[논문]전과정(LCA) 온실가스 평가를 고려한 신재생에너지 공급인증서 가중치 산정 방안 연구

백훈; 김태성

doi:10.15207/jkcs.2020.11.8.173

전과정(LCA) 온실가스 평가를 고려한 신재생에너지 공급인증서 가중치 산정 방안 연구
A study on the estimation of the renewable energy certificates(REC) weight considering the life cycle assessment(LCA) of greenhouse gas emission 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.11 no.8, 2020년, pp.173 - 182

백훈 (금오공과대학교 컨설팅학과) , 김태성 (금오공과대학교 산업공학부)

초록
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정부는 신재생에너지 보급을 확대하는 RPS제도를 지속해서 개선하지만, 온실가스 저감효과 증대를 위해 환경적인 측면을 더 고려해야 한다는 비판이 있다. 공급인증서 가중치는 신재생 에너지원별로 차등화되어 있다. 공급인증서 가중치 결정 요소의 하나인 온실가스 저감효과 항목 값은 전문가의 의견을 반영하여 결정된다. 이번 연구는 온실가스 배출량을 정확하게 반영하기 위해 전과정 평가를 고려하였다. 전과정 평가는 연료 생산, 수송부터 발전소 건설, 운영, 폐지까지의 전과정에서 발생 되는 온실가스를 정확하게 산출하는 것이다. 이번 연구는 온실가스 저감효과를 기존 정성적 방법에서 정량적 방법으로 변경하는 방안을 제안하고 평가한다. 그 결과, 평가 점수는 바뀌는데, 점수를 등급화하는 구간이 커서 REC 가중치에는 영향을 주지 않는다. 따라서 온실가스 저감효과를 공급인증서 가중치에 직접 반영하는 방안을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The government continuously improves the RPS system to expand the supply of renewable energy, but there has been criticism that more environmental aspects should be considered to reduce GHG emission. REC weights are differentiated according to renewable energy sources. Greenhouse gas emission is one of the decisive factors, and its value is set by experts' opinion. This study assigns LCA to get accurate value of GHG emission. The LCA calculates emitted greenhouse gases from entire process of fuel production, transportation, power plant construction, operation, and decommission. This study suggests a method to change the greenhouse gas reduction effect from the existing qualitative method to the quantitative method and evaluates them. As a result, the evaluation score is changed, but the tier interval is so large that it does not affect the REC weight. Therefore, this study suggests the way that directly reflect the greenhouse gas reduction effect in the REC weight.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Evaluation of policy indicators of REC weight applied in 2018
표 Table 1. Obligatory renewable service supply ratio
표 Table 2. Analysis of relative value calculation of R EC weight applied in 2015
그림 Fig. 2. Life cycle assessment framework
그림 Fig. 3. Net Energy Analysis requires the estimation of energy inputs from each of the life-cycle phases along with the useful electrical output
표 Table 3. LCA GHG emissions from electricity generation
그림 Fig. 4. Domestic REC issuance
표 Table 4. Summary of Aalborg Univ. Research
표 Table 5. GHG Emission of Biomass
표 Table 6. Ratio of Indicator
표 Table 7. GHG evaluation of REC weight
표 Table 8. GHG evaluation of REC weight
표 Table 9. Result of Reevaluated Indicator Value
표 Table 10. REC Tier Range
표 Table 11. Suggested REC

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 이는 태양광 설비 제품에 한정되어 있으므로 본 논문에서는 신재생 에너지원을 통해 생산되는 전기에 LCA 평가를 도입하여 REC 가중치를 산정하는 방안을 제시한다. 이는 연료나 설비 제품 생산, 수송부터 발전소 건설, 운영, 폐지까지의 전 과정에서 발생 되는 온실가스를 정확하게 산출하는 것이다.
본 연구에서는 신재생에너지 발전의 환경 비용을 검토하는 과정을 LCA 평가를 RPS에 적용하여 보충하는 방안을 제시하고자 한다. 대표적인 신재생 에너지원인 태양광, 풍력, 수력, 바이오매스의 전과정 온실가스 배출 평가를 반영한 REC 가중치를 산정하여, 이를 바탕으로 온실가스 저감 목표에 도달하는 RPS 제도가 나아가야 할 방향성을 살펴본다.
RPS 제도는 온실가스 저감 효과를 기대하며 설계되었지만, 정성적인 판단으로 온실가스 저감 효과를 설정하며 실질적으로 온실가스 저감에 미미한 영향을 미치고 있다는 비판을 받아왔다. 본 논문에서는 신재생에너지의 LCA 평가를 적용하여 REC 가중치 산정 개선 방향을 제시하고자 했다. 해외연구의 태양광, 풍력, 수력, 바이오매스 LCA 평가를 반영하여 계산한 결과, REC 가중치의 ⑶온실가스 저감효과 지표에 영향이 있음을 알 수 있었다.
본 논문에서는 이런 실정을 개선할 방안으로 LCA 평가를 신재생에너지 발전에 적용하여 정량적으로 평가한 REC 가중치를 산정하고 정부 목표와 부합하는 방향으로 RPS 제도를 개선할 방향을 제시하고자 한다.
국내연구 사례에서는 신재생에너지 분야를 비교 평가한 사례는 없다. 본 논문에서는 해외의 신재생에너지 LCA 평가 사례를 참고하여 비교 평가를 진행하고, 이를 반영하여 친환경 에너지원이 RPS 제도에서 인센티브를 받을 수 있는 REC 가중치 산정 방식의 필요성에 관해 얘기하고자 한다.
본 연구에서는 신재생에너지 발전의 환경 비용을 검토하는 과정을 LCA 평가를 RPS에 적용하여 보충하는 방안을 제시하고자 한다. 대표적인 신재생 에너지원인 태양광, 풍력, 수력, 바이오매스의 전과정 온실가스 배출 평가를 반영한 REC 가중치를 산정하여, 이를 바탕으로 온실가스 저감 목표에 도달하는 RPS 제도가 나아가야 할 방향성을 살펴본다.

