대전 충북 충남의 지역혁신협의회에서는 충청권 3개 시도연구원(대전발전연구원, 충남발전연구원, 충북개발연구원)이 참여하는 "충청지역혁신 대장정 2007"의 일환으로 지난 6월 28일 세미나를 개최하였다. 이번 세미나에서는 충청권이 하나 되는 충청발전으로 연계될 수 있도록 구체적이고 실천적인 통로확보를 위하여 충청권 환경협력 방안모색이라는 주제 하에 지역의 환경전문가와 관련 공무원, 그리고 지역대학이 참여하여 열띤 토론이 진행되었다.
발전부문 배출권 모의거래는 배출권 거래제 도입시 발전부부문에 미치는 영향 분석을 통해 발전부문의 대응전략을 수립하기 위한 목적으로 2008년에 전력거래소가 주관하여 발전5사(남동, 중부, 서부, 동서, 남부)가 주요 참여사로 하여 국내최초로 국내실정에 맞는 배출권 모의거래를 시행하였다. 모의거래에서는 2가지의 시나리오를 설정하였다. 시나리오 I은 최소발전량 발전, 시나리오 II는 총발전운영계획량과 발전실적량을 일치토록하는 전제조건을 설정하였다. 그 결과 시나리오 I에서 모든 참여사는 최소 조건을 충족하도록 발전하는 전략적 행위로 인하여 전력공급지장이 발생하였고, 시나리오 II는 온실가스 배출량이 적은 LNG발전소의 발전량은 증가시키고, 온실가스량이 많은 석탄화력은 증가 운전토록하는 전략적 행위를 취함으로써 발전원가의 상승으로 인하여 전력가격이 상승하는 결과를 초래하였다. 따라서 향후 우리나라에 배출권 거래제 도입될 경우에 대비하여 전력시장과 연계한 배출권 거래제의 다양한 시뮬레이션이 필요하다.
Cap and Trade 제도 하에서 발전사업자는 탄소배출권 가격의 불확실성이라는 새로운 위험에 노출이 된다. 따라서 발전사업자가 전일 셀프스케쥴링을 실시함에 있어 전력 가격의 불확실성 뿐 아니라 탄소배출권 가격의 불확실성 또한 고려할 필요가 있다. 이에 본 논문에서는 전력 가격과 탄소 배출권 가격의 불확실성을 모두 고려한 발전사업자의 전일 셀프스케쥴링 문제를 고려하였다. 탄소배출권 시장의 거래상당 부분이 발전사업자에 의해 이루어지므로 전력 가격과 탄소 배출권 가격의 상관관계를 고려하여 셀프스케쥴링 문제를 정식화 하였다. 셀프스케쥴링의 결과로 나온 발전사업자의 기대수익과 기대수익의 변동성은 발전사업자의 위험회피정도에 따라 달라짐을 확인할 수 있었다.
재무적 송전권을 고려한 경쟁적 전력시장에서, 송전권을 소유한 발전회사는 송전권 시장에서 얻는 이득과 에너지 시장에서 얻는 이득을 고려하여 전략적으로 발전량을 결정한다. 그러므로 경쟁의 균형 상태에는 발전량에 대한 송전권 시장의 한계이득과 에너지 시장의 한계 이득이 밀접하게 관련 되어 있다. 본 연구는 Cournot 모형을 사용하여, 송전권 시장과 에너지 시장을 결합한 모형화를 시도하며 최적화 문제로 표현한다. 또한, 사례연구를 활용하여 균형상태에서 송전권 시장과 에너지 시장의 한계이득을 정량적으로 분석한다.
2015년부터 우리나라는 온실가스 배출량 감소를 위해 교토의정서에서 제시한 메커니즘 중 탄소배출권 거래 제도를 도입하였다. 시장개념이 기본인 탄소배출권 거래 제도를 도입함으로써 온실가스 배출량을 더욱 경제적이고 효율적으로 감축할 것으로 기대되고 있다. 이미 선진국들은 온실가스 배출량을 감소시키기 위한 여러 움직임들을 보이고 있으며 특히 배출권 거래 제도는 유럽을 중심으로 활성화 되었다. 이와 동시에 신재생에너지의 보급을 통하여 전력 발전부문에서 큰 감축효과를 얻게 되었다. 하지만 2008년 서유럽으로부터 시작된 유럽지역 경제악화는 배출권 제도의 예상치 못한 단점을 보여주는 사례가 되었다. 이와 다르게 미국의 경우 배출권 제도가 아닌 전원구성변화를 통해 비교적 안정적으로 온실가스 배출량을 줄였다. 기존 기저 발전원을 담당하던 원전과 석탄화력 발전을 대체하기 위하여 가스발전의 활성화를 도입하였고, 온실가스의 배출량을 8년 사이에 약 16억톤을 감소시켰다. 이에 본문에서는 탄소배출권 거래 제도의 도입과 동시에 전원구성변화가 이루어졌다고 가정하여 탄소 배출권 가격을 고려하였을 때 계통운영비용에 어떠한 영향이 있는지 탄소 배출량에 따른 가격을 통하여 알아보았다.
