옹호연합모형을 적용한 독일 기후변화정책 형성 과정의 동태성 분석 : 열병합발전법 사례를 중심으로

정연미 한독사회과학회 2010 한독사회과학논총 Vol.20 No.3

본 논문은 옹호연합모형을 독일 열병합발전법 형성 과정에 적용하여, 열병합발전에 대한 지원을 둘러싼 안정적, 역동적 외적 요인들의 변화, 법안 수립 과정에 형성된 정책옹호연합활동의 유형과 특징, 열병합발전 지원의 동기를 분석하고, 옹호연합모형의 이론적, 실증적 한계를 검토하였다. 독일 전력시장 자유화 이후 에너지, 기후변화 정책적 측면에서 열병합발전을 지원할 필요성이 제기되었다. 유럽연합 차원에서 제시된 에너지, 기후변화에 대한 공동의 정책과 열병합발전의 역할에 대한 전략뿐만 아니라, 지역적 차원에서 지역에너지공기업들의 활발한 활동이 열병합발전법 생성에 영향을 주었다. 또한 원자력 탈퇴, 신재생에너지법, 국내 석탄 지원정책, 생태적 조세 개혁과 같은 정책하위체제가 열병합발전 정책옹호연합 형성에 영향을 주었다. 전력산업계, 지역 에너지기업, 정당, 노동조합, 정부부처, 연구기관 등 정책행위자들은 기후변화 정책옹호연합과 경제발전 정책옹호연합을 형성하고, 그들의 전략을 선택하고, 회의, 포럼, 언론보도, 집회 등을 통해 열병합발전법의 형성 과정에 참여 하였다. 본 논문은 열병합발전에 대한 구체적인 지원의 형태가 의회의 의제로 다루어지게 되고, 열병합발전법이 생성되는 정책변동을 가져오는 과정을 분석하였다.

산업단지 내 CHP Hybrid System 최적화 모델에 관한 연구

오광민,김래현 한국에너지학회 2019 에너지공학 Vol.28 No.3

본 연구는 산업단지 내 Gas Combined Cycle CHP와 연계 가능한 신재생에너지원을 조합하여 최적의 설비용량을 산정하고자 하였다. 특히 2013~2016년도 에너지사용계획 협의 대상 산업단지 중 집단에너지 공급대상 지역지정 연료사용량 요건은 연간 3.8만 TOE로 미달되지만, 열밀도가 92.6 Gcal/km2 ․h로 높은 세종첨단일반산업단지를연구 대상으로 하였다. 그리고 신재생에너지 Hybrid System 경제성 분석 프로그램인 HOMER Pro를 이용하여연료전지와 태양광발전을 연계한 FC-PV Hybrid CHP System의 최적화 운영 모델에 대해 분석하였다. 또 CHP의주 공급 에너지원인 열에너지에 있어, 열수요량 뿐만 아니라 우점 업종에 대한 열수요 패턴을 분석하여 연구의신뢰도를 높이고자 하였으며, 경제성 분석을 추가하여 상대적 편익을 비교하고자 하였다. 연구 결과, 신규 조성 중인 세종첨단일반산업단지의 전체 간접열 수요는 연간 378,282 Gcal이며, 이중 제지업종이 연간 293,754 Gcal인 약 77.7%를 우점하고 있었다. 산업단지 전체 간접열 수요에 대해 단일 Combined Cycle CHP의 최적 설비용량은 30,000 ㎾로, 이때 열생산은 CHP가 275,707 Gcal, 72.8 %를 분담하고, 첨두부하보일러PLB가 103,240 Gcal, 27.2 %를 분담하는 것으로 분석되었다. 그리고 CHP와 연료전지, 태양광 조합에서는 최적설비용량이 각 30,000 ㎾, 5,000 ㎾, 1,980 ㎾이며, 이때 열생산은 Combined Cycle CHP가 275,940 Gcal, 72.8%, 연료전지가 12,390 Gcal, 3.3%, PLB가 90,620 Gcal, 23.9%를 분담하였다. 여기서 CHP 용량이 감소하지 않은것은, CHP 용량 감소에 따른 부족한 열 생산량에 대해 PLB의 과다한 운전이 요구되는 경제적이지 못한 대안이도출되었기 때문이었다. 한편 우점 업종인 제지업종의 간접열 수요에 대해서는 Combined Cycle CHP, 연료전지, 태양광 조합의 최적 설비용량은 25,000 ㎾, 5,000 ㎾, 2,000 ㎾로, 이때 열생산은 CHP 225,053 Gcal, 76.5%, 연료전지 11,215 Gcal, 3.8%, PLB가 58,012 Gcal, 19.7%를 분담하는 것으로 분석되었다. 그러나, 현행 전력시장및 가스시장에서의 경제성 분석결과는 모두 투자비 회수가 불가능한 것으로 확인 되었다. 다만, 우점 업종인 제지업종만을 대상으로 CHP와 연료전지, 태양광을 조합한 CHP Hybrid System이 단일 CHP System에 대해 연간약 93억원의 경영여건을 개선시킬 수 있음을 확인하였다.

