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세례 서문
5 years ago
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1 Trans. of the Korean Hydrogen and New Energy Society( ), Vol. 26, No. 1, pp. 35~44 DOI: ISSN eissn 김봉진 1 1 단국대학교산업공학과 An Economic Analysis of Domestic Fuel Cell Vehicles Considering Subsidy and Hydrogen Price BONGJIN GIM 1 1 Dankook University, 119 Dandae-ro, Dongnam-gu, Cheonan-si, Chungnam-do Abstract >> This paper deals with the economic analysis of domestic fuel cell vehicles considering subsidy and hydrogen price in 2015 and We selected TFCV (Tucson fuel cell vehicle) and TDV (Tucson diesel vehicle) to identify the economic feasibility of fuel cell vehicles compared with conventional internal combustion engine vehicles. We made some sensitivity analysis by changing input factors such as the size of the subsidy, the hydrogen price and the discount rate. Also, we made a break-even point analysis on hydrogen prices that equalize the economic feasibility of TFCV and TDV in As a result, TFCV is not economical in 2015 due to the relatively high prices of hydrogen and vehicles. If the sale prices of TFCV are 30,000,000 won and 35,000,000 won in 2025, then the break-even points of hydrogen prices are equal to 7,483 won/kg and 5,043 won/kg. Key words : Fuel cell vehicle( 연료전지차 ), Economic analysis( 경제성분석 ), Break-even point( 손익분기점 ), Subsidy( 보조금 ), Hydrogen price( 수소가격 ) Nomenclature AFC : annual fuel cost AOC : annual operating cost CRF : capital recovery factor DOE : department of energy EV : electric vehicle FCV : fuel cell vehicle NPV : net present value PHEV : plug-in hybrid electric vehicle PSA : pressure swing adsorption Corresponding author : bjgim@dankook.ac.kr Received : in revised form Accepted: Copyright c 2015 KHNES SMR : steam methane reforming TAC : total annualized cost TDV : Tucson diesel vehicle TFCV : Tucson fuel cell vehicle Notation f : annual inflation rate i : discount rate for the real price r : discount rate for the ordinary price CR : capital recovery of a vehicle D : annual driving distance of a vehicle FE : fuel economy of a vehicle FP : unit fuel price 35

