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자료명/저자사항
신재생에너지 경제성 분석 : 최종보고서 / 재정경제부 인기도
발행사항
과천 : 재정경제부, 2007
청구기호
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자료실
전자자료
내용구분
연구자료
출처
외부기관 원문
면수
192
제어번호
NONB1200801340
주기사항
연구기관 : 한국에너지기술연구원
연구책임자 : 박순철
원문
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표제지

요약문

목차

제 1 장 서론 15

제 2 장 수력 발전 17

제 1 절 서론 17

제 2 절 수력발전소의 경제성분석 18

1. 수력발전소의 투자비 산정 18

2. 수력발전소의 편익분석 기법 20

3. 발전단가 및 건설단가의 산정 20

4. 정부의 2차 신재생에너지 기본계획 23

5. 정부의 연차별 수력 보급추진계획 23

제 3 절 유가상승 등 주요변수 변화에 대한 민감도 분석 24

1. 수력발전소의 경제성 확보 가능한 유가 24

2. 신ㆍ재생에너지의 경제성 확보의 유가수준 25

제 4 절 기존 화석연료(석유,석탄,가스)와의 대체 가능성 26

1. 국산수차 사용시 수입대체효과 26

2. 에너지절약, 대체에너지 및 CO₂저감효과 26

제 5 절 수력 자원량 분석 27

1. 이론 포장수력 27

2. 수력 개발가능자원 28

제 6 절 해외 분석 사례 28

1. 외국의 소규모 수력발전소 운영현황 28

2. 유럽연합(EU)의 소규모 수력 포텐셜 및 개발목표 29

3. 해외 소규모 수력발전의 건설단가 및 운전유지비율 30

제 7 절 국내 소규모 수력개발 현황 31

1. 소규모 수력발전의 정의 31

2. 국내의 소규모 수력발전소 운영현황 31

3. 국내의 기술개발 및 수차개발 현황 32

4. 정부의 전력매입단가 변화 추이 36

제 8 절 결론 37

참고문헌 38

제 3 장 풍력 발전 40

제 1 절 풍력발전시장 현황 및 전망 40

1. 세계 풍력발전시장 현황 및 예측 40

2. 국내 풍력발전보급 추이 및 전망 43

제 2 절 국내 풍력발전의 경제성 - 풍력발전원가 48

1. 현재 국내 적용 풍력발전 기준가격 48

2. 풍력발전원가 산정방식 및 기준지표 50

3. 풍력발전원가 산정을 위한 사례 검토 53

4. 국내 풍력발전 기준가격(풍력발전원가)의 적용 54

5. 현행 풍력발전 기준가격에 대한 평가 및 개선점 55

제 3 절 세계풍력시장에서의 풍력발전단가 58

1. EWEA 풍력발전의 경제성 개요 58

2. 2003년 기준 풍력발전단가 59

3. 풍력발전단가 감소 추이 61

4. 풍력발전의 기존전력생산 회피비용 61

5. 외부비용과 풍력발전 우대가격 63

제 4 절 향후 추이와 주요변수에 따른 민감도 분석 63

1. 향후 적용 국내 풍력발전단가 63

2. 국내 풍력발전원가 민감도 분석 65

3. 시장확장에 따른 풍력발전원가의 감소 추이 67

4. 연구개발에 따른 풍력발전원가의 감소 추이 68

제 5 절 국내 풍력발전 가용자원 분석 68

1. 가용 풍력자원의 개요 68

2. 풍력발전 가용자원의 특성 70

3. 국내 풍력발전 가용자원의 산정 73

4. 국내 풍력발전 가용자원에 대한 평가 76

참고문헌 78

제 4 장 태양광 발전 80

제 1 절 태양광발전 기술 개요 80

1. 태양광발전의 원리 및 가격구성 80

제 2 절 태양광발전의 경제성 평가방법 83

제 3 절 태양광발전의 경제성 분석 및 문제점 83

제 4 절 국내 태양광발전의 경제성 분석검토 86

