열병합발전의 열경제학적 비용 배분 기법 연구

단일 시스템으로부터 두 종류 이상의 제품이 동시에 생산될 경우, 각 제품의 비용배분 또는 원가산정은 생산자와 구매자의 손익에 직접 관계되기 때문에 매우 중요하다. 에너지부문에서 대표적인 복합생산물은 열병합발전의 전기와 열이다. 열병합발전에서 비용배분이란 연료비, 동력비, 용수비, 인건비, 초기투자비, 감가상각비, 유지보수비, 각종 세액 등의 비용을 전기와 열에 각각 배분하는 것을 뜻한다. 우리나라의 경우 한국산업개발연구원(1986)의 남서울지역난방사업의 열요금 산정 연구를 시작으로, 에너지경제연구원과 삼일회계법인 등을 중심으로 전기요금, 난방요금, 냉방요금, 냉수요금 등의 다양한 요금책정 및 비용배분 연구가 진행되었다. 에너지경제연구원(2008년) 연구에서는 상세하게 비용배분 방법을 다루고 있으며, 특히 덴마크, 스웨덴, 체코, 독일의 4개국을 대상으로 열병합발전에서의 열과 전기의 원가를 어떤 방법론으로 산정하는지가 조사되어 있다. 열병합발전은 소비지 인근에서 전기와 열을 동시에 공급함으로써 에너지이용효율을 높일 수 있다. 이때 발생하는 공통비용은 생산량, 판매량 등의 회계 자료를 기초로 배분될 수 있고, 상품 특성에 따라 생산과정의 내재된 가치를 반영할 수 있는 방법으로 배분될 수 있다. 최근 복합열병합발전 시스템에는 전기생산을 조절하여 열(또는 증기)을 생산하는 가변열전비 기술이 활용되고 있다. 즉 열병합발전은 투입연료의 이용효율을 극대화하기 위해 전기생산과 열 생산을 조합한다. 그러므로 열과 전기 생산의 공통비용을 배분함에 있어서 열생산을 위해 포기되는 전기는 열에 비해 어느 정도의 가치를 가지는가를 결정하는 것이 중요하게 된다. 열병합발전 시스템에서 전기와 열(증기)의 부하 규모나 패턴에 따라 열과 전기의 가치가 달라질 수 있다. 즉 고온고압의 증기가 필요한 지역에서는 열과 전기의 가치는 거의 동일하게 평가될 수 있지만, 난방만이 필요한 지역에서는 열의 가치가 전기보다 낮다. 비록 동일한 열량단위로 평가되었다고 해도 통상적으로 열과 전기의 가치를 1:1로 비교하여 합산할 수는 없다. 그 이유는 전기와 열은 생산 여건에 따라 일(work)을 할 수 있는 능력이 서로 다르기 때문이다. 비용배분이란 다목적 사업으로 건설되어 운영되는 설비의 고정비 및 변동비를 각 목적사업별로 합리적으로 배분하는 것이다. 즉, 2가지 이상 목적사업이 참여하는 공동프로젝트에서 발생하는 건설비, 운영유지비 및 기타 비용을 배분하는 절차를 말한다. 열병합발전소는 전기와 열의 생산을 위하여 건설・운영되는 설비로서 설비비용과 연료비 등 변동비용을 어떻게 각 목적별로 배분하느냐가 지역냉난방사업의 경쟁력 확보에 중요한 변수로 작용하고 있다. 열병합발전에서 생산된 열과 전기는 고정비와 변동비 부문에 공통비용을 발생시키고 있으며, 이러한 비용을 어떻게 합리적으로 배분할 것인가에 대한 방안이 다양하게 검토되어 왔다. 지금까지 여러 가지로 활용된 CHP 공통비용 배분은 정형화된 어떤 툴이 있는 것이 아니라 정부의 집단에너지정책 및 전력정책이나, 기업의 열과 전기 판매 전략 등을 고려하여 탄력적으로 적용하고 있다. 우리나라는 80년대 초 두 번에 걸친 국제 오일 쇼크 이후 에너지를 보다 효율적으로 활용하고자 하는 노력의 일환으로 집단에너지사업인 지역난방을 국가 주도적으로 추진하였다. 집단에너지 공급원으로 열과 전기를 동시에 생산할 수 있는 열병합발전설비를 도입하였다. 열병합발전은 에너지효율성이 높고, 신도시 등 대규모 소비지 인근에 발전소 부지를 확보할 수 있으며, 분산전원의 역할을 수행할 수 있다는 장점을 가진다. 또한 열병합발전은 90년대 들어 활발히 논의된 국제기후변화협약대응방안의 마련에도 긍정적으로 영향을 준다는 판단 아래 도입이 적극 권장되었다. 2000년도 이후 규제완화와 시장경쟁 상황에서는 집단에너지사업자인 열구매자(소비자)측은 저렴하게, 열생산자(공급자)인 발전사업자측은 가능한 한 비싸게 열가격을 책정하고자 하였다. 