2 36 I : initial investment N : life cycle period OC : other initial cost S : salvage value of a vehicle SD : subsidy for a vehicle VP : purchasing price of a vehicle 1. 서론 자동차는휘발유와경유를주요동력원으로하는내연기관엔진을사용하여왔으나, 최근에는환경및에너지문제가부각됨에따라자동차에대한배기규제및환경협약등에대응이가능한친환경차에대한관심이증대하고있다. 친환경차는클린디젤차, 하이브리드차, 전기차 (EV: electric vehicle), 플러그인하이브리드차 (PHEV: plug-in hybrid electric vehicle), 연료전지차 (FCV: fuel cell vehicle) 등으로구분할수있으며, 이중에서 FCV는연료전지를사용하여에너지원인수소와공기중의산소를반응시켜얻어지는전기를동력원으로하는자동차이다. 클린디젤차를제외한친환경차는전기기반차로분류할수있으며, FCV와 EV는에너지원이각기수소와전기인점을제외하면특성이비슷하여구동방법상의차이가거의없다. 한편수소는전기와마찬가지로사용시에환경오염이발생하지않는청정에너지로서화석연료, 원자력, 바이오매스, 지열, 풍력, 태양등의다양한에너지원으로부터얻을수있다. 유럽의완성차업체들은클린디젤차의기술개발에많은투자를하였으며, 이분야의선두를유지하고있기때문에클린디젤차를친환경차의표준이되도록노력하고있다. 한편하이브리드차, PHEV, EV 등의친환경차는이미상용화되었으며점차시장점유율을높여가고있는실정이다. 국내에서현대기아차는선진국의완성차업체와비교하여상대적으로늦게 FCV의개발에착수하였으나정부의전폭적인지원에따라 FCV 부문에서두각을나타 내고있다. FCV가도입되기위해서는수소충전소를많이보급하여수소가격을낮추는것이필요하다. 또한수소충전소를많이보급하기위해서는 FCV를많이파는것이필요하다. 따라서 FCV와수소충전소를보급하기위해서는 FCV와수소충전소등과같은새로운기술또는상품이시장침투과정에서겪게되는 chicken and egg 문제를해결해야한다. 현재 FCV는수소충전소의부족과수소의위험성에대한대중인식등의문제점이외에도높은차량가격, 높은수소가격등으로인한낮은경제성이문제가되고있다. 따라서 FCV를보급하기위해서는초기보급단계에서 FCV에대한정부의보조금이필요한것으로인식되고있다. 국내에서전기차에대하여는정부및지방자치단체에서보조금을지급하고있으나 FCV에대해서는아직까지보조금에대한명확한정책이수립되지않고있다. Granovskii et al. 은사회적인관점에서환경과경제성을고려한기존의내연기관자동차, PHEV, EV, FCV 등을비교분석하였다 1). 그들은친환경차에대한미래시점에서의여러가지예측치에근거하여 PHEV와 EV가내연기관자동차와 FCV에비교하여사회적인관점에서유리한것으로판단하였다. Offer et al. 은 2030년의영국의도로교통부문을대상으로하여사회적인관점에서 PHEV, EV, FCV 등에대한기술경제및행동분석을수행하였다 2). 그들은 FCV 와 EV가적대적인관계가아니고동시에추구해야하는친환경차이며, 미래에는 PHEV가하이브리드차보다경제적으로유리할것으로전망하였다. 양문희외는수명주기와순현가 (NPV: net present value) 방법을이용하여소비자의관점에서국내 FCV 의경제성을분석하였다 3). 그들은 2015년의 TFCV (Tucson fuel cell vehicle) 의구입가격을 28,503,57원, 수소충전소에서의수소판매가격을 5,000원 /kg 등으로예상하여기존의투산자동차와 TFCV와의증분 >> 한국수소및신에너지학회논문집

3 김봉진 37 분석을통하여환경비용을고려한 TFCV의경제성을 NPV 방법에의하여분석하였다. 하지만그들은수소경제초기에 FCV의보급에필수적인보조금을전혀고려하지않았으며, 2015년을기준한 TFCV의가격과수소판매가격등을실제가격보다아주낮은수준으로예측하였다. 본논문에서는소비자인차량구매자의관점에서기존내연기관차량과비교한 FCV의경제성을 2015 년을기준한현재시점과 2025년을기준한미래시점에서각기파악하고자한다. 현재시점과미래시점에서는 FCV의차량가격, 수소가격, FCV에대한보조금, 연료전지수명기간등의 FCV의경제성에영향을크게줄수있는주요변수들의값이크게변화할수있으므로주요변수들의변화에따른국내 FCV의경제성의변화를분석한다. 본논문은다음과같은내용으로구성된다. 제 2 장에서는차량구매자의입장에서기존내연기관차량과비교한 FCV의경제성을분석하는방법을설명한다. 수명주기동안의두종류의차량에대한총연간비용을산출하여기존내연기관차량과비교한상대적인 FCV의경제성을분석한다. 제 3장에서는사례연구로서 2015년을기준한현재시점에서투산디젤차와비교한투산 FCV의경제성을분석하고할인율, 보조금, 수소가격등의변화에따른 FCV의경제성의변화를파악한다. 또한 2025년을기준한미래시점에서 FCV의경제성을파악하기위하여다양한 FCV의판매가격에대하여투산 FCV와투산디젤차의경제성이동일하게되는수소판매가격을도출한다. 