1. 태양광발전의 경제성 입력지표 분석 86

2. 태양광발전의 발전단가 산정기준 87

3. 태양광 발전의 경제성 평가분석 91

제 5절 국내외 시장 동향 및 경제성 분석 사례 92

1. 국내 태양광발전의 시장동향 92

2. 국외 태양광발전의 시장동향 및 경제성 분석사례 94

제 6절 결언 98

참고문헌 99

제 5 장 바이오 연료 101

제 1 절 해외 사례 101

1. 바이오에탄올 101

2. 바이오디젤 105

3. 바이오연료 생산 비용의 민감도 평가 108

제 2 절 국내 110

1. 바이오에탄올 110

2. 바이오디젤 123

제 6 장 지열 126

제 1 절 기술개요 126

1. 지열이용 히트펌프 시스템의 냉난방사이클 127

2. 지열이용 히트펌프 시스템의 종류 및 특징 128

제 2 절 국내외 보급 현황 131

1. 국내 보급현황 131

2. 국외 보급현황 133

제 3 절 경제성 분석 135

1. 수직밀폐형 지열이용 히트펌프 137

2. SCW 지열이용 히트펌프 143

제 7 장 태양열 발전 149

제 1 절 경제성 분석 기법 149

1. 대상 발전시스템 150

2. 분석을 위한 주요 변수 및 지표 151

제 2 절 발전 시스템별 비용 152

1. PTC 152

2. Tower(Molten Salts) 153

3. Tower(Sat. Steam) 156

4. Dish 158

제 3 절 시스템별 발전량 및 년간 가동율 160

1. 발전량 160

2. 년간 가동율 160

제 4 절 균등화 발전원가 (LEC) 161

제 5 절 민감도 분석 162

1. 시스템 규모 162

2. 직달 일사량 163

3. 발전 효율 164

4. 최소 및 최대 발전원가 비교 165

제 6 절 국외 경제성 분석 사례 및 비교 166

제 8 장 수소연료전지 169

제 1 절 연료전지 경제성 분석 개요 169

1. 접근 방법 169

2. 경제성 분석 방법 170

제 2 절 산업용 250kW급 MCFC 경제성 분석 172

1. 연료전지 발전 단가 및 전망 분석 172

2. 투자 회수 기간 분석 176

3. 설비단가, 정부 보조금 등 주요 변수에 따른 민감도 분석 177

제 3 절 가정용 1kW급 PEMFC 경제성 분석 182

1. 연료전지 발전 단가 및 전망 분석 182

2. 투자 회수 기간 분석 186

3. 설비단가, 정부 보조금 등 주요 변수에 따른 민감도 분석 187

〔별지 제4호 서식〕평가결과서 192

[표 2- 1] 가정된 계산상수 21

[표 2- 2] 정부의 2차 신재생에너지 기본계획 23

[표 2- 3] 연차별 수력 발전 보급계획 24

[표 2- 4] 수력발전의 경제성 확보의 유가수준 25

[표 2- 5] 신ㆍ재생에너지의 경제성 확보의 유가수준 26

[표 2- 6] 국산수차 사용시 수입대체효과 26

[표 2- 7] 에너지절약, 대체에너지 및 CO₂저감효과 27

[표 2- 8] 세계의 소규모 수력발전소 운영현황 29

[표 2- 9] 해외 소규모 수력발전의 건설단가 및 운전유지비율 31

[표 2-10] 소규모 수력발전소 건설 및 운영현황 32

[표 2-11] 소규모 수력발전 관련 기술개발 실적 33

[표 2-12] 정부 전력매입단가의 변화 추이 37

[표 2-13] 조정된 정부의 전력매입단가 37

[표 2-14] 에너지절약, 대체에너지 및 CO₂저감효과 38

[표 3- 1] 세계 풍력발전 전력수요 분담률 43

[표 3- 2] ‘2차 기본계획’에 의한 국내 풍력발전보급 예상(목표) 45

[표 3- 3] 2006년 말 기준 세계 각국 풍력발전설비 이용률 현황 46

[표 3- 4] 이용률 23%에 의한 풍력발전보급 예상 설비용량 46

