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2 기본연구보고서 집단에너지사업의열전비규제적정성검토 최병렬

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4 참여연구진 연구책임자 : 선임연구위원최병렬 연구참여자 : 선임연구위원강재성 부연구위원오현영 부산대학교교수원두환

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6 < 요약 > 1. 배경및문제점 70년, 80년대에산업단지와집단에너지사업에도입된열병합발전은당시전력산업을독점하고있던한국전력공사 ( 한전 ) 의입장에서는장단점을모두가진발전원이었다. 열병합발전의장점은에너지효율성이 70-80% 에이를정도로높고, 소비지인근에발전소부지를확보할수있으며, 분산전원의역할을수행할수있다는것이었다. 그러나열병합발전은한전의입장에서는예비전력설비를갖게하여전력평균생산비용을높이며, 특히업무용자가발전은정부지원사업으로추진하는정책요금을회피하게된다. 이에정부는안정적인전기공급을위해한전을지원할적절한조치가필요하였다. 이러한상황하에서현행집단에너지사업법 ( 이하집사법 ) 시행령제2조에열생산용량이전기생산용량보다커야한다는소위 열전비규제조항 을도입하게되었다. 열전비조항은 80년대말한전의독점사업환경을안정화시키고에너지자원의효율적이용에기여할것으로판단되었다. 이러한열전비규제는에너지산업에민간자본의참여가활발하고발전기술이뛰어난 2010년대에는부합하지않는다는비판을받게되었다. 집단에너지공급시스템은초기투자비가매우높으므로열원부지의입지나사업여건등을고려하여사업자의판단에따라합리적으로구성될수있어야한다. 그러나동규제는사업자의열원구성최적화를왜곡시키고결국자원을비효율적으로활용하게만드는주요인 요약 i

7 으로지목받게되었다. 실제로열전비조항은집단에너지사업의열원구성에직접적인영향을주고있다. 산업용열병합발전은증기터빈시스템으로구성되고, 지역냉난방용열병합발전은대부분이가스터빈과스팀터빈의복합시스템으로구성된다. 최근가스터빈의발전효율이획기적으로향상되어열병합발전을활용한집단에너지사업의경제성을높일수있게되었지만, 현행의열전비규제는이러한발전기술의진전을사업에적극반영하지못하게하고있다. 안정적인전력공급능력확보, 화석연료의효율적이용, 그리고사업자의경제성확보를위해서는고효율발전시설의도입을적극장려해야할상황에고효율발전설비의이용을제약하는법령의존재는합리적인사업추진을어렵게한다. 더욱이집단에너지가도입된지 30 년가까이경과되고있으므로기존집단에너지설비에대한개체를고민해야한다. 따라서사업자들은열원설비의구성에영향을미치고있는열전비규정개정에관심이높아지고있다. 에너지의효율적이용을위하여정책적으로도입되고있는집단에너지사업이정부의법규제에의하여비효율적으로추진된다면이는시정되어야할것이다. 따라서에너지분야의시장경쟁과규제완화추세, 이를통한자원의효율적이용이요청되는현시점에서열전비규제가집단에너지사업의에너지이용효율화취지에여전히부합하는지를면밀히살펴볼필요가있다. 본연구는설비이용의효율화관점에서집단에너지사업자에게적용되고있는열전비규제가여전히유용한지를검토하는데그목적이있다. ii

8 2. 조사및분석결과 본연구를위해열전비규제도입당시의전력산업및집단에너지사업여건또는배경을살펴보고, 열전비규제를적용받은설비들의운영현황, 열전비관련설문조사, 그리고열전비규제의개선방안등을분석하였다. 우선열전비규제는도입당시의여건에서는에너지이용효율화조치로서타당한측면이있었다. 독점사업자인한전의입장에서는자가발전, 특히정부지원을받는열병합발전이급격하게도입확산되는것이바람직하지않았을것이다. 한전발전설비와자가발전설비간의역할형평성, 정책지원사업에대한기여도, 발전기술의수준등을고려할때자가열병합발전설비는전기보다열중심으로운영되는것이자원을효율적으로활용하는것으로판단하였다. 이것이집단에너지사업용열병합발전을규제할수있도록집사법에열전비규정을두게된배경이다. 이당시열병합발전의기술은가스터빈이나증기터빈의발전효율이비슷하여증기추출이없는배압형이주류를이루었다. 석탄이나중유를연료로하는산업단지는증기터빈중심으로, 천연가스를연료로사용해야하는지역냉난방사업용에는가스터빈과증기터빈의복합시스템으로열병합발전시스템이운영되었다. 에너지산업의개혁개방과함께민간자본의진출이두드러졌고, 특히발전기술이급성장하였다. 2010년대가되자증기터빈열병합발전의효율은 35% 수준이나가스터빈의발전효율이 40% 이상으로급격히향상되었다. 이에복합열병합발전의효율은 50% 를상회 ( 최근발표된 J class는 60% 수준 ) 하게되었다. 구조개편의일환으로개설된전력시장은비용기준으로경쟁하게되 요약 iii

9 어 (CBP), 발전효율이매우중요한변수로부각하게되었다. 따라서고효율발전시설을통하여전력생산가격을낮추어야전력시장경쟁에서생존할수있게되었다. 이러한여건변화로인하여과거한전의독점시절에도입된열병합발전의열전비규정은자원이용의효율화나사업자의설비최적화를통한수익극대화에장애요인이되고있다. 현열전비규제의주요문제점은다음과같다. 첫째, 열전비계산방식이불명확하다. 둘째, 발전기술의진전을고려하지못한다. 셋째, 발전효율중심의전력시장에서는경쟁할수없게만든다. 그리고넷째, 열중심의복합열병합발전은과잉발전설비를유발한다. 또본연구에서는집단에너지사업자 (30명) 와전문가 (25명) 총 55명을대상으로집단에너지사업을둘러싼여건변화와열전비규제에대한설문조사를실시하였다. 주요결론은다음 2가지로나타났다. 첫째열전비규제는에너지이용효율성, 전력부족사태대응력, 한전수익제고등의분야에부정적이었다. 둘째, 열전비규제를완화내지폐지하는응답자가약 70% 수준으로월등히우세했다. 완화수준으로는응답자평균 0.59로조사되었다 ( 가장많은응답수준은 0.8임 ). 그런데사업형태별로는지역냉난방사업의경우응답자의 82%(17명중 14 명 ) 가완화내지폐지의견인반면, 산업단지집단에너지사업의경우는 70%(10명중 7명 ) 이현행유지내지강화의의견을나타내고있다. 열전비규제를유지시킨다면규제기준을사업형태별로분리하여검토하게만드는조사결과이다. 결론적으로 80년대의독점산업시대에서 2000년대의시장경쟁시대로전환되면서나타나는사업여건의변화를고려해볼때집단에너지열병합발전의열전비규정은수정이불가피한것으로판단된다. iv

10 3. 정책제언 규제완화수준별로열전비조항삭제방안 (1 안 ), 열전비수준완화 방안 (2 안 ), 시스템열전비도입방안 (3 안 ), 현행제도유지 (4 안 ) 를검토 했다. 1) 열전비규제폐지방안과대안열병합발전에대한열전비규제를완전폐지하는방안이다. 설비구성은사업자의선택에맡기되열공급안정성확보도사업자가책임진다. 정부는사업자에게안정적인열공급을담보할수있는조치를요구할수있어야한다. 규제폐지시집단에너지사업을통할경우발전설비도입이용이하다는점을노려전기사업에관심을집중하는사업자가나타날수있기때문이다. 이는일반발전사업자와설비도입프로세스를둘러싼형평성문제를야기할수있다. 이에대한보완방안으로일정규모 ( 예, 300MW) 이하의설비를활용한집단에너지사업의경우에만집사법에따라설비를도입할수있도록하는것이다. 행정적인조치로는집사법개정을통하여시행령제2조2항과 3항을삭제하고, 열공급안정성을담보할수있는조항을별도마련한다. 보완적방안의행정조치로는일정규모이상일경우집단에너지용열병합발전설비라하더라도일반발전사업자의발전설비도입과정을거친다는조항이필요하게된다. 그리고 일정한규모 의적정성에대해서는세부적인연구가필요하다. 요약 v

11 2) 열전비기준완화방안과대안이방안은열전비규정을두되현행기준을하향조정하는것이다. 하향정도에따라사업자들은설비선택의폭이결정되겠지만, 현실적인기술수준을감안하게될것이므로터빈발전기술을최대한활용할수있다. 문제가되는것은수준을정해둔다고하더라도기술진보가이뤄지게되면기준완화요구가다시발생한다는점이다. 규제완화의정도는별도의상세연구가요청되지만, 본연구의설문조사에서는열전비기준의하향조정평균치가 0.59로나타났다. 최근도입된발전설비의설계자료를고려하여열전비수준을제안한다면지역냉난방용열병합발전의경우는 0.6 수준, 그리고산업용열병합발전의경우는현행수준인 1.0이적절하다고판단된다. 필요한행정조치로는집사법시행령개정과함께열전비계산관련고시도변경해야한다. 적정열전비기준을산정하기위해현행열병합발전의기술수준에대한면밀한조사가요청된다. 3) 집단에너지공급시스템열전비도입방안집단에너지사업자가사업지역에필요한열원을열병합발전, 열전용보일러, 기타열원 ( 태양열, 지열, 소각열, 산업폐열등 ) 을활용하여구성하되, 전체열생산능력이전기생산능력보다크도록시스템을구성한다. 사업자가열병합발전의발전용량이큰시설을도입하더라도보일러나저가열원등을개발하여전체집단에너지공급시스템에서전기생산능력보다열공급능력을크게확보하면된다. 이규제방안은사업자의집단에너지공급설비의선택권을확실히보 vi

12 장한다. 열병합발전에만의존하여난방열을생산하는것이아니기때문에에너지이용효율화를강조할수있다. 고효율열병합발전설비를도입할경우상대적으로열생산이부족할수있으므로, 열공급시스템전체의열전비를맞추고저렴한열을생산하기위해소각열, 산업폐열, 하수열등저가열원개발을유인할수있다. 이방안은기존의열전비규제와유사한틀을유지하면서열공급의안정성을확보할수있고, 사업자에게설비선택의폭을넓혀줌으로써기업경영을지원할수있다. 또한저가열원개발유인, 고효율설비도입등을통하여집단에너지사업이본래추구하는에너지이용효율화정책과도맥을같이한다. 동방안을도입하기위해필요한행정조치로는시행령제2조 2항의개정이필요하다. 동항에제시되어있는 열과전기를동시에생산할수있는시설의 문구를삭제하면된다. 그리고열생산용량은현행열전비고시에제시된정의에따르도록하며, 현행열전비산정고시를시스템열전비산정을위한고시로대체하여야한다. 4) 현행열전비기준유지방안과대안이방안은현행열전비계산방법을대폭개선하여시행령조항을유지하는것이다. 즉가스터빈, 증기터빈, 복합시스템에대한열전비계산방법을명확하게하여열전비 1 이상의규정을준수하게하는방안이다. 그러므로행정적으로우선요청되는사항은현행열전비산정고시를개정하여정격설계부하 ( 시간당최대열부하 :MCR) 시를기준으로, 터빈형식별로외기온도, 운전모드등을고려한열전비측정기준 ( 예를들면 ISO 15, 운전모드 1기준 ) 을마련해야한다. 요약 vii

