수요관리를 통한 한국 제조업부문 고효율기기 전력소비 감축잠재량 분석 - 전동기를 중심으로

Abstract

급격한 전력수요 증가로 인해 우리나라는 2011년 대규모 순환정전을 겪은 바 있고 2012년 말에는 전력 예비율이 3.8%까지 떨어지는 등 심각한 전력수급 불안정 상황에 있다. 이렇게 급증하는 전력수요를 감당하기 위해 우리나라는 공급 관리(Supply-Side Management) 중심의 에너지 정책을 펴왔으나, 원자력과 화력은 물론이고 재생가능에너지에서의 대규모 공급방식은 심각한 환경피해를 야기하고 수급 측면에서도 심각한 한계를 드러냈다. 그러나 에너지 서비스(Energy Service) 관점에서 보면 에너지의 절대량 확보 자체가 중요한 것이 아니라 에너지를 통해 얻을 수 있는 서비스가 중요하다. 에너지 서비스를 제공해 줄 수만 있다면 특정 에너지원을 고수할 필요도 없고, 에너지절대량을 확보해야 된다는 집착에서도 자유로워질 수 있다. 그래서 에너지 서비스를 제공할 수 있는 다양한 대안 모색이 가능할 수 있고, 특히 에너지 이용의 효율을 높이는 것이 상당히 중요한 대안 중 하나가 될 수 있다. 이런 측면에서 에너지 서비스는 공급관리 중심의 에너지 정책이 가진 한계를 극복하는 중요한 패러다임이라 할 수 있다. 우리나라 전력수요에서 제조업이 차지하는 비중은 50.2%(OECD 5위)이고, 이 중에서 42.9%를 차지하는 것이 전동기(electric motor)이다(2011년 기준). 이는 우리나라 전체 전력 수요의 21.7%에 해당하는 양으로서 전동기는 제조업에서 매우 중요한 대표적 에너지다소비 공통기술이다. 따라서 제조업부문에서의 전동기를 효율적으로 이용하는 것은 우리나라 전력수요관리에 있어서 상당히 중요한 부분이다. 전동기의 효율 향상을 위해 우리나라는 2008년부터 전동기에 대한 최저소비효율제도(Minimum Energy Performance Standard

MEPS)를 시행하고 있다. 최저소비효율제도란 에너지를 이용하는 기기에 대해 정부차원에서 효율기준의 하한선을 정해놓고 생산자로 하여금 그 이상의 효율을 가진 제품만을 생산, 판매하도록 하는 제도이다. 우리나라의 전동기 최저소비효율기준은 EU 및 미국과 비슷한 수준으로 고효율 전동기 확산에 많은 기여를 할 것으로 보인다. 그러나 우리나라의 산업용 전기요금은 OECD 국가 중에서 가장 낮고 화석연료보다 싼 요금의 역전현상이 발생하고 있어서 에너지 수요가 전기로 계속 집중되고 있다. 그리고 미국이나 EU가 최저소비효율제도를 거의 모든 전동기에 대해 적용하는데 반해, 우리나라는 삼상유도 전동기 200kW 이하에만 적용하고 있어서 대용량 전동기에 대한 효율 개선은 담보하기 어렵다. 게다가 필요 이상으로 큰 용량의 전동기를 선택하는 관행(oversizing)으로 인해 전동기 부하율이 낮아져 전동기 효율도 낮아지는 문제가 있으며, 전동기 속도 조절을 통해 전력 소비를 줄이는 인버터도 아직까지 선진국에 비해 설치율이 낮다. 이런 점에서 볼 때 우리나라 제조업 전동기 전력수요는 추가적인 감축 가능성이 있다고 판단된다. 본 논문에서는 우리나라 제조업 전동기를 대상으로 상향식 최적화 에너지시스템 모형인 MESSAGE 모형을 이용하여 최저소비효율제도 시행 이외에 추가적인 감축방안을 도입할 때의 전력 감축잠재량과 경제성을 시나리오를 설정하여 분석하였다. 감축방안으로는 OECD 수준으로의 산업용 전기요금 인상과 대용량 전동기에 대한 최저소비효율제 확대, 전동기 부하율 개선, 인버터 설치를 고려하였으며, 전기요금 인상의 경우 세 가지 수준의 가격탄력성을 적용하여 수요감소 효과를 분석하였다. 아울러 비교 차원에서 해외의 최적가용기술(Best Available Technology

BAT) 도입에 대해서도 감축잠재량과 경제성을 분석하였다. 분석 결과, 전력수요 감축잠재량은 단일방안으로는 전기요금 인상이 가장 효과가 커서 2030년까지 BAU 대비 7.5% 전력을 감축할 수 있는 것으로 나왔고, 모든 감축수단을 다 적용했을 경우 2030년까지 BAU 대비 9.8%를 줄일 수 있는 것으로 나왔다(전력 가격탄력성 -0.460 적용). 한편, 200kW 이상 전동기에 대한 최저소비효율제도 확대는 절감 효과가 매우 작았다. 단위절감비용의 경우, 전동기 부하율 개선은 -108.7원/kWh로 가장 편익이 크게 나왔고, 전기요금 인상도 -83.7～-88.3원/kWh 수준으로 편익이 크게 나왔다. 비용이 (-)으로 나온 것은 전동기에서 전기 비용이 전체 비용에서 차지하는 비중이 높아 전력 절감이 바로 비용 절감으로 이어지기 때문이다. 200kW 이상 전동기에 대한 최저소비효율제도 확대는 32.7원/kWh로 가장 비싼 대안으로 나왔는데, 그래도 이는 산업용 전기요금 전망치보다는 작으므로 대안으로서의 가능성이 아주 없지는 않다. 이를 통해 얻은 정책적 함의는 다음과 같다. 첫째, 산업용 전기요금 인상은 다른 어떤 대안보다 전력 감축잠재량이 크고 그에 따른 전력비용 절감도 크기 때문에 전력 수요관리를 위해서는 전기요금 인상이 무엇보다 필요하다. 둘째, 전동기의 전력 수요관리는 시행으로 인한 편익이 크기 때문에 이에 대한 적극적인 홍보와 투자가 이루어져야 한다. 셋째, 전동기의 최저소비효율제도는 전동기 효율 향상을 통해 상당한 전력 수요를 줄일 수 있다는 점에서 바람직하며 지속적으로 시행해 갈 필요가 있다.