열병합발전의 효율적 운영과 합리적 가격 결정을 위한 열과 전기 간의 다양한 비용배분 방법론 및 특성 분석 doc_id PCY_201501190937079391_2

집단에너지사업의 도입과 더불어 논의되어 오던 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. 이러한 비용배분방법론들은 지나치게 열 편향으로 가격이 결정되거나, 시스템 내부의 에너지 가치를 반영하지 못함으로써 투입연료를 효율적으로 활용하는데 한계가 있다는 지적을 받아 왔다. 그리고 기존의 비용배분 방법론에 있어서 매우 중요하게 다뤄지던 열과 전기의 효율계수도 대체설비 효율의 적격성이나 타당성에 대한 논란도 발생하고 있다. 열과 전기의 비용을 직접배분, 간접배분으로 나누고 직접배분은 발전비용과 열생산비용을 고정비와 변동비로 구분하지 않고, 열병합설비의 연간총비용을 직접 발전비용과 열생산 비용으로 배분하고 있다. 직접 배분 방식으로는 Margen방식, 동일할인방식 등이 있다. 또 간접배분은 열병합설비의 총비용을 고정비(연료비 기준)와 변동비(설비투자비 기준)로 나누어 배분하며, 자본비용에 대한 세부 정보가 필요하다. 연료비에 의한 공통비 배분방식과 설비비용에 기준한 공통비 배분방식으로 구분한다. 연료비 기준 방법으로는 열 및 전기할인 방식, 물리적 방식, 생산량 기준 방식이 있다. 그리고 투자비 기준으로는 Stancescu-Badea방식과 Leung 방식이 있다. 열병합발전의 비용배분에 있어서는 비용을 고정비와 변동비를 구분하는 것이 중요한데, 이는 고정비와 변동비가 각각의 다른 방법으로 배분되기 때문이다. 고정비는 일반적으로 자본비용(설치비용 및 융자 이자 포함), 노동비용, 고정된 유지보수비용, 예비전력비용, 보험료 등이 포함된다. 그리고 변동비는 보통 연료비와 기타 생산관련 비용 즉, 윤활유, 화학약품, 가변 유지보수비용 등이다. 특히 열병합발전에 있어서 집단에너지사업과 전기사업으로 구분되고 있는 경우의 원가배분 방안은 사업자의 입장에 따라 달라진다. 열병합발전 설비를 난방사업자가 소유하여 운영할 경우 전력은 부산물로 취급되고, 반대로 전기사업자가 운영할 경우 열이 부산물로 다루어 질 수 있다. 전력의 경우 전국적인 소비시장을 가지며 경쟁적이나, 열의 경우 지역적으로 한정되고 독점적이다. 열병합발전의 공통비 배분방법에 따라 열병합발전의 편익이 열 또는 전기에 편중될 수 있으므로 합리적인 배분방안의 모색이 정책적으로나 기업 경영전략 차원에서도 매우 중요한 사안이 되고 있다. 열병합발전 비용배분에 대한 대표적인 방법으로 미국 오크리지 연구소(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)에서 제안한 방법들과 세계은행 보고서가 제안한 방법들이 있다. 최근에는 에너지효율을 강조할 수 있는 열경제학적 관점에서의 비용을 배분하려는 추세가 강화되고 있다. ORNL 비용배분방식에서 원가배분의 공평성을 감안할 때 동일할인방식과 물리적 연료소비량기준 방식을 선택할 수 있다. 그러나 동일할인방식은 고정비와 변동비를 총괄하여 배분하는 방식이기 때문에 원가배분에 왜곡이 발생될 수 있다. 그리고 물리적 연료소비량기준 방식은 CHP 공정에서 발생되는 열역학적 해석이 필요하며 복잡한 계산과정을 거쳐야 한다. World Bank의 비용배분방식 분류에서는 CHP 편익을 합리적으로 열과 전기에 배분한다는 측면에서 Exergy 기준배분과 편익분배방법이 선호된다. 그러나 Exergy 방법은 ORNL의 물리적 방식과 마찬가지로 열역학적 과정에 대한 이해가 필요하다. 편익배분방법은 ORNL의 동일할인방식과 유사하면서 고정비와 변동비를 별도로 취급하는 개선된 방식으로 볼 수 있다. 