국내 도시 물 시스템의 온실가스 배출량 분석: 파주시 사례를 중심으로

홍이슬; 박주영

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자료유형: 학술저널

저자정보: 홍이슬 (고려대학교) 박주영 (서울대학교)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제45권 제8호

발행연도: 2023.8

수록면: 357 - 370 (14page)

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목적: 본 연구에서는 국내 도시 중 파주시를 사례지역으로 선정하여 도시 물 시스템의 전 생애주기를 고려한 온실가스 배출량을 추정함으로써 국내 물 부문 탄소중립 전략 마련을 위한 기초자료로 제공하고자 하였다.
방법: 분석대상에는 지방상수도 및 광역상수도 시설 (취수장, 정수장, 가압장 및 상수관로), 공공하수도 (하수관로, 펌프장 및 공공하수처리시설), 공공폐수처리시설, 개인하수처리시설, 물 재이용 시설(빗물이용시설, 중수도, 하･폐수처리수 재이용시설)을 포함하였다. 본 연구의 온실가스 배출량 추정에는 공공하･폐수처리시설 및 개인하수처리시설 운영 단계에서 발생하는 CH4 및 N2O의 scope 1, 물 인프라 운영 시 전력 사용에 따른 scope 2, 그리고 인프라 건설･유지관리 단계의 상･하수도관 제조 및 운영 단계에서 사용되는 수처리 약품 제조 관련 scope 3 배출원이 고려되었다. Scope 1 배출량은 국내 산정지침과 2019 IPCC 가이드라인을 활용하여 추정 후 각 산정지침에 따른 추정치를 비교하였으며, scope 2 및 scope 3에 대해서는 전과정평가를 통해 배출량을 추정하였다. 본 연구의 시간적 범위는 2018년이며, 국가통계, 현장 인터뷰 및 문헌을 통해 온실가스 배출량 추정을 위한 데이터를 수집하였다.
결과 및 토의: 2018년 파주시 물 부문의 온실가스 배출량은 총 197.4천 톤 CO2eq으로 분석되었다. 이 중 scope 2 배출량이 66.3%로 가장 큰 비율을 차지하였으며, 특히, 고품질의 공업용수를 생산하는 하･폐수처리수 재이용시설을 포함한 물 재이용 부문이 scope 2 배출량의 41.0%로 나타났다. 다음으로는 scope 1 배출량이 25.5%로 높게 나타났으며, scope 3 배출량이 8.2%로 가장 낮은 비율을 차지하였다. 그러나, scope 1 배출량의 경우, 산정지침별 상이한 배출량 산정식 및 배출계수로 인해 추정결과 간에 2.9~6.5배의 차이가 발생하는 것으로 나타났다.
결론: 파주시 물 부문의 탄소중립 달성을 위해서는 scope 2 배출량의 저감을 위한 에너지 효율 제고 및 하･폐수기원의 scope 1 배출에 대한 저감 방안이 요구된다. 그러나 신뢰도 높은 배출량의 추정을 위해서는 국내 현장을 반영한 scope 1 배출계수가 개발될 필요가 있다. 이와 더불어, 물 부문 온실가스 배출에 대한 더욱 포괄적인 이해를 위해 플랜트 및 장비, 최종 물 소비 등과 관련하여 국내 여건이 반영된 실증 데이터에 대한 연구가 필요하다.

Objectives : This study assessed the greenhouse gas emissions (GHG) in the urban water system from a life cycle perspective in the city of Paju. It serves as a case study to provide a quantitative basis for the net-zero water management.
Methods : The scope of the study included the centralized local water supply and inter-basin water import system (water abstraction facilities, water treatment plants, pump stations, and water pipelines), wastewater system (wastewater pipelines, pump stations, and wastewater treatment plants, public industrial wastewater treatment plants, on-site wastewater treatment facilities), and circular water use (rainwater harvesting, greywater reuse, and wastewater recycling). This study considered scope 1 emissions, specifically CH₄ and N₂O emissions generated from wastewater treatment plants, scope 2 emissions from the electricity use during the operation of water infrastructure, and scope 3 emissions associated with the production of water and wastewater pipelines and chemicals. Scope 1 emissions were quantified using both the national guidelines and the 2019 IPCC guideline, and the estimates based on the two methods were compared. Scope 2 and scope 3 emissions were evaluated using life cycle assessment. To quantify GHG emissions for the year 2018, data were collected or estimated from various sources, including public statistics, field interviews, and the literature.
Results and Discussion : In 2018, the total GHG emissions from Paju’s water system were 197.4 thousand tons of CO₂ eq. Among these emissions, the scope 2 emissions accounted for the largest share, comprising 66.3% of the total. Notably, circular water use, which included wastewater recycling for high-quality industrial uses, accounted for 41.0% of the scope 2 emissions. Scope 1 emissions accounted for 25.5% and scope 3 emissions accounted for 8.2% of the total emissions. However, in the case of scope 1 emissions, the estimates varied significantly by 2.9 to 6.5 times, depending on the calculation methods and emission factors provided by two different guidelines.
Conclusion : To achieve carbon neutrality in the water sector of the city of Paju, two approaches are required: enhancing energy efficiency to reduce scope 2 emissions and implementing measures to reduce scope 1 emissions. However, to obtain accurate and reliable estimates of the GHG emissions, it is crucial to develop applicable scope 1 emission factors based on field data. Furthermore, to gain a comprehensive understanding of GHG emissions in the water sector, further studies are necessary to analyze embodied GHG emissions in water infrastructure and GHG emissions associated with the end use of water.

#Urban water system #GHG emissions #GHG emissions intensity #scope 1 #scope 2 #and scope 3 emissions #도시 물 시스템 #온실가스 배출량 #온실가스 집약도 #scope 1 #scope 2 및 scope 3 배출량

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