호미만 도서
10 ･벽지지역의 전기공급 정책방향과 신 재생에너지 보급과제 ･
배위섭1)* ․ 최성호2)․ 허은녕3)
Electrification Policy for Small Islands of Less than ten Households and Remote Places and Its Task for Promoting Renewable Energy
Wisup Bae
*, Sung-ho Choi and Eunnyeong Heo
Abstract :As the electrification project for islands of more than ten households and remote places of more than five households has been completed by the end of 2006, the necessity of electrification of small islands of less than ten households which are around 43 islands nation-wide and remote places is mentioned and raised. Currently those places have been electrified by the law of electricity supply promotion project for farming and fishing area.
To accomplish the universal supply of the electricity to small islands and remote areas, this study has been searching for the methods of minimization of social and economic costs. Compatibility of diesel type which most of the islands have chosen to supply electricity and new and renewable energy such as photo voltaic and wind power was studied and later the direction of electrification policy for small islands and remote areas was suggested.
Key words :Electrification law for farming and fishing area, Electrification project for small islands and remote area, Diesel power generation, New and renewable energy, Law of electricity supply promotion project for farming and fishing area
요 약: 현행 농어촌전화촉진법에 의한10호 이상 도서지역과 호 이상 벽지지역에 대한 전화사업이5 2006년 말 까지 완료됨에 따라 전국적으로43개에 달하는10호미만 미전화유인도서 및 벽지지역에 대한 전화사업의 필요성이 제기되었다 본 연구에서는. 10호미만 도서지역의 전화사업을 위하여 도서전화사업의 기본취지인 전력 정책의 보편공급목표를 달성하면서 사회적 경제적비용을 최소화할 수 있는 방법을 찾아보았다 또한 대부분의, . , 도서지역이 채택하고 있는 기존의 디젤방식과 최근 활발한 보급이 이루어지고 있는 태양광 풍력 등 신재생에너지, 에 의한 발전방식의 도서지역 적용여부를 검토하고 도서벽지지역에 대한 효율적인 정책방안을 제시하였다.
주요어:농어촌전화촉진법 도서벽지전화사업 디젤발전 신재생에너지 농어촌전기공급촉진사업, , , ,
서 론
농어촌 전기공급 촉진사업이 마무리 단계에 접어들고 있다 국토의 전화. (Electrification)는 국민경제의 성장과 발전 나아가 지역사회의 지속가능성을 유지하기 위한, 필수적 요건이다. 1965년 농어촌전화촉진법이 시행된 이래 농어촌의 전화율은 매년 증가하여2006년에는 전 국의99.9%지역에 전기를 공급하고 있다. 40여년 이상
지속된 농어촌 전기공급 촉진사업은 2006년 말, 10호 이상 도서지역과 호 이상 벽지지역에까지의 확대가 대5 부분 완료되었다.
하지만 아직도 미전화 유인도서가 전국적으로 43개 에 이르는 등 정책지원의 손길에서 벗어나 있는 영세 도서나 벽지가 상당 수 남아 있을 것으로 추정되고 있 다 도서 벽지에 대한 전기공급은 희박한 수용가 밀도. ･ 와 기간 전력 망(main electricity grid)으로부터의 원거 리 등과 같은 특성으로 인하여 어려운 정책결정의 문제 를 수반한다 전통적으로 국내외의 도서 벽지에 대한. ･ 전기공급 방식은①기간 전력망에 대한 연계나②디젤 발전기의 보급과 소규모 망의 구성 디젤 연료의 구매와, 수송보조 등 가지 대안을 채택하여 왔다 그런데 전자2 . 는 원거리 송전망 건설에 과도한 비용이 소요되고 별도 의 발전원이 추가되지 않는 한 기존 망의 전력 품질이
년 월 일 접수 년 월 일 채택
2007 3 13 , 2007 5 3 세종대학교 지구환경과학과 1)
경기대학교 서비스경영전문대학원 2)
서울대학교 지구환경시스템공학부 3)
*Corresponding Author(배위섭) E-mail; [email protected]
Address; Earth & Environmental Sciences Sejong University 98 Gunjadong Gwangjingu, Seoul, Korea 기술보고
저하된다는 문제점이 제기되었다 한편 후자는 연료비. , 와 수송비 지원이 계속되어야 하고 유지보수와 효율적 가동이 어려우며 디젤연료의 사용으로 청정지역의 대기, 토지 수질이 오염된다는 약점이 지적되었다 무엇보다, . 정책결정자의 단기적 시각으로 인하여 중장기 비용편익 을 포함한 최소비용 계획(Least-cost planning) 방식이 활용되지 않고 설치비용이 저렴하고 소요기간이 짧은 화 력발전 방식에 편중되어 왔다는 것이다 그러므로. 2007 년 이후 거주가구10호 미만의 도서지역과 호 미만의5 벽지지역에 대하여 농어촌 전기공급 촉진사업을 확대 추 진할 것인지의 여부와 사업추진방식의 변화에 대한 검토 가 이루어질 필요가 있게 된 것이다.
본 연구는 향후 농어촌 전기공급 촉진사업의 정책방향 을 정립하기 위하여 필요한 기초연구이다 앞으로 추가. 적 전기공급이 이루어질 10호 미만의 소도서나 호 미5 만의 벽지는 수용가 밀도가 더욱 희박하고 연료비와 인, 건비를 포함한 수용가 호당 평균 가변비용의 비중이 더 욱 커질 것이 확실시된다 또한 태양력 풍력 소수력 등. , , 을 포함한 신재생에너지 관련 기술은 급속하게 진보하고 있다 따라서 본 연구는 현재의 시점에서 종합적이고 중. 장기적 시각에 입각하여 상호 대체적인 발전원을 비교･
평가하여 기술적 경제적 정책방향을 제시하고 향후 운･ 영방향을 제시하고자 한다 이를 위하여 농어촌 전기공. 급 촉진사업의 추진현황을 살펴보고 전기공급 촉진사업 의 확대시행여부 추진체계 추진방법 비용분담 원칙 등, , , 을 포함하는 향후 정책방안에 대한 제안을 제시하였다.
