< 대기오염저감과새로운전력수급체제를위한국회정책토론회 > 석탄발전의문제점과전력수급체제의새로운전략모색 - 연료전환과수급체제전환 - 2016. 08. 23 조영탁 / 석광훈 ( 한밭대학교 / 이화여자대학교 ) 1
1. 서론 o 전력수급을둘러싼최근의문제들수급대란 / 송전망갈등 / 미세먼지문제 / 온실가스문제 / 원전수용성 / 방폐물갈등유발등 o 별개의문제가아닌우리나라전통적전력수급체제 (= 기저설비 + 장거리송전망 ) 과관련 - 최근논란이된석탄발전은원전과함께전통적전력수급체제의핵심설비 - 석탄설비의 50% 이상이충남지역에집중되고수도권송전을위한송전망갈등유발 - 충남의석탄발전문제는특정지역문제이자우리나라전력수급체제의문제임 - 미세먼지문제를넘어우리나라전력수급체제의전환이라는관점에서접근필요 cf) 정부의제 2 차에기본의 가격구조개선과분산형 = 전통적수급체제의방향전환시사!!! o 주요분석과제와내용 - 우리나라전통적전력수급체제와석탄발전의문제점검토 ( 제2절 ) - 석탄발전의대응을위한다양한방안검토와연료전환옵션의검토 ( 제3/4절 ) - 사회적관점에서파악한연료전환의비용검토 ( 제5절 ) - 연료전환과전통적전력수급체제의전환론적의미 ( 제6절 ) 2
2. 우리나라전력수급체제와석탄화력발전 1) 전통적수급체제의지속가능성문제 o 경제성 - 공정과세, 외부비용, 숨은비용이반영되지않은저평가된발전원가 - 낮은전력요금에의한에너지다소비산업구조및비효율적에너지소비지속 o 형평성 - 기저설비, 송전망, 오염배출로지역의경제적, 사회적, 환경적피해유발 - 지역별공급원가차이에도불구하고전국단일요금으로지역간형평성저해 o 환경성 - 원전의위험과사용후핵연료처분문제 - 미세먼지등대기오염물질배출 ( 국민건강 ) 과온실가스배출급증추세 ( 기후변화 ) o 수급 / 계통안정성 - 입지갈등과장거리대규모송전망건설지속으로불확실성증대 - 고립계통망에서경직성의원전과가변성의재생에너지의계통운용문제 3
2) 전통적인전력수급체제의위기구조와대안모색 o 수요 ( 수도권수요집중 ) + 송전 ( 장거리송전망 ) + 발전 ( 지방의석탄 / 원전집중 ) o 전통적인체제하에서 수요는수도권집중, 발전은지방집중으로양자충돌심화 o 점진적해결방안으로 수요는지방으로 ( 지역요금 )! 발전은수도권으로 ( 가스전략 )! 수요 송전 발전 저평가의낮은전력요금 수요 / 공급간원격분리 기저설비우대 ( 경제성저평가 ) 지역요금부재장거리송전망필요설비입지차등미약충돌 수도권수요집중 / 고장전류 송전망갈등 / 송전사고 지방의원전석탄집중 / 과도안정도 수요 ( 외부의존 / 환상망문제 ) 지방 ( 기저설비집중 / 환경성악화 / 송전망갈등 ) ( 전통적인수급체제의전환필요 ) 수도권수요의억제 / 이전 조화 수도권인근의분산형설비 ( 송전망지양 ) 자료 : 이인희 / 조영탁 (2014), 충남지역전력요금차등화방안 4
3) 전통적인수급체제와석탄발전증설 o 전력수급계획과석탄발전 - 6차수급계획수립때부터석탄설비의증설논란 - 석탄증설 = 전통적체제의강화 = 지속가능성악화 = 수급간충돌심화 o 석탄설비수정계획발표 (2016.07) - 30년이상노후석탄 11기 (3,673MW, 서천1/2포함 ) 퇴출은바람직함 - 하지만증설되는신규석탄 20기 (18,144MW) 로석탄설비순총량은증가 cf) 현재 53 기 (26,273)+ 추가 20 기 (18,144) 폐지 11 기 (3,673) = 2029 년 62 기 (40,744 MW) - 수정계획으로 2029 년기준석탄발전량의 7.5% 정도축소예상 ( 총발전량기준 3% 규모 ) - 7 차계획보다는개선이나전통적인수급체제의변화로보기는어려움 5
4) 석탄발전의사회갈등 : 설비입지갈등과송전망갈등 석탄집중 원전집중 자료 : 전력거래소, 전영환 (2013) 6
