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.

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.

탄소중립 노인일자리사업 참여자의 경험에 대한 연구 : 「우리동네ESG센터」 사례를 중심으로

감규은 부산대학교 대학원 2024 국내석사

본 연구의 목적은 노인일자리 인식개선과 환경문제 해결을 위해 기획·개소된 우리동네ESG센터 사례를 중심으로 탄소중립 노인일자리사업 참여자의 경험에 대해 연구하였으며, 나아가 노인일자리의 한계점과 개선점은 무엇인지, 탄소중립 노인일자리의 인식은 어떠한지 등 노인일자리의 인식개선을 위한 구체적인 방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 우리동네ESG센터 1호점 금정점과 2호점 동구점 내 탄소중립 노인일자리사업에 참여하고 있는 노인일자리 참여자 6명을 연구 참여자로 선정하였고, 질적 연구 방법인 심층면접(depth interview)을 통해 수집된 자료는 범주화와 코딩 등을 통해 분석을 실시하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 탄소중립 노인일자리 참여한 연구 참여자들은 존재 가치에 대한 자아존중감이 향상된 결과가 도출되었다. 둘째, 스스로 생활 속의 탄소중립 실천을 통해 자긍심이 고취된 것을 알 수 있었다. 셋째, 연구 참여자들은 우리동네ESG센터 내에서 노인일자리에 참여하며 지역사회에 다양한 동력이 되고 있었다. 넷째, 노인일자리 인식제고를 위해 베이비부머 세대의 욕구에 맞는 다양한 일자리 창출이 필요한 것으로 나타났다. 연구결과 탄소중립 노인일자리 참여자들은 우리동네ESG센터를 통해 시민·아동에게 노인일자리 인식개선 활동과 생활 속에 환경문제 해결에 도움을 주는 것으로 드러났다. 본 연구 결과를 기반으로 논의는 다음과 같다. 첫째, 연구 참여자들은 노인일자리에 참여하며 규칙적인 생활을 통해 건강·소득증진이 된 것으로 드러났다. 둘째, 연구 참여자들은 탄소중립 노인일자리에 참여하면서 사회봉사·자조모임을 통해 스스로 사회 환원 하고 있음을 알 수 있었다. 셋째, 탄소중립 노인일자리 참여가 참여자의 자긍심 고취와 탄소중립 감축에 효과를 주는 것으로 나타났다. 넷째, 탄소중립 노인일자리 참여자를 통해 타 지자체 및 유관기관 대상으로 노인일자리 인식개선 홍보효과가 있는 것으로 드러났다. 본 연구 결과를 기반으로 도출된 제언은 다음과 같다. 첫째, 기하급수적으로 증가하는 노인일자리와 노인인구 증가 추세에 맞추어 노인일자리 아이템별로 사업유형을 재편할 필요성이 있다. 둘째, 탄소중립교육을 전국화 하여 환경문제 해결에 노인일자리가 앞장서야 한다. 셋째, 기하급수적으로 늘어나는 노인일자리와 노인일자리 아이템들은 체계화와 매뉴얼화 될 필요성이 있다. 넷째, 공공·민관협업의 환경관련 노인일자리 모델 개발 시 지자체 및 공공기관에서 더 세밀한 정책지원이 마련되어야 할 것이다. 본 연구는 그동안 노인일자리에서 선행연구가 이루어지지 않은 탄소중립 노인일자리 참여자의 경험에 대한 연구를 한 것에서 의미가 있으며, 전국최초로 노인일자리 인식개선과 환경문제 해결을 위해 기획·개소된 우리동네ESG센터 사례를 연구한 것에서도 의의가 크다. 연구결과를 바탕으로 탄소중립 노인일자리 사업 참여자들의 경험을 우리동네ESG센터 사례를 중심으로 분석하고 노인일자리 사업을 개선할 수 있는 방안을 제안하였다.

