도서지역 신 재생복합 전력시스템 보급 타당성 분석eml.ajou.ac.kr/suduk/teach/contents/3case06.pdf · 도서지역 신․재생복합 전력시스템 보급 타당성

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자원․환경경제연구 제15권 제 4호E n viron m en tal an d R esou rce E con om ics R ev iewV olu m e 15, N u m ber 4, Sep tem ber 2006 : pp . 693～712

도서지역 신․재생복합 력시스템 보 타당성 분석

―3개 도서지역 분석결과―

장하나*․김수덕**

<차 례>

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 국내 도서지역 화사업의 황

보 안

Ⅲ. 분석모형과 자료

Ⅳ. 분석결과

Ⅴ. 결 론

I. 서 론

재 우리나라 도서지역 주 원인 디젤발 시스템의 경우 환경 문제를 유발시

키며 육지로부터의 디젤 연료의 수송비용이 발 비용에 포함되고 있어 발 단가

를 높이고 있다. 따라서 도서지역에는 기 설치비는 높지만 운 유지비가 거의

들지 않아서 가변비용측면에서의 발 단가가 렴한 풍력, 태양 등의 신ㆍ재생

에 지 원간의 결합 방식인 복합 력시스템의 보 을 고려해 볼 필요가 있다.

* 아주 학교 학원 에 지학과, 박사과정.

** 아주 학교 학원 에 지학과, 부교수.

장하나․김수덕

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선진국의 도서지역 신ㆍ재생에 지 보 황을 살펴보면 랑스의 도서지역

은 디젤발 을 이용하고 있어 내륙지역에 비해 발 단가가 3배 정도 높아 문제

가 되고 있다. 이에 공 력회사는 발 단가가 렴한 신ㆍ재생에 지를 이용

하는 발 시스템을 장려하고 있다. 국의 도서지역은 디젤, 가스터빈, 풍력발

과 이들 설비들이 조합된 복합 력시스템이 보 되어 있으며, 온실가스 경감

계획의 일환으로 디젤발 에 풍력단지를 조성하는 계획을 세우고 있다. 호주의

원거리 유인도서는 개인소유의 디젤발 기를 본인비용 부담으로 설치하여 사용

하고 있으며 신ㆍ재생에 지로는 풍력, PV(Photovoltaic), 수력, 바이오매스 등

이 보 되어 있고, 온실가스 배출감소를 해 풍력단지 계획을 추진 에 있다.

일본의 도서지역은 디젤발 , 해 이블에 의해 원을 공 하며 미야코지마

섬의 경우 PV/디젤 하이 리드형 발 시스템이 설치되어 있고, 덴마크는 재생

에 지계획을 수립하여 환경에 지부의 지원을 받아 풍력발 , PV 보 에 힘쓰

는 등 주요 선진국에서의 신ㆍ재생에 지를 이용한 도서지역 화 사업이 주목

된다.

본 논문에서는 우리나라 도서에서 원으로 활용 인 디젤발 시스템과 신ㆍ

재생에 지 원간의 결합 방식인 복합 력시스템 보 가능성을 경제 인 측

면에서 평가해 보았다. 분석 지역은 에 지기술연구원의 평균풍속분포와 풍력에

지 도를 근거로 500호 이상 도서인 추자도, 거문도와 500호 미만 소규모 도

서인 산도를 선택하 다. 분석 도구로 이용한 Homer(Hybrid Optimization

Model for Electric Renewables)는 신ㆍ재생복합 력시스템의 최 설계

운 을 한 시뮬 이션 로그램으로 국 력계통망이 연계되지 않은 지역

의 복합 력시스템 도입에 한 최 시스템 설계와 경제성 분석 등에 유용한

분석 도구로 해외의 여러 곳에서 이용하고 있다. 계통이 연계되지 않은 지역의

신ㆍ재생에 지 도입에 한 Homer를 이용하여 타당성 조사를 실시한 해외 사

례를 몇 가지 찾아볼 수 있다. 이집트 사막의 농경지 개간을 한 독립형 력

공 에 신ㆍ재생에 지를 이용한 Kamel 외 (2005)의 연구와 캐나다의

Newfoundland 지역에 수소 장고를 포함시킨 하이 리드 시스템의 비력 타


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당성 조사를 행한 Khan 외 (2004)의 연구가 있다. 그리고 Rehman 외 (2005)는

사우디아라비아의 북부 지역에 있는 기존의 디젤발 기에 풍력 터빈을 연계시

킨 하이 리드 시스템의 가능성에 해 Homer를 이용, 분석하고 있다.

