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원자력과 신재생에너지 발전설비 확대에 따른 온실가스 저감 잠재량에 관한 연구
Assessment of GHG Emission Reduction Potential in Extension of Nuclear and Renewable Energy Electricity Generation 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.18 no.3 = no.59, 2009년, pp.191 - 202  

전수영 (연세대학교 화공생명공학과) ,  박상원 (연세대학교 화공생명공학과) ,  송호준 (연세대학교 화공생명공학과) ,  박진원 (연세대학교 화공생명공학과)

초록
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2005년 2월 교토의정서가 효력을 발휘하게 됨에 따라 우리나라는 세계 10위의 이산화탄소 배출국으로서 2013년 이후에는 감축의무를 지어야 할 실정이다. 특히 온실가스 배출량의 약 30%가 발전부문에 의한 것이므로 전환부문의 에너지 소비 저감은 매우 중요하다. 이에 정부는 온실가스 감축환경에 대응하기 위하여 "제1차 국가에너지기본계획"을 발표하여 원전설비를 2030년까지 최대 41%까지 확대하고, 신재생에너지보급률 또한 11%로 높이겠다는 목표를 내세웠다. 이에 근거하여 원자력과 신재생에너지발전설비를 확대하였을 경우 온실가스 저감 잠재량과 그 유효성을 LEAP(Long-range Energy Alternative Planing system)을 이용하여 정량적으로 분석하였다. 분석결과 2030년 기준으로 총 $CO_2$ 발생 저감률은 28.8% 였다. 또한 BAU 시나리오 발전량을 토대로 하였을 때 유연탄발전 $0.85\;kgCO_2/kWh$, LNG발전 $0.51\;kgCO_2/kWh$의 단위 발전량당 온실가스 배출량을 보였다. 따라서 기존설비를 대체할 시, 유연탄발전을 대체할 경우에 온실가스 저감 효과가 크다는 결론을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

South Korea, ranks 10th largest emitter of carbon dioxide in the world, will probably be under the obligation to reduce GHG emission from 2013. It is very important to reduce the electrical energy consumption since 30% of GHG emission in South Korea is made during electricity generation. In this stu...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 사실성 있는 모형의 구축을 위하여 산업자원부에서 발표한 2008년 “제4차 전력수급계획”과 한국전력공사의 “2008년도판(2007년 실적) 한국전력통계를 근거로 하여 발전설비별 용량, 설비효율, 설비수명, 전력공급비율, 연도별 설비증감, 전력 수요예측량을 토대로 하였다. 또한 설비별 발전량을 예측하기 위하여 전력공급 시스템을 에너지경제모형의 Merit Order기능을 이용하여 구현하였고 본 연구에서는 석탄. 원자력, 신재생 발전설비의 Merit Order를 1로 입력하였다.
  • 원전설비의 연료가 되는 우라늄이 비교적 고르게 매장 되어있고, 연료소요가 소량으로 수송 및 비축이 용이하며, 비상시 가격급등, 수금불안 요인이 적어 에너지 안보 측면에서 유리할 뿐만 아니라 발전원가가 저렴하여 매우 경제적인 에너지로써 설비 비중을 2008년 26%에서 2030년 41%으로 증가시키려는 계획을 가지고 있다[6]. 또한 신재생에너지는 경제성만 확보가 된다면 투자대비 보급률을 높일 수 있고 에너지 자립을 위한 대안으로 신재생에너지 보급 확대 필요성이 대두되면서 신재생에너지 보급률을 11%까지 증가시키겠다는 목표를 내세웠다. 우리나라 경우 현재 신재생에너지 보급 중 많은 부분이 전환부문이므로 11%를 발전설비 증가라고 가정하였다.
  • 본 연구에서는 신고유가시대와 온실가스 감축환경에 대응하기 위한 국가에너지기본계획에 따라 그 예측치를 보고자 기존설비 대비 2010년 이후로 2030년까지 원자력발전설비와 신재생발전설비를 확대하였을 경우 설비별 발전량의 변화와 온실가스 배출량 변화를 LEAP 모델을 이용하여 정량적으로 분석하였다.
  • 본 연구에서는 이 계획안을 바탕으로 하여 원자력 및 신재생 발전설비 확대에 따른 환경적 영향을 에너지 · 경제 모델인 LEAP(Long-range Energy Alternatives Planning system)을 이용하여 분석하고 그 유효성을 평가하여 보았다.

