지난 1월 8일 Earth`s Future 저널에 발표된 논문에 따르면 천연가스와 더 많은 에너지를 생산하기 위한 신기술을 적용한 복합천연가스 발전소(Combined Cycle Natural Gas Power Plants)가 석탄화력 발전소 대비 훨씬 적은 온실가스를 배출하는 것으로 나타났다.

 

또한 이 발전소는 공기의 품질을 저하시키는 질소산화물과 이산화황을 훨씬 더 적게 배출하는 것으로 보고되었다.

콜로라도대학볼더캠퍼스(Universityof Colorado Boulder) CIRES(Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences)의 대기과학자이자 이번 논문의 주 저자인 Joost de Gouw는 “더 많은 양의 전기가 청정발전소를 통해 생산되고 있으며, 지난 1997년 이후 발전 분야의 일부 배출 가스량은 20~30%, 심지어 40%까지 낮아지고 있다”고 밝혔다. 미국해양대기관리처(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)는 CIRES를 지원하고 있다.

NOAA의 ESRL(Earth System Research Laboratory)에서 근무하고 있는 De Gouw와 동료들은 미국 내 발전소에서 배출되는 가스를 지속적으로 모니터링해왔던 시스템으로부터 데이터를 얻고 이를 분석하였다.

 

항공기 기반의 과거 연구에 따르면 발전소 배출구에서 측정하는 것이 보다 정확한 이산화탄소 및 질소산화물, 이산화황 배출량을 확인할 수 있는 것으로 나타났다. 질소산화물과 이산화황은 대기 중에서 반응하여 작은 입자들과 오존을 형성하며, 이들은 호흡기 질환의 원인이 된다.

연구진은 다른 종류의 발전소와 공해물질 배출을 비교하기 위해 1997~2012년 사이에 발전소가 생산하는 에너지당 발생하는 가스배출량을 계산하였다. 이 기간 동안 석탄 기반의 발전소는 1kWh 당 915g의 이산화탄소를 배출하였다. 이에 반해 천연가스 발전소는 kWh당 549g의 이산화탄소, 복합천연가스발전소는 kWh당 436g을 배출한 것으로 나타났다.

복합천연가스 발전소를 가동하는 운영사는 더 많은 열을 전기에너지로 전환하기 위해서 2개의 열 엔진을 나란히 사용한다. 참고로 미 에너지정보청(U.S. Energy Information Agency)에 따르면 미국 내 일반가정이 지난 2011년 동안 소비한 에너지는 평균 11,280 kWh인 것으로 나타났다.

 

만약 모든 전기가 석탄발전소에서 얻어진다면 이에 따른 가구당 이산화탄소 배출은 연간 11.4 톤에 달한다. 그러나 복합천연가스발전소에서 모든 전기를 생산한다면 이산화탄소 배출은 5.4톤 밖에 지나지 않는다.

 

연구진은 1997~2012년 사이에 생산된 전기에너지 중 석탄발전이 차지하는 비중이 83%에서 59%까지 계속 감소하였으나, 복합천연가스발전 비중은 1997년에는 전혀 없다가 2012년에 34%까지 증가하였다고 보고하였다.

이러한 에너지 산업의 변화로 인해 2012년의 발전소들은 1997년 대비 23% 적은 이산화탄소를 대기 중으로 배출하였다. 그리고 발전 분야의 질소산화물 및 이산화황의 배출량도 40, 44%씩 크게 감소한 것에 대한 주요 요인이 되기도 하였다.

 

이번 연구결과는 지난 2012년 석탄발전에서 천연가스발전으로의 전환이 이산화탄소 배출 저감에 기여하였다는 EIA의 최근 보고서와 일치한다. 논문 저자는 새로운 분석방법이 에너지 생산기간에 배출되는 공해물질에 한정하였다고 밝혔다.

 

따라서 연료추출 시 대기 중으로 누출될 수 있는 온실가스나 다른 공해물질에 대해서는 다루지 않았다. 에너지사용의 전환에 따른 전체 대기의 변화를 조사하기 위해서는 에너지 탐사, 생산 및 사용 단계에 대한 모든 데이터를 확보해야 할 것이다.

 

 

 

 

 

Power plants that use natural gas and a new technology to squeeze more energy from the fuel release far less of the greenhouse gas carbon dioxide than coal-fired power plants do, according to a new analysis accepted for publication Jan. 8 in Earth's Future, a journal of the American Geophysical Union.

 

The so-called "combined cycle" natural gas power plants also release significantly less nitrogen oxides and sulfur dioxide, which can worsen air quality.

 

"Since more and more of our electricity is coming from these cleaner power plants, emissions from the power sector are lower by 20, 30 even 40 percent for some gases since 1997," said lead author Joost de Gouw, an atmospheric scientist with NOAA's Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) at the University of Colorado Boulder. NOAA is the National Oceanic and Atmospheric Administration.

De Gouw, who works at NOAA's Earth System Research Laboratory (ESRL), and his NOAA and CIRES colleagues analyzed data from systems that continuously monitor emissions at power plant stacks around the country.

Previous aircraft-based studies have shown these stack measurements are accurate for carbon dioxide (CO₂) and for nitrogen oxides and sulfur dioxide. Nitrogen oxides and sulfur dioxide can react in the atmosphere to form tiny particles and ozone, which can cause respiratory disease.

To compare pollutant emissions from different types of power plants, the scientists calculated emissions per unit of energy produced, for all data available between 1997 and 2012. During that period of time, on average:

In combined cycle natural gas plants, operators use two heat engines in tandem to convert a higher fraction of heat into electrical energy. For context, U.S. households consumed 11,280 kilowatt hours of energy, on average, in 2011, according to the U.S. Energy Information Agency.

This amounts to 11.4 metric tons per year of CO₂ per household, if all of that electricity were generated by a coal power plant, or 5.4 metric tons if it all came from a natural gas power plant with combined cycle technology.

The researchers reported that between 1997 and 2012, the fraction of electric energy in the United States produced from coal gradually decreased from 83 percent to 59, and the fraction of energy from combined cycle natural gas plants rose from none to 34 percent.

That shift in the energy industry meant that power plants, overall, sent 23 percent less CO₂ into the atmosphere last year than they would have, had coal been providing about the same fraction of electric power as in 1997, de Gouw said.

The switch led to even greater reductions in the power sector's emissions of nitrogen oxides and sulfur dioxide, which dropped by 40 percent and 44 percent, respectively.

The new findings are consistent with recent reports from the Energy Information Agency that substituting natural gas for coal in power generation helped lower power-related carbon dioxide emissions in 2012.

The authors noted that the new analysis is limited to pollutants emitted during energy production and measured at stacks.

The paper did not address levels of greenhouse gases and other pollutants that leak into the atmosphere during fuel extraction, for example. To investigate the total atmospheric consequences of shifting energy use, scientists need to continue collecting data from all aspects of energy exploration, production and use, the authors concluded.