[논문]에너지 전환정책과 발전의 사회적 비용 -제7차와 제8차 전력수급기본계획 비교-

김광인; 김현숙; 조인구

doi:10.15266/kerea.2019.28.1.147

에너지 전환정책과 발전의 사회적 비용 -제7차와 제8차 전력수급기본계획 비교-
Energy Transition Policy and Social Costs of Power Generation in South Korea 원문보기

자원·환경경제연구 = Environmental and resource economics review, v.28 no.1, 2019년, pp.147 - 176

김광인 (숭실대학교 일반대학원) , 김현숙 (숭실대학교 경제통상대학 경제학과) , 조인구 (University of Illinois at Urbana-Champaign, 한양대학교 경제학과)

초록
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본 연구에서는 국내의 균등화 발전비용에 대한 연구결과를 기초로 하여 전원 구성에 있어서 원자력의 비중이나 이용률이 발전의 사회적 비용에 어느 정도 영향을 주는지를 시뮬레이션을 통해 도출한다. 원전이 상대적으로 증가되도록 설계되었던 제7차 전력수급기본계획과 원전의 비중을 축소하고 신재생에너지 발전의 비중을 증가시킨 제8차 전력수급기본계획을 비교하여 전원 믹스에 따른 발전의 사회적 비용, 발전단가, 전기요금의 변화 정도를 추정한다. 8차 수급계획의 환경급전 관련 변수를 고려하고, 국내 두 기관의 균등화 발전비용 연구결과를 이용한 시뮬레이션 결과, 사회적 비용은 향후 10년 내에 22%까지 증가할 수 있고, 직접적인 전력생산비용에 기초하고 있는 발전단가 역시 22% 증가하고, 전기요금은 최대 18%까지 증가할 수 있음을 도출하였다. 따라서 제8차 전력수급기본계획에 따른 전원믹스는 발전에 따른 외부 비용까지 고려한 사회적 비용차원에서 검토할 경우 7차 수급계획의 전원믹스와 비교할 때 사회적 비용을 증가시킨다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper uses research on the Levelized Cost of Electricity (LCOE) in South Korea to conduct a simulation analysis on the impact of nuclear power dependency and usage rates on the social costs of power generation. We compare the $7^{th}$ basic plan for long-term electricity supply and demand, which was designed to increase nuclear power generation, to the $8^{th}$ basic plan for long-term electricity supply and demand that decreased nuclear power generation and increased renewable energy generation in order to estimate changes in social costs and electricity rates according to the power generation mix. Our environmental generation mix simulation results indicate that social costs may increase by 22% within 10 years while direct generation cost and electricity rates based on generation and other production costs may increase by as much as 22% and 18%, respectively. Thus we confirm that the power generation mix from the $8^{th}$ basic plan for long-term electricity supply and demand compared to the $7^{th}$ plan increases social costs of generation, which include environmental external costs.

주제어

표/그림 (14)

표 <표 1> 균등화 발전비용(에너지경제연구원, 2017년 기준)(단위: 원/kWh)
표 <표 2> 균등화 발전비용(산업조직학회, 2017년 기준) (단위: 원/kWh)
표 <표 3> 균등화 발전비용 시나리오 (단위: 원/kWh)
그림 <그림 1> 발전원별 사회적 비용 비교(2017년 기준) (단위: 원/kWh)
표 <표 4> 수급계획 상 전력소비량 추정치 비교
그림 <그림 2> 수급계획상 전원구성 비교(7차 수급계획과 8차 수급계획) (단위: GW)
표 <표 5> 원전발전용량 유지시 전원별 발전량의 변화(원전을 7차 수급계획수준으로 유지) (단위: GWh)
그림 <그림 3> 전원별 발전량의 변화 추이(원전을 7차 수급계획 수준으로 유지) (단위: %)
그림 <그림 4> 신재생에너지 균등화 발전원가 변동 추이 (단위: 원/kWh)
표 <표 6> 사회적비용 변화 시뮬레이션 I (발전 이용률 고정 가정) (단위: 백만원)
표 <표 7> 사회적비용 변화 시뮬레이션 II (발전 이용률 변화 반영) (단위: 백만원)
표 <표 8> 탈 원전에 따른 발전단가 변화 시뮬레이션 I (발전 이용률 고정 가정)
표 <표 9> 탈 원전에 따른 발전단가 변화 시뮬레이션 II (발전 이용률 변화 반영)
표 <표 10> 탈 원전에 따른 전기요금 증가율 추이 (단위: %)