[표 3- 5] 풍력에너지 발전차액 기준가격(‘06. 10) 48

[표 3- 6] 한국전력거래 평균정산단가(2001~2006; 원/kWh) 48

[표 3- 7] 한국전력 계약종별 판매단가(2001~2006; 원/kWh) 50

[표 3- 8] 경제성평가를 위한 기본적 재무지표 51

[표 3- 9] 국내 풍력발전원가 산정 기준지표 53

[표 3-10] 풍력발전 기준가격 결정을 위한 사례 54

[표 3-11] 국내 풍력발전 기준가격 적용 55

[표 3-12] 풍력발전원가 재산정 결과 55

[표 3-13] 향후 적용 풍력발전 기준가격 64

[표 4- 1] 태양광발전의 경제성 분석을 위한 재무지표 87

[표 4- 2] 태양광발전의 경제성 평가분석 91

[표 4- 3] 국내 태양광발전의 경제성 예측분석 92

[표 4- 4] PV2030년 태양광발전 기술개발 목표(일본) 96

[표 4- 5] 태양광발전 산업의 목표(일본) 96

[표 4- 6] 태양광발전 기술개발 목표 및 전망(미국) 97

[표 4- 7] 태양광발전 기술개발 목표 및 전망(유럽) 98

[표 5- 1] 바이오에탄올 생산 원료별 가격 (자료: DTF, 2003) 102

[표 5- 2] 옥수수로부터 바이오에탄올 생산 공정비 분석 (USDA, 2002) 104

[표 5- 3] 지역별 공정 비용 환산 인자 (DTF, 2003) 105

[표 5- 4] 옥수수로부터 바이오에탄올 생산시 부산물 가치 (USDA, 2002), 105

[표 5- 5] 바이오디젤 원료 비용 106

[표 5- 6] 유채 바이오디젤 생산 공정의 항목별 비용 분석 107

[표 5- 7] 원료비 10% 상승에 따른 바이오연료 생산 비용 변화 109

[표 5- 8] 공정비용 10% 상승에 따른 민감도 109

[표 5- 9] 무수 에탄올 국내 도입 예상 가격 (메탄올 탱커 이용) 111

[표 5-10] 일본에서의 에탄올 혼합 연료(E3) 도입에 따른 추가 시설비의 산정 기관간 비교 112

[표 5-11] MTBE 대체 바이오에탄올 사용시의 총 추가 비용 추정, 원/L 114

[표 5-12] 제반 비용을 포함한 바이오에탄올 도입 추정 가격 114

[표 5-13] 주요 국제 시장의 MTBE 가격, 원/L 116

[표 5-14] MTBE의 국내 도입 추정가격 116

[표 5-15] 원유가에 따른 MTBE와 무수 에탄올 도입 추정 가격 117

[표 5-16] MTBE와 바이오에탄올의 가격 비교 118

[표 5-17] 휘발유와 무수 에탄올 가격 비교, 원/L 119

[표 5-18] 휘발유와 바이오에탄올의 가격 비교, 원/L 120

[표 5-19] 향후 유가 시나리오에 따른 휘발유와 바이오에탄올의 가격 비교 120

[표 5-20] 고 함량 바이오에탄올 도입에 의한 휘발유 대체시 세수 결손 예상액, 억원 121

[표 5-21] 국내 (음료용) 에탄올 원료 사용 현황 122

[표 6- 1] 지역별 건물용도에 따른 보급량 132

[표 6- 2] 지역별 용량분포에 따른 보급량 133

[표 6- 3] 대안의 경제성 평가 방법별 특징 136

[표 6- 4] 전력요금 137

[표 6- 5] 에너지소비량 및 비용 139

[표 6- 6] 초기투자비 비교 141

[표 6- 7] 투자비회수기간 142

[표 6- 8] 에너지소비량 및 비용 145

[표 6- 9] 초기투자비 비교 147

[표 6-10] 투자비회수기간 148

[표 7- 1] 단위 발전시스템 규모 151

[표 7- 2] 주요 지표별 입력값 및 고려사항 151

[표 7- 3] PTC 발전시스템 주요 설계 데이터 152

[표 7- 4] PTC 발전시스템 고정비 및 년간 유지 보수 비용 153

