ROK2006-KEEI모형에서는 전환(transformation)부문을 전력과 열에너 지를 중심으로 묘사하는데, 전환부문을 고려하는 이유는 에너지가 전환 되는 과정에서 전환과정의 설비특성에 따라 결정되는 전환손실과 공급 능력을 고려하기 위해서이다. 이러한 측면에서 도시가스와 천연가스 역 시 공급설비에 따라 그 규모가 결정되는 전환부문의 한 형태로 보는 것 이 마땅하다. 따라서 ROK2006-KEEI모형에서는 발전, 송배전, 지역난방 이외에 도시가스와 천연가스를 포함하여 모두 5종류의 전환부문을 구축 하였다.
발전부문에서는 석탄, 석유제품, 수력, 원자력, 천연가스 등을 이용하 여 전력을 생산하고 이를 최종소비자에게 송배전한다. 에너지시스템을 분석에 흔히 사용되는 과정분석(process analysis)의 방법론은 연료가 이 동하는 과정을 기술적 특성에 따라 묘사하고 각 과정에서의 연료소비와 오염배출을 분석한다. LEAP 시스템은 이러한 과정분석의 방법론을 채용 하여 사용연료(feedstock fuel), 설비용량, 가동률, 예비율, 열효율, 송배전 손실 등을 이용하여 발전부문을 묘사하도록 지원한다.
[그림 Ⅱ-12] ROK2006-KEEI 모형의 Diagram
열에너지는 열병합발전이나 열전용보일러를 이용하여 생산되며 국내 에서는 집단에너지공급으로 부르고 있다. 모형에서는 열에너지가 발전부 문의 열병합발전과 집단에너지의 지역난방에서 공급되는 것으로 묘사하 였다. LNG기화(LNG gasification)는 LNG를 기체 상태의 천연가스로 전 환하는 과정으로 다른 전환부문에 비해 상대적으로 단순한 과정이다. 하 지만 우리나라와 같이 해운운송을 통해 LNG를 수입하고 이를 저장하는
능력이 공급을 제약할 가능성이 있는 경우에는 단순한 과정이라 할지라 도 운송 및 저장능력을 고려한 개별 전환과정으로 포함시키는 것이 바 람직하다. ROK2006-KEEI모형에서는 천연가스 공급과정을 공급설비 규 모와 함께 전환부문에 포함시켜, 향후 소비 전망과 함께 요구되는 공급 설비의 추가분을 분석할 수 있도록 하였다. ROK2006-KEEI 모형의 전환 부문에서 사용되는 연료는 [그림 Ⅱ-12]와 같은 구조를 가지고 있다.
(가) 발전부문과 지역난방
최근 우리나라에는 집단에너지의 보급 확대로 전력과 열의 생산과정 이 다양해짐에 따라 모형에서 전력과 열을 공급하는 전환부문 묘사가 매우 복잡해졌다. ROK2006-KEEI에서는 우리나라의 전력 및 열을 공급 하는 전환부문을 발전부문과 지역난방부문으로 구분하였다. 발전부문은 전력이 공급되는 과정과 기술적 특성을 고려하였으며 열병합발전에서 생산되는 열에너지는 ‘공생산물’(co-product)로 묘사하고 있다. 집단에너 지는 열에너지를 생산자를 중심으로 크게 지역난방과 산업단지로 구분 할 수 있는데, ROK2006-KEEI모형에서는 지역난방을 통하여 열에너지를 가정과 산업부문에 공급하는 것으로 묘사하고 있으며, 열병합발전에서 생산되는 전력을 ‘공생산물’로 묘사하고 있다.
우리나라는 발전부문 경쟁체제 도입을 통하여 발전설비의 운영이 전 력수요와 발전비용에 따라 결정되고 있기 때문에, 모형에서 발전부문의 변화를 묘사하기가 점차 복잡해지고 있다. 이는 발전부문에 대한 다양한 감축정책의 평가에 있어서 전력시장의 작동과 발전회사의 의사결정과정 을 포함하는 모듈의 개발을 요구하고 있다. 상향식모형에서 발전부문을 묘사하는 일반적인 방식은 전력부하곡선(load duration curve)과 발전설 비 특성을 이용하여 발전비용을 최소화하는 발전량을 계산하는 것이다.