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 최근 국내의 균등화 발전비용 산정의 연구결과를 이용하여 원전의 설비를 제7차 수급계획대비 제8차 수급계획으로 전환할 경우, 즉 원전의 비중을 제7차 수급계 획에 비해 축소할 경우 각 전원별 균등화 발전비용으로 산정한 사회적 비용의 변화가 어느 정도인지 추정하려고 한다. 우리나라의 에너지전환정책에 대한 평가가 학술적으로 활발하지 않은 상태에서 본 연구는 기존의 원전부지에 신규호기를 건설한다는 현실적으로 실현 가능한 7차 수급계획에 따른 원전용량 유지 및 확대 시나리오 대비 신재생에너지를 7차 계획당시보다 더 확대하고 여러 가지 환경적 요인을 고려하여 원전을 축소하는 8차 수급계획으로 인해 발생하는 전원별 발전량의 변화와 사회적 비용의 크기를 비교한다.
따라서 본 연구에서 이용한 환경급전과 관련된 세 가지의 제약조건은 ①탄소배출 수준을 8차 수급계획 수준이하로 유지하며 ②석탄발전소의 감발을 통해 미세먼지 수준을 8차 수급계획 예측 수준으로 유지한다는 환경적 측면을 고려한 가정, ③8차 수급계획 상의 신재생 에너지 발전용량과 발전량을 주어진 조건으로 가정한다는 것이다. 본 연구에서 원전의 발전용량을 7차 수급계획 수준으로 유지하면서 위의 제약조건들을 고려한 균등화 발전비용을 최소화하는 최적화 모형은 다음과 같다.
본 연구에서는 균등화 비용을 계산하는 것이 주요한 목적이 아니므로 기존의 두 가지 연구 즉 에너지경제연구원(2017)과 산업조직학회(2017)가 산출한 내역을 간단하게 기술하고 이 두 기관의 추정치를 이용하여 발전원의 구성변화에 따른 비용을 산출한다. 두 기관의 비용 산정에 대한 비교분석은 제3의 평가자문위원²⁾에 의해 한차례 이루어진바 있다.
7%로 증가한다. 본 연구에서는 만약 8차 수급계획이 아니라 7차 수급계획에 따라 원전을 유지 및 확대할 경우에 이에 따른 발전량의 변화와 균등화 발전비용이 어떻게 변화하는지를 분석한다.
본 연구에서는 원전의 발전용량을 7차 수급계획 수준으로 유지할 경우의 전원별 발전량과 균등화 발전비용을 추정한다. 단 원자력발전의 대체 전원 및 대체발전량은 석탄발전, 가스복합발전으로 가정한다.
본 연구에서는 전력소비 증가율의 실적치를 반영하고 보다 보수적으로 전력수요 증가추세를 고려한 8차 수급계획에서 제시한 소비량 추정치를 이용하여 분석을 시행한다. <표 4>에서 나타나듯이 8차 수급계획에서는 7차 수급계획에 비해 연도별로 수요예측치가 적게는 7%에서 많게는 25%까지 감소하는 것을 확인할 수 있다.
두 기관의 비용 산정에 대한 비교분석은 제3의 평가자문위원²⁾에 의해 한차례 이루어진바 있다. 본 연구에서는 핵심적인 부문에 대한 두 기관의 분석 내용을 요약하고 본 연구에서 이용한 두 연구기관의 산정 값에 대해 논의한다. 두 연구기관 모두 발전원별로 원자력, 석탄, 가스복합에 대한 대표발전기의 발전설비용량은 각각 1,400MW ³⁾, 1,000MW, 900MW로 설정하고 있고, 에너지경제연구원(2017)이 산정한 건설비, 연료비, 운전유지비는 고정비와 변동비로 반영되는 비용이며, 송전접속비용은 일종의 발전소 단위비용을 뛰어넘는 시스템 비용으로 고정비와 변동비로 구분되어 균등화발전비용에 포함된 비용요소이다.
본 연구의 주요한 목적은 전원구성의 변화가 전력의 생산비용인 사적 비용을 넘어 환경비용이나 사고위험까지 고려한 사회적 비용에 어느 정도의 영향을 미치는 지를 분석 하는 것이다. 특히 가장 최근의 8차 전력수급계획의 전원구성과 그 이전의 7차 수급계획 상의 전원구성의 방향이나 전원구성 비중의 변화가 크므로 두 계획의 차이에 따른 사회적 비용의 차이를 분석하고자한다.
본 연구에서 이용한 연간 분석 기간은 2020년에서 2031년까지이다. 분석기간 동안 연 단위로 사회적 비용을 망라한 균등화 발전비용을 최소화하는 것이 목적함수이다. G_Rt는 신재생에너지의 시간당 발전량을 나타내는 것으로 제약조건(1)은 연간단위로 산정할 때 8차 수급계획에 따른 시간당
전원별 사회적 비용의 추정이 매우 중요한 과제이나 이미 산출된 선행연구의 결과에 기초하여 전원구성의 변화가 가져올 사회적 비용의 차이에 대해 분석하는 것 역시 매우 중요하며 국내에서 처음으로 시도되는 연구이다. 전원별 균등화 발전비용의 분석이 개별전원별 경제성을 분석한 것이라면 본 연구에서 중점을 둔 것은 전체 전원 용량구성과 각 전원의 이용률이 사회적 비용의 총합에 어떤 영향을 주는지를 분석한 것이다. 발전원별 고정비와 변동비 수준을 넘어 시스템 관련 비용, 외부환경관련 비용까지 망라한 사회적 비용의 추정치에 기초하여 전원계획에 따른 사회적 총비용의 격차를 비교하는 것은 국가의 전원계획에 따른 사회적총비용을 양적으로 계량하여 분석한다는 차원에서 큰 의미가 있다.
본 연구의 주요한 목적은 전원구성의 변화가 전력의 생산비용인 사적 비용을 넘어 환경비용이나 사고위험까지 고려한 사회적 비용에 어느 정도의 영향을 미치는 지를 분석 하는 것이다. 특히 가장 최근의 8차 전력수급계획의 전원구성과 그 이전의 7차 수급계획 상의 전원구성의 방향이나 전원구성 비중의 변화가 크므로 두 계획의 차이에 따른 사회적 비용의 차이를 분석하고자한다. 7차 수급계획 역시 현실적으로 가능한 발전원 구성을 고려하여 산정된 것이고, 8차 수급계획 역시 사후적(ex post)으로 계획과 실적치에 차이가 있을 수는 있으나 현실적으로 가능하다는 전제하에 수립된 국가의 장기적 계획이므로 두 계획의 전원구성을 비교하는 것은 단순한 가정을 넘어 현실적으로 실행 가능한 두 개의 시나리오라 볼 수 있다.

