표제지
목차
제1장 서론 14
제1절 연구의 배경 및 목적 14
1. 연구의 배경 14
2. 연구의 목적 15
제2절 연구의 범위 및 구성 19
1. 연구의 범위 19
2. 연구의 구성 21
제2장 석탄화력의 미세먼지 특성 및 저감, 환경피해 외부비용 22
제1절 미세먼지의 특성 및 감축정책 22
1. 미세먼지의 정의 22
2. 미세먼지 발생 메카니즘 23
3. 미세먼지의 인체노출과 영향 26
4. 석탄화력 미세먼지 배출 규제 및 감축 정책 27
제2절 석탄화력의 미세먼지 배출 특성 31
1. 석탄화력 미세먼지 배출현황 31
2. 석탄화력 미세먼지 배출 특성 40
제3절 석탄화력의 미세먼지 저감 53
1. 석탄화력 대기오염물질 저감 기술 53
2. 석탄화력 대기환경설비 운영현황 81
3. 석탄화력 미세먼지 감축 계획 86
제4절 석탄발전으로 인한 환경 피해비용 96
1. 환경 피해비용 추정 방법 96
2. 석탄발전의 환경피해비용 추정 사례 113
제3장 사회적 편익 분석체계 117
제1절 이론적 배경 117
1. 사회적 비용과 편익 117
2. 대기오염물질의 외부비용(External Cost) 122
제2절 환경개선 편익 산정방법 125
1. 외부비용 추정 선행연구 사례 분석 125
2. 선행연구 종합 및 분석방법 도출 167
제3절 사회적 편익 분석 방법 173
1. 환경개선 효과 산정기준 173
2. 단위당 배출저감 편익 산정 177
3. 분석대상 및 범위 183
제4장 환경개선 효과 및 사회적 편익 추정 188
제1절 미세먼지 감축 및 환경개선 효과 188
1. 미세먼지 감축 수단 188
2. 환경개선 효과 192
제2절 환경개선을 통한 사회적 편익 198
제5장 결론 및 연구의 한계 202
참고문헌 205
국문초록 215
ABSTRACT 217
[표2-1] 미세먼지(PM10) 입경별 독성 영향 26
[표2-2] 미세먼지(PM10)의 급성 및 만성 인체 영향 27
[표2-3] 석탄발전소 배출허용기준과 국가 대기 환경기준 28
[표2-4] 석탄발전소 배출기준 및 운영기준 강화 29
[표2-5] 석탄발전소 미세먼지 감축을 위한 정부 정책 30
[표2-6] 석탄발전소 가스상 물질 및 미세먼지 배출 농도 32
[표2-7] 연료원별 가스상 물질 및 미세먼지 배출 농도 32
[표2-8] B-C유와 Bio중유 미세먼지 배출농도 비교 33
[표2-9] 화력발전소 사용연료별 미세먼지 분율 34
[표2-10] 보일러 형식별 미세먼지 배출현황 35
[표2-11] 방지시설별 배가스 계통 미세먼지 평균농도 36
[표2-12] 발전연료별 여과성 및 응축성 미세먼지 분석 결과 38
[표2-13] 석탄발전시설에서의 응축성 미세먼지 연구결과 39
[표2-14] 우리나라 배출원별 대기오염물질 배출량(2017년) 41
[표2-15] 에너지산업부문 배출 비중 및 석탄에 의한 미세먼지 및 전구물질 배출량(2017년) 42
[표2-16] 공공발전부문 연료원별 배출량(2017년) 43
[표2-17] 2017년 기준 국가 전체 대비 석탄발전의 대기오염물질 현황 44
[표2-18] 대기오염물질 배출계수(대기환경보전법 시행규칙 별표 10) 45
[표2-19] 성행연구의 발전부문 미세먼지 배출계수 현황 48
[표2-20] 2차 미세먼지(PM2.5) 발생 및 전환 추정 연구 사례 52
[표2-21] 석탄의 등급별 조성(질량백분율)과 에너지함량(건조기준) 53
[표2-22] 고체연료 사용시설 설치승인기준 55
[표2-23] 유연탄 입찰안내서의 구매 규격서(사례) 56
[표2-24] 배연탈황기술의 분류 58
[표2-25] Characteristic of Denitrification Technonolgy 73
[표2-26] 하동화력 환경설비 설계기준 현황 83
[표2-27] 석탄화력 대기오염물질 평균 농도 및 운영효율 84
[표2-28] 석탄발전소 배출허용기준 대비 배출 수준 85
[표2-29] 단계별 미세먼지 저감 신기술 개발 및 적용계획 89
[표2-30] 석탄화력 가스배출 단계별 가용기술 배치도 90
[표2-31] 대기질 모델링의 특징 100
[표2-32] 역학연구의 통계모형에 따른 CR함수 추정방식과 건강영향함수 102
[표2-33] 대기오염으로 인한 건강피해비용 추정 해외 사례 103
[표2-34] 국내의 대기오염으로 인한 통계적 생명가치 추정 사례 104
[표2-35] 편익이전의 절차 및 점검 목록 106
