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GHG Master

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제1과목: 기후변화의 이해

신규 보완: 대기 분석

대기 조성비 & 복사강제력

건조 대기의 체적 백분율(%)

  • 질소 (N2) 78.08%
  • 산소 (O2) 20.95%
  • 아르곤 (Ar) 0.93%
  • 이산화탄소 (CO2) 약 0.04%
    (400ppm↑)

복사강제력 (Radiative Forcing)

W/m²

"지구 대기권에 들어오는 태양 복사 에너지와 우주로 빠져나가는 적외선 복사 에너지의 차이."

(+) 양의 값이면 온난화(온실가스), (-) 음의 값이면 냉각화(에어로졸)를 의미함.

핵심 암기: GWP

6대 온실가스 및 지구온난화지수

가스 SAR AR5 특징
CO2 1 1 기준 물질 / 화석연료 연소 / 온난화 기여도 1위
CH4 21 28 가축 발효 / AR5 상향
N2O 310 265 비료 사용 / AR5 하향
SF6 23,900 23,500 전기 절연체 / 체류시간 최장(3200년)
물리 법칙: 복사

복사 에너지 3대 물리 법칙

Stefan-Boltzmann

$$E = \sigma T^4$$

"에너지는 절대온도의 4제곱에 비례"

Wien's Law

$$\lambda_{max} = \frac{b}{T}$$

"최대 에너지 파장은 절대온도에 반비례 (지구=장파, 태양=단파)"

대기 구조: 수직

대기권 수직 구조 상세

열권
80km ~
중간권
50 ~ 80km
성층권
11 ~ 50km
(오존층 20~30km)
대류권
지표 ~ 11km
대류권
    글로벌 협약

    교토의정서 vs 파리협정 비교

    교토의정서 (1997)
    • • 선진국(Annex I) 강제 의무
    • • 유연성 메커니즘(CDM, JI, ET)
    • • 감축 목표: 1990년 대비 5.2% 감축
    • • 하향식 목표(Top-down)
    파리협정 (2015)
    • • 전 당사국 (선진국 + 개도국) 자발적 참여(NDC)
    • • 상향식 목표(Bottom-up)
    • • 목표: 온도 상승 2°C 억제, 1.5°C 제한 노력
    암기 필수: 협약 히스토리

    주요 COP 회차별 핵심 요약

    • COP 1 (1995, 베를린): 베를린 위임사항 (최초의 COP)
    • COP 3 (1997, 교토): 교토의정서 채택 (선진국 의무 감축, 교토메커니즘 도입)
    • COP 13 (2007, 발리): 베를린 로드맵 (2012년 이후 체제 논의 시작)
    • COP 15 (2009, 코펜하겐): 코펜하겐 합의 (지구 온난화 2℃ 이내 제한 목표 최초 명시)
    • COP 16 (2010, 칸쿤): 칸쿤 합의 (GCF(녹색기후기금) 설립 근거 마련)
    • COP 17 (2011, 더반): 더반 플랫폼 (신기후체제 협상 개시)
    • COP 21 (2015, 파리): 파리협정 (전 당사국 참여, 1.5℃ 제한 노력, NDC 제출 의무)
    심화 학습: IPCC 시나리오

    RCP vs SSP 비교

    구분 기준 지표 최상위/최하위 시나리오
    RCP (5차) 복사강제력($W/m^2$) RCP 2.6 (감축) ↔ RCP 8.5 (방치)
    SSP (6차) 사회경제적 구조 SSP1 (지속가능) ↔ SSP5 (화석연료)
    SSP 상세 경로
    • • SSP1: 지속가능성 (The Green Road)
    • • SSP2: 중도 (현재 추세 유지)
    • • SSP3: 지역 분전 (A Rocky Road)
    • • SSP4: 불평등 (빈부격차 심화)
    • • SSP5: 화석연료 의존 (Taking the Highway)

