석탄, 석유 값의 지속적인 상승과 기후변화협약 발효 등 환경규제의 강화로 신 · 재생에너지에 대한 관심과 인기가 연일 올라가고 있다. 국내에서도 관련 업계의 신 · 재생에너지 사업에 대한 참여도가 매년 급증하고 있는 상황이다. 지난 2002년 신 · 재생에너지분야에서 생산한 총 발전량이 156.731MW에서 지난해에는 389.954MW로 2.4배나 늘었다. 이러한 급증세는 정부의 신 · 재생에너지 확대 정책에 따른 것이기도 하다. 정부는 여러 가지 지원제도를 통해 신 · 재생에너지의 활성화를 위해 노력하고 있다. 그 중 가장 효과가 큰 제도가 바로 2002년부터 시행 중인 '발전차액 지원 제도'이다. 사실 신 · 재생에너지는 초기 투자비가 높고 원가가 원자력 및 화석연료에 비해 2~10배가량 높다. 이러한 상황에서 발전차액을 지원해 주는 제도는 가히 매력적이라고 볼 수 있다. 그런데 최근 정부에서 이러한 '발전차액 지원제도'를 개선하겠다고 발표하면서 신 · 재생에너지 관련 시장을 후근 달아오르게 하고 있다. 그 이유는 바로 정부가 발전차액 지원 금액을 줄이겠다고 발표했기 때문. 따라서 관련업계에서는 당연히 반발할 수 밖에 없다. 그러나 정부 측 주장대로 그동안 기술적인 발전과 발전량의 증가 등으로 인해 이 시점에서 한 번 제도를 개선할 필요성도 있다. 최근 '뜨거운 감자'로 부상한 '발전차액 지원제도 개선안'의 내용과 논란 내용을 소개한다.
국내 유인도서의 상당수는 전력의 대부분을 디젤발전으로 생산한다. 향후 발전설비의 교체 혹은 증설이 있을 경우 신재생에너지원 설비의 보급 여지가 있다. 이에 본 연구는 울릉도에 화력발전 설비만을 증설했을 경우와 이를 신재생에너지복합시스템 설비로 대체했을 때의 경제적 타당성을 비교분석한다. 우리는 복합발전 시스템을 풍력터빈, PV, 소수력발전 등의 신재생에너지 설비, Batteries, Converter와 같은 보조전원, 저장 및 back up을 위한 flywheel과 Diesel generator등으로 구성했다. 분석에 사용한 HOMER(Hybrid Optimization for Energy Renewable)는 신재생에너지복합 발전시스템 분석에 사용되며 결과를 NPC(Net Present Cost)의 오름차순으로 제시하여 발전설비구성의 조합들 중 최적의 시나리오를 보여준다. 분석결과 울릉도의 경우 신재생에너지복합 발전의 보급이 잠재적으로 가능할 것으로 보인다. 또한 계통운영의 기술적인 측면을 감안할 경우 정밀한 분석이 가능할 것이다. 따라서 본 연구는 계통운영과 경제성분석 연구의 연계를 위한 사전연구로써 그 의미를 갖는다.
