본 연구에서는 이러한 선형계획기법을 강원도의 우드에너지 수급 데이터에 적용하였다. 우선 강원도의 18개 시군을 우드에너지의 공급지이자 수요지로 간주하였다(n=m). 또한 18개 시군간의 네트워크 거리 데이터를 네이버 지도 검색기능(www. naver. com)으로부터 직접 구축하였다. 각 시군별 공급 잠재 량과 수요 잠재량은 강원도 통계연보(2008)와 강원도청 산림관리과(2009), 임 업통계연보(2009) 등을 참조하여 추정하였다.
우선 시군별 잠재적 바이오매스 공급량은 숲가꾸기 사업 부산물로부터 발 생하는 것으로 가정하였다.2) 강원도의 지난 4개년 (2005년 ~ 2008년)간 숲가 꾸기 사업지는 총 14만ha로 17만m3가 수집되었다. 단위당 평균 수집량은 헥 타르당 1.2m3에 불과한데, 강원도의 경우 숲가꾸기 사업시 평균 벌채율이 23.5%에 달한다는 점을 감안하면 대부분의 부산물이 임지에 잔존하고 있음을 추정할 수 있다.3) 따라서 잠재적 바이오매스 공급량을 강원도의 평균 벌채율 과 시군별 사업지 면적, 그리고 사업지당 임목축적량에 대해 곱한 값으로 추 정하였다. 이에 의하면 강원도의 숲가꾸기 사업지 벌채에서 발생하는 바이오 매스 공급량은 333만m3로 추정된다. 벌채 추정량은 홍천, 강릉, 평창 순으로 높게 나타났다.
2) 숲가꾸기 사업만 대상으로 한 것은, 강원도의 특성상 폐목재 발생량이 미미하고, 바이오 순환림은 강원도가 천연림이나 국립공원이 많아 부적합하다고 판단하였기 때문이다.
3) 숲가꾸기 수집실적과 수집량은 현황 파악을 위해 서술하였고, 벌채 추정량은 기술적 벌 채량을 모두 수집한다면 이용가능한 바이오매스량을 추정하기 위해 사용하였다.
지역 사업지총면적
(ha) 수집실적(㎥) 수집량(㎥/ha) 벌채추정량
(㎥)
속초 743 4,765 6.41 17,461
동해 2,253 4,595 2.04 52,946
태백 2,715 2,558 0.94 63,812
양구 4,628 3,684 0.8 108,765
원주 5,169 6,384 1.24 121,460
삼척 5,747 2,169 0.38 135,047
횡성 6,632 6,777 1.02 155,852
정선 7,405 5,407 0.73 174,022
철원 7,473 7,349 0.98 175,616
화천 7,577 11,632 1.54 178,052
영월 8,185 5,397 0.66 192,343
춘천 8,216 10,330 1.26 193,071
양양 9,598 32,966 3.43 225,553
고성 10,943 15,066 1.38 257,158
인제 11,641 7,025 0.6 273,568
평창 13,475 11,270 0.84 316,667
강릉 14,008 25,030 1.79 329,188
홍천 15,135 8,212 0.54 355,673
합계 141,543 170,616 1.21 3,326,253
<표 1> 우드에너지 잠재적 공급량 추정
자료 : 강원통계연보 (2008)
참고로, 강원도 시군별 바이오매스 공급 가능 잠재량은 결국 숲가꾸기 사업 지 면적의 함수가 되며, 공간적 분포를 이해하기 위해 2005~2008년 평균 숲가 꾸기 사업지 면적을 시군별 지리정보데이터(Geography Information System)로 나타내면 [그림 1]과 같다.