13 만약열전비가 1이하인집단에너지용열병합발전시설이라면일반전기사업자의발전설비건설과정을거치도록한다. 열공급시설과발전시설건설이이원화되어추진되므로집단에너지시설이수용가가원하는시기에도입되기어려울수있다. 이는정부정책으로추진하는집단에너지사업의장점이사라지게된다. 이방안으로난방열을안정적으로공급하기위해서는열전비폐기방안에서처럼집사법시행령에예외조항을마련하여일정한규모이하의시설에대해서는열전비규정을적용하지않도록하는것이다. 5) 정책적제언사항열전비규제개선과관련하여정부에서추진해야될내용은다음과같이정리될수있다. 첫째, 현행열병합발전열전비규정을집단에너지공급시스템열전비로개념으로확장적용하는것을적극검토한다.( 개선안 3안 ) 에너지이용효율화정부정책의의지도살리고기업의사업전략폭도넓힐수있을것으로판단된다. 둘째, 열병합발전열전비규제를유지하고자한다면, 열전비산정하방법을보다구체적으로제시한다. 지역냉난방용과산업단지용의열병합발전을구분하여열전비측정시의온도와운전모드등을명확하게정해둔다. 시스템열전비의경우도열병합발전의열과전기의측정기준을어떠한온도조건과운전모드에서할것인지, 그리고다른열원의경우도열생산측정기준을명확하게제시해야한다. 셋째, 집단에너지사업에대한정보수집분석체계를구축할필요가있다. 특히산업단지집단에너지사업에대해서는생산설비현황, 투입 viii

14 연료량, 연료구매가격, 생산에너지판매가격등에대한자료가크게부족하여정부차원에서사업자를지원하고개선방안을마련하기가용이하지않다. 본연구의설문조사에서도응답의일관성이부족한것으로나타났다. 규제가완화되어사업자의설비선택권이확대되면열에너지의안정적공급문제가대두될수있다. 또한열가격의급등가능성등으로소비자의불안이증가될가능성도있다. 이를위해집단에너지사업자들의경영관련통계나가격결정과관련된통계를의무적으로제출하도록집단에너지사업법의개정이필요할것이다. 4. 기대효과 본연구를통하여제안된정책에대한기대효과는무엇보다집사법관련법령정비와그에따른긍정적인영향에있다. 과거독점산업시절에도입된열전비조항은발전기술의획기적향상과전력의시장거래가이뤄지고있는오늘날에적용하기엔미흡한부분이너무많다. 이를현실여건에부합하도록집사법과시행령, 관련고시를개정함으로써집단에너지사업관련법체계를정비할수있다. 이러한조치들은결국사업자에게는설비선택권을부여하여자원을효율적으로활용함으로써경영활동을지원하며, 소비자에게는최적열원에의한집단에너지를안정적으로공급받게하는것이다. 그리고정부차원에서집단에너지사업관련정보수집분석체계를구축해야하는것은사업자나소비자에대한지원방안이나개선책을마련하는데효과적인데이터를확보하기위해필요하기때문이다. 요약 ix

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16 ABSTRACT 1. Background and Issues Combined heat and power(chp) or cogeneration was adopted for industrial complexes and the district heating and cooling business in the 1970s and 1980s. Back in those times, cogeneration was a power generation source with both pros and cons from the viewpoint of the Korea Electric Power Corporation (KEPCO), which had a monopoly in the electric power industry. The pros of cogeneration are its high energy efficiency at 70 to 80%; the ability to secure power plant sites near where power is consumed; and contribution to distributed generation. From the perspective of KEPCO, however, cogeneration requires reserve power facilities, leading to increased average electric power production costs. In particular, self-cogeneration allow avoidance of charges that are levied as part of government support programs. The government had to come up with appropriate measures that would support KEPCO for stable electricity supply. Against this backdrop, the government adopted Article 2 of the Enforcement Ordinance of the Integrated Energy Supply Act(IESA). Article 2 specifies that heat production capacity should be greater than power production capacity of CHP for Integrated Energy Supply(IES). It is the so-called 'heat-power ratio regulation'. The heat-power ratio Abstract i

17 regulation was expected to contribute keeping KEPCO's monopolistic business environment at the end of the 1980s and to contribute to the efficient use of energy resources. This regulation has been criticized for not being appropriate since 2000 considering active participation by private capital in the energy industry and the development of advanced power generation technologies. District energy supply systems incur high initial investment costs. As such, the business operator needs to be able to reasonably constitute a system in consideration of business conditions, location of the heat source site, and other factors. This regulation, however, distorts the business operator's optimization of heat source constitution. For this reason, it has been pointed out as to be a major cause of inefficient use of resources. In fact, the heat-power ratio regulation is having a direct impact on heat source constitution of the district heating and cooling business. Cogeneration for industrial use is composed of steam turbine systems, and cogeneration for district cooling and heating mainly consists of a combined system of gas and steam turbines. Substantial improvements were recently made to power generation efficiency of gas turbines, enabling a rise in economic feasibility of the district heating and cooling business using cogeneration. However, the heat-power ratio regulation disallows active reflection of such advancements in power generation technologies in the business. ii

18 The adoption of high-efficiency power generation facilities should be actively promoted to develop stable electricity supply capability, facilitate efficient use of fossil fuel, and to have business operators achieve economic feasibility. The regulation that restricts the use of high-efficiency power generation units creates difficulties for reasonable business execution. Around 30 years passed since the adoption of district heating and cooling, it is a chance to consider the replacement of existing district energy facilities. So business operators are showing more interest in the amendment of the heat-power ratio regulation, which is influencing the composition of heat source facilities. The district heating and cooling business is being implemented, as a government policy, to promote efficient use of energy. If the business is being inefficiently executed because of a government regulation, this situation should be corrected. Against the backdrop of market competition and deregulation in the energy sector as well as the need for efficient use of resources, there is a need to precisely examine whether the heat-power ratio regulation is in line with the purpose of the district heating and cooling business which is to contribute to efficient use of energy. The purpose of this study is to review whether the heat-power ratio regulation, which is applied to district heating and cooling business operators, is still useful from the perspective of efficient and rational use of heat resources. Abstract iii

19 2. Research Results This research included an examination of the power industry background and conditions when the heat-power ratio regulation was adopted to CHP for IES and self-generation; a survey on the heat-power ratio; and an analysis of ways to improve the heat-power ratio regulation. Back when the heat-power ratio regulation was first introduced, it was a desperate measure taken to consider efficiency in energy use. KEPCO, which had a monopoly in the electric power industry, was likely against self-generation, especially the rapid adoption and spread of government- supported cogeneration. A judgment was made that operating self-generation utilities should be based more on heat rather than power for more efficient use of resources, in consideration of fairness in roles between KEPCO's power generation facilities and self-generation utilities, degree of contribution to several projects that are supported by government, and the level of power generation technologies. This is the background for including the heat-power ratio articles in the IESA(Integrated Energy Supply Act) so as to regulate cogeneration for the district heating and cooling business. Because the power generation efficiency of gas turbine and steam turbine were similar back then, the back pressure type was mainly used since it did not require steam extraction. Industrial complexes mainly used coal or heavy oil for fuel to steam turbines. Besides the iv

20 district cooling and heating business is used for natural gas, a combined system of gas and steam turbines was operated as the cogeneration system. With the reform and opening of the energy industry, more private capital invest to power industry and gas turbine technologies developed remarkably. After 2010, there was a substantial improvement in the power generation efficiency of gas turbines to more than 40%, compared to around 35% of steam turbine cogeneration. As a result, efficiency of combined cycle cogeneration exceeded 50% (it is around 60% for the recently announced J class). Power market was established as a part of structural reform, and market competition took place based on variable costs (CBP). So power generation efficiency is very important factor to competition between power resources. Surviving the competition in the electricity market required reducing electricity production cost through the use of highly efficient power technologies. As a result of these changes in conditions, the heat-power ratio regulation for self generation is acting as a barrier to increasing efficiency in the use of resources and to maximizing profits through facility optimization by business operators. Major issues of the heat-power ratio regulation at present are as follows: First, the heat-power ratio calculation method is unclear. Second, it does not reflect advancements in power generation technologies. Third, it does not allow competition in the power Abstract v

21 generation efficiency-based power market. Fourth, heat-centered combined cycle cogeneration is anxious about excessive power generation facilities. This research carried out a survey of 55 persons, including district heating and cooling business operators (30 persons) and experts (25 persons). They replied to changes in conditions in relation to the district heating and cooling business and their thoughts on the heat-power ratio regulation. Two major factors were identified: First, the heat-power ratio regulation is negative to utilize highly advanced technology, ability to respond to electricity shortage, and increasing profits of KEPCO. Second, around 70% of the respondents pointed to the need to mitigate or abolish the heat-power ratio regulation. The average was 0.59 for the respondents in terms of the deregulation level (many respondent submit 0.8 level). The response was quite different between business types. In the case of the district heating and cooling business, 82% (14 out of 17 persons) of the respondents replied that the regulation should be eased or abolished. In the case of the industrial cogeneration business, however, 70% (7 out of 10 persons) of the respondents answered that the regulation be sustained as it is or strengthen. This survey outcome shows that it is need to examine the different regulation standards based on business types if the heat-power ratio regulation is maintained. In conclusion, it is inevitable to change the heat-power ratio vi

22 regulation in consideration of changes in business conditions that have emerged with the shift from the monopolized power industry era of the 1980s to the market competition era of the 2000s. 3. Policy Suggestions Four options were reviewed, depending on the degree of easing the regulations: The first option is to remove the article on the heat-power ratio; second is to mitigate the regulation on the heat-power ratio; third is to adopt a new system, that is, district energy system based heat-power ratio; fourth is to maintain the current system. 1) Option 1 : Abolishing the heat-power ratio regulation and alternative This option involves complete abolition of the heat-power ratio regulation on cogeneration. Facility composition should be based on the business operator's choice on the condition that the operator is responsible for heat supply stability. The government, as a regulator, may require the business operator to guarantee stable heat supply. The abolition of the regulation may lead to business operators who take more interest in the power business than heat, taking advantage of the fact that adopting power generation utility is easy when going through the IESA. This may trigger a fairness issue regarding the power business licensing process with general power producers. Abstract vii

23 A way of addressing this issue would be to allow the adoption of a facility pursuant to the law(iesa) only in case of a certain size (i.e. 300MW) or less for district heating and cooling business. An administrative measure would be to remove Article 2, Paragraphs 2 and 3 of the Enforcement Ordinance through an amendment to the IESA, and to create an article that business operator should guarantee heat supply stability. An administrative measure is asked for an article that would require the power generation facility adoption process of general power business even in case of cogeneration for district heating and cooling if they are over a certain size. Also, there is a need for detailed research on the reasonable 'certain size'. 2) Option 2 : Easing the heat-power ratio regulation and alternative This option keeps on the heat-power ratio regulation, but easing the regulation. The degree of deregulation will determine the range of facility selection of the business operators. Actual power technology levels will be considered, enabling maximum use of gas or steam turbine power generation technologies. But the matter still remains that a level is set, there will be demand for easing of level once turbine efficiency is advanced. Detailed research will be required on the degree of easing the regulation. The survey included in this research indicates 0.59 as the downward readjustment average of the heat-power ratio regulation. If viii