[표2-36] 이근대 외(2018)의 환경비용 베이지언 메타회귀분석 사례 111
[표2-37] 발전원별 외부비용 1차 연구(Primary studies) 사례 113
[표2-38] 전력수급계획 수립시 발전원별 외부비용 추정 사례 114
[표2-39] ExternE(2005) 외부비용의 편익이전 연구 사례 115
[표2-40] IMF(2014)를 편익이전한 외부비용 추정 사례 115
[표2-41] 메타분석을 통한 외부비용 연구 사례(cents/kWh) 116
[표3-1] 비용편익 추정의 접근법 120
[표3-2] ExternE(2005) 대기오염물질 사회적 피해비용 129
[표3-3] 도시지역 한계 외부비용 구분 130
[표3-4] 해안지역의 한계 외부비용 131
[표3-5] EU 국가별 단위 한계비용 131
[표3-6] EU25개국 평균 대기오염물질의 환경피해 비용 133
[표3-7] 유럽 25개국 조건별 한계 외부비용 134
[표3-8] EU 국가별 발전부문 대기오염 피해비용 136
[표3-9] EU 국가별 수송부문 대기오염 피해비용 137
[표3-10] Perry et al.(2014)의 대기오염으로 인한 피해 산정 절차 138
[표3-11] 대기오염으로 인한 환경 피해비용 142
[표3-12] 대기오염물질의 연평균 PM2.5 기여농도 및 전환율(전국 평균) 147
[표3-13] 문난경 외(2019)의 미세먼지 영향경로 및 기여도 분석 절차 148
[표3-14] PM2.5 농도반응(CR)함수의 선행연구 사례 149
[표3-15] 평가 대상 인구 및 사망자 수(2015년 기준) 149
[표3-16] 사망위험감소가치(VSL) 관련 선행연구 사례 150
[표3-17] 김현노 외(2019) PM2.5 장기노출로 인한 단위 피해비용 추정 결과 151
[표3-18] 대기질 모델링 유형별 특징 152
[표3-19] 모델별 PM2.5로 인한 미국의 외부비용 비교평가 사례 157
[표3-20] RCM 모델을 이용한 미국의 대기오염물질 별 외부비용 추정 사례 157
[표3-21] 주요 1차 연구 방법론 및 대기질 모형 비교 158
[표3-22] 대기오염으로 인한 외부비용 추정 주요 1차 연구 결과 비교 160
[표3-23] 제7차 전력수급계획의 발전원별 외부비용 추정 161
[표3-24] 제8차 전력수급계획의 발전원별 외부비용 추정 162
[표3-25] 신규 및 기존 발전시설의 대기오염물질 외부비용 추정 162
[표3-26] IMF값을 이용한 대기환경 피해비용 산정결과 163
[표3-27] 대기오염물질 환경비용 산정결과 163
[표3-28] 강광규 외(2015)의 대기오염물질 외부비용(Ground-level) 164
[표3-29] 환경부(2015)의 대기오염물질 외부비용 추정 사례 164
[표3-30] 조성진 외(2015)의 대기오염물질 외부비용 166
[표3-31] 이근대 외(2018)의 대기오염물질 외부비용 167
[표3-32] 대기오염으로 인한 단위당 환경피해비용 차이 분석 사례 169
[표3-33] 1차 연구, 편익이전 연구, 메타분석 연구의 특징 170
[표3-34] 선행연구의 환경외부비용 비교(2017 원화 기준 환산) 171
[표3-35] 발전공기업의 미세먼지 감축협약 주요 내용 174
[표3-36] 석탄발전소 미세먼지 대책에 따른 발전공기업 감축목표 수립 및 상향 175
[표3-37] 독일 UBA의 발전부문과 교통부문의 대기오염 피해비용 권장 값 178
[표3-38] 독일 UBA의 연돌 높이에 따른 대기오염 피해비용 179
[표3-39] 대기오염에 따른 환경비용의 보정계수 산정 181
[표3-40] 석탄화력발전소 대기오염물질 단위당 외부비용 산정 결과 182
[표3-41] 국내 석탄화력발전소 가동 및 건설 현황(2016년 기준) 183
[표3-42] 노후 석탄화력 폐지 일정 184
[표3-43] 미세먼지 감축효과 분석체계 185
[표3-44] 분석대상 석탄화력발전소 준공 및 준공예정 현황(2019년 기준) 187
[표4-1] 발전공기업의 2030 경영목표(환경분야) 188
[표4-2] 할인율 적용한 사회적 편익 산정기준 및 결과 198
[표4-3] 미세먼지 감축을 통한 환경개선에 따른 사회적 편익 추정결과 199
[그림1-1] 연료원별 발전량 비중 변화 전망 20
[그림2-1] 연소과정에서의 입자상 물질 성장과정 24
