지속가능한 전력시스템과 천연가스

1. 지속가능한 전력시스템과 천연가스 2005. 4. 21 조영탁 (한밭대학교 경제학과)

2. 1. 전력시스템의 유형 • 지속가능한 전력시스템 :수요관리 중심의 연성에너지경로(soft-energy path) • 가치관 : 환경성, 사회성, 경제성간의 조화 • 산업 및 시장 : 다양한 다수의 사업자 / 소비지 밀착형(JIP 혹은 Prosumer) • 기술 : 중소규모 발전기술 / 분산형 네트워크 기술 • 에너지원 : 친환경적인 재생가능 에너지(다양성) • 2) 전통적인 전력시스템 :공급확충 중심의 경성에너지경로 (hard-energy path) • 가치관 : 경제성 중심 • 산업 및 시장 : 수직통합형 독과점 사업자 / 소비지 원격형 • 기술 : 대규모 기술 / 중앙집중형 네트워크 기술 • 에너지원 : 화석연료 및 고갈성 에너지

3. 3) 최근 전력시스템의 내외적인 여건변화: 새로운 전력시스템의 맹아 • 가치관 : 환경성(쿄토의정서)과 사회성(지역간 세대간 갈등)의 부각 • 산업 및 시장 : 독과점적인 전력 및 에너지산업의 구조개편 • 기술 : 중소규모의 발전기술 등장과 송배전의 IT화 • - 복합화력, 소형열병합, 연료전지, 태양광, 풍력 • - 송배전상 IT기술 접목(Power Electronics)과 분산형 네트워크의 가능성 • 에너지원 : 재생가능 에너지원과 수소의 등장

4. ☞ Socio-Technological Regime(가치관, 경제, 과학기술간의 구조화된 체계)으로서 전통적 시스템의 견고성 ☞‘전통적 시스템의 내부개선’과 아울러 새로운 요소들의 결합에 의한 ‘새 로운 시스템’의 형성을 모색

5. 2. 한국의 전력시스템과 변화전략 • 한국의 전력시스템 • 가치관 : 경제성과 환경성/사회성간의 갈등심화  • 산업 및 시장 - 경제성중심의 산업구조개편 - 발전원간 불공정한 경쟁 • 기술 : 대규모 발전설비와 중앙집중형 네트워크 기술 • 에너지원 : 원자력과 석탄으로의 ‘잠김현상(lock-in)’ ※2017년 원전과 석탄의 발전량 비중이 85%에 근접(제2차 전력수급계획)

6. ☞ 원전과 석탄발전에 기초한 기술적, 시장산업적 구조가 경제성과 환경성/사회성간의 충돌을 유발(ST System 자체의 문제) ☞ 현재의 제도적 및 기술적 토대 하에서 단순한 시장경쟁 도입만으로는 문제 해결이 어려움 ☞ 경제성의 관점에 국한되어 있는 전력산업구조개편의 시야 확대가 필요(가치관의 변화, 과학 기술의 변화를 반영하는 전력시스템 구축)

7. 2) 전력시스템의 변화방향: 수요관리하의 전원구성변화 • 수요관리의 본격화 • - 효율(Efficiency)중시 = 부하관리가 아닌 효율관리 • - 규모(Scale)중시 = 수요패턴 자체의 변화 • - 목표(Target)중시 = Forecasting에 Backcasting의 관점 결합 • 전원구성의 변화 - 원전 및 석탄비중의 재검토 = 전통적 시스템으로의 잠김방지 ※프랑스의 원전 잠김현상 - 환경친화적 에너지원의 확대 = 발전원과 발전방식의 다양화 ※다양성은 혼잡성이 아니라 시큐리티과 지속가능성의 지표 ※기후변화협약은 에너지분야의 ‘생물종 다양성 협약’

8. 3) 전원시스템 변화상의 현실적 제약조건 • 수요관리 = 공격적인 수요관리를 감안해도 2015년 이후에 증가세 둔화 • - 낮은 전력가격으로 인한 방만한 전력소비패턴 • - 소득증가에 따른 전력수요의 자연적 증가 • - 전력 다소비산업의 존재 • 재생가능한 에너지 • - 기술진전, 산업화, 시장형성간의 선순환 구축이 필요 • - 선순환을 통한 보급확대에 장기간 소요

9. 4) 전환기의 브릿지 전략 : LNG 발전의 위상제고로 원전 및 석탄으로의 잠김현상을 방지하면서 재생가능에너지의 비중 확대에 이르기까지 안정적인 가교 역할 수행(Bridge to Sustainable Energy Regime) • LNG의 국제수급 및 도입조건 등 LNG발전을 둘러싼 국내외 여건 호전(Seller’s Market에서 Buyer’s Market으로 전환/발전원간 공정경쟁 요구) • 현재 기술적 및 시장산업적 시스템 하에서 환경성, 사회성, 경제성간 조화 가능 • 소형열병합의 경우 분산형 전원 도입의 선도적 역할 및 사회적 학습효과 유발 • 에너지원의 특성이나 설비기술적 특성이 지닌 수소친화성