[그림 2] 강원도의 숲가꾸기 사업지 분포도
출처: 에너지경제연구원, 2009
한편 바이오매스를 이용한 수요는 난방용 우드펠렛보일러, 석탄화력발전소 에서의 혼소, 바이오매스 열병합발전 등 여러 가지 형태로 나타나지만 여기에 서는 가장 일반적으로 이용되는 형태인 우드펠렛(wood pellet) 개별 난방 보 일러 수요에 한정하기로 한다. 통상 25평형 기준으로 우드펠렛 보일러는 연간 23.33m3의 바이오매스를 필요로 한다.4)
우드펠렛 보일러에 대한 수요는 크게 화훼단지나 버섯 등의 특용작물 재배 를 포함하는 농업부문과 개별 가정부문, 상업부문, 군부대나 사회복지시설, 청 소년 수련시설 등 공공 부문으로 구별할 수 있다. 여기서는 가정 부문, 화훼, 4) 이는 통상 난방용 보일러가 일일 6시간 연간 5개월 정도 사용된다고 가정하고, 우드펠 렛 보일러의 연간 펠렛 수요는 3.5톤이며, 1톤의 펠렛 생산을 위해 2톤의 목재가 필요한 것으로 가정하였다. 따라서 연간 총 7톤의 목재가 필요하며 이를 입방미터로 환산한 값 이 23.33m3가 된다(에너지경제연구원, 2009).
숲가꾸기 평균면적(ha)
■0~-699
■700~1399
■1400~2099
■2100~2799
■2800~3500
채소, 특용작물용 난방 수요, 그리고 청소년 수련시설의 난방수요에 대한 데 이터를 이용하여 수요 잠재량을 추정하였다. 우선 가정부문의 경우 기존의 화 목보일러에 대한 개별 가정의 수요가 우드펠렛 보일러로 대체되는 것으로 가 정하였다. 다음으로 채소류, 화훼류, 특용작물, 청소년 수련시설의 경우 각 시 군별 해당 시설의 면적 데이터5)를 얻어, 시간당, m2당 에너지 사용량을 151.52kcal로 가정하여, 연간 에너지 사용량을 추정하였다.6) 추정 결과 바이오 매스에 대한 총수요는 763만m3이고, 정선, 횡성, 평창, 홍천 등이 주요 수요지 로 나타났다.
지역명 가정
부문 채소류 화훼류 특용작물 청소년
수련원 총수요
속초 583 6,885 1,939 14,545 1,186 25,139 동해 0 32,485 4,848 23,273 448 61,054
태백 93 13,964 0 50,521 411 64,989
고성 2,263 35,297 1,939 34,133 2,190 75,823 양양 1,143 15,612 12,606 116,364 0 145,725 강릉 3,617 50,715 32,970 94,545 699 182,546 철원 2,543 107,927 8,727 119,467 546 239,210 인제 1,913 88,339 21,333 172,722 833 285,141 삼척 1,097 36,364 970 260,829 0 299,259 화천 980 107,927 9,697 184,048 492 303,144 영월 1,377 71,758 51,394 179,355 0 303,883 원주 3,243 139,248 13,576 275,278 3,518 434,863 양구 793 225,552 17,455 234,570 428 478,797 춘천 2,263 580,655 5,818 97,018 1,375 687,129 홍천 1,960 232,242 5,818 478,545 866 719,432 평창 1,330 168,727 31,030 614,982 4,441 820,510 횡성 1,493 219,152 13,576 651,646 3,526 889,393 정선 1,237 753,552 2,909 852,364 121 1,610,182 합계 27,930 2,886,400 236,606 4,454,206 21,079 7,626,221
<표 2> 강원도의 지역별 부문별 바이오매스 수요
(단위: m3)
자료 :강원통계연보 (2008); 강원도 산림관리과 내부자료(2009)
5) 각 시설별 면적 데이터는 부록을 참조하기 바란다.
6) 시설원예의 경우에는 하루 8시간 연간 6개월간 난방을 하는 것으로 가정하였다.
이상의 바이오매스 잠재 공급과 수요 데이터 이외에 네트워크 거리는 네이 버 지도검색에서 각 시군간의 거리를 직접 구하는 방식으로 구축하였다. 또한 바이오매스 단위당 수송비용은 대형 화물트럭(10톤) 기준 연비인 3km/liter와 2009년 평균 세전경유가격인 1,450원/리터를 이용하여 km당 비용을 483.33원 을 적용하였다,7)
이상의 데이터를 초기 균형값으로 지정하고, 부등식 제약하의 비용최소화 문제를 GAMS(ver 22)의 LP Solver를 이용하여 수급조합 을 도출하였 다(Brooke et al., 1998).