[논문]태양광발전, 태양열 급탕, 지열시스템의 신재생에너지설비 조합에 관한 LCC 분석

전상현; 안장원; 김원우; 조승연

[국내논문] 태양광발전, 태양열 급탕, 지열시스템의 신재생에너지설비 조합에 관한 LCC 분석
Life Cycle Cost Analysis about Renewable Energy Facilities Combination of Photovoltaic system, Solar thermal system and Geothermal system 원문보기

生態環境建築 = Journal of the Korea Institute of Ecological Architecture and Environment, v.12 no.1, 2012년, pp.105 - 112

전상현 (연세대학교 대학원) , 안장원 ((주)HNC건설연구소) , 김원우 ((주)HNC건설연구소) , 조승연 ((주)HNC건설연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

When a building is planned and designed, the design should be able to minimize the cost during the whole life cycle of the building. This study has begun to analyze LCC about the alternative design which is applicable to renewable energy facility construction. It is reviewed domestic and foreign papers about the trend of LCC technology and it is determined the analytical method to analyze the LCC of renewable energy. Regarding the review of alternatives, it is chosen the three alternatives which are able to designed combing the renewable energy facilities and it is performed the LCC analysis about each alternative. Alternative 1 is Photovoltaic + Solar Thermal + Photovoltaic /Wind Power, Alternative 2 is Geothermal + Photovoltaic, and Alternative 3 is Photovoltaic + Solar Thermal. The LCC analysis is present value method, its analytical period is 40 years and it is applied 3.2% of real discount rate. As a result, it is proved that Alternative 1 and Alternative 3 are not able to collectible the early investment cost during the analytical period and Alternative 2 is analyzed that its pay-back period of early investment cost is about 31 years. As the final outcome of this study on case analysis, it is more advantageous to use the combination of Geothermal and Photovoltaic energy than to use the other combination in LCC aspect.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

"공공건설사업 효율화 종합대책"의 기본 방향은 설계 및 공사비 등에 대한 경비절감 뿐만 아니라 주요 국가시설물에 대한 경제적 내용 년 수까지의 총비용을 절감하는데 목표를 두고 있다. 또한 낙후된 건설기술을 선진화, 합리화하고 건설사업 진행과정의 예산낭비요인과 비효율적인 요인을 제거하여 생산성 향상을 추구한다는 목표도 가지고 있다.
본 연구에서 적용한 신재생에너지설비는 건축물에 설치하므로 건축물의 생애를 분석기간으로 설정하고자 한다. 법인세법 및 지방공기업법 시행규칙에 의한 건축물의 내용년수는 표 6과 같다.
이러한 필요에 대응하여 건축물에 적용되고 있는 신재생에너지설비에 대하여 LCC분석을 하였다. 본 연구의 목적은 신재생에너지설비 공사에 있어서 적용 가능한 주요 설계 대안에 대하여 LCC분석을 하여 최적의 설계 대안을 도출하는데 있다.
건물의 전 생애주기 동안 발생하는 비용을 최소화할 수 있는 설계가 이루어져야 한다. 본문에서는 신재생에너지설비 공사에 있어서 적용 가능한 설계 대안에 대하여 LCC를 분석하였다.

가설 설정

법인세법 및 지방공기업법 시행규칙에 의한 건축물의 내용년수는 표 6과 같다. 본 연구에서는 건축물의 수명을 고려하여 분석기간은 40년으로 가정한다.
우선 분석 목표를 명확히 하고 LCC 구성항목을 결정한다. 이어서 분석 기간을 가정하고 구성항목별 비용을 산정한다. 구성항목별 비용산정이 완료되면 전체비용을 종합한다.