[표 7- 5] Tower(Molten Salts) 발전시스템 주요 설계 데이터 154

[표 7- 6] Tower(Molten Salts) 발전시스템 고정비 및 년간 유지 보수 비용 155

[표 7- 7] Tower(Sat. Steam) 발전시스템 주요 설계 데이터 156

[표 7- 8] Tower(Sat. Steam) 발전시스템 고정비 및 년간 유지 보수 비용 157

[표 7- 9] Dish 발전시스템 주요 설계 데이터 158

[표 7-10] Dish 발전시스템 고정비 및 년간 유지 보수 비용 159

[표 7-11] 발전시스템별 연간 순발전량 160

[표 7-12] 발전시스템별 년간 가동율 160

[표 7-13] 기준 시스템별 균등화 발전원가(LEC) 161

[표 7-14] 시스템 규모의 변화에 따른 균등화 발전원가 변화 162

[표 7-15] 직달일사량의 변화에 따른 균등화 발전원가 변화 163

[표 7-16] 발전 효율의 추가 상승에 따른 균등화 발전원가 변화 164

[표 7-17] 발전 효율의 추가 상승에 따른 균등화 발전원가 변화 165

[표 7-18] 유럽 및 미국의 유사분석 결과 및 비교 166

[표 8- 1] 분산발전용 연료전지 종류 170

[그림 2- 1] 수력발전 타당성 흐름도 19

[그림 2- 2] 1MW 미만 수력발전소의 건설단가에 따른 발전원가 및 투자비회수기간의 변화 22

[그림 2- 3] 1MW 이상 수력발전소의 건설단가에 따른 발전원가 및 투자비회수기간의 변화 23

[그림 2- 4] EU의 소규모 수력포텐셜 30

[그림 2- 5] 2015년까지 설치예정 용량 30

[그림 2- 6] 튜브 수차의 외형 34

[그림 2- 7] 횡류형 수차의 외형 34

[그림 2- 8] 저낙차용 수차의 외형 34

[그림 2- 9] 카프란 수차 외형 35

[그림 2-10] 입축프로펠러 수차의 외형 35

[그림 2-11] 프란시스 수차의 외형 35

[그림 3- 1] 세계 풍력발전시장 현황 40

[그림 3- 2] 세계 풍력발전 신규 설비용량 예측 41

[그림 3- 3] 세계 풍력발전시장 예측 42

[그림 3- 4] 국내 풍력발전보급 계획 대비 실적 추이 44

[그림 3- 5] 국내 풍력발전보급 전망 47

[그림 3- 6] 한국전력거래 2006년 정산단가(원/kWh) 49

[그림 3- 7] 한국전력 2006년 계약종별 판매단가(원/kWh) 50

[그림 3- 8] 국내 풍력발전 기준가격 감소율 적용 54

[그림 3- 9] 입지 및 투자할인율에 따른 풍력발전단가(2001 가격) 60

[그림 3-10] 입지별 규모에 따른 풍력발전단가(2001 가격) 61

[그림 3-11] 나라별 기존발전단가(2001 가격기준) 62

[그림 3-12] 국내 풍력발전 기준가격 감소율 적용방식 65

[그림 3-13] 설비단가, 운전유지비율 및 설비이용률에 따른 민감도 66

[그림 3-14] 설비단가별 설비이용률에 따른 민감도 66

[그림 3-15] 시장규모 확대양상에 따른 향후 풍력발전단가 67

[그림 3-16] 세계 연평균 풍속 분포도 69

[그림 3-17] 저해상도 한반도 바람지도 70

[그림 3-18] 풍력발단단지의 배치 72

[그림 3-19] 상업용 풍력발전설비 대형화 추이 73

[그림 3-20] 국내 풍력발전보급 가능지역 분포 75

[그림 3-21] 세계 풍력발전 가용자원과 2020년 전력수요량 76

[그림 3-22] 2020년 국내 전력수요 12% 충족 해상 풍력발전단지 소요면적 77

[그림 4- 1] 태양전지의 기본 구조 및 발전 원리 81

[그림 4- 2] 태양광발전 시스템의 기본구성 82

[그림 4- 3] 태양광발전 시스템의 가격구성 83