이러한분석은연료전지의수명기간, 연료전지차량가격, 연료전지차에대한보조금규모, 수소판매가격등에대한시나리오분석으로간주할수있다. 마지막으로제 4장에서는본논문의연구결과를요약하고향후연구방향에대해서언급한다. Fig. 1 Cash flow diagram of operating a vehicle 2. FCV 의경제성분석방법 본논문에서는차량구매자의입장에서차량의수명주기에기초하여 FCV의경제성을분석하였다. 차량의경제성은초기투자비, 연간운영비, 잔존가치등에의해결정된다. 초기투자비 I는차량구매자가차량구입에지불하는비용이며, 잔존가치 S는수명기간이후에차량을처분하여얻는수입이다. I와 S 가 1회성비용인반면에, 연간운영비를나타내는 AOC(annual operating cost) 는차량의보유기간동안에계속하여발생하는비용이다. 일반적으로 AOC는시간의흐름에따라증가하나, 본논문에서는평균비용과불변가격 (real price) 을기준하여매년 AOC 가동일하게발생하는것으로가정하였다. Fig. 1에는차량의구입에따른연도별현금흐름을나타내는현금흐름도 (cash flow diagram) 를수록하였다. Fig. 1에제시된바와같이 FCV의경제성분석기간은차량의보유기간또는수명기간을나타내는 N 년으로표기하였다. 또한현금흐름도에서화살표아래방향은지출, 위방향은수입을나타낸다. 차량의판매가격또는소비자가격 VP(vehicle price) 에는차량의출고가격과개별소비세, 교육세, 부가가치세등이포함된다. 또한차량구매자의기타초기비용 OC(other initial cost) 에는등록세, 취득세, 공채구입비, 탁송비용등이포함된다. 공채구입비는차량규모, 용도, 지역등에따라상이하나서울을기준 제 26 권제 1 호 2015 년 2 월

4 38 하였고공채할인율은 10% 를기준하여공채구입에따른초기비용을산출하였다. 한편 FCV의구매자에게보조금 SD가지급되는경우에는초기투자비가보조금만큼감소하게되며 FCV 구매자의초기투자비 I는다음과같은관계식을갖는다. I = VP + OC - SD (1) 불변가격을기준하여돈의시간적가치를고려하 는할인율 (discount rate) 을 i 로표기하면, 초기투자비 인차량가격 I 를연간비용으로환산하는계수인자 본회수계수 (CRF : capital recovery factor) 는다음식 에의해얻을수있다 : (2) 식 (2) 를보면 CRF 는 i 와 N 에의하여결정되며, 수명기간을나타내는 N 이무한대로증가하면 CRF 는 i 로수렴한다. 한편 f 를연간인플레이션율, r 을불 변가격을기준한할인율로표기할때 i 와 r 은다음과 같은관계식을갖는다. (3) 1 회성비용인 I 와 S 를연간비용으로환산한자본 비용 (CR: capital recovery) 은다음식에의해산출할 수있다 4). (4) 일반적으로차량의 AOC 는연료비, 수리비를포함 한차량의보수유지비, 자동차보험료, 자동차세금, 기타운영비등으로구분할수있으며, 연간연료비 (AFC: annual fuel cost) 는 AOC 의가장큰비중을차 지한다. 차량의연간주행거리를 D, 연료의단위당가격을 FP, 차량의실제주행연비를 FE로표기하기로하자. 그러면차량의연간연료사용량은 D/FE이므로 AFC는다음과같이나타낼수있다. (5) 본논문에서는동일한차종을대상으로하여 FCV 와기존의내연기관을사용하는차량의총연간비용 (TAC: total annualized cost) 을계산하여 FCV의경제성을분석하였다. 차량의 TAC는다음식과같이연간운영비와자본비용의합으로산출할수있다 : TAC = CR + AOC (6) FCV의 TAC가비교대상이되는기존차량의 TAC보다크면기존차량이경제적이고, 그렇지않으면 FCV가경제적인것으로판단한다. 한편 TAC 는 NPV와비례하므로 TAC와 NPV에의한경제성평가의결과는항상일치한다. 본논문에서는 2025년을기준한미래시점에서의 FCV의경제성을분석하기위하여손익분기점 (breakeven point) 분석을수행하였다. 미래에는차량가격, 수소가격, 보조금, 연료전지의수명기간등의 FCV 의경제성에크게영향을줄수있는주요변수들이크게변화할것으로예상되므로다양한 FCV의차량가격에대하여 FCV와기존차량의경제성이동일하게되는수소가격을산출하였다. 이러한수소가격을기준한손익분기점분석을통하여 FCV가경제성을확보할수있는차량가격과수소가격의조합들을산출할수있으며, 미래의목표 FCV 차량가격및수소충전소에서의수소가격등을도출하는데도움이될것으로사료된다. >> 한국수소및신에너지학회논문집

