[논문]군 유휴공간 태양광발전 경제성 연구

장태문; 김경남

군 유휴공간 태양광발전 경제성 연구 원문보기

태양광발전학회 = Bulletin of the Korea Photovoltaic Society, v.4 no.2, 2018년, pp.62 - 70

장태문 (고려대학교 그린스쿨, 육군 교육사령부) , 김경남 (고려대학교 그린스쿨)

초록
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대한민국 정부는 '재생에너지 3020 계획'에 따라 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 확대하겠다는 방침을 세웠다. 목표 달성을 위한 태양광발전은 30.8GW을 신규설비로 확보해야 하지만 신재생에너지를 설치할 수 있는 공간은 한정되어 있어 추가적인 공간이 문제가 된다. $297km^2$의 건물 부지를 소관하고 있는 군(軍)은 공공기관 중 가장 넓은 부지를 보유한 단일 기관이다. 이러한 군 유휴공간을 활용한 민간투자방식의 태양광 발전사업 경제적 타당성을 연구하였다. 본 연구에서는 경제적 효과를 RETScreen을 통해 분석하였고, 그 결과 내부수익률(IRR) 10.7%로 경제적 타당성이 입증되어 민간투자의 사업성을 확인하였다. SWOT분석 결과에 따르면 군 태양광 BOT사업은 전력 모니터링 및 유지보수 등 사업 전 과정에서 보안 요소가 발생하지만, 강한 규제의 산지 및 임야의 대안으로 표준화된 군사시설이, 한 번의 설계로, 유휴공간에 대량 설치가 가능한, 모듈화의 이점을 가지고 있었다.

AI 본문요약
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문제 정의

2017년 11월에 제23차 유엔기후변화협약 당사국 총회(COP23)가 독일 본에서 개최되었는데 이번 회의에는 선진국과 개도국간에 합치된 ‘파리협정’ 이행 지침을 마련하기 위한 논의를 이어갔다.
^[11] 새로이 완공된 병영시설도 국방군사시설 표준설계에 의거 정형화된 크기, 구조, 지붕의 형태로 설계되었다.^[12] 본 연구에서는 이러한 대대급 병영시설을 대상으로 군사시설에 대한 대표성을 확보하여 연구를 진행하였다. 1개의 모델만 분석하여도 유사한 모델들이기에 모듈화하여 적용할 수 있다는 이점을 활용하였다.
이러한 측면에서 본고에서는 민간투자 방식으로 군 유휴공간에 태양광 발전시설 설치에 대한 경제적 분석을 하여 타당성을 알아보고자 한다. 또 SWOT분석을 통해 다양한 측면에서 군 태양광 BOT사업을 분석하고자 한다. 태양광 발전시설의 발전량과 경제적인 분석은 신재생에너지 타당성 분석 모델 RETScreen을 이용하였다.
민간투자를 통한 유휴공간의 신재생에너지 생산과 관련된 사례로 서울시의 도심 유휴공간을 활용한 태양광 발전시설을 살펴볼 수 있다. 2015년 기준 서울시는 암사 아리수정수센터, 강서 농산물시장 등 11개 공공시설의 유휴공간에 민간자본 368.
본 연구에서는 군 태양광발전 경제적 타당성을 확인하기 위해 편익비용 분석(B/C), 순현재가치(NPV), 내부수익율(IRR)을 분석하였다. 편익비용 분석은 그 값이 1보다 크고, 순현재가치 법은 0보다 크면 경제성이 있는 것으로 판단한다.
본 연구에서는 민간투자에 의한 군 유휴공간 태양광발전 경제적 타당성을 알아보기 위해 RETScreen을 이용하여 경제적 효과를 분석하였다. 분석결과 경제적 효과로 태양광 발전설비 설치 시 편익/비용(B/C)은 1.
오바마 대통령 재임시절 2020년까지 20% 수준 달성이 요구되었으며, 미국방부는 전략적 지속성과 친환경에너지 활용 관련 계획안을 수립하였다. 이 계획안은 온실가스 배출량의 저감, 관리 및 에너지 효율성의 향상에 목적을 두고 있다. 단계적 계획안의 대표적인 프로젝트는 애리조나에 있는 루크 공군기지에 15MW 규모의 태양광 발전시설 건설 프로젝트이다.
이러한 측면에서 본고에서는 민간투자 방식으로 군 유휴공간에 태양광 발전시설 설치에 대한 경제적 분석을 하여 타당성을 알아보고자 한다. 또 SWOT분석을 통해 다양한 측면에서 군 태양광 BOT사업을 분석하고자 한다.

