In carbon calculator study, the physical and chemical $CO_2$ emissions on conventional type of C-WTP were estimated by developed water treatment process specified carbon calculator. $CO_2$ emissions on MF membrane system including ozone disinfection system were also investigated to compare $CO_2$ emission results. The total physical and chemical $CO_2$ emissions on C-WTP were 2,817kg$CO_2$e/d and 790$kgCO_3e/d$, respectively, when treating $200,000m^3$ of 10NTU raw water into 0.1NTU with use of aluminum sulfate as coagulants. The physical $CO_2$ emissions were larger than chemical $CO_2$ emissions mainly due to high electrical energy consumption on rapid mixing and flocculation processes. Replacing membrane system, treating same amount of 10NTU water into 0.005NTU produced 5,798$kgCO_3e/d$ of physical $CO_2$ emission and 474$kgCO_3e/d$ of chemical $CO_2$ emission, respectively. While chemical $CO_2$ emissions were lower than conventional system by diminished use of coagulants, physical $CO_2$ emissions were much higher because of huge electricity dissipation on membrane and ozone generation system. The overall $CO_2$ emissions of membrane system were 2,665$kgCO_3e/d$ much than conventional system. Based on results, strategies and recommendations were suggested to mitigate $CO_2$ emissions on WTP.
CDM validity study was also conducted to propose better and more adaptable CDM scenario on WTP. Possible 4 scenarios; improvement of pumping efficiency, hydro power plant construction, solar panel and system optimization on rapid mixing process were considered as case study type of research on S-WTP. NPV of each scenario was calculated based on sensitivity analysis with the changeable factors to recognize CDM validity percentile. Hydro power plant construction was the best option for CDM business as 97.76% validity with $1,127,069 mean profit. Pumping efficiency improvement and system optimization scenario were followed subsequently as 90.2% and 77.25% validity, respectively. Solar panel had the lowest validity as 64.68% validity, however, the mean profit with business succeed was relatively higher than other scenarios except the best option. The suggestions and strategies are provided for effective CDM business on the basis of results. Ultimately, this research shows us it is possible to treat global warming problem economically using CDM business. Moreover, the results would suggest the right direction for solving global warming problem with environmental and economical policy.
전 세계적으로 지구온난화가 심각한 문제로 부각되고 있는 가운데, 온실가스 감축에 대한 노력이 전세계적으로 활발하게 일어나고 있다. 본 연구에서는 국가의 중요한 기반시설이자 향후 고도처리 시스템의 도입으로 에너지 소모가 더욱 증가될 것으로 예상되는 정수처리 시스템을 연구대상으로 하였다.
정수처리 시스템 특화 탄소배출 계산기 개발 연구에서는 재래식 형태의 C-정수처리장과 이를 대체할 수 있는 MF 시스템에서의 물리.화학적 탄소배출량이 정량적으로 산출되었다. C-정수처리장에서 $200,000m^3$ 의 유입유량과 10NTU의 탁도를 갖는 원수를 0.1 NTU 수준까지 처리하는 동안 2,817$kgCO_3e/d$ 의 물리적 탄소배출량이 에너지 소모에 의해 발생하였으며, 응집제의 알칼리도 소모에 의해 발생하는 화학적 탄소배출량은 790 $kgCO_3e/d$ 였다. 수질향상을 위해 도입된 MF 시스템의 경우 5,798 $kgCO_3e/d$의 물리적 탄소배출과 474 $kgCO_3e/d$의 화학적 탄소배출 결과를 보였다. MF 시스템에서는 부지면적 감소와 응집제 사용감소에 의해 화학적 탄소배출량이 감소하였지만, 막여과의 도입으로 더 많은 에너지를 소모함에 따라 물리적 탄소배출량이 증가하여 전체적인 탄소배출량은 기존시설보다 2배 이상 높아졌다. 수질의 향상과 탄소배출량 감소를 동시에 만족시키기 위해서는 막여과 시스템의 에너지 효율 향상 및 수질에 따른 운영조건 변화를 통한 시스템 효율성 향상이 필요할 것으로 사려된다.
정수처리 시스템에서의 탄소배출 감축을 통한 CDM 사업의 타당성 검토에 관한 연구는 S-정수처리장을 project baseline으로 하여 case-study 형태로 진행되었다. 실제 S-정수처리장에서 적용 가능한 4가지 형태의 시나리오 (취수펌프의 효율증가, 소수력 발전소 건설, 태양광 발전 시설 도입, 급속혼화 시스템의 효율성 증가)가 CDM 사업으로 검토되었으며, NPV의 통계적 검증을 통해 사업의 타당성을 분석하였다. 검토결과 소수력 발전 시설 도입 사업이 97.76%의 사업 타당성과 $1,127,069의 평균이익으로 가장 우선적인 사업으로 평가되었으며, 취수펌프의 효율증가와 급속혼화 시스템의 효율증가가 90.2%와 77.25%의 CDM 사업 타당성으로 그 뒤를 따랐다. 태양광 발전 시설 도입의 경우 높은 초기 투자 비용과 해외 자본에 대한 높은 이자율 지급 등으로 인해 64.68%의 낮은 타당성을 보였으나, 사업에 성공했을 경우 $228,487의 비교적 높은 수익을 낼 수 있는 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 정수처리 시스템에서의 다양한 탄소배출 감축 해법과 이를 활용한 CDM 사업 진출 가능성이 논의 되었으며, 이는 향후 환경.경제 정책에도 올바른 해법을 제시할 것으로 사려된다.
