[논문]가스냉방의 전력대체효과 및 냉난방 에너지 믹스 방안

한정옥

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문제 정의

본고에서는 전기냉방의 대체제로서 가스냉방의 현황을 알아보고 이대로 방치할 경우 전력예비율에 가려진 명암을 언급하고자 한다. 또한 효과적인 냉방 에너지 믹스의 정책적 접근 필요성을 언급하고자 한다.
작년에는 전력예비율이 충분하여 이러한 걱정이 해소되었다고 하지만 장기적으로는 피크전력 상황에 대비하여 예비 전력확보에 비용을 지불해야 하는 상황이다. 본고에서는 전기냉방의 대체제로서 가스냉방의 현황을 알아보고 이대로 방치할 경우 전력예비율에 가려진 명암을 언급하고자 한다. 또한 효과적인 냉방 에너지 믹스의 정책적 접근 필요성을 언급하고자 한다.

제안 방법

2) 기후자료는 일간 자료를 토대로 기온이 높을수록 냉방 에너지가 특성으로부터 예측하였다.
가스냉방에 의한 전력대체 효과를 산출하기 위해 월간 냉방용 가스 소비량으로부터 기상청의 기후 자료를 토대로 최대 전력 발생일의 냉방용 가스 소비량을 추정하는 방법으로 가스냉방에 의한 냉방 부하를 산출하였다.²⁾ 기후자료는 일간 자료를 토대로 기온이 높을수록 냉방 에너지가 특성으로부터 예측하였다.
이와 같이 시장 경쟁으로 가스냉방을 보급하는 데는 한계가 있음을 보여준 것으로 향후 정책적인 접근이 필요하다. 가스냉방이 냉방전력 완화에 미치는 영향을 파악하기 위해 전력대체 효과를 분석하였다.
국내 연간 총 전력사용량 자료를 토대로 냉방 전력사용량과 난방 전력사용량을 연간 전력사용량으로 나누어 비율을 구한 결과이다. 냉방의 경우 5월에서 10월까지의 기본 전력 사용량을 상회하는 전력사용량을 냉방 전력사용량으로 구분하고 난방의 경우는 1월부터 4월까지와 11월에서 12월까지의 기본 전력사용량을 상회하는 전력사용량을 난방전력 사용량으로 구분하였다. 분석 결과 그림 6에서 보는 바와 같이 냉방 전력사용량은 2% 수준이며 난방전력 사용량은 4% 이하인 것으로 나타났다.

성능/효과

2015년에 전체 냉방 부하 규모는 20,356 MW 규모이며 이는 500 MW급 화력발전소 40 여기에 달하는 용량이다. 또한 전기냉방에 의한 냉방 부하는 18,960 MW이고 가스냉방에 의한 대체전력이 1,456 MW에 달하는 것으로 나타났다. 가스냉방 비중은 전체 냉방 부하의 약 10% 수준으로 분석되었으며 2015년의 가스냉방 비율은 약 7.
냉방의 경우 5월에서 10월까지의 기본 전력 사용량을 상회하는 전력사용량을 냉방 전력사용량으로 구분하고 난방의 경우는 1월부터 4월까지와 11월에서 12월까지의 기본 전력사용량을 상회하는 전력사용량을 난방전력 사용량으로 구분하였다. 분석 결과 그림 6에서 보는 바와 같이 냉방 전력사용량은 2% 수준이며 난방전력 사용량은 4% 이하인 것으로 나타났다. 2011년 이후부터는 연간 최대 전력이 냉방 부하가 아니라 난방 부하에서 발생하며 그 사용량은 총사용량의 4% 이하의 수요이다.
이러한 문제를 해소하기 위한 방안으로 대두되는 것이 전기요금 현실화, 요금체계 개편과 같은 요금 인상을 통한 수요 억제 방법과 충분한 예비력을 확보하기 위한 공급 설비 확보와 같은 투자 확대 방안이 언급되고 있다. 투자 효율성 관점에서 냉방 부하를 대비하기 위해 발전설비와 송배전 설비를 투자하는 것보다 냉방 부하 대응 에너지원을 적절하게 분산시키는 것이 효율적일 것으로 판단된다.
냉방전력은 그림 1에서 보는 바와 같이 하계 최대 전력의 20% 수준으로 매우 큰 비중을 차지하며 발전설비용량을 확대시키는 요인이 되고 있다. 하계 최대 전력과 냉방전력은 매년 증가하는 특성을 보이고 있으며 냉방 부하 비율은 거의 일정한 수준을 차지하고 있음을 알 수 있다. 작년의 경우 냉방전력 비중은 25% 수준으로 증가하였다.

