이산화탄소 배출량 분해분석: 산업 및 에너지 소비구조를 중심으로

진태영,최가영,이은미,이수경 한국환경정책학회 2020 環境政策 Vol.28 No.2

본 연구는 분해분석을 활용하여 한국의 이산화탄소 배출량 변화요인을 조사한 연구이다. 분석을 위해 세 가지 화석연료 에너지원과 14개의 생산 부문으로 구성된 자료를 수집하였고, 기준연도변경 방식과기준연도고정 방식 두 가지의 로그 평균 디비지아 지수(LMDI) 방법으로 이산화탄소 배출량을 분해하였다. 본 연구에서는 인구 효과, 소득 효과, 구조 효과, 집약도 효과, 믹스 효과, 화석연료전환 효과 및 배출계수효과의 총 일곱 가지 지수를 포함하도록 분해방정식을 연장하였다. 분석 결과 인구 효과 및 소득 효과, 믹스 효과, 화석연료전환 효과가 한국의 이산화탄소 배출량 증가 요인으로 작용한 반면, 구조 효과 및 집약도효과, 배출계수 효과는 감축 요인으로서 작용한 것으로 나타났다. 믹스 효과와 화석연료전환 효과는 화석연료 사용 감축과 신재생에너지 육성 정책, 그리고 발전 부문에서의 탄소 효율화 정책의 필요성을 암시하며, 구조 효과 및 원단위 효과는 에너지 효율 정책과 고부가가치 산업 육성 정책의 필요성을 보여준다. 따라서, 산업 정책을 포함하여 에너지 효율 향상과 친환경 에너지 정책이 계속해서 추진되어야 할 것이다. This study aims at investigating the driving factors of Korean carbon dioxide emissions using decomposition analysis. We constructed a dataset of 14 production sectors and three fossil fuel energy sources. Additive log mean Divisia index (LMDI) decomposition analysis is conducted by using both fixed and rolling base year. We extend the decomposition equation to include seven factor effects: population, production, structure, intensity, mix, conversion, and emission. The population, production, mix, and conversion effects are inducing factors of Korean carbon dioxide emission. The structure, intensity, and emission effects are mitigating factors. Each factor effect has policy implications. The mix and conversion factor effects show that the reduction of fossil fuel, promotion of renewable energy, and implementation of a carbon-efficient policy in the generation sector is essential. The structure and intensity factor effects support the necessity of expanding an energy-efficient and high value-added industry. Energy efficiency improvement and clean energy policy must be addressed continuously.

열부문 에너지효율향상 의무화제도(EERS) 현황 및 개선방안

진태영 한국에너지학회 2022 한국에너지공학회 학술발표회 Vol.2022 No.4

국내 제조업 부문 공급지장비용(VoLL) 분석 및 유연성 자원 확보를 위한 시사점

진태영,이태의 재단법인 에너지경제연구원 2023 에너지경제연구 Vol.22 No.1

The Value of Lost Load (VoLL) is an estimate of the social loss expected when power supply is disrupted. It is a hypothetical price that would compensate necessary facilities in the electricity market to prevent supply disruption. As the expansion of flexible resources is required in the future carbon-neutral electricity market, VoLL is expected to play an important role as a standard for preparing a compensation system. However, limited research has been conducted on the appropriate VoLL level in Korea. To address this research gap, this study estimated VoLL for the domestic manufacturing sector using the Contingent Valuation Method (CVM), which is a type of stated preference method. The empirical analysis found that VoLL for the manufacturing industry was approximately 384.5 KRW/kWh, which is less than the levelized storage cost (LCOS) of representative flexible resources. It implies the necessity of increasing CVM based VoLL by improving the recognition on stable electricity supply. The increase in system cost for securing flexible reserves would be inevitable. The public acceptance related to such cost increase are related to the CVM based VoLL. 공급지장비용(Value of Lost Load, VoLL)은 전력공급지장을 피하기 위해 기회비용 측면에서 전력공급의 가치를 추정한 가상의 가격이다. 향후 탄소중립 전력시장에서 안정적인 전력공급을 위해 유연성 자원의 확대가 요구되며, 이에 대한 보상체계를 마련하는 기준으로서도 VoLL은 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 하지만 아직 국내에서는 적정 VoLL 수준에 대한 연구가 선행된 사례가 적다. 본 연구에서는 이러한 점에 착안하여 국내 제조업 부문을 대상으로 진술선호법의 일환인 조건부가치측정법(Contingent Valuation Method, CVM)을 활용해 VoLL을 추정하였다. 분석 결과 제조업 전반의 VoLL은 약 384.5원/kWh으로 계산되었으며, 이는 대표적 유연성 자원들의 균등화저장비용(LCOS) 수준과 비교했을 때 보상하기에 충분한 수치가 아닌 것으로 나타났다. 따라서 CVM을 활용한 주기적인 VoLL 추정과 함께 VoLL에 대한 인식을 제고할 필요가 있을 것으로 보인다. CVM을 활용한 VoLL 결과는 향후 유연성 자원 확보를 위해 필요한 비용 상승에 있어 사회적 수용성과 연관되어 있기 때문이다.