본 논문은 재 우리나라 도서지역에서 사용하고 있는 시스템의 황과 향후

용 가능한 시스템들을 살펴보고, 분석에 사용된 모형과 련 자료를 살핀다.

그런 후에 상 지역으로 선정한 추자도, 거문도, 산도에 한 분석결과를 기

존의 시스템과 비교해 본다. 이 연구를 통해 화석연료를 사용한 도서지역의

화사업에 한 안으로 친환경 복합 력시스템의 경제성 평가를 통한 보 가

능성을 검하고 온실가스 감을 한 안으로 제시되는 신ㆍ재생에 지원을

이용한 도서지역 화사업이 갖는 의미도 확인하고자 한다.

Ⅱ. 국내 도서지역 화사업의 황 보 안

재 도서지역에 주로 보 되어 있는 디젤발 시스템은 수입 연료인 디젤을

사용하고 있고 해상 수송비용이 도서지역의 발 비용에 암묵 으로 포함되고

있어 발 단가를 높이고 있으며1) 도서지역의 력사업을 정책성 지원의 측면에

서 추진하 기 때문에 보조 지원을 포함하여 300원/kWh라는 높은 발 단가

가 책정되어 있다.

디젤발 기는 국내 부분의 도서지역의 원공 용으로 설치되어 있으며, 국

내기술로 자체 제작 보 이 이루어지고 있다. 500호 이상 도서의 디젤발

기 설치내역을 보면 주로 500kW 규모의 디젤엔진 발 설비인 것으로 나타났으

며, 최근 들어 1,500kW 규모도 설치되고 있다.

도서지역 력수 계획수립의 배경으로는 도서 력사업의 안정 이고 지속

1) 재 발 연료로 도서지역에 공 되는 디젤 단 비용은 수송거리에 무 하게 책정되어

있다.


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<표 1> 도서지역 력사업계획수립의 법 근거

근거법 구 분 주요 내용

기사업법

법 근거

주요 내용

기 간

심 의

∙법 25조

∙ 력수 방향 장기 망, 설비계획, 수요 리

∙10년 이상 (2년마다 수정, 보완)

∙ 력정책심의회

농어

화 진법

법 근거

주요 내용

기 간

∙법 4조 13조

∙지자체장의 화사업계획서 작성

∙자 조치, 시공 상환 의 징수 등

∙차년도 사업계획

인 수행체계를 정립하여야 하고, 력수 도 향후 상되는 구조개편 등 환경

변화에 유연한 수습계획수립이 필요하다. 도서지역의 력수 계획은「농어

화 진법」「 기사업법」을 근거로 수립한다.

기사업법에 규정된 기의 보편 공 의무(제6조)와 기공 의 의무(제14

조)와 력산업기반기 의 사용(제49조)에 의거하여 도서 벽지 주민에 한

력공 이 지원되고 있다. 농어 화 진법 제20조( 력산업기반기 에 의한

지원)에 의거하여 ① 배 시설 공사, 자가발 시설 공사 개체공사, ② 자가

발 시설의 인수 운 , ③ 지자체 운 도서의 자가발 시설 결손운 비 지원

등의 목 을 해 기사업자가 사용한 비용에 해서 이를 기 에서 지원할

수 있게 하고 있다.

도서지역의 수 계획은 내륙의 력망에 연계되어 있지 않다는 에서 안정

력공 이 매우 요하다. 따라서 지속 으로 증가하고 있는 수요에 응할

수 있도록 정 수 의 력설비 공 이 차질 없이 이루어져야 한다. 우리나라

의 력산업 구조개편은 독립 인 력거래소의 리 하에서 한정 으로 시장

원리가 용되고 있다. 향후 상되는 력시장의 변화가 명확하지는 않다. 하

지만 장기 으로는 시장원리에 따르는 방향으로 갈 것이라고 본다면, 이러한 변

화에 따른 도서지역의 력사업의 추진방식 수 계획 수립방식도 경제 타


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당성에 기반을 둔 탄력 인 방법이 되어야 할 것으로 보인다. 한편, 도서지역의

력사업은 상 으로 열악한 환경 하에 있는 도서민의 복지를 향상하고 삶의

질을 개선하려는 목 도 갖고 있으므로 계통연계지역과는 다른 특수한 환경

여건 등을 감안해야 할 것으로 보인다.

이러한 도서지역의 특징을 감안하여 본 연구에서 제시하는 신․재생에 지보

의 안을 정리해 보면 다음과 같다.

