[연구보고]

집단에너지 사업효과 분석을 통한 지속가능 경영전략 수립 연구

I. 연구개요

최근 난방방식 별 효율에 대한 관심이 높아지면서 이와 관련된 연구들이 많이 진행되고 있다. 그러나 기존의 효율 측정방법이 실험조건의 설정에 따라 매우 상이한 결과를 보인다는 한계점을 지니고 있음을 확인하였다.

이에 본 연구는 객관적인 난방방식 별 효율 비교를 통하여 기존 효율 측정방법의 한계점을 극복하고자 하였다. 즉, 본 연구는 순수하게 열과 전기의 생산을 위해 투입된 연료의 차이, 동일한 에너지를 투입하였을 때 발생되는 열 생산량의 차이를 통해 지역난방과 개별난방의 효율을 객관적으로 분석하여 향후 난방방식 별 효율에 대한 시사점을 제시하고 있다.

II. 연구개요 및 내용

최근 지역난방과 대체 난방방식 간의 효율 비교에 관심이 높아지면서 이를 측정하는 객관적인 방법의 요구가 높아지고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 보다 객관적인 효율 측정을 위하여 효율 측정의 두 가지 방법을 모색하고 있다.

효율 측정의 두 가지 방법으로 그 첫 번째는 에너지투입량을 기준으로 난방방식 별 효율을 비교하는 방식이다. 즉, 동일한 생산에너지(열과 전기)를 생산하기 위하여 투입되는 에너지량을 비교하는 것이다. 두 번째는 열 생산량을 기준으로 난방방식 별 효율을 비교하는 방식이다. 이 방법은 동일한 에너지를 투입하였을 때 발생되는 열 생산량을 비교하는 방식이며 단, 전기는 지역난방과 개별난방에서 똑같은 양을 생산한다고 가정한다. 한편, 객관적인 난방방식 별 효율 비교를 위하여 판매 기준으로 효율 계산 시 열 손실을 고려하고 설비의 최신성, 데이터의 통일성을 함께 고려하여 개별난방과의 효율 비교 기준을 동일하게 설정하고자 하였다. 데이터 부분은 원칙적으로 개별난방과 지역난방 모두 실적 데이터를 사용하고자 하였으며, 개별난방의 경우 자료 구득의 한계로 부분적으로 설계치를 사용하여 효율성을 측정하였다.

이러한 두 가지 연구방법을 기준으로 본 연구에서는 대구, 수원, 청주, 화성, 분양, 고양의 난방방식 별 효율 비교를 제시하고 있다.  즉, 사례연구로서 지역난방의 경우 CHP(열병합발전)와 PLB(보일러)를 모두 보유한 대구, 수원, 청주, 화성지사와 수열지사인 분당, 고양지사를 대상으로 하였고, 2009 년 실적데이터 (2010 년 경영통계)(열 손실은 10%, 15%, 20%)를 사용하였다. 개별난방의 경우 자료 구득의 한계로 설계 데이터를 사용하였는데, 보일러 효율은 개별난방보일러의 최저소비효율을 기준으로 80%, 85%, 90%, 발전효율은 한국전력의 전기 생산효율을 참고하여 30%, 40%, 50% 로 보고 각각의 경우를 모두 비교하는 방식을 제시하고 있다.

III. 연구결과 및 시사점

우선 에너지 투입량을 기준으로 지역난방과 개별난방의 효율을 비교하는 방식은 열병합발전에서 생산되는 열과 전기를 대체방식으로 동일한 에너지를 생산할 때 투입되어야 하는 연료량을 산출하여 비교하였다. 즉, 지역난방방식에서의 에너지량을 기준으로 개별난방방식에서도 같은 양의 에너지가 발생되기 위해 필요한 연료의 투입량이 얼마인지를 살펴보는 방식이다.

두 번째 연구방법으로서 열 생산량 기준의 효율 측정방식은 열전비로 효율을 계산한 에너지 투입량 기준과는 달리 CHP(열병합발전)와 PLB(보일러)를 구분하여 계산하였다. 이를 기준으로 에너지투입량 기준 연구방법과 마찬가지로 사례별 개별난방과의 열 생산량 차이를 계산하여 시스템의 효율 차이를 제시하고 있다.

연구결과 소각열을 포함하였을 때 에너지투입량 기준, 열 생산량 기준 두 가지 연구방법에서 대부분 지역난방의 효율성이 다소 높게 나타났으며 일부 사례에서만 지역난방이 개별난방보다 덜 효율적임이 나타났다. 즉, 개별난방의 발전 효율을 50%로 본 사례 (열손실 15%, 보일러효율 85% 시 분당, 고양지사), (열손실 20%, 보일러효율 90% 시 대구, 분당, 고양지사), (열손실 20%, 보일러효율 85% 시 대구, 분당, 고양지사), (열손실 20%, 보일러효율 90% 시 대구, 분당, 고양지사)에서 지역난방의 에너지 절감률과 열생산량이 개별난방보다 다소 적음을 알 수 있었다. 사례연구 결과 소각열을 포함하여 개별난방 대비 에너지절감율과 열생산량 차이를 살펴보면 무엇보다 개별난방의 발전효율이 가장 큰 영향을 미치고 그 다음으로 열손실, 보일러 효율이 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 또한 지사 별 실적과 2차 손실, 비교 대상인 개별난방의 열효율과 전기효율을 어떻게 두느냐에 따라 난방방식 별 에너지절감량 및 열 공급량에 차이가 있음을 나타내고 있다.

앞으로 이 같은 연구가 보다 객관성을 띠기 위해서는 난방방식 별 효율을 비교하는 데 있어서 무엇보다도 자료 구득성이 중요할 것으로 보인다. 더불어 실증 데이터를 분석하는 데 있어서 양적으로 더 많은 지사들의 실적을 비교 분석하여 연구결과의 객관성을 높이고, 난방방식 별 효율의 차이에 대한 면밀한 분석이 선행될 필요성이 있다.

본 연구는 개별난방과 지역난방의 효율성을 보다 객관적으로 측정하고 에너지 효율에 영향을 미치는 요인을 밝혀냄으로써 실질적인 에너지 이용 측면에서 보다 효율적 운영에 기여할 수 있을 것으로 보여진다.

임민영 연구원(myim2@assist.ac.kr)