5 김봉진 사례연구 3.1 TFCV의경제성분석 본논문에서는 2015년에소비자에게판매될예정인 TFCV를사례연구의대상으로하였으며, 경유를사용하는투산디젤 2.0 smart A/T 차량 (TDV: Tucson diesel vehicle) 을비교대상이되는차량으로선정하였다. TFCV의경제성을분석하기위해서는적절한분석기간 N의산정이필요하며, 현재 TFCV에사용되는연료전지의수명기간이비교적짧은점을고려하여연료전지의수명기간을 TFCV의경제성분석기간으로설정하였다. Table 1에는 2015년을기준한 TFCV와 TDV의주요변수들에대한추정치를수록하였다. 2015년에상용화되는 TFCV에필요한연료전지의수명기간은미국 DOE(department of energy) 의연구결과를감안하여 1,000cycle 정도로추정하였으며 5), 이를차량주행거리로환산하면약 160,000km이다. 한편에너지경제연구원의조사연구에의하면 2012년을기준하여경유를사용하는승용다목적용차량의연간평균차량주행거리는 16,517km로나타났다 6). 따라서 2015 년에상용화되는 TFCV는약 10년정도사용할수있을것으로추정하여, N을 10년으로설정하였다. Table 1 Estimated values of variables by vehicles (2015) Classification TFCV TDV N 10 years 10 years i 5% 5% VP 150,000,000 won 22,500,000 won SD 60,000,000 won 0 OC 1,863,000 won 1,863,000 won I 91,863,000 won 24,363,000 won S 2,025,000 won 2,025,000 won D 16,517 km 16,517 km FE 80 km/kg 11.0 km/liter FP 18,000 won/kg 1,550 won/liter 불변가격을기준한할인율 i는최근의낮은은행금리를감안하여연간 5% 로설정하였다. 한편 f가 2% 이고 i가 5% 인경우에경상가격을기준한할인율 r 은식 (3) 에의하여 7.1% 가된다. 또한 N = 10, i = 0.05인경우의 CRF는식 (2) 에의해약 이다. TFCV의 2015년차량판매가격 VP는 150,000,000 원으로예상되며, TDV의소비자가격은차량출고가격 20,250,000원에 7% 의세금을포함하여 22,500,000 원이다. TDV의 10년후의잔존가치 S는관세청에서해외차량의관세에적용되는감가상각잔존율 9% 와차량보험회사가적용하고있는감가상각잔존율 10% 를고려하여차량출고가격의 10% 인 2,025,000 원으로추정하였으며, TFCV 의잔존가치는연료전지의수명기간이만료되는점을감안하여 TDV와동일하게설정하였다. 국내 EV에대한보조금은국가보조금과지방자치단체보조금등으로구분할수있다. 서울을기준한 EV에대한보조금은국가보조금 15,000,000원과지방자치단체보조금 7,500,000원으로전체보조금은 22,500,000원이며, EV에대한지방자치단체의보조금은지방자치단체에따라상이하다. 기아자동차의 SOUL EV의판매가격은 42,500,000원이며, 이중에서보조금이차지하는비율은서울을기준할때약 52.9% 이다. 현재 TFCV에대한정부및지방자치단체의보조금은아직정해지지않았으나 TFCV의가격이비교적고가인점과 EV에대한보조금규모를감안하여 SD를차량판매가격의 40% 인 60,000,000원으로설정하였다. 차량의구입시에소요되는기타초기비용 OC에는등록세, 취득세, 공채매입액, 탁송료등이포함된다. TDV의등록세와취득세는출고가격의 5% 와 2% 로서 TDV의등록세와취득세는약 1,417,000원이다. 한편서울을기준한공채매입액은차량출고가격의 12% 이며, 본논문에서는매입한공채를할인율 9% 를적용하여매각하는것으로가정하였다. 그러면 제 26 권제 1 호 2015 년 2 월

6 40 TDV의공채구입에따른지불액은 218,700원이며, 차량의탁송비용은 227,000원을기준하였다. 따라서 TDV의기타초기비용 OC는약 1,863,000원이다. 친환경차인 TFCV의등록세와취득세는아직정해진기준이없으므로 TFCV의기타초기비용은 TDV와동일한것으로가정하였다. 수소를연료로사용하는 TFCV의유럽 NEDC 연비는 27.8km/liter 이며이를환산하면약 104km/kg이다. 하지만유럽 NEDC 연비는실제연비보다매우높은것으로알려져있으므로, 본논문에서는 TFCV 의실제주행연비 FE를 2005년 EVS21 몬테카를로랠리에서투산이기록하였던 80km/kg으로추정하였다. 마찬가지로 TDV의표시연비는 13.8km/liter 이나 TDV의실제주행연비는표시연비의 80% 인 11.0 km/liter로추정하였다. 수소충전소는수소를자체에서생산하여판매하는분산형 (on-site) 과외부에서생산된수소를수송하여저장한후판매하는중앙집중형 (off-site) 으로분류할수있다. 현재국내에는 FCV에공급하는수소판매가격이형성되지않고있는실정이나, 분산형수소충전소의적정수소가격에대한연구는국내외에서많이진행되어왔다. 미국의 Meyer et al. 