이 경우에 시간대별 전력수요와 발전비용에 대한 매우 정확한 정보가 요구된다. 하지만 이러한 접근방식은 전망기간이 길어질수록 불확실성이 커지며 이에 따라 민감하게 영향을 받는 발전량의 전망오차 역시 커지 는 문제점이 있기 때문에 국가 전체 에너지시스템을 대상으로 한 모형 을 구축하는 경우에는 그 유효성에 한계가 있는 분석방식이다.
구분 2005년 2010년 2015년 2020년 2025년 2030년
무연탄 2.2 1.9 1.5 1.2 0.9 0.5
유연탄 37.2 36.8 36.5 36.2 35.8 35.5
중유 6.8 5.6 4.5 3.3 2.2 1.0
천연가스 0.2 0.1 0.1 0.1 0.0 0.0
복합화력 8.5 10.0 11.6 13.2 14.8 16.3
열병합 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
내연력 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
원자력 40.2 40.6 41.0 41.4 41.9 42.3
수력 1.4 1.3 1.1 1.0 0.9 0.8
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
주: 산업자원부의 제2차 전력수급기본계획 및 관련 자료를 바탕으로 작성한 자료임.
<표 Ⅱ-11> 발전부문의 연료별 전력공급 비중 전망
ROK2006-KEEI모형은 산업자원부가 2004년 12월에 발표한 제2차 전력 수급기본계획을 기초로 발전부문의 생산구조를 구축하였다. 모형에서는 각 년도의 설비별 설비용량과 발전계획을 통해 발전량을 계산하며 이 과정에서 발전효율에 따라 발전연료 소비량이 결정된다 (표 Ⅱ-11 참조).
(나) 도시가스와 천연가스
국내에서 이용되는 천연가스는 한국가스공사가 LNG를 수입하여 천연 가스로 기화하는 과정을 거쳐 공급되고 있다. 생산국에서는 이와는 반대 로 기체 상태의 천연가스를 액화하여 LNG 운반선으로 수출하는데 이는 천연가스의 저장효율을 증가시켜 운송비를 줄이기 위한 것이다.
가스기력, 열병합발전 그리고 열전용보일러 등 발전소에서는 천연가스를 이용하여 전력이나 열을 생산하며, 도시가스 회사에서는 천연가스를 공급 받아 프로판을 혼합하여 도시가스를 생산한다. CNG 충전소에서는 대형 압축기를 이용하여 CNG 차량에 천연가스를 충전하는 기능을 수행한다.
ROK2006-KEEI모형에서는 천연가스의 기화 및 공급과정에서 발생하는 자가소비 및 손실을 고려하여 천연가스에 대한 소비변화에 따른 LNG 수요변화를 산출하도록 하였다. 또한 도시가스 생산부문은 천연가스 및 프로판의 소비량과 도시가스 생산량을 이용하여 효율을 85.9%로 산출하 고, 이를 이용하여 도시가스 수요변화에 따른 연료투입량을 계산하였다.
라. 에너지부문 온실가스 배출전망 시험분석
본 절에서는 앞에서 구축된 ROK2006-KEEI 모형을 이용하여 2005 년~2030년 동안의 에너지수요 및 이에 따른 온실가스 배출량에 대한 기 준시나리오 전망을 실시한다. BaU는 온실가스 감축을 위한 각종 정책 및 조치를 반영한 다양한 대안시나리오(alternative scenarios)의 효과를 분석하는 기반이 되기 때문에 중요한 의미를 가지고 있다. ROK2006-KEEI 모형을 이용한 에너지수요 및 온실가스 배출전망 결과는 먼저 2005년도 의 실적치와 비교를 통하여 모형의 유효성을 점검한다.