전원설비 투자계획은 주어진 기간 하에서 최적 발전기 투입용량 및 시기를 결정하는 문제이다. 전원설비의 준공일정은 다양한 사회적 요인의 영향으로 불확실성에 노출되어 있다. 본 논문에서는 전원설비 준공 불확실성을 고려한 전원설비 계획 문제를 제시한다. 발전설비의 준공지연 불확실성은 이산 확률론적 밀도함수를 갖는 확률변수로 표현된다. 최적화 문제에서 확률변수를 고려하기 위해 2단계 확률론적 계획법이 도입된다. 주문제-부문제로 분해된 최적화 문제는 쌍대함수 정보를 교환하는 반복연산을 수행하여 최적 전역해에 도달할 수 있다.
본 연구는 우리나라 전력다소비 건물의 전기설비용량, 전력사용실태를 조사하여 통계적 처리를 함으로써 합리적인 수요율과 부등율 기준을 설정하였다. 설정된 수요율과 부등율 기준을 적용하면 설비투자비 감소, 전력손실 감소, 전기요금 절약 및 설비 이용율 개선에 크게 기여할 수 있다. 그러므로 설정된 수요율과 부등율 기준은 이행 관제규정을 개정하기 위하여 활용되어야 할 것이다.
무효전력 계획은 크게 계통운용계획과 투자비용계획으로 구분할 수 있다. 본 논문은 조상설비 투입계획 관점에서 주 쌍대 비선형 내점법을 이용한 조상설비 최적화 모의를 수행한다. 실 계통 규모의 대규모 계통을 모의하기 위하여 모선번호 ordering 기법 및 고성능 LU 분해 기법을 적용하였으며 조상설비 계획문제에 포함되는 이산변수의 처리는 투입위치 및 용량의 정수화를 통하여 최적화 문제에 이산변수를 포함하지 않도록 한다. 본 알고리즘은 2006년도 한전계통의 조상설비 현황을 바탕으로 하여 2008년도 계통상태에 대한 조상설비 투입계획 모의에 적용한다.
ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) 열펌프 시스템은 기존의 다양한 열원 적용 시스템 대비 효율이 우수한 것으로 알려져 유럽과 미국에서 건물 냉난방 시스템으로 적용되고 있다. 특히, ATES 시스템은 기존의 냉난방 시스템 대비 경제성이 우수한 것으로 알려져 있으나 국내에서는 이에 대한 연구 결과는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 결과를 분석하였으며, LNG 보일러와 에어컨을 사용하는 기존의 냉난방 시스템을 비교시스템으로 ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가를 수행하였다. ATES 시스템의 연간 실증 성능 실험결과 ATES 시스템은 외기온도와 무관하게 연중 안정적인 성능을 나타내었다. 경제성 평가시에 생애주기법(Life Cycle Cost)을 적용하여 ATES 열펌프 시스템의 설치 및 운전에 필요한 총 소요비용을 산정하고, 이 결과를 바탕으로 투자회수기간법을 통해 ATES 시스템의 투자회수 기간을 산정하였다. 생애주기법 적용 시에 현재가치법을 사용하였으며, 현재가치법은 수명주기에 발생하는 모든 투자비용과 절감액을 일정한 시점을 기준으로 등가환산하는 방법을 의미한다. 현재가치법에 사용되는 현재가치는 초기비용과 현재가치계수의 곱으로 나타나는데, 여기에서 현재가치계수는 임의의 이자율로 일정기간 동안 정기적인 할부금액이 적립될 때의 현재금액을 구하기 위해 사용하는 계수를 의미한다. 전기와 LNG는 각각 2009년 7월의 (주)한국전력공사와 (주)한국가스공사의 고시요금을 적용하였다. 본 시스템은 실증 설비용량인 20RT를 대상 건물로 가정하였고, 초기투자비는 크게 공사비와 냉난방 설비 구입비로 구성되어 있으며, 기본적인 물가지표는 (사)한국물가정보(KPI)의 고시 데이터를 참조하였다. 각 시스템의 초기투자비는 ATES 시스템이 비교대상 기존 냉난방 시스템 대비 5.7배 높게 나타났다. 일일 8시간 사용기준으로 계절별 전력요금을 고려한 연간운전 비용은 ATES 시스템이 기존 시스템 대비 냉난방 시에 각각 77%와 16%를 나타내어 운전비용이 연간 절감되었고, 난방 운전 시 절감 비율이 냉방시보다 크게 나타났다. 두 시스템에 대한 생애주기비용을 산정하기 위하여 에어컨과 보일러의 기존시스템과 ATES 시스템의 가용연수를 모두 20년으로 설정하였고, 유지보수 비용은 초기투자비용의 2%로 설정하고, 할인율은 은행 예금이자를 기준으로 5%로 설정하였다. 