은천연가스를이용한수소발생장치인 SMR(steam methane reforming) 과수소정제장치인 PSA(pressure swing adsorption) 를사용한 54Nm 3 /h 규모의분산형수소충전소의수소제조가격을 $ 3.38/kg으로산출하였다 7). Weinert et al. 는중국상하이를대상으로다양한수소제조에너지원과생산규모를갖는수소충전소에서의수소제조가격들을추정하였다 8). 한편 Gim and Yoon은국내 SMR과알카리수전해에의한 30Nm 3 /h 규모의분산형수소충전소의수소제조가격을각기 $ 17.2/kg와 $ 14.6/kg 등으로추정하였다 9). 본논문에서는 2015년을기준한수소충전소에서의수소판매가격 FP는 Gim and Yoon의연구결과 9) Table 2 Annualized costs by vehicles (2015) Classification TFCV TDV CR 11,735 2,994 AFC 3,726 2,328 Insurance 1, Tax AOC Maintenance Others Total 6,112 4,128 TAC 17,847 7,122 를감안하여 18,000원 /kg으로추정하였다. 수소경제초기에는수소수요가충분하지않기때문에 2015년의수소충전소의수소생산규모를 30Nm 3 /h로설정하였으며수소충전소의이용률도낮기때문에수소충전소에대한보조금이없다면수소판매가격을 18,000원 /kg 이하로유지하기는어려울것으로판단된다. 또한 TDV에사용되는경유의구입가격은 2014 년 11월 7일의전국주유소평균판매가격인 1,550 원 /liter을기준하였다. Table 2에는 TFCV와 TDV의자본비용, 연간운영비, 총연간비용등을비교하여요약한결과를수록하였다. Table 2를보면 TFCV와 TDV의자본비용 CR은각기 11,735,000원과 2,994,000원이며, 이러한자본비용은식 (3) 에의해얻을수있다. 여기서식 (3) 에사용되는 CRF의값은 이며, TFCV는 TDV에비하여연간 8,741,000원의자본비용이더소요되는것으로분석되었다. TFCV의연간수소소비량은연간주행거리 16,517 km를실제주행연비인 80km/kg으로나눈값으로서약 207kg이며, 이를금액으로환산하면 TFCV의 AFC는식 (5) 에의해약 3,726,000원이다. 마찬가지로, TDV 의연간경유사용량은 1,502liter이며, 이를금액으로환산하면 TDV의 AFC는약 2,328,000원이다. TFCV와 TDV의평균연간보험료를산출하기위한수명기간동안의평균차량가격은각기 76,000,000 >> 한국수소및신에너지학회논문집

7 김봉진 41 원과 12,000,000원을기준하였다. 또한 43세이상, 부부한정운전, 보험료율 48% 를기준하여 TFCV와 TDV 의평균연간보험료를각기 1,066,000원과 480,000 원등으로추정하였다. 차량의연간자동차세금은자동차세와지방교육세로구분되며지방교육세는자동차세의 30% 이다. 배기량이 1,600cc를초과하는비영업용차량의연간자동차세는 200원 /cc이고, 평균 5년의연식을기준한자동차세의평균할인율은 85% 이므로 TDV의평균연간자동차세금은약 442,000원이다. 한편 TFCV 에대한연간자동차세금은아직정해진기준이없으므로, TFCV 의연간자동차세금은 TDV와동일한 442,000원으로추정하였다. TDV의보수유지비와기타운영비는양문희외의연구결과 6) 를이용하여각기초기차량가격의 3.3% 인 743,000원과 0.6% 인 135,000원이매년동일하게소요되는것으로추정하였다. TFCV 의보수유지비는연료전지에대한보증내용에따라크게차이가날수있으나, 본논문에서는연료전지에대하여수명기간동안에수리보증을하는것을가정하여 TFCV의보수유지비와기타운영비는 TDV와동일하게추정하였다. 한편 TFCV의 TAC는 17,847,000원으로 TDV의 TAC인 7,122,000원의약 2.5배이며, TFCV는 TDV 에비하여매년 10,725,000원이더소요되는것으로나타났다. 따라서 2015년을기준한시점에서 TFCV 는 TDV와비교하여경제성이전혀없는것으로분석되었으며, TFCV의차량가격 150,000,000원과수소충전소에서의수소가격 18,000원 /kg은 FCV에대한보조금을고려하더라도 TFCV를보급하기에는너무고가인것으로판단된다. 