첫째, 태양 발 시스템은 일사량 조건이 양호할 경우 어디에서나 발 이

가능하며 우리나라의 경우 원격지 는 벽지의 통신용에서부터 최근에는 고속

도로의 가로등, 낙도의 등 , 도서의 원용으로 그 용도가 격히 늘어나고 있

다. 둘째, 풍력발 시스템은, 에 지시범사업의 일환으로 제주 행원지역에 약

10MW 규모의 풍력발 설비가 건설되어 왔고, 일부 시험용 설비가 제주 지역

과 무안 지역에 설치되어 왔다. 최근에는 지역에 지사업, 민간사업의 활성화로

속히 팽창하고 있으며 규모 풍력발 단지 조성이 국에서 활발히 이루어

지고 있다.

풍력, 태양 , 소수력 등의 신ㆍ재생에 지원은 자연에 지의 간헐 인 특성

으로 인해 주된 력공 원이 되기에는 여러 가지 문제가 있다. 따라서 보조 형

태로 디젤발 기가 포함된 시스템을 신ㆍ재생복합 력시스템이라 정의한다. 신ㆍ

재생복합 력시스템은 풍력, 태양 에 지를 이용할 수 있는 시간 동안 디젤

발 기에서 신ㆍ재생에 지로 교체함으로써 디젤 연료비를 여 운 유지비용

을 약할 수 있으며, 신ㆍ재생에 지 기술의 사용으로 인해 신ㆍ재생에 지의

보 을 활성화시키는데 기여할 수 있다. 이러한 신ㆍ재생복합 력시스템은 이

미 다양한 형태의 용도로 사용되고 있다. 력망이 연결되어 있지 않은 농 지

역의 펌 용 원, 소형 력망, 도서지역의 원 공 , 국립공원 등이 그 이

다. 도서지역에 력망을 연결시키지 않고도 력을 공 할 수 있다는 장 으로

인해 해외의 여러 지역에는 신ㆍ재생복합 력시스템을 보 하고 있다(Jensen,

1998).

최근 도서벽지 력공 사업에 한 지원 실 을 살펴보면 1998년부터 2000


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<표 2> 도서벽지 력공 사업 세부사업별 지원실

(단 : 억 원)

구 분 2002년 2003년 2004년 계

농어 화사업 지원

지자체운 비 결손지원

도서자가발 시설

기술지원활동비

기타 사업비

력회사운 비 결손지원

64

133

11

25

455

49

43

7

8

615

44

0

6

3

715

157

176

24

36

1,785

소 계 688 722 768 2,178

주 : 한국 력거래소, 「 력시장 운 실 보고서」, 2004. 4.

년까지의 기간 연평균 약 274억 원 규모가 지원되었으나, 매년 큰 폭으로 지

원규모가 증가하여 2000년에는 1998년에 비해 약 2배 수 인 396억 원이 지원

되었다. 이는 지속 으로 증가하고 있는 도서지역의 력수요를 충당하기 한

신규 발 소 건설과 한 이 운 인 8개 도서의 운 비 결손액 증가를 가져왔

다. 도서벽지 력공 지원 사업은 5개의 세부사업으로 구분된다. 세부사업

력회사 운 비 결손지원이 체의 약 80% 이상을 차지하고 있으며, 이 분야

의 지원규모는 매년 큰 폭으로 증가할 것으로 상되며, 그 안에 한 심도

높아질 것임은 자명하다.

Ⅲ. 분석모형과 자료

Homer는 일반 송배 계통과는 원거리에 존재하는 도서지역에 송 선로의 손

실을 배제하기 해 풍력, 태양 등을 채택하여 도서지역에서 단독으로 운 되

는 신ㆍ재생복합 력시스템의 최 설계 운 을 한 시뮬 이션 로그램


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이다. 미국의 NREL(National Renewable Energy Laboratory)에서 개발된 최

화 모델로, 재 세계에 배포되어 사용되고 있다. 최 화 과정에서 Homer

는 다양한 방법으로 화석연료와 신ㆍ재생에 지원 설비들을 비교함으로써 시스

템 구성들의 경제성을 비교, 분석한다.

경제성 평가를 해 기투자비와 로젝트 총 기간 동안의 고정 운 비와

발생하는 수입을 계산하게 되며, 이 값은 순 재비용(net present cost : NPC)

으로 나타내진다.

