연구구분 : 위탁연구
연구책임자 : 신근정(로컬에너지랩)
공동연구원 : 박혜린(주식회사 이노마드)
연구보조원 : 문은정(로컬에너지랩), 임석인(주식회사 이노마드), 박준규(주식회사 이노마드)
연구협력관 : 조은영(서울특별시교육청)
주제어 : 온실가스, 탄소문해력교육, 수요관리
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1. 연구의 목적 및 필요성
학생수가 꾸준히 줄어들고 있는데도 학교의 에너지소비는 오히려 증가하고 있다. 기후변화가 심각해짐에 따라 학교도 온실가스 감축이 필요하지만, 그 동안의 감축방안은 건물과 설비개선에 집중되어 많은 비용과 관리에 어려움이 많았다. IPCC 6차 보고서는 탄소배출 데이터 측정, 관리와 전자제품 사용방법 개선, 저탄소 제품 구매 및 사용, 저탄소 식단으로의 변경 등 수요관리를 통하여 2050년까지 40~70%의 탄소배출 저감이 가능하다는 연구결과를 발표하였다. 이에 학교에서 수요관리를 통해 온실가스 감축을 할수 있는 객관적인 모델을 도출하고, 이를 교육으로 제공하여 학교구성원들이 함께 지속적으로 실천할 수 있는 방안을 제안하고자 한다. 이번 연구에서는 시범학교의 실제 데이터를 바탕으로 온실가스 배출과 감축에 대한 과학적인 교육을 제공함으로서 학교 구성원들과의 합의와 실천을 이끌어내고, 탄소중립으로의 전환 기반을 마련할 수 있다. 또한 학교가 탄소를 배출하는 주체로 인식하고 탄소 측정, 관리와 저감을 지속적으로 이행할 수 있다.
2. 연구 방법
본 연구는 서울시 소재 초등학교 9개 학교를 시범학교를 선정하고 실제 학교의 전기, 가스, 수도, 급식 데이터를 수집하였다.
이를 기반으로 탄소인벤토리를 구축하고 학교 베이스라인을 설정하였으며 학교의 탄소배출에 영향을 미치는 요인들을 분석하였다. 분석결과에 따라 지속적 운영관리를 위한 수요감축방안과 교육프로그램을 개발하고, 타당성 및 효과성을 검토하였다.
3. 연구 내용 및 연구결과
1) 학교 탄소 베이스라인 및 인벤토리 구축
국제표준에 따른 학교 탄소배출량 산정기준을 기준으로 하여 학교 탄소배출량 산정을 위한 조직경계범위, 탄소배출량 산정대상 및 배출원별 탄소배출량 산정방법의 기준을 수립하였다. 학교 행정실과 학교 행재정시스템을 통하여 실제 학교 데이터를 수집해 탄소 인벤토리를 구축하였다. 각 학교별 배출현황을 분석, 평가하여 하였고 학교 탄소 베이스라인을 설정하였다.
본 연구에서 학교 탄소 측정 및 관리를 위한 대상을 Scope 1(고정연소, 이동연소), Scope 2(전기, 수도, 통신), Scope 3(출퇴근, 통학, 출장, 수학여행, 소모품/자산 구매, 식자재 구매, 폐기물)로 목표하였으나, 실제 학교의 탄소배출량 산정을 위한 활동데이터 수집 과정에서 각 학교별 데이터 관리방법의 정합성, 신뢰도 검증과 전처리 과정에서 범위가 Scope 1(고정연소), Scope 2(전기, 수도), Scope 3(식자재 구매)로 축소되었다.
2) 학교 탄소배출 요인분해 분석
학교의 탄소배출 중 가장 많은 기여도를 차지하는 전기 사용량을 분석하기 위해 월별 데이터 및 15분 실시간 데이터를 각각 월 평균, 여름학기, 여름방학, 겨울학기, 겨울방학으로 구분하여 수집하였다. 9개 시범학교를 현장 방문하여 학교의 건물현황, 운영현황을 파악하였고 공간별 보유전자제품 현황을 분석하였다. 학교 탄소배출에 영향을 미치는 주요 요인을 도출하고 각 요인의 기여도를 확인하기 위하여 전력사용으로 인한 탄소배출과 건물요인(설립년도, 연면적, 학급수 등), 운영요인(학생수, 돌봄교실 및 방과후교실 운영현황 등)의 상관관계 분석을 진행하였다.
