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[자료] 재생에너지 공급확대를 위한 중장기 발전단가(LCOE) 전망 시스템 구축 및 운영

(사)한국에너지4.0산업협회 2021.02.15 10:21 조회 99
1. 연구의 필요성 및 목적
 □ 연구의 필요성
  ○ 2017년에 출범한 문재인 정부는 재생에너지 3020 이행계획 발표(2030년까지 재생에너지 발전비중 20% 달성) 등을 통해 재생에너지 중심의 에너지전환정책을 추진 중에 있음.
    - 정부는 2030년까지 태양광과 풍력의 설비용량을 각각 36.5GW, 17.7GW로 확대하는 목표를 제시하였는데 이는 2017년 재생에너지 발전비중(8.1%)의 약 2.5배에 달하며, 기존 목표의 약 2배에 가까운 의욕적인 목표임.
  ○ 이러한 신재생에너지 보급 확대와 관련하여 재생에너지 지원 성격의 보조금 증가에 따른 전기요금 상승에 대한 사회적 우려가 있을 수 있음.
    - 2018년 공표된 제8차 전력수급기본계획에서는 2030년까지 재생에너지 발전단가(이하 LCOE, Levelized cost of electricity) 발전비용(원/kWh) = 발전설비에서 운영·유지·보수하기 위해 발생되는 총발전비용(원) ÷ 수명기간 동안 생산된 총 전력량(kWh)
’17년 대비 35.5% 하락, 전기요금 인상율 10.9% 억제 목표 제시
  ○ 하지만 재생에너지 발전단가(LCOE)에 대한 신뢰성 있고 연속성 있는 정보제공이 이루어지지 않고 있어 재생에너지의 경제성과 보급 확대 필요성에 대한 사회적 합의 도출의 어려움이 존재함.
    - 재생에너지 기술개발과 보급정책의 효과성 분석에 어려움도 존재하여 비용효율적인 재생에너지 보급 확대를 위해 재생에너지 발전비용 분석 및 전망 시스템을 구축하고 이에 기반한 정책 개선방안 제시 필요
  ○ 따라서, 재생에너지 중장기 발전단가(LCOE) 전망을 위해 비용 결정요인에 대한 신뢰성 있는 조사와 합리적인 방법론에 기반한 분석체계 구축 필요
    - 재생에너지 발전비용에 미치는 영향 요인은 다양하며, 이를 객관적으로 조사/분석하여 발전단가(LCOE) 제시 필요
    - 합리적이고 연속성을 확보한 발전단가(LCOE) 분석과 전망을 통해 발전단가(LCOE) 분석 및 전망결과의 신뢰성 확보와 함께 정책 활용성 확보도 요구
    - 본 연구는 현재 국내 정책에 따라 보급이 확대되고 있는 지상 태양광 발전과 육상풍력 발전을 대상으로 이들의 발전단가(LCOE) 분석결과를 제시함으로서 신재생에너지 시장의 투명성을 제고하고 신재생에너지 정책수립에 기여하고자 함.

 □ 연구의 목적
  ○ 본 연구는 현재 정부 정책에 기반하여 보급이 확대되고 있는 지상 태양광 발전과 육상풍력 발전을 대상으로 이들의 발전단가(LCOE) 분석결과를 제시함으로서 신재생에너지 시장의 투명성을 제고하고 관련 정책수립에 기여하고자 함.
    - 5년에 걸쳐 수행되는 과제로서 1차년도 연구의 상세 목적은 재생에너지원별/유형별 신뢰성 있는 발전비용(CAPEX, OPEX, 토지비, 기타비용 등) 데이터베이스를 구축하기 위한 조사 시스템을 구축하는데 있음.
    - 이를 바탕으로 재생에너지원별/유형별 발전단가(LCOE)를 추정하고 국내외 선행연구와의 비교 등을 통해 장기적으로 비용효율적 재생에너지 보급 확대를 위한 시사점을 도출하는데 있음.

2. 연구내용 및 주요 분석 결과
 □ 사회적 관점 vs. 재무적 관점 발전단가
  ○ 에너지원간/에너지원별 발전비용 비교 시 사회적 관점에서의 발전단가와 재무적 관점에서의 발전단가는 차이가 있음.
    - 사회적 관점에서의 발전비용은 국가 등의 공공부문이 직접 발전 사업을 추진할 때 발생하는 비용으로 비용편익분석에 반영되는 비용 요소가 민간 투자자가 동일 사업을 추진할 경우와는 다름.
    - 사회적 관점은 전체 비용에서 내재화되지 않은 외부 비용 예를 들면, 화력발전의 대기환경비용 및 원전의 사고위험대응비용 등
과 정책비용 등을 반영하여 사업을 평가함.
    - 재무적 관점에서는 민간사업자가 추진하는 사업과 관련된 비용 요소가 반영됨. 여기에는 설비비용 및 운영유지비용 등의 직접비용 외 금융비용, 각종 세금/부과금 등이 포함됨.

