제6장 모형구축 결과 및 감축 잠재량 분석 예
본 장에서는 우리나라 에너지 시스템을 대상으로 설정한 상향식 모형
(MARKAL)의 구축 결과를 소개하기로 한다. 상향식 모형은 특히 기준
년도의 실제 에너지 시스템과 모형의 결과가 일치해야 온실가스 감축정 책의 효과를 정확하게 분석할 수 있다. 따라서 본 장에서는 기준년도인 2005년도의 실제 에너지 수급결과와 모형의 결과를 비교 검토하여 모형 의 예측정도를 검증하기로 한다. 모형의 구축결과는 산업부문의 7개 업 종(발전, 정유, 철강, 시멘트, 제지, 석유화학, 자동차)을 대상으로 실시하 기로 한다. 다음으로 구축된 모형으로 산업부문의 7개 업종의 온실가스 감축수단의 온실가스 감축 잠재량 분석결과를 예시하기로 한다. 이러한 예시를 통해서 향후 모형의 발전방향을 제시할 수 있기 때문이다.18)
부문 및 우리나라 에너지 시스템을 대상으로 상향식 통합모형을 구축하 는 것이다.
산업부문을 중심으로 구축된 분석모형의 정확성을 평가하려면 우선 모형이 기준년도인 2005년의 에너지 시스템을 얼마나 정확하게 예측하 느냐를 평가하는 것이다. 이를 위해서는 모형이 예측하고 있는 2005년도 의 업종별 에너지 소비와 실제의 에너지 소비실적을 비교하는 것이 중 요하다. 또한 에너지 소비실적뿐만 아니라 업종별 온실가스 배출량을 비 교하는 것도 모형의 정확성을 예측하는 중요한 단계이다.
가. 에너지 소비 실적 비교
분석대상인 산업부문 7개 업종은 에너지 소비 실적치와 모형의 결과 에서 차이가 발생한다. 그 요인은 다양하지만 산업분류의 차이와 모형의 한계가 가장 크게 작용한 것으로 풀이된다.
모형에서 설정한 산업분류, 특히 산업부문에서 한국표준산업분류표의 세세분류로 분류된 반면 에너지수지표상의 산업분류는 중분류에 해당하 는 수준이다. 예를 들면 자동차산업의 경우 모형에서는 산업분류표상의 30121(승용차 및 기타 여객용 자동차 제조업), 30122(화물자동차 및 기타 특수 자동차 제조업)를 대상으로 모형을 설정하고 에너지 소비 및 온실 가스 배출량을 추정했다. 반면 에너지수지표에는 자동차산업이 별도로 분류되어 있지 않고 수송장비제조업에 자동차산업이 포함되어 있기 때 문에 에너지 소비량을 비교할 경우에는 수송장비제조업의 에너지 소비 량과 비교할 수 있다. 이와 같이 산업분류의 기준이 상이한 경우는 대부 분의 업종에 적용되는 현상이다. 그런데 철강산업은 에너지수지표상의 산업분류와 모형의 산업분류의 차이가 크게 발생되지 않는 경우도 있다.
모형의 한계로 발생한 에너지 소비량 차이는 최종 수요를 충족하도록 설정된 모형의 구조에서 발생된 문제로 해석된다. 최종 수요는 각 산업 부문에서 생산해야 할 제품 생산량이기 때문에 동 생산을 충족시키기 위해 가동되어야 하는 기술의 활동수준이 모형에서 결정된다. 따라서 부 문별 에너지 소비량은 각 산업부문에서 사용되는 개별 기술의 에너지 사용 원단위로 결정되므로 실적 에너지 소비와 차이가 발생할 가능성이 있다.
전환부문의 발전에서 에너지 소비실적은 투입과 자가소비를 동시에 고려해야 하는 반면 모형의 결과는 투입과 자가소비를 구분하지 않고 에너지 소비실적을 나타낸다. 발전부문에서 소비된 에너지는 에너지수지 표에 의하면 2005년에 85,993천TOE, 모형의 추정에 의한 에너지 소비는 80,464천TOE로서 모형의 추정 에너지 소비량이 실제 에너지 소비량에 비해 약 6.4% 낮다.
정유산업에서 에너지수지표는 원유 투입량을 에너지 흐름으로 취급하 여 에너지 흐름에 포함시켰지만 모형에서는 원유 투입량은 물질로 취급 했기 때문에 에너지 소비량에서는 제외되었다. 모형에서는 정유산업에서 연료로 사용된 에너지 소비실적을 위주로 보여준다. 모형의 에너지 소비 량 추정이 실제 에너지 소비량에 비해 12.5% 높게 나타났다.
