. 탄소중립실현을 위하여 어촌마을에 적용 가능한 계획요소의 도출과 분류를 위해 탄소저감 및 어촌지역개발에 관한 선행연구를 고찰하여 후보 계획요소를 추출하였다. 계획요소 선정기준 설정과 전문가 FGI를 통해 22개의 계획요소를 도출하였고, 계획요소의 분류는 국가탄소중립위원회의 탄소중립 시나리오 상의 분류체계의 기준에 따라 계층을 분류하여 계획요소의 체계를 설정하였다. 도출된 계획요소에 대하여 AHP분석을 통해 계획요소별 중요도를 분석하였고, 설문대상자의 업무분야에 따른 계획요소에 대한 중요도를 비교하였다. 분석결과, 응답자는 어촌마을의 탄소중립실현을 위해서 재생에너지로의 전환과 이행체계가 가장 중요하다고 판단한다는 것으로 나타났으며, 다음으로 농축수산, 수송, 탄소흡수원, 자원순환, 건축 순으로 중요도를 부여한 것으로 나타났다. 어촌마을의 입지·환경적 특수성을 고려하여 3곳의 연구대상지를 선정하였으며, 각 대상지의 2030년과 2050년의 탄소배출량을 산정하고, 도출된 탄소중립 계획요소의 적용을 통한 탄소중립 시나리오를 제시하였다. 그 결과 시나리오 A를 적용한 경우에 3개 연구대상지 모두 2050년 탄소중립을 넘어서는 순배출량이 ‘–’인 네거티브 배출로 분석되었다. 어촌마을의 탄소중립실현을 위한 계획요소의 적용을 통하여 어촌마을의 탄소중립 실천과 지속가능한 어촌개발의 새로운 모델 창출이 가능한 것을 밝힌 점이 본 연구의 차별성이라고 할 수 있다. 또한 인공적인 기능시설이 강화된 어촌마을은 녹지 확충을 위한 공간 확보에 어려움이 있어 탄소흡수원의 증대에 한계가 있으므로, 이에 기존 해변림의 복원, 산림 영급구조개선, 유휴공간의 녹화 등 적극적인 녹화를 통한 탄소흡수원 확충의 필요성을 제안함으로써 어촌지역에 그린인프라 확충방안을 논의하는데 기초연구로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

대도시 주민복지형 근린공원의 탄소중립 달성 방안 연구

이원호 세종대학교 일반대학원 2023 국내석사

2015년 파리기후협약 이후, 세계 각국은 탄소중립을 달성하기 위해 에너지절감, 온실가스 감축량 확보, 탄소흡수원 증대 등 다양한 방법으로 노력해왔다. 우리나라 정부 또한 「2050 탄소중립」 추진전략을 통해 온실가스 배출량을 줄이고 탄소중립 달성을 위한 방안을 제시하였다. 또한, 「기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법」에는 국가뿐만 아니라 지방자치단체, 사업자, 국민에게도 온실가스 배출을 줄이는 데 기여하는 책무가 규정되었다. 지방자치단체에게도 탄소중립 달성에 대한 법적 근거가 마련되면서 탄소중립 달성 방안을 적극적으로 마련하고 이행하려는 지방자치단체가 증가하고 있다. 지방자치단체의 경우 사업장 및 개인과는 달리 보유하거나 운영하고 있는 토지, 건축물, 시설물이 다양하며 이에 따른 에너지사용량도 무시할 수 없는 수준이다. 그러나, 대부분 지방자치단체는 다른 지방자치단체와 유사한 형태의 탄소중립 달성 방안을 마련하고 있다. 지방자치단체의 적극적인 탄소중립 달성 방안을 위해서는 접근방식의 변화가 필요하다. 기존 지방자치단체의 접근 방법인 지역적 특성을 고려한 거시적으로 접근하고 있지만, 특정 대상지의 성격에 부합하는 미시적 접근을 통한 탄소중립 달성을 위한 절차와 방안 마련도 필요하다. 본 연구에서는 지방자치단체가 미시적 접근방식을 통해 탄소중립 대상에서 고려하지 않았던 대상지 중 신·재생에너지 발전설비 도입에 제한이 있는 공원을 중심으로 연구를 수행하여 향후 다른 대상지의 탄소중립 달성 방안 마련에 활용할 수 있는 결과를 도출하고자 하였다. 본 연구에서는 지방자치단체가 소유한 전체 공원 대상이 아닌 지방자치단체가 보유한 공원 중 하나를 기준으로 탄소중립 달성을 위한 절차 및 방안을 고려하였으며, 연구 대상지는 다양한 조건을 고려하여 양천공원을 연구 대상지로 결정하였다. 먼저, 탄소중립 달성 방안을 비교하기 위한 비교 기준을 마련하였다. 각 비교 기준은 연간 잠재발전량, 온실가스 배출량, 경제성 평가의 세 가지를 비교 기준으로 설정하였다. 근린공원의 탄소중립 달성 방안 마련을 위하여, 연구 대상지 공원의 지리적 특성, 공원과 관련 지침을 기준으로 탄소중립 달성을 위한 신·재생에너지 발전설비를 검토하였다. 지리적 특성상 탄소중립 달성을 위해 도입 가능한 신·재생에너지 발전설비 종류에 제한이 있었고, 「도시공원·녹지의 유형별 세부기준 등에 관한 지침」에 따라, 신·재생에너지 발전설비도 공원의 경관을 해치지 않는 방법으로만 도입할 수 있었다. 검토 결과, 연구 대상지에는 태양광발전설비와 연료전지 두 개의 신·재생에너지 발전설비만 도입할 수 있었다. 지리적 특성과 관련 지침과는 무관하게 도입할 수 있었던 탄소중립 달성 방안은 고효율 설비교체이다. 기존의 에너지소비량이 많은 공원 내 전등과 가로등을 에너지소비량이 적은 설비로 교체하는 방안을 추가적인 탄소중립 방안으로 결정하였다. 탄소중립 방안 도입에도 연구 대상지의 에너지사용량을 모두 대체할 수 없어 온실가스 배출량이 산정되는 경우, 탄소배출권을 구매하여 온실가스 배출량을 상쇄하는 방법으로 연구 대상지의 탄소중립을 달성하는 방안 마련한 시나리오를 구성하였다. 각 시나리오는 고효율 설비교체, 태양광발전설비 도입, 연료전지, 탄소배출권 구매를 이용하여 총 4개의 시나리오를 구성하였다. 고효율 설비교체와 태양광발전설비 도입만으로는 연구 대상지의 전력사용량을 대체할 수 없어 연료전지 도입을 통한 전력사용량 100% 대체를 목표로 한 시나리오를 추가하여 이를 비교 분석하였다. 분석 결과 연료전지를 도입한 시나리오가 연간 잠재발전량이 높고 온실가스 배출량이 가장 적은 시나리오였지만, 경제성 평가 측면에서 가장 불리한 시나리오로 도출되었다. 