개념 한 쪽
단위공정별 온실가스 배출을 이해하려면 배출원별 특성, 정량화의 단계, 그리고 산정에 필요한 자료를 구분해야 한다. GWP를 이용한 이산화탄소 환산과 공정별 특수요소를 동시에 고려해야 정확한 배출량 산정이 가능하다.
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출제기준 단원 「단위공정별 온실가스 배출의 이해」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 반도체 공정 순서 판정 | 1 | 웨이퍼 가공 공정의 선후관계를 묻는 유형 |
| 연소시설 효율 관련 판단 | 1 | 연소시설의 에너지효율 개선 기술과 비효율 요인을 식별 |
| 습지 산정 포함대상 판정 | 1 | 습지 온실가스 산정에서 포함할 대상 여부를 가림 |
GWP(지구온난화지수)는 특정 온실가스 1kg이 이산화탄소 1kg과 비교해 지구온난화에 미치는 영향을 나타내는 지표이다. 배출량을 이산화탄소 상당량(tCO2-eq)으로 환산할 때는 각 가스의 배출량에 해당 가스의 GWP를 곱해 합산한다. 이 계산법은 단순하지만 실무에서 가장 기본이 되는 정량화 방법이다.
온실가스 배출량의 정량화 단계는 활동데이터 수집, 배출계수 선택 또는 개발, 그리고 계산의 순서로 구성된다. 활동데이터는 연료 사용량 등 실제 수치이고, 배출계수는 그 활동단위당 발생하는 배출량을 나타내는 수치이다. 프로젝트 개발이나 사업기획은 정량화 이전 단계로 분류하여 구분해야 한다.
단위공정별 산정에서는 공정 특성에 따라 필요한 자료가 달라진다. 이동연소원 산정에는 연료 소비량, 연료의 순발열량, 배출계수가 핵심이며 연료의 생산지는 직접 산정 변수에 해당하지 않는다. 철강의 일관제철공정은 탄소 물질수지 방식으로 투입 탄소량과 제품의 탄소량을 비교하므로 산소 주입량은 산정 변수에 포함되지 않는다.
공정 운영과 에너지 효율 관련 요소도 배출 저감과 직결된다. 연소시설에서는 폐열 회수나 압력에너지 회복, 배기가스 온도 저하 등이 에너지효율을 높이는 방법이며 잉여공기 증가는 배기가스 유량을 증가시켜 열손실을 유발하므로 효율을 떨어뜨리는 요인으로 본다. 또한 습지 관련 산정은 인위적으로 관리 가능한 인공 습지에 한정하여 포함하고, 자연 습지는 모니터링 불확실성으로 산정 범위에서 제외한다.
단위공정별 특수한 발생원도 기억해야 한다. 예를 들어 혐기성 소화과정은 산소가 없는 환경에서 유기물이 분해되며 주로 메탄이 발생하므로 생물학적 처리 공정에서는 메탄 발생 가능성을 우선 점검해야 한다.
주어진 가스량을 이산화탄소 상당량으로 환산하는 대표 계산을 보인다. 예컨대 아산화질소가 0.1 t, 메탄이 2 t, 이산화탄소가 15 t 주어지고 GWP가 각각 310, 21, 1이라면 각 가스별 환산값은 다음과 같다. 아산화질소: 0.1 × 310 = 31 tCO2-eq, 메탄: 2 × 21 = 42 tCO2-eq, 이산화탄소: 15 × 1 = 15 tCO2-eq이다. 세 값을 합하면 31 + 42 + 15 = 88 tCO2-eq가 된다.
공정별로 산정에 필요하거나 불필요한 자료를 식별하는 연습도 중요하다. 예컨대 이동연소원 산정에서는 연료 소비량과 순발열량, 배출계수가 필요하나 연료 생산지는 산정식에 직접 들어가지 않으므로 배제해야 한다. 철강의 탄소 물질수지 산정에서는 연료 및 원료의 탄소함량과 생산제품의 탄소함량이 필요하지만 공정의 산소 주입량은 포함하지 않는다.
전자산업에서 다음의 웨이퍼 가공 공정 중 가장 먼저 이루어지는 것은?(단, 온실가스 에너지 목표관리 운영 등에 관한 지침 기준)
정답 ① · 반도체 및 전자산업의 웨이퍼 가공 공정은 일반적으로 웨이퍼 표면을 세척하고 산화막 등의 박막을 입히는 박막형성(증착) 공정에서부터 시작됩니다. 이후 포토레지스트 도포, 노광 및 현상으로 이어지는 사진공정이 이루어지며, 그 다음 불필요한 박막을 제거하는 식각공정과 불순물 주입을 위한 이온주입 공정 등으로 순차적으로 진행됩니다.
웨이퍼 가공 공정은 세정 후 박막형성(증착) 공정을 가장 먼저 수행한 후 사진, 식각 등의 공정을 순차적으로 진행한다.
연소시설의 에너지효율 증대 및 온실가스 배출량 저감을 위한 기술에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · 연소시설의 효율을 증대시키고 온실가스 배출을 저감하기 위해서는 폐열을 회수하거나, 가압된 가스의 압력 에너지를 터빈으로 회수하고, 배출가스 온도를 낮추는(회수하는) 방식 등이 사용됩니다. 하지만 '잉여공기의 증가'는 연소에 필요한 이상의 많은 공기를 투입함으로써 배기가스의 유량을 증가시키고 결과적으로 열을 대기 중으로 빼앗겨 화력발전소나 보일러의 에너지 효율을 오히려 떨어뜨리게 됩니다.
잉여공기 증가는 배기가스 유량 증가로 열손실을 유발하여 연소 효율을 저하시키므로 온실가스 저감 기술이 아니다.
습지에서의 온실가스 배출량 산정 시 고려하지 않아도 되는 것은?
정답 ③ · 온실가스 배출량 산정 지침에 따르면 습지(Wetlands) 부문의 경우 배출량 산정 시 배출계수와 활동자료를 토대로 계산합니다. 습지 관리, 복원 등의 인위적인 활동이 수반되는 '인공적으로 생성된 습지 면적'은 통제 대상이 되어 배출량 산정에 포함되나, 자연 상태 그대로인 '자연적으로 생성된 습지'는 인위적 관리가 어렵고 모니터링의 불확실성이 매우 커 산정 범위에서 원칙적으로 제외하거나 고려하지 않아도 무방합니다.
습지 온실가스 산정은 인위적 관리가 가능한 인공 습지만 포함하고, 자연 습지는 모니터링 불확실성으로 제외한다.
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