외부비용NEA2018

본 자료는 OECD/NEA가 2018년도에 발간한 『전기공급 총비용(The Full Costs of Electricity Provision)』의 Executive Summary를 요약한 것입니다.

배경

• 전기의 생산과 소비는 선진 시장경제의 모든면에 영향을 주며, 전기경제의 중요한 척도는 전기 가격과 생산 비용임
• 그러나 이제까지의 전기가격은 전기공급 비용 전모를 대표하고 있지 않았음

- 즉 전기공급에 따른 사회적 환경적 영향이 시장 가격에 반영되지 않았음

- 사회 환경에의 영향으로 생기는 비용(외부비용)의 전체회계 처리는 여전히 지난한 과제이며 견실한 결과를 얻기까지는 다년간의 체계적 대규모 연구가 요구됨

• 아직 연구가 많이 남았지만 외부비용 이슈는 너무나 중요하기 때문에 이에 관한 현재까지의 연구를 요약 종합한 보고서를 발간하기로 결정. 보고서 발간을 통해

- 외부비용 반영 전체발전비용에 대한 새롭고 보다 종합적인 연구를 촉발시켜

- 정책결정자와 대중이 보다 나은 정보를 갖고 지속가능 전기체계를 정할 수 있도록 함

총비용: 주요 개념, 계량화, 내부화

공급전기 비용 구성도

공급전기의 비용 구성

• 발전소 단계 비용 (건설비, 연료비 및 인건비 등의 운영비)
• 전력망 단계 비용 (운전예비율 유지 비용 포함 특히 재생에너지의 간헐성 관련)
• 외부비용

- 대기오염

- 기후변화

- 대형 사고

- 토지사용 및 자연자원 고갈

- 사회적 비용(에너지/전기 안보, 고용, 사회통합, 기술혁신, 경제발전)

† 과다한 외부 비용 산출을 방지하고 올바른 내부화를 위하여 정부와 조정자의 개입이 긴요

외부비용의 계량화와 내부화

• 내부화가 사회 전체의 웰빙을 향상시킬 것으로 지속적으로 이를 추진하되 요금인상은 최소화

- 비용구성 단계별로 각 발전원에 대해 내부화시켜 대체효과를 유도하고 총비용을 최소화

- 필요시 보상방안 제시를 통한 배분결과 후유증 해소

• 외부비용 계량화에 기초한 총비용 회계는 논란이 많은 주제

- 토론과 정책결정이 가능할 수준의 옵션간 크기 배열 정도의 외부비용 추정치를 제공하되

- 순위를 정하는 것이 아니라 이슈들을 이해하고 주의를 환기시켜

- 전력분야 정책결정과 내부화가 잘 이루어지도록 하는 것이 목적임

발전소 단계 비용

• 전원별 발전소 단계 비용 비교는 NEA 가 오래전 부터 주기적으로 평가하고 개정해 왔음

- 원전과 석탄화력간 발전 비용 비교 보고서를 1983년에 최초 발간

- 1989년 부터 IEA와 공동으로 발전원별 균등화 전력비용(LCOE) 보고서 발간

• 균등화 전력비용(LCOE)

- 발전원별로 수명기간 동안 지출되는 할인비용을 생산된 전력으로 나누어 평균한 것

- 규제 전력시장에서 전력사업자에게 투자선택 정보를 제공하는데 유용

- 규제해제 저력시장에서는 시기에 따른 수익변동폭 과다로 적용성이 떨어짐

† 몇가지 제약에도 LCOE는 이것이 갖는 투명성과 단순성으로 매력적인 일차 참고자료임

• 
  할인율과 발전소단계 비용(급전용)

• 
  할인율과 발전소단계 비용(비급전용)

전력망 단계 비용

• 망 단계 계통비용은 수직분할 된 전력계통에서 항상 있어 왔지만 최근 수년간 논의 초점은 변동성 재생에너지(VRE)에 의한 망 비용 영향으로 옮겨가고 있음

