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[국내논문] 서남 바이오가스 열병합발전 시설 건립의 경제적 타당성 분석
Economic Feasibility Analysis of Building Seonam Biogas Combined Heat and Power Plant 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.25 no.4, 2016년, pp.141 - 151  

박소연 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지정책학과) ,  신현호 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지정책학과) ,  유승훈 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지정책학과)

초록
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전 세계적으로 폐자원 에너지화에 대한 관심이 지속적으로 상승되고 있다. 국내에서는 하수슬러지를 처리하는 과정에서 발생되는 바이오가스를 에너지로 활용하는 방안에 관심을 갖고 있다. 그 한 가지 대안으로 바이오가스 열병합발전 시설이 운영되고 있고, 이로 인한 수익이 창출되고 있다. 향후 하수슬러지의 발생량은 지속적으로 증가할 것으로 예측되고, 이에 대한 처리비용도 늘어날 것으로 예상되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 하수슬러지를 처리하면서 부생되는 바이오가스를 에너지로 활용하는 시설의 확대와 함께 많은 재원이 투자될 것으로 보인다. 따라서 이와 같은 시설에 대한 정량적인 정보가 요구되고 있다. 이에 본 연구는 하수슬러지에서 발생되는 바이오가스를 열병합발전 시설에 공급하여 수익을 창출하고 있는, 서남 바이오가스 열병합발전 시설에 대한 경제성 분석을 수행하고자 한다. 열병합발전 시설은 열과 전력을 생산하는 시설이다. 따라서 편익 항목으로 열과 전력을 생각할 수 있다. 그런데 서남 바이오가스 열병합발전 시설의 경우, 생산된 열은 서남물재생센터의 소화조 가온에 전량 공급된다. 따라서 열병합발전 시설의 편익이 아닌, 서남물재생센터의 비용절감 효과로 나타난다할 수 있다. 결과적으로 본 연구에서는 편익 항목으로 전력만 고려하여 용도별 (주택용, 일반용, 산업용) 전력공급 편익을 산정하였다. 2015년 기준 전력의 용도별 평균 가격은 각각 123.69원, 130.46원, 102.59원으로 계산되었고, 경제적 편익은 용도별로 각각 310.21원, 378.49원, 222.87원이다. 경제성 분석 결과 순현재가치 721.82억원, 편익/비용 1.90, 내부수익률 37%로 계산되어 경제적으로 타당성이 있는 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, technology for energy recovery from waste has been increasing interest globally including the Korea. In Korea, we have interested in using biogas generated from the sewage treatment process. As one alternative, there are operating biogas combined heat and power plant. The generation amount...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 선행연구를 살펴본 결과, 하수슬러지에서 생산되는 바이오가스를 활용하는 시설에 대하여 경제학적 방법으로 연구가 진행된 경우는 부족한 편이다. 따라서 본 연구는 2014년 건립을 마치고, 2015년부터 운영을 하고 있는 서남 바이오가스 열병합발전 시설을 대상으로 경제성 분석을 수행하여, 한 사례로 그 결과를 제시해보고자 한다. 이는 분석 대상 시설의 사업성이 있고 없고를 판단하는데 의미를 두기보다, 경제학적인 방법으로 분석 과정을 제시하여 부족한 연구의 참고자료로 제시하고자 한다.
  • 그결과 8개 하수처리장서 평균 11%였던 에너지 자립률이 21%로 상승하였다. 따라서 정부는 2025년까지 하수슬러지를 처리하는 과정에서 발생된 바이오가스로 열병합발전 시설을 운영하거나 도시가스의 대체로 활용하고자 한다. 또한 하수슬러지 에너지화로 740,660 CO2톤/년의 온실가스 감축 효과로 연간 43억원의 경제적 효과를 기대하고 있다(Ministry of Environment, 2012).
  • 7%를 차지하는 주택용, 일반용, 산업용에 대하여 그 편익을 산정한다. 또한 전력공급 편익은 소매와 도매기준으로 구분되는데, 본 연구에서는 도매기준 전력공급 편익에 대하여 산정한다. 그 이유는 소매기준 전력공급 편익은 구역전기 사업자처럼 최종사용자에게 전력을 공급하는 경우 발생되며, 도매기준 전력공급 편익은 한국전력거래소를 통해 한국전력공사에 판매할 때, 발생하기 때문이다.
  • 따라서 본 연구는 2014년 건립을 마치고, 2015년부터 운영을 하고 있는 서남 바이오가스 열병합발전 시설을 대상으로 경제성 분석을 수행하여, 한 사례로 그 결과를 제시해보고자 한다. 이는 분석 대상 시설의 사업성이 있고 없고를 판단하는데 의미를 두기보다, 경제학적인 방법으로 분석 과정을 제시하여 부족한 연구의 참고자료로 제시하고자 한다. 본 연구의 이후 구성은 다음과 같다.
  • 이러한 문제를 해결하고자 정부는 2025년까지 하수 슬러지 바이오가스화 사업을 추진 중에있으며, 생산된 바이오가스를 열병합발전 시설 및 도시가스 대체연료로 사용하므로 수익을 창출하고자 한다. 향후 정부의 정책에 따라 하수처리 시설에서 생산된 바이오가스를 활용하는 열병합발전 시설은 확대될 것으로 예상된다.
  • 이를 통해 하수정책의 “국제적 온실가스 감축 사업 제도”와 연계를 통한 실질적인 온실가스 감축 발생 및 국가 “저탄소 녹색성장”에 기여하고자 한다.
  • 따라서 관련 시설에 대한 경제성 분석이 중요한 정책의 기초자료로 활용될 수 있다. 이에 본 연구에서는 2014년 건립을 마치고, 2015년부터 운영을 하고 있는 서남 바이오가스 열병합발전 시설을 대상으로 경제성 분석을 수행하여, 한 사례로 그 결과를 제시해보고자 했다.
  • 이에 정부는 하수슬러지를 처리하면서 바이오가스를 생산하고, 생산된 바이오가스는 열병합발전 시설의 열과 전기로 활용하고자 하수슬러지 처리시설과 바이오가스 생산시설을 병행하여 운영하는 시설을 확대하고자 한다. 이로 인하여 하수슬러지 처리과정에서 발생하는 바이오가스가 2011년 수준 429천톤(일)에서 2025년 약 655천톤(일)으로 늘어날 것으로 예상되고 있다.
  • 정부는 폐자원 에너지화 정책과 관련하여, 향후 지속적으로 증가 될 것으로 보이는 하수슬러지의 양을 감량화하고, 처리과정 중 발생되는 바이오가스를 활용하여 수익을 창출할 수 있는 시설을 확대하고자 하고 있다. 따라서 이와 관련하여 많은 재원을 투입하고 있는 실정이다.