Min (NPCt ) = Min ∑n

i=1

K t+ i+RP t+ i+OM t+ i

(1+r) i

r : 이자율

K t+ i: t+ i년도의 기투자비

RP t+ i: t+ i년도의 교체비용

OM t+ i: t+ i년도의 운 유지비

순 재비용은 로젝트기간 동안 발생하는 모든 비용과 수입을 할인율을 사

용하여 미래의 흐름을 재가치화한 것이다. 총 비용에는 기 설치비와

설비 교체비, 유지비, 연료비, 력망으로부터 력을 구입하는 비용이 포함되며

수입에는 계통에 력을 매함으로써 얻어진 수입을 포함한다. 한, 로젝트

기간 동안 모든 가격이 같은 비율로 상승하는 것으로 가정한다.

분석 결과에서 순 재비용 외에도 발 량당 비용(levelized cost of energy :

LCOE)과 최 설계 시스템의 연간 연료소비량, 이산화탄소를 포함한 오염물질

배출량도 함께 계산할 수 있다. 발 량당 비용은 다음 식으로 표시할 수 있다.

LCOE =C ann, tot

E prim+ E def+ E grid, sales

=CNPC×CRF ( i,N )

E prim + E def+ E grid, sales


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이 식에서 C ann, tot는 매년 지불하는 비용, i는 이자율, N은 로젝트 기간,

CRF ( · )는 자본 회수율을 뜻하고, 다음 식과 같이 표 된다.

CRF ( i,N ) =i (1+ i ) N

(1+i ) N-1

C NPC는 로젝트 수행기간인 N년 동안 매년 C ann, tot

을 불입한 후 이 게

불입한 액의 재가치를 나타낸 것이다.

C NPC =C ann, tot

CRF ( i ,N )

= C ann, tot(1 + i ) N- 1

i ( 1 + i ) N

발 량당 비용은 의 방정식에 따라 계산되어지며, 여기서 E prim과 E def

는

시스템이 연간 공 할 수 있는 각각의 기부하와 장 후 나 에 사용할 수

있는 지연부하를 나타내고, E grid, sales는 연간 력망에 매할 수 있는 총량을

뜻한다. 즉, 발 량당 비용은 신ㆍ재생복합 력시스템에서 생산되어 사용할 수

있는 력에 지의 kWh당 평균 비용을 뜻하는 값으로 $/kWh라고 나타낼 수

있다.

도서지역 신ㆍ재생복합 력시스템의 가능성 평가 분석 상 지역은 에 지

기술연구원의 자료를 근거로 추자도, 거문도, 산도를 선정하 으며, 세 도서

모두 각각 2,700kW, 2,300kW, 240kW 규모의 디젤 발 기로 원을 공 받고

있다. 다음은 분석 상 도서인 추자도, 거문도, 산도의 상세지도를 나타낸 것

이다.


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<그림 0> 추자도의 하추자도

자료 : 국토지리정보원(www.ngi.go.kr).

<그림 2> 거문도의 고도



- 702 -

<그림 2> 산도


Homer는 500가구 정도 규모의 신․재생복합시스템 보 의 타당성을 평가하

는데 사용할 수 있는 사 평가(pre-feasibility test)용이다. 따라서 <그림 1>

추자도의 자세한 지도에서 나타나는 체의 섬에 한 복합 력시스템의 평가

가 타당해 보이지 않으므로 이 시스템 보 이 가능한 지역으로 규모를 축소시

켜 보았다. 즉, 추자도의 총 1,470가구 하추자도의 해안선에 치한 250여

가구를 선택하여 부하를 산출하 으며 부하는 부분 일반 가정에서 발생하는

것으로 가정하 다. <그림 2>의 거문도도 총 766가구 170여 가구가 있는

고도를 선택하여 부하를 산출하 고 부하는 부분 일반 가정에서 발생하는 것

으로 가정하 다. 산도의 경우 <그림 3>에서 알 수 있듯이 도서의 규모가

작기 때문에 산도 체를 그 로 분석 상으로 삼았다. 각 도서별 부하자료는

시간 별 실측 자료이기는 하지만, 1년 각 계 별 주 , 주말의 8일간 데이

터만을 보유하고 있어 이를 기반으로 연 시간 별 부하량을 추정하여야 한다.


- 703 -

<그림 4> 각 도서의 실측 부하패턴과 재구성한 시간별 부하 비교

(상: 추자도, : 거문도, 하: 산도)

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

3월 7월 1 0월 1 2월

주 : 박스 안의 그래 는 각 도서의 실측 부하패턴이며, 박스 밖의 그래 는 재구성한 시간

별 부하임.