신재생에너지 리츠(REITs)투자를 통한 ESG 경영혁신 방안 : 신재생에너지 리츠(REITs)투자를 통한 ESG 경영혁신 방안

이병국 서울벤처대학원대학교 2024 국내박사

본 연구는 글로벌 탄소중립 시대, 관심이 고조된 ESG 경영혁신 방안 을 성취하기 위해 고령화로 투자자의 관심이 증대된 리츠와 신재생에 너지 투자의 결합에 대한 방향성을 현장중심 전문가를 대상으로 규명 하는데 연구의 필요성 및 목적이 있다. 본 연구에서 도출된 결과는 향 후 신재생에너지 리츠 활성화를 위한 투자 및 정책적 측면에서기초자 료로서의 가치가 있을 것이다. 구체적인 연구 방법으로는 2024년 3월 1일부터 5월 31일까지 금융기관에 종사하고 있는 금융전문가 15인을 대상으로 신재생에너지 리츠 투자 동향에 대한 의견을 질문지를 이용 하여 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 심층면담기법과 콘텐츠분석, SWOT 분석 등을 적용하었으며, 각 문항의 중요어를 중심으로 워드클라 우드 기법을 적용하여 데이터 시각화를 시행하였다. 이와 같은 연구 방 법을 적용하여 도출된 결론은 다음과 같다. 첫째, 신재생에너지 리츠 에 대한 인식으로 ESG 경영확산, 파리협약과 탄소중립 정부 정책, 상장 리츠 활성화, REC제도 개선 요인이 도출되었다. ESG, 탄소중립, 상장리 츠, 파리협약을 주요 용어로 인식하였다. 둘째, 신재생에너지 리츠투 자 전망으로 태양광, 풍력, ESS요인이 도출되었다. 태양광은 경제성, 풍력은 낮은 발전부지 비용, ESS는 분산 전원을 주요 용어로 인식 하였다. 셋째, 안정적 전력공급에 대한 방향성은 기초자산의 가치, 정부 정책지원, 전력 적정수익, AMC 관리능력 요인이 도출되었다. 기초자산, 정부정책, AMC, 전력 적정수익을 주요 용어로 인식하였 다. 넷째, 민원과 갈등 해소 전략은 지역주민들과의 수익공유, 소통 과 협력, 제도적인 갈등해소기구 신설, 기존변전소 및 발전소부지 투자 요인이 도출되었다. 소통, 지역주민, 수익공유, 협력을 주요 용어로 인식하였다. 다섯째, 신재생에너지 리츠 지배구조 개선방안으 로는 이사회 책임과 권한 강화, 성과체계 도입, AMC 한전자회사 편 입 요인이 도출되었다. 이사회, 성과체계, AMC, 권한을 주요 용어로 인식하였다. 여섯째, 신재생에너지 리츠 컴플라이언스 개선방안으로 는 전문담당자 선정 및 주기적인 교체, 내부통제 시스템 강화, 현 수 준통제 적정 요인이 도출되었다. 교체, 내부통제, 준법감시, 주기적을 주요 용어로 인식하였다. 일곱째, 신재생에너지 리츠 SWOT 분석의 강점 요인은 소액분산투자, 안정적인 수익, 자산유동화 증대, 글로벌 성장성 요인이 도출되었다. 안정적, 자산유동성, 소액투자, 친환경을 주요 용어로 인식하였다. 약점 요인은 부동산 매각차익 난망, 정부정 책 변동성, 전문 운용인력 부족 요인, 기술진부화가 도출되었다. 매 각차익, 정부정책, 수익률, 전문운용을 주요 용어로 인식하였다. 기회 요인은 글로벌 탄소중립 시대, 정부 정책지원, ESG 경영 중요성 증가, RE100 확대 요인이 도출되었다. 탄소중립, 정부, 파리협약, 글로벌을 주요 용어로 인식하였다. 위협요인은 국제적인 탄소중립 정책 지연, 정부정책 변경, 시장금리 인상 요인, 한국전력 적자가 도출되었다. 탄 소중립 정책지연, 정부정책변경, 시장금리, 한국전력 적자를 주요 용 어로 인식하였다. 신재생에너지 리츠(REITs)투자를 통한 ESG 경영혁신 은 조직과 사회의 중요한 핵심가치로 인식되며, 나아가 탄소중립을 위 한 미래사회의 새로운 약속이다. 주제어: 탄소중립, ESG, 신재생에너지, 리츠, 고령화

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.