[그림2-2] 대기오염물질의 2차 미세먼지 전환 과정 25
[그림2-3] 배가스 계통 미세먼지 측정지점 35
[그림2-4] 미세먼지 발생 특성 37
[그림2-5] 발전 연료별 FPM, CPM 배출현황 및 성분 38
[그림2-6] 미국 EPA의 오염물질 배출계수 설명 46
[그림2-7] 국내 석탄발전소 성능개선 추이 47
[그림2-8] 석탄화력 열효율 개선 기술개발 추이 47
[그림2-9] 최근 10년간 하동화력 대기오염물질 배출 원단위 변화 49
[그림2-10] 2차 미세먼지 생성 추정방법 50
[그림2-11] 석회석-석고법 탈황장치 공정도 61
[그림2-12] Nitrogen oxide formation pathway in combustion 64
[그림2-13] DeNOx process of SCR reaction and catalytic 68
[그림2-14] Schematics of SCR reaction and catalytic 68
[그림2-15] SCR Catalyst Types 70
[그림2-16] The operation of catalyst remanufacturing 71
[그림2-17] SNCR-SCR hybrid system 구성도 72
[그림2-18] CASCADE Fraction of Full-Scale SCR Catalyst Volume Needed to Achieve the Specified NOx Reduction 73
[그림2-19] 전기집진기(ESP) 내에서의 코로나 발생 및 입자포집 원리 76
[그림2-20] 전기집진장치의 코로나 방진과 분진입자의 흐름 77
[그림2-21] 전기비저항과 집진효율 관계 78
[그림2-22] 분진의 성분과 전기비저항의 관계 그래프 79
[그림2-23] 전기집진기 구조 80
[그림2-24] 미세먼지 위기관리체계 예시 81
[그림2-26] 화력발전소 미세먼지 저감 기술개발 로드맵 비전 및 목표 86
[그림2-27] SCR 성능개선 사례 91
[그림2-28] 탈황설비 성능개선 사례 92
[그림2-29] 누설식과 비누설식 GGH 비교 93
[그림2-30] 전기집진기 성능개선 사례 94
[그림2-31] 전력연구원 개발 미세먼지 자동연속측정시스템 구성도 95
[그림2-32] 건강영향함수에 근거한 대기오염 노출에 따른 건강영향 정도 101
[그림2-33] 고정효과 모형 108
[그림2-34] 메타회귀분석시 SOx 항목 추정모수 분포(예) 111
[그림3-1] 수요공급곡선에서의 소비자 편익 117
[그림3-2] 부정적 외부효과 122
[그림3-3] ExternE 영향경로분석 127
[그림3-4] 배출원으로부터 거리에 따른 오염물질 누적피해 비중 128
[그림3-5] 발전원별 외부비용 135
[그림3-6] Parry et al.(2004)의 노출영향 추정을 위한 기초자료 예시 139
[그림3-7] KEI의 환경·경제 통합분석을 위한 환경가치 종합연구 체계도 143
[그림3-8] 인간활동으로 인한 환경영향경로 및 환경가치 도출 과정 144
[그림3-9] EVIS에서의 통합분석 지원 정보(빠른검색 기능) 145
[그림3-10] 경로분석에 근거한 대기 부문 건강 피해비용 산정절차 및 방법 146
[그림3-11] 대기오염으로 인한 환경피해 모델링 구조 및 절차 153
[그림3-12] 조기사망률에 대한 CMAQ 추정치와 RCM 모델의 추정치 비율 156
[그림3-13] 발전공기업의 미세먼지 감축 이행 시간적 변화 173
[그림3-13] 독일 UBA의 미세먼지 단위당 외부비용 분류 182
[그림4-1] 미세먼지 감축을 위한 투자비 집행계획 191
[그림4-2] 감축로드맵에 의한 석탄발전소 대기오염물질 개선 효과 192
[그림4-3] 대기오염물질별 감축량 비중(2030년) 193
[그림4-4] 대기모염물질별 배출량 감축 효과 193
[그림4-5] 감축협약 전후 실제 배출량 비교 194
[그림4-6] 3차 에너지기본계획의 에너지정책 기조 및 에너지 수요 전망 194
[그림4-7] 국내 석탄발전소 설비용량 및 발전기 대수 증감 현황 및 전망 195
[그림4-8] 2030년 이후 대기오염물질 배출량 감소 전망 196
[그림4-9] 대기오염물질 감소에 따른 PM2.5 발생량 감소 추이 196
[그림4-10] 대기오염물질의 PM2.5 생성 기여도 변화 197
[그림4-11] 선행연구와 비교한 사회적 편익의 크기 200