가설 설정

정부의 전력수급기본계획은 전력수요를 과대 추정하여 2016년과 2017년 기준으로 각각 제7차 수급계획의 전망치는 510TWh, 533TWh인 반면 실제 전력소비량은 497TWh, 506TWh에 머물렀다. 2007~2011년의 전력수요 증가율은 5.5%인 반면 2012~2016년 증가율은 1.8%로 낮아졌으나 제7차 수급계획에서는 4% 이상의 증가율을 가정하였다. 8차 수급 계획은 전기차 보급 등 4차 산업혁명 등에 대한 추가수요를 고려하되 이와 같은 실적치 이상의 수요추정 문제와 수요자원관리가 수요 추정에 포함되지 않았던 문제를 중점적으로 반영하여 7차 수급계획에 비해 낮아진 전력수요량을 제시하였다.
또한 원전 발전량 증가 이전의 이산화탄소 배출량과 증가 이후의 배출량이 최소한 동일하도록 설정하는데 이는 온실가스 배출량 증가의 억제를 환경을 고려한 전력계통 운영의 핵심요소로 설정했음을 의미한다. 나아가 8차 수급계획에서 반영한 미세먼지 저감 조치와 탄소배출량을 고려하여 8차 수급계획에 따라 운전될 경우의 석탄발전 상한제 약의 예상치인 석탄발전 용량의 70%이하(2020년 기준)로만 석탄발전량을 출력할 수 있다는 가정을 반영한다.
본 연구에서는 원전의 발전용량을 7차 수급계획 수준으로 유지할 경우의 전원별 발전량과 균등화 발전비용을 추정한다. 단 원자력발전의 대체 전원 및 대체발전량은 석탄발전, 가스복합발전으로 가정한다. 신재생에너지발전의 경우에는 탈 원전 정책과 관계없이 발전용량과 발전량 증가가 8차 수급계획에서 설정된 수준에서 유지된다고 가정한다⁹⁾ .
따라서 본 연구에서 이용한 환경급전과 관련된 세 가지의 제약조건은 ①탄소배출 수준을 8차 수급계획 수준이하로 유지하며 ②석탄발전소의 감발을 통해 미세먼지 수준을 8차 수급계획 예측 수준으로 유지한다는 환경적 측면을 고려한 가정, ③8차 수급계획 상의 신재생 에너지 발전용량과 발전량을 주어진 조건으로 가정한다는 것이다. 본 연구에서 원전의 발전용량을 7차 수급계획 수준으로 유지하면서 위의 제약조건들을 고려한 균등화 발전비용을 최소화하는 최적화 모형은 다음과 같다.
본 연구에서 이용한 균등화 발전비용은 세 가지 전통전원 모두 이용률 80%를 가정하여 산출한 것이다. 8차 수급계획에 따른 사회적 비용 추정 시 전원별 이용률은 원자력 약 80%, 석탄 62%~70%, 가스복합 22%~30% 수준으로 석탄과 가스복합의 이용률이 감소 해간다.
단 원자력발전의 대체 전원 및 대체발전량은 석탄발전, 가스복합발전으로 가정한다. 신재생에너지발전의 경우에는 탈 원전 정책과 관계없이 발전용량과 발전량 증가가 8차 수급계획에서 설정된 수준에서 유지된다고 가정한다⁹⁾ . 또한 원전 발전량 증가 이전의 이산화탄소 배출량과 증가 이후의 배출량이 최소한 동일하도록 설정하는데 이는 온실가스 배출량 증가의 억제를 환경을 고려한 전력계통 운영의 핵심요소로 설정했음을 의미한다.

