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화력발전소 온배수열 활용 시설하우스 열공급 모형 경제성분석 연구
An Economic Analysis of the Effluent Heat Supply from Thermal Power Plant to the Farm Facility House 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.56 no.1, 2018년, pp.6 - 13  

엄병환 (국립한경대학교 화학공학과, 거대억새에너지사업단) ,  안차수 (경남대학교 미디어커뮤니케이션학과)

초록
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석탄화력발전소 온배수열 활용하여 발전소 인근지역 시설농업에 난방열을 공급하는 사업의 배관투자비는 설치거리에 비례하여 증가하고 발전소와 떨어진 거리는 경제성 확보에 문제를 낳는다. 또한, 설치거리가 짧은 경우는 난방열 수요 확보가 어려워 경제성 확보의 문제가 있을 수 있다. 본 연구에서는 기준 열배관로 신설길이 1 km에 대한 경제성 평가와 열배관로 신설길이 변동에 따른 민감도를 정부지원금 수준, 난방열 수요량 수준과 정부지원금 증가에 따른 경제성 확보가능 열배관로 신설거리 수준에서 분석하였다. 분석결과 기준 열배관로 신설길이에서는 NPV 131백만원, IRR 15.73%로 경제성을 확보 가능한 것으로 평가되었다. 다만, 민감도 분석결과 열배관로 신설길이가 2.6 km를 초과하는 경우 NPV가 음수로 나타나 경제성을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 결과적으로 초기투자비의 50%를 정부가 지원하는 경우 5.3 km, 80%를 지원하는 경우 11.4 km 이내에서 경제성을 확보하는 것으로 분석되었다. 기준 열배관로 신설길이에서는 난방열 수요가 기준 열수요 대비 62% 수준 이하로 감소하는 경우 경제성이 없으며, 열배관로 신설길이가 2 km에서는 기준 열수요 대비 14%만 감소하여도 경제성을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 초기투자비대비 정부지원금 비율이 증가하는 경우 열배관로 신설거리의 탄력성이 증가하여, 열수요 1단위에서 부담하는 시설투자비인 고정비가 감소한다. 이는 단위당 생산원가가 감소하는 효과로 나타나고 시설농업에 더 저렴한 수준으로 열을 공급할 수 있음을 의미한다. 정부지원금은 열배관로 신설거리가 증가하는 효과로 경제성이 확보될 수 있고, 열수요 개발가능 범위 증가에 따라 추가적인 경제성을 확보할 수 있다. 초기투자비 대비 정부지원금 비율이 증가할수록 생산단가 감소로 인한 시설농가의 에너지비용 또한 감소할 것으로 예측된다. 본 연구결과는 발전소 온배수열 활용사업에 대한 정부지원금의 효과성을 경제적 평가측면에서 분석한 점에서 의의를 가지며, 향후 시범적용 또는 Pilot 단계의 실제 적용사례를 기반으로 한 경제성 평가결과에 대한 필요성을 제기할 수 있는 근거가 된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Utilizing the heat of cooling water discharge of coal-fired power plant, pipeline investment costs for businesses that supply heat to agricultural facilities near power plants increase in proportion to installation distance. On one hand, the distance from the power plant is a factor that brings diff...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 한국남부발전 남제주발전본부 온배수열 공급자와 사용자인 행복나눔영농조합에서 운영하는 온배수열 실증사업모델을 기반으로 경제성을 분석하였으며, 사업의 장애요인인 공급처와 열 수요처의 거리에 따른 민감도를 정부지원금 수준 및 기본 가정용 열수요에 준하는 수준에서 분석하였다. 또한, 석탄화력발전소 온배수열 활용 시설농업 열공급 사업의 경제성분석과 민감도 분석 결과를 수행하였다.
  • 따라서, 개발주체가 전기생산이 주업인 발전소가 되어야 하는지, 정부(지자체)가 되어야 하는지, 또 다른 별도의 사업자를 설립해야 되는지에 대한 다양한 의견이 발생 할 수 있으며, 현재는 정부재정 지원사업이라 사업주체가 불분명한 상태에서 사업이 운영되고 있다. 이번 연구에서는 온배수를 직접적으로 배출하고 있는 발전소를 사업주체로 하여 경제성을 분석하였다. 석탄발전소 온배수열 활용 시설하우스 열공급 사업은 신·재생에너지 공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard, RPS)에 따라 발급하고 있는 신재생에너지 공급인증서(Renewable Energy Certificate, REC) 발급대상에 해당된다.

