유럽은 ‘코젠 유럽’ 중심으로 보급 앞장, 지원 활발

열병합발전은 에너지사용 효율 향상 등 편익 발생

2011년 9월 15일 국내 정전사태, 일본 원자력 발전의 전력에너지 공급불안 이후에 안정적인 전력공급체계 구축을 위한 다양한 노력들이 추진되고 있으나, 신규 발전소 건설이 지연되는 관계로 최근에는  분산형 전원 활용에 대한 기대가 더욱더 요구되고 있는 실정이다. 국내 전력수급 현황을 보면 매년 전력 사용량 급증으로 동·하절기 마다 최대 수요를 갱신하고 있다. 2012년의 경우에는 동절기 난방부하가 7,652만kW로 하절기 냉방부하보다 68만kW 더 많은 실정으로 안정적인 전력공급체계가 필요한 시점이다.

▲ 에너지관리공단 산업에너지실 천석현 실장
분산형 전원이란 부하로부터 멀리 떨어진 곳에 위치하여 생산된 전력을 고압송전선로와 배전선로를 통해 가정 및 상업용 건물에 공급하는 기존의 대규모 발전방식과 달리, 최종소비지 또는 최종 소비가 발생하는 인근에 위치하는 전력배전시스템의 독립형 발전시설을 의미한다.

분산형 전원에는 열병합발전방식 이외에도 신재생에너지의 태양광발전, 풍력발전, 연료전지발전 등이 있다. 분산형 전원을 사용할 경우에는 기존 부하관리사업에 의한 소비자의 경제활동 위축방지와 유휴 설비를 효과적으로 활용함으로써 설비이용율과 공급의 안정성을 동시에 향상시키는 장점도 가지고 있다.

분산형 전원 중 열병합발전 방식이 열효율 측면과 국가 전력수요 안정측면에서 큰 기여를 하였음에도 불구하고, 경제성 문제 등 장애요인으로 인해 현재 어려운 상황을 접하고 있는 것도 현실이다. 특히 자가 열병합발전은 전기 요금은 거의 변화하지 않고 국내 가스 요금만 많이 증가하여 가스를 연료로 하여 전기와 열을 생산하는 자가 열병합발전 운영에 있어서 경제성에 대한 의구심이 크게 나타나고 있다.

▲ 연도별 동·하계 전력부하 현황(출처 : 전력통계정보시스템)

국내 건물용 자가 열병합발전 설치현황을 보면 2011년 말 기준으로 설비용량이 총 237MW(416대)규모로 218개소가 설치되었으며, 원동기 종류별로 구분하면 가스엔진이 72%의 비율로 가장 많이 차지하고 가스터빈 17%, 디젤엔진 8%, 나머지를 MGT와 MGE가 차지하고 있다. 용량별 설치현황을 살펴보면 500kW이하가 총 353대(70,272kW)로 가장 많으며, 사용처별로는 아파트에 설치된 보급대수가 312대로 73%를 차지하고 있다. 지역별로 설치된 용량을 보면 서울지역 87,553kW(89대), 경기지역 50,961kW(71대) 등 수도권에 58%가 설치되어있다.

가동현황을 살펴보면 연중가동이 137개소(60.6%)로 가장 많으며, 필요시 가동이 32개소(14.1%), 미가동 29개소(12.8%), 철거 17개소(7.5%)로 조사되었다. 연평균 가동시간은 호텔이 7,560시간으로 가장 많이 가동하고 있으며, 아파트 5,868시간, 병원 5,280시간으로 연평균 5,000시간 이상 가동하는 것으로 조사되었다. 반면에 복합건물이나 사무용건물의 경우는 연평균 3,000시간 이하로 나타나고 있다. 계절별 사용시간을 보면 동절기의 가동비율 43.7%, 춘추절기 28.8%, 하절기 27.6%순으로 나타난다. 이는 열병합발전기의 배열을 최대한 활용할 수 있는 동절기에 주로 가동한 것으로 판단된다. 또한 열사용처가 다른 계절에 비해 적은 하절기에도 27.6%의 가동하였는데 이는 주로 피크제어용도로 가동되거나 기저부하용으로 가동된 것으로 조사되었다.

▲ 자가 열병합 도입 장애요인

용도별 가동현황을 보면 에너지생산용 74.5%, 피크제어용 9.1%로 나타나며, 아파트의 경우 대부분 에너지생산용도로 가동하였으며, 복합건물의 경우 주로 피크제어용도로 사용되었다. 또한 철거된 사례도 16%를 차지하여 가스비 상승이 주요인으로 작용하였음을 보였다.

천연가스 자가 열병합 발전설비의 도입 장애요인에 대해 설문조사한 주요 결과를 보면, 높은 연료단가가 32.7%, 인센티브 부족이 17.3%, 설비의 유지보수문제가 13.3%순으로 나타남에 따라 경제성 확보가 시급한 것으로 나타난다.

유럽 각국은 1993년부터 벨기에에 본부를 둔 코젠 유럽(Cogen Europe)을 중심으로 열병합발전의 보급에 앞장서고 있으며, 열병합발전 시장도 상당히 성숙하여 덴마크, 네덜란드, 핀란드 같은 국가들은 이미 자국 전력 생산량의 상당 부분을 열병합발전에 의존하고 있다. 자가 열병합 관련하여 주요 유럽국가의 보급지원제도를 살펴보면 네덜란드는 발전차액제도 및 발전전력의 의무구매제도, 자가 발전기 효율에 따른 보조금지원, 온실가스 감축에 따른 보조금 지원, 연료에 대한 세금 면제, 일정 발전 출력 시 발전보조비 지원을 시행하고 있으며, 독일은 자가 열병합 수리비 지원 등 다양한 인센티브를 제공함으로써 열병합 보급 확대에 박차를 기하고 있다.

자가 열병합발전은 국가적인 편익측면에서 에너지사용 효율향상, 온실가스 배출저감효과, 분산형 전원 역할, 발전소 및 가스저장시설 비용 회피, 천연가스의 안정적인 수급기여, 발전소 부지구입 어려움 해소 등 여러 측면에서 편익이 발생한다. 편익을 제외하더라도 9.15 대규모 정전 사태와 일본 원전문제 그리고 최근의 동하절기 전력예비율 비상 등 분산형 전원에 대한 국가적인 전력수급시스템의 안정성 보장 측면에서도 자가 열병합발전의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

국내 자가 열병합발전의 도입 장애요인에 대한 대책방안으로는 국가적인 에너지관리시스템 구축이라는 큰 틀에서 중장기적인 정책 수립, 자가 열병합발전을 수요관리자원으로서 적극 활용, 공공기관 및 일정규모 이상의 경우 설치 의무화 추진 등을 제시할 수 있다. 특히 공동주택의 경우 현행 보급 경제성기준이 세대별 평균 전기사용량 500kWh이상으로 나타남에 따라 경제성 문제해소를 위해 연료비에 대한 검토가 필요한 것으로 판단된다.

자가 열병합발전 시장의 침체는 자가 열병합발전의 미가동과 철거로 이어져 향후 분산형 전원 역할을 기대 할 수 없는 실정까지 이를 수도 있기 때문에, 최소한의 자가 열병합발전의 경제성을 확보 할 수 있도록 인센티브와 편익을 고려한 보조금 등의 지원제도 검토가 필요하다. 향후 정부는 자가 열병합발전의 활성화로 국가적인 측면에서 에너지 효율성 확보, 안정적인 분산형 전원 역할 및 온실가스 저감효과를 기대할 수 있다.

 

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