5) 석탄발전의환경성 : 배출추세증가 o 대기오염배출추세 - SOx : 석탄발전증가로전체배출에서차지하는비율상승 (PM2.5 전구물질 ) - NOx: 석탄 / 가스발전 ( 종 ) 에의한배출량비율역시상승 (PM2.5 전구물질 ) - PM : 석탄발전의배출량비중은낮으나 PM2.5의 2차발생논란 오염물질별화력발전의배출량비율 ( 추정치 ) 추세 18.0 16.0 14.0 15.8 13.8 12.0 10.0 석탄화력증가로대기오염물질배출급증 8.0 6.0 4.0 2.0 6.4 5.0 2.2 2.8 0.0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 SOx NOx PM( 응결성미포함 ) 자료 : http://airemiss.nier.go.kr/mbshome/mbs/airemiss/index.do, EPSIS 7
o 온실가스배출추세 - 90 년대말이전 : 비전환부문과전환 ( 전력 ) 부문동시증가 - 90 년대말이후 : 비전환부문과달리전환부문만지속증가로전체증가주도 전환 ( 전력 ) 부문의온실가스배출량 ( 좌 ) 과비율 ( 우 ) 500 백만톤 (CO2eq) % 40.0 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 비전력부문의배출량은외환위기이후횡보추세 저렴한요금 / 전력쏠림으로전력부문배출량증가가속 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 전환부문전환제외비율 자료 : 국가온실가스인벤토리보고서, 각년도 8
3. 대기배출의저감방안 (1): 수요측면 1) 수요관리방안 o 수요관리가가장바람직한수단이나수급계획에이미반영 o 현재수급계획에수요관리를추가로설정하는것이논리적으로는가능 o 다만전력수요의특성상수요관리에의한절감이생각보다쉽지는않음 o 지난 5년간수급대란은과거계획에서과도하게수요관리를상정한것에도기인 2) 산업구조변화 o 전력다소비산업의급격한구조변화로배출량이변화될가능성은높음 o 석탄도축소되나수요관리와유사하게가스발전이더큰폭으로축소가능성 수요관리 / 산업구조모두불확실 / 양자모두석탄축소보다가스발전축소로귀결가능성 9
4. 대기배출의저감방안 (2): 공급측면 1) 원전확대방안 o 전통적체제의지속이기는하나대기배출저감효과높음 o 원전추가는물론현재원전계획자체에불확실성존재 ( 수용성 / 송전망 / 중간저장 ) - 2020년대설비수명이완료되는 12기원전 ( 폐쇄결정고리1 포함 ) 처리변수 - 2030년이전원전추가는불가능하고 20년대수명완료원전논란가능성존재 2) 재생가능에너지확대방안 o 전통적체제전환의가장바람직한대안으로최대한확대필요 o 석탄발전의대안옵션으로서경제성 / 발전규모상어려움존재 o 현재정부계획자체도불확실성존재 - 태양광의보급추세문제 - 풍력보급의애로와불확실성 발전량구성에서석탄비중이지속적으로증가할가능성이높음 10
7 차계획의신재생발전량 ( 좌 ) 과비율목표 ( 우 ) 25,000 GWh % 15.0 13.0 20,000 11.7 % 11.0 15,000 10,000 태양광 풍력 9.0 7.0 5.0 5,000 3.0 1.0 0 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 태양광풍력연료전지 IGCC 비중 -1.0 자료 : 제 7 차전력수급기본계획 11
전력수급계획별태양광보급전망과실적 25000 20000 15000 일직선증가? v.s 10000 5000 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 5 차계획 6 차계획 7 차계획태양광실적예상진로 자료 : 제 7 차전력수급기본계획 12
40000 GWh 전력수급계획별풍력보급전망과실적 35000 30000 25000 전망의진폭! 20000 15000 10000 5000 0 실적의부진! 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 자료 : 제 7 차전력수급기본계획 5 차계획 6 차계획 7 차계획풍력실적 13
