외부비용NEA2018

본 자료는 OECD/NEA가 2018년도에 발간한 『전기공급의 전체비용(The Full Costs of Electricity Provision)』의 요약 및 시사점을 기술한 것이다.

배경

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

- 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

전체비용: 주요 개념, 계량화, 내재화

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 내재화를 위하여 정부와 조정자의 개입이 긴요

외부비용의 계량화와 내재화

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

- 비용구성 단계별로 각 발전원에 대해 내재화시켜 대체효과를 유도하고 전체비용을 최소화

- 필요시 보상방안 제시를 통한 배분결과 후유증 해소

• 외부비용 계량화에 기초한 전체비용 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 내재화가 잘 이루어지도록 하는 것이 목적임

발전소 단계 비용

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

- 원전과 석탄화력간 발전 비용 비교에 관한 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

• 
  할인율에 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^[1] : Marginal Abatement Costs)

공기오염

• 전력 생산에서 내재화 되지 않은 가장 큰 비용요소는 공기오염임

- 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 상회하는 것으로 나옴

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

- 이들 오염물질이 호흡계통에 영향을 주고 질병이나 조기사망에 이르게 함

• 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 연구는 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

• 모든 에너지 기술의 중대사고 기인 외부비용은 그러나 일상적인 운전으로부터의 공해나 탄소 배출로 야기되는 비용에 비하면 몇 단위 낮게 즉 수십 수백만분의 1에 해당된다. 그렇지만 중대사고의 건강, 환경과 전체 사회에 미치는 영향이 대규모이고 장기적이기 때문에 전체 에너지 사슬에서 중대사고 위험을 무시해서는 안 된다. 중대사고는 폭넓은 미디아의 보도와 대중과 서로 다른 이해당사자들의 주목을 받는 경향이 있다. 여러 연구에서 중대사고에 대한 집중적인 언론 보도는 사고 확률과 지각된 위험을 과대평가하게 하는 것으로 보고하고 있다. 더 많은 사상자를 냈지만 보도가 덜 된 사건에 비하여 집중보도 된 재난의 사망확률을 더 크게 인식될 수 있다. 위험회피(aversion) 또한 역할을 한다. 중대사고 영향에 대한 과학 및 경제분야의 추가적인 연구와 보다 사실에 기반한 정보 생산이 이루어져야 하고 대중과 정책결정자의 주목을 끌어야 한다.

토지 사용 변화와 자연자원 고갈

시사점

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