고정비 배분을 위한 대체설비기준에서는 전용설비비용이나 분리비용에 대한 정보가 필요하다. 변동비 배분을 위한 방법으로는 열병합발전의 메리트인 에너지절감량을 대체설비의 투입량비율로 배분하는 방법인 슐리(E.Shuly) 방법론이 동일비율로 배분을 하는 슐츠(E.Shulz) 방법론보다는 합리적인 것으로 판단된다. World Bank 보고서의 비용배분 방법론은 고정비와 변동비를 분리하여 다루고 있다. 변동비에 대한 비용배분 방법은 열역학 방법론(에너지방법, Work방법, Exergy방법 등), 에너지공급 대체 방법, 비율 배분방안, 편익분배 방법 등이 있다. 고정비용 배분방안으로는 에너지공급대체방법(Alternative energy supply method), 편익분배방법(Benefit distribution method), 설비공유 방법(Capacity sharing method), 그리고 편익위험분담방법(Benefit Risk Sharing Method) 등이 있다. 열병합발전의 비용배분방법에 에너지시장의 개방정도에 따른 위험과 편익이 고려되기도 한다. 전기는 경쟁시장에 공급되므로 위험이 상대적으로 높은 반면, 열은 독점시장에 공급되므로 전기보다 덜 위험하다. 따라서 편익분배에 있어서 전기 및 열 시장에 대한 위험의 차이도 고려되어야 한다는 입장이다. 90년대 초에 분당, 일산 등 수도권 신도시 개발과 더불어 대규모 열병합발전이 도입되었다. 신규 열병합발전시설에 기존 설비를 개조할 경우에 감발량 보상방식을 적용하면 지나치게 열측에 편익이 편중되고 전기측 부담이 매우 커진다. 이에 열병합발전의 편익을 열과 전기측에 합리적으로 배분하는 방안을 모색하게 되었다. 전기연구원(1995) 보고서는 고정비에 대해서는 대체설비기준의 대체타당지출법으로 편익(열병합발전에 따른 연료 절감량)을 배분하는 것이 가장 적절한 것으로 평가하였다. 계산 방법은 공통비용을 대체설비비에서 전용비용을 제외한 잔여편익 비율로 배분한 후 전용비용과 합산한다. 변동비에 대해서는 열과 전기의 대체공급설비기준에 의한 연료투입량 비율대로 편익을 배분하는 슐리 방법론이 합리적인 방안으로 부각되었다. 안산지역난방 열요금 산정 용역(1998)에 나타난 비용배분 방법론도 공통비용 배분방법은 열병합발전설비에 직접 관련되어 발생되는 원가의 배부는 원칙적으로 슐리 방법론을 적용하였다. 기타 항목에 대해서는 생산량기준으로 배부하고 있다. 회계적인 방안으로 열병합발전에서 발생한 비용을 변동비와 고정비로 구분하여 배분하지 않고 총비용에 대해 완전 배부하는 방법론(FDC, Fully Distributed Cost)이 있다. 이 방안은 변동비만으로 가격을 결정하는 한계비용 가격결정에 대비되는 개념이다. 생산비 가운데 전력이나 열부문에 직접 배분할 수 없는 공동투입요소 비용 혹은 고정비용을 관련 자료에 입각하여 판매수익비율, 생산량 비율, 또는 잠재수익비율로 나누어 주는 방법으로, 현실적으로 많이 활용되는 방안이다. 열병합발전의 열 전기 비용배분에 대한 특별한 대안이 없는 경우 대부분의 기업에서는 매출액 기준으로 공통비용을 배분하고 있다. 열경제학적 방법론으로는 엑서지(Exergy) 방안이 대표적이다. 열과 전기에 대한 공통비용을 열과 전기의 엑서지 흐름에 기초하여 배분한다. 엑서지란 에너지의 질을 나타내는 열역학 용어로, 주어진 환경조건에서 어떤 시스템으로부터 외부로 꺼낼 수 있는 최대의 기계적인 일량(work)을 말한다. 에너지는 공정에 사용되면 에너지 품질과 일량이 감소하여 엑서지가 하락한다. 이를 통하여 발전기 열역학적 공정 흐름의 엑서지를 산출할 수 있다.