도서 벽지 전기공급 지원정책 현황･
정부는 전기가 공급되어 있지 아니한 농어촌에 전기공 급을 촉진함으로써 농어업의 생산력을 증강하고 농어민 의 생활향상을 도모함을 목적으로 도서 벽지 전기공급･ 지원정책을 추진해 왔다 그런데 이러한 지역에 대한 전. 기공급은 고비용 구조에 의하여 이루어지므로 일반적 전 기요금 체계에 의한 수입으로는 변동비도 회수할 수 없
는 경우가 대부분이다 따라서 정부는 전기사업법과 농. 어촌전기공급사업촉진법의 규정에 의하여 설비투자와 운영에 소요되는 재원의 융자와 보조 등 정책수단을 통 하여 도서 벽지 전기공급을 지원하여 왔다.･
과거에 도서 벽지 전기공급 지원사업은 전력산업의･ 독점 공기업인 한전이 준 정부적 지위에서 보편적 전기 공급(Universal electrification)의 일환으로 시행해 왔다. 그러다가2001년에 전력산업 구조개편과 민영화에 대비 하여 시장경쟁 체제하에서도 이 사업을 지속적으로 추진 하기 위한 정책내용을 포함하는 전력산업기반조성사업 계획이 수립됨으로써 2002년부터 도서 벽지 전기공급･ 지원사업은 한국전력이 전력산업기반기금의 지원에 의 한 정책사업으로 시행하게 되었다.
지원대상 지역
농어촌전기공급사업촉진법은 지원대상 지역을 농어촌 전기공급사업계획 수립당시 그 주민의 대부분이 농어업 을 영위하는 촌락으로서 대통령령이 정하는 기준에 맞는 지역으로 규정하고 있다 제 조의( 2 2). 이 규정에 근거하 여 동 법 시행령은①단위공사별 전기수용자가10호이 상인 도서지역으로 하되 육지와 인접한 도서지역으로서 지형적 여건 등을 고려하여 산업자원부장관이 전기사업 자에 의한 전기공급이 가능하다고 인정하는 도서지역의 경우에는 호 이상 그리고5 , ②단위공사별 전기수용자가
호이상인 벽지지역을 포함하고 있다 제 조
5 ( 2 ).
사업 선정기준 및 시행주체
도서 벽지 전기공급지원 사업의 대상지역 선정기준과･ 시행주체를Table 1과 같이 나타낼 수 있다 우선 벽지. 지역에 대한 전기공급은 우리 국토가 상대적으로 협소하 므로 한전의 내륙 기간 전력 망에 의한 가공배전선로를 연장하여 설치하는 방식을 택하고 있다 한편 도서지역. , 의 경우에는 한전주관 도서지역의 경우①배전철탑이나 해저케이블을 이용하여 내륙 전력계통에 연계하거나, ② 한전 운영도서(母島)에 전력계통을 연계하는 방식으로
Table 1. Classification for operating company of each region
구 분 벽 지 도 서
한전 전력계통 연계 자가발전시설 설치
대상지역 단위공사당 전기수
용가 호이상 지역5
단위공사당 전기수 용가 호이상 지역5
단위공사당 전기수 용가 10호이상 지역
사업주체 한전 한전 지자체 한전 지원( )
한전 수행업무
설계 계약 시공감독 감리 등, , 공사 전 부문
설계 계약 시공감독 감리 등, , 공사 전 부문
발전설비 전 부문 설계 계약 시공 감독 감리
( , , , )
전기공급 시설이 설치된다 또한 지자체주관 도서지역의. 경우①디젤엔진발전기 태양광설비 풍력설비 등의 자, , 가발전시설을 설치하거나, ②지자체 운영도서(母島)에 전력계통을 연계하는 방식이 채택되고 있다 특히 한전. 전력계통 연계가 가능한 도서는 농어촌전기공급사업촉 진법 규정에 의하여10호 미만, 5호 이상 도서의 경우에 도 지원대상 사업으로 선정될 수 있다 제 조 제 호( 2 1 ).
사업 시행 절차
시 도지사는 다음 해 사업대상지역을 선정하여 농어･ 촌전기공급사업계획서를 한국전력에 송부하고 한국전력 은 지방자치단체의 계획서를 종합한 농어촌전기공급사 업계획서와 자금계획서를 산자부장관에게 제출한다 산. 자부장관은 법적요건 충족여부 및 전기공급방안 등을 검 토하고 산자부 지방자치단체 및 한국전력 합동의 현장, 실사를 거쳐 농어촌전기공급사업계획서와 자금계획서를 심사 결정한 후 소요 재정융자금 및 국가보조금을 다음･ 해 예산에 계상한다 산자부장관은 시 도지사 및 전기사. ･ 업자에게 심사 결정된 농어촌전기공급사업계획서 및 자･ 금계획서를 송부하고 시 도지사는 자체 부담하여야 할, ･ 보조금을 다음 연도 예산에 계상한다 산자부장관은 계. 상 요구한 예산이 확정되었을 때에는 관할 시 도지사와･ 전기사업자에게 확정된 농어촌전기공급사업계획서 및 자금계획서를다시 송부한다 이 경우 시 도지사는 개월. ･ 2 이내에 전기수용자의 일시부담금과 지방자치단체의 보 조금을 단위공사별로 전기사업자에게 예치하도록 한다.