열병합발전을 위한 열수요 예측모델 개발: 일산화력본부 자료를 중심으로

김향민,김태환,김대욱 한국자료분석학회 2019 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.21 No.5

This paper proposes a new forecasting model of heat demand for Combined Heat and Power Plant (CHP), and estimates the model using daily data of heat demand of Ilsan CHP, average temperature, wind velocity, daily rainfall at Goyang-si, from December 4, 2008 to July 28, 2017. To choose RHS variables of the model, this study utilizes a stepwise regression analysis. The analysis finds that, regardless of season, a correlation coefficient between the heat demand of the day in consideration and the precious day is 0.9. However, regards to the weather variable, in winter the average of temperature and wind velocity turn out valid explanatory variables. In summer, daily rainfall is interestingly shown as explanatory variable in this research. In addition, the estimation of the forecasting model shows that the MAPE is 7.7% in winter which is smaller than in summer 20.3%. In this regard, this finding highlights the importance of heterogeneous model capturing structural differences in heat demand between seasons (particularly summer and winter) when constructing forecasting model of heat demand for CHP. 본 연구는 일산화력본부 자료를 사용하여 열수요 예측모형을 개발하기 위함이다. 열수요예측모형 추정을 위해, 본 논문은 2008년 12월 4일부터 2017년 7월 28일까지의 한국동서발전 일산화력본부의 열수요, 고양시의 평균기온, 풍속, 강수량 각각의 일별자료를 사용하였으며, 해당 독립변수 선택을 위해서는 단계적 회귀분석을 이용하였다. 단계적 회귀 분석결과, 계절에 상관없이 전일 열수요량과 당일 열수요량과의 상관계수는 약 0.9로 매우 높게 나타났으며, 기상 변수의 경우에는 동절기는 평균기온과 풍속, 하절기는 흥미롭게도 강수량이 열수요량을 설명하는 유의미한 설명변수로 나타났다. 계량경제학적 예측모형의 실증분석 결과, 평균절대백분율오차(mean absolute percentage error, MAPE)는 동절기 7.7%, 하절기 20.3%로 나타나 동절기에는 모형의 예측치와 실제 관측치 사이에 오차가 비교적 적은 반면, 하절기에는 해당 모형의 예측도가 상대적으로 떨어지는 것으로 나타났다. 이는 동절기와 하절기 난방 수요의 구조적 차이에서 발생하는 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 향후 발전회사에서 열수요 예측모형을 설계할 때에, 계절별로 상이한 구조적 요인을 반영하는 것이 중요함을 시사한다.

가정용 소형 열병합 발전 배열을 이용한 냉ㆍ난방 시스템의 온실가스 저감효과 분석

윤창호(Changho Yun),강병하(Byung Ha Kang),안준(Joon Ahn),김서영(Seo Young Kim) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5

가정용 소형 열병합 발전 배열을 이용한 냉방 시스템의 온실가스 저감 효과를 분석하였다. 이 문제는 국가 에너지 효용성 측면과 환경 정책의 문제에 관련되어진다. 분석을 위해 4개의 열병합 발전 원동기를 선정하였다. 각 원동기별 소형 CHP의 온실가스 저감 효과를 같은 전력량을 사용할 때와 같은 냉난방부하를 감당할 때를 가정하여 분석하였다. 정확한 분석을 위해 열병합 발전 배열의 가치를 달리하여 분석하였다. 각 원동기별 특성이 다르기 때문에 사용용도를 확실히 한 후에 시스템을 선정해야 한다. Greenhouse gas reduction effects for a residential cooling method using waste heat from a micro CHP system has been investigated. This problem is of particular interest in the national energy and environmental policy. For this analysis, 4 CHP prime movers are selected. CO₂ reduction effects of each micro CHP system have been analyzed when the systems generate same electricity energy and handle same cooling and heating load in the different value of heat. The results are affected by the heat-electric power ratio of the prime movers and the value of heat. Due to the different characteristics of the prime mover, a main purpose of the CHP systems is determined before systems are selected.

