탄소배출제약하의 최적전원구성에 관한 연구 : 원자력발전비중 차이와 석탄 IGCC 발전소 도입을 중점으로
A Study on the Optimal Power Plant Mix Under the Carbon Emissions Constraints : Focus on the Different Share of Nuclear and Introduction of IGCC
- 주제(키워드) 최적전원 , 원자력
- 발행기관 亞州大學敎 大學院
- 지도교수 최기련
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학부
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000010938
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
2013년에 새롭게 출범하는 교토후기 온실가스 감축체제에서 한국은 어떠한 형태이든 온실가스 감축 의무를 부여받을 것으로 전망되고 있으며, 정부에서도 이러한 의무적 감축에 대비하여 2020년까지 자발적으로 온실가스를 BAU 대비 30% 감축하기로 결정하였다. 한국의 온실가스 배출량 중에서 전환부문과 산업부문이 많은 양을 차지하고 있어 두 부문은 온실가스 감축에 따라 많은 영향을 받을 것으로 예상되고 있으며, 특히 전환부문은 국제적인 경쟁시장에의 노출이 거의 없기 때문에 온실가스 감축에 있어서 더 많은 요구를 받을 가능성이 높다. 현재 발전부문의 설비구성 특성상 온실가스 저 배출 발전설비의 확대가 필요한 상황이며, 특히 원자력발전소와 석탄IGCC발전소는 온실가스 감축에 있어 많은 기여를 할 것으로 기대되고 있다. 그러나 국내에서는 아직 탄소배출제약 하에서 원자력발전비중변화와 석탄IGCC 발전소 도입을 동시에 고려한 전력수급계획에 관한 연구는 부재한 상황이다. 이에 본 연구에서는 에너지시스템 분석모형인 MARKAL모형을 이용하여 탄소배출제약하의 원자력발전비중 변화와 석탄IGCC발전소 도입에 따른 발전부문의 중장기적인 변화를 시나리오 분석을 통해 분석하고, 이를 통하여 최적의 전원구성 방안을 모색하고자 하였다. 이를 위해 기존발전설비의 에너지원과 발전방식, 용량규모에 따라 기존 발전소를 17가지로 나누고, 제4차 전력수급기본계획을 바탕으로 건설 확정 발전소와 폐지발전소를 반영한 전원모형을 만들었으며, 현실성을 반영하기 위하여 발전소의 투자설비규모가 일정하도록 MARKAL모형의 혼합정수계획법을 이용하여 분석 시나리오별 최적화 결과를 도출하였고, 이를 통하여 발전설비, 신규발전소건설, 발전량의 연도별 변화와 시나리오별 탄소감축비용 등에 관한 결과를 도출하였다. 최적화 결과를 보면, 탄소배출제약 조건하에서의 국내발전부문은 원자력발전소와 LNG 복합화력발전소의 신규건설 및 발전량이 증가하였고, 반대로 유연탄화력발전소는 발전설비 및 발전량이 감소하는 결과가 도출되었다. 이는 탄소배출제약 하에서 유연탄발전소의 설비축소 및 원자력발전소와 LNG 복합화력발전소의 확대가 유리함을 나타낸다. 그리고 탄소배출제약 하에서 2033년까지의 국내발전부문 최적전원구성에 있어 석탄IGCC 발전소 도입보다는 원자력발전비중의 차이가 신규발전소 건설 및 발전원별 구성 비율에 영향을 더 많이 주는 것으로 나타났다. 원자력발전비중의 11% 증가는 신규발전소 건설에 있어서 LNG복합화력발전소 46~48%감소, 유연탄화력발전소 5~15%증가, 신재생발전설비 53%가 증가하는 것으로 나타났으며, 발전량 측면에서는 LNG복합화력발전소 50%감소, 유연탄화력발전소 231~233% 증가, 신재생발전설비 50~53% 증가하였다. 또한 탄소감축비용은 약 15(천원/CO2톤) 낮은 것으로 나타났다. 하지만 석탄 IGCC의 발전부문 도입은 신규발전소, 발전량, 탄소감축비용에서 큰 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 이를 통해 향후 전력부문의 효과적인 탄소감축활동을 위해서는 원자력발전소의 확대구성이 요구되며, 원자력발전설비의 확대가 여의치 않는 경우 탄소감축을 위하여 LNG복합발전소나 신재생발전설비와 같은 저탄소형 발전설비와의 전략적인 전원구성이 필요하다는 시사점을 도출할 수 있었다. 향후 본 논문에서 고려하지 못한 발전기술이나, 오염물질의 제약 등을 추가적으로 적용한다면 발전부문이 나아가야 할 방향에 대해서 좀 더 다양하고 구체적인 시사점을 도출할 수 있을 것이다.