• 재생에너지 도입이 망 단계 계통 비용에 미치는 영향

1. 프로파일 비용

- 재생에너지의 출력 변동성 관련 비용

- VRE 발전이 있을 시, 잔여부하는 일반적으로 더 비싼 가격으로 공급됨

- 따라서 VRE 비용이 발전단계에서는 기저부하 발전비용과 비슷하다 하더라도 일반적으로 망 단계에 가서는 더 비싸짐

2. 균형 비용

- 전력생산 예측 오류나 예상치 못한 발전소 고장으로 인한 전력생산 불확실성 관련비용

- 불확실성을 대처할 수 있는 설비 예비율의 유지 필요

- VRE의 전력 생산 불확실성은 재래식 발전소의 비효율을 유발하는 출력증감발로 이어지고 이는 결국 계통비용 증가로 이어짐

3. 망 유지 및 접속 비용

- 발전소는 모두 어느 정도의 부지 제약이 따르지만 이의 영향은 VRE가 더 심함

- 부지위치에 따라 새로운 송전선을 가설하거나 용량 증가 필요

- 분산 태양광 비중이 커지면 여기서 생산된 잉여전기를 수용하기 위하여 상당한 배전망 투자가 필요

- 해상풍력의 경우 대개 인접 송전망까지 연결이 필요하므로 접속비용 증가.

• 망 비용의 계량화 및 비용 결정에 영향 주는 여러 인자들

- 망 계통의 복잡성과 비용 평가자의 개인적 특성

- 분석대상 기간, 기술의 특성과 발전비중

- 전원믹스 구성, 미래기술의 가용성과 비용 등에 관한 가정

† 망 계통 비용 추정치는 많은 불확실성을 내포하므로 다른 계통이나 맥락으로의 외삽은 쉽지 않음

• 그림 ES3는 여러가지 급전 및 재생 기술에 대한 전력망 단계의 계통비용 구성을 예시적으로 나타냄

† 재생에너지의 전력망 계통비용이 보다 높게 나타났으며 재생에너지 비중이 커질수록 비례하여 증가

† 급전가능 기술들의 망 계통 비용은 재생에너지 대비 적어도 한 단위 작게 즉 1/10 미만으로 나타남

• 
  재생에너지발전비중에 따른 전원별 전력망 단계 비용

기후변화 영향

• 많은 국가에서 온실가스 배출 감축을 정책우선 순위에 두어 왔으나 다음의 이슈로 기후변화 영향을 계량화하는데 어려움

① 다른 차원의 불확실도

② 미래 영향의 할인 방안

③ 이해당사자간의 형평성 이슈

• 사회적으로 최적이라고 생각되는 방출량과 산업혁명 이전의 지구평균기온 대비 섭씨 2도 증가를 기준으로 기후변화 한계비용 분석

• 
  시나리오(500 ppm과 450 ppm)별 한계완화비용(MDC : Marginal Abatement Costs)

공기오염

• 전력 생산에서 내부화 되지 않은 가장 큰 비용요소는 공기오염임

- 다양한 크기의 미세먼지, 지표면 오존, 황산화물, 질산화물과 납 등 오염물질의 배출은 화석연료의 연소로 발생

† 이들 오염물질이 호흡계통에 영향을 주고 질병이나 조기사망에 이르게 함

- WHO에 따르면 건강을 위협하는 가장 큰 환경위험인자가 공기오염임

- 조사에 의하면 2012년 한 해에 700만명이 공기오염으로 조기 사망

† 3백만명이 실외 공기 오염, 430만명이 가정의 공기오염 때문인 것으로 나타남

• 공기오염은 주로 개발도상국의 문제이지만 최근의 연구에 따르면 OECD 국가에서 공기오염으로 인한 사회복지 손실 추정액이 총 GDP의 3%인 1조달러를 상회