3.2 민감도분석 TFCV의경제성에크게영향을줄수있는요소는차량가격, 보조금규모, 수소가격, 연료전지의수명 Table 3 Sensitivity analysis on TAC by discount rate i TFCV TDV 3% 16,742 6,847 4% 17,290 6,983 5% 17,847 7,122 6% 18,422 7,265 7% 19,006 7,410 Table 4 Sensitivity analysis on TAC by subsidy SD TFCV TDV 80,000,000 won 15,257 7,122 70,000,000 won 16,552 7,122 60,000,000 won 17,847 7,122 50,000,000 won 19,142 7,122 40,000,000 won 20,437 7,122 Table 5 Sensitivity analysis on TAC by hydrogen price Hydrogen price TFCV TDV 10,000 won/kg 16,191 7,122 12,000 won/kg 16,605 7,122 14,000 won/kg 17,019 7,122 16,000 won/kg 17,433 7,122 18,000 won/kg 17,847 7,122 기간, 할인율등이다. 본논문에서는 2015년을기준한 TFCV의차량가격과연료전지의수명기간등은고정된값으로간주하고할인율, 보조금규모, 수소가격등의변화에따른 TFCV와 TDV의 TAC의변화를파악하는민감도분석수행결과를각기 Table 3, Table 4, Table 5에수록하였다. 할인율 i가변화하면식 (4) 에의해자본비용인 CR은변화하나, 연간운영비인 AOC는변화하지않는다. Table 3를보면할인율 i의변화에따른 TFCV 와 TDV의총연간비용의변화는크지않은것으로나타났다. 할인율이 5% 에서 3% 로감소하면 TFCV 의 TAC는 17,847,000원에서 16,742,000원으로감소하며, TDV의 TAC는 7,122,000원에서 6,847,000원으로감소하였다. 한편, 할인율이 0% 수준으로감소하 제 26 권제 1 호 2015 년 2 월

8 42 여도 TFCV는여전히경제성이없는것으로분석되었다. TFCV에대한보조금 SD가변화하면 TFCV의초기투자비가변화하므로, TFCV의자본비용인 CR은 SD에비례하여변화한다. Table 4를보면 TFCV에대한보조금이 10,000,000원증가하면 TFCV의총연간비용은 1,295,000원이감소하는것으로나타났다. 따라서 TFCV에대한보조금이 60,000,000원에서 80,000,000원으로증가하면 TFCV 의 TAC는 17,847,000 원에서 15,257,000원으로감소하나, TFCV의경제성은여전히낮은것으로나타났다. 수소충전소에서의수소판매가격이변화하면식 (5) 에의해 TFCV의연간연료비가수소판매가격에비례하여변화한다. Table 5를보면수소충전소에서의수소판매가격이 1,000원 /kg 감소할때마다 TFCV 의총연간비용은 207,000원이감소하는것으로나타났다. 따라서수소가격이 18,000원 /kg에서 10,000 원 /kg으로감소하면 TFCV의 TAC는 17,847,000원에서 16,191,000원으로감소한다. 한편 TFCV의판매가격이 150,000,000원이면수소충전소에서수소를무료로공급하더라도 TFCV의경제성은없는것으로분석되었다. 따라서 FCV를보급하기위해서는수소충전소에서의수소판매가격을낮추는것이필요하며, 이를위해서는 FCV에대한보조금뿐만아니라수소충전소에대한정부의보조금지급, 세제혜택, 기술개발지원등이필수적인것으로사료된다. 3.3 손익분기점분석본논문에서는 2025년을기준한미래시점에서의 TFCV의경제성을파악하기위하여다양한 TFCV의차량판매가격에대하여 TFCV와 TDV의경제성이동일하게되는수소충전소에서의수소판매가격을도출하였다. 이러한수소판매가격을기준한손익분 Table 6 Estimated values of variables by vehicles (2025) Classification TFCV TDV N 15 years 15 years i 5% 5% VP VP 22,500,000 won OC 1,863,000 won 1,863,000 won S 0 0 I I 24,363,000 won D 16,517 km 16,517 km FE 80 km/kg 11.0 km/liter FP FP 1,550 won/liter Table 7 Annualized costs of TDV (2025) Classification TDV CR 2,994 AFC 2,328 Insurance 450 AOC Tax 390 Maintenance 1,040 Others 189 Total 4,397 TAC 6,743 기점분석을통하여 TFCV가경제성을확보할수있 는차량판매가격과수소판매가격의조합을산출하 고자하였다. 2025년에는 FCV가상당히보급되어 TFCV에대한보조금이없는것으로가정하였으며, Table 6에는 2025년을기준한미래시점에서의 TFCV 와 TDV의주요변수들에대한추정치를수록하였다. 본논문에서는미국 DOE의연구결과 8) 를감안하 여 2025년에는 FCV에들어가는연료전지의수명기 간이 1,500cycle로증가하며, TFCV와 TDV의경제 성분석기간 N을 15년으로설정하였고 15년후의 TFCV와 TDV의잔존가치 S는모두 0으로추정하였 다. N = 15년, i = 5% 인경우의 CRF는식 (2) 에의해 약 이며, TDV의자본비용은식 (4) 에의해약 2,346,000원이다. Table 7에는 2025년을기준한 TDV 의연간비용을수록하였다. >> 한국수소및신에너지학회논문집