24 a suggestion on the heat-power ratio level could be made in consideration of the recently adopted power generation, it would be approximately 0.6 in case of cogeneration for district heating and cooling and 1.0, which is the current level, for industrial cogeneration. Required administrative measures would be an amendment to the Enforcement Ordinance of the Integrated Energy Supply Act and changes to official announcements in relation to heat-power ratio calculation. There is a need to deeply investigate the current level of cogeneration technologies to ascertain appropriate heat-power ratio standards. 3) Option 3 : Adopting a new district energy system-based heat-power ratio A district heating and cooling business operator constitutes various heat generation resources, cogeneration, heat-only boilers(hob), and others(solar heat, geothermal heat, incineration heat, industrial waste heat, heat trade, etc.), while ensuring that total heat production capacity is bigger than power production capacity. Even when adopting a facility with a large cogeneration capacity, the business operator may develop boiler or other low-cost heat sources to have a bigger heat supply capacity than power production capacity in the overall district energy supply system. This option definitely guarantees the choice of district energy Abstract ix

25 supply facilities to business operator. Adoption of highly efficient cogeneration facilities may result in relative shortage of heat production. The development of low-cost heat sources can be induced, such as incineration heat, industrial waste heat, and sewage heat, to produce affordable heat and the heat-power ratio of overall heat supply systems can be matched. This option also maintains a similar framework of existing the heat-power ratio regulation, while ensuring heat supply stability. It gives operators a wider range of facility selection, thereby supporting business management. It also facilitates the development of low-cost heat sources and the adoption of highly efficient facilities, and is thus in line with the policy of enhancing energy use efficiency, the original purpose of the district heating and cooling business. As an administrative measure the option is needed to amend to Article 2, Paragraph 2 of the Enforcement Ordinance. In detail, it is necessary to delete the following phrase in the Paragraph: '...facilities that can simultaneously produce heat and electricity'. Moreover, the definition specified in the current official heat-power ratio announcements should be applied for heat production capacity. The present heat-power ratio calculation-related official announcements should be replaced to system heat-power ratio calculation. x

26 4) Option 4 : Maintaining the current heat-power ratio regulation and alternative This option involves maintaining the articles in the Enforcement Ordinance by making substantial improvements to the current heat-power ratio calculation method. In other words, this involves clarifying the heat-power ratio calculation method for gas turbines, steam turbines, and combined systems so that the regulation on having the heat-power ratio at 1 and higher is observed. What is administratively required, above all, is to amend official announcements on heat-power ratio calculation. It should be changed so that, based on the rated load (Maximum Continuous Rating), heat-power ratio measurement standards are established in consideration of outside temperature, operation mode, and other factors (example: ISO 15, operation mode 1). In case of a cogeneration for district heating and cooling with a heat-power ratio of 1 or less, the power generation facility would be regards as general power plant. So it would be implemented the construction process of general power plant. Because cogeneration construction and general power plant construction are separated, in general power plant may be taken more long time than CHP by IESA. If a CHP for district heating took a long time to construction, it is difficult to supply heating timely wanted by the customer. This decreases the benefit of the district heating and cooling, which is carried out as a government policy. Abstract xi

27 To enable stable heat supply based on this option, there is a need to include an exception clause in the Enforcement Ordinance of the IESA, just like the option 1. This would mean to not apply the heat-power ratio regulation to CHP of a certain size and smaller. 5) Policy suggestions The following are government measures that should be taken to improve the heat-power ratio regulation. First, the government should look into expanding the current cogeneration heat-power ratio regulation into the concept of a district energy supply system-based heat-power ratio. (Option 3) This would strengthen the government's resolve to promote efficiency in energy use and also expand the scope of corporate business strategies. Second, if the cogeneration heat-power ratio regulation were to be maintained, a more detailed approach should be established for heat-power ratio calculation. A categorization should be made between cogeneration for district heating and cooling and for industrial complexes. And a clear definition needs to be made on what temperature conditions and operation mode should be used for heat and electricity measurement. Also, heat production measurement standards should be clearly presented for other heat sources. Third, there is necessary to establish a system for collecting and analyzing information and related data on the integrated energy supply(ies). Expecially for industrial complexes, there is a xii

28 substantial shortage of information on the production facility status, input fuel amount, purchase price of fuel, and sales price of produced energy. This makes it difficult for the government to support business operators and devise improvement measures. This study s survey shows also that there is a lack of consistency. If the regulation is relaxed, expanding to business operators in the choice of facilities, stable supply of heat may highlights as a key issue. Also, the possibility of a sharp rise in heat prices may trigger increased anxiety among consumers. As such, the IESA(Integrated Energy Supply Act) should be amended so that district heating and cooling business operators mandatorily submit statistics on management or statistics on the cost of production. 4. Expected Effects Expected effects of the policies suggested by this research are the overhaul of regulations related to the IESA and the resulting positive effects. The heat-power ratio regulation, which was adopted back when KEPCO had a monopoly in the electric power industry, has too many shortcomings to be applied in this age, when considerable improvements have been made in power generation technologies and when market trading is taking place for electricity. To correct this situation in a practical way, the legal system related to the district heating and cooling business can be overhauled by amending the Integrated Energy Supply Act, the Enforcement Ordinance, and Abstract xiii

29 relevant official announcements. These measures give business operators to broaden a choice of opportunity to heat resources, thus to support management activities by allowing efficient use of them. They also enable the stable supply of district energy, based on optimal heat sources, to consumers. The government should establish a system for collecting and analyzing information on the district heating and cooling business so as to acquire data that is effective in devising improvement measures and suitable support initiatives for business operators and consumers. xiv

30 제목차례 제 1 장서론 1 1. 연구배경및필요성 1 2. 연구목적및범위 3 제 2 장열전비규제의배경과규제내용 5 1. 열전비규제배경 5 2. 열전비규제의주요내용 13 제3장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 에너지산업의여건변화 열전비규제개선여건 집단에너지사업열전비규제의문제점 31 제4장열전비규제관련설문조사및분석 개요 설문조사대상설정 설문문항설계및조사방식 설문조사결과 39 제 5 장열전비규제개선방안 열전비규제의방향 61 차례 i

31 2. 열전비규제개선방안 열전비개선시보완조치 68 제 6 장결론및정책적건의 73 참고문헌 77 부록 79 ii

32 표차례 < 표 2-1> 발전설비용량추이 6 < 표 2-2> 전력예비율추이 (1981~1989년) 7 < 표 2-3> 1989년도용도별전기요금원가회수율 7 < 표 2-4> 자가발전설비용량의추이 ( 단위 : 천kW) 8 < 표 2-5> 열병합발전의현황 9 < 표 2-6> 1990년대초산업단지집단에너지사업용 CHP 현황 10 < 표 2-7> 한전과집단에너지의전력사업비교 13 < 표 3-1> 집단에너지사업관련규제변화추이 20 < 표 3-2> 가스터빈의 Class별성능특징 22 < 표 3-3> 발전사업자의설비용량및증가수준비교 30 < 표 3-4> A지역열병합발전설비개체사항 36 < 표 4-1> 집단에너지사업들의시설규모 (n=29) 42 < 표 4-2> 열과전기생산시설재구성 (n=29) 43 < 표 4-3> 열생산시설대비전기생산시설재구성 43 < 표 4-4> 집단에너지사업의사회적경제적평가 (n=55) 44 < 표 4-5> 에너지시장여건변화가집단에너지사업에미치는영향 (n=55) 46 < 표 4-6> 집단에너지사업이발전사업에미치는영향 (n=55) 47 < 표 4-7> 열전비규제의실효성 (n=55) 49 < 표 4-8> 열전비규제가집단에너지사업확대에미치는영향 (n=55) 50 < 표 4-9> 열전비규제에대한개선여부 (n=55) 51 차례 iii

33 < 표 4-10> 열전비규제가집단에너지사업에미치는영향 (n=55) 55 < 표 4-11> 로직모형설명변수 56 < 표 4-12> 로짓모형결과 58 < 표 5-1> 열전비개선방안에대한장단점 68 iv

34 그림차례 [ 그림 3-1] 국내전력산업구조 (2013년현재 ) 18 [ 그림 3-2] 전력예비율감소추이 ( ) 24 [ 그림 3-3] 산업단지집단에너지사업자 (5개사) 의열전비 ( 계획제출 06~ 09년) 27 [ 그림 3-4] 지역난방집단에너지사업자 (34개사) 의열전비 ( 계획제출 04~ 12년) 27 [ 그림 3-5] 지역난방집단에너지사업자 (31개사업장 ) 의 CHP 열생산량 / 발전량 (2012년) 28 [ 그림 3-6] 산업단지집단에너지사업자 (21개사업장 ) 의 CHP 열생산량 / 발전량 (2012년) 29 [ 그림 3-7] 연료주입온도와전력출력과의관계 32 [ 그림 3-8] 외기온도 15, 모드3, 모드4 기준열전비현황 33 [ 그림 4-1] 설문응답자현황 40 [ 그림 4-2] 사업자와전문가간열전비개선반응 51 [ 그림 4-3] 열전비규제완화이유 52 [ 그림 4-4] 열전비완화정도의분포 (n=38) 54 [ 그림 4-5] 집단에너지사업에대한열전비규제의영향 55 차례 v

35

36 제 1 장서론 1. 연구배경및필요성 70년대부터도입된산업단지열병합발전과 80년대후반에집단에너지사업용열병합발전시설은당시전력산업을독점하고있던한국전력공사 ( 한전 ) 의입장에서는장단점을모두가진발전원이었다. 열병합발전의긍정적기능으로는에너지효율성이 70-80% 에이를정도로높고, 소비지인근에발전소부지를확보할수있으며, 전력계통사고시분산전원의역할을수행할수있다는점이었다. 그리고열병합발전의부정적기능으로는열병합발전의가동이증가하게되면전력독점사업자인한전의발전비용이높아진다는점이다. 특히지역난방용열병합발전은천연가스를사용하는피크용설비이기때문에발전비용에더많은영향을준다. 그리고열병합발전전력은정책적요금체계 ( 업무용은비싸게, 농사용과가정용은저렴하게요금부과 ) 의적용을받지않아한전의전기판매수익을감소시키며, 자가발전설비이기때문에장기전원개발계획에연계되지않아자칫국가적으로과잉설비를초래할수있다는우려를낳는다. 이에정부는전력산업의발전을위하여안정적으로전기를공급하려는한전을지원할적절한조치가필요하였다. 이러한상황하에서현행집단에너지사업법 ( 이하집사법 ) 시행령제2조에는열생산용량이전기생산용량보다커야한다는소위 열전비규제조항 이도입되었다. 동조항은 80년대말한전의독점사업환경을안정화시키고효율적인자원활용을위한것이었다. 제 1 장서론 1