산업부문 온실가스 원단위 현황 및 시사점

진태영,신동현,박지용,김도원 한국에너지학회 2021 한국에너지공학회 학술발표회 Vol.2021 No.11

에너지원별 1차 에너지 공급과 최종에너지 소비 변화요인 분해분석

진태영,김진수 재단법인 에너지경제연구원 2020 에너지경제연구 Vol.19 No.2

This study focuses on the comparison of the decomposition results of Korean energy consumption between total primary energy supply data and final energy consumption data for the period of 1990 to 2017. We conduct LMDI decomposition analysis for production effect, intensity effect, and structure effect with the constructed dataset that consists of 14 production sectors and six energy sources. The energy efficiency from the intensity effect may be overestimated by the decomposition analysis with final energy consumption data. We derived that a different interpretation should be applied for each energy source from the results of decomposition analysis. The decomposition results of coal and natural gas indicate significant differences by methods because of the effect of conversion sectors. The results of oil, which has a small share of power generation, were also mostly different by methods. We also confirmed different patterns among the decomposition factors between renewable and electricity consumption although the intensity effect cannot be translated into efficiency because of constant increase in renewable energy consumption. 본 연구는 지수분해분석 방법론과 1990년부터 2017년까지의 에너지밸런스 자료를 활용하여 에너지원별 1차 에너지 공급과 최종에너지 소비량의 분해분석 결과를 비교분석한 연구이다. 14개 생산부문을 바탕으로 1차 에너지 공급과 최종에너지 소비의 차이 관점에서 여섯 가지 에너지원별 생산 효과, 집약도 효과 및 구조 효과를 살펴보았다. 분석 결과 최종에너지 소비량의 집약도 효과가 에너지 효율을 과대평가하고 있는 것으로 나타났다. 에너지원별 분해분석 결과에서는 전환 부문의 영향으로 1차 에너지 공급과 최종에너지 소비량이 큰 차이를 보이는 석탄과 천연가스의 분석 결과가 매우 다르게 나타났으며, 전환 부문의 영향이 상대적으로 작은 석유도 1차 에너지 공급과 최종에너지 소비량 기준에 따라 요인분해 결과의 차이가 큰 것으로 분석되었다. 신재생에너지는 분석 기간 내 꾸준히 소비가 증가하기 때문에 집약도 효과를 효율성 증가 지표로 해석하기에는 어려움이 있지만, 전력 부문 분해분석 결과와는 확연한 차이를 보이는 것으로 나타났다. 앞으로 1차 에너지 공급을 기준으로 한 분해분석 연구가 지속될 필요가 있다.

Relationship between coal consumption and economic growth for OECD and non-OECD countries

진태영,김진수 한국자원공학회 2016 Geosystem engineering Vol.19 No.1

This study uses panel cointegration tests to examine the relationship between coal consumption and economic growth for OECD and non-OECD countries. We formulate a hypothesis that developing countries have a more powerful relationship since coal is generally used in the early stage of economic development. To prove this hypothesis, we analyse 58 countries for the period 1971–2010 and those 58 countries into two groups: OECD and non-OECD. We use three-panel unit root tests for robustness of the test results. The results indicate that all panel data are non-stationary. Then, we apply two cointegration tests to confirm the long-run equilibrium between coal consumption and economic growth. One is based on an error correction model and the other on residuals. The cointegration test results indicate that coal consumption and economic growth have long-run equilibrium in OECD countries. In contrast, coal consumption and economic growth have no long-run relationship in non-OECD countries. In addition, we investigate the coal consumption of the iron and electricity generation sectors. The results are same as with the total coal consumption case. Consequently, only OECD countries have a long-run equilibrium relationship in coal consumption of the iron and electricity generation sectors.

