스마트 그리드 산업으로 인하여 신재생에너지의 활용이 중시되고 있는 시점에서 신재생에너지원을 더욱 효율적이고 안정적으로 사용하기 위해서는 에너지 저장장치의 필요성이 부각되고 있다. 신재생 에너지원을 사용하기 위한 부스트 컨버터와 충방전기를 설계시 일반적으로 시뮬레이션을 통해 설계를 하게 된다. 이때, 인덕터와 커패시터를 이상적인 소자라고 생각하고 시뮬레이션 하거나, 실제 하드웨어와 같이 인덕터와 커패시터에 기생하는 저항을 포함시켜 시뮬레이션을 하게 된다. 본 논문에서는 신재생 에너지원을 계통에 사용할 수 있도록 저전압 상태에서의 신재생 에너지원 출력전압을 승압시켜 인버터를 사용할 수 있도록 만들어 주는 부스트 컨버터의 인덕터를 이상적인 경우와 기생저항이 포함된 경우 각각의 조건하에서 충방전기와 연결하였을 경우 충방전기의 설계에 어떠한 영향을 주는지를 알기 위해 부스트 컨버터의 출력 임피던스 수식을 통해 분석한 MATLAB과 PSIM을 통해 시뮬레이션을 하여 증명하였다.
2005년 교토 의정서가 발표됨에 따라 기존 화석연료가 아닌 지속 가능한 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 전력산업에서도 신재생에너지원을 이용한 발전원 개발 및 계통 연계방안에 대한 연구를 꾸준히 진행 중에 있다. 신재생에너지원이 기존 발전원들에서 차지하는 비중이 높아짐에 따라 신재생에너지원의 계통운영방안에 대하여 중점을 두고 연구를 실행하였다. 신재생에너지원의 입출력 관계를 통하여 정규 분포를 이용한 출력에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 각 신재생에너지원의 용량을 산정하였다.
현재 발전차액 지원을 받고 있는 신재생에너지 전원은 태양광, 풍력, 수력, 매립가스, 바이오 가스, 연료전지 등 6개 전원이 있다. 신재생에너지 중에서 태양광, 조력, 연료전지, 풍력의 기준가격은 고정가격이며, 폐기물은 변동가격이고, 수력, 매립가스, 바이오가스, 바이오매스는 고정가격과 변동가격 중에서 선택할 수 있도록 되어 있다. 지난 2년간 신재생에너지 발전소 실적 이용률을 기준가격 적용 이용률과 비교해 보면 매립가스(20MW 미만), 바이오가스, 연료전지 이용률은 기준가격 적용 이용률 보다 낮게 나타났으며, 특히 바이오가스는 실적 이용률이 매우낮게 나타났다. 기타 신재생에너지 전원은 실적 이용률이 높게 나타났다. 발전차액(기반기금)은 기준가격에서 계통한계가격을 뺀 금액을 의미하며 고정가격, 변동가격의 요금선택에 따라 발전차액에 미치는 요소들이 달라진다. 고정가격을 선택한 경우는 계통한계가격, 이용률(전력 거래량)이 영향을 미치며 변동가격을 선택한 경우는 이용률만이 발전차액에 영향을 미친다.
미국과 일부 EU 국가처럼 국내에서도 신재생에너지 보급 확산을 위해 시장기능을 강화하는 제도로서 신재생에너지 의무할당제(RPS)를 2012년 이후 도입할 예정이다. RPS의 도입을 통해 에너지 사업자에게 일정비율의 신재생에너지 공급을 의무화함으로써 신재생에너지 보급 확대에 기여한다는 것이다. 본 논문은 신재생에너지 의무할당제도의 도입에 따른 경제적 파급효과를 일반연산균형모형(CGE)을 이용한 정량적 분석을 통해 살펴보았다. 불완전 경쟁시장 가정 하에 내생적 성장모형(endogenous growth theory)에 기초한 CGE 모형을 이용하여 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. RPS 제도는 물량을 규제하기 때문에 목표량을 오차 없이 달성할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 신재생에너지의 목표량이 정확히 달성됨에 따라 보다 큰 기술 확산 효과를 기대할 수 있다. 그러나 의무적으로 신재생에너지를 공급함에 따라 투자비용이 상승하여 중단기적으로 GDP가 감소할 가능성이 존재한다. 결국 장기적인 관점에서 신재생에너지의 보급을 확대하고 경제성장을 견인하는 신성장 동력으로 활용하고자 한다면 RPS 제도를 도입하는 것이 바람직하다.
본 논문에서는 국내 제조업을 대상으로 통합개념의 '비가격'의 신재생에너지 투입에 대한 기업의 최적화 행태를 분석하기 위하여 투입요소의 가격에 대한 정보없이 추정이 가능한 투입물거리함수를 추정한다. 신재생에너지의 연도별 암묵 (shadow) 가격을 도출하여 변화 패턴을 근거로 향후 신재생에너지의 잠재가격을 예측한다. 신재생에너지와 화석에너지 간 대체 가능성에 대한 측정 등 잠재 생산성에 영향을 줄 수 있는 제반 환경을 평가하고, 기술변화와 기술 효율성 변화의 Malmquist 생산성 지수를 계측하여 신재생에너지 투입의 생산성 지수에 대한 파급효과 여부 및 크기를 분석한다. 분석 결과, 1992-2012년 기간 동안 신재생에너지의 암묵가격은 매년 평균 17%씩 증가하는 것으로 나타났으며, 신재생에너지와 비재생에너지는 대체가능성이 상호 낮은 것으로 측정되었다. 신재생에너지 투입량을 1% 증가시키면 산업 생산성은 연평균 약 0.04% 감소하는 것으로 나타났다.