more초록/요약
There is a strong possibility that the South Korea will received the greenhouse gases reduction obligation in post kyoto protocol. And the government of South Korea had decided to reduce total greenhouse gases emissions by 30% by 2020 from the level predicted for 2020 if greenhouse gases emissions grow at their current pace. Greenhouse gases emissions of energy conversion sector and industry sector are majority in Korea. So if Korea has greenhouse gases reduction obligation, energy conversion sector and industry sector will loss competitive power. There is a strong possibility that energy conversion sector has more greenhouse gases reduction because energy conversion sector was rarely exposed to international market. Therefore, energy conversion sector need the low carbon emissions technology. Recently nuclear and IGCC are expected to reduce the carbon emissions in Korea energy conversion sector. But there is no study on the optimal power plant mix which focuses on the share of nuclear and introduction of IGCC. This paper analyzes the optimal power plant mix by different share of Nuclear and the instruction IGCC under the carbon emissions constraints by using MARKAL model. And this study has achieved optimal result through analyzing the scenarios set up 5 aspects. First, nuclear and LNG CC have competitiveness under the carbon emissions constraints. Secondly, share of nuclear has a considerable impact on Korea power system. Increase in nuclear power generation 11%; decrease the LNG CC capacity 46~48%; increase the bituminous coal power plant 5~15% and the new&renewable power plant 53%; But the introduction of IGCC has no impact power system. This result indicates that extension of share of nuclear should be needed for effective reduction of carbon emissions. In case of being able to enlarge nuclear power plant, it can be deducted from the point of necessity of low-carbon power plant and strategic power plant mixture such as LNG combined cycle and renewable facilities. Henceforward, if pollutant constraint and power technology will be taken into account, wide-ranging and specific conclusion can be drawn for improvement in power plant.
more목차
제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구내용 4
제2장 국내 전력시스템 및 온실가스배출 현황 6
제1절 국내 전력시스템 현황 6
1. 국내 발전설비 및 전력공급 현황 6
2. 국내 전력수요 특성 10
제2절 전력부문 온실가스 배출 현황과 감축방안 13
1. 국내 온실가스 배출현황 13
2. 전력부문 온실가스 감축방안15
제3장 최적전원구성과 MARKAL 모형 19
제1절 최적전원구성의 개념 19
1. 정태적 접근방법 20
2. 동태적 접근방법 21
제2절 에너지시스템 분석모형 (MARKAL) 23
1. MARKAL 모형의 개요 23
2. MARKAL 모형의 전력부문 모델링 29
제4장 최적전원구성 사례연구 38
제1절 분석 기본전제38
1. 계절의 구분과 전력수요 39
2. 발전설비 기술 42
3. 연료원별 가격전망과 배출계수 50
4. 기준에너지시스템의 구성 51
5. 시나리오의 설정 52
제2절 시나리오 분석결과 54
1. 기준시나리오 54
2. 탄소배출제약시나리오 58
3. 석탄IGCC 발전소 도입 시나리오 63
4. 원자력발전비중 변화 시나리오 68
5. 통합 시나리오 73
6. 탄소감축비용 차이비교 80
제5장 결론 82