3) 석탄설비조정및개선방안 o 석탄설비추가 20기의조정방안 - 상당수는건설진행중이거나준공근접이어서취소불가 - 소수미착공설비를재검토 ( 민간설비애로 ) 하더라도석탄화력의발전량증가 - 2020년대수명 30년이도래하는석탄화력 ( 충남소재다수 ) 논의중요 (8차계획 ) o 기존및향후석탄설비의배출저감설비추가 - 영흥 3,4호기에준하는대기오염저감설비 ( 고정비증대및발전효율저하 ) - 대기오염은저감되나온실가스배출증가는지속 - 온실가스저감을위한청정석탄 (IGCC) 및관련기술진전 (CCS) 의부진 - 전세계적으로도 CCS 상용화지연으로시장형성및투자여건이위축 cf) CCS: No investment decisions were taken on new projects(iea, 2016) 14
4) 연료전환옵션 o 미세먼지문제를넘어온실가스, 발전량믹스, 지역수급불균형문제등종합접근 - 연료전환시대기오염물질 ( 미세먼지 ) 의저감가능 - 전력부문온실가스감축수단역시연료전환 (BAU 33% 감축시약 5천만톤추가감축 ) - 전통적수급체제의원전 / 석탄의고착화 (lock-in) 방지를위한발전량믹스개선필요 - 이모든것을해결하면서 발전은수도권으로!! 할수있는대안은가스발전!! o 연료전환은중장기적으로전력수급체제의지속가능성제고에도긍정적효과발휘 - 경제성 : 왜곡된비용정정과올바른경제성평가계기 - 사회성 : 원전 / 석탄 / 장거리송전망의사회적갈등완화 - 환경성 : 고위험 / 고탄소에서저위험 / 저탄소전환과정의 징검다리 - 안정성 / 믹스 : 수급안정성과발전량편중개선 다방면에서긍정적이나석탄과가스간원가격차로인한전환비용이문제 현재원가기준과아울러사회적관점에서의공정한원가재평가필요 15
5. 사회적관점에서본연료전환비용 1) 2015년기준석탄 ( 유연탄 ) 및가스발전원가 o 균등화발전원가의산정치 - 고정비의산정전제 : 가동율 85%, 할인율 5.5%, 소내소비율 4.9 및 2.6%, 환율1,120 - 연료비의산정전제 : 2014년및 2015년가격수치에서 2016년세율환원인상분반영 o 연료전환과관련된연료비격차는 1kWh당약 51원으로적지않은차이 ( 원 /kwh) 유연탄 (1000MW) 가스복합 (900MW) 고정비 20.37 13.67 연료비 41.10 92.31 발전원가 61.47 105.98 o 10% 연료전환의환경개선효과와전환비용 ( 예시 ) - 석탄발전 10% 연료전환마다 CO2: 6%, Sox/PM: 10%, NOx: 2.2% 감소 - 2015 년석탄발전량 10% 연료전환시 1 조의추가비용과평균요금 2% 상승 16
현재기준의배출저감효과와전환비용 석탄발전량연료전환 CO2 SOx NOx PM10 1GWh 전환비용 ( 만원 ) 10% -6.0 % -10.0 % -2.2 % -10.0 % 5,121 2015 년기준석탄발전의약 10% 인 2 만 GWh 전환비용 ( 조원 ) 2015 년기준평균요금인상액 ( 원 /kwh) 2015 년기준평균요금인상율 (%) 1.02 2.1 1.9% o 연료전환의애로요인 : 양자간의연료비격차에따른전환비용 - 현재의격차는세제등석탄우대와환경오염요인등을고려하지않은것 - 현재평가기준이아닌사회적관점에서연료전환비용평가필요 ( 정책추진근거 ) * 연료비의경우불공정한세제, 교차보조, 외부비용, 계통비용감안 * 저유가기조를감안하여연료비전망시나리오도고려 17
2) 발전원가의재산정 : 정책요인, 외부비용, 계통비용 o 정책요인 - 발전용연료에대한공정과세 ( 칼로리기준 ) - 발전용가스의도시가스교차보조는 5% 수치로상정 - 발전소주변지역지원금등정책비용반영 o 외부비용 - 온실가스비용 : CO2-eq - 대기오염비용 : SOx, NOx, PM10 o 계통비용 - 원격지석탄과근접가스복합의상황상정 - 계통비용중에서송전손실비용차이반영 cf) 미고려비용항목 : 관세 ( 세율및 FTA)/PM2.5(2 차 )( 자료미비 )/ 온배수피해비용 ( 자료부재 )/ 계통외부비용 일부비용항목의경우산정방법에따른차이존재 ( 상한 / 하한구분접근 ) 18