기업의 재생에너지 도입에 영향을 미치는 결정요인에 관한 실증적 연구

신동헌 호서대학교 기술경영전문대학원 2024 국내박사

2050년 온실가스 넷제로를 달성해야 하는 탄소중립의 시대, 그런 목표를 향해 지구촌 모든 영역에서 노력을 하고 있는 현 상황에서 기업 또한 탄소중립 이행의 최우선적인 주체로서 담당해야 할 책임에 대하여 고민을 하였다. 그의 해답은 재생에너지 보급사업에 참여하는 것이다. 사용하는 전력의 생산이 화석연료가 아닌 재생에너지의 발전에 의한 것이어야 온실가스의 발생이 ‘0’이 되는 것이다. 자체 발전을 하는 형태, 매입하는 형태, 투자하는 형태 등 기업의 재생에너지 보급사업의 유형은 다양할 수 있다. 본 연구에서는 기업이 재생에너지 보급사업에 참여하게 하는 결정요인 또는 기업이 재생에너지 설비를 도입하게 하는 영향요인에 관한 연구이다. 기업으로 하여금 어떤 요인이 재생에너지 보급사업의 참여함으로써 어떤 기대효과(기대성과)를 예측하고, 이를 토대로 참여하고자 하는 결정(도입의도)을 실행하느냐의 연구이다. 기업의 도입의도에 영향을 미치는 요인으로는 지역참여(지역경제 활성화, 지역협력) framework와 기업의 기술적 요인, 조직적 요인, 환경적 요인에 의한 TOE framework에 의한 각 요인들을 외생변수(독립변수)로 하여 기대성과, 그로 인한 다시 도입의도에 미치는 인과관계를 분석하였다. 이 과정에서 조절변수(매개변수)로서 기업의 입지형태, 업종, 규모 등이 어떤 작용을 하는 지에 대하여 검증하였다. 이런 연구모형을 토대로 기업에 대한 설문조사서를 작성하여 충청남도 소재 216개의 기업을 대상으로 설문이 이루어졌다. 자료수집 방법은 질문지법에 의한 5점 리커트 척도(Likert scale)를 사용하여 측정하였다. 조사 수집된 자료를 토대로 기술통계분석을 실시하였다. 또한 측정모델 분석을 통해 자료의 신뢰도와 타당도를 검증하였다. 이 과정에서 SPSS와 Smart PLS 4.0을 활용하였다. 본 연구의 결과 및 정책적 시사점은 다음과 같다. 첫째, 기업이 재생에너지 보급사업을 참여하게 될 때 지역참여라는 관점에서 본다면 해당 기업이 소재한 지역사회의 단순한 경제활성화라는 관점보다는 지역사회와의 협력이라는 관점에서 유의미하다. 기업이 지역사회 또는 지역주민과의 협력, 정부(정책과 법령)와 이해관계자 등과의 협력과 상생이라는 요인에 의한 기업의 기대효과는 매우 긍정적으로 작용하게 된다. 둘째, TOE framework 차원에서의 분석 결과로는, 기업은 새로운 재생에너지을 도입하고자 할 때 단순히 설계기술, 운용기술, 통제기술 등의 기술적 요인은 크게 기대성과로 작용하지는 않는다. 반면에 기업의 재무능력, 최고경영진의 이해도, 추진의지와 인력양성 등을 포함하는 기본 마스터플랜을 갖고 있느냐 하는 것이 보다 더 중요하다. 아울러 기업의 환경적 요인, 즉 기업의 경쟁력과 협력업체 등과의 관계 설정, 정부의 정책적 방향, 사회적 규범의 요구수준이 기대성과와 도입의도에 영향을 미치게 된다. 셋째, 조절변수에 의한 분석결과로는 대기업과 중견기업이 재생에너지 보급사업에 참여해야 효과성이 더욱 크다고 볼 수 있으며 제조업 분야의 효과성이 역시 크다고 볼 수 있다. 전반적으로 기업의 규모와 입지 유형, 매출액 규모, 근로자의 규모 등을 고려할 때 제조업 분야의 대기업과 중견기업에 큰 의미를 가지며 도입하는 재생에너지 설비 등의 기술 수준 등에 유의하게 반응하는 것을 결론지을 수 있다. 이를 토대로 정책적 시사점으로 ⅰ) 기업이 신뢰할 수 있도록 국가적 탄소중립에 대한 확고한 추진 목표와 로드맵의 제시 ⅱ) 기업 차원의 경쟁력 제고 노력 ⅲ) 정부 차원의 촉진자로서의 역할 ⅳ) 기업과 지역에 친화적인 정부 정책의 제안으로 정부 차원의 탄소중립 또는 RE100에 대한 기업을 위한 원스톱지원센터의 설치 및 역할, 주민이익공유형 등의 햇빛발전협동조합을 설립·지원하여 주민수용성을 위한 노력, 에너지복합단지·에너지자립산단·분산형에너지특구 등 전용단지의 조성, 에너지 펀드 등 기업금융적 지원 등을 제시하였다. Now is the Era of Carbon Neutrality achieving the Net-Zero of green-house gases in 2050. Enterprise is main agent for realizing the Canbon Neutrality. An introduction of Renewable Energy Projects is the shortcut for realzing the Canbon Neutrality and the only sole solution. The application of Renewable Energy projects is formed with many types, for example, self-development, direct PPA(Purchase Power Agreement), trilateral PPA, Green PM price, Purchase of REC etc. In this paper, We analyzed the the Decision Factors of Influencing on Intention of Introduction of Renewable Energy Projects by Enterprise. The analysis frameworks are composed with the Regional Participation framework and TOE framework. So, the factors of the Regional Paricipation are the Activation of Regional Economy and the Regional Cooperation. And the factors of TOE framework are Technical factor, Organizatioal factor and Environmental Factor. How these Factors of two framework affect the Expectational Performance of Renewable