또한, 본 연구에서는 탄소배출권 가격에 따라 시나리오의 비교결과가 상이하게 나타날 것으로 예상되어 탄소배출권 가격이 유럽탄소배출권 가격과 유사하게 상승하였을 때와 비교하는 민감도 분석을 실시하였다. 민감도 분석 결과, 탄소배출권을 활용하였던 시나리오의 경제성 평가 결과가 낮아졌다. 본 연구에서는 온실가스 배출량과 경제성을 동시에 고려하였을 때, 고효율 설비교체와 도입 가능한 용량의 태양광발전설비를 먼저 설치하고 대체하지 못한 전력사용량은 탄소배출권을 구매하여 탄소중립을 달성하는 시나리오가 지방자치단체가 도입할 수 있는 최적의 시나리오로 도출되었다. 연료전지의 초기투자비와 운영비가 줄어드는 경우, 기존의 온실가스 감축 방안과 더불어 연료전지를 추가로 활용한 시나리오도 지방자치단체가 고려해야 할 탄소중립 달성 방안 중 하나라는 결론을 도출하였다. Since the 2015 Paris Climate Agreement, countries around the world have made various efforts to achieve carbon neutrality, including energy reduction, securing greenhouse gas reduction, and increasing carbon absorption sources. The Korean government also proposed measures to reduce greenhouse gas emissions and achieve carbon neutrality through the "2050 Carbon Neutral" promotion strategy. In addition, the Framework Act on Carbon Neutral and Green Growth to Respond to the Climate Crisis stipulated the responsibility of contributing to reducing greenhouse gas emissions not only to the state but also to local governments, businesses, and the public. As local governments have also established a legal basis for achieving carbon neutrality, more and more local governments are actively preparing and implementing measures to achieve carbon neutrality. In the case of local governments, unlike workplaces and individuals, land, buildings, and facilities owned or operated vary, and the amount of energy used accordingly cannot be ignored. However, most local governments are preparing measures to achieve carbon neutrality similar to other local governments. A change in approach is needed for local governments to actively achieve carbon neutrality. Although it is taking a macroscopic approach in consideration of regional characteristics, which is the approach of existing local governments, procedures and measures are also needed to achieve carbon neutrality through micro-approaches that match the characteristics of specific destinations. This study focused on parks that are limited in the introduction of new and renewable energy generation facilities among targets that local governments did not consider in carbon neutrality through a microscopic approach to derive results that can be used to achieve carbon neutrality in the future. In this study, procedures and measures to achieve carbon neutrality were considered based on one of the parks owned by local governments, not all parks owned by local governments, and Yangcheon Park was decided as the research target site in consideration of various conditions. First, a comparison criterion was prepared to compare the methods of achieving carbon neutrality. Each comparison criterion was set as a comparison criterion: annual potential power generation, greenhouse gas emissions, and economic feasibility evaluation. In