본 연구에서 소개할 SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) (Bastiaanssen, 1995) 모형은 Landsat이나 NOAA 또는 MODIS 같은 원격탐사 위성으로부터 획득한 디지털 이미지 데이터(위성영상)를 이용하여, 지표에서 일어나는 증발산과 기타의 에너지 교환을 계산하는 이미지-프로세싱 모델이다. SEBAL 모형은 1995년 Bastiaanssen에 의해 처음 제안되었고, 미국의 Idaho 주립대학과 Idaho Department of Water Resources에서 NASA와 기업의 지원을 받아 활발히 연구 되었으며, 25개의 sub model들을 이용하여 지표의 증발산량과 기타 여러 에너지 교환을 계산한다. 여기서, 열적외선 방사, 표시 및 근적외선 측정은 Landsat 또는 기타 여러 위성영상을 통해 얻을 수 있으며, SEBAL 모형은 이러한 자료를 활용한다. 모형에서의 증발산량(ET)은 에너지 균형원리를 통해 pixel-by-pixel을 기준으로 계산되며, 본 연구에서 SEBAL 모형은 한강 유역 내의 경안천 유역 증발산량 map 생성을 위해 6개년도 지점 Landsat 위성영상을 이용하어 추정되었다. 연구의 목적은 SEBAL 모형을 통해 생성 된 30m 해상도의 공간 증발산량 map의 활용성 평가와 검증이며, 검증을 위해 FAO Penman-Monteith 공식을 이용하여 추정된 증발산량 값을 이용하였다. 그 결과, 오차가 2.7% 이내로 나타났다.
본 연구에서는 하루중의 각 시간별로 서로 다른 경사각도별로 수광면에 입사하는 태양에너지의 강도를 실측을 통하여 정량적인 검토와 분석이 가능하도록 측정된 데이터를 기술자료화하고, 각각의 날별로 일사량 강도가 유사한 날들을 그룹화하기 위하여 시간별 일사량 변화에 따른 다항회귀모형을 일별로 산출하고, 각 날별로 서로 비교하기 위해 일별로 산출된 다항회귀모형의 두 그래프사이의 면적을 계산하여 면적의 차가 거의 없는 날들을 일사량 강도가 유사한 날들로 그룹화하는 기법을 개발하여, 월별 또는 전년을 통하여 이들 그룹을 모형별로 제시한다. 또한 다시 이들 모형별로 태양에너지 이용시스템의 효율을 최대화 할 수 있는 시스템 최적경사각도를 제시하여 해당 지역에 적합한 시스템의 최적 설계기준을 제시하고자 한다.
기후변화를 고려한 위한 미래 수자원 계획은 신뢰성 있는 수문기상인자의 산정을 통한 수자원 영향 평가 결과로 수립되는 것이 중요하다. 본 연구에서는 DHSVM모형과 TOPLATS모형에서 생산된 결과를 가지고 제약조건을 가지는 다중선형회귀 모형을 통하여 2012년-2014년 동안의 한반도 유역에 대한 수문기상인자를 산정하였다(Fig. 1). 다중선형회귀 모형은 하나의 종속변수의 변화를 설명하기 위하여 두 개 이상의 독립변수를 사용하는 모형으로 일반적으로 다중선형회귀 모형의 회귀 계수는 음의 값을 가질 수 있으므로 본 연구의 적용을 위하여 검정지점에 대하여 산정된 음의 회귀계수 값이 그대로 적용될 경우 적합하지 않으므로 회귀 계수에 제약조건을 부여하였다. 제한된 회귀 계수의 범위는 0-1사이를 가진다. 동적 다중선형 모형의 구성은 광릉 GCK, GDK 지점자료를 활용하였다.
우리나라는 2050년 탄소중립을 목표로 신재생에너지 중심으로 에너지 공급원을 전환하고 확대하는 계획을 추진 중이다. 신재생에너지의 간헐적 특성으로 에너지 공급이 불안정성이 커짐에 따라 정확한 신재생에너지 발전량 예측의 중요성이 함께 커지고 있다. 이에 따라 정부는 신재생에너지를 집합화하여 관리하기 위한 소규모 전력중개시장을 개설하였고, 재생에너지 발전량 예측제도를 도입하여 예측정확도에 따라 정산금을 지급하는 제도를 시행 중이다. 본 논문에서는 우리나라 신재생에너지 전원의 대부분을 차지하는 태양광 발전에 대하여 통계적 및 인공지능 모형을 이용하여 예측모델을 구현하였으며, 각 모형의 예측정확도 결과를 비교 분석하였다. 비교 모델 중에서 CNN-LSTM(Convolutional Long Short-Term Memory Neural Networks) 모형이 가장 높은 성능을 가짐을 확인하였다. 예측정확도에 따른 예측제도 정산금 수익을 추정해보았고, 예측보유 기술 수준에 따라 수익 편차가 24% 정도 커질 수 있음을 확인하였다.