 □ 재생에너지(태양광, 육상풍력) 비용조사
  ○ 국내 태양광발전 발전설비 원가 조사 수행
    - 태양광발전은 규모별 원가조사 수행: 소규모(100kW), 중규모(1MW), 대규모(3MW)로 구분
    - 품셈기준(조달청 조달가격반영)과 현장기준 비용분석 및 비교
  ○ 국내 풍력발전 발전설비 원가 조사 수행
    - 국내 육상풍력 평균 설비용량 20MW급 이상 표준설비에 따른 세부 항목 조사 수행

 □ 재생에너지(태양광, 육상풍력) 비용조사 주요 결과
  ○ 국내 태양광발전 설비비용 조사 결과
    - 2020년 기준 태양광발전 설비비용(CAPEX)은 품셈기준 1,770천원/kW ~ 2,148천원/kW, 현장기준 1,133천원/kW ~ 1,513천원/kW 수준으로 조사됨.
  ○ 국내 풍력발전 설비비용 조사 결과
    - 2020년 기준 풍력발전 초기 투자비용은 현장기준 2,522천원/kW 수준으로 조사됨.

 □ 재생에너지(태양광, 육상풍력) 발전단가(LCOE) 산정 결과
  ○ 국내 재생에너지 발전단가(LCOE) 산정 결과
    - 2020년 기준 100kW급 태양광 발전단가(LCOE)는 169.8원/kWh(재무적 관점), 133.3원/kWh(사회적 관점)으로 추정됨.
    - 2020년 기준 1MW급 태양광 발전단가(LCOE)는 144.8원/kWh(재무적 관점), 117원/kWh(사회적 관점)으로 추정됨.
    - 2020년 기준 3MW급 태양광 발전단가(LCOE)는 136.1원/kWh(재무적 관점), 111.7원/kWh(사회적 관점)으로 추정됨.
    - 20MW급 풍력 발전단가(LCOE)는 166.8원/kWh(재무적 관점), 131.6원/kWh(사회적 관점)으로 추정됨.
  ○ 국내 태양광 및 육상풍력 발전단가(LCOE) 전망
    - 2030년 유틸리티급인 3MW 태양광발전 CAPEX 전망치와 전제조건을 적용하여 산정한 재무적 관점의 발전단가(LCOE)는 94.2원/kWh 수준으로 전망되었으며 이는 2020년 대비 31% 하락한 수준임.
    - 1MW 태양광발전의 경우엔 108.3원/kWh으로 전망되었는데 이는 2020년 대비 25% 하락한 수준임
    - 100kW 태양광발전의 경우 128.4원/kWh으로 전망되었는데 이는 2020년 대비 24% 하락한 수준임.
    - 2030년 20MW급 풍력발전 CAPEX 전망치와 전제조건을 적용하여 산정한 재무적 관점의 발전단가(LCOE)는 130원/kWh 수준으로 전망되었으며 이는 2020년 대비 10% 하락한 수준
  ○ 국내 태양광 및 육상풍력 발전단가(LCOE) 영향 요인 민감도 분석 결과
    - 태양광 발전 발전단가(LCOE) 전제조건별 민감도를 분석한 결과 여러 전제조건 중에서 설비비용(EPC cost) 변화에 따른 민감도가 가장 높은 것으로 나타났으며, 그 다음으로 이용률(Capacity Factor)변화에 민감한 것으로 나타남.
    - 풍력발전은 전제조건별 민감도를 분석한 결과 여러 전제조건 중에서 이용률(Capacity Factor)에 가장 민감하게 반응하는 것으로 확인되며, 그 다음으로 설비비용(EPC cost)에 민감한 것으로 나타남.
3. 결론 및 정책제언
 □ 결론
  ○ 본 연구에서 수행한 원가조사용역과 선행연구 비교 시 설비비용 의 하락 발견
    - 본 연구에서 조사된 2020년 기준 태양광 발전단가와 2017년 수행한 선행연구와 비교 시, 100kW급은 약 10%, 1MW급은 약 17%, 3MW급은 약 16% 정도 하락하였음.
    - 풍력발전 설비의 경우, 2020년 기준으로 조사된 2,522천원/kW 수준이며, 2017년 수행한 선행연구에 적용한 설비비용은 2,433천원/kW으로 태양광과는 달리 일정 수준으로 유지되고 있는 것으로 나타남.