9 김봉진 43 Table 8 Annualized costs of TFCV by VP (2025) VP CR Insurance Total cost excluding AFC 50,000 4, ,211 45,000 4, ,707 40,000 4, ,203 35,000 3, ,699 30,000 3, ,194 N이 15년인경우에 TDV의수명기간동안의평균차량가격은 11,250000원이며, 연간보험료는 450,000 원으로추정하였다. 한편 TDV의평균연식은 7년을기준하면평균할인율을 75% 이고, TDV의평균연간자동차세금은약 390,000원이다. 수명기간이증가하게되면연간보수유지비와기타연간비용이증가하게되며, 본논문에서는 N이 10년에서 15년으로증가함에따라연간보수유지비와기타운영비가 40% 씩증가하여 TDV의연간보수유지비와기타운영비를각기 1,040,000원과 189,000원으로추정하였다. Table 7을보면 N이 10년에서 15년으로증가하면 TDV의 TAC는 7,122,000원에서 6,743,000원으로감소하며, 이러한 TDV의 TAC는 TFCV의소비자가격및수소가격에관계없이일정하다. 최근에일본의 Toyota 자동차회사는세단형 FCV 인 Mirai를약 68,000,000원에판매한다고발표하였다. 따라서보조금이없는경우에는 2025년의 TFCV 의차량판매가격이 50,000,000원을초과하면 TFCV 의보급이어려울것으로사료된다. Table 8에는 TFCV의소비자가격 VP가주어진경우의연간비용을수록하였다. N이 10년인경우와마찬가지로 TFCV의자동차세금, 보수유지비, 기타운영비는 TDV와동일한것으로가정하였으며, 이러한 TDV의비용들의합은 1,619,000원이다. Table 8을보면차량의판매가격 VP가감소함에따라 CR과차량의보험료는감소하며 VP가각기 50,000,000원과 30,000,000원인경우 Table 9 Break-even points of hydrogen cost by VP (2025) VP AFC FP 50,000,000 won -468,000 won - 45,000,000 won 36,000 won 174 won/kg 40,000,000 won 540,000 won 2,609 won/kg 35,000,000 won 1,044,000 won 5,043 won/kg 30,000,000 won 1,549,000 won 7,483 won/kg 에 AFC를제외한 TFCV의총연간비용은각기 7,211,000원과 5,194,000원등으로추정되었다. 한편 TDV의총연간비용은 6,743,000원이므로 TFCV와 TDV의총연간비용이동일하게되는수소충전소에서의수소가격 FP는두비용이동일하게되는 AFP를이용하여계산하여산출할수있다. Table 9에는 TFCV의소비자가격에따른손익분기점수소가격을수록하였다. Table 9를보면 TFCV의 VP가 50,000,000원이면수소충전소에서의수소가격에관계없이 TFCV는 TDV와비교하여경제성이없는것으로분석되었다. 한편 TFCV의 VP가 35,000,000원이면 AFC를제외한 TFCV의총연간비용은 5,699,000원이고 TDV의총연간비용은 6,743,000원이므로 TFCV와 TDV의총연간비용이동일하게되는 TFCV의 AFC는 1,044,000 원이다. 이러한 AFC를 TFCV의연간수소사용량인 207kg으로나누면 5,043원 /kg이며, 이러한손익분기점수소가격은 TFCV와 TDV의총연간비용이동일하게되는수소충전소에서의수소판매가격이다. 마찬가지로 VP가 30,000,000원이면 TFCV와 TDV의총연간비용이동일하게되는 TFCV의 AFC와손익분기점수소가격 FP는각기 1,549,000원과 7,483원 /kg 등이다. 한편 2025년까지는 FCV의보급대수가많지않을것으로예상되기때문에수소충전소에서의수소판매가격을 7,500원 /kg 이하로감소시키기는어려울것으로예상된다. 따라서 2025년이후에 FCV를대량으로보급하기위해서는 FCV의목표판매가격을 제 26 권제 1 호 2015 년 2 월