    제2과목: 배출원 파악

    IPCC 인벤토리

    IPCC 4대 부문 분류

    신규 보완: 화학 반응

    주요 산업공정별 발생 원리

    시멘트 소성공정 (탈탄산 반응)

    석회석($CaCO_3$)에 열을 가해 생석회($CaO$)를 만드는 과정에서 $CO_2$ 발생

    $$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$$
    산업 공정 주요 배출가스 핵심 포인트
    시멘트/석회 $CO_2$ 석회석(원료)의 탈탄산 반응
    질산/아디프산 $N_2O$ 암모니아 산화 과정
    반도체/LCD $PFCs, SF_6$ 식각 및 세정 공정
    철강 (고로) $CO_2$ 코크스 환원 반응
    신규 보완: 경계 & 식별

    조직경계 설정 및 핵심배출원(KCA)

    통제권 접근법 (Control)

    재무적 또는 운영적 통제권을 가지는 시설의 배출량을 100% 자사의 배출량으로 산정. (대부분의 국내 제도가 채택)

    지분율 접근법 (Equity Share)

    공동 운영 시설에 대해 기업이 보유한 경제적 지분율(%) 만큼만 배출량을 할당하여 산정.

    Key Category Analysis (KCA)

    핵심 배출원 식별

    전체 온실가스 배출량의 95%를 차지하는 주요 배출원을 누적하여 식별하는 방법.

    Significance Threshold

    중요성 기준 (제외 가능)

    사업장 총 배출량의 5% 미만은 목록에서 제외 가능하나, 문서화 필수.

    배출 범위: Scope

    Scope 1, 2, 3 상세 구분

    Scope 1: 직접 배출
    • 고정연소 / 이동연소 / 탈루배출
    Scope 2: 간접 배출
    • 외부 전력 수전 / 외부 스팀·온수 수급
    Scope 3: 기타 간접
    • 직원 출장 / 통근 / 폐기물 처리
    정확도 등급: Tier

    Tier 등급 정의 및 정확도

    T1

    Tier 1: IPCC 기본 계수

    T2

    Tier 2: 국가 고유 계수

    T3

    Tier 3: 시설 고유 계수

    T4

    Tier 4: 직접 측정(CEMS)

    제3과목: 온실가스 배출량 산정

    계산 필수 & 산정 예외

    배출량 산정 공식 및 특이사항

    $$E = AD \times EF \times Ox \times GWP \times 10^{-6}$$

    🌱 바이오매스 배출 (Biomass)

    CO2는 탄소 중립으로 간주하여 총 배출량 합계에서 제외함.

    ⚡ Scope 2 전력 배출

    전력 배출계수의 단위가 tCO2eq/MWh 인지 반드시 확인.

    단위 환산 및 분석

    에너지 환산 및 연료 분석법

    연료량(t) × 순발열량(kcal/kg) × 4.1868 ×10-9 = 에너지량(TJ)

    연료량 → 에너지량 (TJ)

    연료소비량 × 순발열량 × $4.1868 \times 10^{-9}$

    전력량 → 배출량 (tCO2eq)

    소비전력량(MWh) × 전력 배출계수(tCO2/MWh)

    오차 전파 및 신뢰구간

    불확도 전파의 법칙

    # Multiplication

    $$U_{total} = \sqrt{U_1^2 + U_2^2 + \dots}$$

    # Addition

    $$U_{total} = \frac{\sqrt{(U_1 E_1)^2 + (U_2 E_2)^2}}{|E_1 + E_2|}$$
    품질 관리

    QA/QC 및 모니터링

    QC (Quality Control)

    배출량 산정 중에 수행하는 일상적인 기술 활동.

    QA (Quality Assurance)

    프로세스 외부 전문가에 의한 독립적인 검토.

    1. 문서 검토 / 2. 현장 방문 / 3. 검증 성명서 발행
    특화 수식: 산업공정/분석

    배출원별 특화 산정 수식

    단위 환산 주의
    ① 시멘트 생산 (산업공정)
    $$CO_2 \text{ 배출량} = \text{클링커 생산량} \times EF_{clinker} \times (1 - F_{CKD})$$

    • 핵심: 시멘트 킬른 먼지(CKD) 발생량 및 하소율 보정식 필수 적용.