분석 결과 학교의 전력사용에 따른 탄소배출은 건물요인보다 운영요인에 상대적으로 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 학교의 디지털 학습기기, 공기청정기, 전기 냉/난방 설비, 가전제품의 사용이 증가함에 따라 학교 내 모든 공간의 기본 전력 사용량이 높아졌기 때문에 대상 공간의 재실밀도가 낮을수록 전력은 비효율적으로 사용되고, 전력사용에 따른 탄소배출 증가에도 영향을 미치는 것으로 나타났다.
3) 학교의 공간별 주요 전력사용 부하 분석
최근 학교의 전력사용에 따른 탄소배출량은 계속하여 증가하고 있는데, 이는 ① 디지털 및 스마트 학습에 따른 전자기기 사용, 인터넷 통신 사용의 증가와 ② 미세먼지 등 대기질과 수질 관리를 위한 공기청정기, 정수기 사용의 증가, ③ 학부모 맞벌이에 따른 돌봄교실 운영으로 전자레인지, 냉장고와 같은 가전제품의 추가적인 사용 등이 주요 원인인 것으로 나타났다. 계절적으로는 여름보다 겨울철 난방부하에 따른 전력사용이 높았다.
9개 시범학교의 주요 부하별 전력사용 기여도를 분석한 결과 히터, 온풍기, 복사난방기 등 난방설비의 부하는 전체 부하의 21%를 차지하고, WiFi라우터와 PoE 스위치, 타블렛 PC 등 디지털/통신 설비와 기기가 18%, 에어컨, 선풍기 등의 냉방설비가 13%, 급식실의 조리, 세척 설비가 12%, 공기청정기, 정수기 등 보건/환경 설비가 11%, 사무용 전자제품이 10%, 조명 10%, CCTV, 보안용 센서 등 기타 부하가 5%를 차지하는 것으로 나타났다.
4) 수요관리를 통한 학교 탄소저감 방안 제안
학교별 전력사용에 따른 탄소배출 패턴을 분석하면, 학교의 탄소배출 유형에 따라 수요관리 방안을 시간 및 관리대상으로 나눌 수 있다. 시간은 주중과 주말로, 관리대상은 기저부하 설비와 피크부하설비로 구분할 수 있다. 주중에는 가장 이용수가 많은 일반교실과 특별교실, 관리행정실과 급실식을 중심으로 관리를 해야하며, 주말에는 돌봄교실과 방과후교실, 체육관 개방 시 체육관을 중심으로 관리해야한다. 공기청정기, 정수기, WiFi라우터, PoE 스위치, 인터넷 전화기, 데스크탑 PC, 프린터기, 화학약품보관시약장과 급식실의 대형 냉장고 및 냉동고 등 상시전력을 사용하는 기저부하 설비, 제품에 대하여 대기전력을 차단하거나 사용방법의 개선으로 10~30%의 전력사용 저감이 가능할 것으로 나타났다.
특히 와이파이등 통신시설과 정수기 등은 사용하지 않을 때 전원을 차단하고, 공기청정기는 미세먼지 농도에 따라 체계적으로 운용하면 30%이상의 저감이 기대된다.
피크부하는 냉난방기기, 급식용 세척기와 살균기가 차지한다. 교사 및 관리자에게 올바른 사용방법교육과 가이드라인을 제공해 외기온도 및 실내환경에 맞는 온도설정과 효율적인 관리만 진행하더라도 10%의 저감이 가능할 것으로 나타났다.
5) 지속적 운영관리를 위한 교육 프로그램 개발 및 효과 확인
학교 구성원이 탄소배출 저감 필요성을 이해하고, 각 배출원별 저감방안을 스스로 판단하여 수요관리에 직접 참여할 수 있도록 교육 프로그램을 개발하였다.