이를 위하여 전기를 수용하고자 하는 자는 일시부담금을 기한 내에 단위공사별로 일괄하여 시장 군수에게 납부･ 하고 그 증빙서와 전기시설요청서를 한국전력에 제출한 다 한국전력은 재정융자금 국가 및 지방자치단체의 보. ･ 조금과 전기시설요청서를 받았을 때에는 사업계획에 따 라 지체 없이 당해 공사를 착수하여야 한다 이러한 사업. 시행 절차를 그림으로 나타내면 Fig. 1과 같다.
먼저 한전주관 사업의 경우 지자체는 주민일시부담금, 지자체보조금 및 국고보조금 기금 을 공사 착공 전 한전( ) 관할지점 에 입금 조치하고 한전은 한국산업은행으로
( )
부터 재정융자금을 차입한다 한전은 용지매입 및 인 허. ･ 가사항의 처리를 완료한 후 공사를 시행하며 자체예산 자본예산 을 편성하여 사업을 추진하고 공사완료 후 사
( )
업비 국가보조금 지자체보조금 를 정산 후 지자체에 반( , ) 납 조치한다.
한편 지자체주관 사업의 경우 지자체는 전담기관으로 부터 국고보조금 기금 을 교부받고 한국산업은행으로부( ) , 터 재정융자금을 차입한다 이 경우 지자체는 건물 토목. ･ 공사 및 배전설비공사를 시행하고 한전은 발전설비공사 에 대한 대행 협약을 지자체와 체결한 후 공사를 시행하 는데 지자체는 공사착공 전 대행사업비를 한전에 입금하 도록 한다 한전은 역시 용지매입 및 인 허가사항의 처. ･ 리를 완료한 후 공사를 시행하며 공사완료 후 국가보조 금 지자체보조금의 정산 후 지자체에 반납 조치한다, .
사업재원
도서 벽지 전기공급 지원사업의 재원은 주민부담금과･ 국가보조금 그리고 지자체 보조금으로 구성되며 주민부, 담금은 주민 일시부담금과 주민융자금을 포함한다 이러. 한 사업재원의 구성은Fig. 2로 나타낼 수 있다.
주민일시부담금은 산자부고시에 의해 결정되며 전기 공급약관의 표준공사비중 기본공사비 해당금액이다 구. 체적인 금액은 전압 저압 고압 과 배전선로 가공 지중( , ) ( , ) 형식에 따라 차등 적용되는데 계약전력 저압5 kW이하, 가공배전선로의 경우 호당164,000원과 부가가치세의 합계금액이다 한편 주민융자금은 호당 백만 원으로서. 1
년까지는 에너지특별회계에서 지원하던 것을
2002 2003
년부터 전력산업기반기금에서 지원하고 있다. 2006년1 월 일부터 무이자융자로 전환되었으며 원금은 년 거1 5 치30년동안 균분 상환방법에 따라 상환된다 이 경우.
대상지역 선정 전년도 월말까지
[ 2 ]
사업계획 종합 및 자금계획 수립 전년도 월말까지
[ 3 ]
사업계획심사 확정 현장실사 포함
( )
전년도 월
[ 4 6 ]～
지방자치단체 한전 정부 산자부( )
예산 확보 전년도 월말까지
[ 12 ]
국고예산 확정 사업시행 통보 당년도 월
[ 1 ]
사업 시행
당년도 월
[ 2 12 ]～
정부 지자체 한전, , 정부 산자부( ) 한전 지자체,
Fig. 1. electrification implementation procedure.
사업 완료 후 이 폐농수용자가 발생할 경우 재정융자금･ 상환액은 전력산업기반기금에서 지원하고 있다 사업재. 원 중에서 주민부담금을 제외한 잔여금액은 75%를 국 가보조금으로, 25%를 지자체보조금으로 지원하고 있다.
도서 벽지 전기공급 시설의 운영 지원･
정부는 도서 벽지 전기공급을 위하여 앞에서와 같은･ 시설공사 이외에도 자가발전시설의 운영을 전력산업기반 기금을 통하여 지원한다 지원하는 사업의 내용은 농어촌. 전기공급사업촉진법이 규정하고 있다 제 조 전( 20 ). 기사업 법은 전력산업기반기금의 사용근거를 규정하고 있으며 제 조 농어촌전기공급사업촉진법은 이 기금을 사용 ( 49 )
하여 지원할 수 있는 비용의 내용을 열거 제 조의( 20 2)하 고 있다 각 사업의 내용과 시행의 법적 근거는. Table 2 와 같다.
우선 한전은 발전시설 공사에 있어서 시장 군수의 요· 청이 있는 경우 자가발전시설공사에 대한 설계 감리등･ 기술지원 을 제공하여야 하며 제 조 제 항 자가발전( 20 1 ), 시설에 의하여 전기를 공급하는 지역을 정기적으로 순회 하여 정기보수 및 관리 운영요원에 대한 교육을 실시하･ 여야 한다 제 조 제 항 또한 한전은 자가발전시설에( 20 2 ).
의하여 전기를 공급하는 지역으로서 10호 이상의 집단 거주지역에 대하여는 관할시장 군수와 협의한 후 산업･ 자원부장관이 정하는 기준에 따라 자가발전시설을 인수
하여 전기를 공급할 수 있으며 이 경우 자가발전시설의 인수는 무상으로 한다 제 조 제 항 또한 자가발전시( 20 3 ).