37 이러한열전비규제는에너지산업에민간자본의참여가활발한 2000 년대에는부합하지않는다는비판이지속적으로제기되어왔었 다. 집단에너지공급시스템은초기투자비가매우높으므로열원부지 의입지나사업여건등을고려하여사업자의판단에따라합리적으로 구성될수있어야한다. 그러나열병합발전의열생산능력이전기생산 능력보다커야한다는열원설비구성에대한규제는사업자의최적 설비구성을왜곡시키고궁극적으로는자원을비효율적으로활용하게 하는주요인이될수있어집단에너지분야규제완화의대상으로지 적되어왔었다. 실제로열전비규제는집단에너지사업자의열원구성에적지않은 영향을주고있다. 집단에너지사업자들은사업계획을수립할때안정 적열공급을위해적정한설비를구성해야하므로사업여건에맞게 설비를도입하는것이사업성확보에중요한영향을미친다. 지역냉난 방용열병합발전은대부분이가스터빈과스팀터빈의복합시스템으로 구성된다. 최근가스터빈의발전효율이획기적으로향상되어열병합 발전을활용한집단에너지사업의경제성을높일수있게되었다. 현행 열전비규제는이러한발전기술의진전을집단에너지사업에적극반 영하는것을어렵게만든다. 집단에너지사업은투입연료의사용은물론집단에너지생산설비의 이용도효율적이어야한다. 90 년대초사업활성화를지원하기위해 관련법 ( 집사법 ) 을제정할당시에는집단에너지사업용열병합발전의 열생산시설용량대비발전시설용량을규제하는것이국가적으로에 너지를효율적으로활용할것이라고판단하였다. 1) 그러나최근에는 1) 열전비조항은 2000 년대이후집단에너지사업자들이일반발전사업자가지역난방시장으로의진출을어렵게만드는진입장벽으로활용하고, 지역주민들에게전기보 2

38 안정적인전력공급능력확보, 화석연료의효율적이용, 그리고사업자의경제성확보를위해서는열에너지보다전기생산이우선되어야하는상황이지속되고있다. 따라서정부의법규로전기생산설비를제약하는것이국가적으로또는기업적으로자원이용의효율화차원에서바람직하지않게되었다. 특히집단에너지가도입된지 20년이상경과되어기존집단에너지설비를개체해야할시점이도래하고있어열원설비의구성에영향을미치고있는열전비규정의개정여부에사업자들의관심이높아지고있다. 에너지산업의여건변화를감안하여열병합발전의열전비제약이집단에너지사업의에너지이용효율화취지에여전히부합하는지에대한검토가요청되고있는것이다. 2. 연구목적및범위 에너지의효율적이용을위하여정책적으로도입되고있는집단에너지사업이정부규제에의하여비효율적으로추진된다면이는시정되어야할것이다. 따라서에너지분야의시장경쟁과규제완화추세, 이를통한자원의효율적이용이요청되는현시점에서열전비규제가집단에너지사업의도입및보급목적에부합하는지를면밀히살펴볼필요가있다. 본연구는규제완화와설비이용의효율화관점에서집단에너지사업자에게적용되고있는열전비규제가여전히유용한가에대해검토하는데그목적이있다. 이를위해열전비규제도입당시의전력산업및집단에너지사업 다열사업이중심임을법에규정하고있다고홍보하는데활용하였다. 제 1 장서론 3

39 여건또는배경을살펴보고, 열전비규제를적용받은설비들의운영현황, 열전비규정과관련한설문조사분석, 그리고열전비규제의개선방안등을분석한다. 본보고서의구성은다음과같다. 제2장은열전비규제의배경과규제내용, 3장은집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성을검토하고, 4장은열전비규제관련설문조사내용을분석한다. 5장에서는열전비규제개선방안을제시하고, 6장에서결론및정책적건의사항을제안하고자한다. 4

40 제 2 장열전비규제의배경과규제내용 1. 열전비규제배경 열전비를도입하게된당시에는한전이발전, 송전, 배전, 판매를일괄독점하면서, 용도별차등요금실시등과같은정책지원사업으로국가에너지정책에기여하고있었다. 한편정부는산업단지와집단에너지사업에열병합발전과같은고효율에너지시설을도입보급하여에너지이용합리화를도모하고자하였으니, 이것이한전의독점사업과갈등을겪는주된요인이되었다. 1) 한전의전력산업독점 80년대후반까지공기업인한전은우리나라총발전능력의 84% 이상, 발전회사발전설비의 94% 이상을담당할뿐만아니라송전배전판매까지일괄독점하고있었다. 이같은일괄독점시스템은 2001년시행한전력산업구조개편의효과가나타날때까지계속유지되었다. 2) 2) 전력산업을독점한한전의 1988 년기준 1 년예산은서울시예산의 3 배, 국가예산의 1/3 배수준인 6 조 8 천억원이었다. 또한연간매출액은 4 조 7 천억원, 연간순이익은 1 조원이었다. 한전이이와같이거대한규모의독점공기업지위를가질수있었던배경은국가기간산업인전력산업에대한민간참여를원칙적으로허용할수없다는정부방침이었다 ( 한겨레신문, 공룡 한국전력 예산서울시 3 배, 1989(10.11 기사 ). 제 2 장열전비규제의배경과규제내용 5

41 < 표 2-1> 발전설비용량추이 사업자 자가상용 한전타사사업자계 % % 단위 총발전량 , , , , , , , ,115 1, , ,014 1, ,137 1, , ,889 1, ,021 1, , ,759 1, ,997 2, ,578 자료 : 2012 년도발전설비현황 ( 전력거래소, ) 한전의발전설비보유량은결국발전예비율 3) ( 설비예비율과공급예비율 ) 을높게만들었다. < 표 2-2> 와같이 80년대의설비예비율은평균 57% 를넘고있으며, 실제전력생산에투입될수있는공급예비율이 30% 를상회하고있었다. 1989년의설비예비율도 1990년대이후와비교하여상당히높은수준인 33.1%( 공급예비율 18.7%) 이었다. 이같이설비및공급예비율이높은상황에서자가발전설비의증가는한전설비의운영에새로운부담이될수있었다. 3) 총전력공급능력에서최대전력수요를뺀것을최대전력수요로나누어산출한수치로, 전력의수급상태를나타내는지표이다. 공급예비율과설비예비율로파악하는데, 공급예비율은발전소에서실제로생산한전력중남아있는것의비율이며, 설비예비율은가동하지않는발전소의공급능력까지더하여산출한비율이다.( 출처 : 인터넷두산백과 ) 6

42 < 표 2-2> 전력예비율추이 (1981~1989 년 ) 년도 설비예비율 공급예비율 % 23.7% % 32.9% % 31.3% % 51.5% % 18.7% 자료 : 2012년도발전설비현황 ( 전력거래소, ) 한편독점공기업인한전은정부의정책지원사업으로전기요금교차보조를시행하고있었다. < 표 2-3> 에제시된바와같이 1989년도의경우원가회수율이높은업무용 (136.2%) 요금으로원가회수율이낮은농사용 (58.4%) 및가정용 (57.5%) 요금을보전토록하였다. 즉업무용전기요금을원가이상으로책정하여저소득층이포함된농촌과가정의전기요금을지원하는것이다. 만약자가발전시설이증가하여업무용으로판매가능한지역으로보급된다면판매독점권을가진한전의입장에서는정책지원사업의수익원을그만큼잠식당하게된다. < 표 2-3> 1989년도용도별전기요금원가회수율 업무용 농사용 가정용 (50kWh) 판매원가 ( 원 /kwh) 판매단가 ( 원 /kwh) 원가회수율 (%) 자료 : 동력자원부, 자가발전에대한업무처리지침, 제 2 장열전비규제의배경과규제내용 7

43 2) 자가열병합발전의증가 1980년대에정부는에너지이용효율화차원에서열병합발전보급을장려하였다. 정부가밝힌장점은높은열효율, 발전설비투자비의분산효과, 한전의발전소입지난완화, 한전의전력계통사고시전력분산효과, 그리고전력산업에부분적경쟁체제도입으로한전경영을쇄신할계기가마련될수있다는점등이었다. 1989년당시자가발전용량은국내총발전용량 4) 의 10.9% 를차지하고있었다. 구체적으로, 당시 42개사가자가용열병합발전설비를가동하고있었으며, 5개사가신규건설중에있었고 4개사가증설중이었다 (< 표 2-4> 참고 ). 가동중인열병합발전설비의 42대중 36대가산업용이었고, 6대가건물용이었다. < 표 2-5> 에나타난바와같이자가용과집단에너지용열병합발전의도입기세는설비예비율이높은한전의설비이용률을떨어뜨려서한전의수익구조를위협할만한수준이되고있었다. 연도 < 표 2-4> 자가발전설비용량의추이 ( 단위 : 천 kw) 자가발전 상용비상용소계비율 총계 , , , , , , , , , ,578 자료 : 1) 이유종, 자가발전에대한업무처리지침, 대한전기협회지, ) 한국전력공사, 한국전력통계, 2004.(1988, 1989 년데이터 ) 4) 총발전용량은발전사업자의발전용량과자가발전용량을합한용량을말한다. 8

44 집단에너지형 - 지역난방 - 공업단지 자가소비형 - 산업체 - 건물 < 표 2-5> 열병합발전의현황 구분기존건설중계 153(4) 20(1) 133(3) 487(42) 436(36) 51(6) 284(6/1) - 286(6/1) 170(5/4) 170(5/4) - 단위 천 업체수 신규 증설 437(10/1) 20(1) 417(9/1) 657(47/4) 606(41/4) 51(6) 계 640(46) 454(11/5) 1,094(57/5) 자료 : 이유종, 자가발전에대한업무처리지침, 대한전기협회지, ) 산업단지집단에너지보급 1972년에산업단지집단에너지용열병합발전시설이울산석유화학공단에최초로설치되었다. 이후 1992년까지 8개의산업단지집단에너지사업용열병합발전기가추가건설되었다. 1987년 12월에는지역난방사업을목적으로하는최초의열병합발전소가목동에서준공되었으나, 이후 1990년대초반까지지역난방사업자에의한열병합발전소건설은없었다. 5) 반면에정부의수도권 5개신도시건설계획에따라한전이대형열병합발전을도입하였다. 6) 5) 한전의서울화력발전소는 1987 년 10 월에지역난방사업을위하여열병합발전방식으로개조되었다. 6) 대규모전력소비처인근에발전소를입지시킨다는정부방침아래한전이발전설비를소유하고, 집단에너지사업자인한국지역난방공사가열원시설 ( 열생산시설과배관망 ) 을건설하고지역난방사업을추진하게되었다. 제 2 장열전비규제의배경과규제내용 9

