2011년 1월 등유가격은 리터당 1,351.59원으로 2002년 대비 약 2.4배 상승하였으며, 고유가 추세는 지속될 것으로 예상되고 있다. 시설원예 경영비의 20~30%를 차지하는 난방비용의 상승은 농가의 가장 큰 부담이다. 한편, 2010년 말 기준 국내 화력발전소 냉각수를 통해 배출되는 미활용 열에너지의 규모는 석탄량으로 약 4천만톤에 해당되며, 약 3조9천억원으로 평가할 수 있다. 따라서 화력발전소 냉각수 배출 열에너지를 시설원예에 활용 시에는 난방유 사용대체와 미활용 에너지의 회수 효과가 예상됨에 따라, 본 연구에서는 석탄 화력발전소 냉각수 열에너지를 시설원예 난방용으로 활용하는 사업에 대한 ...
2011년 1월 등유가격은 리터당 1,351.59원으로 2002년 대비 약 2.4배 상승하였으며, 고유가 추세는 지속될 것으로 예상되고 있다. 시설원예 경영비의 20~30%를 차지하는 난방비용의 상승은 농가의 가장 큰 부담이다. 한편, 2010년 말 기준 국내 화력발전소 냉각수를 통해 배출되는 미활용 열에너지의 규모는 석탄량으로 약 4천만톤에 해당되며, 약 3조9천억원으로 평가할 수 있다. 따라서 화력발전소 냉각수 배출 열에너지를 시설원예에 활용 시에는 난방유 사용대체와 미활용 에너지의 회수 효과가 예상됨에 따라, 본 연구에서는 석탄 화력발전소 냉각수 열에너지를 시설원예 난방용으로 활용하는 사업에 대한 타당성 분석을 수행하였다. 분석을 위하여 1ha 규모의 유리온실 난방 에너지원으로 유류와 히트펌프를 설치하여 화력발전소 냉각수 폐열을 사용하는 경우의 난방비용 차이를 비교하였다. 고온성 작물인 파프리카 재배온도인 주간 22℃, 야간 18℃를 기준하였고, 농업용으로 공급되는 등유 면세유의 2011년 1월~10월 평균가격인 1,094.52원을 적용하였다. 한국태양에너지학회의 10년간 대한민국 표준기상데이터를 활용하여, 온실의 열부하량 연평균 33.7%과 연간 1,954시간의 운전시간이 산출되었으며, 히트펌프의 동력비와 등유 사용량 비교를 통하여 사용편익 분석이 수행되었다. 히트펌프 등의 초기투자비는 약 55억원으로 적용되었으며, 발전소 경제수명 기간인 약25년의 사업기간을 고려하였다. 발전소 냉각수 폐열을 시원원예단지의 난방에 도입 할 경우, 연간 에너지 절감비용은 약 9.1억원으로 분석되었으며, 할인율 3.11% 기준으로 NPV 532,503만원, IRR 7%, B/C ratio 1.37로 나타났다. 추가적으로 할인율 변동, 유가변동, 난방부하율 변동에 대한 민감도 분석이 수행되었다. 등유 할인율 7.11%, 등유 면세유 리터당 821.19원, 기준모델 대비 이용률 65.2%에서 B/C ratio 1인 임계편익 한계가 확인되었다. 기존 지열난방사업과 동일하게 정부지원금 80%를 반영 시에는 기준모델 대비 이용률이 37.16%까지 감소하여도 사업의수익성이 있는 것으로 평가되었다. 하지만, 대규모의 초기 투자비용과 농업분야 특유의 수익성 확보에 대한 불확실성 등의 사유로 인하여 본 연구의 기준모델인 1ha 규모의 시설원예 단지를 조성하기는 어려움이 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위해서는 정부, 지자체 등의 초기 자금지원과 정책적으로 적극적인 사업추진이 필요한 것으로 판단된다. 그리고 히트펌프를 사용하여 공급할 수 있는 80℃의 온수를 활용할 수 있는 산업공정을 화력발전소 인근에 유치하여 지속적으로 냉각수 열에너지 활용을 확대한다면, 국가 에너지 효율개선과 화석연료 사용을 감소하여 온실가스를 저감할 수 있고, 농업 및 산업분야의 기후변화 적응능력 강화에 긍정적인 결과를 가져올 것이다.
