에너지 수요전망모형 개발 기초연구

전호철 ( Hochoel Jeon ),정예민 ( Yeimin Chung ) 한국환경정책평가연구원 2018 한국환경정책평가연구원 기초연구보고서 Vol.2018 No.-

에너지 사용은 우리 생활 전반에 편리함을 제공함과 동시에 대기오염물질 및 온실가스 배출과 같은 부정적 영향을 함께 가지고 있다. 에너지의 효율적 이용에 관한 계획을 수립하는 것은 국가의 중요한 역할이라 할 수 있다. 정부는 합리적인 에너지 공급 및 이용을 위해 『국가 에너지기본계획』, 『전력수급기본계획』, 『장기 천연가스 수급계획』, 『기후변화대응 기본계획』, 『에너지이용 합리화계획』 등 다양한 국가 계획을 수립하여 추진하고 있다. 에너지 수요전망은 국가 계획 수립의 출발점이라 할 수 있다. 전망자료를 토대로 정책 방향을 수립하고 정책 효과를 분석하기 때문이다.에너지 수요전망은 전망의 목적, 접근 방법론, 전망의 전제 등에 따라 세부 부문, 전망결과 등이 다양하게 나타날 수 있다. 국내에서는 국가 계획 수립에 이용되는 일부의 모형만이 구축·운용되고 있다. 다양한 수요전망 자료는 환경과 관련된 각종 정책 수립에 필수적이다. 특히 미세먼지 및 온실가스 문제에 에너지 부문의 연계성은 매우 높아 환경부문 정책 수립에 필요한 전망 자료를 제공할 수 있는 대안적 에너지 수요전망모형 개발에 대한 요구가 높아지고 있다.본 연구에서는 이러한 요구에 대한 첫 출발로서 국내외의 전망 모형의 현황을 검토·분석하였다. 에너지 수요전망모형은 분석의 방법에 따라 상향식과 하향식 방법으로 구분될 수 있다. 국내에서는 에너지기본계획 수립에는 주로 상향식 모형이 전력수급 및 장기 천연가스 수급계획에는 하향식 모형이 이용되고 있다.상향식 모형은 개별 기기 및 용도에 따른 에너지 사용에 대한 예측에서 시작해 상향식으로 합하여 총 수요를 도출하는 방식인데 세분화된 데이터(disaggregate data)를 이용하여 부문별, 에너지원별 등 세분화된 전망에 용이하여 배출계수 등을 이용하여 온실가스 및 대기오염물질 배출량 전망이 가능한 장점이 있다. 반면 모형 구축과 운용에 많은 데이터가 요구되는 단점이 존재한다.하향식 모형은 과거 실적데이터를 기반으로 계량경제학 모형을 적용해 에너지 수요를 전망하는 방법으로 합계 데이터(aggregate data)를 이용한다. 따라서 데이터 수집 및 모형 운용이 용이하나 개별 기기의 도입이나 효율 변화 등을 반영하지는 못해 시나리오 분석 등에 활용되기는 어려운 단점이 존재한다.일반적으로 현실에 부합하도록 모형을 구축할 경우 부문 간 세부화 수준이 높아지고 분석결과의 유용성이 높아질 수 있다는 장점이 존재하는 반면, 모형 구축과 운영상에 막대한 인력 및 재정이 요구되는 어려움이 있다. 또한 세분화된 에너지 수요전망모형에서 요구하는 각 주요 변수(에너지사용기기 종류, 효율, 활동도 등)에 대한 전망이 선행되어야 하므로 모형이 도출하는 결과의 불확실성이 높아진다. 따라서 수요전망모형을 구축 시점부터 모형 구축 후의 활용방안과 지속적인 운용 방안에 대해서 고민할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 현실적인 측면을 고려하여 수요전망모형 구축에 대한 로드맵을 제시하였다. 또한 구축된 모형의 활용도를 제고하기 위해서 모형 구축 과정부터 모형 개발 후 전망결과를 담은 연차보고서의 정기적인 발간을 통해 관련 정보를 지속적으로 제공할 필요가 있다. Energy use, in particular, fossil fuel use has a negative impact such as air pollutants and greenhouse gas emissions although it is essential for our life and economic activities. One of important tasks of the government is to plan for optimal energy supply and demand. Our government has been working to develop and implement various national plans such as the 'National Master Plan for Energy', 'Basic Plan of Long-Term Electricity Supply and Demand', 'Long-Term Natural Gas Supply and Demand Plan', 'National Climate Action Plan' National Master Plan for Energy Use Rationalization '. Energy demand forecast is the first step for national plans on energy and climate change. Energy forecasting models vary with the purpose of the forecast, methodology, and the assumptions. In Korea, however, only few energy demand forecasting models are being used. Therefore, current energy demand forecasting models in Korea cannot meet various objectives. In particular, an alternative forecast model for national environment plans is needed since energy use is highly correlated to particulate matter and greenhouse gas emissionsThis study reviewed and analyzed energy demand forecasting models which are used in Korea, other countries and international organizations. In general, the model which describes the real world more closely has an advantage to get more precise estimates and it makes the model more useful while it requires a lot of costs and experts to construct and operate the model. Moreover, the predicted values for each variable (diffusion of appliances, efficiency levels, activities, and etc.) are necessary. However, the more detailed estimates should precede the higher level of uncertainty in the forecasting. Therefore, it is necessary to consider how to continuously keep and improve the model when we build the demand forecasting model. Based on the realistic aspects, we propose a roadmap for building a forecasting model for energy and environment. Moreover, we suggest the publication of the “KEI Annual Environment Outlook” which provide relevant information including the explanation of the model and forecasting results to increase the utilization of the forecasting model.