제안 방법

개선 방안의 하나로 Tier를 고려하지 않고 LCA 효과를 직접 반영한 값을 Table 11에 제시하였다. 9.2%에 해당하는 온실가스 값을 LCA에서 계산된 값을 직접 반영하여 인센티브로 적용하였다.
이 중 정책성 점수 값은 ⑴산업 활성화, ⑵부존 잠재량, ⑶온실가스 저감효과, ⑷전력수급 안정화, ⑸지역주민 수용성에 대하여 정성적으로 전문가들의 의견을 반영한 것이기 때문에 최댓값, Max(NQ)를 기준으로 점수화 하였다. 그러나 이번 연구에서는 ⑶온실가스 저감효과 항목에 대하여 정량적으로 분석한 값을 반영하기 위하여 최솟값, Min(LCA)을 기준으로 점수화하였다. 따라서 ⑶온실가스 저감효과 항목의 점수화 계산식은 다음과 같다.
기존 REC 가중치 계산 과정의 온실가스 관련 항목에 대하여 신재생에너지 전과정 온실가스 배출량 평가 결과를 반영했다. 우리나라에는 신재생에너지에 대한 전과정 온실가스 평가 연구가 부족하다.
2018년도부터 적용된 REC 가중치의 경제성 점수와 정책성 점수 평가 값과 이번 연구에서 계산된 온실가스 저감효과 값을 반영한 REC 가중치 점수표는 Table 9와 같다. 기존 REC 총 점수에서 온실가스 평가 점수의 차이만 반영하여 평가하였다. 2018년 REC 가중치의 종합점수 및 세부점수가 그래프로만 제공되어 대략값을 추출하였다.
따라서 국제 표준 방법(ISO 14041∼3)을 적용한 해외 연구자료를 분석하고 연구사례별 평균값을 대표값으로 추출했다.
본 연구에서는 PSI, WEC, IAEA, Oxford Research Group, India NIT가 계산한 바이오매스 LCA 평가 값으로 평균값을 구하였다. PSI는 2000년에 중유럽 국가를 대상으로, WEC 1996년부터 1998년 사이 EU 15개 국가를 대상으로 한 바이오매스의 LCA 평가를 정리하였다[13,14].
2014년 김강원과 김발호는 ESS 도입 시 투자 경제성을 보장할 수 있는 수준의 REC 가중치를 결정하는 방법론을 제시했다[12]. 신재생에너지 발전원 특성을 고려하여 출력 제어가 가능한 에너지원과 그렇지 않은 에너지원을 분류하여 ESS 설치에 따른 피크기여도 상승효과가 기대되는 것을 구분했다.
70%였던 경제성 지표는 54%로, 30%였던 정책성 지표는 46%로 변경되었다. 정책성 지표는 기존에 3개로 분류되었으나, 5개로 수정되며 ⑴산업 활성화, ⑵부존 잠재량, ⑶온실가스 저감효과, ⑷전력수급 안정화, ⑸지역주민 수용성으로 분류했다. 각 정책성 지표의 점수는 9.
2016년 한국전기연구원은 도서 지역 신재생에너지의 객관적인 기술 경제성을 평가하며 적정 REC 가중치를 분석했다[9]. 해당 연구는 신재생에너지의 기술 경제성 분석을 위해 설비이용률, 설치비용, 운전 비용, 연계 비용 등 지표를 개발했고, REC 가중치를 산정하는 과정에서 육지와 도서 간 비용 격차 발생 가능성이 큰 비용 요소를 중심으로 검토하여 계산했다. 그러나, 이 모든 연구에서는 온실가스 배출과 관련하여 정량적인 분석을 하지는 않았다.