3) 정책요인 ; 공정과세와정책비용 o 발전용연료에대한동등과세 - 장기간유연탄면세였으나개소세부과및세율인상으로 2017년가스와동등과세구현 - 17년개소세인상분을미리반영하여세율인상분산정 - 수입연료인유연탄에도가스와동등수준의수입부과금과세 유연탄 (%, 원 /kg) 가스 (%, 원 /kg) 관세 기본 - 3% (6개월) 탄력 - 2% (6개월) 개별소비세 기본 30 (2017년; 인상예정수치 ) 60 탄력 33/27 (2017년; 인상예정수치 ) 42 V.A.T 10% 수입부과금 ( 추가동등과세필요 ) 24.2 안전관리부담금 - 4.8 17년세율적용시증가분 ( 원 /kwh) 3.67 0 수입부과금증가분 ( 원 /kwh) 3.85 0 19
o 정책비용 (2014 기준으로작성 ) - 발전소주변지역지원금 - 송전선주변지역지원금 - 정부의연구개발관련지원금 - 지역자원시설세는운전유지비에포함된것으로상정 - 발전량당지원금이외의항목은 2014년예산지원을당해년도발전량으로나누어산정 ( 원 /kwh, 2014년기준 ) 유연탄 가스 발전소주변지역지원금 0.15 0.10 발전소주변지역특별지원금 0.22 0.14 송전선주변지역지원금 0.26 0.00 정부연구개발관련지원금 0.09 0.06 정책비용 0.72 0.30 20
4) 외부비용 : 탄소비용과대기오염비용 o 탄소비용 - 국내계획에서는 2.5만원 / 톤적용 - IEA(2015) 는발전원가산정기준인 3.4만원 / 톤 (30$/ 톤 ) 적용 cf) IEA(2015), Projected Costs of Generating Electricity, 2015 - 탄소피해는세계동일이나사회적할인율에따라국가별차이존재 - 국내기준 2.5만원 / 톤을하한, IEA의기준 3.4만원 / 톤을상한으로설정 ( 원 /kwh) 유연탄가스 탄소비용 ( 하한 ) 19.86 8.40 탄소비용 ( 상한 ) 26.69 11.29 21
o 대기오염비용 - 대기오염비용은추정방식과자료에따라수치간의다소차이가존재함 - IMF(2014) 는각국가별발전소입지와자료를토대로외부비용을산출 cf) IMF(2014), Getting Energy Prices Right 의한국외부비용활용 - IMF(2014) 의한국수치는국내계획의외부비용수치보다높은수준 - 국내계획수치를하한, IMF(2014) 의수치를상한으로적용 ( 원 /kwh) 유연탄 가스 SOx 5.21 - NOx 3.06 2.38 PM 1.16 - 대기오염비용 ( 하한 ) 9.43 2.38 SOx 12.51 - NOx 14.15 10.98 PM2.5 0.72 - 대기오염비용 ( 상한 ) 27.38 10.98 22
5) 계통비용 : 송전손실비용 o 계통비용은송전건설비용, 송전손실비용그리고송전관련외부비용 ( 소음, 경관, 개발저해 ) - 송전관련외부비용은연구및자료미비로제외 - 송전비용중에서연료전환과직접관련되는송전손실비용만반영 - 원격지유연탄감발과인접지가스발전대체상정 o 최근의평균송전손실계수의수치를활용하여산정 유연탄 가스 평균TLF 0.998654 1.018565 연료비 44.77 92.31 연료비 /TLF 44.83 90.63 송전손실비용 ( 원 /kwh) 0.06-1.68 23
2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 6) 연료비전망 o 2015년발전원가산정이후유가하락지속으로국제전문기관들이장기간저유가전망 - 유가하락시석탄과가스간의연료비차이감소로전환비용축소 ( 유가전망의불확실성 ) - 국제기관전망상최고유가에도 2015년전망수치와유사한수준 (11$/mmbtu) o 15년연료비를원가산정시하한, 16년상반기연료비를원가산정시상한으로상정 유연탄 가스 기존전망 ( 원 /Gcal) 19,760 58,385 저유가전망 ( 원 /Gcal) 16,512 48,917 기존연료비 ( 원 /kwh) 41.10 92.31 저유가연료비 ( 원 /kwh) 34.35 77.34 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 아시아계약가격전망 (2014 실질, $/mmbtu) 전망 A 전망 B 전망 C 24