RE100의 탄소중립 기여도 분석: 전력 프로파일 분석을 중심으로

진태영,김종우,김도원 한국환경정책학회 2023 環境政策 Vol.31 No.3

글로벌 RE100 이니셔티브가 확대됨에 따라 선언기업들의 재생에너지 전력 조달 수요가 확대되고 있다. 본 연구에서는 재생에너지 발전량과 에너지 수요 전망을 통해 미래 우리나라 기업들의 RE100 이행 환경을 살펴보며 RE100과 탄소중립 간의 격차를 도출하였다. 제10차 전력수급 기본계획을 바탕으로 분석한 결과 2036년 약 45.6TWh의 재생에너지 초과공급이 발생하며, 이 초과분은 시간대별 분석 시 잉여물량 5.8TWh와 부족물량 20.2TWh로 분해된다. 이는 총량 관점에서 RE100 이행에 문제는 없으나 실시간 전력망의 탄소중립과는 격차가 있음을 나타낸다. 또한, 시나리오 분석을 통해 RE100과 탄소중립 간의 격차는 재생에너지가 확대될수록 비용효과성이 떨어진다는 점을 보였다. 본 연구 결과는 RE100과 탄소중립 간의 격차를 줄이기 위한 청정에너지 인증제 도입의 필요성을 시사한다. RE100 is a global renewable energy initiative in which influential companies voluntarily commit to securing 100 percent of their electricity from renewable energy sources. In order to reach this goal of RE100, firms must procure sufficient renewable energy. This study examines the future environment of RE100 implementation by Korean firms and reveals a gap between RE100 and the objective of electricity grids with net zero carbon. In projecting RE100 implementation in 2036, we find that about 45.6 terawatt-hours (TWh) of surplus energy is generated in the renewable energy supply for the year. We can further break down the resulting amount into 65.8 TWh of surplus and 20.2 TWh of deficiency. Looking at it in the aggregate, Korean firms can achieve RE100 even while maintaining a significant distance in real time from net zero electricity grids. In addition, the scenario analysis shows that the gap between RE100 and net zero becomes less cost effective as use of renewable energy expands. The results of this study suggest the need for a clean energy certification system to help reduce the gap between RE100 and net zero.

P2H(Power-to-Heat)기술 현황 및 활용방안

진태영(Taeyoung Jin) 대한전기학회 2022 전기의 세계 Vol.71 No.4

본 연구는 탄소중립을 위해 논의되고 있는 재생에너지 확대에 필수적 기술인 섹터커플링 기술 중 P2H 기술의 현황과 도입방안에 대한 연구이다. 전기보일러와 히트펌프를 활용한 P2H 기술은 잉여 재생전력을 활용하여 온실가스를 감축하고 에너지 효율을 높일 수 있는 기술이다. 유럽에서는 이미 잉여 풍력발전을 활용한 P2H 사업 사례가 활발히 이루어지고 있다. 국내에서도 해외 사업모델을 도입할 수 있도록 기술적·제도적 장벽을 선결해야 할 것이다. This study is to suggest the current status of P2H technology with case study. P2H is essential to expand renewable energy, which is for carbon neutrality. P2H technology using electric boilers and heat pumps is an technology that can reduce greenhouse gases and increase energy efficiency by using surplus renewable electricity. P2H business cases using surplus wind power have been actively conducted in Europe. In order to construct enabling environment of P2H business in Korea, technical and institutional barriers should be overcomed.

탄소중립 시나리오의 산업단지 에너지 전환 방안

진태영(Taeyoung Jin) 한국환경정책학회 2022 한국환경정책학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.2