    - 태양광발전과 달리 풍력발전 발전비용이 소폭 상승하거나 일정 수준으로 유지되고 있는 요인으로는 국내의 경우 NIMBY와 같은 민원비용 증가와 더불어 환경규제 강화에 따른 입지 제약 등에 따른 비용 증가가 기여한 바가 크기 때문임.
  ○ 2030년 재생에너지 발전단가는 하락 추세가 지속될 것으로 전망
    - 2030년 재무적 관점에서의 재생에너지 태양광 발전단가(LCOE)는 94.2원/kWh ~ 128.4원/kWh으로 전망되었는데 이는 2020년 대비 24% ~ 31% 하락한 수준임.
    - 2030년 풍력 발전단가(LCOE)는 150원/kWh으로 전망되었는데 이는 2020년 대비 평균 10% 하락한 수준임.
  ○ 신재생에너지 비용하락에 따르는 긍정적 사회경제적 파급효과
    - 재생에너지 공급확대라는 정부의 정책 목표를 달성함에 있어 재생에너지 그리드패리티 조속한 달성 등에 의해 국민경제적 부담을 경감시키는 효과를 유발함.
    - 또한, 재생에너지 중심의 정부의 에너지전환 정책에 대한 국민의 사회적 수용성을 높여 정책 추진을 원활하게 할 수 있게 함.
  ○ 기술혁신과 비용하락 등의 신재생 환경변화에 대한 정부의 적극적 역할 필요
    - 민감도 분석결과에서 보듯이 발전단가(LCOE)에 가장 큰 영향을 미치는 요소인 초기 투자비가 중요하므로 정부는 초기 투자비를 낮출 수 있기 위해 제반 노력을 할 필요가 있음.
    - 설비비용에서 비중이 높은 주기자재 태양광의 경우 모듈, 인버터, 풍력의 경우 터빈을 의미함.
    - 이와 관련하여 기술혁신과 글로벌 가격경쟁에 의해 비용하락이 획기적으로 이루어지고 있음. 정부는 신재생에너지산업의 공급체인별 발전방안 마련 시 이러한 대외 여건상황을 적절히 반영한 국산화 추진 정책 필요
    - 또한, 이용률도 발전단가(LCOE)에 영향을 미치는 중요 요소이므로 일사량이 높은 지역을 중심으로 재생에너지 보급이 원활히 추진되도록 해당 지역의 인허가절차 간소화 등의 규제개혁 추진 필요
  ○ 본 연구는 전체 연구기간(5년)중 1년차 연구로서 향후 2~5년차 연구에서 추진해야 할 역무 범위 존재
    - 1차년도는 전체 태양광 발전 중 지상태양광발전에 초점을 맞춰 분석하였으며 향후 수상태양광발전, 건축물이용 태양광발전 등 유형별 태양광발전에 대해 발전단가(LCOE) 분석을 추진할 계획임.
    - 풍력발전의 경우에도 자료 등 한계로 인해 육상풍력 발전에 대해 우선적으로 연구를 추진하였으며 향후 해상풍력 발전에 대해 발전단가(LCOE) 분석을 추진할 계획임.
    - 국내 정책적 이유로 인해 가중치가 감소된 폐목재를 제외한 바이오매스 미이용산림 바이오매스, 우드칩, 우드팰릿 등 자원에 대해 발전단가(LCOE) 분석을 추진할 계획임.
    - 1차년도는 전국 단위차원에서 발전단가(LCOE) 분석을 수행하였으나 향후 연구에서는 이를 확장하여 격자 연산(1km × 1km, 약 10만개) 모형에 기반한 지역차원에서 발전단가(LCOE) 분석을 추진할 계획임.
    - 최종적으로는 세부 지역별 LCOE 분석 시스템 구축을 통해 연구 수요자가 필요로 하는 재생에너지 발전비용에 대한 정보 제공과 실질적 재생에너지 사업성 분석에 기초적인 자료를 제공할 계획임.
    - 태양광발전, 풍력발전, 바이오매스 등에 대한 현재와 미래의 재생에너지 발전비용 분석을 통해 그리드패리티 달성 시점 등 관련 사항에 대한 연구를 추진할 계획임.
    - 또한, 태양광발전, 풍력발전 등에 대한 발전비용 분석이 완료된 이후에는 재생에너지의 가격 경쟁력을 평가하기 위해 화력(석탄, 가스)발전, 원자력발전 등과의 타 에너지원과의 발전비용 비교 연구를 추진할 계획임.

* 출처 : 에너지경제연구원(2020년)