미세먼지와 온실가스의 효과적 감축을 위한 기후, 대기, 에너지 정책 연계방안 : 발전, 수송 부문을 중심으로

채여라,전호철,정예민,김대수,유경선,김은정 ( Yeora Chae ),( Hochoel Jeon ) 한국환경정책평가연구원 2018 기후환경정책연구 Vol.2018 No.-

환경오염은 경제활동의 부산물로 개인과 사회의 이익을 추구하는 과정에서 나타난 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해 경제활동은 인간이 살아가기 위해 반드시 필요한 행위임과 동시에 환경오염이라는 부정적인 면을 함께 가지고 있다. 따라서 경제활동과 환경정책은 장기적인 측면에서 우리 사회가 나아가야할 방향을 결정하는데 매우 중요한 요소이며, 이는 사회적 공론화와 합의를 통해 달성될 수 있다.우리나라의 전반적인 환경 수준은 꾸준히 향상되어 왔음에도 최근의 심각한 대기오염은 국민들의 환경에 대한 만족도를 크게 낮게 하는 요인으로 작용하였다. 미세먼지 문제를 비롯한 대기오염은 우리사회가 장기적으로 해결해야 하는 환경문제인 온실가스 감축 문제와도 긴밀하게 맞닿아 있다. 단편적으로는 대기오염과 기후변화의 주요 원인이 되는 화석연료 사용을 줄이거나 극단적으로는 사용하지 않으면 되는 문제일 수 있다. 하지만 지난 수십 년 동안 우리사회는 화석연료에 대한 의존해 경제활동을 영위해왔다. 따라서 화석연료 사용을 어느 한순간 큰 폭으로 줄이는 것은 기술적으로도 불가능할뿐더러 비효율적일 수밖에 없다.결국 우리가 원하는 전반적인 삶에 만족도를 높이기 위한 경제성장과 환경개선의 목적을 달성하기 위해서 취할 수 있는 수단은 제한되고, 각 수단은 취하는 목적에 따라서 서로 상충(trade-off)효과가 나타나기도 한다. 하지만 기후변화와 미세먼지에 대한 해결책은 ‘화석에너지’라는 공통요인을 가지고 있기 때문에 정부 정책이 효율적으로 계획 및 실행된다면 정책간시너지 효과를 기대할 수 있을 것이다. 결국 우리 사회가 도달해야 하는 목표에 가장 가까우면서 가장 비용-효과적인 정책의 조합을 찾고 이를 우선적으로 시행하는 것이 매우 중요하다.기후변화, 대기오염물질 감축과 에너지의 수급 문제는 국가의 중요한 정책들에 해당하며, 정부는 각각의 문제를 해결하고자 다양한 정책과 계획을 수립하고 시행하고 있다. 그러나 단순한 계획 간 정합성 유지보다 계획 간 최종 목표를 공유하며 사회적 효용을 극대화하는 정책 조합을 설정하여야 한다.이러한 점에서 정책 간 혹은 부문 간 공편익 혹은 공동편익(co-benefit)을 고려해야 한다. 기후변화, 대기오염(미세먼지), 에너지 관련 정책 연계 및 공편익 분석은 매우 중요하게 다루어져야 한다. 각 부문별 문제 해결을 위한 세부목표와 대상 오염물질은 다르지만 감축수단에 있어서는 많은 부문이 공유되는 지금의 온실가스 및 미세먼지 문제는 공편익을 고려하여 사회적 편익을 극대화할 필요가 있다. 공편익과 관련된 연구는 최근 들어 많은 주목을 받고 있지만 국내에서는 물론 해외의 연구에서도 개념적 접근에 그치고 있다. 이러한 점은 공편익의 실증적 접근이 어렵다는 점을 반증한다고 볼 수 있다.본 연구는 기후-대기-에너지 부문의 정책 효과를 극대화 위해 최적의 정책 조합 발굴, 즉 공편익의 개념을 도입하여 실증적으로 분석하고자 하였다. 또한 정책 간 시너지효과가 나타날 수 있도록 부문별 정책 설계 시점부터 통합관리, 연계방안 등에 대한 검토가 필요하다는 점에서 연구가 수행되었다. 더불어 국내의 기후-대기-에너지 부문의 법체계 및 계획들의 문제점을 분석하였으며 특히 기후-대기-에너지 부문 정책 중 발전 및 수송 부문에서 제시된 대책들에 대해 시범적으로 주요 효과 및 공편익을 검토하였다.공편익을 고려한 최적 정책 설계의 필요성에 대해서는 충분한 사회적 공감대가 형성되어 있으며, 오래 전부터 관련 논의가 진행되어 오고 있으나, 여전히 방법론 측면에서는 연구가 부족한 것이 현실이다.