250

200

150

100

50

0

kWh

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

kWh

33

31

29

27

25

23

21

19

17

15

kWh

3월 7월 10월 12월

3월 7월 10월 12월

3월 7월 10월 12월


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<표 3> 각 도서별 월별 평균 풍속과 일사량

월

추 자 도 거 문 도 산 도

풍속

(m/s)

일사량

(kWh/m2/day)

청명도풍속

(m/s)

일사량

(kWh/m2/day)

청명도풍속

(m/s)

일사량

(kWh/m2/day)

청명도

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

10.65

9.6

7.5

6.8

5.5

5.2

4.58

4.95

5.46

6.94

9.48

8.14

2.99

2.31

3.87

4.65

5.16

5.05

5.19

5.62

4.67

3.83

2.33

2.22

0.56

0.35

0.46

0.46

0.46

0.43

0.46

0.54

0.52

0.54

0.42

0.45

7.17

6.47

6.37

5.2

5.5

4.5

5.33

6.17

6.77

6.83

6.07

7.03

2.285

3.277

3.879

4.65

5.16

5.05

4.64

4.16

3.843

3.761

2.637

2.22

0.497

0.549

0.492

0.476

0.46

0.43

0.41

0.407

0.452

0.577

0.539

0.532

3.936

3.418

3.318

3.055

2.744

2.22

2.7

2.497

2.146

2.284

2.673

2.587

2.141

3.544

4.282

5.206

6.386

5.478

4.381

4.524

3.796

3.56

2.921

2.525

0.419

0.553

0.52

0.523

0.575

0.475

0.388

0.437

0.431

0.512

0.542

0.538

자료 : 에 지기술연구원, ‘풍력자원측정결과’ 풍력유체기기 연구센터 DB.

부하는 국의 수요량을 정규화(normalize)시킨 뒤, 각 도서의 주 , 주말 8

일의 시간별 실측 자료를 기반으로 재평가하는 방법으로 각 도서별․시간 별

부하를 추정하 다. 다음은 추자도, 거문도, 산도의 계 별 주 , 주말의 8일

시간별 부하와 국의 수요량을 정규화시켜 추정한 각 도서들의 시간별 부하자

료를 비교한 것이다.

분석을 한 입력자료로 필요한 것은 연간 8,760시간의 시간 별 부하뿐 아

니라 월별 평균 풍속, 일사량, 디젤 연료가격, 발 설비 비용이다. 에 지원인

풍속, 일사량은 에 지기술연구원의 ‘풍력자원측정결과’에서 얻은 각 도서지역의

실측 데이터를 기반으로 하여 추자도, 거문도, 산도의 월별 평균 풍속, 일사량

을 구하 다. <표 3>에서 주목할 것은 추자도와 거문도의 경우 연간 평균 풍

속이 7.05m/s, 6.12m/s인 것에 반해 산도는 연간 평균 풍속이 2.8m/s로 상당

히 낮은 값임을 확인할 수 있다.


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그 외 에 지원인 디젤연료의 ℓ당 단가는 주요 도서지역의 연간 연료 소요

량과 연료비 소요액을 기반으로 645원/ℓ($0.645/ℓ)2)을 이용하 으며, 복합

력시스템의 발 설비 비용자료는 해외시장에서 사용하고 있는 비용을 이용하거

나 는 Homer에 있는 default값을 사용하 다.

Ⅳ. 분석결과

기존의 디젤발 기를 사용했을 경우와 신ㆍ재생복합 력시스템을 보 했을

경우의 추자도, 거문도, 산도의 분석결과의 차이 을 평가하기 해서는 순

재비용, 발 량당 비용, 디젤 소비량, 이산화탄소 배출량 등을 비교해 볼 수

있다. 각 도서들의 디젤발 시스템과 복합 력시스템의 분석결과를 정리하여

<표 4>, <표 5> 그리고 <표 6>에 각각 제시하고 있다.

추자도의 분석결과 Ⅰ은 최소 비용의 복합 력시스템으로 풍력 터빈이 포함

되어 신․재생에 지의 비율을 49%까지 증가시키고 있다. 이것은 디젤발 기만

사용하 을 경우보다 풍력 터빈을 추가시켜 기설치비용은 높지만 디젤발 기

의 운 시간을 풍력 터빈으로 교체함에 따라 디젤소비량 감을 가능하게 하

다. 그로 인하여 발 량당 비용을 $0.335/kWh에서 $0.278/kWh까지 감소시

켰으며, 디젤 소비량을 크게 임으로써 CO2 배출량 역시 연간 1,047톤에서

673톤까지 게 배출할 수 있다고 분석되었다. 분석결과 Ⅱ는 순 재비용이

두 번째로 게 드는 발 설비들의 조합을 나타낸 것으로 PV 모듈을 추가하

여 분석결과 Ⅰ보다 설치비용이나 발 량당 비용은 높지만 디젤 소비량을 감

시켜, CO2를 연간 593톤까지 게 배출할 수 있다. 발 량당 비용의 감소보다

CO2 배출량 감소에 더 목 을 두고 있다면 시스템 설계시에 PV가 포함되어

있는 시스템 조합도 고려해 보는 것이 가능하다고 생각된다.

