다른 계산기법을 적용할 수 있도록 개발되었다.
[그림 2-5] ROK2005모형의 모듈구조
LEAP모형의 모듈은 크게 경제모듈, 에너지모듈 그리고 환경모듈로 구 서되어 있는데, 이는 에너지소비를 결정하는 외생변수, 에너지소비, 에너 지지 전환 및 공급, 온실가스 및 대기오염 배출 등 온실가스 배출을 결 정하는 일련의 과정을 순차적인 모듈로 구성한 것이다.
어 있다. 분석화면은 에너지시스템을 구성하는 최종에너지소비, 전환과 정, 에너지공급 등의 기술적․비용적 특성을 입력하는 화면으로 모형구축 에 있어서 가장 핵심적인 역할을 한다. 결과화면은 분석화면에서 필요한 데이터가 입력되면 그 결과를 출력하는 화면으로 에너지소비, 에너지공 급, 수입 및 수출, 온실가스를 비롯한 주요 대기오염 배출량 등의 분석 결과를 나타내는 화면이다.
[그림 2-6] LEAP시스템의 입력화면
LEAP시스템을 이용한 모형구축은 이후 사용될 기본적인 파라미터를 지정하는 것으로 시작된다. 모형의 범위(Scope)에서는 이후 모형이 분석 에 포함할 내용들을 지정한다. 모형구축을 위해서는 전환부문, 통계오차,
비용자료, 에너지 및 비에너지부문의 오염배출 등의 효과를 분석에 포함 할 것인지를 지정해야하고 이에 따라 분석화면의 구조가 결정된다. 시간 적 범위(Years)에서는 모형의 기준년도와 분석 대상 기간을 지정하고 Defaults에서는 에너지 단위, 이자율, 화폐단위 등을 지정해야 한다.
[그림 2-7] 모형의 기본 파라미터 지정화면
LEAP 시스템을 이용하여 국가규모의 모형을 구축하기 위해서는 에너 지시스템을 구성하는 기본적 요소와 이들 요소 간 연관관계에 대한 이 해가 필요하다. 모형은 일반적인 상향모형과 마찬가지로 에너지시스템을 일차에너지, 전환부분, 최종에너지로 구분하며 일차에너지가 전환과정을 거쳐 최종에너지부문에서 소비되는 과정을 순차적으로 묘사하여 구축한 다. 일차에너지부문은 국내에서 생산되는 경우에는 매장량과 생산량 등
의 기초적인 데이터를 통해서 정의되며 해당 에너지에 대한 수요가 공 급수준을 초과하면 요구되는 양만큼을 수입하도록 지정할 수 있다.
[그림 2-8] LEAP시스템의 분석구조
최종에너지부문은 상향모형에 있어서 가장 중요하면서도 부문별로 에 너지소비 결정과정이 상이하기 때문에 모형화하기 어려운 부문이다.
LEAP시스템은 최종에너지소비의 결정에 있어서 크게 세 가지 방식을 선택적으로 적용할 수 있도록 하고 있다.
[그림 2-9] LEAP시스템의 최종에너지부문 분석기법 설정화면 (SEI 2005)
첫째, 에너지소비가 에너지서비스에 대한 수요에 따라 결정되는 경우 에는 에너지소비활동(activity level)과 단위 활동의 에너지소비량, 즉 에너 지집약(energy intensity)을 통해서 에너지소비량이 결정되도록 하는 ‘에너 지소비활동 분석’(activity analysis) 기법을 적용할 수 있다.
Energy Use=Activity Level ×Energy Intensity
위 식에서 D는 에너지소비, TA는 전체 에너지소비활동, EI는 에너지
집약도, b는 해당 부문의 세부 Branch, s는 시나리오 그리고 t는 년도를 나타낸다. 에너지소비활동 분석에서는 최종에너지소비를 결정하는 각 부 문의 에너지기술이나 서비스를 세분화하고 이를 개별 시나리오와 연도 별로 정의된 에너지집약도 및 소비수준을 이용하여 계산하여 취합하는 방식을 취한다.
둘째, 에너지소비가 에너지사용기기의 수명이나 보급대수에 크게 의존 하는 경우에는 기기의 보급대수(stock)와 기기 당 에너지소비량(energy intensity per device)을 통해 에너지소비량을 계산하는 ‘스톡분석’(stock analysis) 기법을 적용할 수 있다.
Energy Use = Stock of Devices × Energy Intensity per Device
마지막으로 수송부문에 대해서는 차종별 등록대수와 연료경제(fuel economy) 그리고 연간 운행거리를 이용해 에너지소비량을 계산하는 ‘수 송분석’(transport analysis) 기법을 적용할 수 있다.
Energy Use = Stock of Vehicles × Annual Vehicle Mileage × Fuel Economy
최종에너지부문의 구축에 있어서 가장 중요한 것은 각 부문별로 에너 지소비 변화를 가장 잘 설명하는 ‘수요지표’(demand indicators)를 결정하 고 에너지소비활동(activity level)으로 지정하는 것이다. 각 부문별 에너지 소비를 결정하는 요인은 한 가지만은 아니다. 예를 들어 가정부문의 조 명용도의 전력소비량은 가구원의 수, 생활스타일, 전등의 종류 등에 따
라 결정된다. 하지만 아무리 기술적으로 세분화된 상향모형이라 하더라 도 이 모든 조건을 다 고려하여 모형을 구축하는 것은 불가능하다. 따라 분석 대상 에너지부문의 특성에 따라 에너지소비에 가장 큰 영향을 주 는 요인을 중심으로 모형을 구축할 수밖에 없다.22) 상향모형에서는 각 부문별로 흔히 사용되는 수요지표가 있다. 가정부문은 가구 수, 상업부 문은 연면적, 산업부문은 업종별 부가가치 그리고 수송부문은 차량등록 대수나 인-km 및 톤-km 등을 사용한다. LEAP시스템은 이러한 수요지표 외에도 부분별로 상이한 수요지표를 지정할 수 있다.