설을 인수하지 않는 경우에도 한전은 자가발전시설에 의 하여 전기를 공급하는10호 이상의 집단거주지역에 대 하여 자가발전시설의 운영에 소요되는 비용 전기요금으( 로 충당되는 금액을 제외 의 전액을 지원한다 제 조 제) ( 20 항 한전이 직접 발전시설을 운영하는 도서에서 발생 4 ).
하는 결손에 대해서도 전기사업법이나 전기공급약관의 일반규정에 근거하여 재정에서 보전함은 물론이다.
사업시행 현황 및 실적
도서 벽지 전기공급지원사업이 시행되고 있는 지역은･ 에서 보듯이 년말 현재 대 도서를 포함한 Table 3 2005 8
개 도서에 이르고 있다 벽지의 경우 일단 내륙의 기
134 .
간 전력 망에 연결되면 사업 대상에 포함되지 않는다.
전원별 도서지역 적용검토
호미만 소도서지역에 전력공급은 도서지역의 특성 10
에 따라 아래와 같이 디젤 태양광 등 신 재생 하이브리, ･ , 드 등 다양한 옵션을 고려할 수 있다.
디젤발전 방식
①
② 신 재생에너지의･ test-bed로 활용하기 위한 태양광/ 풍력 발전 방식
주민부담금 주민일시부담금 차등( )
①
저압 이하 가공배전선로
* 5 kW , 164,000 / +VAT원 호
￦ 주민융자금
②
1,000,000 /원 호
￦
+
국가보조금 전력산업기반기금
※
전액 지원 주민부담금 제외
※
잔여공사비의75%
+
지자체보조금 광역자치단체보조금
①
지방자치단체보조금
②
주민부담금 제외
※
잔여공사비의 25%
전기수용자 정부 산자부( ) 자치단체
Fig. 2. composition of project budget.
Table 2. Individual contents and items of promotion law of electrification in farming and fishing village area
농어촌전기 공급사업 ∘농어촌전기공급사업촉진법
제 조의 제 조 제 항 - 2 2, 20 ①
도서 벽지･ 발전시설 운영지원 사업
지자체운영도서 결손지원 ∘농어촌전기공급사업촉진법 제 조 제 항20 ④ 산자부훈령 제2001-39호
∘
자가발전시설 기술지원 ∘농어촌전기공급사업촉진법 제 조 제 항20 ② 자가발전시설 인수지원 ∘농어촌전기공급사업촉진법 제 조 제 항20 ③
산자부훈령 제2001-33호
∘ 전기사업자 운영도서
결손지원
전기사업법
∘
전기공급약관
∘
디젤발전과 축전용 배터리 병행
③
디젤발전과 태양광 혼용의 하이브리드 방식
④
태양광과 풍력의 하이브리드 방식 배터리 필요( )
⑤
디젤발전과 풍력 혼용의 하이브리드 방식
⑥
소도서지역의 전화사업은 각 도서지역의 상황에 따라 다양한 기술적 옵션을 선택하는 것이 바람직할 것으로 판단되며 이때 바람의 세기 태양광의 일사조건 부지확, , 보여부 연료수송거리 접안시설 등 고려하여야 함을 원, , 칙으로 하지만 디젤과 태양광이 현 시점에서는 경쟁력이 있는 에너지원으로 사료된다 태양광 등 신 재생에너지. ･ 는 긍정적 측면으로 사용이 건의 된다 편의성이 높아 미. 숙련자도 사용이 용이하며 신 재생에너지의, ･ test-bed 으 로도 적합하고 정부의 신 재생에너지 관련 예산과 연계･ 되어 지원이 가능하며 연료비 등 운전유지비가 거의 소 요되지 않아 설치 후 관리가 용이하다.
디젤발전 방식은 신 재생에너지에 비해 설치비가 저･ 렴하고 배터리로 잉여전력을 축전하여 사용할 경우 더욱 효율적이며 태양광 발전방식과 디젤 발전방식의 경제성 을 비교하면 디젤이 저렴하지만 태양광발전은 도서지역 의 일사조건 등에 따라 디젤에 우선할 수도 있다 디젤발. 전과 배터리를 결합한 경우 디젤발전의, 70 80%～ 를 작 동할 경우 최대효율을 가정하면 배터리의 용량이 태양광 과 비교하여 용량이1/4 1/5～ 정도의 소규모도 가능하다.