이 연구의 목적은 초 중등학교 학생들에게 수송 기술에 대한 흥미 및 지식, 기능, 태도를 기르고 나아가 역사 인식을 제고할 수 있는 교수-학습 자료인 학습용 모형 거북선을 개발하는 것이다. 먼저 문헌 연구를 수행하고, 모형 거북선의 구조와 구동방법 살핀 후, 모형거북선을 만들었다. 이 연구를 통하여 얻은 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 학생들이 직접 제작하고 실험함으로써 설계 능력, 제작 능력, 탐구 능력 및 기술적 소양을 함양할 수 있도록 모형 거북선을 개발하였다. 둘째, 구동에너지에 따라 자연에너지를 이용한 돛, 태양에너지를 이용한 태양전지, 기계적인 에너지를 이용한 링크장치 및 스크루를 활용한 학습용 모형 거북선을 개발하였다. 셋째, 수송 영역에서 선박에 대한 관심과 흥미를 유발할 수 있도록 물 위에서 무선 조작으로 작동하는 모형 거북선을 개발하였다. 넷째, 역사적으로 의미 있는 전통 문화 유산인 거북선을 초 중등학교 기술 교과에서 실험 실습 교수-학습 자료로 활용할 수 있도록 개발하였다.
본 연구에서는 기후변화 정책 분석의 주요 연구 수단으로 사용되는 CGE 모형의 연산구조를 변화시키는 방법을 통해 모형의 특성을 이해하고자 하였다. 이를 위해 우선 기존의 연구 사례들을 중심으로 CGE 모형으로 대표되는 하향식 모형의 일반적인 특징을 살펴보았고, 나아가 기준 모형인 EPPA 모형에 다른 모형들에서 사용하고 있는 구조를 적용하였을 경우에 나타나는 분석 결과상의 변화를 살펴보고 그 경제적 의미에 대해 논의해 보고자 하였다. 사례연구 결과 장기에 있어서 상향식 및 복합모형의 저감 잠재량이 하향식보다 크게 나오는 일반적인 경향을 추론할 수 있었다. 이는 IPCC 보고서 등의 잠정적인 결론과는 다른 내용으로서 보다 엄밀한 모형 구조분석의 필요성을 제기하였다. EPPA 모형을 대상으로 한 구조분석 결과 온실가스 배출에 직접적인 영향을 미치는 에너지와 관련한 연산구조가 기준 배출량 및 저감률 계산에 가장 큰 영향을 미친다는 사실을 확인할 수 있었다. 이는 에너지와 자본 간의 대체성 및 에너지 복합재 내부의 대체탄력성을 포함한다. 기술묶음 개념의 적용으로 사례연구 결과를 실증적으로 검증할 수 있었으며, 상대적으로 아밍턴재의 대체탄력성 변화는 총합에 있어서는 큰 영향을 주지는 못하는 것으로 나타났다.
새로운 접단에너지 사업에 대한 경제성 평가와 기존 집단에너지 시설의 최적운용을 위해서는 적어도 시간대 단위로 계측된 세부용도별 에너지 부하패턴에 관한 정보가 필수적이다. 본 연구에서는 기상자료와 냉난방 실측자료를 활용하여 열부하를 추정 예측하기 위하여 다계층모형을 선태하였다. 다계층모형은 수집한 자료의 패널자료 특성을 유연하게 모형화할 수 있는 이점이 있다. 다계층모형을 일대일의 대응관계에 있는 선형혼합효과모형으로 변환한 후 패널 FGLS(연산가능한 일반화최소자승추정법)를 적용하여 세부용도별로 열부하모형을 추정하였다. 추정된 부하모형은 온도, 습도, 시간대, 요일, 설날연휴/추석연휴 등 법정공휴일 특성, 난방면적/냉방면적이 열에너지사용량에 미치는 영향을 고려하고 있다. 지면을 고려하여 본 논문에서는 가정용 난방부하모형의 추정치와 난방부하곡선의 예측치에 제한하여 실증결과를 설명하고 있다.