2015년 체결된 파리협정으로부터 참여국들은 장기 저탄소 발전전략(LEDS)를 수립하여 2020년까지 제출하도록 권고하였다. 또한 파리협정 참여국들은 UNFCCC에 자발적 감축목표(NDC)를 주기적으로 제출하고, 검토받게 되었다. 이는 참여국들의 감축목표 설정과 모니터링을 상향식으로 변경하여 온실가스 감축을 더 효과적으로 이끌어내기 위함이었다. IPCC(2018)에서는 2100년까지 지구 평균온도 상승폭을 섭씨 1.5도 이내로 제한해야 한다는 특별보고서를 발표하였고, 이산화탄소 배출량을 2030년까지 최소 45% 감축하며, 2050년 경에는 탄소중립을 달성해야 한다는 경로를 제시하였다. 이로부터, 2020년에는 탄소중립에 대한 국제적인 합의가 이루어짐에 따라, 세계 각국들이 탄소중립 목표연도와 계획을 발표하였다. 우리나라에서도 2020년 12월에 탄소중립 목표와 LEDS에 기반한 “대한민국 2050 탄소중립 전략”을 발표하였다(대한민국정부, 2020). 이 문서에서는 탄소중립 목표를 달성하기 위해 각 부문을 에너지, 산업, 수송, 건물, 폐기물, 농축수산, 탄소 흡수원으로 분류하여 2050년까지의 비전과 전략을 다루고 있다. 2021년 10월에는 이를 구체화한 “2050 탄소중립 시나리오안”을 발표하였다(관계부처합동, 2021). 탄소중립 전략의 후속대응으로 2050 시나리오를 작성한 결과, 전환, 산업, 건물, 수송, 농축수산, 폐기물, 수소, 탈루, 흡수원, 이산화탄소 포집 및 활용·저장(CCUS), 직접공기포집의 부문에 대해 2개의 시나리오(A, B안)가 도출되었다. 본 연구에서는 에너지와 산업부문에 치중한 것이므로 전환 부문과 산업 부문에 대해서만 다룬다. 전환부문에서 A안의 경우 화력발전을 전면 중단하여 전환부문의 배출량을 0으로 만든다. B안의 경우 LNG 발전을 일부 유지하여 배출량은 잔존하나 이는 CCUS로 감축하겠다는 계획이다. 산업부문의 경우 시나리오가 두 안에서 동일한데, 철강부문을 수소환원제철로 대체하고, 시멘트와 석유화학 부문의 연료 및 원료전환으로 배출량을 감축하며, 전력 다소비 업종의 효율화를 통해 에너지 절감과 온실가스 배출량을 감소시키겠다는 계획이다. 산업단지 집단에너지의 경우 따로 구체화된 내용이 없다. 산업단지 집단에너지는 에너지 공급이기 때문에 전환부문에 포함되며, 산업부문에서 집단에너지를 통해 얻는 열에너지는 산업에서 공정열로 사용한다. 집단에너지는 전력과 열을 동시에 생산해 공급하여 효율을 끌어올리는 구조로 열병합발전(Combined heat and power, CHP)을 활용한다. CHP의 경우 연료를 천연가스로 생각하기 쉬우나, 산업단지에 공정열을 저렴하게 공급하기 위해 산업단지 집단에너지는 유연탄을 연료로 한 CHP를 다수 활용하고 있다. 2020년 기준으로 산업단지 집단에너지에서는 약 8,269ktoe의 연료를 소비하였으며(지역난방과 산업단지를 포함하는 병행사업자 제외), 바이오와 폐기물이 일부 존재하나 대부분 화석연료를 사용한다. 8,269ktoe 중 유연탄 소비는 약 4,048ktoe로 산업단지 집단에너지의 약 48.9%가 유연탄으로 공급중인 상황이다(한국에너지공단, 2021). 하지만 배출권거래제로 인해 발전소들이 유상할당 대상이 되면서, 산업단지 집단에너지 업계에도 부담이 가해질 전망이다. 최근 환경부에서는 기후기금을 활용해 산업단지 집단에너지의 유연탄 CHP를 친환경으로 전환하는 방안에 대해 논의하고 있다. 2022년의 환경부 사업 중 하나로 산업단지 집단에너지를 바이오매스 보일러로 전환할 경우 전환비용의 50% 내에서 최대 100억원까지 지원한다. 이렇게 산업단지 집단에너지를 친환경으로 전환하고자 노력하고 있으나, 현재 산업 공정열로 사용 중인 열에너지에 대한 고려가 부재한 상태로는 산업단지 집단에너지의 전환이 어려울 것이다. 탄소중립 시나리오 상 유연탄 발전소를 퇴출하기 위해 유상할당 비중을 높이고, 환경비용을 반영하면 2050년에는 발전을 위한 한계비용이 자연스레 유연탄과 천연가스가 같아질 것이다. 현재, 산업단지에서는 열병합발전 용도로 가스를 약 1,882ktoe 활용하고 있다. 유연탄 CHP를 천연가스 CHP로 전환하면 온실가스 배출량은 상당 부분 줄어들지만 여전히 존재한다. 생애주기 배출계수에 따르면 천연가스는 유연탄 대비 약 1/2~1/3 배출하기 때문이다. 현재 탄소중립 시나리오에서 B안은 전환부문에 천연가스 발전을 남겨둔 상태이기 때문에, 천연가스 CHP는 미래에도 활용될 여지가 있다. 단, 산업단지에서는 공정열이 지속적으로 필요할 것이기 때문에, 친환경 에너지원으로 전환할 경우 추가적인 열에너지가 상당 부분 많이 필요하게 된다. 즉, 지속가능한 외부 열원이 존재하지 않는 산업단지라면 상당히 전환에 어려움을 겪을 수 있다. 이에 본 연구에서는 우리나라 내에 존재하는 산업단지별로 발전소의 연료 소비현황과 전력 및 열소비 특성을 파악하고, 국가열지도를 활용하여 산업단지별 가용한 열원량을 발굴하고자 한다. 이를 통해 산업단지별로 전환가능 여부를 파악하고, 규모별로 적용가능한 에너지원 형태를 식별한다.

국내 에너지원단위 변화요인 분해 및 산업별 기여도 분석 연구

진태영(Taeyoung Jin) 한국에너지학회 2021 에너지공학 Vol.30 No.3