[그림 4-4] 국내지역별 최적경사각(degree) 90

[그림 4-5] 국내지역별 일별평균 최대경사면일사량 (kWh/m2ㆍday) 90

[그림 4- 6] 국내 태양광발전의 누적설치현황 93

[그림 4- 7] 연도별 세계 각국의 태양전지 생산량 95

[그림 5- 1] 미국의 단위 면적당 옥수수 평균 수확량 102

[그림 5- 2] 당질계 원료로부터 바이오에탄올 생산 공정도 (DTF, 2003) 103

[그림 5- 3] 전분질계 바이오에탄올 생산 공정도 (DTF, 2003) 103

[그림 5- 4] 전 세계 바이오디젤 원료 사용 현황 106

[그림 5- 5] 바이오디젤 생산 공정도 107

[그림 5- 6] 바이오디젤 생산 규모에 따른 투자비 민감도 분석 107

[그림 5- 7] 바이오디젤 경제성에 미치는 주요 영향 인자의 기여도 (KOnar,1998) 108

[그림 5-8] 폐식용유를 이용한 바이오디젤 생산원가 구성 124

[그림 5-9] 대두유를 이용한 바이오디젤 생산원가 구성 124

[그림 6- 1] 지열이용 히트펌프 시스템 냉난방사이클 128

[그림 6- 2] 지열이용 히트펌프의 지열이용방식 130

[그림 6- 3] 연도별 지열이용 히트펌프 보급용량 [누락] 132

[그림 6- 4] 상용 냉난방시스템의 효율 134

[그림 6- 5] 지열이용 히트펌프 시스템과 공조시스템의 지역별간 에너지지용 비교 135

[그림 6- 6] 지열이용 히트펌프 시스템과 공조시스템의 이산화탄소 발생량 비교(미국) 135

[그림 6- 7] 수직밀폐형 지열원 히트펌프 137

[그림 6- 8] SCW 지중열교환 시스템 143

[그림 7- 1] 태양열 발전시스템 분류 (좌에서 우로 PTC, Tower, Dish) 150

[그림 7- 2] PTC 발전시스템 고정비 구성 비율 153

[그림 7- 3] Tower(Molten Salts) 발전시스템 고정비 구성 비율 155

[그림 7- 4] Tower(Sat. Steam) 발전시스템 고정비 구성 비율 157

[그림 7- 5] Dish 발전시스템 고정비 구성 비율 159

[그림 7- 6] 기준 시스템별 균등화 발전원가(LEC) 161

[그림 7- 7] 시스템 규모의 변화에 따른 균등화 발전원가 변화 162

[그림 7- 8] 직달일사량의 변화에 따른 균등화 발전원가 변화 163

[그림 7- 9] 발전 효율의 추가 상승에 따른 균등화 발전원가 변화 164

[그림 7-10] 발전 효율의 추가 상승에 따른 균등화 발전원가 변화 165

[그림 7-11] 미국 S&L사의 DOE 용역과제 분석보고 (2003년) 167

[그림 7-12] World Bank 분석 보고서 (2005년): CSP는 태양열발전을 의미 168

[그림 7-13] 태양열 발전시스템 보급에 관한 EU Road-Map(ECOSTAR, 2005년) 168

[그림 8- 1] 년차별 연료전지 발전 단가 예측 176

[그림 8- 2] 설비단가 변동에 따른 발전단가 변동 178

[그림 8- 3] 설비단가 변동에 따른 투자회수기간 변동 179

[그림 8- 4] 설치보조금 변동에 따른 투자회수기간 변동 180

[그림 8- 5]는 발전차액 기준가격 변동에 따른 투자회수기간 변동 181

[그림 8- 6] 년차별 연료전지 발전 단가 예측 185

[그림 8- 7] 설비단가 변동에 따른 발전단가 변동 188

[그림 8- 8] 설비단가 변동에 따른 투자회수기간 변동 189

[그림 8- 9] 설치보조금 변동에 따른 투자회수기간 변동 190

[그림 8-10] 발전차액 기준가격 변동에 따른 투자회수기간 변동 191

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