2) Homer의 모든 비용은 $US를 용하므로 $1.00=1000원의 환율로 계산하 다.


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<표 4> 추자도 디젤발 시스템과 신ㆍ재생복합 력시스템의 비교

시스템 구성순 재비용

(NPC, $)

발 량당비용

(LCOE, $/kWh)

신ㆍ재생

(%)

디젤 소비량

ℓ/년

CO2 방출량

톤/년

디젤발 250kW Gen 4,314,437 0.335 0.0 397,873 1,047

분석결과

Ⅰ

5AOC 15/50 +

250kW Gen +

200 Batt +

100kW Conv

3,580,359 0.278 49.0 255,869 673

분석결과

Ⅱ

10kW PV+5AOC

15/50+250kW

Gen+600 Batt+

150kW Conv

3,661,627 0.284 52.0 225,214 593

주 : 10kW PV : 10kW 용량의 태양 모듈.

250kW Gen : 250kW 용량의 디젤발 기.

5 AOC 15/50 : 50kW 용량의 풍력 터빈 5기.

200 Batt : 200kW 용량의 배터리.

100kW Conv : 100kW 용량의 인버터.

거문도의 경우 역시 추자도와 마찬가지로 디젤발 시스템에 비하여 복합 력

시스템인 분석결과 Ⅰ, Ⅱ가 디젤 소비량 감을 가능하게 하여 발 량당 비용

을 감소시켜 주는 것으로 분석되었다.

산도의 최 시스템 결과에는 디젤발 기만이 선택되었으며, 풍력, 태양

등의 신․재생에 지는 시스템 구성에 포함되어 있지 않다(참고로 표에는 복합

력시스템 안의 경제 타당성의 결과를 함께 첨부함). 이러한 결과가 나온

이유는 추자도와 거문도의 경우 연평균 풍속이 각각 7.06m/s, 6.12m/s로 비교

높은 풍속이 나오는데 반해 산도 지역의 경우 연평균 풍속이 2.8m/s에 불

과함에 기인한다. 따라서, 산도에서 풍력에 지를 사용할 경우는 기설치비

용은 높고 생산 력량의 신․재생에 지 비율은 낮기 때문에 디젤발 기만 사

용할 경우보다 발 량당 비용이 높게 나타난다.


- 707 -

<표 5> 거문도 디젤발 시스템과 복합 력시스템의 비교


(NPC, $)

발 량당비용

(LCOE, $/kWh)

신ㆍ재생

(%)

디젤 소비량

ℓ/년

CO2 방출량

톤/년

디젤발 200kW Gen 3,778,966 0.299 0.0 365,855 963

분석결과

Ⅰ

4 AOC 15/50 +

150kW Gen +

100 Batt +

100kW Conv

2,963,007 0.234 38.0 241,615 636

분석결과

Ⅱ

10kW PV +

4AOC 15/50 +

150kW Gen +

100 Batt +

100kW Conv

3,042,479 0.241 39.0 239497 630

주 : 10kW PV : 10kW 용량의 태양 모듈.

200kW Gen : 200kW 용량의 디젤발 기.

4 AOC 15/50 : 50kW 용량의 풍력 터빈 4기.



<표 6> 산도 디젤발 시스템과 복합 력시스템의 비교


(NPC, $)

발 량당비용

(LCOE, $/kWh)

신ㆍ재생

(%)

디젤 소비량

ℓ/년

CO2 방출량

톤/년

50kW Gen 829,812 0.353 0.0 74,782 197

AOC 15/50 +

50kW Gen +

20 Batt +

20kW Conv

885,595 0.376 14.0 67,383 177

주 : 50kW Gen : 50kW 용량의 디젤발 기.

AOC 15/50 : 50kW 용량의 풍력 터빈.




- 708 -

<표 7> 용 상 원별 기 가격

상 원 설비기기 가격(원/kWh)

자가용 설비 사업용 설비

태양 3kW 이상 716.40

풍 력 10kW 이상계통한계가격(SMP) +

일반발 기 용량정산 (CP)107.66

소수력 3MW 이하계통한계가격(SMP) +

일반발 기 용량정산 (CP)73.69

조 력 - 62.81

매립지가스 50MW 이하계통한계가격(SMP) +

일반발 기 용량정산 (CP)

20MW 미만 65.20

20MW 이상～

50MW 이하61.80

폐기물소각

(RDF 포함)20MW 이하 계통한계가격(SMP) +일반발 기 용량정산 (CP)

주 : 기사업법 제31조 제2항, 동법 시행령 제19조 제2항에 따라 자가용 기설비를 설치한

자가 력시장에서 력거래를 할 수 있는 경우는 자기가 생산한 력의 연간 총 생산

량의 50% 미만의 범 안에서 력을 거래함.