연구논문 : 온실가스 감축을 위한 열병합발전 지원 정책 및 제도에 대한 고찰

정연미 ( Yeon Mi Jung ) 한국환경정책학회 2010 環境政策 Vol.18 No.2

The policy measurements and constitution for CHP in EU, Germany and Korea are analyzed in context of climate change mitigation. The policy implications for CHP and climate change mitigation policy in Korea are derived through the comparative policy analysis of EU and German climate change mitigation policy considering the promotion of CHP for climate change mitigation and the role of CHP under integrated energy supply policy in the national level based on integrated energy supply Act of Korea. Chapter 2 shows the climate change mitigation and the role of CHP following the introduction. In chapter 3, the cases of policy for promotion of CHP in EU and Germany are reinterpretated in aspects of Korea Initiative of CHP for climate change mitigation. In chapter 4, Korea Initiative of CHP for climate change mitigation and lessons from case study on climate mitigation policy measurements and constitution for CHP in EU and Germany are analyzed. Finally, in chapter 5 the results of analysis are summarized and then the limits of this investigation and research issues in the future are suggested.

기계 학습과 주요 변수를 활용한 열병합발전 시스템 열 수요량 예측

안유선,김혜진,이상규,김병선 대한설비공학회 2019 설비공학 논문집 Vol.31 No.8

This study aimed to minimize the wasted heat by predicting the amount of heat energy consumed a day before heating. The flow rate and schedule variables data were measured in the apartment using cogeneration system. This study used ANN and SVM as machine learning prediction algorithms and was verified by CvRMSE and MBE based on the criteria provided by ASHRAE Guideline 14. As a result, ANN derived an error of CvRMSE 8.75% and MBE 7.13%, respectively. The SVM was classified into three cases, which satisfied all the criteria except for linear of CvRMSE. Thus, using the actual measured heating energy usage data, machine learning can be used to predict a reliable level of thermal energy usage. 본 연구 결과로 열 에너지 사용량을 미리 예측하여 하루 단위로 미리 운영 방식을 계획해 적용한다면 외기 온도를 이용하여 운전을 하는 기존과 달리, 계획적인 운전으로 열 에너지 공급과 사용량 차이를 최소화하여 환경적, 효율적으로 합리적인 결과를 도출할 수 있다. 또한 사용자의 만족도를 높일 뿐만 아니라 열 관리자에게 원활한 의사결정 판단에 도움을 줄 수 있다. 다만 본 연구 결과 도출을 위한 데이터 수집 시 스케줄 및 전날 열 에너지 사용량 데이터화는 실측 및 수기로 작성하기에 번거로움이 따른다. 또한, 예측 모델을 개발하는 기초 연구로서 열병합 발전시스템을 사용하는 특정 건물의 데이터를 사용하였는데 실증을 고려한 향후 연구에서는 특정 건물이 아닌 다양성이 확보된 연구로 진행되어야 한다. 본 연구의 결과는 실제 측정된 열 에너지 수요량 데이터를 활용해 신뢰할 수 있는 수준의 다음 날 열 에너지 수요량을 예측할 수 있었다. 향후 예측한 모델이 열병합 발전시스템에서 적용하여 낭비되는 폐열을 최소화하여 에너지 절약을 도모하고, 전날 측정 가능한 간단한 데이터들을 이용해 열 공급자들의 열량 예측 및 운영 계획에 편의를 기여할 것으로 기대한다.

