우리나라는 산업 각 부문별로 에너지이용효율 정책 및 온실가스 저감 정책을 운영 중에 있다. 본 연구는 온실가스 억제를 위한 국제적 노력에 적극 부응하고, 효율적으로 절약정책 및 온실가스 저감기술의 도입효과 를 평가하기 위해 도입된 상향식 모델(bottom-up 모델)인 EFOM-ENV를 개선하고, 에너지 부문별 네트워크를 구성하려는 노력의 일환으로 추진 되고 있다. 금년의 연구에서는 우리나라 전체 에너지 시스템 중의 일부 인 수송부문 네트워크를 구축하고, 현실적으로 수집 가능한 자료를 통하 여 동 모델을 운영하였다.
본 연구를 위해 우리나라 수송 네트워크는 크게 여객과 화물로 분류 하고 이를 다시 도로, 철도, 해운, 항공분야로 세분류하여 구성하였으며, 이를 다시 수송수단별(승용, 버스..)/연료별(경유,LPG..) 세분류로 나누었 다. 외생자료로 주어진 수송부문 최종에너지수요를 바탕으로 수송유효에 너지를 도출하고, 각 분야별 수송수단의 차량가격과 수송연료가격, 적절 한 제약을 통하여 최소비용함수의 해(解)를 도출하였다. 또한 구축된 모 델을 통하여 5%와 10% 이산화탄소의 배출감축의 제약을 가할 경우 각 각에 대한 에너지흐름과 배출저감 비용을 산출했다.
비용효과적인 수송부문의 온실가스 저감수단은 버스 및 트럭의 연료 전환으로서 CNG의 활용이 유망할 것으로 분석되었다. 이 같은 연료전 환의 온실가스 저감비용은 투자비 등을 포함하여 2010년 기준 탄소톤당
미화 50달러 이하로 추정되었다. 경차, 전기차 및 하이브리드차는 승용
차 부문의 주요 저감수단이지만 저감비용이 높게 추정되었다.
그러나 이러한 모델운용의 결과는 이산화탄소의 배출 제약을 강화하
더라도 배출비용이 감소하지 않는 등 다소 현실성이 결여된 부분이 발 견되고 있다. 이러한 현상은 입력 자료의 문제와 모델에 구축된 수송부 문 에너지네트워크의 경직성에 기인하는 것으로 볼 수 있다. 즉 동 모델 은 이산화탄소 배출 저감옵션인 CNG 연료가격이 현실적으로 경유가격 보다 저렴한 것으로 조사되고 있다. 따라서 모델에 동 자료를 활용함으 로써, 저감옵션을 이용할수록 비용은 더욱 낮아지는 현상이 나타나게 되 었다. 또한 수송에너지네트워크에 있어서 실제로 연료경쟁이 발생하는 수송수단을 승용차, 버스, 트럭분야로 제한하고, 나머지는 비경쟁적인 것 으로 가정하고 있다. 따라서 최소비용 목적함수 해를 도출할 경우, 모델 운영자가 활용하게 되는 물량제약 (FLOW-MIN, FLOW- MAX)의 미세 조정의 범위도 제한을 받는 것으로 분석된다.
그리고 모델운용 결과는 에너지절약정책 또는 온실가스 저감대책을 국가적인 종합에너지시스템으로 평가하지 않고, 부문별로 할 경우에는 자원배분에 비효율을 초래할 가능성이 높다는 점을 나타내고 있다. 즉 수송부문에서만 이산화탄소 저감정책을 무리하게 시행하려 할 경우, 이 는 전기자동차와 같이 높은 수송수단을 도입하게 만든다. 따라서 에너지 절약 또는 온실가스 저감기술은 국가에너지 종합시스템 내에서 평가하 고 조정하는 것이 바람직할 것이다.
이러한 한계에도 불구하고 본 연구를 통하여 구축된 수송부문 EFOM -ENV 모형은 다음과 같은 주요 특징을 가지고 있다.
첫째, 유효에너지(수송서비스) 개념을 도입함으로써 수송수단 간의 효 율을 모형에 반영할 수 있도록 에너지시스템을 구축하였다. 수송부문 유 효에너지는 효율이 상이한 수송수단끼리의 경쟁에 의하여 옵션기술이 선택되도록 만든다. 본 연구에서는 수송수단의 연평균연료소비량 기준으
로 상대지수화(가장 효율이 좋은 수송수단인 전기자동차를 1로 둠)하여 유효에너지를 작성하였다.
둘째, 수송부문 저감수단별 온실가스 평균저감비용 산출할 수 있 는 분석의 틀을 마련하였다. 본 연구에서는 실제로 경쟁이 발생하 고 있는 휘발유승용차분야, 버스분야, 트럭분야에서의 이산화탄소 평균저감비용을 산출함으로써, 온실가스 감축 제약시 중장기 수송 대안을 제시하고 있다. 시나리오 분석 결과, 수송부문에서만 이산화 탄소 배출량을 10% 감축시키기 위해서는 2015년부터 전기자동차를 도입 하여야 할 것으로 나타났다.
셋째, 본 EFOM-ENV 모형은 소비자단계의 투자비와 변동비용 자
료를 입력자료로 활용하고 있어 자료수집이 용이하다. 즉 본 모델 은 자동차 소매가격, 연료의 주유소 판매가격을 입력 자료로 활용하고 있다.