도시가스 제조와 열생산은 모형의 에너지 소비량 추정결과가 실제 에 너지 소비량에 비해 각각 31.8%, 8.3% 높게 추정되었다. 전환부문은 발 전부문을 제외하면 모형의 에너지 소비량 추정이 실제 에너지 소비량에 비해 높게 추정된 특징을 나타낸다.
산업부문에서 모형의 에너지 소비가 에너지수지표의 에너지 소비 실 적에 비해 낮게 추정된 결과를 보인다. 이러한 차이는 앞에서 설명한 바
와 같이 모형의 산업분류가 세세분류에 기준해서 설정되었기 때문에 발 생하는 현상으로 풀이된다.
철강산업에서 에너지수지표상의 에너지 소비량을 전환부문의 코크스 제조에 사용된 에너지 소비량(주로 유연탄)을 합계한 수치를 사용했다.
부문 에너지 소비
에너지수지표(A) 모형 결과(B) (A/B)
전환부문 245,442 132,292 1.855
- 발전 85,993 80,464 1.069
- 정유 4,362 4,906 0.889
- 도시가스 18,307 24,143 0.758
- 열생산 11,236 12,170 0.923
제조업 72,384 - n.a
- 제지 2,222 1,550 1.434
- 석유화학 37,275 26,424 1.411
- 철강 19,505(9,340) 16,479 1.184
- 시멘트 5,706 3,941 1.448
- 자동차 (1,462) 740 1.975
수송부문 33,354 33,354 1.000
기타부문 43,874 43,874 1.000
- 가정부문 23,534 23,534 1.000
- 상업부문 13,153 13,153 1.000
- 공공기타 3,802 3,802 1.000
주: 철강부문의 에너지 소비량은 전환부문에서 소비된 코크스 제조용 에너지 소비량 을 최종 에너지 소비량과 합계한 수치이며 괄호 내 에너지 소비량은 최종 에너지 소비량이다.
<표 Ⅱ-41> 에너지 소비실적 및 모형의 실적 비교(2005년)
(천TOE)
부문별 및 업종별 에너지 소비 실적과 모형의 결과를 에너지원별로 상세하게 나타내면 다음 표와 같다. 모형에서 비산업부문인 수송부문과
구 분 석탄 석탄
제품 원유 석유
제품 LNG 도시 가스
수 력
풍력/
태양광 기타 원
자력 전력 열에 너지 합계
- 발전
투입 32,435 0 370 4,786 9,097 6 918 36 53 36,695 170 0 84,566 자가소비 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,427 0 1,427 모형 28,234 0 454 4,300 11,660 0 0 0 33 31,096 387 0 80,464 - 석유
정제
투입 0 0 131,332 0 0 0 0 0 0 0 0 0 131,332 자가소비 0 0 0 4,362 0 0 0 0 0 0 0 0 4,362
모형 0 0 3,296 0 0 0 0 0 0 387 1,223 4,906
최종 에너지 최종 에너지계 5,470 3,512 159 86,013 71 17,768 0 0 1,862 0 30,709 4,497 150,061
산업 부문
계 4,557 3,512 159 39,780 50 4,608 0 0 1,502 0 15,820 2,845 72,834
광업 0 0 0 67 0 0 0 0 0 0 113 0 180
음식 및 담배업 23 0 0 637 2 244 0 0 23 0 658 25 1,611 섬유 및 가죽업 97 0 0 838 0 388 0 0 17 0 1,206 703 3,249
종이 인쇄업
실적 28 0 0 776 0 73 0 0 301 0 874 169 2,222
모형 609 205 736 1,550
나무 및 나무제품 0 0 0 48 0 9 0 0 72 0 132 0 262 화학 및
석유화학
실적 85 0 159 31,148 12 458 0 0 134 0 3,432 1,847 37,275 (원료) 0 0 0 24,494 0 0 0 0 0 0 0 0 24,494
모형 24,840 1,584 26,424
1차 철강
실적 714 3,290 0 598 7 1,014 0 0 1 0 3,716 0 9,340
모형 13,531 172 1,075 1,701 16,479
비철금속업 0 0 0 130 0 0 0 0 54 0 35 26 244 비금속
요업
실적 3,136 0 0 989 20 367 0 0 335 0 858 0 5,706
모형 2,453 224 153 1,111 3,941
기계류 제조업 0 0 0 482 3 948 0 0 13 0 3,347 75 4,869 수송장
비제조
실적 0 0 0 185 0 0 0 0 12 0 1,265 0 1,462
모형 59 406 275 740
기타제조업 475 222 0 1,568 6 1,106 0 0 538 0 184 0 4,099 건설업 0 0 0 2,315 0 0 0 0 0 0 0 0 2,315
<표 계속>
<표 Ⅱ-42> 에너지원별 에너지 실적 및 모형의 실적 비교(2005년)
(천TOE)
기타부문(가정부문, 상업부문, 공공부문 등)의 2005년도 에너지 소비는 실적과 동일하게 유지시키기 위해 에너지 소비량을 최종 수요로 모형에 입력했다. 동 부분은 향후 부문별 최종수요(예를 들면 수송부문은 여객 수송이나 화물수송 등)로 대체할 계획이다.