후속연구

이것은 현재의 시장이 전기냉방에 편중되어 있기 때문에 이를 분산시키는 방법이 필요하며 이는 정책적인 방법으로 접근할 필요가 있다. 세부적인 수단으로 현재 운영되고 있는 전력기반 기금을 가스냉방 보급을 위해 확대하여 냉방 에너지원의 분산을 유도한다면 점차적으로 선순환 구조가 될 수 있을 것이다.
[그림 5] 연차별 천연가스 총수요 중 냉방용 수요 비율 추이

이와 같이 시장 경쟁으로 가스냉방을 보급하는 데는 한계가 있음을 보여준 것으로 향후 정책적인 접근이 필요하다. 가스냉방이 냉방전력 완화에 미치는 영향을 파악하기 위해 전력대체 효과를 분석하였다.
이와 같이 최대 전력을 대응하는 방안으로 가동시간이 낮은 발전설비 또는 저장설비를 확보하는 방법보다 에너지원 믹스를 통해 해결방안을 찾는다면 효율적인 대안이 도출될 수 있을 것이다. 즉, 냉방과 난방이 가능한 가스에너지의 역할을 인식하고 적절한 확대 방안을 모색한다면 국가적으로 효율적이고 안정적인 에너지 공급을 꾀할 수 있을 것이다.
결국 냉난방부하는 최대 전력을 발생시키는 중요한 요소이고 냉방 부하의 경우 그 규모가 최대 전력의 20% 수준이며 이 비중이 증가된다고 할 때 국가적으로 효율적인 접근이 필요하다. 적절한 예비율을 확보하기 위한 예비전력 설비를 어떻게 확보해야 하는지와 피크전력을 어떻게 분산시키느냐에 대한 문제를 같이 검토하여 효율적인 대응이 필요할 것으로 판단된다.
이와 같이 최대 전력을 대응하는 방안으로 가동시간이 낮은 발전설비 또는 저장설비를 확보하는 방법보다 에너지원 믹스를 통해 해결방안을 찾는다면 효율적인 대안이 도출될 수 있을 것이다. 즉, 냉방과 난방이 가능한 가스에너지의 역할을 인식하고 적절한 확대 방안을 모색한다면 국가적으로 효율적이고 안정적인 에너지 공급을 꾀할 수 있을 것이다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

2015년 냉방전력 사용량은 얼마인가?

그림 2에서 알 수 있듯이 냉방 에너지 사용량은 총 전력사용량의 2% 미만으로 발전설비 확충에 대한 부담이 큰 수요이다. 2015년 기준으로 연간 총 전력 사용량은 4,955억 kWh이며 냉방전력 사용량은 약 81억 kWh로 냉방수요에 사용된 전력량은 전체 전력량의 1.5%를 차지한다.

가스냉방에 의한 냉방 부하는 어떤 방법으로 산출했는가?

가스냉방에 의한 전력대체 효과를 산출하기 위해 월간 냉방용 가스 소비량으로부터 기상청의 기후 자료를 토대로 최대 전력 발생일의 냉방용 가스 소비량을 추정하는 방법으로 가스냉방에 의한 냉방 부하를 산출하였다.2) 기후자료는 일간 자료를 토대로 기온이 높을수록 냉방 에너지가 특성으로부터 예측하였다.

2006년 이후부터 가스냉방 보급이 감소한 이유는?

가스요금과 전력요금의 상대 요금 차이가 축소와 소비자의 편리성 추구로 2006년 이후부터 가스냉방 보급이 감소하였고 보급 동력도 매우 미약한 상황이다. 이는 연료 경제성이 떨어진 이유와 냉방기기의 제품 다양화 부족 등 전반적인 가스냉방기기의 경쟁력이 약화된 요인으로 판단된다.

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