Energy Projects by Enetrprise ? Moreover how the Expectational Performance affects Intention of Introduction of Renewable Energy Projects by Enterprise ? These factors are the exogenous variables, and the the expectational result and the intention of introduction are endogenous variable or dependant variable. This paper studied the cause and effect relationship between the affecting factor and performance, intention of introduction. We designed the research model on the basis of this relational context. And based on this research model, We formulated the hypotheses and prepared the questionnaire. The data collection method for this study was descriptive statistical analysis targeting enterprisr and employees using a 5-point Likert scale based on a questionnaire method. The reliability and validity of variables were verified through measurement moedel analysis. And analysis tools of statistical and structural equation model were IBM SPSS and Smart PLS 4.0. Using these to verify hypothesis. The implication and results of these studies are as follws. First, In a dimension of the Regional Participation, the factors of activation of the regional economy affects minorly the expectational result. On the other hand, the factor of the regional cooperation influences significantly the expectational tesult and the will if introduction of Renewable Energy Projects by Enetrprise. The factors are composed with WinWin partnership between regional citizen and society, and goverance and ESG management strategy of enterprise. Second, From the point of TOE framework, the technical factor of enterprise affects minorly expectational result. On the other hand, the factors of the organiazational variable and Environmental variable influences significantly the expectational tesult and the will if introduction of Renewable Energy Projects by Enetrprise. The items of organiazational variable are composed of fiscal ablity, professional manpower of enterprise and the passion and intelligibility of CEO, establishment of masterplan. And the items of Environmental factor are imagery and competitive power of enterprise, compliance of govermental policy, relation of subcontrator. Third, As a moderating variables, We analyzed the effect of categoty, scale, location type such as industrial complex of enterprise. How the these factors of moderating factors affect expectational performance of renewable energy projects by enterprise ? Generally large- and medium-size enterprise, bussiness in general industrial complex are responsive to technical factor and the regional cooperation etc. To support the fulfillment of carbon neutrality for enterprise, We suggests the following policy. ⅰ) Clarify the governmental policy and roadmap for carbin neutrality ⅱ) Dramastically invest in energy transition and develop new technology at the corporate ⅲ) Central and Regional Government, Perform as a facilitator, abler and mediator.ⅳ) Suggest a variety of profit model of Renewable energy projects.