제안 방법

그림 2는 현금 흐름도를 나타낸다. 40년을 LCC기간으로 보았다. 대안 1은 초기 투자비가 9.
LCC는 현재가치법으로 분석하였으며 분석기간은 40년으로 하였고 실질할인율 3.2%를 적용하였다. 분석 결과 대안 1과 대안 3은 분석기간 내 초기투자비 회수가 불가한 것으로 나타났으며, 대안 2의 초기투자비 회수기간은 약 31년으로 분석되었다.
문헌 고찰을 통하여 국내외의 LCC 선행연구동향을 알아보았고, 신재생에너지설비의 LCC를 분석하기 위한 분석방법을 결정하였다. 대안검토에서는 신재생에너지설비를 조합하여 설계 가능한 3개의 대안을 선정하고 각각의 안에 대하여 LCC 분석을 하였다. 대안 1은 태양광 + 태양열 + 태양광/풍력이며, 대안 2는 지열 + 태양광이며, 대안 3은 태양광 + 태양열이다.
설계의 경제성 등 검토는 총공사비가 100억 이상의 공사에 의무적으로 실시하도록 하였다. 또한 설계의 경제성 등 검토 실시시기 및 회수는 발주청이 적기로 판단하는 시점으로 규정하되 기본설계, 실시설계에 대하여 각각 1회 이상 실시토록 하였다.
마지막으로, 3개의 대안 중 LCC측면에서 가장 타당하다고 판단되는 안을 신재생에너지설비 조합방법으로 제안하였다.
문헌 고찰을 통하여 국내외의 LCC 선행연구동향을 알아보았고, 신재생에너지설비의 LCC를 분석하기 위한 분석방법을 결정하였다. 대안검토에서는 신재생에너지설비를 조합하여 설계 가능한 3개의 대안을 선정하고 각각의 안에 대하여 LCC 분석을 하였다.
본 연구에서 실시하는 LCC 분석은 프로젝트의 설계 및 공사단계에서부터 유지관리 단계까지를 시설물의 라이프싸이클로 보고 각 단계별로 발생하는 비용을 산정한다. 또한 LCC의 산출을 통해 얻어진 코스트를 프로젝트의 경제성 평가에 기초자료로 활용한다.
본 연구에서는 먼저 문헌 고찰을 통하여 국내외의 LCC 기술동향을 알아보았다. 이어서 신재생에너지설비의 LCC를 분석하기 위한 분석방법을 결정하였다.
0pt">·향상시키면서 공사비도 더욱 절감할 수 있는 대안이 선정되어야 한다. 시설물의 기능을 향상시키고 공사비 절감을 유도할 수 있는 다각적인 대안을 검토하고 총 생애주기비용인 LCC분석으로 시설물의 전 수명과정 동안에 발생하는 총비용을 분석할필요가 있다^1-5).
실질할인율은 최근의 자료를 이용해야 하기 때문에 본 연구에서는 국토해양부의 생애주기비용분석 및 평가요령(2008)¹²⁾에서 실질할인율 변화추이를 고려하여 평균값인 3.2%를 적용하여 LCC를 분석한다(표 3).
이들 신재생에너지설비는 단독으로 또한 다양하게 조합되어 사용되고 있다⁶⁾. 연구의 대안검토단계에서는 이들 신재생에너지설비를 조합하여 설계 가능한 3개의 대안을 선정하고 각각의 안에 대하여 LCC 분석을 하였다. 1안은 태양광 + 태양열 + 태양광/풍력이며, 2안은 지열 + 태양광이며, 3안은 태양광 + 태양열이다.
표 13은 LCC 분석모델을 정식화한 것이다. 유지관리비용은 비반복비용과 반복비용으로 나누어 계산하였다. 비반복비용은 (4)식으로 계산하였고, 반복비용은 (3)식에 의해 계산하였다.
이러한 필요에 대응하여 건축물에 적용되고 있는 신재생에너지설비에 대하여 LCC분석을 하였다. 본 연구의 목적은 신재생에너지설비 공사에 있어서 적용 가능한 주요 설계 대안에 대하여 LCC분석을 하여 최적의 설계 대안을 도출하는데 있다.
본 연구에서는 먼저 문헌 고찰을 통하여 국내외의 LCC 기술동향을 알아보았다. 이어서 신재생에너지설비의 LCC를 분석하기 위한 분석방법을 결정하였다.
구성항목별 비용산정이 완료되면 전체비용을 종합한다. 총비용을 기초로 각종분석을 실시하여 최종의사결정을 한다.

대상 데이터

본 연구에서는 평판형 태양열 설비를 사용하였다. 그러나 진공관형의 경우는 에너지 생산량, 설치기간, 초기투자비 등에 차이가 있기 때문에 반드시 태양열 설비의 투자회수 기간이 20년 이내가 될 수 없다는 것은 아님을 밝힌다.
분석대상은 신재생에너지설비 중 조합하여 적용이 가능한 3개의 안이다. 대안 1은 태양광 + 태양열 + 태양광/풍력 조합이며, 대안 2는 지열 + 태양광 조합이며, 대안 3은 태양광 + 태양열 조합이다.
1안은 태양광 + 태양열 + 태양광/풍력이며, 2안은 지열 + 태양광이며, 3안은 태양광 + 태양열이다. 이들 3개의 대안을 선정 시 객관적인 선정 방법은 없었으나 현재 관공서건물에서 가장 많이 사용되고 있다고 사료되는 조합을 선정하였다.