    분자량 비 필수
    ② 하·폐수 처리 (산업공정)
    $$N_2O \text{ 배출량} = (\text{유입 N} - \text{방류 N} - \text{슬러지 N}) \times EF_{N2O} \times \frac{44}{28}$$

    • 핵심: 질소(N)를 아산화질소($N_2O$)로 환산하기 위한 분자량 비(44/28) 누락 주의.

    탄소 함량 기준
    ③ 연료 분석법 (심화)
    $$CO_2 \text{ 배출량} = \text{연료 소비량} \times \text{탄소 함량(\%)} \times \text{산화율} \times \frac{44}{12}$$

    • 핵심: 탄소(C)를 이산화탄소($CO_2$)로 환산하는 분자량 비(44/12) 사용.

    수치맺음 및 산정 원칙

    반올림 규칙

    활동자료 및 배출량 결과값은 소수점 넷째 자리에서 반올림하여 셋째 자리까지 표현.

    중간 계산 과정

    오차를 줄이기 위해 가급적 많은 소수점을 유지.

    제4과목: 온실가스 감축 관리

    신기술 및 목표

    감축기술 & 감축목표(ESCO)

    🔥 열병합발전 (CHP)

    ⚡ 인버터 제어 (VSD)

    📊 M&V (Measurement & Verification)
    필수 암기: 신재생에너지

    연료전지(Fuel Cell) 4종 비교

    작동 온도와 전해질의 종류를 섞어서 출제하는 오답 선지를 주의하세요.

    구분 전해질 작동온도 특징
    PEMFC (고분자) 고분자막 80℃ 내외 저온 작동, 수송용(자동차)
    PAFC (인산형) 액체 인산 200℃ 내외 1세대 상용화, 건물용
    MCFC (용융탄산염) 용융탄산염 650℃ 내외 고온 작동, 대용량 발전용
    SOFC (고체산화물) 고체세라믹 1,000℃ 내외 최고 효율, 복합 발전 가능
    교토메커니즘

    CDM 추진 절차 및 외부사업

    PDD 작성 → 타당성 확인 → 등록 → 모니터링
    → 검증 → 인증 → 발급
    경제성

    경제성 평가(NPV/IRR/BC)

    지표 공식/의미 판단 기준
    NPV $\sum \text{Benefit} - \sum \text{Cost}$ NPV > 0
    IRR NPV를 0으로 만드는 할인율 IRR > 할인율
    B/C Ratio 편익 현가 / 비용 현가 B/C > 1.0

    제5과목: 법규 및 정책

    필수 암기: 지정 기준

    법적 대상자 지정 수치

    🏢 목표관리제

    • 업체: 50,000 / 사업장: 15,000

    🏷️ 배출권거래제

    • 업체: 125,000 / 사업장: 25,000
    2050 탄소중립

    탄소중립기본법 (NDC)

    2018년 대비 40% 이상 감축

    할당 방식 및 유연성

    배출권 할당(BM/GF) & 이월·차입

    GF (과거 배출량 기준)
    BM (배출 효율 기준)
    법정 일정

    연간 법정 보고 및 제출 일정

    3월 31일: 명세서 제출
    6월 30일: 배출권 최종 제출 마감
    2026 최신 개정

    2026년 법규 핵심 개정 사항

    1. 주무관청 명칭 변경

    기존 '환경부' → '기후에너지환경부'로 개편 (모든 법적 권한 승계)

    2. 할당대상업체 지정 취소 기준

    배출량이 3,000톤($CO_2$-eq) 미만으로 감소 시 지정 취소 가능 (2026.04.29 시행)

    3. 제4차 계획기간(2026~2030) 차입 한도

    1차 이행연도(2026년) 배출권 차입 한도: 15%

    4. 모법 명칭 고착화

    '기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법(탄소중립기본법)'