45 < 표 2-6> 1990 년대초산업단지집단에너지사업용 CHP 현황 사업자 (2005 년사명 ) 발전기용량 ( ) 발전기가동년도 ( 주 ) 한주 여천 NCC( 주 ) 대구염색산업단지관리공단 STX 에너지 ( 주 ) 부산경남염색공업협동조합 에스피아이 ( 서산 ) 코겐피티디엘티디 익산에너지 자료 : 에너지관리공단, 집단에너지사업관련자료집, ) 자가발전설비에대한규제필요성대두 7) 1980년대의자가집단에너지용열병합발전시설의증가는전력산업에대한한전의독점적지위를불안하게만들었으며, 이에대응할적절한조치가필요하게되었다. 즉당시정부지원을받으며도입되는열병합발전은결국은한전이추진하는전력산업정책이나정부정책지원사업과갈등을겪게되었다. 이러한문제를해결하기위해정부는 1989년 8월에 자가발전에대한업무처리지침 ( 이하업무지침 ) 을마련하여, 열병합발전의인가기준을정비하고한전과열병합발전의관계정립을도모하게되었다. 정부는업무지침을통하여열병합발전과한전과의관계정립을모색 7) 자가발전에대한업무처리지침 ( 동력자원부, 1989) 을중심으로작성하였다. 10

46 하였고, 검토해야할문제점을다음의네가지로파악하였다. 첫째는열병합사업자의불시정전등에대비한발전설비및송배전 설비보유에따른추가비용증가문제였다. 한전은전력의안정적공 급을책임지고있었기때문에열병합사업자의공급중단에대한예비 설비도갖추고있어야했는데이에대한비용부담이문제가되었던 것이다. 둘째는한전의발전원가가상승하는문제였다. 자가열병합발전이 고정부하를담당하면서한전의고정부하가감소되었고, 열병합사업자 의피크부하를한전이담당하면서발전원가가비싼변동부하비중이 증가하였다. 이에따라설비이용률이떨어져한전전체의전력생산원 가가상승하며, 발전원가가저렴한고정부하 ( 기저부하 ) 가감소하여한 전의이익이감소하게되었다. 첫째, 둘째문제의해결방안으로서, 정 부는예비전력요금제도의신설이필요하다고판단하였다. 셋째는업무용자가발전이확산될경우정책적지원요금의회수가 곤란하다는문제였다. 이에대해정부는일정규모이상의업무용자가 발전시설의계약전력에대하여일정률의할증료를부과하여정책요금 을회수하고자하였다. 넷째는당시구입전력요금구조가 한전의시간대별한계연료비 + 열 병합발전장려금 으로되어있는것이문제였다. 한전의시간대별한 계연료비로는열병합사업자의잉여전력에대한보상이미흡했으며, 또한한전입장에서열병합발전의보급확대는곤란한상황이었음에 도이와같이산정되고있었다. 이에정부는한전의평균발전원가를 적용하여열병합사업자의잉여전력을구입할것을제시하였다. 8) 8) 당시한전의평균구입전력요금은 원 /kwh 이었고, 평균발전원가는 원 /kwh 이었다. 제 2 장열전비규제의배경과규제내용 11

47 그리고집단에너지공급형열병합발전과한전과의관계에대한문제점은크게두가지로정리되었다. 그중첫번째는열병합사업자가산업단지집단에너지공급지역내의업체에게전력을공급함으로써한전의독점권을침해한다는것이었다. 정부가집단에너지공급지역을지정한본래목적이집단적인열의공급에있는데, 지역내생산업체에게전기를공급할수있도록허용함으로써한전설비와중복되고, 독점권을침해한다고보았다. 9) 이에대해정부는한전의판매독점권이보장될수있도록집단에너지공급지역내에서의전기공급은최소한의지역 ( 공급지역내에한전의송배전선로가없는경우에한함 ) 에한정하여인정하도록하였다. 또한집단에너지공급지역내전기공급은자가소비로간주하며, 잉여전력은한전에판매한다는원칙을제시하였다. 두번째문제점은집단에너지용열병합발전의정의에대한기준이없다는것이었다. 발전예비율이높은상황에서전력생산이주가되는열병합발전의도입은에너지이용합리화의취지에어긋나는것이라고판단하였다. 따라서전력생산위주의열병합발전을지양하는것이에너지이용합리화법의입법취지에부합하는것으로보았다. 이에정부는모든집단에너지공급형열병합발전에대하여열전비 ( 공정열출력 / 전기출력 ) 가 1이상, 열효율 10) 이 65% 이상이되어야한다는기준을개선방안으로제시하였다. < 표 2-7> 은당시한전과집단에너지사업자의전력사업을비교한것이다. 9) 당시전기사업법 (13 조 3 항 ) 에서는자가발전전력의타에대한공급을금지하고, 잉여전력은한전에게만공급할수있도록하였다. 그런데동법시행령에서는집단에너지공급지역내에서생산업체에대한전기공급은타에대한공급으로보지않는다는예외사항을두고있었다. 10) 열효율 =( 전기출력 + 공정열출력 )/ 총투입에너지 12

48 구분한전집단에너지 1. 수용가불특정다수의일반수용가집단에너지지역내생산업체 2. 공급의무일반수요에대한공급의무공급의무없음 3. 전기요금공공요금으로정부의인가필요 4. 공급전원전부하를자체에서확보공급 당사자간계약에의하고공급의무가없음 양질의기저부하는자급하고모자라는전력은한전에서부터보충 5. 예비전력자체확보한전전력을이용 6. 영업비용 < 표 2-7> 한전과집단에너지의전력사업비교 전국적공급망에대한운영비와전력손실비 자료 : 이유종, 자가발전에대한업무처리지침, 대한전기협회지, 한정된지역내의배전시설에대한운영비 여기서특이한점은양질의기저부하는열병합발전으로자급하고모자라는전력은한전으로부터보충하며, 또예비전력을한전전력으로한다는것이다. 당시한전의입장에서는집단에너지열병합발전이증가하면증가할수록한전판매수익이줄고, 예비력확보비용부담만증가하게되었다. 2. 열전비규제의주요내용 1) 열병합발전 ( 자가용, 집단에너지용 ) 설치에대한정부지침열병합발전 ( 자가용, 집단에너지용 ) 설치에대한정부지침의제도개선방안은자가발전에대한내용과집단에너지용열병합발전에대한내용이별도로구성되었다. 동지침에서는자가발전을전기전용및열병합 ( 집단에너지공급형포함 ) 으로정의하고있기때문에, 사실상모 제 2 장열전비규제의배경과규제내용 13

49 든사항이집단에너지용열병합발전과관련되어있다. 제도개선방안의주요내용은다음의네가지항목으로구분할수있다. 첫째, 집단에너지용열병합발전의기준을마련하였다. 그기준은열전비가 1 이상이고열효율이 65% 이상이어야한다는것이었다. 11) 둘째, 집단에너지사업에의해전기공급이가능한지역은공급지역내에한전의송배전선로가없는경우로한정하여한전의전기공급독점권을보장하였다. 셋째, 열병합발전에서생산된전력의공급원칙을설정하였다. 우선열병합발전에서생산한전력은자가소비를원칙으로하였다. 앞서설명한집단에너지사업구역내에서의타에대한전기공급은자가소비로간주함에따라여전히타에대한전기공급금지방침을유지하게하였다. 그리고자가소비후의잉여전력은전량한전에판매하는것을원칙으로하였다. 넷째, 열병합사업자와한전간의전력수급계약에다음사항을반영토록하였다. 우선예비전력요금제를적용토록하였다. 이것은한전과병렬운전하는일정규모이상의자가발전시설에적용토록하였다. 기본요금에는고정비의상당부분을반영하며, 전력량요금은변동비 + 고정비일부 + 변동부하공급비용을반영하게하였다. 그리고산업용을제외한일정규모이상의업무용자가발전시설에대하여정책적지원요금을회수하게하였다. 회수방법은계약전력에대하여일정율의할증료를부과하는것으로하였다. 마지막으로열병합발전의잉여전력구입가격은한전의평균발전원가를적용하게하였다. 11) 열전비 = 공정열출력 / 전기출력, 열효율 =( 전기출력 + 공정열출력 )/ 총투입에너지 14

50 2) 집단에너지사업법에반영된내용정부지침에제시된열전비기준의일부는당시제정된집단에너지사업법 ( 시행 ) 에반영되었다. 동시행령제2조2항에열전비조항을신설하여열과전기를사용자에게공급하는경우에는열과전기를동시에생산하는시설의열생산용량이전기생산용량보다커야한다고적시했다. 동조 3항에서는전항의규정에의한열생산용량및전기생산용량의계산방법을정부고시로규정하도록하였다. 이규정에의거하여제정된 산업자원부고시 호, ) 에열생산용량및전기생산용량의정의및기준과계산방법이나타나있다. 12) 정의및기준은다음과같다. 첫째, 열생산용량과전기생산용량은열병합발전설비시스템상의소내소비열량을제외하고실제소비처 ( 자가소비포함 ) 에공급하기위한유효열, 전기생산량을의미한다. 둘째, 열전비계산은정격설계부하 ( 시간당최대열생산부하 : MCR) 시를기준으로한다. 계산방법 ( 수식 ) 은모든열병합발전설비 ( 외연기관인증기터빈열병합발전설비, 내연기관인엔진열병합발전설비, 가스터빈 ( 복합 ) 열병합발전설비등 ) 에대해동일한것으로고시하고있다. 3) 지침평가정부지침이집단에너지용열병합발전의인가조건으로열전비규제를도입한것은집단에너지사업자가발전산업으로진입하는것을제한하는차원의조치로볼수있다. 전기생산이주가되는집단에너지공급형열병합발전은지양해야하기때문에열전비규제를도입한다는 12) 부록참조. 제 2 장열전비규제의배경과규제내용 15

51 정부의방침이지침에명확히서술되어있다. 이러한사항은한전의전력산업독점권을지켜주는것이에너지자원을효율적으로활용하는것으로판단하고있음을유추하게해준다. 또한동지침에는자가용집단에너지용열병합발전이한전이수행하는공익적기능 ( 정책요금제도, 불시정전대비, 정부전력수급계획이행등 ) 과한전의수익구조에대해서부정적영향을끼치면안되므로규제도입이필요하다고하였다. 당시대부분의설비가산업용자가집단에너지열병합인상황으로미루어볼때, 이러한규제의대상은산업용자가집단에너지열병합발전으로볼수있다. 그리고정부지침이마련될당시에는집단에너지사업용이나산업단지용열병합발전의중심적인기술은배압증기터빈이었으므로열전비 >1 규정만으로도정부나한전이목적하는바를달성할수있을것으로판단하였다. 정부지침에의하여고시된열과전기의생산량계산방법은비교적간단하게제시되어있다. 즉가스터빈이본격적으로활용되기이전이기때문에매우단순한환산계수를사용하여증기, 온수, 전기의생산용량을열생산량 (kcal/h) 으로단위변환을하고있으며정격설계부하시를기준으로하고있으나, 고효율발전기술에민감하게영향을주는운전모드, 외기온도등을전혀고려하지못하고있다. 16

