한국은 부가가치 기준 에너지 원단위가 높아 에너지 비(非)효율 국가로 분류되고 있다. 에너지 원단위 격차는 에너지다소비산업 비중이 38%(2006년)로 선진국 대비 높은 한국의 산업구조적 특성에 주로 기인한다. 그러나 에너지다소비산업은 주요 산업에 원료를 제공하는 국가 기간산업으로 인위적인 구조조정은 불가능한 상황이다. 따라서 에너지다소비산업의 에너지 효율성을 정확히 진단하고 개선하는 것이 중요한 이슈로 부상하고 있다. 지금까지 에너지효율성의 대표적인 지표로 부가가치 기준 에너지 원단위가 사용되어 왔다. 그러나 부가가치 기준 에너지 원단위는 제품가격과 제품구성 변화 등 다양한 요인의 영향을 포함하고 있어 에너지효율성을 제대로 측정하지 못한다. 이에 본 연구는 에너지효율성의 정확한 측정을 위해 생산량 지수를 활용한 생산량 기준 에너지 원단위를 도입하여 한 일 에너지다소비산업의 에너지효율을 비교하였다. 부가가치 기준 에너지 원단위로는 한 일 간 격차가 2006년 기준으로 2.2배였으나 생산량 기준으로는 1.2배에 불과하였다. 한국은 일본에 비해 최신 설비를 보유하고 있지만, 신기술 신공정 개발 등 추가적인 노력 부족으로 에너지효율성이 낮다. 따라서 정부는 에너지효율성을 객관적으로 평가할 수 있는 시스템을 구축하고 정기적인 평가를 토대로 에너지 가격 설정 및 기술개발 지원 등 에너지효율화 관련 정책을 집행해야 한다. 또한 공장단위를 넘어 산업단지 지자체 수준에서 에너지 이용의 최적화를 도모해야 한다. 기업도 에너지효율성 향상과 원가 절감이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 독자적인 신기술 및 신공정 개발을 적극 추진해야 한다.
본 연구는 자료포락분석의 target-setting approach를 기초로 우리나라 16개 지자체의 에너지 효율성을 추정하고, 에너지 효율향상을 통해 저감할 수 있는 에너지 소비수준을 계측한다. 나아가 에너지 믹스변화에 의한 지역별 환경성과를 분석하고 그에 따른 이산화탄소 감축효과를 평가한다. 분석결과, 표본기간 2004년~2013년 동안 평균적으로 14.0%의 에너지 비효율이 존재하며, 특히 석유연료의 비효율적 사용이 주요 광역시를 중심으로 크게 나타났다. 또한 에너지 소비구조의 변화를 통해 에너지 효율향상과 추가적인 이산화탄소 저감가능성이 발생하며, 적극적인 에너지 믹스전략의 필요성을 확인할 수 있었다.
정부의 기술개발정책은 신기술의 확산 및 보급에 긍정적인 역할을 하는 것으로 알려졌다. 그러나 정부정책의 비효율성에 의한 "정부실패"에 대한 검정은 항상 필요로 한다. 논문은 한국의 태양에너지 관련 정부정책의 효율성을 주요 신재생에너지기술로서 사회경제적인 가치판단 모형을 설치하고 이를 태양에너지 기술개발 관련 당사자들에 대한 설문조사를 통해 검정을 시도하였다. 주요 연구결과로는 다음과 같은 점에 관련된 정부정책의 보완이 요구됨을 발견하였다.-연구관련 주체들간의 역무분담의 비효율성-기술혁신 이행단계의 신속이행 전략의 미흡과 기술혁신 정보흐름의 비효율적 체계-정부출연연구소를 중심으로 한 학계의 기초, 응용단계 연구의 과도한 기술개발 주도 체계 유지 및 민간기업의 단기적 이익에 집착한 "무임승차"기대 따라서 태양에너지의 실용화를 목표로 하는 현행 정부정책의 개선방향으로는 동태적 정책목표설정과 이에 따른 중점지원의 연구주체의 설정원칙이 요구된다.원의 연구주체의 설정원칙이 요구된다.
현재 건축중인 대부분의 신축 건물들은 에너지 효율이 떨어지는 예전의 설계 원칙에 따라 지어지고 있으며, 이는 일반적으로 사용자가 난방을 직접 조절할 수 없는 1950년대부터 사용되어 온 중앙 난방시스템식 설계를 기초로 하고 있다. 중국 정부는 신축 건물의 에너지 효율을 1980년대 초에 지어진 건물에 비해 $50\%$정도 높게 향상시키고자, 난방지역에 있는 건물에 대한 새로운 에너지 효율 기준을 발표했다. 하지만 이 기준은 거의 효력을 발휘하지 못하고 있다.
정부는 국가연구개발사업을 통해 매년 4,000억원 이상 신재생에너지 분야 R&D에 투자하고 있다. 본 연구는 신재생에너지 분야 정부 R&D 투자의 효율성을 측정하고, 비효율성의 원인을 파악하는데 있다. 이를 위해 2009-2011년 동안 정부가 신재생에너지 분야에 지원한 4,213개 R&D 과제를 대상으로 자료포락분석(DEA)과 통계검증을 실시하였다. 분석결과에 따르면 수소, 바이오, 연료전지, 태양광 등이 다른 신재생에너지에 비해 상대적으로 R&D 효율성이 높게 나타났다. 또한 대학이 기업에 비해 보다 효율적으로 R&D 과제를 수행하였으며, 기업 내에서도 중소기업이 대기업에 비해 R&D 효율성이 높은 것으로 분석되었다. 마지막으로, R&D 비효율성은 과다한 총사업비나 논문실적 저조보다는 주로 국내외 특허실적 저조에 기인한 것으로 확인되었다.