이론/모형

단 현재시점에서 초기투자가 이루어지는 경우 초기투자 비용은 이미 현재가치로 표시되어 있기 때문에 환산할 필요가 없다. 본 연구에서는 현재가치법을 적용하여 LCC를 분석한다. 매년 동일하게 반복하여 발생하는 반복 비용을 A, 할인율이 i, 분석기간이 n년이면, 이 반복비용의 현재가치(P)는 식(3)과 같이 나타낼 수 있다.

성능/효과

그림 3과 그림 4는 LCC 분석결과와 누적분포를 나타낸다. 대안 1 및 대안 3은 분석기간 내 초기투자비 회수가 불가하며, 대안 2의 초기투자비 회수기간은 약 31년으로 분석되었다. 따라서 LCC측면에서 대안2를 선택하는 것이 타당하다고 판단된다.
그림 5는 LCC 분석결과에 대하여 할인율에 대한 민감도 분석을 수행한 것이다. 민감도 분석 결과, 할인율이 4%를 넘어가게 되면 대안 2도 초기투자비를 회수하기가 어려울 것으로 분석되었다. 그러나 국내의 2001년 이후의 물가 및 이자율을 감안하면 실질이자율이 3%에 미치지 못하고 있기 때문에 민감도에는 영향이 없을 것으로 판단된다.
분석 결과 대안 1과 대안 3은 분석기간 내 초기투자비 회수가 불가한 것으로 나타났으며, 대안 2의 초기투자비 회수기간은 약 31년으로 분석되었다. 본 사례연구에서는 신재생에너지 사용 시 지열과 태양광을 조합하여 사용하는 것이 여타의 ǲ조합보다 LCC측면에서 유리한 것으로 나타났다.
2%를 적용하였다. 분석 결과 대안 1과 대안 3은 분석기간 내 초기투자비 회수가 불가한 것으로 나타났으며, 대안 2의 초기투자비 회수기간은 약 31년으로 분석되었다. 본 사례연구에서는 신재생에너지 사용 시 지열과 태양광을 조합하여 사용하는 것이 여타의 ǲ조합보다 LCC측면에서 유리한 것으로 나타났다.

후속연구

본 연구에서 실시하는 LCC 분석은 프로젝트의 설계 및 공사단계에서부터 유지관리 단계까지를 시설물의 라이프싸이클로 보고 각 단계별로 발생하는 비용을 산정한다. 또한 LCC의 산출을 통해 얻어진 코스트를 프로젝트의 경제성 평가에 기초자료로 활용한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	시설물 생애의 개념을 구분 짓는 기술적 생애, 유용 생애, 경제적 생애는 각각 무엇인가?	시설물 생애의 개념은 기술적 생애, 유용 생애, 경제적 생애로 구분할 수 있는데, 이 가운데 경제성 분석에서 유용한 개념은 경제적 생애 개념이다. 기술적 생애는 시설물이 기술적인 문제로서 쓸모가 없어질 때까지를 시설물의 생애로 보는 개념이다. 유용 생애는 시설물의 성능이 확립된 성능 기준을 만족시킬 때까지를 생애로 보는 개념이다. 경제적 생애는 시설물이 다른 대안에 비해서 경제적으로 가장 효율적인(가장 비용이 적게 드는) 방법으로 기능을 수행할 수 있는 때까지를 생애로 보는 개념이다.
	LCC 분석에 있어 가장 중요한 것은 무엇인가?	LCC 분석에 있어 가장 중요한 것은 각 대체안의 경제성 평가를 시간적으로 등가환산을 하는 것이다. 따라서 LCC 분석에 있어서 계획한 대안을 비교하려면, 우선 동일한 기준 시점을 정하고, 각 대안에 의하여 발생하는 현재 비용과 미래비용을 공통의 시점으로 환산해야 한다.
	LCC를 구성하는 비용항목은 무엇인가?	모든 건설시설물은 기획․설계단계 및 시공단계로 구분되는 초기투자단계를 지나 운용․관리 및 해체․폐기 단계로 이어지는 일련의 과정을 거치게 되는데 이 일련의 과정을 생애주기라 한다. 그리고 건설시설물의 생애주기 동안 발생하는 총비용을 LCC라 하며(식(1)), 초기투자비(기획․설계비, 건설비), 운용관리비, 해체․폐기비 등이 LCC를 구성하는 비용항목이 된다7). 따라서, 건설사업의 총 비용의 경제성을 높이기 위해서는 생애주기 전체를 통한 비용 관리가 필요하며, 생애주기 동안 발생되는 LCC를 파악하여 투자에 대한 경제성 평가를 하는 기법이 LCC 분석이다.

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최성호, 차병주, 김상민, 이승복, LCC분석에 의한 설비시스템의 최적화 방안에 관한 연구, 설비공학논문집 제4호 제2호, 2002, pp.134-142
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한국전력공사, http://www.kepco.co.kr

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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