52 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 1. 에너지산업의여건변화 1) 에너지산업구조개편에너지산업구조개편 ( 규제완화와경쟁촉진 ) 은석유산업개방을시작으로본격화되었다. 정부는석유사업법을개정하여 (1995년 12월 ) 1997년 1월부터석유판매업수출입업을등록제로전환하였고, 유가자유화를시행하였다. 그리고 1998년 10월부터석유정제업허가제를등록제로변경하여정제업의신규진입을자유화하였다. 전력산업의구조개편에대한논의는한전의경영진단 (1996년 7월완료 ) 으로부터본격화되었다. 진단결과에서한전의민영화추진을위한선결과제로전력산업구조개편을명시하였기때문이다. 이후김대중정부는 전력산업구조개편기본계획 을 1999년 1월에발표하였다. 동계획의기본방향은단기내에발전부문을수개의발전회사로분할하여경쟁을도입하는것이었다. 그리고분할된발전회사를단계적으로민영화하는것이었다. 장기적으로는배전부문도수개의배전회사로나누고, 최종적으로는송전망을개방하고자하였다. 동계획추진결과 2001년도에한전의발전부문이분할 ( 한국수력원자력과 5개 ( 남동남부중부서부동서 ) 화력발전사 ) 되었고, 전력거래소가설립되었다. 13) 13) 2001 년 4 월에한국전력거래소가설립되었으나, 2002~2003 년발전회사민영화추진중에남동발전민영화가중단되었고, 2004 년에배전분할시도도중단되었다. 이후현재까지큰개편은이루어지지않고있다. 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 17

53 [ 그림 3-1] 국내전력산업구조 (2013 년현재 ) 자료 : 한국전력공사홈페이지 14) 당시정부의한전민영화방안에는일부발전설비를매각한다는내용도포함하고있었다. 매각대상은부천과안양의열병합발전시설이었으며, 이후 LG-Caltex에지역난방공사의설비가일괄매각되었다. 15) 이는한국지역난방공사 ( 이하, 한난 ) 의민영화방안과연계하기위한조처였다. 이러한한난의수도권사업소매각을통해경쟁여건을조성하였다. 2004년이후노무현정부시기에는이미마련된경쟁체제기반 ( 전력시장등 ) 은안정화되었고, 지역난방사업및발전사업에참여하거나 14) ) 이에따라서 2000 년 6 월에 LG 파워주식회사 ( 현 GS 파워 ) 가설립되었다. 18

54 참여를계획하는민간사업자가이시기에뚜렷하게증가하였다. 특히이후이명박정부의 공기업선진화추진계획 16) 에한난의향후신규사업참여를제한한다는정부방침이담기면서, 민간집단에너지사업자의참여는더욱확대되었다. 2) 에너지산업규제완화전력산업구조개편의일환으로 1999년에전기사업법이개정되어, 특정전기사업제도가도입되었다. 이에민간발전기들은한전에전량판매하던전력을건물단위의특정지점에직접판매할수있게되었다. 이후 2004년 7월부터구역전기사업제도가도입되어일정한자격을얻은집단에너지사업자의경우전력시장을통하지않고허가받은공급구역안에직접전기를공급하는것이허용되었다. 이후수립된 구역전기사업활성화종합대책 (2006.9) 에는집단에너지사업법시행령에의한열전비제한조건을폐지하여구역의특성에맞는최소비용의설비구성이가능하도록개선하겠다는정부방침이포함되었다. 규제완화정책은집단에너지사업에대해서도시행되었다. 1999년개정법은종전의사업자지정제도를폐지하여누구나집단에너지사업의허가를받을수있도록하여사업자간의경쟁이도입되었다. 17) 그리고집단에너지공급대상지역안에서허가를받아설치해야하는열생산시설의용량범위를종전보다축소하여공급대상지역안에서의열생산시설의설치에관한규제를완화하였다. 18) 16) 동계획은또한가스도입도매부문의신규판매사업자를허용하여경쟁체제를도입한다는것도명시하고있다. 17) 또한개정시행령은구역형집단에너지사업을추진할수있도록하기위하여지역냉난방사업의열생산량기준을 30Gcal/h 이상에서 5Gcal/h 이상으로완화하였다. 이것은구역전기사업제도도입에따른조치였다. 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 19

55 이후 2007년개정법에서는집단에너지공급대상지역을지정하기전에이에관한주요내용을 30일이상공고하여이해관계인의의견을듣도록하였다. 또한집단에너지를공급하려는자도집단에너지공급대상지역의지정을신청할수있도록하였다. < 표 3-1> 은이상과같은규제완화를포함한집단에너지사업의규제변화추이를요약하여제시하고있다. 제도 1980 년대 1990 년대 2000 년이후 구역지정제도 필요시지정 법령해당사항반드시지정 지역지정제완화움직임 구역내설비원칙적신증설불가예외선정예외설비확대 사업자선정 사업자지정제 요금제도총괄원가보상주의 열거래 - < 표 3-1> 집단에너지사업관련규제변화추이 사업자지정제폐지 ( 경쟁 ) 총괄원가보상, 연료비연동, 고정비상한좌동 사업자선정경쟁 사업자와열생산자간집단에너지사업자간열수급계약인가제폐열거래허용지 사업자소유구조공영공영민간, 공영 3) 발전기술향상 90년대를거쳐 2000년대들어열병합발전기술은급격한진전을보게되었다. 열병합발전시스템은가스엔진, 가스터빈, 증기터빈, 복합등의네가지로크게구분할수있다. 이중에서도집단에너지사업자들 18) 2011 년에개정된시행령은공급대상지역에서신설개설또는증설허가를받아야하는열생산시설용량의범위를더욱축소하였다. 그리고열생산시설신설개설또는증설허가의대상에서단독주택, 종교시설및학교를제외하는등열생산시설의허가요건을완화하였다. 20

56 에게각광받고있는시스템은복합열병합발전시스템이다. 복합열병합발전시스템은가스터빈열병합발전시스템의폐열회수보일러에서생산되는증기를증기터빈에투입해서전기를생산하고, 증기터빈의배기증기를산업공정용증기나지역냉난방열원으로사용하는형태이다. 이러한복합열병합발전시스템의기술발전을이끄는핵심기기는가스터빈이다. 1980년대에보급되었던가스터빈발전기는 E class였다. 이러한가스터빈분류는연료주입입구온도를기준으로하며, 효율도연료주입입구온도에비례하는특성을가진다. E class 가스터빈은터빈입구온도 1,100 일때, 33~35% 의효율을나타냈었다. 그런데 1980년대후반이후내열소재개발, 열전달기술상승, Coating기술의향상등이이루어져전반적인가스터빈기술이크게발전하였다. 19) 이에따라서 F Class, G Class, H Class가차례대로제작되었고가장최근에는 J Class 가스터빈이출시되었다 (< 표 3-2> 참고 ). 이러한가스터빈의기술개발은전반적으로고출력 ( 대용량화 ), 고효율, 저공해를추구하는방향으로이루어졌다. 이를위하여가스터빈개발자들은터빈입구온도증가, 압축비증대, 신소재적용등을위한노력을지속하였다. 20) 최신 J class의경우가스터빈효율만 41%(LHV 기준 ) 에이르게되었다. 이에증기터빈효율까지반영하면 61.7%(LHV 기준 ) 수준의발전효율을낼수있다. 이와같이가스터빈의효율이높아졌기때문에열병합발전시스템은과거와동일한양의열을생산하면서도, 더많은전력을생산할수있게되었다. 따라서최신가스터빈을핵심기기로하는복합열병합발전시스템은열전비 1을맞추기어려운상황이다. 19) 지식경제부, 5 급가스터빈열병합발전시스템개발, ) 양훈철, 국내외가스터빈기술현황, KETEP Issue Paper 제 03 호, 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 21

57 구분단위 E Class F Class G Class H Class J Class 터빈입구온도 ( ) - 1,400 1,500 1,500~ 1,600 배기가스온도 ( ) 가스터빈 복합발전 < 표 3-2> 가스터빈의 Class 별성능특징 1600 출력 (MW) 효율 (%) % 39.1% 39.6% 41.0% 출력 (MW) 효율 (%) % 58.6% 60.0% 61.7% 자료 : 1) 한국지역난방기술 ( 주 ) 내부자료 (F Class, G Class, H Class) 2) 한국수출입은행, 화력발전주요기자재시장현황및우리기업의경쟁력, 산업리스크 Report, 2013.(E class) 3) MHI 홈페이지 ( class) 반면증기터빈분야의기술진보는그리빠르지않은것으로알려지고있다. 21) 발전회사의대용량발전전용발전기효율이약 40%( 고위발열량기준, 초초임계압발전소 ) 수준이나, 열병합발전시스템으로활용할경우효율이낮아지므로산업단지용의경우에는증기터빈발전효율을최대 35% 이상으로올리기가쉽지않다. 증기는전기와마찬가지로저장하기어려워산업체의열수요에맞추어실시간으로부하추종운전하여야한다. 기술적으로발전효율을 30% 이하로낮추면종합효율은상승하는데, 배압식의경우발전효율을 15% 수준으로낮출경우종합효율은 80% 까지상승한다. 그러나추기복수식의경우, 종합효율 70% 수준도쉽지않다는것이다. 산업단지에서는증기부하특성고려하여최적의열병합발전방식을 21) 산업용증기터빈기술개발동향은 STX, 한화에너지 ( 주 ) 등산업단지집단에너지사업자들의의견을반영하였다. 22

58 운용한다. 즉석유화학단지등열부하변동이적은경우배압터빈도적용가능하나, 일일부하변동이큰업종또는중소산업체가많은경우추기복수식터빈을채택하기도한다. 최근건설하는유연탄열병합발전소는발전용보일러용량을가능한한크게하여열병합발전에서증기공급능력을높이고, 보조보일러 ( 중유또는 LNG) 의가동을최소화하고있다. 실시간부하추종운전, 증기터빈기술의한계등을고려해볼때, 산업단지용열병합발전은열전비 1 이상을맞추는것이지역냉난방용열병합발전보다훨씬용이하다. 4) 전력공급설비부족에너지산업의개방으로민간사업자들이대거참여하고있지만급격한전기소비증가로인하여전력공급설비는크게부족한것으로나타나고있다. 1989년도에는여유있는설비예비율 (33.1%) 과공급예비율 (18.7%) 을유지하고있었으나, 2012년도의설비예비율은 7.7%, 공급예비율은 5.2% 로서, 1989년도에비하여상당히많이하락하였다. 특히최근원전부품비리사태까지겹치면서일부원자력발전이중단됨으로써공급능력은더욱부족하게되었다. 공급시설에대한안전성강화등의영향으로발전예비율의타이트한흐름은당분간지속될것으로전망된다. 정부는 2013년말까지수립될제2차에너지기본계획의정책과제로 집단에너지자가발전기신재생등분산형전원보급활성화 를포함시키는등중장기적으로전력공급의안정성확보방안을마련하고있다. 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 23