호미만 도서의 경우 현재 대부분 경유를 사용하는
10 ,
자가발전시설을 사용하여 전기를 사용 중이며 연료비, 용 용량부족 및 소음을 가장 큰 불편으로 꼽고 있다 주, . 사용처는 가정용의 경우는 전등, TV/라디오 컴퓨터 핸, , 드폰 등이며 일터의 경우도 대부분 전등이어서 에어컨, 세탁기 모터 등 고용량 기기는 거의 사용하지 않아 전력, 잠재수요가 크다 가정용의 경우. 75%가 연료비 보조보 다는 발전기 교체를 원하며, 78%가 일부라도 신 재생에･ 너지 발전시설을 원하며 태양광 내연기관 하이브리드- 시스템에 대한 선호가 가장 크다 가정용으로 독립형 발. 전기의 선호가 공용발전기보다 높게 나왔으나10호이상 인 도서의 경우는 대부분 공용발전기를 선호하여10호 미만 도서의 특성이 나타났다 일터의 경우 일부 도서에. 서 건조기 및 대형 냉동고를 사용하고 있으며 특히 봄- 여름에 그 사용이 집중되고 있어 계절형 수요에 대한 수, 요관리의 필요성이 있다 용량부족이 일터용 전력사용의. 가장 큰 불편이나 발전기 교체보다는 운영비 보조를 원 하며 발전기를 교체한다면 대부분 용량을 증가한 독립형, 발전기를 선호하며 경유발전기와 태양광 내연기관 하이, - 브리드 시스템에 대한 선호가 비슷하게 나타났다. 20대 이하가 단 한명도 없는 가구가75%에 달하며, 80%가 년 이상 가 년 이상 현재 거주처에서 거주하고 10 , 53% 20
있다. Table 3. The present condition and accomplishments of implementation
구 분 개소
( )개
수용호수 ( )호
발전설비 용량(kW)
관 련 사 업
비 고
( )
도서
500호
이상 8 16,781 38,550 ① 전기사업자운영도서결손지원 사업
이전 한전 인수 (1999.12. )
499 50～ 호 55 9,095 26,440
지자체운영도서결손지원사업
①
기술지원사업
②
인수지원사업
③
한전운영도서결손지원사업
④
50호
미만 71 845 5,801
지자체운영도서결손지원사업
①
기술지원사업
②
농어촌전기공급사업
③
해월철탑 해저케이블 설치
- ･
자가발전시설 설치 -
계 134 26,721 70,791
벽지 5호이상 - ① 농어촌전기공급사업
가공배전선로 연장 설치 -
산출 기준시점 월
1. : 2005.12 註
【 】
농어촌전기공급사업촉진법 제 조 제 항 및 산자부훈령 제 호
2. 20 ③ 2001-33 (01.3.30)
도서자가발전시설 인수기준 에 의거 주관기관은 지자체가 운영하는 10호이상 도서를 인수 추진 중
년말까지 대상도서 개중 개 인수 완료
2005 55 27
◦
연료전지
연료전지발전은 연료의 수소결합에너지를 전기화학반 응에 의해 직접 전기에너지로 변환시키는 즉 연료의 연, 소 및 열에너지의 전기변환 과정이 없는 새로운 형태의 발전방식이다 사용하는 전해질에 따라 알칼리형 인산. , 형 용융탄산염형 고체산화물형 고분자전해질형 등, , , 5 가지로 나누며 연료개질장치 연료전지스텍 전력변환장, , 치 및 배열회수장치로 구성되어 있다.
연료전지의 가장 큰 장점은 전력에너지 변환효율이 이상으로 높다는 점이다 연료전지의 전극반응은
40% .
발열반응이므로 일정온도에서 운전할 경우 냉난방으로 이용할 수 있다는 장점이 있다.
연료전지는 미국이 우주선의 동력전원으로 사용하기 위해 개발한 것이 기술개발의 시초이다 국내의 기술개발. 은1985년 한전과 에너지기술연구원이 공동으로5 kW 급 인산형 연료전지(PAFC)를 개발한 것이 시초이며 그 후 정부의 적극적인 개발참여 유도로1994년 호남정유 에서40 kW급stack을 개발하여 시험한바 있다 실용화. 를 위하여는 과도한 설비투자비를 어떻게 저감하느냐에 달려있다 실용화 설비투자비의 목표는 용융탄산염연료. 전지의 경우900 2,500 $/kW～ 수준으로 예상하고 있는 데 이를 달성하기 위해서는 현재의 설비가격의1/4 1/5～ 이하로 줄일 필요가 있다 설비에 대한 신뢰성과 내구성. 이 아직은 미약하여 부하변동에 대한 응답성 설비유지보, 수의 용이성 등에서 많은 개선이 이루어져야 할 것이다. 도서 자가발전원으로 사용하기 위한 연료전지의 도입 은 현재 기술적 및 경제적인 면에서 시기적으로 적합하 지 않다고 판단된다 도서에서의 전력공급은 육지와 같. 이 고품질의 전기공급은 요구되지는 않지만 24시간의 안정적인 전력공급측면에서 최소한의 설비신뢰성이 요 구되고 있다 최근 국내외에서 기술개발이 빠른 속도로. 추진되고 있지만 실용화보급이 이루어지기 까지는 앞으
로 수년이 경과되어야 할 것으로 예상된다 또한 연료전. 지시스템이 가동되기 위해서는 가스공급 및 저장을 위한 시설도 병행추진되어야 하므로 도서지역에 대한 실용화 측면에서는 많은 어려움이 예상된다.
태양광발전
태양광발전은 광에너지를 직접 전기에너지로 변환시 키는 발전방식이다 특징으로는 공해배출이 없는 깨끗한. 청정 에너지원이며 태양에너지를 이용하므로 무한의 에 너지를 얻을 수 있고 운전 및 유지보수가 간단하며 태양 전지 모듈화가 가능하여 용량의 신축성이 있으며 주택 또는 건물 등 유휴지 공간을 활용할 수 있으나 일사량에 따라 출력변동이 생기는 등 기상상태의 영향을 받는 특 징이 있다 발전시스템은 태양전지 태양전기. , Array,축 전지 전력변환장치 등이 있으며, hybrid system으로 하 는 경우 보조전원으로 디젤발전기를 설치하는 때가 많, 다 독립형과 계통연계형으로 나눌수 있다 태양광발전. . 시스템의 주요 구성요소는 크게 태양전지 인버터 및 공, 사의 세 부분으로 나눌 수 있다 투자비의 비중은 대략. 및 정도로서 태양전지가 차지하는 비중 60%, 10% 30%
이 가장 높음에 따라 태양광발전의 보급은 낮은 비용 고, 효율의 태양전지 개발에 달려있다 국내의 경우. kW 당 설치비는 약1000만원에 달하며 인버터 및 주변기기는 기술개발에 의한 비용저감효과로 가격이 크게 내려갔음 에도 불구하고 태양전지가격은 별다른 진전이 없다 태. 양전지는 국내에서 생산되지 않고 대부분 수입에 의존하 여 인버터부분도 기술개발이 늦어 비용저감효과가 적다. 태양광 발전은 관리비 설치비 등 여러 관점에서 검토하, 여 볼 때 신재생 에너지원 가운데 도서지역 보급에 가장, 효율적인 전원이라고 할 수 있다.