제안 방법

RETScreen에 태양광발전 에너지모델을 선택하고 분석에 필요한 해당지역 기상자료, 태양광 패널 및 인버터 정보, 설치비용 및 유지관리비용, 할인율, 전력 판매에 대한 단가 등을 입력하고 발전량 산출을 통해 경제적 효과를 분석하였다.
태양광발전 사업자의 편익에 영향을 줄 수 있는 발전 수익에 대한 민감도 분석을 하였다. SMP 및 REC 단가를 변수로 설정하여 사업 경제성에 미치는 영향에 대해 민감도 분석을 실시하였다. SMP가격은 2012년도 높은 가격을 형성한 뒤 2016년까지 지속하락 후 다시 상승하고 있는 추세이다.
군 장병들에게 신재생에너지에 대해 교육함으로써 전역 이후 사회로 돌아가 생활하면서 신재생에너지에 대한 긍정적 효과가 발생할 것이다. 교육훈련과 접목하여 보호덮개를 활용하여 설비를 위장하고 평소에도 관리할 수 있는 시스템을 구성한다. 훈련 및 차량이동이 잦고 주변 소나무가 많은 환경이므로 구성된 시스템을 통해서 관리 및 유지한다.
또 보수적인 접근을 위해 일사량 등 기상여건이 상대적으로 불리한 강원도 지역을 선택하여 대한민국 하위 기상 조건에서도 경제적 타당성이 있는지 분석하였다.
REC 또한 매년 변동성 있게 가격이 형성되어 거래되고 있다. 본 연구에서는 SMP+REC 가격 하락에 따른 사업자의 경제성 영향을 분석하였으며 결과는 표 11과 같다.
연구 결과 분석 경제적 분석으로 편익비용 분석(B/C), 순현재가치(NPV),내부수익율(IRR)을 분석하였다. 연구대상지로 선정한 군 유휴공간 태양광발전 설비 설치 시 표 10과 같다.
5에 해당으로 상대적으로 높은 전력 거래수익이 발생한다. 이러한 근거로 민간투자에 의한 BOT 방식으로 군 유휴공간에 태양광발전 사업이 경제적으로 타당한지 RETScreen을 활용하여 분석하였다.
｢신재생에너지법｣ 제26조제1항에서는” ｢국유재산법｣또는 ｢공유재산 및 물품 관리법｣에도 불구하고 수의계약에 따라 국유재산 또는 공유재산을 신재생에너지 기술개발 및 이용·보급에 관한 사업을 하는 자에게 대부계약의 체결 또는 사용허가를 하거나 처분할 수 있다”고 규정하고 있다. 이를 바탕으로 서울특별시는 에너지조례 제25조 제4항에 설비용량별 공공시설 대부요율을 공시하였다.
5%를 적용하였다. 태양광발전 부지 임차에 따른 적정 임대료 산정을 위해 앞의 사례에서 기술한 서울특별시 에너지조례를 적용하여 1kW당 연간 25,000원을 납부하는 것으로 하였다.
태양광발전 사업자의 편익에 영향을 줄 수 있는 발전 수익에 대한 민감도 분석을 하였다. SMP 및 REC 단가를 변수로 설정하여 사업 경제성에 미치는 영향에 대해 민감도 분석을 실시하였다.

대상 데이터

공사비는 2014년 세종시 육군 종합보급창에 4MW 지붕형 태양광발전 설비를 기초로 하여 1kW 당 255만원으로 산정하였다.^[15]
연구지역으로 선정한 발전부지에 기상인자는 기상청 국가기후데이터센터에 20년치 자료를 평균치 적용하여 표 7과 같이 사용하였다.
태양광 패널 및 인버터는 18년 전반기 글로벌 마켓에서판매량이 높으며 효율, 크기, 가격이 상위10개 제품과 유사한 국내 제품을 선택하였다.^[14] 패널 및 인버터 제원은 표 5와 같다.