제안 방법

8%로 낮아졌으나 제7차 수급계획에서는 4% 이상의 증가율을 가정하였다. 8차 수급 계획은 전기차 보급 등 4차 산업혁명 등에 대한 추가수요를 고려하되 이와 같은 실적치 이상의 수요추정 문제와 수요자원관리가 수요 추정에 포함되지 않았던 문제를 중점적으로 반영하여 7차 수급계획에 비해 낮아진 전력수요량을 제시하였다.
따라서 사회적으로 고려되어야 할 외부비용은 거의 반영되어 있지 않다. 균등화 발전비용 중 외부비용에 해당하는 사고위험관련 비용이나 탄소배출비용¹⁷⁾, 기타 대기오염비용 등은 제외하고 고정비와 변동비 관련 균등화 발전비용을 기준으로 원전 용량과 가동률의 변화에 따라 발전단가와 이를 포함한 전기요금의 변화를 분석하였다.
대기오염비용은 SOx, NOx, PM을 산정대상으로 설정하고, 단위당 오염피해비용(원 /kg)에 설비별 배출계수(kg/kWh)를 곱하여 산정하였다. 에너지경제연구원(2017)과 산업조직학회(2017) 모두 Parry et al.
따라서 원전을 포함한 전통전원의 비용에 환경관련 비용을 보다 현실적으로 반영하고 신재생에너지의 학습곡선을 고려하여 태양광과 풍력의 사회적 비용을 산정한 에너지경제연구원(2017)과 산업조직학회(2017)의 비용을 본 연구에서는 반영한다. 이는 본연구에서 비교하려는 제7차와 제8차 전력수급계획의 목적에도 부합한다.
또한 발전소나 송전선로 주변지역에 대한 지원, 방폐장 주변지역 지원사업비, 지역자원시설세 등 외부비용을 내부화한 부분은 비용의 크기가 매우 작다 하더라도 그에 대해 대체할만한 비용을 산정하기 어렵다는 두 연구의 결과를 수용하여 두 연구기관이 산정한 값을 사용하였다. 본 연구의 사회적 비용 시뮬레이션에 사용한 원전, 석탄화력, 가스 복합 화력의 사회적 비용의 산정치는 <표 3>과 같으며 본 연구에서 이용한 세 가지 전통 전원의 사회적 비용의 크기는 <그림 1>에 제시하였다.
또한 탄소배출과 미세먼지 저감을 위해 노후석탄 가동을 중지하고 대기오염경보 발령 등 미세먼지 감축이 필요한 경우 대기환경보전법에 따라 석탄발전의 상한을 제약할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 위와 같은 8차 수급계획의 탄소배출과 미세먼지 저감을 위한 제약조건을 추가하여 비용최적화 모형을 구성한다.
발전원별 고정비와 변동비 수준을 넘어 시스템 관련 비용, 외부환경관련 비용까지 망라한 사회적 비용의 추정치에 기초하여 전원계획에 따른 사회적 총비용의 격차를 비교하는 것은 국가의 전원계획에 따른 사회적총비용을 양적으로 계량하여 분석한다는 차원에서 큰 의미가 있다. 보다 구체적으로 본연구는 제7차와 제8차 전력수급기본계획의 전원별 용량구성과 발전 이용률의 차이에 따른 사회적 비용과 전기요금의 격차를 시뮬레이션을 통해 제시한다.
본 연구는 에너지경제연구원(2017)과 산업조직학회(2017)의 전원별 외부성을 계량화하여 포함시킨 균등화 발전비용 연구에 기초하여 원전이 다른 전원에 비해 어느 정도 경제성이 있는지를 7차와 8차의 두 개의 수급계획을 비교하여 분석하였다. 원전의 사고 비용을 고려하여 외부비용을 내부화하면 원전이 갖는 전원간의 상대적 경제성이 단순한 고정비와 변동비로 구성된 발전단가에 기초한 경제적 급전으로 전원믹스를 고려한 경우에 비해 상당히 높아진다.
