AHP기법을 이용한 발전업종 온실가스감축 기술.정책의 우선순위 및 감축효과 연구 - 이원구 (The Graduate School, Ajou University, 2016)
에너지는 한 국가의 경쟁력과 안보, 지속 가능한 발전 및 국민의 삶을 좌우하는 핵심적 요소이다. 그러나 과거의 경제성장을 위해 사용되어진 석탄․석유․가스 등의 화석연료는 지구 온난화의 주범인 이산화탄소를 배출함으로 심각한 기후변화문제를 야기시키고 있다. 이를 배경으로 1992년 기후변화협약이 국제적으로 채택되고, 우리나라도 기후변화에 예외가 될 수 없어, 2009년 개도국으로써 비의무감축국이지만 국제적 권고(IPCC)의 최고수준인 온실가스배출량 전망치(BAU : Business As Usual) 대비 30% 감축이라는 국가 감축목표를 2020년까지 설정하고 국제적으로 공포하였다. 한편, 발전업종 감축량은 국가 전체 감축량 233백만tCO2중에서 64.9백만톤이며, 감축률은 26.7%로 매우 높은 수준이다. 온실가스 배출량은 국가적으로 40%로 산업(16개 업종) 36%보다 높고, 가장 많은 비중을 차지하고 있다. 이를 위해 정부는 국가 온실가스감축로드맵(‘14년)에서 감축옵션(전원Mix․신재생에너지확대 등)에 대하여 세부적 실행안을 발표하였다. 그러나 발전업종은 당초 원전비중 확대에 따른 전원Mix가 감축량 목표중 제일 높았으나, 원전비중이 29%로 제한됨에 따라 기저발전으로 온실가스배출량이 높은 석탄화력발전이 대거 진입하게 되었다. 또한 기술적으로 공정이 단순한 구조 및 전력시장 제도 특성상 CBP(Cost Based-Pool) 시장으로 발전량이 전력거래소(KPX)에 의한 급전지시로 기동하게 되어 자발적으로 조절하지 못하여 온실가스를 감축하기가 거의 불가능한 근본적 한계가 있어, ’20년 발전부문의 온실가스 감축목표는 달성하기가 어려울 것으로 전망되고 있다. 본 논문은 이에따라 발전업종의 온실가스배출전망 대비 30%감축이라는 국가 감축목표 달성에 필요한 에너지․경제․환경 종합적 관점에서 우선순위적 기술과 정책의 도출․분석을 위해 AHP모형에 의해 분석을 하였고, 이를 기반한 감축옵션 등으로 온실가스감축효과에 대하여 제언코자 한다. 그리고 온실가스 감축 중기목표 달성을 위한 향후 정책믹스 구성을 제시하고, 비용 효과적이며 경쟁력 강화를 위한 최적의 방향에 대한 제언과 인사이트를 주고자 하였다. 먼저, 발전업종의 현재기술과 신기술 및 관련 정책들을 문헌조사와 전문가 의견을 수렴하면서 최종적으로 20개(정책12개, 기술 8개)를 선정하였다. AHP분석을 위한 전문가 선정은 국내 산학연(에너지·기후변화 관련) 20명에 대하여 E-mail을 통한 설문조사․인터뷰, 지속적인 feedback를 실시하면서 CR값이 0.15이하로 허용가능한 수준의 일관성이 확보 범위내에 있는 최종 15명을 대상으로 하였다. 우선순위 결정기준으로 공통평가지표와 대안간 평가지표를 설계하여 실시하였다. 공통평가지표는 대안간 직·간접 영향을 미치는 지표로 델파이 방식을 통해 쌍대비교를 하였는데, 1계층은 ①에너지(Energy) ②환경(Environment) ③경제(Economy)로 분류하였고, 2계층으로는 6가지의 평가기준을 도출하였다. 그리고 대안간 평가지표는 각각의 기술 및 정책에 대하여 절대비교방식인 등급척도를 계층별로 수행하였다. 등급은 5단계로 Very Good, Good, Moderrate, Poor, Very Poor로 나누어 분석하였으며, 각 단계별 중요도(가중치)는 0.062 ~ 1.0으로 선정하였다. 