이론/모형

또 SWOT분석을 통해 다양한 측면에서 군 태양광 BOT사업을 분석하고자 한다. 태양광 발전시설의 발전량과 경제적인 분석은 신재생에너지 타당성 분석 모델 RETScreen을 이용하였다.

성능/효과

7%로 일반적인발전소건설Hurdle rate인 8%보다높아민간발전 사업자에게 좋은 투자안이 될수있음을 확인할 수 있다. 20년 후 현금흐름에서 4,073,915,348원의 수익을 얻는 것으로 산출되었다.
1%에 도달하였다. 21%감소 시에는 6.7%로 할인율 4.5%보다 크지만 발전 사업성은 낮아지는 것으로 확인되었다. 순현재가치의 경우도 SMP+REC 가격 하락에 따라 변화폭이 큼을 확인할 수 있었다.
내부수익률(IRR)의 경우 SMP+REC 14%감소 시 일반적인 발전소 건설 Hurdle rate인 8% 근접한 8.1%에 도달하였다. 21%감소 시에는 6.
연구대상지로 선정한 군 유휴공간 태양광발전 설비 설치 시 표 10과 같다. 내부수익률이 10.7%로 일반적인발전소건설Hurdle rate인 8%보다높아민간발전 사업자에게 좋은 투자안이 될수있음을 확인할 수 있다. 20년 후 현금흐름에서 4,073,915,348원의 수익을 얻는 것으로 산출되었다.
편익비용 분석은 그 값이 1보다 크고, 순현재가치 법은 0보다 크면 경제성이 있는 것으로 판단한다. 내부수익율은 사회적 할인율보다 크면 경제성이 있다고 해석하는데, 본고에서는 일반적인 발전소 건설 Hurdle rate인 8% 기준^[10]으로 판단했다.
7%,사업 기간 20년 후에는 4,073,915,348원의 수익을 얻는 것으로 나타났다. 민간투자에 의한 군 유휴공간 태양광발전의 경제적 타당성은 내부수익률 10.7%로 일반적인 발전소 건설 Hurdle rate인 8% 보다 높아 경제적으로 타당한 것으로 나타났다. 민감도 분석 결과는 SMP+REC 가격이 14% 감소 시 내부수익률이 8.
7%로 일반적인 발전소 건설 Hurdle rate인 8% 보다 높아 경제적으로 타당한 것으로 나타났다. 민감도 분석 결과는 SMP+REC 가격이 14% 감소 시 내부수익률이 8.1%가 되었다.
본 연구에서는 민간투자에 의한 군 유휴공간 태양광발전 경제적 타당성을 알아보기 위해 RETScreen을 이용하여 경제적 효과를 분석하였다. 분석결과 경제적 효과로 태양광 발전설비 설치 시 편익/비용(B/C)은 1.60, 순 현재가치(NPV)는 1,673,482,125원, 내부수익율(IRR)은 10.7%,사업 기간 20년 후에는 4,073,915,348원의 수익을 얻는 것으로 나타났다. 민간투자에 의한 군 유휴공간 태양광발전의 경제적 타당성은 내부수익률 10.
순현재가치의 경우도 SMP+REC 가격 하락에 따라 변화폭이 큼을 확인할 수 있었다. 이를 바탕으로 SMP+REC 가격 변화는 경제성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 장기적으로 진행되는 태양광 발전 사업자에게 SMP+REC 가격은 경제적 영향이 있을 것으로 판단된다.