2011년 1월 등유가격은 리터당 1,351.59원으로 2002년 대비 약 2.4배 상승하였으며, 고유가 추세는 지속될 것으로 예상되고 있다. 시설원예 경영비의 20~30%를 차지하는 난방비용의 상승은 농가의 가장 큰 부담이다. 한편, 2010년 말 기준 국내 화력발전소 냉각수를 통해 배출되는 미활용 열에너지의 규모는 석탄량으로 약 4천만톤에 해당되며, 약 3조9천억원으로 평가할 수 있다. 따라서 화력발전소 냉각수 배출 열에너지를 시설원예에 활용 시에는 난방유 사용대체와 미활용 에너지의 회수 효과가 예상됨에 따라, 본 연구에서는 석탄 화력발전소 냉각수 열에너지를 시설원예 난방용으로 활용하는 사업에 대한 타당성 분석을 수행하였다. 분석을 위하여 1ha 규모의 유리온실 난방 에너지원으로 유류와 히트펌프를 설치하여 화력발전소 냉각수 폐열을 사용하는 경우의 난방비용 차이를 비교하였다. 고온성 작물인 파프리카 재배온도인 주간 22℃, 야간 18℃를 기준하였고, 농업용으로 공급되는 등유 면세유의 2011년 1월~10월 평균가격인 1,094.52원을 적용하였다. 한국태양에너지학회의 10년간 대한민국 표준기상데이터를 활용하여, 온실의 열부하량 연평균 33.7%과 연간 1,954시간의 운전시간이 산출되었으며, 히트펌프의 동력비와 등유 사용량 비교를 통하여 사용편익 분석이 수행되었다. 히트펌프 등의 초기투자비는 약 55억원으로 적용되었으며, 발전소 경제수명 기간인 약25년의 사업기간을 고려하였다. 발전소 냉각수 폐열을 시원원예단지의 난방에 도입 할 경우, 연간 에너지 절감비용은 약 9.1억원으로 분석되었으며, 할인율 3.11% 기준으로 NPV 532,503만원, IRR 7%, B/C ratio 1.37로 나타났다. 추가적으로 할인율 변동, 유가변동, 난방부하율 변동에 대한 민감도 분석이 수행되었다. 등유 할인율 7.11%, 등유 면세유 리터당 821.19원, 기준모델 대비 이용률 65.2%에서 B/C ratio 1인 임계편익 한계가 확인되었다. 기존 지열난방사업과 동일하게 정부지원금 80%를 반영 시에는 기준모델 대비 이용률이 37.16%까지 감소하여도 사업의수익성이 있는 것으로 평가되었다. 하지만, 대규모의 초기 투자비용과 농업분야 특유의 수익성 확보에 대한 불확실성 등의 사유로 인하여 본 연구의 기준모델인 1ha 규모의 시설원예 단지를 조성하기는 어려움이 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위해서는 정부, 지자체 등의 초기 자금지원과 정책적으로 적극적인 사업추진이 필요한 것으로 판단된다. 그리고 히트펌프를 사용하여 공급할 수 있는 80℃의 온수를 활용할 수 있는 산업공정을 화력발전소 인근에 유치하여 지속적으로 냉각수 열에너지 활용을 확대한다면, 국가 에너지 효율개선과 화석연료 사용을 감소하여 온실가스를 저감할 수 있고, 농업 및 산업분야의 기후변화 적응능력 강화에 긍정적인 결과를 가져올 것이다.
주제어
#thermal power plant cooling water waste heat heat pump
학위논문 정보
저자
정종한
학위수여기관
고려대학교 생명환경과학대학원
학위구분
국내석사
학과
기후환경학과 기후변화정책전공
지도교수
박호정
발행연도
2012
총페이지
ii, 42장
키워드
thermal power plant cooling water waste heat heat pump
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