두 연구는 유사하게 비용을 산정한 부분과 서로 사용한 전제가 다른 부분도 존재하여 사회적 비용 추정치에 있어 일정부분 차이를 드러내고 있다. 본 연구에서는 두 기관이 산출한 결과에 기초하되 본 연구에서 필요한 부분을 채택하여 전원구성의 변화에 따른 전원별 발전량과 전체 사회적 비용의 변화크기를 추정한다. 전원별 사회적 비용의 추정이 매우 중요한 과제이나 이미 산출된 선행연구의 결과에 기초하여 전원구성의 변화가 가져올 사회적 비용의 차이에 대해 분석하는 것 역시 매우 중요하며 국내에서 처음으로 시도되는 연구이다.
또한 탄소배출과 미세먼지 저감을 위해 노후석탄 가동을 중지하고 대기오염경보 발령 등 미세먼지 감축이 필요한 경우 대기환경보전법에 따라 석탄발전의 상한을 제약할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 위와 같은 8차 수급계획의 탄소배출과 미세먼지 저감을 위한 제약조건을 추가하여 비용최적화 모형을 구성한다.
본 연구의 사회적 비용 시뮬레이션에 사용한 원전, 석탄화력, 가스 복합 화력의 사회적 비용의 산정치는 과 같으며 본 연구에서 이용한 세 가지 전통 전원의 사회적 비용의 크기는 에 제시하였다.
사고확률은 세계원전 사고실적 확률인 3.5 × 10-4과 모델플랜트기준 기대사고비용 산정 시 기대빈도인 3.9 × 10-4를 곱하여 각각 18.20원/kWh, 27.37원/kWh를 제시하였다.
또한 신재생에너지의 기술개발에 따른 전원별 비용에 대해서도 두 연구기관에서 제시한 값 이상의 논의를 제공하기 어렵다. 셋째, 최적발전 전원조합을 도출 하기 위해서는 발전기 특성 및 시간별 전력 수요곡선의 특징 같은 많은 현실적 제약조건이 필요한데 본 연구에서는 실제 발전기별 제약조건을 모두 고려한 실시간 모형을 이용 하기 어려워 모형을 단순화해 연간 단위로 발전원별 발전량을 도출하였다. 따라서 본 모형의 시뮬레이션 결과를 이용할 경우에는 여러 가지 전제 조건에 대한 제약과 이해가 필요하다.
오염물질 저감을 위해 사용되는 약품비, 폐수처리비 등 환경개선비용과 온실가스 배출권 거래비용이 반영되어 석탄은 발전원가가 19.2원/kWh, 가스는 8.2원/kWh 상승하도록 조정하였고, 석탄에 개별소비세 6원/kg도 인상되었으며, 균등화 발전원가를 주기 적으로 산정하도록 하였다. 본 연구에서 이용한 에너지경제연구원(2017)과 산업조직학회(2017)의 균등화 발전원가는 위와 같은 환경급전을 적극적으로 반영한 사례이며 <표 3>의 탄소배출비용과 대기오염비용이 위와 같은 8차 수급계획의 변화를 적극적으로 발전원가에 반영한 사례이다.
본 연구는 최근 국내의 균등화 발전비용 산정의 연구결과를 이용하여 원전의 설비를 제7차 수급계획대비 제8차 수급계획으로 전환할 경우, 즉 원전의 비중을 제7차 수급계 획에 비해 축소할 경우 각 전원별 균등화 발전비용으로 산정한 사회적 비용의 변화가 어느 정도인지 추정하려고 한다. 우리나라의 에너지전환정책에 대한 평가가 학술적으로 활발하지 않은 상태에서 본 연구는 기존의 원전부지에 신규호기를 건설한다는 현실적으로 실현 가능한 7차 수급계획에 따른 원전용량 유지 및 확대 시나리오 대비 신재생에너지를 7차 계획당시보다 더 확대하고 여러 가지 환경적 요인을 고려하여 원전을 축소하는 8차 수급계획으로 인해 발생하는 전원별 발전량의 변화와 사회적 비용의 크기를 비교한다.
전력도매시장에서 적용하고 있는 (정적)한계송전손실 계수를 사용하여 2017년 설비별 한계송전손실계수의 연간 단순 평균치와 각 발전기의 등록설비용량으로 설비별 용량가중평균 손실계수를 원자력 +0.47, 석탄발전 +0.08, 가스복합 –2.09로 산정하고 여기에 연료비를 곱해 의 송전손실비용을 도출하였다5).