흡수식 칠러를 장착한 마이크로터빈 구동 열병합시스템의 성능 해석

윤린(Rin Yun),한승동(Seungdong Han) 대한설비공학회 2008 설비공학 논문집 Vol.20 No.7

The performance of a microturbine CHP system equipped with an absorption chiller was analyzed by modeling it. The microturbine with recuperator was simulated with the Brayton cycle model. The mass flow rate and available heat energy of the exhaust gas from the microturbine were simulated. These results were utilized as input values for the generator of the absorption chiller. The absorption chiller is a single-effect air cooled type with a solution heat exchanger. The heat input into the generator was proportional to the heat transfer rate and the UA values of the heat exchangers of the absorption chiller. Furthermore, the COP of the absorption chiller increased with respect to an increase of the heat input into the generator, under the sufficient evaporator capacity condition. When the capacity of the CHP system increased from 30 to 60 ㎾, the mass flow rate of the LiBr for the absorption chiller doubled, and the UA values for evaporator and condenser increased by factors of x3.9 and x3.4, respectively, under the same COP condition.

복합열병합발전에서 생산된 전기와 온수의 원가산정

김덕진(Deok-Jin Kim) 대한설비공학회 2009 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2009 No.-

When various kinds of outputs are produced from a single energy system, the methodology which allocates the common cost to each output cost is very important because it is directly related with the profit and loss of producers and purchasers. In the cost allocation methodology of the electricity and heat on a cogeneration, there are energy method, work method, proportional method, benefit distribution method, various exergetic methods, and so on. On the other hand, we have proposed a wonergy methodology that can be applied to any system. The definition of this methodology is that the cost flow of the product is proportion to the amount of wonergy input. Where, wonergy is an energy that can equally evaluate the worth of each product. Any energy can be applied to the wonergy. In this study, we applied this methodology to a combined cycle cogeneration that produces 314.1 ㎿ of electricity and 279.4 Gcal/h of hot water, and then we allocated 26,900 $/h of fuel cost to electricity cost and hot water cost. Also, we compared with various cost allocation methods. As the result, we conclude that the exergy method evaluates the worth of electricity and heat most reasonably.

CHP Capacity Optimizer를 이용한 건물 열병합 시스템의 경제성 평가

윤린(Rin Yun) 대한설비공학회 2008 설비공학 논문집 Vol.20 No.5

This paper presents and analyzes the effects of on-grid electricity cost, fuel price and initial capital cost of a CHP system, on the optimum DG and AC capacity and NPV, by using the ORNL CHP Capacity Optimizer, which was applied to a library in a university. By considering the current domestic energy cost and initial capital cost, it is shown that the installation and operation of the CHP system is not economical. However, with the current domestic CHP installation cost and fuel price, the NPV achieved by the installation of CHP system is greater when the on-grid electricity price is a factor of x1.5 the present value. Regarding the initial capital cost of the CHP system, the reduction of the DG cost is much more economical than that of the AC cost, with respect to NPV. Electricity cost and fuel price have opposite effects on NPV, and NPV is more sensitive to an increase of the electricity cost than an increase of the fuel price.

열병합발전에서 비용배분 방법론의 합리성 검토

김덕진,최병렬 한국에너지학회 2020 에너지공학 Vol.29 No.2

단일 에너지 시스템으로부터 다양한 종류의 제품이 생산될 때, 공통비를 각 제품으로 배분하는 방법론은 생산자와 구매자의 손익과 직접적으로 관련되기 때문에 매우 중요하다. 열병합발전에서 전기와 열의 비용배분 방법론에는 Heat 방법, Work 방법, Benefit distribution 방법, Exergy 방법 등이 있다. 전 세계적으로 Benefit distribution 방법이 가장 많이 알려져 있고, Exergy 방법은 열공학자들 사이에서 크게 인정받고 있다. 검토 결과Benefit distribution 방법은 일반 상식과 어긋나는 결과가 도출되어 합리성이 낮고, Exergy 방법은 일반 상식과일치하는 결과가 도출되어 합리성이 높다고 판단된다. 회계학에서는 메리트 방법론으로 계산하여 그 결과를 생산자와 구매자 간의 협상에 활용하고 있으나, 열공학에서는 엑서지 방법론의 합리성을 논문으로만 서술하고 있다. 본 연구의 목적은 메리트 방법론과 엑서지 방법론의 합리성을 비교 검토하는 데 있으며, 생산자와 구매자가각 방법론의 합리성을 이해할 수 있도록 세부적으로 서술하고자 한다.