학교의 탄소배출 현황을 Scope1(직접배출), Scope2(간접배출), Scope3(기타배출)의 배출원별 데이터 기반으로 이해하고 분석, 평가할 수 있도록 현직 초등교사 2명과 함께 8차시의 교안을 제작하여 시범학교에 제공하였다. 기후변화와 탄소중립에 대한 전문적인 설명이 필요한 내용은 전문가 특강을 편당 15분 분량의 총 3편의 VOD로 제작하였으며, 각 학교의 탄소배출 현황을 이해할 수 있도록 <우리 학교 탄소 보고서>를 제작하여 함께 제공하였다.
교육 프로그램의 효과를 확인하기 위하여 사전, 사후설문조사를 진행하였으며 대응표본 t-test 검정을 통하여 교육적 효과성을 통계적으로 검증하였을 때 유의하게 학생들의 기후변화 적응 행동지수가 높아진 것을 확인할 수 있었으며, 인터뷰를 통하여 학교의 의사결정자(교장, 교감)과 교사, 학생들의 각 학교 구성원들의 주체별 긍정적 변화도 확인할 수 있었다.
4. 정책 제언
1) 교육청
○ 표준화모델 고도화를 위한 추가연구 및 지속적인 실행
- 제안된 수요관리방안, 탄소문해력 교육이 지속적으로 진행되어 인식이 행동변화에 미치는 영향을 정량화하면 새로운 솔루션으로서의 탄소중립 교육 가능성을 확인할 수 있음.
- 식자재 및 학습용품 등 Scope 3의 탄소배출량은 지역사회와 연결되고, 학교운영과도 밀접한 관계가 있음. 탄소 인벤토리 범위를 Scope 3로 확장하기 위해서는 에듀파인등 교육행재정시스템을 통한 데이터 수집, 관리 방법에 대한 추가연구가 필요함.
○ 교육지원청, 자치구와의 연계를 통한 학교 통합관리와 협력네트워크 구축
- 지역 내 학교를 통합 관리하면, 온실가스 감축량을 규모있게 드러낼 수 있고, 정보연계, 전문영역의 공동위탁관리 등이 용이함.
- 관리대상 학교를 100개교 또는 연간 예상 탄소배출량 40,000톤 수준 이상으로 실증사업을 확대하면 탄소배출권을 확보하기 위한 방법론을 검증할 수 있고, 새로운 지역사회협력 및 수익모델을 만들 수 있음.
- 탄소중립 문해력 교육, 수요저감을 위한 기술적 지원, 정부 및 지자체의 온실가스 감축성과를 위해 협력네트워크 구성이 필요함. 정부 및 지자체 – 학교 - 민간 탄소중립 전문 기업 또는 솔루션 기업 - 지역사회 네트워크 또는 시민단체 등을 주요 구성원으로 하는 협력 네트워크가 구축되면 학교에서의 탄소저감을 위한 노력이 학교 내에서 그치지 않고 지역사회로 확장하고, 선순환하여 새로운 탄소중립을 위한 생태계를 구축할 수 있음.
2) 학교
○ 데이터 기반 기후변화 및 탄소중립 문해력 교육 강화
- 탄소중립 문해력 교육을 교육과정과 연계하고, 학교별 탄소 인벤토리 구축 및 모니터링 시스템을 도입해야함. 도입 이후에는 정례 또는 수시 프로젝트 및 이벤트를 개최해 구성원들의 주의를 끊임없이 환기시킬 필요가 있음. 탄소 저감을 위한 실천방법과 사례를 공유하고, 탄소 저감 성과를 확인해 변화에 대한 자신감을 향상시켜야함. 이를 통해 대외적으로는 지역 내 학교 간 또는 국가 간 학교의 현황과 성과를 공유하여 지속성과 확장성을 확보할 수 있음.
○ 탄소배출관리 및 저감을 위한 관리시스템 구축, 도입
- 학교별 베이스라인과 인벤토리를 구축하여 각 학교 특성에 맞는 탄소중립방향과 수요관리 방안을 마련해야함. 또한, 주기적으로 탄소배출 현황과 저감 노력에 따른 변화와 성과를 모니터링 할 수 있도록 체계적인 관리시스템을 도입해야함. 이를 통해 각 학교에서 소수의 개인이 주도하는 자발적 노력이 아닌 학교 내 구성원들이 함께 참여하여 변화를 실행할 수 있음.
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