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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 전의찬
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
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국가 온실가스 인벤토리 보고서에 따르면, 우리나라의 2017년 온실가스 총 배출량 7억 9백만 톤 CO2eq 중 에너지산업 공공전기 및 열 생산 부문의 온실가스 배출량은 2억 7천만 톤 CO2eq(약 34%)으로 가장 많은 양을 차지하고 있다. 우리나라의 에너지원별 발전비율은 석탄 41.9 %, 가스 26.8 %, 원자력 23.4 %, 신재생 6.2 %으로 석탄의 발전비율이 가장 높다.
정부에서는 온실가스 배출량의 가장 많은 양을 차지하고 있는 공공전기 및 열 생산 부문의 온실가스 배출량을 줄이기 위해 기술적 노력과 환경 규제를 강화하고 있다. 초임계압 발전기술을 1990년대부터 도입하여 운전 중에 있으며, 2000년대 초부터 정부 주도로 초초임계압 기술 개발이 시작되었다. 2016년부터 1000MW급 초초임계압 발전소가 신보령, 태안, 당진 화력발전소에 도입되어 운영되고 있다.
본 연구에서는 발전 효율을 고려한 초임계압과 초초임계압 발전소의 CO2 배출계수를 산정하고, 산정한 CO2 배출계수를 이용하여 초초임계압 발전소를 40 %까지 도입하였을 때의 CO2 저감 잠재량을 산정하였다. 또한, Non-CO2 배출계수를 산정·비교하고 Non-CO2 농도와 TMS 자료와의 상관관계를 분석하였다.
초임계압과 초초임계압 발전소의 CO2 배출계수 산정 결과, 초임계압 발전소는 1.017 kgCO2/kWh로 산정되었고, 초초임계압 발전소는 0.947 kgCO2/kWh로, 초초임계압 발전소의 CO2 배출계수가 7 % 작게 산정되었다. 산정한 배출계수를 이용하여 초초임계압 발전소를 2030년까지 40% 도입 시 CO2 배출량을 국내 5개 발전사의 송전량을 기준으로 산정할 결과, 2018년(초임계압: 90%, 초초임계압: 10%)에는 212,996,000 tonCO2, 2030년(초임계압: 60%, 초초임계압 40%)에는 208,579,000 tonCO2로 초초임계압 발전소가 40 %까지 도입될 시 CO2 저감량이 2 %(4,417,000 tonCO2) 감소하는 것으로 나타났다.
초임계압과 초초임계압 발전소의 Non-CO2 배출계수 산정 결과, 초임계압 발전소의 CH4 배출계수는 0.351 kgCH4/TJ, 초초임계압 발전소의 CH4 배출계수는 0.091 kgCH4/TJ로, 초초임계압 발전소의 CH4 배출계수가 74% 낮게 산정되었다. 또한, 초임계압 발전소의 N2O 배출계수는 0.872 kgN2O/TJ, 초초임계압 발전소의 N2O 배출계수는 0.553 kgN2O/TJ로, 초초임계압 발전소의 N2O 배출계수가 36% 낮게 산정되었다.
스피어만의 상관관계 분석 방법(Spearman''s rank correlation coefficient)를 이용하여 Non-CO2 농도와 연료성분 및 배기가스 중 여러 성분과의 상관관계를 분석하였다. CH4 농도와 연료 중 탄소 함량의 상관관계 분석 결과, 상관계수 0.752으로 강한 양의 상관관계를 나타냈다. 연료 중 탄소 함량이 많은수록 배기가스의 CH4 농도가 높아지는 것으로 나타났다. N2O 농도와 배기가스 중의 NOX 농도와의 상관관계 분석 결과, 상관계수 ?0.264로 낮은 음의 상관관계를 나타냈다. NOX의 생성이 증가할수록 N2O의 생성이 감소하는 것으로 나타났다.
본 연구를 통해 초초임계압 발전소의 도입 시 CO2 저감량을 정량적으로 확인할 수 있었고, CH4과 N2O도 초임계압 발전소보다 초초임계압 발전소에서 더 적게 배출되는 것을 알 수 있었다.
