열병합발전의 합리적인 열·전기 생산원가 산정을 위한 가치에너지 및 엑서지 방법론의 적용과 정책적 시사점 연구 doc_id PCY_201501190937079391_5

둘째, 열병합발전은 노후화, 운전 오작동 등에 의해 전기생산량이 설계치에 비해 감소하면, 열생산량은 이론적으로 줄어든 전기생산량 만큼 증가하게 된다. 즉 발전효율이 떨어져 실제 운전 발전원가가 설계치에 비해 상대적으로 높아진다. 설비 노후화와 운전 오작동 등으로 발생한 성능저하(발전효율 감소)가 열과 전력의 생산원가에 영향을 미치게 될 때 객관적인 판단 기준이 될 수 있는 것이 시스템 설계치이다. 즉 회계학적 방법론에서는 발전효율과 열생산효율이 핵심인자이며, 그 값으로 실제 가동 중인 값과 설계 값 중 어느 것을 실적치의 비용배분에 적용해야 하는지는 검토되어야 한다. 셋째, 엑서지 방법론을 적용하기 위해서는 시스템 내부 해석이 필수적이다. 비용배분을 위해서는 시스템 내부의 각 온도, 압력, 질량이 반드시 주어져야 하나, 자료 확보가 어려워 설계 열평형선도를 기준으로 엑서지 방법론을 수행하였다. 본 절에서는 가스터빈에서 전력을 생산하고 열을 최대로 생산하는 Mode IV와 시스템 효율이 가장 높은 Mode Ⅰ의 설계 열평형선도를 활용하여 비용배분을 시산하였다. 시스템에 투입된 연료의 발열량 중 어느 정도가 유효하게 이용되고 어떤 열손실을 일으키고 있는가를 나타낸 것이 열평형도이다. 신규 열병합발전설비의 열평형도에는 주어진 운전조건(발전능력, 열생산능력, 외기온도, 운전모드, 연료발열량 등)에서의 에너지 흐름을 나타나고 있다. 이와 같은 설계치에 반영되어 있는 정보를 활용하여 통상적인 비용배분이나 원가산정을 할 수 있다. 설계치를 활용한 비용배분 및 원가산정을 수행하는 이유는 크게 세 가지로 볼 수 있다. 첫째, 전기와 열의 비용배분에 대한 객관성은 가치에너지 계산의 정밀도에 크게 의존한다. 정확한 가치에너지량을 계산하기 위해서는 시스템 내부 해석이 이루어져야 하며, 이는 시스템 측정을 통하여서만 해석 자료를 확보할 수 있다. 즉 운전에 대한 내부 측정과 데이터의 해석은 투입된 실제 가치에너지량을 정확히 계산하기 위해 필요하나 일반적으로 이런 측정 자료는 쉽게 얻을 수 없다. 본 절에서는 설계 열평형선도를 해석함으로서, 가치에너지량을 도출하려 노력하였다. 설계 자료에는 시스템 운전과 관련한 표준적인 에너지 흐름이 나타나 있으므로 원가배분 및 원가산정이 가능하다. 실증분석의 주요 결과와 의미는 다음과 같다. 첫째, 두 케이스의 실증분석에서 운영실적 자료에 의한 열원가비가 설계 열평형도 자료의 경우보다 낮았다. 이는 설계치보다 발전효율이 하락하여 전기측에 비용부담이 증가하여 상대적으로 열측 비용부담이 줄어들었기 때문인 것으로 해석된다. 둘째, 실증분석은 발전소 내에서 발생하는 변동비(연료비)만을 가치에너지 배분방법에 따라 열과 전기의 생산원가비를 산출하였다. 여기에 고정비를 포함하면 실질 생산원가를 구할 수 있으며, 적정 투자보수와 판매관리비용 등이 포함되면 총괄원가가 도출된다. 총괄원가와 생산원가와의 이격의 정도에 따라 열과 전력의 요금정책이 마련되고 조정될 수 있다. 셋째, 세밀한 비용배분 및 원가산정을 위해서는 가치에너지 방법론에 필요한 다양한 데이터의 확보에 노력해야 한다. 특히 엑서지 방법에 의한 비용배분을 위해서는 열역학적 자료가 필요한데, 관련 자료를 확보하기 위해서는 별도의 데이터 측정 프로그램이 필요하다. 현행의 설계 열평형도에는 누락된 정보가 많아 엑서지 방법론을 적용하기 위해 관련 자료를 가정(또는 추정)하였다. 운영실적 자료에 의한 회계학적 방법에서도 운전모드별 시간대별 열과 전기의 생산량, 투입연료량 등에 대한 방대한 자료를 처리할 수 있어야 한다. 본 연구의 가치에너지방법론은 열경제학적인 접근법인 엑서지 방법론을 포함하여 여러 가지 방법론의 결과를 일목요연하게 제시한다. 다양한 결과 중에 여건에 부합하는 방법론의 선택은 집단에너지사업자나 정부에게 긍정적인 영향을 줄 수 있다. 즉 열병합발전에서 생산되는 지역난방열이 집단에너지사업자에게 적절한 가격으로 도매 공급되기 위해서는 열생산원가가 합리적으로 산정되어야 한다. 또 시장 규제자인 정부는 열사업자와 전기사업자간의 바람직한 생산원가 배분을 유인해야하기 때문이다. 동 연구에서 살펴볼 수 있는 정책적 시사점은 크게 두 가지로 나타난다. 우선, 에너지 가치별 원가계산이 가능한 방법론의 적용은 정부의 에너지효율화 정책과 가격(요금)정책을 연계시킬 수 있어 정책의 일관성을 유지시킨다는 점이다. 그리고 둘째는 가치에너지 개념의 도입･적용으로 요금정책의 기조를 변화시킬 수 있다. 특히 엑서지 방법론은 에너지흐름에 따라 비용을 산정할 수 있으므로 소비자 단위의 요금제의 도입도 검토할 수 있게 한다. 이러한 정책변화를 유도하기 위해서는 향후 보다 더 구체적으로 연구･검토되어야 할 부분도 적지 않다. 우선 열병합발전 관련 자료의 정비가 필요하다. 변동비(연료비)에 대한 정보는 비교적 정확하게 수집 및 분석되고 있으나, 설비투자비 등의 고정비용 분야는 그렇지 못하다. 본 연구의 실증분석에서도 변동비인 연료비만으로 원가비율을 산정하고 있다. 특히 고정비의 전기전용비용이 열전용비용보다 상당히 높게 책정되는 사례도 있으므로 분석대상 설비와 관련하여 객관적이고 합리적인 자료 확보가 필요하다. 둘째, 원가분석과 연계된 열병합발전 관련 정책 연구가 요청된다. 본 분석방법론으로 산출된 열과 전기의 생산원가가 실질적인 소비자 요금과 어떤 관계를 유지하는 것이 바람직한지에 대한 연구가 필요하다. 예를 들면 수도권 분산전원이 요청되는 상황에서 수도권 열병합발전의 전기 및 열의 원가분석이 열 요금이나 열거래, 전력시장에서의 열병합발전의 위상 정립에 합리적으로 영향을 미칠 수 있어야 한다.