풍력발전
풍력에너지는 인류가 오래전부터 이용해 온 에너지원 이며 풍차발전기는 바람이 갖는 운동에너지의 일부분을 유용하게 이용하고자 하는 장치이다 육지지역과 같은. Table 4. Characteristics of fuel cell
구 분 장 점
효 율 부하에 관계없이 높은 효율유지
유지보수 Module type으로 유지보수 용이
크 기 용량크기 변화의 다양성
발전방식 열병합 가능
부지선정 부지선정 용이
환경영향 최소한의 환경영향
부하응답성 신속한 부하응답
사용연료 천연가스 메탄올 석탄가스등 다양, , Fig. 3. Electricity transform efficiency of Fuel cell.
대규모 전력계통에서는 발전기의 규모이익차원에서 대 형풍차가 사용되는 반면 소규모 전력계통인 도서지역에, 서는 안정적인 전력공급이 중요하므로 소형풍차가 선호 된다 소형풍차는 출력으로. 10 kW이하가 되며 적용시 고속회전에 따른 강도계산에 주의를 요하며 풍차 rotor
의 성능 제작비용 등에서 대형풍차의 가동과 경제적 기, , 술적인 검토를 요한다 국가별 풍력발전의 비중을 살펴. 보면 덴마크10%,독일2%,미국1%정도를 점하고 있 다 세계시장 점유율은 덴마크의. NEC및Vestas제품이 전세계 시장의 약52%를 점하고 있으며 독일11%, 미 국8%,일본3%및 기타 국가가19%를 차지하고 있다. 국내는1970년대 석유파동 이후 풍력발전 연구를 시작 하여1975년에는KAIST에서 경기도 화성군 엇섬에 설 치한2 kW급 풍력발전기가 국내 풍력발전기의 효시로 꼽히고 있다.
풍력발전의 출력은 풍속의 승에 비례하기 때문에 설3 치지점의 바람강도가 중요하다 전국지역 조사결과에 의. 하면 제주도 지역을 제외하고는 국내도서지역에 풍속조 건이 좋은 곳은 드물다고 하겠다 풍력발전시스템이 대형. 화될수록 설비단가가 인하되며 계속적인 기술발전으로 이용률(capacity factor)의 증가와 신뢰도의 향상으로 운 영유지비용의 절감되고 있다 풍력발전시스템 가격의 약. 정도가 기초공사 및 계통연계 설비 등의 부대비 20 30%～
용으로 이용되며 운영유지비는 소모품 교체 보험 및 부, 지 임대료 유지관리 계약비용 등인데 독일의 경우 풍력, 시스템 공장도 가격의 약4%정도가 소요된다고 한다.
디젤엔진
내연기관은19세기 증기기관의 출연 이후4사이클 가 스기관이 제작되었으며1898년 디젤이 디젤기관을 발명 하였다 디젤기관은 연소실 연료분사장치 조속기 및 연. , , 소시기 가감기 파급기 등이 있으며 기관의 회전력이 크, 고 열효율이 높으며 점화장치가 필요없어 고장이 적은
장점이 있다 도서지역에서는 대의 엔진이 설치되어 저. 3 부하에서는 대가 우선 가동되고 부하가 증가되면 두 번1 째 발전기가 병렬운전되어 부하를 균등하게 분할하였고 세번째 발전기는 대기 상태에서 준비하고 있었다 도서. 지역은 독립된 하나의 전력계통이므로 엔진 발전기 배, , 전선로 및 보조설비의 보호를 위해 여러 가지 안전 및 보호장치가 설치되어야 한다.
국내 도서지역에서는 대부분 쌍용STX에서 공급한 상 용발전기가 많이 사용되고 있으며 디젤발전은 오래전부 터 국내의 많은 도서지역에 설치 운용되고 있고 앞으로 도 전력수요가 비교적 많은 소규모 도서지역에서 전력공 급에 크게 기여할 것으로 예상된다 향후 기술자립에 의. 한 엔진의 국산화가100%성취되면 경제성도 현재보다 더욱 개선되리라 예상된다.
마이크로 터빈발전
최근 마이크로 가스터빈에 의한 분산발전기술이 미국 을 중심으로 일본 스웨덴에서 활발히 연구되고 있다 소, . 형분산발전은 배열을 유효하게 이용하여 냉난방을 비롯 한 급탕을 할 수 있는 장점이 있다 가스터빈은 왕복식.
Fig. 4. Development of wind power generator. Fig. 5. Current domestic wind power allocation.
내연기관과는 달리 압축기 연소기 및 터빈 등으로 독립, 된 장치에서 직접 회전운동으로 동력을 생산해 낸다 크. 랭크가 없으므로 진동이 작고 구조가 간단하고 중량이 가벼우며 연료의 사용범위가 넓은 장점이 있는 반면 고 온에서 회전하므로 양질의 베어링이 필요하고 고온에서 운전되므로 내열성이 우수한 금속재료가 필요하며 소음 이 큰 단점이 있다.