후속연구

이를 기반으로 전력공급 중 25%를 태양광발전으로 공급하게 될 것이다. 더욱이 500MW 이상의 태양광 발전소가 캘리포니아에 소재하는 미 육군 Fort Irwin 지역에 2022년까지 건설될 예정이다.^[7]
태양광발전 보급확산으로 정부는 ‘재생에너지3020계획’ 목표 달성에 근접할 수 있으며, 이에 따른 일자리 창출과 태양광 건설 분야 내수 성장을 달성할 수 있을 것이다. 본 연구결과를 통해 군 관계자 및 민간투자자의 의사결정에 도움이 되는 자료가 되길 바란다.
BOT방식사업이기에 20년 후 태양광발전 시설은 군에 기부채납 한다. 태양광 모듈 수명이 25년 이상으로 보기에, 사업기간 종료 후 추가적인 전력생산 및 수익이 가능할 것으로 판단된다. 할인율은 2017년에 개정된 예비 타당성조사 수행 총괄지침 제4절 경제적 타당성 평가 52조에 의거 사회적 할인율 4.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	군 유휴공간을 신재생에너지 설치 공간으로 사용하려는 이유는?	대한민국 정부는 '재생에너지 3020 계획'에 따라 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 확대하겠다는 방침을 세웠다. 목표 달성을 위한 태양광발전은 30.8GW을 신규설비로 확보해야 하지만 신재생에너지를 설치할 수 있는 공간은 한정되어 있어 추가적인 공간이 문제가 된다. $297km^2$의 건물 부지를 소관하고 있는 군(軍)은 공공기관 중 가장 넓은 부지를 보유한 단일 기관이다. 이러한 군 유휴공간을 활용한 민간투자방식의 태양광 발전사업 경제적 타당성을 연구하였다.
	태양광발전의 장점은?	세계 각 나라들은 후쿠시마 원전사고 이후 원자력발전소 건설을 최소화하면서 장기적으로 원전을 대체할 수 있는 태양광발전과 같은 신재생에너지원에 적극적으로 투자하고 있다. 신재생에너지원 대표격인 태양광발전은 설치가격과 생산단가가 빠른 속도로 낮아지고 있어[2] 원자력발전의 장점인 낮은 전력생산비용을 충족시키면서도 온실가스 감축 등의 기후변화에도 대응할 수 있는 산업으로 확산되고 있다.
	군 태양광 BOT사업의 장단점은?	7%로 경제적 타당성이 입증되어 민간투자의 사업성을 확인하였다. SWOT분석 결과에 따르면 군 태양광 BOT사업은 전력 모니터링 및 유지보수 등 사업 전 과정에서 보안 요소가 발생하지만, 강한 규제의 산지 및 임야의 대안으로 표준화된 군사시설이, 한 번의 설계로, 유휴공간에 대량 설치가 가능한, 모듈화의 이점을 가지고 있었다.

참고문헌 (17)

에너지경제연구원, "에너지포커스 2018봄호", 2018.
BNEF, "GLOBAL TRENDS IN RENEWABLE ENERGY INVESTMENT", 2017.
산업통산자원부, "재생에너지 3020 이행계획(안)", 2017.
서울시 녹색에너지과, "서울시태양광설치현황 총괄", 2016.
Jo, h., "A Study on the Rent Appraisal Method of Public Buildings - Focusing on the Photovoltaic Power Generation Facility", 2015.
김대언, 이우섭, 김경하, 허만옥, "친환경에너지 군(軍) 적용에 관한 발전방안 고찰", 국방과 기술, Vol.467, pp. 156-165, 2018.
NREL, "Army Net Zero: Guide to Renewable Energy Conservation Investment Program(ECIP) Projects", 2017.
국방부, "국방통계연보", 2017.
오윤재, "해외 민자발전사업에서 시공자의 계약상 책임 및 위험감소에 대한 방안 연구", 2017.
송정호, 서근원, 강윤묵, "태양광 발전시장 확대를 위한 용량요금제의 도입", 한국태양광발전학회지, Vol.4, No. 1, pp.35-41, 2018.

원문보기 상세보기
Jeong, K., et al., "Life cycle economic and environmental assessment for establishing the optimal implementation strategy of rooftop photovoltaic system in military facility", Journal of Cleaner Production, Vol. 104, pp. 315-327, 2015.

상세보기
국방부, "국방백서", 2016.
반철우, "지붕형 태양광 시스템의 최적 설치전략 수립을 위한 간략화된 평가 모델 : 군 시설물 박공지붕을 중심으로", 2016.
PV-MAGAZINE, "2018 GLOBAL SURVEY", 2018.
Hanwha Chemical Corp, "Annual Report", 2014.
한국자원경제학회, "발전사 표준수선유지비 가이드라인 마련을 위한 연구", 2013.
전력거래소, "2017년도 전력시장 통계", 2018.

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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