KESIS국가에너지통계 종합정보시스템

부문별 온실가스 배출계수를 이용한 월간 온실가스 배출량 추정

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우리나라 NDC의 목표 시점인 2030년이 가까워지면서 적극적인 온실가스 감축 노력이 요구되고 있다. 온실가스 감축 현황의 실시간 모니터링이 필요한데, 국가 온실가스 통계가 2년의 시차를 두고 발표되기에 활용에 어려움이 있다. 이번 이슈에서는 월간 에너지 소비 통계를 활용하여 화석연료 연소에서 매월 발생하는 온실가스 배출량 통계를 추정하였다.[1] 월간 통계의 제약으로 공식적인 온실가스 배출량 산정 방법을 적용할 수 없기 때문에 최신 국가 온실가스 통계에 기초한 부문별 온실가스 배출계수를 산정하여 월간 에너지 수급 통계에 적용함으로써 월간 부문별 온실가스 배출량을 추정한 것이다. 추정 결과, 2021년부터 2024년 2월까지 에너지 소비량이 감소하면서 에너지 연소 부문의 온실가스 배출량도 연중 고르게 감소하는 것으로 나타났다.

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온실가스 배출량 속보의 필요성

지난 5월 20일 탄소중립녹색성장위원회는 2035년 국가 온실가스 감축 목표(NDC) 설정을 위한 공청회를 열었다. 우리나라 NDC의 최초 목표 시점인 2030년이 6년 앞으로 다가왔고, 2035년 감축 목표 설정에 대한 논의도 시작되어 온실가스의 본격적인 감축 실천이 필요한 시점이다. 정책을 효과적으로 수행하기 위해서는 성과지표 달성 여부를 지속적으로 확인해야 한다. 그런데 온실가스 감축 정책의 성과지표로 볼 수 있는 온실가스 배출량은 2년이라는 시차를 두고 확인할 수 있다는 점에서 한계가 있다. 국가 온실가스 배출량이 연간으로만 작성되는데다, 가장 최신 통계가 2년 전의 자료이기 때문이다.[2] 예를 들면 2021년 온실가스 인벤토리는 2023년에야 작성된다. 2023년의 공식적인 국가 온실가스 배출량은 2025년은 되어야 확인할 수 있다. 이는 국가 에너지 수급 밸런스가 1년의 시차를 갖고 확정되고, 이를 사용하여 온실가스 배출량을 산정하는데 다시 1년 정도가 소요되기 때문이다.

국가차원의 효과적인 온실가스 감축을 위해 온실가스 배출량 통계의 속보성 확보는 현시점에서 매우 시급하다. 이를 해소하기 위해 월간 에너지 소비 통계를 활용하여 온실가스 배출량을 산정하는 방법을 모색할 필요가 있다. 그런데 국가 온실가스 배출량 통계 작성에 적용하는 1996 또는 2006 IPCC 가이드라인의 공식 방법론을 적용하여 정확한 월간 배출량을 산정하기는 어렵다. 월간 에너지 소비 통계가 추정치를 포함하고 있고,[3] 활동자료(에너지 통계)와 배출계수를 조정하기 위해 필요한 기타 통계자료의 다수가 월단위로 제공되지 않기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로 본고에서는 가장 최근의 온실가스 공식 배출량 통계와 에너지 소비 통계를 활용하여 부문별 단위 에너지 소비 당 배출량인 부문별 온실가스 배출계수를 추정하고 이를 적용하는 방안을 검토하였다.

이렇게 작성한 월간 온실가스 배출량 추정치는 공식적인 국가 온실가스 배출량은 아니지만, 온실가스 감축 추이를 확인하는 성과지표, 그리고 월간 수급동향이 다루는 에너지 소비의 증감 요인과 결합하여 온실가스 감축 정책의 효과를 파악하고 전망하는 기초자료로 활용할 수 있을 것이다. 다음에서는 에너지 부문 연료 연소에 의한 월간 온실가스 배출량을 추정하기 위하여 고려해야 하는 (1) 국가 온실가스 통계와 에너지 소비 통계에서의 부문 연계, (2) 최신 국가 온실가스 배출량을 활용한 부문별 배출계수 도출과 안정성 확인, (3) 추정 방식의 한계점을 살펴본다.

