Assessment of Carbon Footprint Associated with Electricity Consumption at Deen Dayal Upadhyaya Gorakhpur University, India

기술 요약: 인도 딘 데얄 우파디야야 고라크푸르 대학교(Deen Dayal Upadhyaya Gorakhpur University)의 전력 소비와 관련된 탄소 발자국 평가

문제 제기
기후 변화와 환경 지속 가능성은 중요한 글로벌 과제이며, 고등 교육 기관은 다양한 학술, 연구, 행정 및 거주 활동으로 인해 상당한 에너지를 소비하는 주요 주체입니다. 전력 생산이 화석 연료에 크게 의존하고 있는 인도의 경우, 대학 캠퍼스는 간접 온실가스(GHG) 배출, 특히 온실가스 프로토콜에 따른 Scope 2 배출량에 상당한 기여를 하고 있습니다. 이러한 배출량을 정량화하고 관리할 필요성은 인식되고 있음에도 불구하고, 인도 대학들의 전력 관련 탄소 발자국에 대한 포괄적이고 종단적인 평가는 부족한 실정입니다. 본 연구는 이러한 격차를 해소하기 위해 2019년부터 2024년까지 6년간의 기간 동안 딘 데얄 우파디야야(DDU) 고라크푸르 대학교(DDUGU)의 전력 소비와 관련된 탄소 발자국을 평가하며, 에너지 수요, 재생 에너지 통합, 그리고 코로나19 팬데믹과 같은 외부 요인 사이의 상호작용을 조사합니다.

방법론
본 연구는 세계자원연구소(WRI)와 세계지속가능발전기업협의회(WBCSD)에서 개발한 온실가스(GHG) 프로토콜에 기반한 정량적 평가 프레임워크를 채택하였습니다. 범위는 Scope 1(직접 배출) 및 Scope 3(기타 간접 배출)를 제외한 Scope 2(구매한 전력으로부터 발생하는 간접 배출)로 제한되었습니다.

• 연구 지역: 약 190.96에이커의 면적에 30개 이상의 건물이 있으며 20,000명 이상의 학생과 1,900명의 직원을 수용하는 우타르 프라데시주 고라크푸르 소재의 DDUGU.
• 데이터 수집: 2019~2024 회계연도 동안 Uttar Pradesh Power Corporation Limited(UPPCL)에서 발행한 고지서를 통해 월별 전력 소비량(kWh 단위) 데이터를 확보하였습니다. 태양광 에너지 발전(SEG) 데이터는 교내 태양광 시스템 기록에서 추출하였습니다.
• 배출 계수: 연간 배출 계수는 연구 기간 동안 0.703 ~ 0.727 kg CO2e/kWh 범위 내에서 인도 정부의 중앙전력청(CEA)으로부터 확보하였습니다.
• 계산 방식:
  • 탄소 배출량(CEs)은 다음 공식을 사용하여 계산되었습니다: $CE = \text{활동 데이터(전력 소비량)} \times \text{배출 계수}$.
  • 순 그리드 소비량(NGC)은 총 전력 소비량에서 태양광 발전량을 차감하여 결정되었습니다 ($NGC = TEC - SEG$).
  • 또한, 태양광 완화 효과 없이 모든 전력이 화력 발전소에 의해서만 공급되었을 경우의 잠재적 탄소 발자국을 보여주기 위해 반사실적 시나리오(counterfactual scenario)를 모델링하였습니다.

주요 결과
분석 결과, 전력 소비 및 관련 배출량에서 뚜렷한 계절적 및 연간 변동이 나타났습니다.