마이크로 가스터빈을 개발하고 있는 대표적인 기업체는 미국의Capstone , Honeywell , NREC , Volvo/ABB사 사 사 사 스웨덴의, Turbec사 및 일본의 닛산자동차 등이 있다. 마이크로 가스터빈은 현재 발전효율이25%정도이고 대 부분의 경우 아직도 배기가스 기준을 초과하고 있는 실 정이다 기술의 실용화를 위해서는 핵심기술인 고온재료. 개발 저, NOx 연소기술 고정밀도의 양산기술 등이 더, 높은 단계로 진입되어야한다 현재 투자비는. $800/kW 정도이며 현재보다 20% 정도의 투자비가 저감되면 보 급될 가능성이 커진다 도서지역의 보급을 위해서는 가. 스 공급 및 저장을 위한 인프라의 시설이 갖추어져야하 며 이러한 사정을 고려할 때 아직도 도서지역의 보급은 상당한 시간이 소요될 예상이다.
소도서지역에 대한 전기공급에 대한 정책방안
국토전화 정책의 지속적 추진으로10호 미만의 도서 와 호 미만의 벽지를 제외한 전 지역에 대한 전기공급5 이 거의 완료되었다. 10호 미만 도서지역에 대한 효율적 전기공급사업 추진방안을 수립함에 있어 다음 두 가지의 중요한 사항을 고려하였으면 한다 첫째는 새로운 지원. 대상 지역 뿐 아니라 이미 전기공급 지원이 이루어지고 있는 대 중소 도서지역에 대한 정책방향도 경제적 기술･ ･ 적 변화에 대응하여 재정립할 필요가 있으며 다음으로, 년 이후 호 미만의 도서나 호 미만의 벽지 등 지
2007 10 5
역의 경우 해당 지역의 특수성을 고려하여 새로운 정책 접근이 필요하다 이들 지역은 수용가 밀도가 더욱 희박. 하고 연료비 인건비를 포함한 수용가 호당 평균 가변비, ･ 용의 비중이 더욱 커질 것이 확실시되고 있다.
도서 벽지 전기공급 지원사업의 지속･
국토의 균형적 개발과 에너지 복지 인권의 확보라는･ 정책 목적 상 중단할 명백한 논리적 근거는 없는 현 상 황에서 도서 벽지 전기공급 정책의 전반적인 재정립과･ 영세 도서 벽지의 특수성에 입각한 보완장치 마련을 전･ 제로 하여 지원사업을 지속하여야 하며 농어촌전기공 급사업촉진법 시행령 제 조를 개정하여 법적용 대상지2 역을 확대하여야 할 것이다 아울러 농어촌전기공급사. 업촉진법에 의한 전기공급사업이 시행되기 이전이라도 전기설비의 순회점검을 통하여 자가발전시설의 유지･
보수나 노후설비 교체 등의 기술지원을 강화해야 할 것 이다.
시장친화적 지원방식 도입
생활용 기본수요를 보편공급 서비스의 대상으로 하되 영리 레저용 초과수요는 일정한 비용부담을 전제로 전･ 기공급을 하여야 하며 일정한 거주요건 예를 년 중( 1 9 개월 이상 거주 등 과 용량기준을 전제로 공급하여 시장) 친화적인 정책에 따라야 할 것이다 영세 도서 벽지의. ･ 경우 수용가당 정액 보조금(lump-sum grants)을 제공하 고 자율적 합의에 의하여 최적의 발전방식을 선택 유도 하며 효율적 비용 효과적 사업 집행을 위하여 전기설비, - 설치후 연료비나 유지보수 인건비 전액을 계속 지원하 는 방안은 재고할 것이다 유지보수 서비스의 경우에도. 경쟁체계 도입방안 강구하여 비용을 최소화해야 할 것 이다.
수요관리 강화
대 중 규모 도서를 포함하여 도서 벽지 전기공급 전･ ･ 반에 대하여 수요관리 장치를 강화하며 제도적 기술적, 여건의 범위 내에서 도서지역에 적용가능한 부하관리 방안으로서 부하관리요금과 부하제어 방안을 검토할 필 요가 있다 시설 설치비만을 지원하고 요금보조는 현재. 지원금액을 현금보조로 전환한 후 자율운영 유도와 지 원금액을 단계적으로 축소하는 방안을 검토하며 현재 지원체계 하에서도 운영비용과 전기요금 충당분의 차액
Table 5. Comparison between general policy and individual items for electrification of remote areas of small villages 농어촌전기공급 정책일반
대 중 규모 도서 및 벽지 전반
( ･ )
영세도서 벽지지역 특유사항･ 호미만 도서 호미만 벽지
(10 /5 )
수요관리의 강화
•
전기공급 효율성의 제고
•
추가인수 선정기준의 정립
•
공동화(空洞化) 가능성
•
레저 산업 등 수요비중 증가
• ･
단독형 전기설비의 상대적 우위
•
유지보수 편의성 및 운영비용 중시
•
주민 이주(移住)대안의 고려
•
지원은 가구당 일정 소비전력량 통상 생활소요 전력량( ) 에 해당하는 사용분만 적용하는 등 수요관리를 강화할 것이다.
지원대상 기준의 정립
영세 도서 벽지의 경우에는 전기수용가의 거주요건이･ 나 산업 활동 종사 요건을 분명하게 규정하며 도서 주둔 군부대나 사업자 등이 전기시설 수용을 요청하는 경우 영세 도서나 벽지의 경우 자가용 시설로서 설치하도록 유도하며 대 중규모 도서의 경우에도 발전시설 인수 기･ 준 재정립한다 전력정책심의회 전기사업법 시행령 제. ( 27 조 의 분과위원회로 농어촌전기공급지원심의위원회 를) ‘ ’ 운영하여 기존 공급대상 중규모 이상의 도서에 대하여 신규 설비를 설치하거나 자가용 발전시설을 배전 사업, 자가 인수하거나 새로운 전기공급 지원대상 영세도서, ･ 벽지에 대한 전기공급 용량 결정을 심사한다.
