지속가능한 전력시스템과 천연가스

2005. 4. 21

조영탁( 한밭대학교 경제학과 )

1) 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

1. 전력시스템의 유형

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 IT 화

- 복합화력 , 소형열병합 , 연료전지 , 태양광 , 풍력

- 송배전상 IT 기술 접목 (Power Electronics) 과 분산형 네트워크의 가능성

에너지원 : 재생가능 에너지원과 수소의 등장

☞ 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

1) 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)’

※ 2017 년 원전과 석탄의 발전량 비중이 85% 에 근접 ( 제 2 차 전력수급계획 )

2. 한국의 전력시스템과 변화전략

☞ 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 )

2) 전력시스템의 변화방향 : 수요관리하의 전원구성변화

수요관리의 본격화

- 효율 (Efficiency) 중시 = 부하관리가 아닌 효율관리

- 규모 (Scale) 중시 = 수요패턴 자체의 변화

- 목표 (Target) 중시 = Forecasting 에 Backcasting 의 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’

3) 전원시스템 변화상의 현실적 제약조건

수요관리 = 공격적인 수요관리를 감안해도 2015 년 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

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 M

arket 에서 Buyer’s Market 으로 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

☞ 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

1) 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

3. 전력시스템 변화와 천연가스

재생 에너지원 / 수소저탄소 / 수소친화성화석연료에너지원

중소규모 기술 /분권형 기술

중소규모 기술 / 분권형 기술

대규모 발전기술 /중앙집중형 송배전기술기술

다양한 다수의 사업자/ 소비지 밀착형

다수의 사업자 / 소비지 근접형

소수의 사업자/ 소비지 인접형시장및산업

경제성 +환경성 +사회성환경성 + 사회성경제성 가치관

과도기적 요소전통적 요소새로운 시스템

전통적 시스템의 내부 개선 

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

3) 소형열병합의 전환기적 의미

발전방식 자체의 변화를 통해 전통적 시스템 (CBP 시장 ) 의 힘을 우회하여 분권형 전력시장 창출

환경친화적이고 사회적 수용성이 높은 분산형 전원으로 태양열 , 태양광과의 결합 혹은 연료전지 CHP( 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

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 )

4. 천연가스 , 재생가능에너지 그리고 수소

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

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 .

5. 결론 : 전력시스템 전환과 천연가스

감 사 합 니 다 !