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문제 정의
- 본 연구에서는 국내의 냉방에너지 현황을 살펴보고 2024년까지 장기적인 가스냉방 보급 규모를 전망하였으며 이에 따른 효과를 분석하였다.
제안 방법
- 연차별 가스냉방 보급에 따른 전력대체순증가 누계를 기준으로 발전설비 투자회피비용을 산출하였다. 700MW급 LNG복합 화력발전소를 기준으로 순증가 누적량이 700MW의 배수가 될 경우 1기(基)가 신설된다고 보고 이때 투자비용을 연차별로 균등배분하고 이를 현가로 환산하여 현재시점에서 절감효과를 산출하였다. 가스냉방 비율이 20%의 경우 Table 4에 보는바와 같이 700MW 발전소 4기의 회피 효과가 발생하고 약 4조 1천억원의 투자 회피효과가발생되는 것으로 나타난다.
- 가스냉방 보급에 따른 천연가스 수요증가를 산출하기위해 과거 6년간 유효보급용량과 냉방용 가스 수요량과의 관계를 분석하였다. 수요확대 효과를 보급 용량으로부터 산출하기 위해 유효보급용량을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
- 가스냉방기 보급을 위한 지원금을 현재 기준으로 계산하였으며 연차별 보급용량을 이용하여 지원금액을 산출하였다. 지원금액은 흡수식과 GHP의 경우 서로 다르므로 흡수식과 GHP의 보급용량 비율을 7:3(2010년 기준으로 GHP는 전체 유효보급용량의 20% 수준이며 장기적으로 GHP 보급 증가 예상)으로 놓고 단위 RT당 평균 지원금액3)을 산출하여 적용하였다.
- Table 1은 전기냉방과 가스냉방의 부하 및 가스냉방 비율을 분석한 결과이다. 여기서 가스냉방에 의한 전력대체 효과는 냉방용 가스수요로부터 최대전력 발생일의 가스수요를 추정하여 냉방 부하를 산출하는 방법을 적용하였다[1].
- 여기서는 전력 최대부하 발생시기의 가스냉방기의 동시 사용률을 90%, 평균 운전부하율을 90%로 하여 환산계수를 0.81(=0.9×0.9)로 하였으며 이때 1kW의 냉방전력에 대한 등가 가스 냉방 용량은 1RT로 하였다.
- 즉, 목표연도(2024년 기준)까지 보급전망을 현재의 보급 실적을 기준으로 설정하는 방법과 일정수준을 목표치로 설정하여 분석하는 방법이 있다. 여기서는 현재 가스 냉방 보급수준인 14% 분담비율을 2024년까지 20%로 확대할 경우를 설정하여 보급 전망과 보급 효과를 분석하였다.
- 연차별 가스냉방 보급에 따른 전력대체순증가 누계를 기준으로 발전설비 투자회피비용을 산출하였다. 700MW급 LNG복합 화력발전소를 기준으로 순증가 누적량이 700MW의 배수가 될 경우 1기(基)가 신설된다고 보고 이때 투자비용을 연차별로 균등배분하고 이를 현가로 환산하여 현재시점에서 절감효과를 산출하였다.
- 또한 가스냉방부하는 전체 냉방부하의 14% 수준을 유지하는 경우를 기준으로 전력 대체량을 전망하였다. 이를 바탕으로 총냉방부하 규모를 추정하였다. 2024년에 총냉방부하 규모는 Table 2에 보는바와 같이 23,207MW이며 가스냉방의 전력대체 효과는 3,249MW으로 전망된다[2].
- 유효보급용량은 실제 보급된 가스냉방 기기 중 운전 가능한 용량으로 기기 수명을 고려한 것이다. 이를 위해 2009년까지의 가스냉방 보급실적으로부터 잔존률을 적용하여 유효보급용량을 산출하고 연도별로 유효보급용량이 환산보급용량과 일치되는 당해년도 보급용량을 산출하였다. 이러한 방법으로 2024년까지 연차별 당해보급용량과 총 보급용량을 도출하였다.
- 이상과 같이 단위 RT당 보조금 액수를 정하고, 다시 여기에 당해연도의 가스냉방기기별 보급비율(GHP 30%, 흡수식 70%)을 적용하여 연차별 지원 금액을 산출하였다.
- 가스냉방기 보급을 위한 지원금을 현재 기준으로 계산하였으며 연차별 보급용량을 이용하여 지원금액을 산출하였다. 지원금액은 흡수식과 GHP의 경우 서로 다르므로 흡수식과 GHP의 보급용량 비율을 7:3(2010년 기준으로 GHP는 전체 유효보급용량의 20% 수준이며 장기적으로 GHP 보급 증가 예상)으로 놓고 단위 RT당 평균 지원금액3)을 산출하여 적용하였다.
성능/효과
- (1) 가스냉방이 보급된 이후, 최근 9년간의 통계를 통해 가스 에너지가 하절기 전체 냉방용 에너지의 12 ～ 14%를 담당하는 것으로 나타났으며, 2010년 현재 약 1,970 MW의 전력대체 효과를 보이고 있으며, 이는 국낸 최대 규모인 울산화력발전소의 설비용량과 대등한 수준이다.