온실가스와 간이 에너지 밸런스의 부문 연계

부문별 온실가스 배출계수 산정에는 에너지경제연구원이 작성하는 ‘에너지밸런스’의 에너지 소비량과 온실가스종합정보센터가 발표하는 ‘2023년 국가 온실가스 인벤토리’의 온실가스 배출량(1990~2021)을 활용하였다. 에너지 소비량은 에너지통계월보가 제공하는 개정 간이 에너지밸런스를 기준으로 삼았다. 2023년 국가 온실가스 인벤토리의 온실가스 배출량은 구에너지밸런스의 에너지 소비량에 1996 IPCC GL의 탄소배출계수(또는 국가고유 배출계수), 탄소몰입률, 산화율 등을 적용하여 산정되었다.

온실가스 배출량은 탈루 부문의 배출량은 제외하고 화석연료 소비에 따른 배출량인 연료 연소 부문의 배출량으로 한정하였다. 주로 원료 또는 비에너지 용도로 소비되는 용제, 윤활유, 아스팔트, 파라핀 왁스는 에너지 소비량에서 제외하였다. 다만, 원료로 사용되지만 온실가스를 배출하는 납사, LPG 등 석유화학 원료는 포함하였다. 부문별 온실가스 배출계수는 해당 부문에서 연료로 사용된 화석연료의 단위 소비량(열량 기준)당 온실가스 배출량으로 정의하였다. 이때, 온실가스 배출과 에너지 소비의 부문 분류를 맞추기 위해 ‘2022년 국가 온실가스 인벤토리 보고서’(온실가스종합정보센터, 2022)의 비교표를 준용하였다. 국가 온실가스 인벤토리의 온실가스 배출량의 부문 분류에 맞추면서 일부를 조정하였다. 예를 들어, 석유정제와 도시가스제조 부문에서 화석연료 소비로 인해 발생하는 배출량의 경우 온실가스 인벤토리 보고서에서는 에너지산업 부문의 각기 다른 하위 부문에서 배출하는 것으로 되어 있으나, 개정 간이 에너지밸런스에서는 해당 화석연료 소비량이 전환자체소비 부문에서 모두 합하여 집계되기 때문에 부득이 에너지산업 부문은 하위 부문의 배출량을 합하여 산정하였다.

온실가스 배출량 통계와 에너지 통계의 부문 연계

주: 온실가스 통계의 미분류 부문은 제외함

부문별 온실가스 배출 계수

연료연소 부문 전체의 온실가스 배출계수는 2011~2021년 기간 동안 연평균 0.6% 하락(개선)하였다. 단위 화석연료 소비에서 발생하는 온실가스 배출량이 줄어들었다는 의미이다. 하위 부문인 에너지산업, 제조업 및 건설업, 수송, 기타 부문에서 모두 개선되었는데, 그 중 에너지산업 부문의 개선세가 가장 뚜렷한 것으로 나타났다.

에너지산업 부문 온실가스 배출계수는 2011~2021년 기간 연평균 1.0% 하락하였는데, 후반부인 2016~2021년 기간에는 연평균 1.8% 하락하며 개선세가 빨라지는 것을 확인하였다. 이는 총 발전량이 2016~2021년 기간 연평균 1.3% 증가하였는데, 석탄과 유류 발전은 각각 연평균 1.6%, 30.0% 감소한 반면, LNG 발전은 연평균 6.8% 증가, 즉 저탄소 발전원의 비중이 높아진 데 따른 것으로 판단된다.

제조업 및 건설업 부문의 온실가스 배출계수는 연료연소 하위 부문 중 가장 낮은 것으로 나왔다. 배출계수 산정 과정에서 화석연료 소비량에 납사, LPG, 천연가스, 원료탄 등의 탄소몰입률을 반영하지 않은 데 따른 것이다. 이러한 분석 내용의 한계는 추후 탄소몰입률 반영 등으로 정교화 하여 해소할 필요가 있다. 이러한 한계에도 2011~2021년 기간의 온실가스 배출계수는 1.95tCO2eq/toe전후에서 안정적으로 형성된 것을 볼 수 있다.