우리나라는 "제 3차 신재생에너지 기술개발 및 이용 보급 기본계획"을 통해 2030년까지 111.5조 원을 투자하여 전체 에너지의 11%를 신재생에너지로 공급한다는 목표를 설정하였다. 그러나 신재생에너지는 기존의 원자력이나 화석에너지에 비하여 생산비용이 높아 보조나 융자 등의 정부지원에 의존하여 보급이 이루어져왔다. 신재생에너지 보급확대 및 산업발전을 위한 보급정책의 일환으로 정부는 2012년부터 RPS(Renewable Portfolio Standard, 신재생에너지 공급의 무화제도)를 도입키로 확정하였다. RPS의 도입은 일정규모 신재생에너지 시장수요를 창출함과 동시에 신재생에너지원간 가격경쟁 구도 형성의 유인이 될 수 있다. 이는 전력가격 일괄상승 및 녹색가격제도(Green Pricing) 등의 정책적 논의로 이어질 수 있다. 따라서 소비자 측면에서 신재생에너지 전력의 가치를 어떻게 평가하는지를 분석하여 RPS 시행제반의 정책적 논의의 기초자료를 마련할 필요가 있다. 특히 RPS는 신재생에너지원 간의 경쟁을 가능하게 하므로 개별 신재생에너지원에 따라 소비자 선호의 차이가 어떻게 나타나는지 연구되어야 한다. 이에 본 연구는 환경재 혹은 비시장재화의 가치추정에 가장 널리 활용되고 있는 조건부가치평가법(Contingent Valuation Method; CVM)을 적용하여 풍력, 태양광, 수력으로 생산한 전력에 대한 소비자의 지불의사액(Willingness to Pay; WTP)을 분석하는 모형을 수립하였다. 이를 위해 Zografakis et al.(2010), Yoo and Kwak(2009), 이창훈 황석준(2009), Nomura and Akai(2004), Bately et al.(2001) 등의 선행연구를 참조하여 신재생에너지 전력 가치의 설문에서 고려되어야 하는 요인들을 선정하였다. 이를 토대로 설문 시나리오를 작성하여 각 요인들이 신재생에너지 전력에 대한 지불의사액 결정에 어떠한 영향을 미치는지 분석가능한 모형을 설정하였다. 뿐만 아니라 기존 연구들이 신재생에너지로 생산된 일반적인 전력에 대한 지불의사액을 질문하는데 그쳤다면, 본 연구에서는 각 원별로 지불의사액의 차이를 도출할 수 있는 설문모형을 구축하는데 중점을 두었다. 본 연구결과는 향후 설문수행을 통하여 신재생에너지원별로 소비자의 선호를 분석할 수 있는 연구로 발전될 수 있으며, 이는 RPS 도입으로 인한 전력가격 정책 수립의 기초 연구자료로 활용될 수 있다 하겠다.
석유, 석탄 및 천연가스와 같은 일차화석연료(一次化石燃料)와 그 제품(製品)들의 사용에 따르는 이산화탄소배출량을 줄이는 방법의 하나로 거론되고 있는 탄소세와 에너지세의 부과가 2000년도 한국경제의 수출입(輸出入)에 미치는 영향을 평가하기 위하여 계산가능한 일반균형모형을 이용하여 분석하였다. 거시계량모형(巨視計量模型)에 의하여 예측된 2000년도 한국경제의 국내총생산(國內總生産)과 계산가능한 일반균형모형(一般均衡模型)의 이론적(理論的) 구조(構造)를 이용하여 2000년도 한국경제의 미시구조(微視購造)를 결정한 후 이로부터 계산된 이산화탄소배출량을 5%와 10% 줄이는 탄소세와 에너지세를 부과하였을 때의 경제적 효과를 계산하였다. 화석연료에 부과되는 탄소세와 에너지세는 수출입구조에 유사한 효과를 가져오는 것으로 평가되나 산업별로 약간의 차이를 가져오는 것으로 계산되었으며 이산화탄소감축율이 증가함에 띠라 국내총생산변화와 동등변동(同等變動)으로 측정된 경제적 비용이 점증하는 것으로 평가되었다.
본 연구는 연산일반균형(CGE) 모형을 활용하여 한국의 자유무역협정(FTA) 확대 정책이 국내 에너지소비와 온실가스 배출량에 미치는 영향을 분석하였다. FTA가 국가경제와 산업구조에 변화를 초래한다면, 이는 국가 에너지수급체계와 온실가스 배출량에도 큰 영향을 끼칠 수 있기 때문이다. 다지역 다부문 CGE모형인 KEEI-GCGE를 통한 분석결과, 이미 발효된 한-미, 한-EU FTA와 더불어 한-중-일 FTA가 현실화되면 우리나라의 실질국내총생산은 2020년에 BaU대비 2.04% 증가하고, 에너지소비와 온실가스 배출량은 각각 3.33%와 1.53% 증가할 것으로 예측되었다. 이와 같은 결과는 향후 여러 국가들과 체결될 FTA는 우리나라의 경제뿐만 아니라 에너지소비와 온실가스 배출량에도 큰 변화를 야기할 가능성이 있음을 의미한다. 따라서 한국의 에너지/기후변화 관련 각종 중장기 계획과 정책들이 FTA로 인해 발생할 수 있는 에너지수급체계와 온실가스 배출량에 대한 영향을 체계적으로 반영해야 함을 시사하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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