자료 : 산업자원부, 체에 지 이용 발 력의 기 가격지침, 2002.

정부는 신ㆍ재생에 지원을 이용한 력생산을 지원하기 해 <표 7>과 이

신ㆍ재생 원별 기 가격을 정해두고 이에 따른 보 량을 얻고자 하는 정책을

펴고 있다. 력도매시장에서 결정되는 SMP(system marginal price)와의 차이

에 해서는 소 발 차액지원제도에 의해 력산업기반기 에서 우선 지원하

는 방식을 채택하고 있기도 하다. 정부는 2011년 1차 에 지원의 5%를 신ㆍ재

생에 지원을 통해 보 하겠다는 정책목표를 세우고 이를 해 여러 가지 신ㆍ

재생에 지의 보 확 를 추진 에 있다.

이러한 정부지원정책의 측면에서 살펴본다면 신ㆍ재생에 지원을 이용한

력생산은 이미 기 가격제도를 근거로 하는 발 차액지원이라는 보조 지원에


- 709 -

힘입어 진행된다고 볼 수 있다. 하지만 상기의 분석결과는 디젤발 을 해

kWh당 이미 300원이라는 가격을 지불하고 있고, 여기에 신ㆍ재생복합 력시

스템의 보 은 상기의 보조 지원등과 같은 추가 인 정부의 부담이 없는

상황에서도 경제성을 확보한다는 에 그 의의가 있다고 하겠다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 재 계통에 연결되지 않아 디젤발 기를 이용하여 원을 공 하

고 있는 도서지역 추자도, 거문도, 산도를 상으로 선정하 다. 그리고 신ㆍ

재생에 지를 보 하는데 있어서 순 재비용을 최소화하는 최 설비선택을

한 로그램인 Homer를 이용하여 이들 도서를 분석해 보았다. 기존의 도서

지역에 보 되어 있는 디젤발 기의 경우, 체 원이 없다는 때문에 원

공 의 안정성 확보 차원에서 상당량의 비력을 갖고 있는데 반해 본 연구는

주어진 부하를 충족하기 한 최 규모의 설비투자를 고려하 다. 그러나 이러

한 이 실분석상의 제약으로 작용하지는 않을 것이다. 왜냐하면 비력을

고려한 분석이란, 재의 분석결과를 가져다주는 기존시스템과 복합 력시스템

에 추가로 필요한 규모의 비력에 해당하는 디젤 발 설비투자규모를 더해주

는 것이기 때문이다.

500호 이상 도서인 추자도와 거문도에 한 Homer의 분석결과를 요약하면

다음과 같다. 정 수 이상의 풍력자원이 존재하는 경우에는 순 재비용이

최소인 신ㆍ재생복합 력시스템에서 기존의 디젤발 시스템보다 발 단가가

낮게 나타나므로, 재의 디젤발 으로 운 하는 것보다 도서지역 신ㆍ재생복합

력시스템 보 이 경제 으로 타당성을 갖는 안이 될 수 있음을 보여 다.

한편 발 단 당 투자비의 측면에서 렴한 풍력발 은 외기조건에 따라 상

으로 경제성을 확보하기 쉬운 조건을 갖고 있는 도서에 한하여 발 량당 비


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용이 낮게 나타난다는 이다. 소규모 도서인 산도의 경우 신ㆍ재생복합 력

시스템의 발 단가가 디젤발 기만 이용할 때의 단가인 $0.353/kWh보다 오히

려 높은 값인 $0.376/kWh으로 분석되었는데 그 이유는 산도의 연간 평균 풍

속이 2.8m/s로 풍력자원이 열악하다는데 주로 기인한다고 하겠다. 결국, 해당

지역에 한 충분한 모니터링을 거친 후에 도서지역 신ㆍ재생복합 력시스템

보 에 나서야 한다는 것을 의미한다.