2030년까지 신재생에너지발전 비중을 11%로 높이겠다는 정책목표 달성을 위한 정부의 지원방안이 현행 발전차액지원제도(FIT)에서 2012년부터는 신재생에너지의무할당제(RPS)로 전환된다. 전원별로 정해진 발전량에 대해 정부가 일정한 가격으로 구매해주는 현행 제도 하에서 신재생에너지발전사업자는 중장기 가격을 보장받음으로써 수익성을 초기에 확정할 수 있는 장점이 있는 반면 정부 입장에서는 보급이 확대될수록 막대한 재정부담이 발생하고 경쟁을 통해 생산 비용을 낮추기 위한 유인이 부족한 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 도입되는 의무할당제는 일정 설비규모 이상의 발전사업자에게 신재생에너지발전 의무량을 부과하고 의무대상자가 의무이행의 수단으로 공급인증서(REC)를 발급받거나 구매하여 의무를 이행토록 하는 제도로서 공급인증서 가격 결정을 시장기능에 맡김으로써 신재생에너지 사업자간 경쟁을 촉진시켜 생산비용을 절감하고 정부의 재정부담을 완화하는 장점이 있는 반면 신재생에너지발전사업자 입장에서는 수익성 분석이 복잡해지고 리스크가 증가하는 문제점이 있다. 특히 발전용 연료전지를 활용한 발전사업의 경우 다른 신재생에너지원과 달리 설비투자비용(CAPEX) 외에 가스요금 및 핵심부품의 주기적인 교체 등을 위한 운영비용(OPEX)의 비중이 작지 않기 때문에 더욱 정밀한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 신재생에너지발전사업자 입장에서 비용과 편익에 영향을 미치는 각 요소와 그 영향을 파악함으로써 발전용 연료전지의 경제성 분석을 시도해 보았다.
본 연구는 현재 디젤발전기를 전원으로 사용하고 있는 도서지역에 신 재생에너지원의 조합으로 구성 된 발전시스템 보급의 경제성 분석을 검토해 보았다. 분석 대상 도서는 에너지 기술연구원의 풍속분포자료를 근거로 추자도, 거문도, 영산도를 선정하였으며, 풍속 그 외 일사량, 부하 자료는 부분적으로 실측된 자료를 바탕으로 재구성하고 시스템 구성 발전기 들의 비용 자료는 해외 시장의 자료를 이용하였다. 분석을 위한 도구로는 도서지 역 에서 단독으로 운영되는 신 재생복합 전력시스템의 최적 설계 및 운영을 위한 프로그램으로 해외의 여러 곳에서 활용 중인 Homer를 사용하였다. 분석 결과, 추자도와 거문도 지역에 신 재생복합 전력시스템을 도입 할 경우에는 도서지역의 신 재생복합 전력시스템 보급이 경제 적인 사업으로 나타났지만 신 재생에너지 원인 풍속이 낮은 값을 가지는 영산도의 경우에는 신 재생복합 전력시스템의 보급이 디젤발전기만 운영 할 경우보다 발전 단가를 높인다. 즉, 신 재생에너지 원이 조건에 맞을 경우에는 도서지역의 신 재생복합 전력시스템 보급이 경제 적인 사업이라고 볼 수 있지만 영산도의 경우와 같이 그렇지 않을 경우엔 기존의 시스템보다 발전단가를 높일 수 있으므로 도서지역에 대한 충분한 모니터링을 거친 후에 부지를 선정 해야 한다.
본 논문은 해외 신재생에너지 발전전력의 구입가격에 관한 제도 및 구입가격 결정 방법론을 통해 시사점을 파악하여 활용방안을 도출한다. 신재생에너지 발전전력은 기존 전원에 비해 발전원가 수준이 높은 상황에서 보급확산을 위해 유럽을 중심으로 다양한 신재생에너지 발전전력 구매정책을 수립하여 시행하고 있다. 국내에서는 발전차액지원제도를 통해 신재생에너지 발전전력을 높은 가격에 의무구매하고 있는 상황에서 해외 주요국의 제도현황과 접근방법을 파악하여 국내 발전차액지원제도의 수립에 활토록 한다.