1. 계절적 패턴: 전력 소비와 탄소 배출량은 뚜렷한 계절적 변동을 보였습니다. 냉방 요구로 인해 여름철(5월6월)에 소비가 정점에 달했으며, 겨울철(11월12월)에 가장 낮은 소비를 기록했습니다.
2. 팬데믹의 영향 (2020–2021): 2020년과 2021년 동안 전력 소비 및 탄소 배출량의 유의미한 감소가 관찰되었습니다. 총 전력 소비량은 2020년 2,190,789 kWh에서 2021년 1,495,134 kWh로 감소하였으며, 이에 따라 배출량은 789.30 tCO2e에서 614.17 tCO2e로 줄어들었습니다. 이는 캠퍼스 봉쇄, 인구 밀도 감소, 온라인 학습으로의 전환에 기인합니다.
3. 팬데믹 이후의 재상승: 정상적인 활동이 재개됨에 따라 전력 수요가 급증했습니다. 연간 소비량은 2024년 3,181,673 kWh로 증가하였고, 관련 배출량은 1,613.77 tCO2e에 도달했습니다.
4. 태양광 에너지의 역할: 교내 태양광 에너지 발전(SEG)은 배출량 완화에 결정적인 역할을 했습니다.
   • 2023년에는 태양광 발전량(311,298.8 kWh)의 주목할 만한 감소가 순 그리드 소비량(2,560,421.2 kWh) 및 배출량(1,920.22 tCO2e)의 급격한 상승과 일치하였습니다.
   • 반대로, 2024년에는 SEG가 908,765 kWh로 회복되어, 더 높은 총 수요에도 불구하고 순 그리드 소비량과 배출량을 1,613.77 tCO2e로 낮추는 데 기여하였습니다.
   • 몇몇 달의 경우, SEG가 전체 캠퍼스 소비량을 초과하여 순 그리드 값이 음수 및 음수의 탄소 배출량 값을 기록하였는데, 이는 재생 에너지의 잉여 발생을 의미합니다.
5. 비교 분석: 만약 대학이 태양광 통합 없이 전적으로 화력 발전에만 의존했다면, 2024년 탄소 발자국은 2,258.99 tCO2e였을 것입니다. 태양광 발량을 고려한 실제 탄소 발자국은 1,613.77 tCO2e였으며, 이는 배출량의 상당한 감소를 입증합니다.

주요 기여

• 종단적 데이터: 본 연구는 팬데믹 전, 팬데믹 중, 팬데omic 이후의 운영 변화를 모두 포착하는 드문 6개년 종단적 데이터셋(2019–2024)을 제공합니다.
• Scope 2 정량화: DDUGU의 Scope 2 배출량을 정밀하게 정량화하여 향후 지속 가능성 계획을 위한 기준점(baseline)을 구축하였습니다.
• 재생 에너지 영향: 본 연구는 태양광 발전과 그리드 의존도 사이의 역관계를 실증적으로 보여주며, 재생 에너지 출력의 변동이 기관의 탄소 발자국에 어떻게 직접적인 영향을 미치는지 강조합니다.
• 계절 및 운영 상관관계: 계절적 기후 조건(냉방 수요)과 운영 강도(학사 일정) 사이의 강력한 상관관계를 식별하여 배출 트렌드를 설명합니다.

의의 및 주장
저자들은 전력 소비가 대학 캠퍼스 내 간접 탄소 배출의 주요 원인이라고 주장합니다. 본 연구는 재생 에너지, 특히 태양광 발전 시스템을 통합하는 것이 이러한 배출을 완화하는 데 필수적임을 주장하지만, 2023년 태양광 발전 감소로 인한 배출량 급증 사례에서 알 수 있듯이 그 효과는 시스템의 신뢰성과 유지보수에 달려 있습니다.

본 논문은 운영상의 중단(팬데믹 기간 등)을 통해 일시적인 배출 감소는 가능하지만, 장기적인 지속 가능성을 위해서는 구조적 개입이 필요하다고 결론짓습니다. 여기에는 태양광 용량 확대, 에너지 효율 개선, 에너지 효율 기술 도입, 그리고 이해관계자들 사이의 에너지 의식 함양이 포함됩니다. 이러한 결과는 지속가능발전목표(SDG) 13(기후 행동)에 부합하도록 하고 저탄소 지속 가능 캠퍼스로의 전환을 지원하고자 하는 정책 입안자와 대학 행정가들에게 가치 있는 통찰력을 제공합니다. 본 연구는 재생 에너지를 통한 회피 배출량의 정확한 산정이 기관의 에너지 계획을 위한 근거 기반 의사결정에 매우 중요하다는 점을 강조합니다.