도서지역의 신ㆍ재생복합 력시스템 보 에 있어서 풍속, 일사량 등의 신ㆍ

재생에 지원이 조건에 맞을 경우에는 경제 인 사업이 될 수 있지만 산도의

경우와 같이 그 지 않을 경우에는 기존의 시스템보다 발 단가가 높아질 수

있다. 기후변화 약과 련하여서는, 오히려 경제성이 확보되지 못하는 지역이

라는 때문에 이러한 지역이 여 히 새로운 사업 가능성의 상이 될 수도

있다. 즉, 당장 상업성은 없지만 오히려 이로 인해 화석연료의 감을 통한

정 인 효과에 한 추가 경제성을 확보해 으로써 해당 사업의 가능성을

높여주는 CDM(Clean Development Mechanism) 사업을 고려해 볼 수 있기

때문이다.

본 연구에서는 각 도서의 8,760시간의 부하와 풍속, 일사량을 정확한 실측 데

이터를 확보할 수 없어 신 이용 가능한 자료로 기존에 확보된 도서별 8일간

의 자료를 기반으로 연간부하패턴을 재구성하 다. , 발 설비 비용 자료에서

도 역시 국내 복합 력시스템 보 의 경험이 일천하여 국내자료가 아닌 해외

시장의 자료를 이용하 다는 을 지 하지 않을 수 없다. 하지만 부하에 한

보다 상세한 정보와 신ㆍ재생에 지원의 실측 데이터와 발 설비 비용 자료

등이 확보되어 입력 자료가 보완된다면 도서지역 신ㆍ재생복합 력시스템 보

의 경제 타당성을 좀더 정확하고 실성 있게 분석할 수 있을 것으로 상

된다.


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◎ 참 고 문 헌 ◎

1. 산업자원부, “ 체에 지 이용 발 력의 기 가격지침”, 2002.

2. 에 지기술연구원, “풍력자원측정결과 데이터베이스 시스템”, 2003.

3. 한국 기연구원, “도서지역 력수요 측 수 계획 수립방안 연구”, 2002.

4. 한국 력거래소, “ 력시장 운 실 보고서”, 2004. 4.

5. 에 지기술연구원, ‘풍력자원측정결과’, 풍력유체기기 연구센터 제작CD (연도 미상).

6. Bagul, A. D., Z. M. Salameh and B. Borowy, “Sizing of A Stand-Alone Hybrid

Wind-Photovoltaic System Using a Three-event Probability Density Approximation,” Solar

Energy 56, 1996, pp. 323～335.

7. Fortunato, B., G. Mummolo and G. Cavallera, “Economic Optimization of a Wind

Power Plant for Isolated Locations,” Solar Energy 60, 1997, pp. 347～358.

8. Hunter, R. and G. Elliot, “Wind-Diesel System Options : A Guide to the Technology,

Wind-diesel Systems,” Cambridge University Press, 1998.

9. Jensen, Thomas Lynge, “Renewable Energy on Small Islands,” Forum for Energy

Develoment, Copenhagen, Denmark, 1st Print April, 1998.

10. Kamel, Sami and Carol Dahl, “The Economics of Hybrid Power Systems for

Sustainable Desert Agriculture in Egypt,” Energy 30, 2005, pp. 1271～1281.

11. Khan, M. J. and M. T. Iqbal, “Pre-feasibility Study of Stand-Alone Hybrid Energy

Systems for Applications in Newfoundland,” Renewable Energy 30, 2004, pp. 835～854.

12. Markvart, T., “Sizing of Hybrid Photovoltaic-Wind Energy Systems,” Solar Energy 57,

1996, pp. 277～281.

13. National Renewable Energy Laboratory (NREL), “HOMER V.2,” 617 Cole Boulevard,

Golden, CO 80401～3393 (http://www.nrel.gov/homer/).

14. Rehman, S., I. M. El-Aminb, F. Ahmada, S. M. Shaahida, A. M. Al-Shehrib, J. M.

Bakhashwainb and A. Shash, “Feasibility Study of Hybrid Retrofits to an Isolated

Off-Grid Diesel Power Plant,” Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2005, pp. 1～19.


- 712 -

15. Schmid, Aloisio Leoni, Hoffmann, Carlos Augusto Amaral Hoffmann, “Replacing Diesel

by Solar in the Amazon: Short-Term Economic Feasibility of PV-Diesel Hybrid

Systems,” Energy Policy 32, 2004, pp. 881～898.

16. Wichert, B., “Development of a Test Facility for Photovoltaic-Diesel Hybrid Energy

Systems,” Renewable Energy 22, 2001, pp. 311～319.

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Documents

도서지역 신 재생복합 전력시스템 보급 타당성 분석eml.ajou.ac.kr/suduk/teach/contents/3case06.pdf · 도서지역 신․재생복합 전력시스템 보급 타당성