정부는 신재생에너지 보급지원을 위해 2002년도부터 발전차액지원제도를 시행해 오고 있다. 본 연구에서는 발전차액지원제도와 관련된 에너지관리공단의 내부 자료를 이용하여 119개의 태양광발전사업의 실증평가를 시행하였다. 실증분석을 위해 단위투자비당 발전량을 지수화하고 투자비 대비 효율을 산출하였다. 또한 이 분석을 위해 일사량, 설비용량, 모듈 인버터 투자비 등을 고려하였다. 분석결과 투자대비 효율 산정결과에 일사량과 단위 설비용량당 모 듈 인버터 투자비의 영향이 크게 나타난 것으로 확인되었다. 단위 투자비당 발전량을 분석한 결과 전라도의 태양광발전소의 효율은 분석 대상인 24개 지역의 평균보다는 높으나 발전소별 편차가 높게 나타난다는 점은 향후 보급사업을 평가하는 경우 추가적으로 고려되어야 할 문제라고 판단된다. 기타 자료분석 결과에 따라 효율관리를 위한 대안을 제시하였다.
무선 센서 네트워크의 수명을 증가시키기 위한 연구가 데이터 송 수신 과정의 에너지 소비를 최소화하는 측면에서 활발히 진행되어 에너지 효율성을 증가시키고 있으나, 데이터 수집과정에서 발생하는 비효율적 에너지 소비는 해결하지 못하고 있다. 이러한 데이터 수집과정에서 발생하는 비효율적 에너지 소비를 개선하기 위해, 감지 대상 지역에 일정시간 동안 이벤트가 감지되지 않을 경우, 모니터링 주기를 증가시키는 기법 등이 제안되었으나, 데이터 신뢰도가 낮아지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 에너지 효율성과 함께 데이터 신뢰도를 증가시킬 수 있도록 이웃 노드간 관계를 고려하여 모니터링 주기를 조절하는 기법은 제안한다.
게임이론을 적용하여 에너지 효율적인 전송률 스케줄링 방안을 제안한다. 먼저, 개별 단말의 효용함수를 정의하고, 효용함수를 최적화하도록 에너지를 결정하는 비협력적 전송률 게임을 모델링한다. 여기서, 효용함수는 개별 단말이 데이터 전송시 소모하는 전송 에너지이다. 특히, 개별 단말의 효용함수가 Convex 함수임을 이용하여 에너지 효율적인 전송률 스케줄링 문제가 나쉬 평형이 존재함을 증명하고, 이를 기반으로 비협력적 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 또한, 에너지 효율의 개선을 위해서 개별 단말의 효용함수의 합을 최적화하는 협력적 스케줄링 알고리즘도 제안한다. 성능 분석을 위하여 비협력적 알고리즘과 협력적 알고리즘의 수렴도 결과와 에너지 효율성 결과를 제시한다.
초기의 동기식 프로토콜의 대표적인 S-MAC 과 T-MAC은 듀티사이클 기법을 사용으로 주기적인 활성과 비활성을 반복함으로써 기존의 무선 MAC 프로토콜에 비하여 에너지 소모를 줄였음을 보였다. 하지만 동기식 프로토콜은 동기화를 위한 별도의 제어패킷이 사용됨으로써 에너지 효율성이 떨어지고 설계 면으로서도 복잡하다는 단점을 갖는다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 비동기 프로토콜인 B-MAC과 X-MAC은 CSMA매체 접근 방식과 프리엠블을 통한 전송을 하는 LPL(Low Power Listeing)기법을 사용하여 별도의 제어패킷의 사용 없이 독립적인 듀티사이클 스케줄을 가지고도 통신이 가능하도록 설계됐다. 본 논문에서는 이러한 비동기 프로토콜인 X-MAC을 기반으로 보다 높은 에너지 효율성을 갖는 무선 센서 네트워크를 위한 에너지 효율적인 비동기 방식의 센서 MAC 프로토콜을 설계한다. 이를 위하여서 송신노드와 수신노드에 프리엠블 넘버링 기법과 가상동기화기법을 설계 및 적용하였으며 대표적인 센서 노드인 TelosB센서모트를 이용하여 기존의 X-MAC 프로토콜과 에너지 효율성을 비교 및 검증한다.
본 논문은 에너지 효율성 지표로써 투입물로 에너지뿐만 아니라 노동과 자본 등을 동시에 고려한 총요소 에너지 효율성을 DEA에 기초하여 2005-2013년 기간 동안 우리나라 16개 시 도의 제조업 부문에 대하여 추정하였다. 추정결과에 의하면, 단일요소 에너지 효율성과 총요소 에너지 효율성 간에 차이가 존재하여 두 지표를서로 보완적으로 사용할 필요성이 있는 것으로 나타났다. 한편, 총요소 에너지 효율성 지표는 대부분의 시 도들에서 높게 나타났는데 서울, 광주, 울산, 경북 등은 프런티어에 위치하지만, 강원, 부산, 대구, 인천 등은 상대적으로 매우 비효율적인 것으로 나타났다. 또한 패널 토빗 모형을 통해 총요소 에너지 효율성의 결정 요인을 추정한 결과에 의하면, 대기업의 생산액 비중이 클수록, 에너지 다소비업종의 생산액 비중이 작을수록, 그리고 전력 사용 비중이 클수록, 총요소 에너지 효율성에 긍정적인 영향을 주는 것으로 추정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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