가설 설정

  • 대안시나리오 Ⅰ-Ⅱ는 유연탄 발전을 원자력발전과 신재생에너지발전설비로 대체하는 것으로 가정하였고 대안시나리오 ⅲ-Ⅳ는 LNG발전을 원자력발전과 신재생에 너지발전실비로 대체하는 것으로 가정하였다. 또한 대안 시나리오V는 대안시나리오 I-W를 통합한 시나리오로 유연탄 발전과 LNG발전을 원자력과 신재생에너지발전 설비로 동시에 대체하는 것 가정하였다.
  • 대안시나리오는 기존 발전설비중 유연탄과 LNG 발전설비에서 화석연료를 사용하지 않은 원자력과 신재생 에너지 발전설비로 대체되는 것으로 가정하였다.
  • 우리나라 발전설비별 발전용량, 발전량 및 전력 수요량은 2008년 12월 지식경제부에서 발표한 “제4차 전력 전력수급기본계획”에 따라 2022년까지 산정하였고 2023년부터 2030년 까지는 2020년 이후로 동일하다고 가정하였다. 또한 각 발전시스템의 기본 특성은 한국전력공사에서 발표한 2008년도판(2007년실적) 한국전력통계의 설비별 기술특성 자료를 사용하여 2030년까지 기술특성이 동일하다고 가정하였다.
  • 대안시나리오 Ⅰ-Ⅱ는 유연탄 발전을 원자력발전과 신재생에너지발전설비로 대체하는 것으로 가정하였고 대안시나리오 ⅲ-Ⅳ는 LNG발전을 원자력발전과 신재생에 너지발전실비로 대체하는 것으로 가정하였다. 또한 대안 시나리오V는 대안시나리오 I-W를 통합한 시나리오로 유연탄 발전과 LNG발전을 원자력과 신재생에너지발전 설비로 동시에 대체하는 것 가정하였다. 대표년도 별로 대체되는 원자력과 신재생에너지 발전설비 용량을 Table 4에 나타내었다.
  • LEAP에서의 총 발전량은 수요모듈의 전력수요량에 따라 변하기 때문에 수요모듈과 실제 전력수요와의 차이로 인하여 LEAP 구조상의 발전량은 실제 발전량보다 작을 수 있다. 발전설비 중 유연탄 + 원자력 + 신재생발전 설비에서 생산된 전력은 가장 우선적으로 사용(기저부하)한다고 가정하였다. 또한 LEAP에서 이용한 온실가스 배출량 산출방법은 모델내부에서 개정된 IPCC 1996 가이드라인의 Tier 1 방법론에서의 배출 계수를 포함하고 있어 자동적으로 계산되므로 온실가스 배출량을 일관된 방법론으로 산정한다.
  • 또한 신재생에너지는 경제성만 확보가 된다면 투자대비 보급률을 높일 수 있고 에너지 자립을 위한 대안으로 신재생에너지 보급 확대 필요성이 대두되면서 신재생에너지 보급률을 11%까지 증가시키겠다는 목표를 내세웠다. 우리나라 경우 현재 신재생에너지 보급 중 많은 부분이 전환부문이므로 11%를 발전설비 증가라고 가정하였다. 따라서 2008년 2.
  • 우리나라 발전설비별 발전용량, 발전량 및 전력 수요량은 2008년 12월 지식경제부에서 발표한 “제4차 전력 전력수급기본계획”에 따라 2022년까지 산정하였고 2023년부터 2030년 까지는 2020년 이후로 동일하다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LEAP 모형의 시스템은 어떻게 구성되는가? 또한 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제시하는 광범위한 온실가스 관련 계수DB를 포함하고 있기 때문에 Tieri1을 비롯한 다양한 온실가스 추계방법론의 적용이 가능하다[8]. LEAP 모형의 시스템은 크게 Energy scenario, Environmental data base,Aggregation Fuel chian 4가지 모듈로 구성 된다. 이들 모듈은 에너지부문을 구성하는 자연자원, 변화과정, 최종에너지, 그리고 최종에너지수요 등을 묘사 할 수 있다.
LEAP 모형은 어디에서 개발되었는가? LEAP 모형은 Stockholm Environmental Institute에서 개발된 모형으로 에너지수요와 공급의 양 측면에서 기술변화를 분석하여 에너지소비, 비용 및 오염배출량 변화를 평가한다. 다른 모형과는 달리 분석대상에 따라 에 너지부문의 구성과 변수의 집계수준을 신축적으로 조정 하여 모형을 설정할 수 있는 장점이 있으며, 이용되는 외생변수들의 변화를 시간추세 등 다양한 함수를 통해 묘사할 수 있다.
LEAP 모형이 다양한 온실가스 추계방법론의 적용이 가능한 이유는 무엇인가? 다른 모형과는 달리 분석대상에 따라 에 너지부문의 구성과 변수의 집계수준을 신축적으로 조정 하여 모형을 설정할 수 있는 장점이 있으며, 이용되는 외생변수들의 변화를 시간추세 등 다양한 함수를 통해 묘사할 수 있다. 또한 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제시하는 광범위한 온실가스 관련 계수DB를 포함하고 있기 때문에 Tieri1을 비롯한 다양한 온실가스 추계방법론의 적용이 가능하다[8]. LEAP 모형의 시스템은 크게 Energy scenario, Environmental data base,Aggregation Fuel chian 4가지 모듈로 구성 된다.
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참고문헌 (18)