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 그린도시 조성계획에 따른 미기후 및 열쾌적성 변화 고찰 : 수원시 및 충주시 조성계획안을 중심으로

심상우 서울시립대학교 일반대학원 2024 국내석사

본 연구의 목적은 탄소중립 그린도시 조성계획에 따른 열쾌적성 변화를 고찰함으로 향후 탄소중립 그린도시 사업 가이드라인 구상과 도시계획·설계 시, 건물배치에 활용될 부분을 제시하고자 한다. 온실가스 감축을 목표로 추진된 탄소중립 그린도시 사업은 정량적 및 수치적 근거에 집중하였으나, 공간적 및 실증적 근거는 부족한 것으로 판단된다. 도시계획·설계를 진행하기에 앞서, 시뮬레이션은 도시에서 발생하는 다양한 현상을 분석함으로 공간을 조성하고, 조성에 따른 결과를 확인할 수 있는 도구이다. 본 연구의 흐름과 방법은 다음과 같이 진행하였다. 첫째, 연구의 배경과 목적을 정의하며, 이를 비롯한 연구의 범위와 방법을 설정하였다. 둘째, 탄소중립 및 탄소중립도시 도입배경, 친환경 도시설계 패러다임, 친환경 공간조성 및 도시열섬완화, 열쾌적성 및 탄소저감·흡수 등 문헌고찰을 통해 이론과 개념을 살펴보았다. 셋째, 본 연구의 대상지를 소개하며, 분석의 틀을 정립하였다. 넷째, 정립한 분석의 틀에 따라 탄소중립 그린도시 사업 개요와 가이드라인을 분석하고, 두 도시에서 제안한 조성계획안의 친환경 요소를 확인하였다. 다섯째, AutoCAD 2D 도면 작성, SketchUp 3D 모델 구축, Envi-met 기상자료 확보, Envi-met 시뮬레이션 시행을 통해 두 도시의 조성계획에 따른 열쾌적성 변화를 고찰하였다. 여섯째, 향후 탄소중립 그린도시 사업 가이드라인 구상과 도시계획·설계 시, 건물배치에 활용될 부분을 제시하는 등 본 연구의 결론과 시사점을 도출하였다. 본 연구의 결론과 시사점은 다음과 같다. 첫째, 환경부에서 요구한 탄소중립 그린도시 공간모델을 제시할 수 있는 환경기술은 친환경건물, 녹지공간, 친수공간 조성으로 확인하였다. 이는 정책적 기반으로 제안된 경기도 수원시와 충청북도 충주시의 조성계획안 계획요소를 분석하고, 친환경 요소를 활용한 열쾌적성 변화를 분석함으로 파악하였다. 각 사업대상지의 입지현황과 입지요건을 고려하여, 경기도 수원시는 친환경건물 조성을 강조하였고, 충청북도 충주시는 녹지공간과 친수공간 조성을 강조하였다. 둘째, 두 도시의 조성계획안에서 도출한 친환경 요소를 적용하여 Envi-met 시뮬레이션을 시행한 결과, 두 도시의 연구대상지 내 기온과 열쾌적성은 여름 시간대 일부를 제외하고 모두 개선되었다. 경기도 수원시의 경우, 오전·오후 시간대의 기온과 열쾌적성은 모두 각각 0.026~0.034℃ 그리고 0.005~0.114℃ 감소하고 개선되었다. 충청북도 충주시의 경우, 오전·오후 시간대의 기온과 오후 시간대의 열쾌적성은 모두 각각 0.071~0.100℃ 그리고 0.453℃ 감소하고 개선되었다. 셋째, 시뮬레이션을 통해, 친환경 요소 중 탄소흡수 부문의 탄소공원이 열쾌적성 개선에 효과적인 것으로 분석하였다. 경기도 수원시의 친환경 요소 적용 면적별 분석을 통해 탄소공원 열쾌적성 온도는 4.14℃ 감소하였으며, 열쾌적성은 개선된 것으로 확인하였다. 충청북도 충주시의 친환경 요소 적용 면적별 분석을 통해 탄소공원 열쾌적성 온도는 3.48℃ 감소하였으며, 열쾌적성은 개선된 것으로 확인하였다. 넷째, 미개발 지역이거나 사업이 추진 중인 대지는 표면이 흙으로 구성되고 외부에 노출되어 있기에 높은 기온과 많은 열이 발생하는 반면, 건물단지를 밀집하고 조밀하게 조성함으로 그늘과 바람길이 제공되고, 낮고 시원한 기온을 유지할 수 있는 것으로 확인하였다. 이는 건물배치와 높이로 인해 건물단지 내 일조량이 감소하며, 도시 내 열섬현상을 완화할 수 있는 것으로 사료된다. 다섯째, 열 혹은 복사에 대한 반사율이 낮은 아스팔트 도로와 보행로 사이에 친수공간을 조성하고, 보행로에 녹지공간을 조성함으로 열쾌적성이 개선됨을 분석하였다. 물리적 공간 측면에서 두 요소가 열쾌적성 개선에 효과적인 기법으로 판단된다. 여섯째, 친환경 요소 가운데 친환경건물 조성은 옥상녹화(0.826kgCO2)와 벽면녹화(0.110kgCO2)를 통해 녹지보행로(2.450kgCO2)와 공원(1.730kgCO2) 다음으로 많은 탄소배출량을 감축할 수 있다, 하지만 열쾌적성에는 실질적으로 많은 영향을 주지 않은 것으로 확인하였다. 일곱째, 두 도시의 친환경 요소가 복합적으로 적용된 지점 내 열쾌적성 개선을 확인할 수 있었으며, 향후 탄소중립 그린도시 사업 가이드라인 구상 시, 친환경 요소를 개별적으로 제안하기보다 특정지점을 선정하여 해당지점에 친환경 요소를 복합적으로 제안할 필요가 있는 것으로 사료된다. 여덟째, 도시계획 및 설계 시, 도로와 보행로의 재질 및 조성 기준을 고려할 필요가 있으며, 목재보행로, 녹지보행로, 수공간도로, 자전거도로 등 보다 다양한 친환경 요소를 도입할 필요가 있다. 이와 같은 요소들이 복합적으로 그리고 상호 작용함으로 도시 내 열환경을 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 아홉째, 두 도시의 조성계획안은 정책적 기반으로 제안되었으며, 실증적 근거가 부족하였기에 본 연구에서 열쾌적성 검증을 통해 실증적 분석을 수행하였다. 이를 통해, 향후 탄소중립 그린도시 사업 공고 시, 본 연구에서 수행한 열쾌적성 평가방법과 평가절차를 고려하여 다른 사업참여자가 쉽고 원활하게 접근할 수 있도록 가이드라인을 구상할 필요가 있는 것으로 확인하였다. 마지막으로 향후 탄소중립 그린도시 사업이 추진될 경우, 열쾌적성 변화를 분석하기 위한 평가방법과 평가절차를 고려하여 도시계획·설계가 탄소중립 관련 사업의 어떤 단계에 적합하고 적용될 수 있는지 사전적으로 고려가 필요하다. 