수송 부문은 석탄 소비가 없음에도 불구하고 석유 소비 비중이 높아 에너지산업과 비슷한 수준의 배출계수를 갖는 것으로 나왔다. 또한, 2011~2021년 기간의 배출계수의 편차가 가장 적기 때문에 연료연소 하위 부문 중에서 실적치에서 도출된 부문 배출계수를 활용하여 미래의 배출량 추정 시 오차가 가장 적을 것으로 보인다.

연료연소 부문의 온실가스 배출 및 화석연료 소비

주1: 화석연료 소비량은 연료로 사용된 화석연료의 소비량임

주2: 2022~2023년의 온실가스 배출량은 2021년의 부문별 온실가스 배출계수를 적용하여 추산한 값임

주3: 온실가스 통계의 미분류 부문을 제외하여 온실가스 배출량 자료의 총합이 맞지 않음. 그 양이 적어서 무시하였음

제조업 및 건설업의 하위 부문에 대해 보자. 철강 부문 온실가스 배출계수는 2011~2021년 기간 동안 연평균 0.8% 상승(악화)하였다. 석탄 소비 비중이 높아 배출계수의 수준도 제조업 및 건설업 부문의 하위 부문 중 기타에너지 부문 다음으로 높은 것으로 나왔다. 배출계수 수준은 원료탄의 탄소몰입률이 적용되지 않은 점을 고려하면 실제보다 낮게 추정된 것으로 볼 수 있다. 화학 부문 온실가스 배출 계수도 석유화학 원료로 사용된 납사, LPG, 천연가스 등이 분모인 화석연료 소비량에 포함되어 실제보다 낮게 추정되었다. 추후 추정 방법의 한계점을 보완하여 탄소몰입률을 적용하면 큰 폭으로 상향될 여지가 있다.

비금속 부문 온실가스 배출계수는 2011~2021년 기간 동안 연평균 0.2% 하락하였다. 배출계수 수준도 시멘트업의 높은 석탄 소비 비중의 영향으로 대체로 3.4 tCO2eq/toe를 상회하는 모습을 보였다. 비금속 부문도 수송 부문처럼 배출계수의 편차가 적어 실적치로 도출한 배출계수로 배출량을 추정하는 데 적합한 부문으로 판단된다.

조립금속 부문 온실가스 배출계수는 2011~2021년 기간 동안 연평균 0.9%로 하락하며 빠른 개선세를 보였다. 동기간에 걸쳐, 석유 소비 비중은 26.0%에서 11.4%로 감소하고, 천연가스 소비 비중은 74.0%에서 88.6%로 증가하며 석유에서 가스로의 연료 대체가 이루어졌다. 기계류 제조업에서 천연가스 직도입량 증가와 더불어 천연가스 소비 비중이 증가하는 최근의 추세가 지속된다면 조립금속 부문 배출계수도 더 개선될 여지가 커 보인다.

제조업 및 건설업 부문의 온실가스 배출 및 화석연료 소비

주1: 화석연료 소비량은 연료로 사용된 화석연료의 소비량임

주2: 2022~2023년의 온실가스 배출량은 2021년의 부문별 온실가스 배출계수를 적용하여 추산한 값임

2021년의 부문별 온실가스 배출계수를 사용하여 2022년과 2023년의 연간 배출량을 추정하였다. 연료 연소와 제조업 및 건설업은 하위 부문의 배출량을 구하여 이를 합산하였다. 이 때문에 배출계수가 2021년과 다르게 나타난다. 그 외의 하위 부문들은 2022년과 2023년의 배출계수에 2021년과 동일한 배출계수를 적용하였다. 2022년의 연료 연소 부문 온실가스 배출량 추정치는 2021년 대비 3.3% 감소하고, 2023년의 배출량 추정치는 2022년 대비 3.7% 감소한 것으로 나타났다. NDC 상향안이 제시하는 2030년 감축 목표의 달성을 위한 기준년도(2018년) 대비 연평균 감축률은 4.17% (관계부처 합동 2021)이므로 2030 목표 달성의 경로에 비해 다소 미흡하지만 어느 정도 감축이 이뤄졌음을 볼 수 있다.