가정부문 인구, 가구, 가구 당 인구, 주택, 연면적 상업부문 건물 수, 연면적, 업종별 생산, 근로자 수
수송부문 인구, 차량등록대수, 소득, 운행회수 및 거리, 인-km, 톤-km 산업부문 GDP, 부가가치, 출하액
<표 2-8> 부문별 주요 수요지표
전환부문은 발전, 열생산, 도시가스생산 등과 같이 에너지시스템에 존 재하는 전환과정을 개별적인 모듈로 구성된다. 각 모듈은 다시 설비의 특성에 따라 세분화할 수 있는데, 예를 들면 발전부문은 기력, 열병합, 원자력, 수력 등의 세부기술로 구분할 수 있다. 전환부문은 투입되는 연 료(feedstok fuels)와 생산되는 연료(output fuels)를 비롯해서 설비의 용량, 자본 및 가동비용, 수명, 효율성, 이용률 등 설비의 특성치를 지정함으로 써 구축된다. 연료소비와 생산량은 기본적으로 설비의 효율성과 가동률 을 결정하는 비용, 이용률, 설비용량 등을 통해서 결정된다. LEAP시스템 은 특히 발전부문의 묘사에 있어서 다양한 기법을 적용할 수 있도록 개
22) 적절한 수요지표의 선정은 부문별 특성은 물론이고 각 국가의 사회경제적 여건에 의해서도 영향 받을 수 있다.
발되었다. 상향모형에서 발전부문을 구축할 때 가장 문제가 되는 것이 설비별 가동률을 결정하는 것인데 LEAP시스템은 발전비용은 물론 전력 부하곡선(load duration curve)이나 Merit order 등을 통해 각 발전설비의 가동률을 결정할 수 있도록 하였다. 또한 열병합발전과 같이 한 설비에 서 둘 이상의 에너지가 생산되는 전환과정의 묘사를 위해 부수적으로 생산되는 에너지를 Co-product로 지정하여 분석할 수 있다.
[그림 2-10] LEAP시스템의 전환부문 구축사례 (Lazarus et. al, 2005)
LEAP시스템의 가장 큰 장점 중에 하나인 TED는 에너지 관련들의 기 술적․비용적․환경적 특성을 DB 형태로 요약한 것으로 설치 초기에는 개 발자가 입력한 IPCC의 온실가스 배출계수와 주요 기술의 특성치로 구성 되어 있지만 사용자에 의해 필요한 기술이나 특성을 추가할 수 있도록 되어 있다. 이 기능은 에너지시스템의 변화에 따른 온실가스 배출량을 산정할 때 1996 IPCC Guideline에서 권고하는 '기준방법‘(Reference Approach)인 Tier1 방법론 이외의 배출계수를 사용하고자하는 경우에 특 히 유용하다. 예를 들어 온실가스 저감효과가 기준 기술에 비해 개선된 새로운 기술의 도입이 온실가스 배출량에 미치는 영향을 분석하려고 할 때 연료의 유형과 최종에너지부문에 따라 일괄적으로 적용되는 Tier1 방 법을 사용하면 온실가스 감축효과는 측정되지 않는다. 그 이유는 새로운 기술의 개선된 저감효과를 배출계수에 반영하지 않았기 때문이다. LEAP 시스템에서는 이러한 경우 개별 기술의 배출계수를 포함한 새로운 기술 자료를 TED에 추가할 수 있도록 하였다.
[그림 2-11] TED의 배출계수 입력화면
실제 에너지와 관련된 오염조절에 있어서는 온실가스만을 대상으로 하지는 않는다. 에너지와 관련된 외부비용을 평가하기 위해 1991년부터 EC(European Commission)와 US DOE가 공동으로 수행한 ‘ExternE' (Externalities of Energy) 프로젝트에서는 외부비용의 평가에 있어서 ’영향 경로방법론‘(The Impacts Pathway Methodology)을 사용하였는데 이 방법 론은 에너지순환(fuel cycle) 과정을 에너지의 채굴, 운송, 처리 등 세부단 계로 구분하고 각 단계에서의 외부효과를 평가하고 있다.
[그림 2-12] TED에 포함된 오염의 종류
에너지부문을 대상으로 구축되는 일반적인 상향모형에서는 에너지시 스템의 구조에 따른 연료별 소비량을 계산하고 이를 대상 오염물질의 배출계수를 이용하여 배출량을 계산하는 추가적인 작업을 수행해야 한 다. 하지만 LEAP시스템에서는 각 모형에서 고려된 에너지순환 과정의
각 단계에서 발생하는 다양한 오염을 TED를 통해서 모형과 연결하고 에너지수급 변화와 동시에 각 오염물질의 배출량을 계산할 수 있도록 되어 있다. 일반적인 오염물질은 ’지구온난화 기여도‘(Global Warming Potential, GWP)와 함께서 TED에 기본적으로 포함되어 있기 때문에 사용 되는 연료나 기술과 관련된 오염을 지정해주기만 하면 된다. 만약 TED 에 포함되지 않은 오염물질이 있는 경우에는 오염의 종류를 기본적 속 성과 함께 TED에 추가하고 관련 연료와 기술에 연결시키면 결과화면에 서 배출량이 계산된다. 이때 추가할 수 있는 오염은 대기오염에 국한되 지 않는다. 만약 특정 에너지소비활동에서 수질오염이나 폐기물이 배출 된다면 해당 오염을 TED에 추가하여 분석에 고려할 수도 있다.