• Burtraw 등이 수행한 2012년의 메타연구는 지난 20년 동안 외부비용에 대하여 수행된 4개의 주요 연구결과를 요약

• 
  외부비용 연구 결과요약

• 불확실도, 인구밀도, 바람에 의한 분산모델 등 논의거리가 남아있지만, 기존 연구를 토대로 몇 가지 예비결론 도출이 가능함

† 석탄이 유류 보다 피해가 더 크며 기후변화 영향을 고려하면 차이는 더욱 커질 것임

† 원자력의 외부비용은 희박한 확률의 사고로 인한 막대한 피해를 반영하더라도 낮음

† 태양광과 풍력은 사용단계에서는 오염물 배출이 없는 에너지원이지만 전체 라이프 사이클로 보면 영향이 발생

• 위 표는 기후변화 영향을 포함하지 않고 있음

- 화석연료 연소가 온실가스와 공기오염의 주 원인이기 때문에 이 둘 사이의 상승효과는 명백

- 온실가스를 저감하면 공기오염이 낮아지지만 공기 오염 완화가 반드시 온실가스 저감으로 이어지지 않음

대형사고 비용

• 자연재난이나 인재로 인한 피해 건수가 지난 30년간 지속적으로 증가

- 인구증가와 세계경제성장, 산업화, 도시화, 해안 등 재난 취약지구 개발, 복잡하고 상호 연계된 기반시설 등이 증가의 원인

- 인명 피해와 경제적 손실의 가장 큰 원인은 자연재난임

- 인재만 따지면 교통사고가 약 60 %로 1위이고 그 다음이 에너지 분야 사고임

• 중대사고 기인 외부비용은 일상적인 공해나 탄소 배출 비용에 비하면 대여섯 단위 낮게 즉 수십만~ 수백만분의 1에 해당

• 중대사고는 미디아와 대중의 주목을 끌며 집중적인 언론 보도가 사고 확률과 위험에 대한 대중의 인식을 과대평가 시킴

- 많은 사상자를 냈지만 보도가 덜 된 사건에 비하여 사망자가 적지만 집중적으로 보도 된 재난의 사망 확률을 더 크게 인식

† 사실기반의 중대사고 영향 정보가 대중과 정책결정자에게 전달되어 함

토지 사용 변화와 자연자원 고갈

• 전기 생산 형태에 따라 영향의 크기와 기간이 다름

• 토지사용 변화로 야기되는 가장 중요한 외부비용은 지역 생태계에의 영향임

- 연료 추출, 전기생산, 폐기물 처분을 포함하는 전체 연료 사이클 고려시 대부분의 전력원은 상당한 토지를 사용

† 가장 많은 토지소요 전력원은 단연 바이오매스

- 전력 생산이 수질에 미치는 영향은 채굴을 제외하고는 제한적

• 비재생 전력원의 자원고갈 이슈는 정책결정과정에서 주요 고려대상이 되지 않음

- 석유, 가스, 우라늄 같은 저부가 가치 상품은 유동성이 풍부한 국제 시장에서 대규모로 거래

- 시장참여자는 장기적인 자원고갈을 잘 인지히며 고갈이 진짜로 우려 된다면 가격에 즉시 반영됨

- 자원고갈 우려에 대한 정책결정 관점의 가장 좋은 대응방안

† 기존 시장을 가능한 개방적이고 경쟁적으로 유지

† 자원 가용성 정보를 폭 넓게 공유

에너지 및 전기 공급안보

• 에너지 특히 전기에 대한 지속적인 가용성과 공급성은 현대사회의 필수불가결한 조건임

- 많은 나라 정부가 에너지 및 전기공급 안보를 증진시킬 수 있는 정책과 전략을 개발

• 에너지공급안보의 계량화 일환으로 NEA는 공급 안보 지표인 SSDI(단순화 수급 지수)를 개발

- SSDI 지표상으로는 대부분의 OECD 국가에서 에너지 공급안보가 지난 40년 동안 엄청나게 개선

- 이러한 개선은 원전 도입, 에너지 밀도 저감과 석탄, 오일, 가스 등 연료 수입 다변화에 기인

• 원자력, 수력, 풍력, 태양광 같은 저탄소 기술들은 에너지공급안보 측면에서 매력적인 특성을 보유

- 그러나 내부 또는 기술공급 안보 관점의 기여도는 서로 다름

- 모든 저탄소 기술들이 저마다 에너지공급 안보에 기여할 수 있는 체제 수립 필요

- 급전과 비급전 저탄소 전원간 차이를 반영하여 내부화 필요

전력분야에서의 고용창출

• 고용을 외부인자로 고려하는 것은 높은 고용률이 사회 통합과 웰빙에 기여하기 때문임

- 각각 기술에서 요구되는 일자리의 양뿐만 아니라 질도 함께 고려

- 다른 조건이 같다면, 근로자 자격이 높을수록, 고용기간이 길수록 사회통합의 긍정적 외부성은 증가

• 운전과 제조를 포함하면 원자력이 다른 발전형태보다 노동집약적임

• 사회통합과 지역발전 측면의 긍정적 파급효과와 연관있는 교육 요건 또한 원자력이 재생에너지 보다 높음

에너지 혁신이 경제 성과와 성장에 주는 효과

• 에너지 분야의 기술변화가 거시경제에 기여하는 측면

① 부가 소득 및 고용

② 값싸고 안정적 에너지 공급에 의존적인 경제, 사업체, 가정의 기능발휘

③ 공급과 수요 양 측면에서 발생하는 혁신과 파급의 물결

• EU의 에너지 연구개발 지원 경향이 눈에 띄게 바뀌었음(EC, 2016a)