대상 데이터

2006년 IAEA(International Atomic Energy Agency)는 태양광, 풍력, 바이오매스의 전과정 온실가스 배출량 평가를 했으며, 2007년 Oxford Research Group은 풍력과 바이오매스의 전과정 온실가스를 평가했다[15,16]. 2008년 발표된 NIT(National Institute of Technology) 보고서의 경우, 학술 논문으로 가장 많이 인용된 최근 자료이기에 이번 연구 분석에 포함했다. 이 보고서는 태양광, 풍력, 수력, 바이오매스의 온실가스 배출량을 평가했다[17].
Aalborg Univ.는 2002년에서 2017년 사이 발표된 유럽 전체, 북아메리카, 남아메리카, 아시아 대상으로 진행된 45개의 연구 결과를 분석했다[19]. 본 연구에서는 소규모 태양광의 LCA 중간값인 50.
Aalborg Univ.는 2004년과 2018년 사이에 발표된 스위스, 스웨덴 등의 유럽 국가를 대상으로 한 97개의 연구를 분석하였다[19]. 본 연구에서는 하천에 저장소 없이 흘려보내는 경우의 수력 중간값인 19.

성능/효과

2014년 한국전기연구원은 2015년부터 적용할 신재생에너지 공급인증서 가중치의 전반적인 내용을 검토했다[10]. 이는 REC 가중치 산정방식을 경제성 지표(정량적 평가) 70%(발전 원가), 정책성 지표(정성적 평가) 30%(산업효과, 보급 잠재량, 온실가스 각 10%)로 구체화하고 표준화된 산정체계를 제안했다. Table 2는 2014년 신재생 에너지원 별 가중치 지표에 대해 전문가들이 평가한 값을 정리한 것이다.
평가 값이 증가한 경우는 현재보다 REC 가중치 값을 더 받을 수 있어 장기적으로 해당 신재생 설비의 증가량과 공급인증서의 발행량이 커지도록 유도할 수 있는 것이며, 동시에 온실가스 저감 효과가 비교적 우수하다는 것을 뜻한다. 평가 값이 감소한 경우는 설비의 증가량과 공급인증서의 발행량이 작아지도록 유도하는 것이며, 온실가스 저감 효과가 비교적 떨어진다.

후속연구

현재 REC 산정 과정에서 적용되는 Tier 구분은 전문가들이 임의로 지정하였기 때문에 정량적 평가를 진행한 LCA 평가를 적용하기에는 어려움이 있어 보인다. 따라서 정량적으로 진행한 신재생 에너지원의 LCA 평가 값을 직접적으로 REC 가중치에 인센티브 제도로 적용하는 등의 방안을 마련한다면, RPS 제도로 온실가스 감축효과를 이끌 수 있을 것이다.
본 연구는 국내 연구자료의 부족으로 인해 해외의 신재생에너지 LCA 값을 활용하였다는 한계점이 있다. 신재생 에너지원은 다양한 환경적 특성이 있고, 환경적 요인에 영향을 받기 때문에 해외의 연구 결과를 우리나라의 제도에 적용하기에는 적합하지 않다.
따라서 향후 국내 신재생에너지 LCA 평가가 필요하다. 실질적이고 정량적인 신재생 에너지원의 온실가스 배출량 평가를 바탕으로 효과적인 에너지 정책을 시행할 수 있을 것이라 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공급인증서 가중치는 무엇 별로 차등화 되어 있는가?	정부는 신재생에너지 보급을 확대하는 RPS제도를 지속해서 개선하지만, 온실가스 저감효과 증대를 위해 환경적인 측면을 더 고려해야 한다는 비판이 있다. 공급인증서 가중치는 신재생 에너지원별로 차등화되어 있다. 공급인증서 가중치 결정 요소의 하나인 온실가스 저감효과 항목 값은 전문가의 의견을 반영하여 결정된다.
	RPS 제도에서 실질적으로 온실가스 감축 효과가 이루어지기 보기 어려운 이유는?	RPS 제도에서는 ‘④온실가스 배출 저감에 미치는 효과’를 얻기 위해 온실가스 관련 항목을 REC 가중치 계산시 반영하고 있다. 하지만, 정성적인 평가를 하기 때문에 실질적으로 온실가스 감축 효과가 이루어진다고 보기 어렵다. 김민정은 2018년, 정부의 무리한 신재생에너지 공급 목표 설정으로 전력생산 기업들이 타당성 없는 사업을 추진하는 등의 현상이 나타나기에 RPS 제도의 효과가 미미하다고 주장하였다[2].
	정부의 신재생에너지 정책 및 제도의 목적은 무엇인가?	정부의 신재생에너지 정책 및 제도의 목적은 국제사회에서 정해진 온실가스 감축 의무량을 달성하는 것이다. 정부는 이를 위해 정책 목표를 설정하고 제도를 시행한다.

참고문헌 (19)

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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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