본 논문에서는 2012년 시행된 신재생에너지공급의무화제도(RPS)에 따른 민간발전사들의 RPS 의무이행 현황을 알아보고 신재생에너지 공급인증서의 발급량 부족 및 거래시장에서의 심한 가격변동을 발전사업자들의 RPS 이행시 장애요인으로 분석하였다. RPS시행 이전에 추진하여 최근 준공한 동두천복합발전소에 대한 RPS이행방안 구성결과 연평균 약 334억원의 의무이행비용이 산출되었으며, 해당비용을 당초 사업타당성 검토 기초자료에 반영한 결과 내부수익률이 계획대비 31.8% 저하됨을 알 수 있었다. 신재생에너지 의무공급량의 비율이 해마다 증가하여 2024년부터는 전년도 발전량의 10%를 신재생에너지로 공급해야 하는데 RPS 의무공급 대상자로의 편입 초기부터 10%의 의무공급량을 이행해야 하는 신규 발전소의 경우 의무이행비용 과다로 사업성은 더욱 낮아지므로 의무공급량의 비율을 기존의 12단계에서 17단계로 완화하는 방안을 제시하였다. 즉, 동두천복합발전소의 이행비용을 기준으로 최초 2%부터 매년 0.5%씩 점진적으로 10%까지 높였을 때 내부수익률은 6.23%로써 처음부터 10%의 비율로 공급할 경우 산출한 내부수익률 4.18%보다 약 49%의 사업성 향상 효과를 얻을 수 있어 제도개선이 민간발전사업 촉진에 기여할 것으로 판단된다.
2012년 RPS 제도가 시행되게 되면 발전설비용량 기준 500MW이상의 발전 사업자는 전체 전력생산량 중 일정 부분을 신재생에너지로 생산, 공급해야 한다. 최근 지경부에서 고시한 제5차 전력수급기본계획에서도 이러한 점을 반영하여 2024년까지 전체 발전량의 8.9%를 신재생에너지원으로 대체하겠다고 발표하였다. 신재생에너지 기술 수준, 시장여건 등을 고려하였을 때 앞으로 가장 크게 보급량(penetration)이 증가할 것으로 보이는 신재생에너지원은 태양광과 풍력인데 이 두 에너지원은 간헐성(intermittency)으로 인한 비급전성이라는 특징을 가지고 있어 향후 그 비중이 증가하면 전력계통의 안정성에 미치는 영향에 대해 고려해야할 것으로 보인다. 본 연구에서는 태양광과 풍력의 간헐성을 고려했을 때 추가적으로 발생하는 비용을 고려했을 경우 각 에너지원의 용량비용은 어떻게 되는지 알아보고자 한다.
정부는 2006년 8월 기존의 발전차액 지원제도를 개정하여 발전차액 기준가격 지원대상 확대, 적용기간의 15년 단일화, 수력, 바이오에너지는 고정요금과 변동요금 중에서 선택할 수 있는 선택권 부여, 기술발전에 따라 태양광, 풍력, 연료전지는2-3년간의 유예기간 이후 매년 감소율을 적용하여 기준가격을 낮추는 등 많은 제도개선 내용을 반영하였다. 2006년 10월부터 개정된 발전차액 지원제도가 시행된 이후 태양광, 풍력의 신규진입이 대폭 증가하였고 수력, LFG, 바이오가스는 대부분 변동요금을 신청하였으며 2007년 집행된 신재생에너지 발전차액 기반기금의 55% 이상이 태양광발전에 지급되는 편중현상의 영향이 나타났다. 따라서 변동요금 설계시보다 SMP 평균이 22원 이상 높아져 변동요금의 재설계, 태양광 발전의 기반기금규모가 55% 이상을 점유하고 있으며 향후 더욱 심화될 예정이므로 특정전원의 기반기금 점유비중 제한 및 최근 수년간 준공된 신재생에너지의 운영실적을 분석하고 법적요건을 상세히 검토하여 투자비, 운영비, 이용률등을 재조정하여 기준가격을 합리적으로 개정하여 제2의 신재생에너지 도약기를 마련해야 할 것이다.
신재생에너지의 효율 향상을 위한 시스템 개발과 병행하여 검토되어야 할 부문이 경제성 분석이다. 본 논문은 제주도 전력계통에 연계하여 운영중인 풍력발전의 자원과 발전량을 모의하기 위하여 제주도의 전력수요와 발전설비 특성, HDVC 수전 데이터, 풍속 등의 자료를 기반으로 가격예측을 위한 범용 소프트웨어들을 사용하여 에너지 시장 측면에서 풍력발전이 갖는 경제적 가치를 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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