  1. 환경부. 기후변화 원인물질저감기술의 평가시스템개발,2004 

  2. 국무조정실. 기후변화협약 대응 제2차종합대책 세부추진계획, 2002 

  3. 에너지관리공단. 알아둡시다! 에너지와 기후변화, 2007 

  4. 실물경제. 제3차 기후변화협약 총회 이후, 1997, 47, 115 

  5. 에너지경제연구원. 기후변화협약에 의거한 제3차 대한민국 국가보고서 작성 연구, 2007 

  6. 에너지경제연구원. 제1차 국가 에너지기본계획, 2008 

  7. Ho-Chul Shin; Jin-Won park; Ho-Seok Kim; Eui-SoonShin. Environmental and economic assessment of landfillgas electricity generation in Korea using LEAP model,Energy Policy, 2005, 33, 1261-1270 

  8. Ho-Jun Song; Seungmoon Lee; Sanjeev Maken;Se-Woong Ahn; Jin-Won Park; Byoungryul Min;Wongun Koh. Environmental and economic assessmentof the chemical absorption process in Korea using theLEAP model, Energy Policy, 2007, 35, 5109-5116 

  9. S eungmoon Lee; Jin-Won Park; Ho-Jun Song; SanjeevMakena; Tom Filburnb. Implication of CO2 capturetechnologies options in electricity generation in Korea,Energy Policy, 2008, 36, 326-334 

  10. 최성인. 화력발전설비에 도입된 화학흡수공정의 CDM 방법론 개발, 연세대학원, 2006 

  11. 지식경제부, 제4차 전력수급기본계획(2008-2022년), 2008 

  12. 에너지관리공단, 2007년 신재생에너지통계, 2008 

  13. 한국전력공사, 한국전력통계(2007년도 실적), 2008 

  14. 산업자원부, 에너지총조사보고서, 2005 

  15. 에너지경제연구원, 에너지통계연보, 2007 

  16. 채윤근, LEAP model을 이용한 풍력발전의 환경적.경제적 평가에 관한 연구, 연세대학교 석사학위논문, 2004 

  17. SEI(Stockholm Environment Institute), LEAP UserGuide(Download the latest version of LEAP from :http://forums.seib.org/leap), 2006 

  18. 에너지경제연구원, 기후변화협약 제3차 국가보고서 작성을 위한 기반구축연구(제3차년도), 2006 

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