전기와 LNG의 요금 상승률은 (사)한국물가정보를 바탕으로 각각 2%와 8%로 가정하였다. 이러한 조건에서 생애주기법을 이용한 경제성평가는 ATES 시스템의 경우 생애운전비용이 초기투자비용보다 작게 나타났으며, 기존 냉난방 시스템은 생애운전비용이 초기투자비용에 비하여 높게 나타났다. 본 연구 대상 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 데이터와 기존 문헌으로부터 얻은 냉난방 시스템의 성능 결과를 이용하여 생애주기 비용을 적용한 결과 ATES 시스템의 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 6.62년으로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 ATES 시스템이 국내 최초로 적용됨에 따라 스크린 등의 부품을 다소 고가의 제품으로 시스템에 적용하였으므로 ATES 시스템의 신뢰성과 안정성이 확보되면 초기 투자비 감소가 가능할 것으로 예상되며, 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 더욱 감소될 수 있을 것으로 예상된다.
본 연구에서는 우리나라의 광공업통계자료를 이용하여 1985~2003년 기간을 대상으로 개별 공장 수준의 미시자료를 구축한 후 Sakellaris and Wilson(2004)의 분석방식을 차용하여 우리나라 제조업체의 체화 기술진보율(embodied technological change)을 추정하고, 이를 미국을 중심으로 한 기존의 선행 연구 결과와 비교해 보았다. 분석 결과에 따르면, 우리나라 제조업의 체화 기술진보율은 분석기간 중 연평균 13.7% 수준으로서 Sakellaris and Wilson(2004)이 추정한 미국의 제조업 추정치인 16.9%에 비해 다소 낮은 수준인 것으로 나타났다. 기간별로는 외환위기 이후 기간의 체화 기술진보율이 이전 기간에 비해 대폭 상승한 것으로 추정되었다. 한편, 기업특성별로는 외환위기 이후의 기간을 중심으로 IT산업이 비IT산업에 비해, 그리고 IT 고이용 산업이 저이용 산업에 비해 상대적으로 체화 기술진보율이 높은 것으로 파악되었다. 이와 같은 결과는 최근 설비투자의 전반적인 둔화세가 지속되고 있는 가운데, 설비투자의 구성 면에서 정보통신부문을 중심으로 질적 향상이 진행되어 왔음을 시사한다.
본 연구에서는 우리나라 제조업의 전체 에너지절약 투자액과 에너지원단위 자료를 이용하여 에너지절약 투자액이 에너지원단위를 개선시키는 효과가 있는지를 실증분석하였다. 실증분석에 사용된 자료는 패널자료(panel data)로서 제조업 9개 업종 가운데 분석기간 동안 시계열의 안정성이 상대적으로 떨어지는 것으로 판단되는 기타 제조업을 제외한 8개 업종이다. 이 가운데 에너지 다소비업종과 비다소비업종은 각각 4개씩이다. 분석기간은 에너지절약 설비 투자 자료가 이용 가능한 1982~2004년까지이다. 추정결과에 의하면, 첫째로 에너지절약 투자는 에너지원단위를 개선시키는 효과가 있는 것으로 추정되었으나, 에너지절약 절대량 측면에서 그 효과는 그리 크지 않는 것으로 나타났다. 둘째로 에너지절약 자금이 에너지원단위를 개선시키는 데 있어 탄력성 측면에서는 에너지 다소비 업종에 비해 에너지 비다소비 업종에서 더 큰 것으로 추정되었다. 셋째로 에너지절약 관련 투자에 있어 에너지절약 투자 자금도 중요하지만, 자동화 투자도 에너지원단위 개선에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났기 때문에 투자의 효율성 개선 측면에서 신중한 접근이 필요하다. 분석에 의하면, 자동화 투자의 에너지원단위 개선효과가 탄력성 측면에서 에너지절약 투자보다 큰 것으로 나타났다. 그러나 투자규모면에서 보면, 에너지절약 투자규모는 자동화 투자 규모에 비해 현격히 낮다. 따라서 탄력성 측면에서는 에너지원단위가 에너지절약 투자액보다 자동화투자에 보다 민감하게 반응하지만, 투자규모를 고려한 단위 투자비에 대한 온실가스 배출 저감효과는 에너지절약 투자액이 보다 큰 것으로 나타났다.