지구온실가스에 대한 배출권거래제가 도입될 경우에는 현 변동비반영 전력시장에는 새로운 발전비용 요소가 추가되고 이에 따른 발전비용 및 거래비용이 증가됨을 밝혔다. 배출권 거래비용은 석탄, 중유, LNG발전의 순으로 증가하며, 향후 도입될 배출권 거래제에 대한 3가지 시나리오를 설정하여 분석한 결과, 발전비용의 증가는 시나리오별로 연간 112억원$\sim$1336억원이 소요되고, 시장에서의 거래비용은 이보다 작은 39억원$\sim$450억원 수준으로 나타났다. 또한 현 변동비반영 가격결정체제에서 배출권거래제를 도입하기 위해서는 기준배출비용을 산출하고 이를 조정하는 절차의 운영이 필요함을 밝혔다.
재무적 송전권을 소유한 발전사는 송전권 시장에서 얻는 이득을 고려하여 전략적으로 발전량을 결정한다. 그러므로 경쟁의 균형에서 사회적 후생은 송전권과 밀접한 관련이 있다. 본 연구는 에너지시장과 송전권시장이 결합된 전력시장을 모형화하여 시장참여자의 최적화 문제를 소개한다. 그리고 단순한 사례모형을 활용하여 사회적으로 바람직한 송전권 소유에 대해 분석을 시도한다.
배출권거래제는 시장 친화적 온실가스 감축 정책이지만 단기적으로는 기업들에게 추가적인 비용을 야기한다. 이 비용에 대한 정교한 예측은 기업이 직면한 불확실성을 줄이고, 나아가 거래제의 안정적 조기 안착을 돕는다. 본 연구는 배출량이 가장 많은 업종인 발전 에너지 업종의 2016-17년 예상 배출권 구입비용을 추산한다. '제7차 전력수급기본계획' 상의 전력수급량 전망치를 근거로 전력시뮬레이션 모형 M-Core을 이용하여 전망한 온실가스 예상 배출량과 '온실가스 배출권거래제 제1차 계획기간(2015년~2017년) 국가 배출권 할당계획'에 나타난 발전 에너지 업종 할당량을 이용하여 해당 업종의 배출권 과부족분을 추정하였다. 그 결과 2016년은 무상할당량이 예상배출량을, 2017년에는 예상배출량이 무상할당량을 초과하는 것으로 나타났으며, 배출권 가격이 1만원~2만원/톤인 경우 배출권 구입비용이 약 700억~1,400억원이 될것으로 전망되었다. 그리고 CO2 비용이 변동비에 포함된다는 가정 하에서, 배출권 가격이 8만원/톤을 초과하는 경우에 석탄화력발전과 LNG발전 간 급전순위 변동이 발생하는 것으로 확인되었다. 이는 2만원 이하의 현재 배출권 가격 수준으로는 배출권거래제의 목적인 석탄화력발전 대체를 달성할 수 없음을 의미한다.
정부의 녹색성장기본법(안)에 따라 총량제한 배출권 거래제가 도입될 예정이므로, 배출규제에 대응한 전력시장의 제도적 대응이 요구된다. 본 논문은 배출비용을 감안한 발전원가를 평가하고, 전력시장이 현 비용입찰시장(CBP)의 형태를 유지한다는 전제하에 배출규제에 따른 전력시장가격의 영향을 분석하였다. 배출비용을 감안하더라도 전원별 급전우선순위는 변화하지 않으므로 비용최소화를 위한 전략은 기존 발전패턴을 유지하고 배출권을 구입하는 전략이 된다. 그러나 전기요금 안정화를 위한 발전회사의 수익 규제는 연료전환을 유도하여 배출감축에는 기여하지만, 발전비용 및 전력시장가격을 다소 상승시키게 된다. 한편 발전회사에 대한 수익규제는 배출권시장의 수급여건을 변화시키게 되므로, 전력시장과 배출권시장의 운영, 분석 및 규제에 대한 일원화된 체제의 필요성을 강하게 시사한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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