order to come up with measures to achieve carbon neutrality in neighborhood parks, new and renewable energy generation facilities to achieve carbon neutrality were reviewed based on the geographical characteristics of the park and related guidelines. Due to geographical characteristics, the types of new and renewable energy generation facilities that can be introduced to achieve carbon neutrality were limited, and new and renewable energy generation facilities could only be introduced in a way that did not harm the park's landscape. As a result of reviewing the given conditions, only solar power generation facilities and two new and renewable energy generation facilities could be introduced to the research target site. The plan to achieve carbon neutrality that could be introduced regardless of geographical characteristics and related guidelines is high-efficiency facility replacement. It was decided as an additional carbon neutral plan to replace the existing lights and streetlights in the park with facilities with low energy consumption. If greenhouse gas emissions are calculated because all of the energy use of the research site cannot be replaced despite the introduction of the carbon neutral plan, a scenario was established to achieve carbon neutrality of the research site by offsetting greenhouse gas emissions by purchasing carbon emission rights. Each scenario consisted of a total of four scenarios using high-efficiency facility replacement, solar power generation facility introduction, fuel cell, and carbon emission purchase. Since the replacement of high-efficiency facilities and the introduction of solar power generation facilities alone cannot replace the power usage of the research site, a scenario aimed at replacing 100% of the power usage through the introduction of fuel cells was added and compared. As a result of the analysis, the scenario that introduced fuel cells was the scenario with the highest annual potential power generation and the lowest greenhouse gas emissions, but it was derived as the most unfavorable scenario in terms of economic evaluation. In addition, in this study, the comparison results of the scenario are expected to vary depending on the price of carbon credits, so a sensitivity analysis was conducted compared to when the price of carbon credits rose similarly to the price of European carbon credits. As a result of the sensitivity analysis, the economic evaluation result of the scenario using carbon emission rights was lowered. Considering greenhouse gas emissions and economic feasibility at the same time, this study found that the best scenario for local governments to purchase carbon emission rights to achieve carbon neutrality was to replace high-efficiency facilities and solar power generation facilities. When the initial investment and operation costs of fuel cells decrease, it was concluded that the existing greenhouse gas reduction plan and the scenario using additional fuel cells are one of the ways for local governments to achieve carbon neutrality.