또한 종합적 결과로 공통 평가지표의 중요도 결과 가중치와 대안간 평가지표 결과에 대하여 각각 곱하여 조합한 분석결과를 우선순위로 제시하였다. 온실가스 감축효과 분석은 감축 우선순위가 높은 독립적 기술과 정책에 대하여 시나리오별로 실시하였고, 정책은 기술과의 중복성 배제 및 포트폴리오를 구축하여 산정하였다. 온실가스배출계수는 IPCC에 의한 탄소배출량 계수를 기준으로 적용하였다. AHP 분석결과, 공통평가지표인 제1층에서는 “에너지”에 가장 큰 가중치가 있는 것으로 나타났고, 제2계층은 전력수급안정(0.296), 영업이익(0.248), 수요관리강화(0.203) 등의 순으로 분석되었다. 기술대안간 중요도·공통지표별 가중치에 의한 종합결과 초초임계압(USC)이 가장 높은 것으로 분석되었고, 정책부문은 대안간 중요도 평가지표에서는 기술개발(R&D), 공통지표 가중치를 합한 종합결과에서는 원자력 공급확대가 온실가스감축에 가장 우수한 정책인 것으로 도출되었다. 한편, 감축효과 분석을 위한 우선순위 선정으로 기술은 총 8개중에서 독립적기술 3개(①초초임계압 ②고효율LNG복합발전 ③CCS)가 도출되었으며, 신재생에너지기술은 RPS(신재생에너지공급의무화)와 중복되어 정책분야에서 통합분석으로 하였다. 또한 정책분야는 정책특성상 타 정책과 상호연계·결합되어 종합적으로 분류할 수 있는데, 감축효과가 높은 우선순위 및 정량적 수치가능, 전문가의견 등을 수렴하여 총 12개 정책중에서 배출권거래제를 비롯하여 4개(①배출권거래제 ②연료대체 ③신재생에너지공급의무화 ④집단에너지공급확대)로 분류하여 분석하였다. 발전부문 포트폴리오 구성에 의한 온실가스감축 결과, 예상 온실가스감축량은 ‘20년에 긍정적 시나리오의 경우 약 55백만tCO2인것으로 분석되었고, 최대 감축효과(적극적 시나리오)는 약 64.4백만tCO2인 것으로 나타났다. 국가 온실가스감축로드맵에서 발전부문의 감축잠재량이 64.9백만톤이므로, 신뢰도 오차범위내에 있는 결과라 할 수 있다. 세부적으로 보면 기술부문 약 14,057천tCO2이었으며, 정책 효과로서 약 50,378천tCO2감축이 가능할 것으로 분석되었다. 본 논문을 통해 AHP기법이 전략적 의사결정 도구로서 우선순위 결정시 활용 뿐만아니라 신뢰가능한 데이터를 근거를 적용함으로 온실가스감축 효과분석에도 유용함을 연구결과로 보여주었다. 또한 더 나아가 AHP를 통해 타 업종의 감축효과와 에너지․경제․환경 등 계층 항목선정에 따라 다양한 분석도 필요에 따라 활용도 가능함을 알 수 있다. 마지막으로 우선순위 결과와 감축효과를 토대로 몇가지 주요 정책적 필요성을 제언함으로 본 논문의 결말을 맺고자 한다. 첫째, Pre 2020 뿐만아니라 Post 2020 이후도 LNG발전의 활용성을 높이는 제도와 정책이 필요하다. 현재의 석탄발전이 우선가동하는 체제에서는 발전부문의 온실감축 목표달성은 어려운 상황이다. 따라서 온실가스배출계수가 낮고 수도권 인근에 주로 설치되어 별도의 송전망 불필요, 송전제약, 부하집중으로 인한 고장전류 사고방지 등에 친환경적인 LNG발전의 이용률을 높이는 것이다. 둘째, 주요 정책인 배출권거래제․RPS 등이 유연하게 적용되도록 정책조정과 자금지원 등으로 시너지효과를 극대화하는 방안이 필요하고, USC․고효율LNG복합발전 등이 적극 보급되도록 정부의 자금 인센티브와 지원․협조가 필요하다. 셋째, 환경과 에너지 및 경제의 통합적 접근을 통한 정책의 유연성과 일관성으로 기업경쟁력 강화와 제고가 필요할 것이다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :에너지시스템학과,2016. 2
Keywords: AHP; 발전업종; 온실가스감축; 우선순위; 감축효과