대상 데이터

t는 1년의 8,760시간을 의미하며 G_jt는 매 시간마다 각 발전원 j별 발전량을 의미한다. 본 연구에서 이용한 연간 분석 기간은 2020년에서 2031년까지이다. 분석기간 동안 연 단위로 사회적 비용을 망라한 균등화 발전비용을 최소화하는 것이 목적함수이다.

이론/모형

에너지경제연구원(2017)과 산업조직학회(2017) 모두 Parry et al.(2014)의 우리나라 발전소 대기오염비용(2010년 기준치)을 채택하였다. 에너지경제연구원(2017)은 2010년 환율과 이후 국내 소비자 물가상승률을 반영하여 배출오염물질 당 비용을 산정하였고, 산업조직학회(2017)는 우리나라 1인당 실질 GDP 증가율과 소비자 물가상승률로 보정하고 여기에 국가별 소득차이(2016년 기준)를 보정한 값을 곱해 비용을 산출하였다.
본 연구에서는 산업조직학회(2017)의 모델플랜트 기준 사고 기대빈도는 우리나라 원전의 안정성을 고려할 때 지나치게 높게 설정된 값이므로 세계원전 사고실적 확률인 3.5 × 10-4 을 반영한 산업조직 학회(2017)의 사고위험대응 비용을 이용한다.