- (2) 2024년까지 총냉방 부하 전망 결과를 바탕으로 가스냉방에 의한 전력대체 효과를 분석하였으며 2024년에 20% 냉방부하 분담시 약 4,600MW에 상당하며 2009년에 비해 2.6배 규모인 것으로 분석되었으며, 이를 통하여 최대한 발전소 건설을 억제하고 환경성에도 기여할 것으로 보인다.
- (3) 가스냉방 총보급용량은 20% 냉방부하 분담시 2024년까지 약 9,800천RT가 필요하며 내구년수를고려한 유효보급용량은 약 5,700천RT 수준으로 나타났으며, 이를 근간으로 가스 냉방기 생산설비투자 및 구체적 목표를 추론하고, 가스공급 인프라 등에 대한 기술적 검토를 진행할 수 있을 것으로 보인다.
- (4) 가스냉방을 냉방부하의 20% 수준으로 확대할 경우 가스냉방 보급효과는 발전설비 회피비용과 가스냉방 지원금을 고려할 경우 2024년까지 약 3조7천억원의 국민편익이 발생하는 것으로 분석되었다.
- 7% 수준으로 계산되었다. 5월～10월까지 발생된 최대전력의 영향에 비해 효과는 매우 적은 것으로 분석되며 과거 10 년간의 분석에서도 냉방전력사용량이 전체 사용량의 2% 이내인 것으로 나타났다. 이러한 결과는 공급자 입장에서 볼 때 높은 투자비를 부담하면서 실제 수익에 기여하는 효과는 크지 않음을 알 수 있다.
- 이상의 결과로부터 가스냉방 보급 목표를 설정하고 실행을 위한 적절한 지원 정책을 도입한다면 상당한 효과가 기대됨을 알 수 있다. 또한 현재의 지원규모는 효과에 비해 10% 수준으로 상당히 약한 수준으로 판단되며 지원규모를 효과의 20% 수준을 고려한다면 현재의 2배 수준으로 보조금을 확대할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서 냉방용 에너지 공급 현황 및 전망,가스냉방 보급확대를 통한 가스/전력의 수요예측,가스냉방의 국민적 편익 등을 분석하였으며, 분석결과를 통해, 계절에 따른 가스 및 전력에너지의 수급불균형에 따른 설비투자 억제, 계절에 관계없이 급증하고 있는 전력수요 완화를 통한 발전소 건설 회피, 그리고 이를 통한 국가적 에너지 공급 효율성 증대 등의 효과를 고려할 때 가스냉방의 편익이 높은 것으로 나타났다
- 가스냉방 보급에 따른 천연가스 수요증가를 산출하기위해 과거 6년간 유효보급용량과 냉방용 가스 수요량과의 관계를 분석하였다. 수요확대 효과를 보급 용량으로부터 산출하기 위해 유효보급용량을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
- 3은 연도별 가스냉방 설치용량과 설치개소를 누적기준으로 표시한 것이다. 전체적으로 보급용량은 상승하지만 상승률은 감소하는 것으로 나타나고 있다.
- 총 냉방부하는 전력냉방부하와 가스냉방에 의한 전력 대체량을 합한 것으로 냉방전력은 최대전력으로부터 21%의 비율로 산출(냉방전력=최대전력×0.21)하였으며 이는 과거 7년(2003～2009)간 냉방전력 비율이 최대전력의 21% 수준임을 고려한 것이다.
후속연구
- 따라서 장기적이고 다양한 보급지원정책의 수립이 필요하며, 이와 함께 지속적인 기술개발이 이루어져야할 것이다.
- 이때 가스냉방 보급에 따른 가스공급자의 편익은 고려하지 않았으며 향후 이에 대한 심도 있는 분석이 필요하다. 즉, 동고하저 TDR 개선에 따른 공급비용 감소 효과와 동하절기 공급물량 평준화에 따른 도입비용 감소 등의 효과가 기대되나 현재 냉방용 가스공급량이 전체 가스공급량의 1.
- 가스냉방 보급에 따른 편익은 가스냉방 보조금 규모에 비해 발전설비 투자회피효과가 크게 나타나 궁극적으로 국민편익 효과가 발생되는 것으로 나타난다. 이상의 결과로부터 가스냉방 보급 목표를 설정하고 실행을 위한 적절한 지원 정책을 도입한다면 상당한 효과가 기대됨을 알 수 있다. 또한 현재의 지원규모는 효과에 비해 10% 수준으로 상당히 약한 수준으로 판단되며 지원규모를 효과의 20% 수준을 고려한다면 현재의 2배 수준으로 보조금을 확대할 수 있을 것이다.
- 이때 매년 200～550천RT의 보급이 필요하다. 향후 가스냉방 보급에 따른 국민 편익, 냉방용 천연가스 수요 등의 보급 효과와 지원규모 등을 종합적으로 고려한 목표를 설정하고 이를 달성하기위한 장기적인 추진 방안이 필요할 것으로 판단된다.
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