구 분 석탄 석탄
제품 원유 석유
제품 LNG 도시 가스
수 력
풍력/
태양광 기타 원 자
력 전력 열에 너지 합계 수송 부문계 수송 부문계 0 0 0 32,816 21 339 0 0 0 0 177 0 33,354
기타 부문
계 912 0 0 13,417 0 12,820 0 0 361 0 14,712 1,652 43,874 농업부문 0 0 0 1,583 0 27 0 0 0 0 454 0 2,065 어업부문 0 0 0 1,173 0 0 0 0 0 0 148 0 1,321 가정부문 912 0 0 7,375 0 9,344 0 0 78 0 4,375 1,449 23,534 상업 및 서비스 0 0 0 1,893 0 3,133 0 0 34 0 7,939 155 13,153 공공기타 0 0 0 1,393 0 316 0 0 249 0 1,796 48 3,802
나. 온실가스 배출 비교
분석모형에서 추정한 2005년도 업종별 온실가스(CO2) 배출량과 국가 인벤토리에서 추정한 온실가스 배출량(CO2 포함한 6개 온실가스 배출 량)에는 차이가 발생한다. 이러한 차이는 기본적으로 업종분류의 차이, 온실가스 종류 차이, 간접배출량 포함 여부 등의 요인으로 발생한 문제 로 해석된다. 즉, 국가인벤토리로 발생한 온실가스 배출량에는 CO2 뿐만
아니라 6가지의 모든 온실가스 배출량이 포함되어 있으나 모형에서는
CO2 배출량만 포함되어 있다.
분석모형에서 추정된 전환부문의 온실가스 총 배출량은 모형에서 추 정한 온실가스 배출량과 근소한 차이를 나타낸다. 모형에서는 전환부문 에서 발전과 정유산업의 온실가스 배출량을 추정했다. 정유산업의 온실 가스 배출량은 원료사용(원유 투입량)에 의한 온실가스 배출량을 제외한 고 연료사용에 의한 온실가스 배출량을 추정했다. 도시가스 제조산업과 열생산에서도 온실가스를 추정했지만 두 부문의 온실가스는 연료연소에 의한 온실가스 배출이 아니라 도시가스 제조와 열생산에 투입된 원료용 에너지 사용에 대해서 온실가스를 추정했기 때문에 전환부문의 총계에
는 포함시키지 않았다. 대신 도시가스와 열생산은 최종 에너지 소비부문 에서 온실가스 배출량으로 산정된다.
전력사용에 의한 온실가스 배출량을 제외하면 제조업 전체의 CO2 배
출량은 185,075천CO2톤으로서 국가인벤토리 배출량의 87%에 해당하는
규모이다. 이러한 차이의 첫 번째 요인은 에너지 소비량 차이처럼 같이 업종분류의 차이에서 발생한다. 두 번째 요인은 본 연구에서는 대부분 이산화탄소(CO2) 배출량에 국한시킨 반면 국가인벤토리는 6개 온실가스 배출량을 포함한다.
제조업의 온실가스 배출량 특징은 대부분 실적 배출량이 모형에서 추 정한 배출량보다 높은 특징이 있다. 이는 앞에서 설명한 바와 같이 본 연구에서 설정한 업종은 표준산업분류표의 세세분류에 입각해서 설정한 반면 국가 인벤토리의 산업분류는 중분류에 입각했기 때문에 본 연구의 산업분류가 국가 인벤토리의 산업분류에 비해 좁은 범위가 설정되었기 때문이다. 그러나 제지산업이 모형의 배출량이 실적 배출량에 비해 높은 것은 제지산업에서 구입 스팀에 대해서 온실가스 배출량을 제지산업의 배출량으로 산정했기 때문에 발생한 현상으로 풀이된다.
국가 인벤토리에서는 전환부문의 발전, 정유, 도시가스 제조, 열생산에 대해 개별적인 온실가스 배출량을 추정하지 않지만 본 연구는 개별 업 종을 대상으로 온실가스 배출량을 추정할 수 있는 장점이 있다.