10. ☞시스템 변화를 위한 전략 키워드 • 전통적 시스템의 개선 전략 - 전원구성에서 환경성과 사회성 비중 제고 - 기존 발전원간 공정경쟁 여건 조성 • 새로운 시스템의 형성 전략(Strategic Niche Management) - 전통적 시스템의 힘으로부터 ‘틈새공간’을 보호 - 틈새공간 내에서 새로운 요소들간의 공진화적 과정 관리 (Technology-Push 전략이나 Market-Pull 전략과 구별) - 성급한 ‘선택과 집중’보다 ‘다양한 기술적 옵션 유지’가 중요

11. 3. 전력시스템 변화와 천연가스 • 시스템 전환과 LNG발전의 양면성 • 전통적 시스템 내부의 개선과 새로운 시스템의 형성 간의 공존과 상호작용 • 전통적 시스템 내부의 점진적 개선과정에서 새로운 시스템으로의 형성과정에 도움이 되는 방식이 있다면 그것을 택하는 것이 유리 • LNG발전의 경우 전통적 시스템의 개선과정이면서 동시에 새로운 시스템의 요소 - 복합화력 = 전통적 시스템하에서 환경성, 사회성, 경제성의 조화 - 소형열병합 = 새로운 시스템적 요소 체현

12. 전통적 시스템의 내부 개선 새로운 시스템 전통적 요소 과도기적 요소 가치관 경제성  환경성 + 사회성 경제성+환경성+사회성 시장및산업 소수의 사업자 /소비지 인접형 다수의 사업자 /소비지 근접형 다양한 다수의 사업자 /소비지 밀착형 기술 대규모 발전기술/ 중앙집중형 송배전기술 중소규모 기술/ 분권형 기술 중소규모 기술/ 분권형 기술 에너지원 화석연료 저탄소/수소친화성 재생 에너지원/수소

13. 2) 소형열병합의 장단점 • 소형열병합의 장점 - 이산화탄소 절감 - 전력의 夏高冬低와 가스의 夏低冬高간의 보완 효과 • - 발전 입지를 둘러싼 갈등 완화 • - 송전선로 및 열손실 감소 • - 분산형 전력시스템에 대한 사회적 학습효과 • 소형열병합의 개선점 • - 열전비문제로 인한 초기 투자비과다 및 하계 잉여열 처리문제 • - NOx 문제의 해결 • - 한전, 지역난방공사와의 갈등 해소

14. 3) 소형열병합의 전환기적 의미 • 발전방식 자체의 변화를 통해 전통적 시스템(CBP시장)의 힘을 우회하여 분권형 전력시장 창출 • 환경친화적이고 사회적 수용성이 높은 분산형 전원으로 태양열,태양광과의 결합 혹은 연료전지CHP(가정용 연료전지)로 진화 가능 ※ 연료전지 = 친환경성, 분산형, 다양한 방식과 규모(PA/MC/SO) 등 새로운 전력시스템적 성격 • 전력과 가스의 융합이라는 세계적 추세에 부합(grid 전기가 아닌 pipeline 전기) • 소형열병합의 시장형성은 사회적 학습과 제도변화를 통해 이후 ‘틈새공간’에서 성장한 환경친화적인 분산형 전원의 시장 진입에 기여

15. 4. 천연가스, 재생가능에너지 그리고 수소 • 1) 에너지원의 변천 • 나무 – 석탄 – 석유 – 천연가스 - 차세대 에너지원(?) • 논리적 귀결로서 탄소가 없고 기체인 수소(energy carrier ?) • 2) 새로운 시스템과 수소 :재생가능한 에너지의 기술적 보완수단(태양-수소체제) • 저장에 의한 간헐성 보완  • - 재생가능한 분산형 시스템의 안정화에 기여 • - 간헐성 보완상 효율성 개선이 필요(전기분해-압축저장-연료전지)    • 재생가능한 에너지의 운송 • - 재생가능한 에너지 분포의 지역적 불균등 보완 • - 전기분해법 이외에 재생가능한 에너지원에 의한 수소제조방식 개발 필요 • (열화학적 방법, 광촉매적 방법, 생물학적 방법)

16. 3) 전통적 시스템과 수소 : 전통에너지원의 변형수단(과도기적 차원) • 화석연료의 수소화 : 이산화탄소의 안정적이고 경제적인 분리처리기술이 전제 • 원자력의 수소화 : 사회적 수용성과 방사성폐기물 문제 • 4) 천연가스와 수소: 과도기 차원에서 유력한 대안(사용분야별 차이는 존재) • 수소변형 과정상 환경성, 사회성, 경제성의 조화 중요 • 천연가스 개질방식(SR)은 이미 상용화 기술 • 기체취급기술 및 관련설비, 파이프라인 인프라의 활용

19. 5. 결론 : 전력시스템 전환과 천연가스 • 천연가스는 전통적 시스템과 재생가능한 시스템간의 브릿지 역할 수행 • 천연가스는 전통적인 시스템의 내부개선이면서 새로운 시스템적 요소를 구현 • 수소는 재생가능한 에너지원과 결합될 때 새로운 시스템적 요소로 기능 - 과도기적으로 전통에너지원과의 공유코드로 활용가능 - 전통적인 에너지원의 수소변형에 환경성, 사회성, 경제성의 조화 준수 - 천연가스가 과도기적 차원에서의 수소화에 가장 유력한 방식 • 새로운 시스템하에서 모든 에너지원이 수소로 전환되어 획일화되는 것은 효율의 측면, 환경의 측면 그리고 이용상의 다양성을 위해서 바람직하지 않음.

20. 감 사 합 니 다!