본 연구에서도 개별 정책의 효과를 분석하고 법체계 및 계획들을 함께 살펴본 것에는 의의를 찾을 수 있으나 부문별 세부 대책들에 대한 분석 및 정책 조합의 최적화에는 한계가 존재한다. Air quality problems, in particular Particulate Matter(PM), has been a major factor in the cause of unsatisfactory environmental conditions. These days, most problems related to pollution have occurred as a result of pursuing economic development. One important task for the government related to the environment, is to implement policies and strategies for solving such problems and publicizing them as social issues.The issue of reducing GHGs which is a long term and global environmental problem, are closely linked to air quality problems. Intuitively, decreasing or stopping fossil fuel use could be an obvious solution in terms of air quality improvement and climate change mitigation. However, fossil fuel have been essential for economic activities and daily life over the past few decades.For that reason, it is not easy to bring down fossil fuel use and to change energy structures in the short term. As a result, our society is struggling to mitigate climate change and improve air quality with current constraints. Moreover, there are insufficient effective ways to solve such problems, although individual policies have been introduced for the past many years. Therefore, new approaches to achieve environmental standards are required for the well-being of our society.To overcome the limitation of conventional approaches to control air quality and climate change problems, integrated management could be regarded as an applicable approach to employ “co-benefit” and “trade-off” concepts. In order for the energy policies to have an effect on both climate change and air quality policies simultaneously, the government has to find and employ the best cost-effective policy that considers both its primary objectives and co-benefits.The recent trend in terms of co-benefit analysis is receiving much attention, however it is still below the practical level to use as an quantitative tool. In fact, it means that practical approaches using co-benefit are a quite complex problem.This research was carried out to discuss the co-benefit effect of the sectoral policies’ design, policy link and integrated management. The purpose of this study has outlined the domestic legal system and plans for climate change, air quality and energy, and has analyzed the original policy effects and each co-benefit. However, there are still significant limitations to explaining detailed measures that deal with the co-benefit effect on sectoral policy design and policy integration.