본 연구는 과잉투자(過剩投資)나 과당경쟁(過當競爭)이 발생할 수 있는 객관적인 기준과 경제적 조건들을 분석하고, 정부규제(政府規制)의 근거로서 제시되는 과잉투자(過剩投資)-과당경쟁(過當競爭)의 개념과 논리의 타당성 및 이에 대한 정책적(政策的) 대응방향(對應方向)을 검토하였다. 본고(本稿)에서 필자(筆者)들은 유지불가능한 자연독점의 경우를 제외하면 시장수요(市場需要)의 사전적(事前的) 불확실성(不確實性)으로 인해 발생하는 사후적(事後的) 설비부족(設備不足)이나 유휴설구(遊休設構)는 발생할 수 있지만, 투자시점에서의 과잉투자는 발생할 수 없음을 모형의 분석을 통해 보였다. 설비투자 완료후 생산(生産)-판매단계(販賣段階)에서 유휴설비가 발생하였을 경우에 정부(政府)가 경쟁을 제한할 수 있다는 예상이 오히려 과잉설비투자를 초래하는 중요한 원인임을 보이고, 일관성 있는 정부불개입정책(政府不介入政策)의 유지가 과잉설비투자를 억제하는 최선의 정책임을 보였다.
모든 설비에는 안전과 설비보호를 목적으로 전기적, 기계적으로 조건이 만족되지 않으면 이후 동작을 금지시키는 장치를 구비하는데 이를 "인터록 장치"라 한다. 일부 인터록장치가 미 구비된 선로에서 근무자의 착오로 사활여부를 판단하지 못하여 활선선로에 접지를 시행하여 대형사고로 이어졌으며 이를 방지하기 위하여 인터록 장치의 설치가 중요하게 대두 되었다. 그러나 송전선로로 연결된 원거리에 있는 설비간의 인터록 구성은 매우 어려운 상황이다 특히 선로의 사활여부를 판단하는 요소는 직접적인 전압을 측정하는 방법이 일반적으로 사용되고 있으나 용도에 비하여 설비구축을 위한 투자비가 과다함에 따라 간편하고 신뢰성이 우수한 인터록 장치를 개발, 적용하였다. 기존의 직접 또는 간접 전압측정 방법에서 상대단 변전소의 단로기 및 접지개폐기 접점상태에 대하여 통신회선을 이용 상호 확인하고 인터록을 구성한 연구이다.
우리나라의 전력계통은 지리적 특수성으로 인하여 전력수요는 수도권에 집중되어 있는 반면 발전소는 중 남부 지역에 편재되어 있어 지역간 전력수급 불균형 해소와 장거리 송전망 확충을 위하여 공급신뢰도 및 경제성을 조화한 효율적인 송변전설비계획이 요구되고 있다. 또한 전력사업은 투자에 비해 자본회수 기간이 길고 설비건설에 막대한 비용과 시간이 소요됨에 따라 전력수요에 대한 정확한 예측과 합리적인 설비계획 수립은 매우 중요하다 할 수 있다. 본 논문에서는 금번 제3차전력수급기본계획을 반영하여 건강한 전력수송시스템 구축을 목표로 한국 전력에서 수립한 2006년 장기 송변전설비계획 수립 내용을 설명하고자 한다.
제조업에서 생산설비에 사용되는 중요한 에너지원 중 하나는 전력에너지이며, 에너지 다소비 업종의 생산설비 즉, 플랜트에서는 사용하는 에너지의 절감과 효율 운전은 매우 중요한 관심사항이다. 본 논문에서는 생산 플랜트의 한 공정에서 가장 빈번히 사용되는 유도전동기를 모델로 하여 실제 진단, 계측을 통하여 측정값을 얻고, 기존의 운전 중인 설비들을 고효율 기기로 교체하였을 경우의 경제성을 분석하였다. 이를 위해서 현재 운전 중인 설비와 고효율설비로 교체하였을 경우에 대하여 각각 설비들의 연간 운전비용과 자본회수계수에 의한 연간 투자비용을 계산하였고, 이를 합산한 연간 총 운용비용을 비교하여 고효율설비의 경제적 타당성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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