석회석 미분말을 사용한 탄소중립형 포틀랜드 시멘트의 수화특성에 관한 기초 연구

강인규 공주대학교 일반대학원 2023 국내석사

범세계적으로 기후변화의 속도는 점차 증가하고 있으며 국제사회는 변화하는 기후 위기에 대응하기 위해 1990년대 중반부터 지구 평균 기온 상승 억제를 위한 논의를 해왔다. 2015년 파리협정에서는 산업화 이전 대비 지구 평균기온 상승을 2℃보다 상당히 낮은 수준으로 유지하고 1.5℃ 이하로 제한하는 것을 목표로 설정하였다. 또한 기후변화에 관한 정부 간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)는「지구온난화 1.5℃ 특별 보고서」를 통해 지구 온도를 1.5℃ 이하로 억제할 것을 제안하였으며 이를 달성하기 위해 2050년까지 전지구적인 탄소중립(Carbon neutrality, Zero carbon, Net zero)이 이뤄져야 한다고 권고하였다. 이러한 배경하에 세계 각국은 공식적으로 2050 탄소중립을 선언하기 시작하였으며 일부 국가에서는 이를 법제화하는 움직임을 보이고 있다. 특히, 유럽연합은 유럽 그린 딜(European Green Deal)을 발표함으로써 탄소중립 달성을 위한 선도적인 역할을 수행하고 있으며 미국, 일본, 중국 등 주요국에서도 국제사회 흐름에 맞춰 탄소중립을 선언하였고 에너지, 건물, 농·축산, 교통을 포함한 모든 분야에서 국가 정책 방향에 맞춰 적극적으로 대응하고자 노력하고 있다. 국내에서도 국제적인 분위기에 따라 탄소중립의 첫걸음으로써 2020년 7월 한국판 뉴딜을 발표하고 이를 핵심 국정 목표로 하여 같은 해 10월 2050 탄소중립을 선언하였다. 또한 철강, 시멘트, 석유 화학 등 산업계에서도 탄소중립 달성을 위한 수단으로 다양한 정책을 제시하고 있다. 이 중 시멘트 산업에서는 시멘트 그린 뉴딜 위원회를 구성하여 탄소중립을 위한 공동 선언문을 발표함으로써 시멘트 산업의 탄소중립에 대한 뚜렷한 목표를 나타내고 있다. 시멘트 산업은 연간 약 4천만 톤의 탄소를 배출(국가 전체 배출량의 5.6%, 산업부문의 10%)하는 대표적인 탄소 다배출 산업이다. 배출원으로써 소성 과정에서 주원료인 석회석의 탈탄산 반응으로 인한 탄소 배출이 약 2천 3백만 톤(57%), 연료 소비에서 약 1천 2백만 톤(30%), 전력 사용으로 약 5백만 톤(13%)이 배출되고 있다. 이와 같이 탄소 배출의 절반 이상이 소성 공정에서 배출되기 때문에 클링커의 생산량 및 사용량을 줄이는 것이 시멘트 산업에서 탄소 배출 저감 및 탄소 중립 달성을 위한 가장 효과적인 방법 중 하나로 생각된다. 또한 국제 에너지 기구(International Energy Agency, IEA)에서 2018년 발표한「Techn-ology Roadmap Low-Carbon Transition in the Cement Industry」에서는 시멘트 산업에서의 탄소 감축 방향을 에너지 효율 개선, 대체 연료 사용, 클링커 비율 감소, 탄소 포집 등으로 구분하고 있으며, 이 중 클링커 비율 감소가 37%로 시멘트 산업에서의 CO2 감축에 선도적인 역할을 할 것으로 예측하고 있다. 국내에서도 탄소 중립을 선언함에 따라「2050 탄소중립 시나리오」 를 발표함으로써 부문별 탄소중립 감축 목표를 제시하고 있다. 시멘트 산업에서는 2018년 대비 2050년까지 시멘트의 연료 전환 및 일부 원료 전환을 통해 탄소 배출량을 53% 감축하는 것을 최종적인 목표로 설정하였다. 또한 보통 포틀랜드 시멘트 혼합재 비중을 20%까지 확대해 클링커의 사용 비율을 감소시키는 등의 감축 수단을 제시하고 있어 보통 포틀랜드 시멘트의 혼합재 증가에 대한 기술 개발이 필요한 시점이다. 혼합재 비중이 증가함에 따라 시멘트 강도 발현에 중추적 역할을 하는 클링커 계수가 감소하고 희석 효과로 인해 수화 및 역학적 특성 등의 품질 저하가 발생할 수 있다. 석회석 미분말은 자체 수화 특성이 없지만, Filler로서 시멘트 입자 사이의 공극을 충전하고 수화 생성물의 Nucleation seed로 작용하여 초기 수화를 촉진하는 효과를 나타내며, 시멘트의 알루미나 성분과 반응하여 새로운 수화 반응을 통해 전체 수화 생성물 부피를 증가시켜 시멘트 매트릭스 내 공극을 줄이는 역할을 한다. 따라서 석회석 미분말은 단순한 충전재의 역할뿐만 아니라 시멘트 수화 반응에 참여하여 클링커 계수 감소에 따른 희석 효과의 문제점을 해결할 수 있을 것으로 생각된다. 이러한 관점에서 석회석 미분말의 사용 비율이 높고 클링커 계수가 낮은 시멘트에 대한 물성 변화를 실험적으로 검토하고 품질 신뢰성을 검증·확보하는 것은 가장 선행적으로 이뤄져야 할 과제일 것이다. 따라서 본 연구는 국제적인 탄소중립 배경하에 시멘트 클링커를 대체할 수 있는 혼합재의 활용을 통해 클링커 계수가 낮은 시멘트의 수화 특성을 검토하기 위한 연구로써, 혼합재로 사용한 석회석 미분말의 분말도와 치환율이 시멘트 수화에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 바탕으로 기존 생산되는 시멘트의 혼합재 비율에서 석회석 미분말의 사용량 변화에 따른 시멘트를 제조하여 혼합재 비율 증대에 따른 탄소중립형 포틀랜드 시멘트의 수화 특성을 검토하고자 한다.