- 2000년이후 재생에너지에 대한 공적 예산은 5배, 에너지 효율 분야도 2배 증가

- 원자력의 경우, 1980년에 연간 80억불(대부분 핵분열)에서 오늘날 30억불(핵융합이 더 큼)로 급감

• 한 기술이 모든 문제를 해결할 수 없기 때문에 정책적 지원은 저탄소 기술 전반에 폭 넓게 적용 필요

- 연구개발 지원과 다른 수단을 결합하는 방안도 고려

† 예로 공기오염세 도입시 청정기술 혁신을 위한 지원책(예, 추가적인 연구 보조금 등) 보완

• 유망 신 청정 기술에 대한 정책측면의 여론 조성 필요

• 기술 혁신 정책은 장기 전망의 포트폴리오를 사용하여 정책의 일관성 유지 필요

전력분야에서 총비용회계의 정책적 함의

• 전기의 생산과 소비는 사람의 건강과 수명, 환경에 나쁜 영향을 주는 큰 인자

• 외부효과, 외부성 또는 사회적 비용에 대한 응용 경제학적 연구는 종종 전기 분야에서 시작

- 1990년대와 2000년대 초반에 여러 분야의 최고수준 전문가들이 전기공급의 총비용에 대한 일련의 연구를 수행

- 이들 연구 결과물의 많은 부분은 오늘날에도 여전히 유의미

† 사회적 비용 추정치는 많은 불확실성을 보여주고 있지만 이들 연구들이 찾아낸 핵심적 문제점들은 수렴

내부화되지 않은 비용요소; 공기오염, 기후변화, 망계통비용

• 일상적 전기생산 과정의 외부비용은 발전 전후의 생애 비용과 대형 사고 비용보다 한 자리 단위 이상 큼

- 채광과 수송도 사회비용이 있으나 공기오염 비용에 비하면 매우 작고 특정 지역에 국한

- 원자력의 경우 후행주기에서 해체와 폐기물보관이 큰 비용요소이나 이들 비용은 이미 내부화 되어 소비자 요금과 세금에 반영

• 에너지 산업의 대형사고는 생애기간 동안 그 발생 확률이 희박하기 때문에 총비용회계에서 크게 중요하지 않으나 언론과 대중의 엄청난 관심을 유발

- 기름 유출이나 원전사고는 이것으로 인한 피해나 인명손실에 비하여 엄청나게 큰 언론과 정책당국자의 주목을 받음

- 반면, 가장 많은 사상자를 낸 탄광과 수력발전 사고는 대중의 관심을 폭넓게 촉발시키지 않음

• 정책당국자는 사고 순간 대중이 가질 수 있는 정당한 우려 측면과 장기적 관점의 에너지계통 수립 측면에서 균형을 찾아야 함

- 공기오염과 온실가스 배출이 미치는 엄청난 영향 또는 수 십조 달러의 재생에너지 간헐성 대비 비용에도 대중 인식에 영향을 주지 못해 왔음

• 공기오염이 전기생산에서 내부화되지 않은 가장 큰 비용 항목임