정부에서는 온실가스 배출량의 가장 많은 양을 차지하고 있는 공공전기 및 열 생산 부문의 온실가스 배출량을 줄이기 위해 기술적 노력과 환경 규제를 강화하고 있다. 초임계압 발전기술을 1990년대부터 도입하여 운전 중에 있으며, 2000년대 초부터 정부 주도로 초초임계압 기술 개발이 시작되었다. 2016년부터 1000MW급 초초임계압 발전소가 신보령, 태안, 당진 화력발전소에 도입되어 운영되고 있다.
본 연구에서는 발전 효율을 고려한 초임계압과 초초임계압 발전소의 CO2 배출계수를 산정하고, 산정한 CO2 배출계수를 이용하여 초초임계압 발전소를 40 %까지 도입하였을 때의 CO2 저감 잠재량을 산정하였다. 또한, Non-CO2 배출계수를 산정·비교하고 Non-CO2 농도와 TMS 자료와의 상관관계를 분석하였다.
초임계압과 초초임계압 발전소의 CO2 배출계수 산정 결과, 초임계압 발전소는 1.017 kgCO2/kWh로 산정되었고, 초초임계압 발전소는 0.947 kgCO2/kWh로, 초초임계압 발전소의 CO2 배출계수가 7 % 작게 산정되었다. 산정한 배출계수를 이용하여 초초임계압 발전소를 2030년까지 40% 도입 시 CO2 배출량을 국내 5개 발전사의 송전량을 기준으로 산정할 결과, 2018년(초임계압: 90%, 초초임계압: 10%)에는 212,996,000 tonCO2, 2030년(초임계압: 60%, 초초임계압 40%)에는 208,579,000 tonCO2로 초초임계압 발전소가 40 %까지 도입될 시 CO2 저감량이 2 %(4,417,000 tonCO2) 감소하는 것으로 나타났다.
초임계압과 초초임계압 발전소의 Non-CO2 배출계수 산정 결과, 초임계압 발전소의 CH4 배출계수는 0.351 kgCH4/TJ, 초초임계압 발전소의 CH4 배출계수는 0.091 kgCH4/TJ로, 초초임계압 발전소의 CH4 배출계수가 74% 낮게 산정되었다. 또한, 초임계압 발전소의 N2O 배출계수는 0.872 kgN2O/TJ, 초초임계압 발전소의 N2O 배출계수는 0.553 kgN2O/TJ로, 초초임계압 발전소의 N2O 배출계수가 36% 낮게 산정되었다.
스피어만의 상관관계 분석 방법(Spearman''s rank correlation coefficient)를 이용하여 Non-CO2 농도와 연료성분 및 배기가스 중 여러 성분과의 상관관계를 분석하였다. CH4 농도와 연료 중 탄소 함량의 상관관계 분석 결과, 상관계수 0.752으로 강한 양의 상관관계를 나타냈다. 연료 중 탄소 함량이 많은수록 배기가스의 CH4 농도가 높아지는 것으로 나타났다. N2O 농도와 배기가스 중의 NOX 농도와의 상관관계 분석 결과, 상관계수 ?0.264로 낮은 음의 상관관계를 나타냈다. NOX의 생성이 증가할수록 N2O의 생성이 감소하는 것으로 나타났다.
본 연구를 통해 초초임계압 발전소의 도입 시 CO2 저감량을 정량적으로 확인할 수 있었고, CH4과 N2O도 초임계압 발전소보다 초초임계압 발전소에서 더 적게 배출되는 것을 알 수 있었다.
목차
목 차제1장 서 론제1절 연구의 배경 및 목적 1제2절 연구의 내용 및 범위 3제2장 이론적 고찰제1절 초임계압과 초초임계압 화력발전소 5제2절 석탄 화력발전소의 Non-CO2 배출특성 8제3절 선행연구 고찰 11제3장 연구 방법제1절 연료 분석 13제2절 배기가스 포집 및 농도 분석 16제3절 CO2 배출계수 및 감축 잠재량 산정 23제4절 Non-CO2의 배출특성 분석 25제4장 초임계압과 초초임계압 발전소의 온실가스 배출특성 비교제1절 연료 분석 결과 28제2절 CO2 배출계수 비교 및 감축 잠재량 산정 31제3절 Non-CO2 배출계수 산정 및 비교 34제4절 Non-CO2 배출과 영향 요소 41제5장 결론제1절 연구요약 45제2절 연구의 시사점 및 한계 47참고문헌 48Abstract 50
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