성능/효과

주: 1) 원전, 석탄, 가스 복합의 전원별 균등화 발전비용의 값은 2017년의 비용을 2031년까지 그대로 적용하고 신재생에너지 전원의 경우에는 학습효과와 기술개발의 가능성을 감안하여 두 연구기관의 2017년과 2030년 값을 연결하여 계산한 값 사용. 2) 균등화비용(A)은 7차와 8차 전원별 발전량의 차이에 따른 추가 균등화 비용이고 8차 계획 균등화 비용은 균등화 발전원가를 8차 전원별 발전량에 곱하여 산정함.
주: 1) 원전, 석탄, 가스 복합의 전원별 균등화 발전비용의 값은 2017년의 비용을 2031년까지 그대로 적용하고 신재생에너지 전원의 경우에는 학습효과와 기술개발의 가능성을 감안하여 두 연구기관의 2017년과 2030년 값을 연결하여 계산한 값 사용. 2) 균등화비용(A)은 7차와 8차 전원별 발전량의 차이에 따른 추가 균등화 비용이고 8차 계획 균등화 비용은 균등화 발전원가를 8차 전원별 발전량에 곱하여 산정함.
원전의 사고 비용을 고려하여 외부비용을 내부화하면 원전이 갖는 전원간의 상대적 경제성이 단순한 고정비와 변동비로 구성된 발전단가에 기초한 경제적 급전으로 전원믹스를 고려한 경우에 비해 상당히 높아진다. 그러나 정부가 고려했던 7차 수급계획에 따라 원전을 증설하게 될 경우와 원전을 축소하고 신재생에너지를 확대하는 8차 수급계획을 비교한 결과, 적어도 원전 축소에 따른 사회적 비용은 2030년 기준으로 8차 수급계획에 따른 사회적 비용의 약 22%까지 상승할 수 있으며, 직접적인 발전원가는 22%, 발전단가를 포함하여 책정되고 있는 전기요금 수준은 약 18% 증가할 수 있다는 시뮬레이션 결과를 도출하였다. 이와 같은 결과는 여러 가지 가정에 근거하지만 신재생에너지의 발전용량과 이용률을 8차 수급계획 수준으로 유지한다는 전제하에 산출된 값이다.
그러나 두 기관의 연구는 현재로서는 국내에서 이루어진 가장 최근의 체계적인 연구라는 점에서 의의가 있다. 둘째, 2031년까지의 균등화 발전비용의 변화를 추산하는 것은 매우 어려운 일이므로 본 연구에서는 전통전원의 균등화 발전비용의 시계열 값을 이용할 때 2017년 기준으로 계산된 수치를 2031년까지 이용하고 있다. 그러나 두 기관에서 구한 값의 시계열적 흐름이 연료 가격의 변화, 기술변화, 기타 여러 환경조건에 따라 어떻게 변동할지에 대해서도 논의하기가 쉽지 않다.
따라서 산업조직학회(2017)가 일본의 사례를 기준으로 추정한 원전 사고비용을 그대로 적용하는 것은 원전의 사고비용을 과대평가한 것으로 보인다. 따라서 동 학회의 사고비용 추정 범위 가운데 가장 낮은 값을 적용하는 것이 우리나라 원전의 현실적인 사고 관련 비용과의 격차를 축소시킬 수 있는 것으로 판단하였다.
본 연구의 결과는 7차 수급계획에 따라 원전을 확대할 경우, 이산화탄소와 미세먼지 배출량도 줄이면서 전원믹스의 경제성도 제고할 수 있음을 시사한다. 단 원전의 사고 잠재성을 감소시킨 사회적 편익이 원전의 사고위험비용을 사회적 비용에 포함시킨 부분 이외에 추가적으로 어느 정도인지를 추정해야 외부성을 고려한 전원믹스의 경제성 파악이 가능하다.
이용가능한 발전원별 발전기를 모두 가동할 경우의 최적발전 전원조합은 발전기 입출력곡선, 출력증감발율, 정비계획, 고장 정지율, 발전기 특성 및 시간별 전력수요곡선 특성, 송전제약 등 많은 제약조건을 고려하여야 하는데 이를 위해서는 매우 복잡한모형이 필요하며 특히 신재생에너지는 계통에 미치는 제약으로 인해 시간당 발전량을 정확히 산정하기 매우 어렵다. 셋째, 8차 수급계획이 대기오염이나 환경과 관련한 신재생에너지의 유용성을 고려한다는 측면에서 신재생에너지의 발전량을 8차 수급계획 수준으로 유지하고, 환경급전을 고려한다는 측면에서 탄소 배출량과 미세먼지 수준을 8차 수급계획 수준이나 그 이하로 유지한다는 전제를 고려한 것이다.
7차 수급계획에서 이미 환경에 대한 고려가 전원믹스의 고려요인으로 작용하였으나 8차 수급계획에서는 전기사업법 개정(2017년 3월)으로 환경과 국민안전을 고려하는 정책조화가 기존의 경제성 중심의 전원믹스에 명시적으로 추가되었다. 에너지 전환정책을 통해 2022년 이후 전원구성의 전환이 뚜렷하게 변화하고, 2030년에 재생에너지를 전체 발전량의 20%로 확대하며 미세먼지 대책으로 노후석탄발전소의 조기 폐지, 석탄발전의 가스복합으로의 전환 등을 통해 온실가스 감축목표를 이행하며 그 중 발전부문은 19.9% 감축하기로 하였다.
<표 6>의 시뮬레이션 결과를 살펴보면 2030년에는 약 18~19% 수준으로 균등화 발전비용이 증가함을 확인할 수 있다. <표 6>의 결과는 원전과 신재생에너지의 증가에 따른 석탄과 가스 복합의 이용률이 감소함에 따라 증가하는 균등화 발전비용은 고려하지 않고 에너지경제연구원(2017)과 산업조직학회(2017)가 발전 이용률이 80%라는 가정 하에 제시한 균등화 발전비용이 2031년까지 유지된다는 전제하에 도출된 값이다. 만약 두 연구에서 산정한 신재생 에너지 중 풍력의 균등화 발전비용을 가스복합과 비교할 경우 2030년 정도에 두 전원간의 균등화 발전비용의 역전¹³⁾이 발생하므로 신재생에너지 전원의 변화까지 가능하도록 최적화 모형을 구성한다면 사회적 비용의 격차는 2030년 이전에는 훨씬 증가하게 된다.
전체 사회적 비용을 고려하지 않고 현재처럼 직접적인 발전단가에 기초할 경우, 7차 수급계획과 비교하여 8차 수급계획은 발전단가는 최대 11%까지 증가하는 것을 을 통해 확인할 수 있다.