후발국에서의 신재생에너지기술의 개발은 어떤 힘에 의해서 추동될까? 후발국의 '녹색 성장'은 '녹색'의 가치 실현을 위해서 추동되는가 아니면 '성장'을 지속하기 위한 새로운 분야의 개척인가? 본 연구는 한국의 신재생에너지 기술개발사업 사례 분석을 통해 후발국 신재생에너지기술개발의 동력에 대한 이해를 돕고자 한다. 환경문제와 기술개발, 기술개발과 '사회기술연맹' 그리고 후발국 '권위주의적 발전국가론'에 대한 기존의 논의를 통해 기술 개발의 동력은 사회기술연맹의 구성에서 찾을 수 있다는 것에 착안하여 연구의 틀을 구성하였고 이를 토대로 선발국 덴마크와 독일의 사례를 분석한 후 한국의 신재생에너지기술개발사업 사례를 분석하였다. 한국은 선진국과는 다르게 산업계와 정부 주도의 성장동맹을 바탕으로 신재생에너지기술개발이 추진되었고 환경시민단체는 정부의 시민단체 국정 참여 정책에 힘입어 신재생에너지정책협의회에 참여함으로써 사회기술연맹을 구성하였다. 따라서 한국의 신재생에너지 사회기술연맹은 '녹색'의 가치 실현보다는 '성장'중심이라는 한계를 갖는다.
신재생에너지는 기후변화에 대응하고 "저탄소 녹색성장"을 선도하는 차세대 성장동력 산업으로 최근 그 중요성이 급격히 부각되고 있다. 지열에너지는 신재생에너지 중에서도 $CO_2$ 배출량이 적고, 거의 무한정한 자원으로 평가받고 있다. 지열에너지는 녹색성장을 달성할 수 있는 중요한 에너지원으로 점차 부각되고 있다. 본 논문에서는 지열에너지 개발의 주도국인 미국과 일본의 지열에너지 정책을 조사 연구한다. 미국은 1950년대에 지열에너지를 이용한 전력생산을 시작한 이후 지열에너지 개발에 정책적 지원을 지속하고 있다. 미국의 지열발전은 중서부와 남부지역에서 주로 이루어지고 있다. 최근에는 미국을 중심으로 바이너리 사이클을 적용한 중저온 지열발전이 활성화되고 있다. 일본은 1970년대에 두 차례의 석유파동을 겪은 후에 대체에너지의 하나로서 지열에너지를 개발하기 시작했다. 1976년 일본지열자원개발추진센터의 설립을 시작으로 지열발전 개발을 위한 법률과 기구, 보조금제도 등을 신설하여 지열에너지를 개발해 왔다. 일본은 현재 지열발전 개발을 위해 지열발전개발비보조금제도, 지역신에너지등도입촉진사업비보조금제도, 신에너지사업자지원대책사업 등을 실시하고 있다.
정부는 2006년 8월 기존의 발전차액 지원제도를 개정하여 발전차액 기준가격 지원대상 확대, 적용기간의 15년 단일화, 수력, 바이오에너지는 고정요금과 변동요금 중에서 선택할 수 있는 선택권 부여, 기술발전에 따라 태양광, 풍력, 연료전지는2-3년간의 유예기간 이후 매년 감소율을 적용하여 기준가격을 낮추는 등 많은 제도개선 내용을 반영하였다. 2006년 10월부터 개정된 발전차액 지원제도가 시행된 이후 태양광, 풍력의 신규진입이 대폭 증가하였고 수력, LFG, 바이오가스는 대부분 변동요금을 신청하였으며 2007년 집행된 신재생에너지 발전차액 기반기금의 55% 이상이 태양광발전에 지급되는 편중현상의 영향이 나타났다. 따라서 변동요금 설계시보다 SMP 평균이 22원 이상 높아져 변동요금의 재설계, 태양광 발전의 기반기금규모가 55% 이상을 점유하고 있으며 향후 더욱 심화될 예정이므로 특정전원의 기반기금 점유비중 제한 및 최근 수년간 준공된 신재생에너지의 운영실적을 분석하고 법적요건을 상세히 검토하여 투자비, 운영비, 이용률등을 재조정하여 기준가격을 합리적으로 개정하여 제2의 신재생에너지 도약기를 마련해야 할 것이다.
우리나라는 2002년부터 시행해온 FIT를 대신하여 2012년부터 RPS로 신재생에너지 정책을 전환하였다. RPS와 FIT는 국내 신재생에너지의 보급 확대 및 기술개발을 촉진하기 위해 도입되었다. 우리는 신재생에너지정책수단(RPS와 FIT)이 관련 기업들의 중간재 선택에 미치는 영향을 분석하였다. 기업들이 선택할 수 있는 중간재는 국내재와 비용경쟁력이 있으나 거래비용이 존재하는 수입재를 고려하였다. 거래비용이 크지 않을 경우에는 RPS가 초기 시장경쟁력이 낮은 국내 신재생에너지 생산업자에게 유리한 환경을 조성하여 해외 신재생에너지기업과 경쟁할 수 있는 여건을 조성할 수 있는 것으로 분석되었다. 이것은 시장경쟁력을 갖춘 해외 기업과 비교하여 상대적으로 비용 경쟁력이 낮은 국내 녹색에너지산업을 고려하면 RPS가 한국정부의 최적의 선택임을 함축한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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