이는 본 연구에서 분석한 조성계획 혹은 기본계획 외, 용역발주를 위한 사업기획, 도면납품을 위한 실시계획, 시공착수를 위한 사업시행 등 각 사업단계를 진행하기에 앞서, 실제 대상지에서 발생할 수 있는 열 문제를 사전에 검토할 수 있을 것으로 판단된다. The research purpose is to investigate the thermal comfort according to carbon-neutral green city masterplans and suggest references for guidelines of carbon-neutral green city projects in the future, and improvements for building layout in urban planning and design. The carbon-neutral green city project, aimed at reducing greenhouse gas emissions, has focused on quantitative and numerical basis, however spatial and empirical basis is considered to be lacking. Before proceeding with urban planning and design, simulation is a tool to analyze various phenomena occurring in the city, and is required to check the results of spaces created. The research flow and methods are as follows. First, the research background and purpose were defined, including the research scope and methods. Second, the theories and concepts were studied through literature reviews, including the history of carbon-neutrality and carbon-neutral cities, paradigm of eco-friendly urban design, eco-friendly space and urban heat island, and thermal comfort and carbon reduction & absorption. Third, the research site was introduced, and framework of analysis was established. Fourth, the guideline of carbon-neutral green city project was analyzed, and the eco-friendly items from schematic masterplans of two cities were identified. Fifth, the thermal comfort of two cities was investigated by creating AutoCAD 2D drawings, building SketchUp 3D models, obtaining Envi-met meteorological data, and conducting Envi-met simulations. Sixth, the research conclusions and implications were drawn, including the references for guideline of carbon-neutral green city project in the future, and improvements for building layout in urban planning and design. The research conclusions and implications are as follows. First, the environmental techniques for carbon-neutral green city models were identified as creating eco-friendly buildings, green spaces, and water spaces. The environmental techniques were identified by analyzing the proposed items from schematic masterplans of Gyeonggi-do Suwon and Chungcheongbuk-do Chungju, in which the schematic masterplans were proposed based on policy. The thermal comfort was investigated with eco-friendly items drawn from two schematic masterplans. Considering the locations of project sites, Gyeonggi-do Suwon emphasized providing the eco-friendly buildings, while Chung cheongbuk-do Chungju emphasized providing the green and water spaces. Second, as a result of Envi-met simulations by applying the eco-friendly items drawn from schematic masterplans of two cities, the temperature and thermal comfort on research sites of both cities were improved except for a few hours in summer. In Gygeonggi-do Suwon, the temperature and thermal comfort in the morning and afternoon were decreased by 0.026~0.034℃ and 0.005~0.114℃. In Chungcheongbuk-do Chungju, the temperature in the morning and afternoon and thermal comfort in the afternoon were decreased by 0.071~0.100℃ and 0.453℃. Third, through Envi-met simulations, the carbon parks in carbon absorption sector of eco-friendly items were found as effective in improving the thermal comfort. Through the analysis by area of eco-friendly items applied, the thermal comfort temperature of carbon parks in Gyeonggi-do Suwon was