2021년 1월부터 2024년 2월까지의 연료 연소 부문의 월간 배출량을 추정하였다. 2021년의 월간 배출량은 연료 연소 부문의 하위 부문들에 부문별 배출계수를 적용하여 배출량을 산정하고 총합을 구하였다. 이후 년도의 월간 배출량은 2021년 배출량과 에너지 소비량을 가지고 도출한 부문별 배출계수를 적용하여 추정했다. 매년 화석 연료 소비량이 감소하면서 월별 온실가스 배출량이 대체로 고르게 감소했음을 볼 수 있다. 월별로 온실가스 배출량이 증가하고 감소하는 패턴이 비슷하게 나타나는데, 이 추이 정보는 연중 온실가스 배출량을 전망하는데 활용할 수 있다.

월별 연료 연소 부문 온실가스 배출량 추정치(2021.01~2024.02)

배출량 추정 방법의 한계

여기서 제안한 추정 방법의 가장 큰 한계는 부문의 에너지원별 구성이 미래에도 동일하다고 가정한 점이다. 활동자료와 배출계수를 조정하기 위한 월간 자료의 부족 때문에 에너지원별 온실가스 배출계수를 사용하지 않고 부문별 배출계수를 산정하여 사용했기 때문에 발생할 수밖에 없는 문제이다. 이 때문에 에너지원의 대체에 따른 온실가스 감축 효과, 다시 말해 석탄 대신 가스 소비를 늘림으로써 줄어든 온실가스 배출량을 추정하지 못하는 한계가 발생한다. 그러나 앞서 살펴보았듯이 부문별 배출계수가 1~2년 사이에 크게 변동하지 않기 때문에, 1~2년 후의 배출량을 추정하는 데에는 큰 문제가 없을 것으로 본다. 2020년의 온실가스 배출량과 에너지 소비량 실적을 사용하여 부문별 배출계수를 만들고 이를 사용하여 2021년의 배출량을 구해 보았다. 전 부문에 걸쳐 배출량의 차이는 4% 이내로 나타났다. 원료 소비량이 많은 화학 부문의 차이가 4%로 크게 나타났는데 이는 2021년에 납사와 원료용 LPG의 원료 투입 비중이 2020년과 비교해 크게 변동했기 때문으로 추정한다. 화학 부문을 제외한 나머지 부문의 배출량 차이는 3% 미만으로 나타났다. 추정 방식을 개선한다면, 부문별 배출계수를 산정할 때 석탄, 석유, 가스 등과 같이 최대한 에너지원을 나누는 방법을 고려할 수 있다. 이렇게 함으로써 에너지원 간 대체에 따른 온실가스 감축 효과를 포착할 수 있을 것이다.

부문별 배출계수를 산정하면서 원료로 사용된 화석연료에 몰입률을 적용하지 않은 점도 한계이다. 대표적으로 납사의 경우 석유화학업의 원료로 사용될 때 약 75%가 제품에 몰입되고 나머지만 연소되어 온실가스를 배출한다. 이 때문에 화학 부문의 온실가스 배출계수가 약 0.9 tCO2/toe로 다른 부문 보다 낮게 산정되었다. 이번에는 몰입률을 고려하지 않았는데 그럼에도 미래의 온실가스 배출량을 추정하는 데에는 문제가 없지만, 부문별 배출계수의 비교를 원한다면 몰입률을 적용하여 연소되는 화석연료의 물량만 부문별 배출계수의 분모로 사용하는 방법이 있다.

2021년 온실가스 배출량 실적치와 추정치 비교

참고문헌

관계부처 합동. 2021.10. 『2030 국가 온실가스 감축목표(NDC) 상향안』

에너지경제연구원. 『에너지통계월보』 각호

온실가스종합정보센터. 2022.12. 『2022 국가 온실가스 인벤토리 보고서』

온실가스종합정보센터. 2023.12.29. 『2023 국가 온실가스 인벤토리(1990~2021) 』

한국전력공사. 『전력통계월보』 각호