후속연구

을 고려한 것이다. 둘째, 온실가스 배출의 양을 제8차 수급 계획이 정한 일정수준 이하로 유지하는 제약조건 없이 발전비용 최적화 차원에서 나온 발전량의 변화와 사회적 비용을 산출하는 것도 고려해 볼 수 있으나 이를 위해서는 신재생에너지의 시간당 발전량에 대한 분석이 포함되어야 하고, 정교한 발전계획 모형이 필요하다. 이용가능한 발전원별 발전기를 모두 가동할 경우의 최적발전 전원조합은 발전기 입출력곡선, 출력증감발율, 정비계획, 고장 정지율, 발전기 특성 및 시간별 전력수요곡선 특성, 송전제약 등 많은 제약조건을 고려하여야 하는데 이를 위해서는 매우 복잡한모형이 필요하며 특히 신재생에너지는 계통에 미치는 제약으로 인해 시간당 발전량을 정확히 산정하기 매우 어렵다.
단 원전의 사고 잠재성을 감소시킨 사회적 편익이 원전의 사고위험비용을 사회적 비용에 포함시킨 부분 이외에 추가적으로 어느 정도인지를 추정해야 외부성을 고려한 전원믹스의 경제성 파악이 가능하다. 또한 석탄과 가스복합 전원 역시 탄소배출과 미세먼지 등 대기오염 유발 요인이 미치는 외부성의 수준을 본 연구에서 포괄한 수준이상으로 확대해서 분석하는 작업이 필요하다.
발전의 기술적 제약조건을 단순화하고, 외부성을 고려한 전원별 사회적 비용을 추정하는 과정에서 도입된 다양한 가정에도 불구하고 본 연구는 국내 최초로 에너지전환정책에 따라 지불해야 할 사회적 비용의 크기를 측정했다는 면에서 의의가 있다. 발전의 사회적 비용을 측정하는데 있어서 균등화 발전비용이 갖는 한계를 해결하고 각 전원의 기회비용 측면을 고려할 수 있는 균등화 회피비용의 산정은 추후 연구과제로 남긴다.
본 연구의 결과는 여러 가지 가정에 기초한다. 첫째, 균등화 발전비용의 수치가 두 연구기관의 연구결과에 의존하기 때문에 균등화 발전비용이 전원별 비용을 반영하는데 있어서 가지고 있는 내생적인 한계나 두 기관이 이용한 여러 전제조건의 타당성의 문제 등은 여전히 본 연구결과에 대해서도 제기 될 수 있다. 그러나 두 기관의 연구는 현재로서는 국내에서 이루어진 가장 최근의 체계적인 연구라는 점에서 의의가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	탄소배출과 미세먼지 저감을 위한 노력에는 어떠한 것이 있는가?	또한 탄소배출과 미세먼지 저감을 위해 노후석탄 가동을 중지하고 대기오염경보 발령 등 미세먼지 감축이 필요한 경우 대기환경보전법에 따라 석탄발전의 상한을 제약할수 있도록 하였다. 본 연구에서는 위와 같은 8차 수급계획의 탄소배출과 미세먼지 저감을 위한 제약조건을 추가하여 비용최적화 모형을 구성한다.
	균등화 발전비용이 재생에너지 발전원의 비중이 높은국가에서 사용하지 않는 이유는?	균등화 발전비용은 재생에너지 발전원의 비중이 높은 국가에서는 사용하기 어려운측면이 있다. 계통에 대한 접속과 관련하여 시스템 안정성에 미치는 영향이나 발전용량 (capacity)의 가치 등을 반영하는 것이 어렵기 때문이다1). Pawel(2014)는 태양광과 저장용 장치가 결합된 발전기의 균등화발전비용을 도출하여 신재생 전원의 간헐적 발전으로 인하여 발생하는 보조서비스(ancillary service) 등을 포함한 시스템의 불안정성을 내부화하는 모형을 제시하고 있고 전력경제REVIEW(2019)는 신재생에너지의 간헐성에 대응하는 각국의 방안에 대해서도 소개하고 있다.
	균등화 발전비용이란 무엇인가?	균등화 발전비용은 일종의 평균비용 개념으로 단기가 아닌 여러 기간에 걸쳐 생산과 비용발생이 이루어지고 기간별로 생산량이나 비용의 변동이 심할 때 이를 기간에 따라 균등화하여 정의하는 비용이다. 균등화 발전비용은 여러 가지 한계를 가지고 있지만 에너지 관련 비용 산정 특히 전원별 경제성 평가에 있어서 전 세계적으로 많이 이용되고 있는 개념이다.

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저자의 다른 논문 :

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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