reduced by 4.14℃, and the thermal comfort was improved. The thermal comfort temperature of carbon parks in Chungcheongbuk-do Chungju was reduced by 3.48℃, and the thermal comfort was improved. Fourth, the undeveloped sites or areas, where projects were underway or buildings were under construction, maintained high temperatures and a lot of heat due to the surface composed of soil and exposed to the outside. However, the dense and compact building complexes provided shades and ventilation paths, and maintained low and cool temperatures. This explains that sunlight in building complexes is reduced due to layout and height of buildings, and urban heat island can be mitigated in the city. Fifth, thermal comfort was improved by creating water spaces between asphalt roads and pedestrian roads, where reflectivity to heat or radiation is low, and by creating green spaces along pedestrian roads. In terms of physical space, these two eco-friendly items were verified to be effective environmental techniques for improving thermal comfort. Sixth, among the eco-friendly items, green buildings can reduce the most carbon emissions through green rooftop (0.826kgCO2) and green wall (0.110kgCO2) after green pedestrian roads (2.450kgCO2) and parks (1.730kgCO2). However, green buildings were not effective in improving thermal comfort. Seventh, thermal comfort was improved in the areas where multiple eco-friendly items were applied in both cities. For the guidelines of carbon-neutral green city projects in the future, multiple eco-friendly items with specific locations shall be considered to be proposed rather than individual eco-friendly items. Eighth, for the materials and construction standards of vehicle and pedestrian roads, more different eco-friendly items are required to be considered such as wood sidewalks, green sidewalks, water roads, and bicycle roads. Multiple uses of these eco-friendly items can improve the thermal comfort and environment in the city. Ninth, the proposed schematic masaterplans of two cities were based on policy, and lacked spatial and empirical basis, so the research with empirical analysis was conducted through thermal comfort simulation. It was found that evaluation methods and procedures of thermal comfort shall be considered in the guidelines of carbon-neutral green city projects when announced in the future, so that project participants can easily and smoothly access them. Finally, when promoting carbon -neutral green city projects in the future, it is necessary to consider in advance which stage of urban planning and design is appropriate in carbon-neutral related projects. The evaluation methods and procedures of thermal comfort shall be considered as well. This research was conducted on the proposed masterplans, which were in Schematic Design (SD) phase. Before proceeding with other project phases such as Basic Design (BD) for planning project, Design Development (DD) for delivering drawing, and Construction Document (CD) for executing construction, the thermal problems may occur in the actual sites, so the thermal comfort and environment shall be reviewed in advance.