가설 설정

  • 첫째, 본 연구의 경제성 분석 시 사용되는 비용과 편익은 분석 전년도 말 기준 불변가격으로 산정한다. 둘째, 편익의 발생기간은 사업운영기간인 20년으로 가정한다. 셋째, 본 연구에서의 사회적 할인율을 『예비타당성조사 일반지침(제5판)의 수정·보완: 사회적 할인율의 조성』의 지침에 따라 5.
  • 한편 본 시설은 서울시에 위치한 열병합발전 시설이다. 따라서 이 전력이 서울시에 공급된다고 가정하고, 각각의 용도별 전력 판매량에서 서울시에 대한 판매 비중(주택용 20%, 일반용 26%, 산업용 1%)을 곱하여 산정하였다. 또한 이 시설에서 생산되는 전력의 구체적인 용도를 알 수 없기 때문에 3가지 용도의 가중평균값을 구하여 서남 바이오가스 열병합발전 시설에 대한 전력공급 편익을 도매기준의 값으로 구하였다.
  • 따라서 ‘무엇’을 편익 항목으로 볼 것인지와 ‘어떻게’ 편익을 산정할지에 대한 방법을 결정해야 한다. 또한 중복되거나 누락되는 편익이 있어서도 안 될 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전력공급 편익을 추정할 수 있는 경제학적 방법론으로는 어떠한 방법이 있는가? 전력공급 편익을 추정할 수 있는 경제학적 방법론으로는 수요함수 접근법과 생산함수 접근법이 있다. 보통 어떤 서비스가 시장의 기능에 의해 공급되는 것에 대한 가치는 수요곡선을 통해서 도출되는데, 이를 수요함수 접근법이라고 한다.
수요함수 접근법은 무엇인가? 전력공급 편익을 추정할 수 있는 경제학적 방법론으로는 수요함수 접근법과 생산함수 접근법이 있다. 보통 어떤 서비스가 시장의 기능에 의해 공급되는 것에 대한 가치는 수요곡선을 통해서 도출되는데, 이를 수요함수 접근법이라고 한다. 이는 후생경제학에 근거한 경제학적 개념이며, 전력에 대한 수요곡선의 아랫면적의 소비자 잉여와 소비자 지출의 합이 총 편익이 되므로 이를 통해 전력의 가치를 추정할 수 있다.
수요함수 접근법은 어떻게 전력의 가치를 추정하는가? 보통 어떤 서비스가 시장의 기능에 의해 공급되는 것에 대한 가치는 수요곡선을 통해서 도출되는데, 이를 수요함수 접근법이라고 한다. 이는 후생경제학에 근거한 경제학적 개념이며, 전력에 대한 수요곡선의 아랫면적의 소비자 잉여와 소비자 지출의 합이 총 편익이 되므로 이를 통해 전력의 가치를 추정할 수 있다. 생산함수 접근법의 경우는 생산함수를 이용하여 역수요 함수를 추정하고, 아랫면적을 구하거나, 비용함수를 통해 수요함수를 추정한 뒤 아랫면적을 구할 수 있다.
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