59 [ 그림 3-2] 전력예비율감소추이 ( ) 자료 : 전력거래소, 2012 년도발전설비현황, 열전비규제개선여건 1) 사업허가와열전비규정현행집사법제9조 ( 사업의허가 ) 에 사업을하려는자는정부 ( 산업통상자원부장관 ) 의허가를받아야하며, 허가기준으로사업의개시가일반인의수요에적합하고에너지절감, 환경개선등공공의이익에이바지할수있어야한다. 그리고공급용량이공급구역의수요에적합하고, 사업수행에필요한재원과기술을갖추고있어야하며, 공급구역이다른사업자의공급구역과중복되지않아야한다 고규정하고있다. 또동법제16조 ( 공급의무 ) 에는 사업자는그허가받은공급구역에있는사용자에게정당한사유없이집단에너지공급을거부하여서는안된다 고적시하고있다. 24

60 이러한법조항들에근거하여집단에너지사업자는안정적으로열을공급하기위하여최적의열공급시스템을갖추도록요구받는다. 집단에너지사업법시행규칙제7조 ( 사업의허가신청등 ) 에는집단에너지사업의허가에필요한신청서류가제시되어있다. 그신청서류중의하나인사업계획서는정부가발표한작성기준고시 ( 지식경제부고시제 호 ) 에의거하여작성된다. 집단에너지사업을하려는자는이고시에따라열전비관련서류를제출하게되는데, 이때열생산용량및전기생산용량의계산방법 ( 산업자원부고시제 호 ) 에따라계산한자료를제출하여야한다. 제2장에서살펴본바와같이열병합발전 ( 자가용, 집단에너지용 ) 설치에대한정부지침은열병합발전의열전비 ( 열생산량 / 전기생산량 ) 산정방법을매우간략하게제시하고있다. 사업예정자는법규에합당한설비로열에너지를안정적으로공급할수있음을입증해야한다. 열전비는정격설계부하시를기준으로계산한다고되어있으나, 운전모드, 외기온도등을고려하지못하고있어사업예정자의의도가내포될가능성이높다. 즉전기생산은줄고열생산이늘어날수있는운전조건을모색할수있어, 실제로최근제출된집단에너지사업계획서에는아래의계산식으로열전비가산정되고있다. 열전비 = 공정열량 (-12, Mode 기준 ) 발전열량 (32, Mode 기준 ) 한편신규사업예정지역에복수의사업자가신청했을경우집단에 너지사업허가대상자를선정기준에의거하여선정하게된다. 평가기 준의한항목으로 공급용량의적정성 이있어평가내용은최대수요에 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 25

61 대한공급용량의적정성, 공급의안정성 ( 비상시안전공급대책반영포함 ) 과설비구성의최적화등이포함되어있다. 22) 이때열병합발전을도입할경우에는열생산설비가전기생산설비보다크도록시스템을구성해야한다. 소위열전비규정의적용을받게된다. 2) 집단에너지사업용열병합발전의열전비현황 전항에서살펴본바와같이사업허가를받기위해서는열병합발전 의열전비를 1 이상으로맞추어설비를도입해야한다. 지금까지허가 된집단에너지사업을사업유형별로열전비분포를살펴보면산업단지 집단에너지용열병합발전의열전비가지역냉난방용보다월등히높게 나타난다. 06~ 09 년간에사업계획서를제출한산업단지집단에너지 사업자는 5 개사인데이들의열전비는 1~12 까지폭넓게분포하고있다 ( 그림 3-3 참조 ). 열전비가 9.8 및 12 인사업자는발전용량이각각 7MW 및 48MW 로규모가작아전기판매수익을크게기대하지않는 것으로보인다. 그러나열전비가 1 부근인사업자는발전용량이 127MW 로서전기판매수익을어느정도기대할것으로판단된다. [ 그림 3-4] 는 04~ 12 년간에사업계획서를제출한 34 개지역냉난방 사업자의열전비를나타낸것이다. 열전비는거의 1~2 사이에분포하 고있음을알수있다. 열전비 5.5 를보이는사업자는산업단지집단에너지사업과지역냉난 방사업을병행하고자하는사업자이다. 지역난방사업자의열전비가 1 근 방에대다수분포하는것은규제상한까지전기용량을높임으로써열 수익뿐만아니라전기판매수익도기대하고있는것으로해석할수있다. 22) 공급용량의적정성 (12 점 ) 은계량평가 (13 점 ) 를제외한정성적평가점수의 15.2% 를차지하고있어적지않은비중을갖는항목이다. 26

62 [ 그림 3-3] 산업단지집단에너지사업자 (5 개사 ) 의열전비 ( 계획제출 06~ 09 년 ) [ 그림 3-4] 지역난방집단에너지사업자 (34 개사 ) 의열전비 ( 계획제출 04~ 12 년 ) 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 27

63 3) 집단에너지용열병합발전설비의운전현황집단에너지용열병합발전설비는법적제약에의하여열생산능력이전기생산능력보다커야한다. 하지만집단에너지사업자들은기업의총이익을증대시키는방향으로열원설비를운전하게되므로실제로열병합발전에서생산하는에너지의양은규제의도와는다르게나타나고있다. [ 그림 3-5] 는 2012년지역냉난방사업자의열생산량과발전량의비 ( 열생산량 / 발전량 ) 를나타낸것이다열전기생산비율은 0.4~5 까지폭넓게분포한가운데, 1 보다낮은사업자가 34% 이상존재하고있다. 이와같이열보다전기생산이많은것은전력수급불안에따른전력거래소의급전지시영향이거나, 사업자의전기수익극대화전략에의한것으로볼수있다. 또는열수요가집단에너지사업허가당시보다훨씬감소하여상대적으로전기생산량이많은것이원인일수도있다. [ 그림 3-5] 지역난방집단에너지사업자 (31 개사업장 ) 의 CHP 열생산량 / 발전량 (2012 년 ) 28

64 한편 [ 그림 3-6] 은 2012년산업단지집단에너지사업자의열생산량과발전량의비 ( 열생산량 발전량 ) 를나타낸것이다. 열전기생산비율이 0.6~73까지매우폭넓게산재하지만, 3~10 구간의생산량비율이 50% 이상으로가장많다. 산업단지집단에너지사업자의대부분은열전기생산량비가 3이상을나타내고있다. 그러나 2 미만으로운전하는기업도나타나고있으며, 전기생산량과열생산량이비슷한사업자도생겨났다. 산업단지집단에너지사업자의입장에서도전기생산에관심이높아지고있음을알수있다. 23) [ 그림 3-6] 산업단지집단에너지사업자 (21 개사업장 ) 의 CHP 열생산량 / 발전량 (2012 년 ) 산업단지집단에너지사업자의열전비와열전기생산량비율이높은 것은아직까지는전기보다는공정용열 ( 증기 ) 을우선적으로생산하는 증기터빈발전시스템으로구성되어있기때문이다. 최근에는전력공 23) 여천 NCC, STX 구미, 롯데케미칼 ( 구호남석유화학 ), 금호석유화학, 한화에너지 ( 구군장열병합, 구여수열병합 ), 고려아연등이전기생산에관심이많은것으로나타났다. 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 29

65 급예비력이크게부족하여전력시장이공급자중심으로전환되고있어고효율설비를통한전기사업에관심을높이고있다. 이러한여건으로산업단지집단에너지사업에서도유연탄을주연료로하는추기복수식열병합발전설비가도입되고있어열전비가낮아지는경향이나타나게되었다. 24) 4) 민간집단에너지사업자등장에너지산업구조개편실시결과, 발전사업과집단에너지사업에대한민간의참여가 1989년당시보다상당히확대되었다. 발전사업의경우, 전체발전사업자설비용량중한전자회사의비중은 1989년 94.1% 에서 2012년 84.2% 로하락하였다. 또한한전자회사의발전설비용량이 1989년 ~2012년기간 3.5배증가한것에반해, 타발전사업자의용량은 10.5배나증가하였다 ( 표 3-4 참고 ). 집단에너지사업의경우, 1989년당시지역난방사업자는공공기관인서울시와한난단두곳뿐이었다. 그러나 2012년현재공급중인지역난방사업자 29개중에서무려 23개가민간사업자이다. 25) 년도한전과자회사타발전사업자 ,759 설비용량 1,238 설비용량 , 배증가 12, 배증가 자료 : 한국전력통계 (2013.5) < 표 3-3> 발전사업자의설비용량및증가수준비교 24) 최근준공또는건설중인발전소로는금호석유화학 ( 여수 2,3), 한화열병합 ( 여수, 군산 ), 군장에너지 ( 군산 ), OCI( 군산 ), STX 에너지 ( 포천 ) 등이있다. 25) 산업단지집단에너지사업자는 1989 년당시에도대부분민간사업자였으며현재도마찬가지이다. 30

66 에너지산업에진출한민간사업자는공기업보다수익을더우선시하기때문에시장상황등사업여건의변화에매우민감하다. 특히집단에너지사업자는지역독점의열시장에서는고정비상한제와연료비연동제에의거한열가격체계가정부의물가정책에의하여제대로운용되지않아당해시기에원가회수도어려운경우가발생하고있다. 이에사업자는변동비를낮추기위해고효율열병합발전설비로전력시장에참여하여전기판매수익을확보하고자한다. 따라서민간집단에너지사업자들은발전효율과밀접히관련된현행열전비규제동향에대하여매우관심이높다. 3. 집단에너지사업열전비규제의문제점 1) 불명확한열전비산정방식집사법시행령제2조3항에의한산업자원부고시제 호에는열생산용량및전기생산용량의계산방법을제시하고있다. 동고시 2 항은시행령제2조제2항의열병합발전설비열전비 ( 열생산량 / 전기생산량 ) 산정에관련된것으로열생산용량과전기생산용량은열병합발전설비시스템상의소내소비열량을제외하고실제소비처 ( 자가소비포함 ) 에공급하기위한유효열, 전기생산량을의미하며, 열전비계산은정격설계부하 ( 시간당최대열생산부하 : MCR) 시를기준으로한다고명시하고있다. 이어서열전비계산방법으로외연기관 ( 증기터빈열병합발전설비 ) 의열생산량 ( 증기와온수로구분 ) 과전기생산량계산식을제시하고있다. 내연기관인엔진열병합발전설비, 가스터빈 ( 복합 ) 열병합발전설비등도외연기관계산방법에의해열생산량과전기생산량을산정한다고규정 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 31

67 하였다. 지역냉난방사업자가주로도입하고있는가스터빈열병합발전설비는가스터빈에주입되는연료의온도에따라전기및열의생산량이크게달라진다는기술적특성을가진다.( 그림 3-7 참조 ) 그러나현행고시는이러한가스터빈의특성을반영하면서열과전기생산량을측정하는조건을구체적으로명시하지않고있다. [ 그림 3-7] 연료주입온도와전력출력과의관계 자료 : 김용하, 열병합발전의열전비산정연구및효율향상사업모니터링과검증연구중간발표자료, 에너지관리공단, 그주된이유는열전비규제가도입된 80년대후반의발전기술은배압증기터빈이주를이루었기때문이다. 당시의기술수준으로는열병합발전시설에서 열생산설비 > 전기생산설비 라는기준이열생산을강조할규제기준으로무난했던것으로판단된다. 그러나전항에서살펴보았듯이 90년대와 2000년대들어가스복합발전시스템에서가스터빈의발전기술이급속도로발전함에따라열병합발전의열전비가 32