상향식 모형과 전과정평가를 이용한 수송부문의 탄소중립 경로 최적화 방안 연구

윤영중 세종대학교 대학원 2024 국내박사

탄소중립 전략의 효과적인 이행을 위해서는 다양한 정책 대안의 환경· 경제적 파급효과를 과학적으로 분석하고, 효율적인 기후·에너지·환경 정책 추진 방향을 제시할 필요가 있다. 2021년 기준, 수송부문은 연료 연소에 의한 국가 온실가스 배출량의 약 17%를 차지하고 있으며 미세먼지는 산업 부문 다음으로 많은 배출량을 차지하고 있어, 기후·대기정책 수립에 핵심 적인 역할을 담당하고 있다. 2023년 관계부처 합동으로 발표한 탄소중립 녹색성장 국가전략 및 제1차 기본계획에서는 수송부문의 온실가스 감축목표 달성을 위한 핵심 수단으로 무공해차 보급 확대를 제시하고 있다. 전기, 수소차 등 무공해차의 전환 가 속화는 구매보조금 지원, 세제감면 등 경제적 지원 정책을 비롯해 전과정평가를 고려한 온실가스·연비 기준 강화를 통해 달성할 계획이다. 유럽 등 선진국은 이미 자동차 제품 및 운행과 관련된 탄소 배출량 산정에 전과정평가를 적용하여 정부 정책 수립을 목적으로 연구를 진행하고 있 다. 2025년 LCA 국제 통용 가이드라인이 발표되면, 자동차에 대한 규제강화는 차량 생애주기 전체에서 발생하는 이산화탄소 등 대기오염물질을 단 속하는 방향으로 전개될 예정이다. 이 과정에서 합리적으로 수송부문의 탄소중립 정책을 수립하기 위해서는 다양한 정책, 기술적 대안을 새로운 시각으로 분석하고 평가해야 한다. 우리나라를 포함한 대부분 국가에서는 수송부문 온실가스 감축 정책의 일환으로 차량 배기구에서 배출되는 온실가스가 없는 전기·수소차 보급을 최우선 순위로 고려하고 있다. 하지만, 무공해차의 연료인 전기와 수소를 생산하는 방법에 따라 온실가스 배출량은 달라질 수 있다. 본 연구는 무공해차가 수송부문 탄소중립 달성의 주요 감축수단으로 적절한 선택인지에 대해 새로운 관점으로 해석하였다. 더불어, 최종 목표를 포함한 탄소중립 중간경로를 “어떻게” 달성하는 것이 가장 합리적인 것인지 대해 분석하였다. 본 연구에서는 수송부문 배출량의 80% 이상을 차지하는 도로승용부문의 주요 차종을 대상으로 전과정평가를 통해 연료주기(Fuel cycle) 온실가스 배출량을 산정하고, 차종별 중·장기 온실가스 단위 배출량을 도출하여 탄소중립 경로 최적화 분석을 수행하였다. 연료별 대표 차종의 전과정평가는 LCA 모형인 SimaPro Software를 활용하였고, 시나리오별 중·장기 온실가스 배출량 분석은 상향식 최적화 모형인 MESSAGE-ix를 활용하였다. 시나리오는 BAU를 전망하고, 국내·외 완성차 업체와 해외 주요국의 전동화 목표를 참고하여 내연차 판매금지(2035, 2040년), 청정에너지 확대, 차량 통행량 관리 강화 세 가지 감축수단을 조합하여 총 8개로 설정하였다. 감축 비용은 내연차가 무공해차로 대체되면서 절감되는 비용으로 정의하고, 분석기간 내 온실가스 감축량과 소요되는 총 비용을 통해 산정하였다. 도로승용부문의 중·장기 탄소중립 경로 최적화 시나리오 분석 결과, 모든 시나리오의 2018년 대비 2030년 온실가스 감축률은 32.8%로 국가 수송부문의 2030 NDC 감축목표인 37.8%보다 약 5% 낮은 것으로 분석되었다. 이는 전기, 수소차의 온실가스 배출량(간접)이 포함된 결과가 반영되었기 때문이다. 최종년도인 2050년 감축률은 91.2~94.6%로 2050 탄소중립 시나리오 A안 수송 도로부문의 감축목표인 98.9% 대비 4.3~7.7% 낮은 것으로 전망되었다. B안의 목표인 92.2%와 비교해 보면, 2040 Ban_ICE(91.2%)와 2040 Ban_Distance Manage(92.0%) 시나리오를 제외하고 대부분이 이를 상회하는 것으로 분석되었다. 내연차 판매금지만으로도 중·장기 온실가스 감축에 기여하는 효과가 매우 큰 것으로 분석되었다. 다만, 내연차를 무공해차로 대체하는 판매금지 시점이 빠를수록 중간년도(2033~2037년)의 감축량이 커졌다. 2042~2045년 기간 동안에는 내연차 판매금지 시점에 따른 감축량 차이가 크지 않았다. 특히, 2043년에는 2035 Ban_ICE와 2040 Ban_ICE 시나리오 간 배출량 차이 가 17ktCO2eq로 거의 동일한 수준이었다. 이와 같은 결과는 2040년 이후 두 시나리오 모두 내연차 판매금지가 적용되며 무공해차 보급 수준이 비슷해지기 때문인 것으로 해석된다. 2035~2047년에는 각 내연차 판매금지(2035, 2040년) 기반 Total 시나리오를 제외하고, 차량 통행량 관리 강화 시나리오의 감축 속도가 가장 빠른 것으로 분석되었다. 무공해차 대비 내연차의 주행거리 감소 효과가 온실가 스 감축 속도에 크게 기여하였다. 이와 같은 추세는 2048년 이후, 청정에너지 확대에 따라 무공해차의 온실가스 배출량이 낮아지면서 각 내연차 판매 금지 기반 청정에너지 확대 시나리오에 역전되었다. 분석 최종년도인 2050 년에는 모든 시나리오가 무공해차 보급 가속화 흐름에 따라 전체 차량 중 전기, 수소차의 비중이 절대적으로 변하기 때문에 차량의 에너지원(연료)을 어떻게 공급·생산하느냐가 수송부문 탄소중립의 핵심이 될 것으로 예상된다.

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.