상관분석기법가 GIS를 이용한 신·재생에너지 발전소 적지분석 연구 = (A) study on the suitability analysis of new and renewable energy power plant using correlation analysis and GIS

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

<Abstract>

South Korea was on the dependent circumstances for importing the energy resources such as coals and oils from abroad, even though these fossil deposits are quite limited and dried out someday. The demand of energy, however, is increasing rapidly and because of this, the international oil price is getting higher gradually, effecting exactly the lacking of industrial and economic plays and also the imprudent usage of human-race with the fossil energy is very related with global-worming and it causes the tremendous damages of human's lives and their properties by natural disasters every year. Hence, each countries are acting some policies for energy efficiency, saving energy, developing New and Renewable Energy, supply and extension it, and increasing nuclear power plants for supply and demand of energy to resolve Global-worming.
The solar and wind power among New and Renewable Energy can output energy from natural pure resources like without any carbon dioxide but it costs huge fundamental building capital in the beginning and is not efficient to output electricity. It is, therefore, considerable to develop the technology, of course to choose the specific location for every power plant. There have been constructing quite many power plants in the various location of each province, undertaken main policies by the authorities of the government and supporting. But it appears that there are some matters about the practical effect of that enterprise and some disagreement occurs between the government and residents because of environmental problems, imprudent constructions inconsiderable for Optimal Positioning.
In this study, the process for Optimal Positioning which we can expect the development efficiency and consider the Environment by focusing on how to choose the specific location for the solar and wind power so much connected to either the geomorphological condition or climatological condition of various New and Renewable Energy. The Correlation Analysis is applied for confirming the optimal positioning condition and weight and GIS which can transact the Geographic Information by using a computer is used for analyzing the optimal positioning.
As a result of Correlation Analysis, I found out Four-way Aspect, one of the effective primary factors for the solar power positioning, applied most importantly and I could demonstrate that the force of the wind is the most important primary factor for wind power plant positioning. In the result of the verification for process appropriateness, compared to AHP, was the similarity of RMS : solar power 7.73, wind power 3.33, and In the result of T-Test which brought p-value 0.000 it was known that Suitability Analysis using correlation coefficient is suitable.

국문 초록 (Abstract)

<국문초록>

우리나라는 석탄․석유와 같은 에너지 자원을 해외 수입에 의존하고 있는 실정이다. 그러나 이러한 화석연료의 매장량은 제한되어 있고 언젠가는 고갈될 위기에 처해있다. 에너지 수요는 급증하고 있고, 이에 따라 국제유가가 지속적으로 상승하고 있어 산업․경제활동에 어려움을 가중시키고 있다. 뿐만 아니라 인류의 무분별한 화석연료 사용은 지구온난화로 이어져 매년 자연재해가 발생하는 등 인명과 재산에 커다란 피해를 주고 있다. 따라서 세계 각국은 에너지 수급 문제를 대비하고, 지구온난화 문제를 해결하기 위해 에너지 효율화와 절약, 원자력발전소의 증설, 신․재생에너지의 개발과 보급 확대 정책 등을 추진하고 있다.
신․재생에너지 중 태양광․풍력발전은 이산화탄소를 거의 배출하지 않는 청정에너지원인 자연자원을 이용하여 에너지를 생산한다. 그러나 초기 설비 투자비용이 많이 소요되고, 발전 효율이 낮은 편이다. 따라서 꾸준한 기술개발은 물론이고, 발전소 설치에 있어 적합한 입지 선정을 고려할 필요가 있다. 현재는 정부 주도의 정책 추진과 지원에 따라 전국 곳곳에 많은 발전소들이 들어서고 있다. 그러나 환경문제와 입지성을 고려하지 않은 난개발이 적지 않아 사업의 실효성에 대한 문제가 제기되고 주민들과의 갈등도 심화되고 있다.
본 연구에서는 다양한 신․재생에너지 중 지형요인 및 기후요인과 관련이 높은 태양광, 풍력의 입지 선정에 초점을 맞추어 환경성을 고려하면서도 발전 효율을 기대할 수 있는 적지선정 프로세스를 연구하였다. 적지요인 결정과 가중치 설정에 있어서는 상관분석 방법을 적용하였고, 적지분석에 있어서는 컴퓨터를 이용하여 지리정보를 과학적이고 효율적으로 처리할 수 있는 GIS를 이용하였다.
상관분석 결과 태양광발전 입지에 영향을 미치는 요소로는 사면방향이 가장 중요하게 작용하였으며, 풍력발전 입지에 있어서는 무엇보다 풍력이 가장 중요한 입지 요소임을 입증할 수 있었다. AHP 기법과 비교한 프로세스 타당성 검증 결과에서는 RMS 값이 태양광 7.73, 풍력 3.33으로 유사성을 갖고 있었으며, T-검정 결과 유의확률이 0.000으로 상관계수를 이용한 적지분석이 적합함을 알 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구의 배경 1
• 제2절 연구 목적 2
• 제3절 연구 동향 3
• 제4절 연구 범위 및 방법 6
• 제2장 이론적 고찰 8
• 제1절 신․재생에너지 8
• 1. 의의 8
• 2. 신․재생에너지의 종류 12
• 1) 태양열 에너지 12
• 2) 태양광 에너지 13
• 3) 풍력에너지 14
• 4) 기타 16
• 제2절 입지현황 22
• 1. 태양광발전소 22
• 2. 풍력발전소 24
• 제3절 적지분석 26
• 1. 적지분석의 개념 26
• 2. 적지분석 유형 26
• 3. GIS를 이용한 적지분석 28
• 4. 공간의사결정시스템 29
• 5. 다규준 공간의사결정 시스템 30
• 1) 다규준 공간의사결정 시스템의 체계 30
• 2) 협동식 공간 의사결정(CSDM) 32
• 제3장 신․재생에너지 적지분석 자료 처리 34
• 제1절 지표선정 34
• 1. 일반적 입지조건 34
• 2. 제약조건 36
• 1) 법적 규제 36
• 2) 환경․생태 요인 38
• 3) 기타 요소 47
• 제2절 지형자료 49
• 1. 수치지도 표고자료 49
• 1) TIN(Triangulated Irregular Network) 생성 51
• 2) 경사도(slope image) 및 사면방향도(aspect image) 53
• 2. 인공위성영상 60
• 1) 전처리 60
• 2) 토지피복분류 61
• 3. 국토환경성평가지도 63
• 제3절 기상․기후자료 66
• 제4장 신․재생에너지 적지 분석 69
• 제1절 발전소 효율 산정 69
• 1. 태양광발전소 69
• 2. 풍력발전소 71
• 제2절 적지 선정 과정 74
• 1. 상관분석 74
• 2. 요인별 가중치 결정 82
• 3. 중첩분석 83
• 제3절 신․재생에너지 적지선정 결과 88
• 1. 태양광발전 88
• 2. 풍력발전 93
• 제4절 정확도 평가 98
• 1. 일관성 검증 98
• 2. AHP 기법과 비교평가 101
• 1) 기법간 가중치 비교 102
• 2) 오차 104
• 3. T-검정(T-test) 108
• 제5장 결 론 111
• 제1절 연구 결과 요약 111
• 제2절 향후 연구과제 및 발전방향 112
• 참고문헌 114
• 국문초록 119
• 부 록 121