7) 발전원가의시나리오비교 o 동등과세 / 정책비용및계통비용은동일하고여타항목으로시나리오설정 * 시나리오 A: 15년연료비 + 낮은외부비용 * 시나리오 B: 16년연료비 + 낮은외부비용 * 시나리오 C: 15년연료비 + 높은외부비용 * 시나리오 D: 16년연료비 + 높은외부비용 o 현행기준의비용격차는공정과세, 정책비용, 송전손실로합계 10원정도축소 o 격차추가해소는외부비용, 연료비전망차이에의해좌우 o 시나리오분석의함의 : 전환비용의대폭축소혹은근접 - 보수적시나리오 A에서 64% 의격차축소 - 가스유리의시나리오 D에서는동등혹은근소한역전 - 고려하지않은항목이모두석탄에불리한비용이라는점감안필요 - 항목별가변성을인정하더라도사회적관점에서석탄의우위는크게축소 - 연료전환이아닌설비전환 ( 고정비차이감안 ) 의경우석탄의우위는더욱축소 25
A B C D 유연탄 가스 유연탄 가스 유연탄 가스 유연탄 가스 연료비 41.10 92.31 34.35 77.34 41.10 92.31 34.35 77.34 교차해소5% 0.00-4.62 0.00-3.87 0.00-4.62 0.00-3.87 개소세증분 3.67 0.00 3.67 0.00 3.67 0.00 3.67 0.00 부과금증분 3.85 0.00 3.85 0.00 3.85 0.00 3.85 0.00 정책비용 0.72 0.30 0.72 0.30 0.72 0.30 0.72 0.30 탄소비용 19.86 8.40 19.86 8.40 26.69 11.29 26.69 11.29 대기비용 9.43 2.38 9.43 2.38 27.38 10.98 27.38 10.98 송전손실 0.06-1.68 0.06-1.68 0.06-1.68 0.06-1.68 합계 78.69 97.09 71.94 82.88 103.48 108.58 96.73 94.36 비용차이 ( 격차축소폭 ) 18.40 (64.1%) 10.93 (78.6%) 5.10 (90.0%) -2.37 (104.6%) 26
140 원 /kwh 시나리오별석탄과가스의비용구성과격차 120 100 80 60 51.21 40 20 0-20 18.40 10.93 5.10-2.37 석탄 가스 격차 석탄 가스 격차 석탄 가스 격차 석탄 가스 격차 석탄 가스 격차 현행기준 시나리오A 시나리오B 시나리오C 시나리오D 연료비개소세증분부과금증분정책비용탄소비용대기비용송전손실교차해소 5% 격차 27
8) 정책추진근거와현실의전환비용문제 o 사회적관점에입각한연료전환비용의대폭축소혹은대등시정책추진의근거강화 o 정책근거가있더라도전력요금은현행원가기준이므로연료전환시비용부담발생 o 정책추진시연료전환에따른비용완충방안필요 - 저유가지속시사업자의내부완충가능 - 발전용의도시가스교차보조의점진적축소 - 발전용가스세제인하와원전과세 / 석탄의외부비용과세 - 중장기적으로전력요금의규제방식전환필요 28
6. 요약과시사점 : 연료전환과전력수급체제 1) 요약 o 석탄화력문제는지역차원을넘어우리나라전통적수급체제의구조적문제 - 석탄발전확대정책은이미한계를드러낸전통적수급체제의수명연장에불과 - 이로인해전력수급체제의지속가능성약화및수급간갈등과충돌심화지속전망 - 미세먼지, 온실가스, 발전량믹스, 지역수급문제등종합전략으로연료전환고려 o 연료전환의비용문제 - 전환비용이발생하나사회적관점에서대폭축소혹은근소한역전 - 그럼에도연료전환에따른현실의전기요금부담은발생 ( 완충방안필요 ) - 부담완충을위한 요금및세제의통합적접근 방식으로진행 - 연료전환이유발하는긍정적외부효과 ( 지속가능성제고등 ) 도고려 29
2) 연료전환과전력수급체제의개선 o 연료전환을위해서는전력시장의제도개선이필요 ( 급전, 거래, 정산 ) o 전력도매 / 소매요금개선및규제개혁은연료전환을위해불가피 o 연료전환을계기로전통적전력수급체제의점진적전환추진 가스발전은우리현실에서경제성, 사회성, 환경성을최대한조화시키는방안!! 국가에너지믹스및전력수급체제개선의출발점이자중장기에너지전환의징검다리!! 연료전환은단순한 발전연료의전환 을넘어서는 전력수급체제의전환!!! 30
경청해주셔서감사합니다!!! 31