탄소가격-전력가격 연계(전가율)와 열병합발전(CHP) 경제성 = The Linkage (Pass-through Rate) between Carbon and Electricity Prices and the Economic Viability of Combined Heat and Power (CHP)

국문 초록 (Abstract)

이 논문은 “탄소가격이 전력시장 가격(SMP)에 얼마나 반영되는가(전가율 θ)”가 열병합발전(CHP) 사업의 경제성을 어떻게 바꾸는지를 손익분기점(NPV=θ) 관점에서 직관적으로 보여준다. SMPㆍLNG 가격경로, 탄소비용의 SMP 환산값, 투자비, 운전 케이스, 열단가, 규모, SMP 경로, 운전 케이스, θ 그리드의 조합으로 총 60개 시나리오를 구성했다. 핵심 산출물은 두 가지다. 첫째, ΔSMP* : NPV가 0이 되려면 SMP가 전기간에 걸쳐 추가로 얼마나 더 높아야 하는가라는 임계치다. 둘째, ΔPheat*: 요금이 추가로 얼마나 보완되어야 손익분기점에 도달하는가라는 임계치다. 해석은 단순하다. θ가 낮아 탄소가격 신호가 SMP로 거의 전달되지 않으면, 탄소가격이 있어도 전력수익이 충분히 개선되지 않기 때문에 ΔSMP*가 커지고(즉 ‘추가적인 시장가격/정산 보완’이 더 필요해짐), 반대로 θ가 높을수록(θ→1) 필요한 ΔSMP*는 줄어든다. 또한 규모가 작거나 낮은가동률ㆍ부족열 외부조달이 포함되는 케이스는 구조적으로 현금흐름이 불리하여 같은 θ 에서도 더 큰 ΔSMP* 또는 ΔPheat*를 요구할 가능성이 높다. 이 결과는 탄소가격만으로는 투자ㆍ전환 유인이 자동으로 생기지 않으며, 탄소가격이 실제 가격과 정산에 얼마나 연결되는지가 사업성의 임계조건을 좌우함을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study intuitively demonstrates how the carbon price pass-through rate(θ)—the extent to which carbon costs are reflected in the SMP—determines the economic viability of CHP projects from a break-even perspective (NPV=θ).
By analyzing 120 scenarios across varying scales and operational cases, we derive two key thresholds: ΔSMP* (required additional electricity price) and ΔPheat* (required additional heat tariff) to reach NPV=θ. The results show that when θ≈0, carbon pricing fails to improve electricity revenue, leading to a higher ΔSMP* and a greater need for additional market compensation.
Conversely, as θ→1, the required ΔSMP* significantly decreases. Furthermore, small-scale units (50MW) or cases with low utilization and external heat procurement (Cases 2-4) exhibit structurally disadvantaged cash flows, requiring higher thresholds. Ultimately, these findings prove that the mere existence of a carbon price is insufficient to incentivize investment; the critical threshold for project viability depends on the actual linkage (θ) between carbon signals and market prices.