단계적 확대
우선 호 이상 도서나 호 이상 벽지부터 단계적으로5 3 확대하며 농어촌 전기공급 사업촉진법 시행령 제 조 개2 정에 반영한다.
최적 기술대안의 선정
다수의 가능한 기술적 대안 중 최적방식을 선택하여 에너지생산에 관한 기술변화의 추세를 반영하여 분석결 과가 지속적으로 갱신되고 기술적 대안 선정에 반영한 다 각 도서 벽지의 위치 지형 기후 수용가 분포 부하. ･ , , , , 구조 등 개별 특성에 따른 기술대안 선정을 위한 기술지 원 제공하며 디젤 발전기나 풍력 태양광 소수력 연료, , , 전지 등 다양한 표준 발전설비를 분석하여 특성과 함께 추천리스트를 제공한다 각 도서 벽지의 전기공급 설비. ･ 결정에는 배전사업자와 지역 주민 대표가 협의하여 주민 의 의견이 어느 정도 반영되도록 하며 하계 등 계절적 수요의 비중이 큰 경우에는 발전선 등 이동식 발전기의 임대를 통하여 전기공급을 해결하는 경우 건설비를 획기 적으로 절감한다 하지만 인건비 등 운영비용의 최소화. , 를 위하여 영세 도서 벽지의 경우 개별적인 관리인력을･ 필요로 하지 않는 가구별 개별발전 시스템 채택을 유도 한다 유지 보수는 인근 도서를 통합하여 관리기구에 아. ･ 웃소싱하며 기존 공급 도서에 대해서도 인건비 절감방안 을 강구한다.
신 재생에너지 채택의 확대･
신 재생에너지 기술추세와 해외 지원정책 사례 등을･ 반영한다 해외 주요국의 경우 사회복지 차원의 에너지.
보조를 제외하면 도서 벽지 전기공급사업은 신 재생에･ ･ 너지에 한하여 지원하는 사례 다수 있다 영세 도서 벽. ･ 지를 신 재생에너지 발전의 시험장･ (test-bed)으로 활용 할 수 있도록 유도하고 신 재생에너지 지원 재원을 적극･ 연계 제공하며 도서 벽지 적합 신 재생에너지 발전설비･ ･ 에 대한 평가분석을 통하여 정확한 성능 및 경제성 데이 터를 제공하여 기술적 변화 반영 유도한다.
가구별 개별발전시스템의 채택
기존 전력망에의 연결이나 소규모 네트워크 개설보다는 태양광이나 풍력에 의한 가구별 발전시스템(household 설치방안이 심도 있게 검토하며 주 generation system)
민의견조사에 의하면10호미만의 경우 공용발전기보다 독립형 발전기를 선호하고 있으므로 이러한 독립형 발전 기의 유지 보수의 편의성을 극대화하는 기술적 대안과･ 유지 보수 체계를 채택하여 정립 할 필요가 있다.･
주민이주대책의 병행
주민의견조사결과에 의하면 약 절반의 응답자가 적절 한 보상이 이루어지는 경우 전기공급이 이루어지는 대도 서나 육지 지역으로 이주할 의사가 있다 일부도서에서. 합리적인 금액선에서 전 주민의 이주가 가능하다는 응답 이 있어 이주비 보상에 의한 이주대책도 적극 검토한다.
다만 보상을 받고 이주를 실행하지 아니하거나 재전입하 는 경우에 대한 보상비 환수규정을 명확히 하여 수혜자 의 도덕적 해이를 방지한다.
시행절차의 개선
용지가 확보된 지역에 한하여 사업대상 지역 선정 등의 절차 개선이 필요하며 또한 발전시설 인수시점에 지자체, 가 토지의 소유권 정리와 인허가 취득 등의 처리 완료를 전제조건으로 인수가 이루어지도록 규정을 개정한다.
참고문헌
양윤섭, 1999, “대체에너지원으로서의 태양에너지 활용방 안,” 한국에너지기술연구소.
일본 정부 농산어촌전기도입촉진법 동 시행령 동 시행규칙, , , . 임희천, 2001, “자가발전도서 최적발전방식 선정 연구 한,”
국전력공사 연구보고서, ‘01전력연 단- 638 , pp. 3-4.호 이창호, 2002, “도서지역 전력수요예측 및 수급계획 수립
방안 연구,” 한국전력거래소, pp. 10-11.
Department of Energy, “Advanced Microturbine System,”
March 2000.
National Rural Electric Cooperative Association (NRECA) United States Export Council for Renewable Energy, 2000,
The Renewable Energy Policy Manual, pp. 71-90. http://
www.oas.rg/dsd/publications/Unit/oea79e/ch09.htm United States Department of Agriculture (USDA), Rural
Utilities Service (RUS) Homepage, http://www.usda.gov/rus United States Department of Agricultures (USDA), Renewable Energy System and Energy Efficiency Improvement
Program, http://www.rurdev.usda.gov/ga/tenergy.htm US Government, Rural Electrification Act.
US Government, 2002 Farm Bill.
TVA, Electricity for All.
Wald, Matthew L., 1998, “Fuel cell will supply all power to a test house,” New York Times, New York.
배 위 섭 최 성 호
현재 세종대학교 지구환경과학과 교수 (本 學會誌 第 卷 第 号 參照42 6 )
서울대학교 경제학과 졸업 미국Cornell대학교 경제학박사 산업자원부 행정사무관 서기관,
현재 경기대학교 서비스경영전문대학원 부교수 (E-mail; [email protected])
허 은 녕
현재 서울대학교 지구환경시스템공학부 교수 (本 學會誌 第 卷 第 号 參照42 6 )