그러나 동 모델의 유용성을 보다 극대화하고 현실 설명력을 높이기 위해서는 다음 사항들을 보완할 필요가 있다.
첫째, 수송부문 유효에너지( 수송 서비스)의 개념을 보다 구체화하고 그 전망방법을 세련화할 필요가 있다. 본 연구에서는 최종에너지의 흐름 과 수송수단의 효율을 이용하여 유효에너지를 산출하고 있다. 그러나 보 다 정교한 유효에너지 또는 수송서비스가 다른 모델과 연계하여 수송수 단별로 전망되어야 할 것이다.
둘째, EFOM-ENV 모형은 투자비용, 변동비용 자료와 적절한 제약으 로 최적화하는 것이므로 실질적인 최적화 모델이 되기 위해서는 각 수 송수단의 시장점유율 또는 수송분담율 전망자를 확보하기 위한 별도의 노력이 요구된다.
셋째, 수송수단별 실질 효율 자료 즉 수송부문의 실질 효율지표인 원 단위(㎞/ℓ)를 활용하는 모델 구축이 필요하다. 본 보고서에서는 실질효 율 자료가 아닌 상대적 효율자료를 활용하고 있다. 즉 단위거리를 이동 함에 있어 소비되는 열량이 가장 적은 수송수단을 기준으로 수송수단별 상대효율을 산정한 후, 이를 에너지 흐름에 반영하고 있다.
넷째, 동 모델은 2020년까지의 분석기간 동안 수송수단의 가격의 변화 가 없다고 가정하고 있다. 이것은 매우 비현실적이므로 적절한 가격 상 승을 고려한 데이터 수집이 있어야 한다.
그리고 마지막으로 본 분석에서의 수송에너지 네트워크는 너무 단순 하게 구성되어 있다. 현실의 경쟁적 수송구조를 반영하는 차급별, 차종 별 에너지흐름을 반영할 수 있도록 조정하여 수송에너지흐름 네트워크 를 재구축할 필요가 있다. 예를 들면 본 연구에서의 문제점으로 드러난 버스부문은 소형버스, 대형버스 분리되어야 한다. 경전철이나, 고속전철 도 부문도 수송에너지 네트워크에 도입되어야 할 것이다. 아울러 금년도 분석에서는 비경쟁적인 것으로 가정된 철도, 항공, 해운부문도 실질적인 경쟁관계로 설정하여 에너지시스템을 설계하여야 할 것이다.
본 연구에서는 수송에너지네트워크의 구조, 유효에너지, 입력된 비용 자료 등을 비교적 상세하고 구체적으로 기술하였다. 이는 향후의 모델 개선에 도움을 주고자 함이다. 상기 적시한 바와 같이 보완되어야 할 사 항이 적지 않음에도 불구하고 동 모델은 주어진 현실적 자료를 활용하 여 중장기 수송분야 에너지 흐름과 그에 따른 온실가스저감정책의 영향 을 분석하는데 유용한 도구로 활용될 수 있을 것이다.
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1. 모델의 Short name 2. 모델의 Link Tables 3. BAU Energy Balance
4. 5% 저감 시나리오 Energy Balance
5. 10% 저감 시나리오 Energy Balance
6. 온실가스저감비용곡선
6. 온실가스 저감비용곡선
온실가스 감축에 따른 평균 저감비용곡선은 저감분야별 온실가스 저 감량 및 온실가스를 줄이는데 수반되는 저감 단위당 평균비용간의 관계 를 도식화 한 것이다. 이 그래프는 외생적인 온실가스 배출 감축옵션을 주었을 때 온실가스 감축 분야별(버스, 트럭, 승용차)로 어느 정도의 비 용으로, 얼마만큼의 온실가스를 줄일 수 있는지를 나타낸다.
이 그래프를 작성하기 위해서는 온실가스 배출 감축 제약(예, 10% 감 축)이 가해졌을 때 분야별로 기준안 대비 온실가스 저감량 및 총 평균비 용 증가(또는 감소)액을 계산해야 한다. 온실가스 저감량 산출은 다음과 같이 이루어진다. 예를 들어 수송부문 에너지시스템에 외생적인 배출감 축 제약이 주어지면 여객의 승용차 부문에서는 린번, 경차 및 전기자동 차 등 온실가스 배출량이 적거나 배출이 되지 않는 저감수단들의 이용 은 확대되고 배출이 상대적으로 많은 기존 휘발유 승용차의 이용은 감 소하게 된다. 따라서 각 수단별로 온실가스 배출이 늘거나 줄게 되며, 이러한 증가량 및 감소량을 합하면 승용차 부문 전체로는 배출 제약이 없는 기준안에 비해서 온실가스 배출량이 줄어들게 된다. 이것이 승용차 부문의 온실가스 저감량이 된다.
또한 승용차 부문의 총 평균비용 증감액도 같은 논리로 각 수단별 비 용증가액, 비용감소액을 합계하여 얻어진다. 일반적으로는 온실가스 저 감수단이 고가인 경우가 많으므로 저감수단 보급이 확대됨에 따라 증가 하는 총 평균비용이 전통적인 수단의 이용 감소에 의해 나타나는 총 평 균비용 감소액보다 크다. 따라서 온실가스 배출 제약으로 인한 저감 부 문별 총 평균비용은 기준안에서의 총 평균비용보다 일반적으로 크게 나