68 동일운전모드기준으로 1 이하로나타나게되었다. 이후전력전용모드 ( 모드 3) 와열최대생산모드 ( 모드 4) 와같이열전비를다양하게변화시킬수있는기술로발전하게되자, 사업자들은열전비기준에부합하는조건 ( 열평형도의온도조건등 ) 을조합하여허가기준을맞추게되었다. [ 그림 3-8] 은 2004년 ~2013년초반까지집단에너지사업허가를받은열병합발전설비를대상으로외기온도 15 기준, 모드3과모드4로측정한열전비를나타낸것이다. 열전비는평균 0.85 수준을나타내고있어대부분이현행허가기준에못미치는것을알수있다. 동자료는정부의집단에너지사업허가관련업무를지원하고있는에너지관리공단에서추정한것이다. [ 그림 3-8] 외기온도 15, 모드 3, 모드 4 기준열전비현황 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 33

69 2) 발전기술고려되지않은열전비규제 80년대말은가스터빈기술이뛰어나지않았고, 집단에너지용열병합발전은추기배압식이주류를이루었기때문에열병합발전의열전비도주로배압터빈방식인모드1 기준으로계산되었다. 그러나 2010년대이후가스터빈기술의비약적인발달은열병합발전의전기생산효율을크게향상시켜가스터빈과증기터빈의효율까지반영하는복합시스템의경우 60% 이상 ( 저발열량기준, LHV) 의수준에이르게되었다. 그러므로설비를합리적으로이용한다는전제하에서는열전비 1 이상을맞추기란사실상불가능하다. 복합발전시스템에서가스터빈의효율이높으면증기터빈가동률은하락하게되고그에따라열생산여력도많지않게된다. 무리하게현행열전비를맞추기위해서는열생산을위한새로운시설투자나에너지투입이필요하게된다. 이는전체시스템의에너지이용효율을저하시키게된다. 한편산업단지집단에너지용증기터빈의기술진보는더디게이루어지고있다. 26) 기력발전산업단지의경우에는증기터빈만있어열병합발전의전기생산효율을기술적으로 35% 이상올리기가쉽지않아상대적으로열전비규정을준수하기가용이한것으로평가되고있다. 3) 발전효율중심의전력시장 우리나라전력시장은변동비기준인 CBP(Cost Based Pool) 이다. 즉 전력시장에는다수의전력공급자들이참가하여공급비용을평가한후 가장낮은발전기들을순서대로발전하여전기수요에대응한다. 그러 므로발전효율이높고연료가격이낮은시설이우선적으로가동된다. 26) 열효율은집단에너지공급형열병합발전업무처리지침에의거 65% 이상이어야한다. [ 열효율 = ( 공정열량 + 발전열량 ) / 입열량 100 ]

70 집단에너지사업중지역냉난방용열병합발전은고효율복합발전으로시스템이구성되고있어종합효율이높다하더라도고정비가높을뿐만아니라천연가스를발전연료로사용토록규제되고있어변동비도매우높다. 따라서지역냉난방사업자들이전력시장에서가능한한전력거래소가작성하는가격결정발전계획에포함될수있도록변동비를낮추어야한다. 27) 열병합발전이가격결정발전계획에포함되어발전할경우는시장가격인 SMP를기준으로정산받을수있기때문이다. 더욱이지역냉난방사업자들은겨울철에는난방열을공급해야하므로열제약운전으로전력시장에참여하는경우가많다. 이때에는전력수요와계통상황에따라가격결정발전계획에포함될수도있고, 포함되지않을수도있다. 만약가격결정발전계획에포함되지못하고제약발전을할경우는 SMP와변동비중낮은비용으로판매대금을정산받게되어전기판매수익이줄게된다. 이것이지역냉난방사업자들이고효율발전시스템을도입할수밖에없는주된이유이다. 4) 과잉설비가능성통상적으로주택이나산업단지의개발및계획단계에서실제열원시설의건설까지는상당한시차가발생한다. 이러한시간의갭은주택경기등경제상황에따라더짧아지거나길어질수있다. 허가시점과건설시점간의시차는사업환경을변화시켜사업계획에포함된열과전기수요전망, 설비규모등을무의미하게만들어버릴수있다. 허가당시에가능한최적의설비를계획했다하더라도실제건설단계에 27) 전력거래소는한계가격을산출하기위해발전비용자료, 발전사업자의입찰및발전계획자료, 전력계통의수요예측등을고려하여 1 일단위로가격결정발전계획을수립한다.( 전력거래소전력시장운영규칙참조 ) 제 3 장집단에너지사업여건변화와열전비규제개선필요성 35

71 서는그보다우수한고효율설비를도입할수있다면사업자들은그설비를선택하게된다. 최근수도권집단에너지사업에서는당초허가받은설비보다큰규모로변경하는추세가나타나고있다. 최근 A지역열병합발전설비의개체사업에서는동일한열전비규정에따라산정한발전용량임에도불구하고, 기존의발전설비보다발전용량이크게증대되는사례가발생하였다 ( 표 <3-5> 참조 ). < 표 3-4> A 지역열병합발전설비개체사항 기존허가사항변경신청사항비고 470MW + 448Gcal/h - 가스터빈 : 80MW 4 기 - 스팀터빈 : 150MW 1 기 자료 : 에너지관리공단, 내부자료 935MW + 556Gcal/h - 가스터빈 : 319MW 2 기 - 스팀터빈 : 297MW 1 기 증 ) 전기 : 465 MW 증 ) 열 : 108 Gcal/h 이는집단에너지수요의증가도있지만주로가스터빈발전기술의발달에기인한다. 시설규모의증대는전력공급능력이불안정한시점에서는기업에유리할수있으나전력수급이안정될경우과잉설비에따른부담을우려하는시각도있다. 36

72 제 4 장열전비규제관련설문조사및분석 28) 1. 개요 본연구에서는 90년대초에도입된열전비조항이에너지산업의구조개편및민간사업자의시장참여등으로에너지사업의여건이크게변화된현시점에서도합리적관점에서규제적역할을하고있는지등을설문을통하여조사하고자하였다. 동조사는열병합발전운영담당자및전문가를대상으로추진되었으며, 현행집단에너지사업법시행령제2조2항의열생산용량이전기생산용량보다커야한다는조항 ( 즉열전비규제조항 ) 과관련된내용과집단에너지사업전반에대한의견이포함되어있다. 2. 설문조사대상설정 설문조사수행을위해서일반적으로조사의대상이되는모집단을규정하고모집단을대표할수있는표본을추출해야한다. 집단에너지열전비규제와같은특정산업의규제는일반인들이내용을잘이해하기가힘들기때문에사업자또는전문가들의의견을수렴하는것이규제의실효성과개선점을분석하는데가장적합하다고할수있다. 따라서본연구의설문조사대상을집단에너지사업자와전문가로한정하였다. 모집단의크기를파악하기위해서우선 2012년집단에너지사업편 28) 본장의설문조사및분석은부산대학교원두환교수에게위탁되어추진되었다. 제 4 장열전비규제관련설문조사및분석 37

73 람 에기록되어있는지역냉난방사업자와산업단지집단에너지사업자리스트를확인하였다. 지역냉난방사업자는 35개, 산업단지집단에너지사업자는 33개업체로총 68개업체가집단에너지사업을운영하고있었다. 집단에너지전문가들에대한명단은특별히정리되어있지않아서전문가를규정하는것이다소모호하였으나, 에너지경제연구원에서운영하고있는 집단에너지정보넷 에전문가등록리스트를정리가공하여전문가집단을규정하기로하였다. 집단에너지정보넷 에등록된전문가인원은약 800명정도이나, 집단에너지정보넷 에서전문가등록절차는일반인누구든지전문가로등록할수있기때문에, 실질적인전문가와일반인을구별하기위해자신의직장을기입한등록자중에서집단에너지와업무관련이높은회사에근무하는사람들을전문가로한정하였다. 1차스크린결과 93명의전문가명단을확보하였다. 따라서본설문조사는모집단의크기를 161명 ( 사업자 68명 + 전문가 93명 ) 으로조사계획을수립하였다. 모집단이크지않기때문에가능한전수조사를목표로설문의응답오차를줄일수있도록하였다. 3. 설문문항설계및조사방식 집단에너지사업열전비규제의효과와개선점을조사하기위하여설문문항은수차례에걸친내부회의와설문조사업체의검토, 그리고일반인을대상으로예비조사를실시한후에작성되었다. 설문의문항은크게세부분으로구성되어있다. 첫번째부분은집단에너지사업자들을대상으로하는문항으로사업자들이운영하고있는집단에너지시설의규모및현황과관련된질문들이다. 둘째부분은집단에너지사 38

74 업의전반적인사회적경제적효과에대한질문들로구성되었으며사업자와전문가모두를대상으로한다. 셋째부분은집단에너지사업의열전비규제에대한효과와개선점들을조사하기위한질문으로구성되었고사업자와전문가모두가설문대상이다. 설문조사방식은웹조사를기본으로하나, 모집단의크기가작기때문에일단조사대상자의이메일및전화번호를파악하여사전에설문조사를의뢰하였다. 집단에너지사업체의열병합발전담당자또는에너지관리책임자를파악하는데많은시간이소요되었으며, 일부업체는설문조사자체를거부하여 50개사업체만이설문조사대상자로파악되었다. 그러나이들대상자들에게설문을조사하는것도쉽지않았다. 왜냐하면사업체의대표의견을제시하기어려운경우에설문을중단하는경우가다수발생하였기때문이다. 전문가들의경우도전화나이메일로소속과이름이확인이되지않는경우가많아실질적으로응답자로확인이가능한전문가는 59명이었다. 4. 설문조사결과 1) 응답자현황설문조사는 93명이시작하였으나 38명은설문조사를완료하지못하여최종적으로 55명의응답을확보할수있었다. 55명중 30명은집단에너지사업체의응답자이고, 25명은집단에너지전문가이다. 집단에너지사업체응답자 30명중에서 17명은지역냉난방사업체, 10명은산업단지집단에너지사업체, 2명은두사업병행사업체, 1명은현재집단에너지사업을준비하는사업체근무자이다. 집단에너지사업체응답자중에서 10명은 10년이상집단에너지관련업무는수행하고 제 4 장열전비규제관련설문조사및분석 39

75 있으며 8 명은 5 년이상, 12 명은 5 년미만의집단에너지사업관련업 무를경험하고있다. [ 그림 4-1] 설문응답자현황 전문가응답자 25명은교수와연구원을비롯하여에너지관련사업체종사자등으로구성되어있고이들의집단에너지관련업무수행기간은 10년이상이 12명, 5년이상이 6명, 5년이하가 7명으로사업체응답자들보다집단에너지관련경력이조금더많았다. 이상과같이총응답자의 40%(22명 ) 가 10년이상집단에너지사업에종사하거나관심분야로활동하고있어분석의결과가집단에너지정책에어느정도영향을줄수있을것으로기대되었다. 40