- 공기오염에 의한 건강영향은 집중적으로 연구가 수행되는 분야로 연구결과는 수렴하고 있음

- 전기생산이 큰 몫을 차지하는 실외 공기오염으로 세계에서 연간 3백만명이 조기사망하고 있음

• 기후변화에 대한 대중의 인지, 언론의 초점과 정치적 관심은 뜨겁지만 효과적인 온실가스저감 방안으로 이행하는 데는 실패

- 기후변화 총비용은 불확실성이 있지만 수조 달러에 이를 것으로 분석

- 그런데도 이러한 이슈가 전기시장 전문가 권역 밖에서는 사실상 알려져 있지 않음

• 공급 안보, 고용효과, 기술혁신 영향은 내부화 프로세스가 불완전할 경우 조금이라도 반영을 보장해줘야 하는 각각의 지지층이 있음

가장 문제가 되는 총비용부터 내부화 필요

• 대중의 관심은 공기오염과 같이 인과 과정이 길고 복잡한 이슈에 집중하지 않음

- 공기오염은 수년에 걸쳐 유전적 또는 다른 인자와 결합하여 호흡기질환이나 심장병을 유발

• 이런 경우, 대중, 언론과 정책결정자는 주의편향(attentional bias)이 되기 쉬움

- 매 10년마다 50명의 사망자가 발생하는 사고가 같은 기간 1000명이 조기사망하게 하는 공기오염보다 훨씬 더 많은 주목을 끔

- 공공 복지 증진을 위하여 훨씬 많은 사망자를 유발하는 공기오염에 대한 언론의 주목은 적어도 희박한 확률의 대형사고만큼은 되어야 함

- 그러나 대중의 여론, 사회력(social force), 정지적 압력 정책적 관심과 자원은 희박 확률 사고에 쏠리고 있음

- *주의편향을 완화 또는 반전시키는 것이 본 보고서와 같은 간행물의 역할임

• 3가지 범주의 실제적인 정책 수단

① 세금, 가격, 보조금, 재산권 배분, 시장 창출과 같은 가격과 시장 기반의 수단

② 정책결정의 기본적 수단인 규범, 표준, 규제

③ 연구개발 지원과 같은 정보기반 조치

• 내부화 이행의 주체는 정부임

- 정부의 책임은 거래비용 감축, 공공복지 개선, 공기오염 등 주용 이슈에 대한 동기부여 체제를 확립임

• 외부 영향에 대한 논의와 연구를 소생시키는 것이 필수적임

- 외부 비용 규모와 비교할 때 소요 연구기금은 무시할 만 함

- 핵심적 이슈에 연구 집중 및 엄격한 연구관리 필요

• 더 좋은 정책과 더 지속 가능한 전기 믹스에 이르게 하는 열쇠는 사회비용의 점진적 내부화를 통하여 전기공급 총비용의 핵심적 특징에 대한 지식정보를 전파하고 종합하는 것임

이 자료의 최초 작성 및 등록 : 박 찬오(SNEPC) copark5379@snu.ac.kr