10 44 30,000,000원, 수소충전소에서의목표수소판매가격을 7,500원 /kg 등으로설정하는것이바람직하며 FCV 와수소충전소에대한보조금등을통하여 FCV와수소충전소에서의목표가격들을유지하는것이필요할것으로사료된다. 4. 결론 본논문에서는수명주기에기초한총연간비용분석방법을이용하여기존내연기관차와비교한국내연료전지차의경제성분석을수행하였다. 2015년을기준하여국내연료전지차는차량의판매가격과수소충전소에서의수소판매가격이모두적정가격보다너무비싸기때문에경제성이많이부족한것으로분석되었다. 따라서수소경제초기에연료전지차를보급하기위해서는 FCV와수소충전소에대한정부의보조금과세제혜택등이필수적이다. 2025년에 FCV를대량으로보급하기위해서는 FCV의가격과수소충전소에서의수소판매가격을크게낮추는것이필요하며 TFCV의목표판매가격을 30,000,000원, 수소충전소에서의목표수소판매가격을 7,500원 /kg 등으로설정하였다. 또한 2025년이후에 FCV를대량으로보급하기위해서는 FCV와수소충전소에대한보조금을통하여이러한목표가격들을유지하는것이필요할것으로사료된다. References 1. M. Granovskii, I. Dincer, M.A. Rosen, Economic and Environmental Comparison of Conventional, Hybrid, Electric and Hydrogen Fuel Cell Vehicles, Journal of Power Source, Vol. 29, 2006, pp G.J. Offer, M. Contestabile, D.A. Howey, R. Clague, N.P. Brandon, Techno-economic and Behavioral Analysis of Battery Electric, Hydrogen Fuel Cell and Hybrid Vehicles in a Future Sustainable Road Transport System in the UK, Energy Policy, Vol. 39, 2011, pp M.E. Yang, B. Gim, J.W. Kim, An Economic Feasibility Analysis of a Hydrogen Fuel-cell Vehicle Considering GHG, Journal of the Korean Society of New and Renewable Energy, Vol. 1, 2005, pp G.A. Fleisher, Engineering Economy: Capital Allocation Theory, Boston, Massachusetts, USA, PWS Engineering, Department of Energy, Multi-Year RD&D, National Renewable Energy Laboratory, USA, Korea Energy Economics Institute, A Permanent Establishment Sample Survey on the Household Energy Consumption in 2012, Korea, D.B. Meyer, G.D. Ariff, B.D. James, J.S. Lettow, C.E. Thomas, R.C. Kuhn, Cost and Performance Comparison of Stationary Hydrogen Fueling Appliances, Arlington, Virginia, USA: Directed Technology Inc., J.X. Weinert, L. Shaojun, J.M. Ogden, M. Jianxin, Hydrogen Refueling Station Costs in Shanghai, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 32, 2007, pp B. Gim, W.L. Yoon, Analysis of the Economy of Scale and Estimation of the Future Hydrogen Production Costs at On-site Hydrogen Refueling Stations in Korea, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 37, 2012, pp >> 한국수소및신에너지학회논문집

에너지경제연구 Korean Energy Economic Review Volume 11, Number 2, September 2012 : pp. 1~26 실물옵션을이용한해상풍력실증단지 사업의경제성평가 1

에너지경제연구 Korean Energy Economic Review Volume 11, Number 2, September 2012 : pp. 1~26 실물옵션을이용한해상풍력실증단지 사업의경제성평가 1 2 3 4 5 6 ln ln 7 8 9 [ 그림 1] 해상풍력단지건설로드맵 10 11 12 13 < 표 1> 회귀분석결과 14 < 표 2> 미래현금흐름추정결과