발전배열 공급자와 소비자 간의 열가격 협상에서 단위 원가를 결정하는 핵심적인 요소는 열병합발전의 원가배부기준을 어떻게 정하느냐에 의존하게 되었다. 원가배부기준은 열과 전기의 수급을 둘러싼 시장 환경이나 정책적 의지, 그리고 기술 수준 등과 밀접하게 관련되어 있다. 원가배부기준은 특히 정부정책이나 기업의 경영전략 등에 의하여 마련되는데, 그것은 통상적으로 쌍방이 납득할 만한 수준이어야 한다. 우리나라 지역난방의 효시인 남서울지역난방사업은 정부의 제5차경제사회개발 5개년계획의 일환으로 추진되었는데, 서울화력발전소를 열병합발전소로 개조하여 열부하 밀집지역(여의도지구, 동부이촌동지구, 반포지구)에 지역난방을 공급하기로 하였다. 동 계획의 경제성 분석에 따르면 한전의 열구입가는 마르겐(Margen)법을 기준으로 산정토록 하였다. 동 방법론에서는 열병합발전의 연간 총비용에서 전력판매수입을 제한 나머지를 열생산비용으로 한다. 이 방안은 일반발전소를 열병합발전소로 개조하여 운영할 때 열생산을 위해 추가로 소비되는 연료비용만을 열측에서 부담하므로 저렴하게 난방열을 공급받을 수 있었다. 1985년 7월 정부는 지역난방사업의 운영주체를 상법상의 법인(주식회사)으로 설립할 것을 결정하였고, 이에 따라 한국지역난방공사가 설립되었다. 초기 지역난방사업의 열생산 원가는 한전의 열병합발전에 의하여 추가로 발생되는 비용인 연료비만을 보상하는 마르겐법(일명, 감발량보상방식)을 적용하였다. 발전기술에 있어서 배압발전의 경우는 설계된 대로 열과 전기를 생산하지만, 복합가스터빈 열병합발전의 경우는 열과 전기의 수요에 따라 어느 정도는 각 생산물을 조절할 수 있다. 복합열병합발전은 운전모드별 열과 전기의 생산량에 따라 비용배분 방법도 달라질 수 있다. 한편 설비가 복잡해지고 단위설비 또는 복합설비 내에서 발생하는 에너지의 가치와 그에 따른 비용에 관심이 높아짐에 따라 이를 근거로 생산물의 원가가 산정되어야 한다는 의견이 설득력을 얻고 있다. 특히 발전설비의 이용효율을 높이기 위한 진단 기술이 발달함에 따라 단위설비 내의 에너지흐름과 비용흐름이 동일하게 나타나야 한다는 열경제학적 방법론이 점점 더 관심을 끌고 있다. 이와 같이 열병합발전의 비용배분 방법은 사업 추진의 배경, 발전기술의 진전 등에 따라 정부 정책과 기업의 경영전략에 따라 매우 다양하게 나타난다. 제기되고 있는 많은 방법론들은 나름대로의 타당한 이유와 배경을 지니고 있기 때문에 어느 일방의 방법론이 반드시 옳다고 주장하기가 어렵다. 즉 우리나라 열병합발전의 비용배분은 집단에너지 도입시기에는 감소발전량 보상방법이, 집단에너지 보급시기에는 감소발전량 보상 방법과 편익배분 방법이 중심을 이루었다. 열병합발전의 열과 전기에 대한 비용배분 문제는 열과 전기에 대한 수급상황, 시장여건 등에 따라 방법론을 다르게 선택･적용되고 있다. 어느 상황에서나 적용할 수 있는 가장 합리적이고 최적의 방법론이 현실적으로 존재하지 않기 때문이다. 집단에너지 도입시기에는 감발량 보상방법으로, 집단에너지 보급시기에는 감발량 보상방법과 편익배분 방법을 중심으로 공통비용이 배분되었다. 그리고 민간자본의 진출이 허용된 2000년대 이후에는 도매 열요금 산정시에는 편익배분방법이 중심이 되고 있다. 그러나 계산의 편이성과 열가격의 안정성 유지를 위해 사업자의 열원가 계산에는 매출액 또는 생산량 기준을 적용하기도 하였다. 현행의 비용배분방법론들은 열 편향으로 가격이 결정되거나, 시스템 내부의 에너지 가치를 반영하지 못함으로써 자원을 효율적으로 활용하는데 한계가 있다는 지적을 받아 왔다. 그리고 비용배분 방법론에 있어서 매우 중요하게 다뤄지던 열과 전기의 효율계수도 대체설비 효율의 적격성이나 타당성에 대한 논란도 있다. 한편 열병합발전 비용에 대한 매출액 기준배분은 운용의 편리함은 인정되나 판매가격의 기저가 되는 원가가 판매시장의 영향을 받아 결정되는 모순을 가진다.