하수처리장의 탄소중립 방안 연구

안세영; 김해림

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자료유형: 학술저널

저자정보: 안세영 (수엔지니어링앤컨설팅) 김해림 (수엔지니어링앤컨설팅)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제46권 제7호

발행연도: 2024.7

수록면: 370 - 381 (12page)

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목적: 현대 사회에서 하수처리장은 필수적인 사회 기반 시설이지만, 동시에 온실가스를 방출하는 주요 배출원이다. 기후 위기를 완화하고 지속 가능한 사회로 나아가기 위해 하수처리장의 온실가스 배출량을 감축하는 것은 시급한 과제이며, 이를 위해서는 기술적 개선과 제도적 장치의 통합적 접목이 필요하다.
방법: 하수처리장의 온실가스 배출량 감축의 기본 전략으로는 배출원의 세분화와 정량화, 온실가스 감축 시설 도입, 물 사용량 절감 정책의 시행을 고려할 수 있다. 본 연구는 공정모델링 소프트웨어와 기존 배출계수를 활용하여 하수처리 과정에서 발생하는 온실가스 세부 배출량을 산정한다. 또한, 하수처리장의 기준선(baseline)을 설정하고, 기술적 방법인 혐기성소화조와 열병합발전 (combined heat and power, CHP) 시스템을 도입하여 각 시설의 온실가스 감축 효과를 분석한다. 제도적 접근 방식으로 물발자국 (water footprint, WF) 인증제에 의한 물 사용량 감소가 하수처리장의 온실가스 배출에 미치는 영향을 평가한다.
결과 및 토의: 시나리오 분석에서 혐기성소화조를 도입한 결과, 기준선 대비 온실가스 배출량이 6.7% 감소하는 것으로 나타났으며, 혐기성소화조에 CHP 시스템을 추가할 경우 29.1%의 배출량 감소가 예측된다. 혐기성소화조에 CHP 시스템을 접목한 통합적 운영에 더하여 WF 인증제 적용으로 하수처리장의 온실가스 배출량은 기준선 대비 38.3%의 감소가 예상된다. 이러한 결과는 혐기성소화조와 CHP 시스템의 도입 및 WF 인증제 시행이 하수처리장의 탄소중립 목표 달성에 주요한 역할을 할 수 있음을 보여준다.
결론: 이러한 기술적 방법과 제도적 접근의 통합적 적용, 그리고 공정모델링을 통한 세부항목별 배출량 산정은 하수처리장의 온실가스 감축을 위한 중요한 요소로 간주 될 수 있다.

Objectives : In modern society, domestic wastewater treatment plants are essential infrastructure. However these facilities are also major sources of significant greenhouse gas emissions. To mitigate the climate crisis and move towards a sustainable society, reducing greenhouse gas emissions from domestic wastewater treatment plants is an urgent task. Achieving this requires the integrated application of technological improvements and institutional measures.
Methods : Fundamental strategies for reducing greenhouse gas emissions from domestic wastewater treatment plants include detailed categorization and quantification of emission sources, the implementation of greenhouse gas reduction facilities, and the enforcement of water usage reduction policies. This study uses modeling software to estimate the detailed emissions of greenhouse gases generated during the domestic wastewater treatment process. Additionally, it establishes the baseline treatment process of the domestic wastewater treatment plant and analyzes the greenhouse gas reduction effects of each facility by incorporating technological methods such as anaerobic digesters and combined heat and power (CHP) systems. Furthermore, it evaluates the impact of reducing water usage through water footprint (WF) labeling on greenhouse gas emissions from the domestic wastewater treatment plant as an institutional approach.
Results and Discussion : In scenario analysis, the implementation of anaerobic digesters results in a 6.7% reduction in greenhouse gas emissions compared to the baseline, while the addition of CHP systems to anaerobic digestion is predicted to reduce emissions by 29.1%. By integrating CHP systems with anaerobic digesters and applying WF labeling, a reduction of 38.3% in greenhouse gas emissions from the domestic wastewater treatment plant compared to the baseline is anticipated. These results demonstrate the significant role of implementing anaerobic digesters, CHP systems, and WF labeling in achieving the carbon neutrality goal of domestic wastewater treatment plants.
Conclusion : The integrated application of technological methods, institutional approaches, and detailed emission calculations through process modeling can be considered crucial for reducing greenhouse gas emissions from domestic wastewater treatment plants.

#wastewater treatment plant #carbon neutrality #greenhouse gas #water footprint #modeling #하수처리장 #탄소중립 #온실가스 #물발자국 #모델링

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