가설 설정

  • 이는 발전소 온배수열 활용 시설하우스 열공급 사업이 현재의 재정지원 체계와 운영방법으로는 경제성을 어느 정도 확보할 수 있는 것으로 해석할 수 있다. 그러나, 본 연구에서 분석한 발전소 온배수활용 시설하우스 열공급 사업의 열배관로 신설길이를 매우 낙관적인 수준인 1 km로 가정하였기 때문이다. 따라서 경제성 확보측면에서, 열수요처의 배관거리에 따른 민감도를 다음의 시나리오에 따라 추가 분석하였다.
  • 기존 시설하우스에서 지출하고 있는 전기히터의 난방요금보다 발전소 온배수열 활용 시설하우스 열공급 사업의 열요금이 높을 경우 시설농가에서 수용하지 않을 것이라 가정하고, 이에, 본 연구에 적용한 열요금은 기존 설치된 전기히터의 잔존가치를 고려하여 전기히터 난방요금의 80%를 적용하였다. 결과적으로, 열요금은 44,,009원/Gcal로 산정되었다(Table 5)[16].
  • 시설은 야간을 포함하여 24시간 운영됨에 따라 운영인력을 5인으로 가정하였다(Table 3).
  • 열원은 남제주발전본부에서 배출되는 온배수(20~30°C)로 히트펌프로 가열한 온수(55~60°C)를 인근 시설농업에 공급하는 형태이며, 기존 시설하우스 개별열원시설은 전기히터(농업용 전기)로 가정하였다.
  • 이번 연구의 분석대상 지역은 한국남부발전 남제주발전본부 인근지역 시설농업 단지이며, 10 ha를 공급가능 시설농업 단지 면적으로 가정하였다. 면적에 따른 민감도분석은 경제성분석 결과에 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석탄 화력발전소 온배수열 활용의 장점과 어려운 측면은 무엇인가? 결과적으로, 사업 초기에는 높은 수준의 투자비가 요구되고 있는 실정이다. 이처럼 석탄 화력발전소 온배수열 활용 시설하우스 열공급 사업은 미활용 열에너지를 활용한다는 점에서 국가 전체적으로 보면 에너지의 효율적 이용과 신재생에너지 확대보급과 관련된 긍정적인 측면도 있지만, 열 생산설비와 수송설비의 높은 투자비로 인하여 사업 경제성의 확 보가 쉽지 않다는 어려운 측면도 있는 실정이다[5,6].
국내 화력발전에서 온배수열로 버려지는 폐열은 얼마인가? 최근 2011년~2015년까지 국내 화력발전의 평균 발전효율이 무연탄의 경우 36% 이고, 유연탄은 39% 정도의 효율을 보인다고 보고된 바 있다[1]. 따라서, 단순계산으로도 60% 이상의 폐열이 온배수열로버려지고있다. 이렇게 버려지는 온배수열의 이론적부존량은 대략 년간 3.
국내 화력발전의 평균 발전효율은 어떠한가? 최근 2011년~2015년까지 국내 화력발전의 평균 발전효율이 무연탄의 경우 36% 이고, 유연탄은 39% 정도의 효율을 보인다고 보고된 바 있다[1]. 따라서, 단순계산으로도 60% 이상의 폐열이 온배수열로버려지고있다.
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