소형 가스 열병합발전 시스템 에너지관리공단 수요관리처

목 차 Ⅰ. 소형 가스 열병합발전이란? Ⅱ. 보급 확대의 필요성 Ⅲ. 지원 제도 Ⅳ. 공동주택 경제성 분석 목 차 Ⅰ. 소형 가스 열병합발전이란? Ⅱ. 보급 확대의 필요성 Ⅲ. 지원 제도 Ⅳ. 공동주택 경제성 분석 Ⅴ. 참고 : ESCO투자사업

Ⅰ. 소형 가스 열병합발전이란 ? 1. 소형 가스 열병합발전이란? 2. 가스 열병합발전 형식 3. 가스 엔진 및 터빈 열병합발전 구조 4. 에너지절감 효과 5. 소형 가스 열병합발전 시스템 장·단점 6. 보급현황(국내, 국외)

1. 소형 가스 열병합발전 이란? 열병합발전이란? 소형 가스 열병합발전 이란? 하나의 에너지원으로 전력과 열을 동시 생산·이용하는 종합에너지 시스템(연속적으로 2종류 이상의 2차 에너지를 발생) 소형 가스 열병합발전 이란? 청정연료인 가스(LNG)를 이용하여 전력과 열을 생산 이용하는 열병합발전시스템 통상 발전용량 10MW이하의 가스엔진이나 터빈을 이용한 열병합발전 시스템을 말함.

2. 가스 열병합발전 형식 ☞ 가스열병합발전 형식에는 엔진, 터빈, 연료전지가 이용되나 연료전지의 경우 경제성 부족으로 보급실적이 미흡함.

3. 가스 열병합발전 구조-가스터빈 ☞ 가스터빈 구동으로 발전하고, 배기가스 회수용 폐열보일러(열교환기)를 설치하여 증기 또는 온수를 생산 생산함.

3. 가스 열병합발전 구조-가스엔진 ☞ 가스엔진 구동으로 발전하고, 엔진 자켓 냉각수 및 배기가스와 열교환하여 주로 온수를 생산함.

4. 에너지절감 효과 에너지절감율 : 32%, CO2배출감소율 : 25% ※ 산출기준 LNG 0.237N㎥ 1 kWh 0.167N㎥ 1.43 Mcal CO2 배출량 131.9 (g-C) 111.7 (g-C) 0.273N㎥ 182.6 (g-C) 발전효율 38% 효율 90% 폐열이용 효율55% 기존시스템(수전+보일러) 가스열병합발전시스템 33% 국내발전 보일러 가스열병합 발전시스템 에너지절감율 : 32%, CO2배출감소율 : 25% ※ 산출기준 - CO2 배출계수 : LNG 0.637 tC/toe, 전기 0.1319 tC/MWh - 국내발전효율 : 38%, 가스열병합발전시스템효율 : 88%

5. 가스 열병합발전시스템 장·단점 장 점 단 점 고효율 에너지 시스템 환경친화적인 시스템 초기 투자비 과다 종합효율 75~90%(화력발전 40%이하) 환경친화적인 시스템 천연가스이용, CO2, NOx, SOx 감소 (CO2 20~50%감소) 분산형전원, 비상발전 자체적으로 열과 전기를 동시 생산 발전소 및 가스저장시설 비용 회피 송전손실 감소 장 점 초기 투자비 과다 규모의 비 경제성 위험 설비수입으로 설치비용과대 유지비용 크고 보수곤란 국내 기술부족 및 외산 자재 확보의 어려움으로 비용이크고 장기간소요 투자비 회수 위험 열전비 및 열전수요 부적절시 단 점

☞ ’03년말기준, 총 32개소 60대 10만W가 설치되어 총 발전용량의 0.2%를 담당하고 있음. 6. 가스 열병합발전 보급 현황(국내) 설치용량 99,800kW (60대) 총설치 32개소 ☞ ’03년말기준, 총 32개소 60대 10만W가 설치되어 총 발전용량의 0.2%를 담당하고 있음.

열병합발전 보급 현황(국외) [유 럽]-열병합발전 Cogen Europe을 1993년 설립, 지속적인 보급 추진 [일 본] 설치용량 : 총 발전량의 1.0%, 244만kW, 1,686건(2001년말, 가스엔진,가스터빈,연료전지 기준) 산업용 : 1,894 MW, 460 건, 민생용 : 545 MW, 1,226 건 2010년 설치 목표 : 464만kW [유 럽]-열병합발전 Cogen Europe을 1993년 설립, 지속적인 보급 추진 덴마트, 네덜란드, 필란드 등이 가장 활발하게 추진 2010년 설치목표 : 총발전량의 18%(현재 9%)

Ⅱ. 가스 열병합발전 보급확대 필요성 1. 국내 에너지 환경의 기본 여건 2. 에너지 사용 전망 3. 국내 에너지 수요 패턴(가스 및 전력) 4. 가스 열병합발전 도입 효과 및 필요성

1. 국내 에너지 환경의 기본 여건 에너지자원 절대 부족 에너지소비 세계 10위, 석유소비6위, 수입4위 수입의존도(’02) : 97.3%-에너지시장변동에 취약 에너지수입액(’03) : 389억＄-총수입의23.3% 과다한에너지 수입으로 국민경제에 부담 에너지소비 세계 10위, 석유소비6위, 수입4위 1인당 에너지사용량 지속적 증가 예상 1인당(toe/인) : 3.58(’98)→3.89(’99) →4.31(’02) 대형화 및 생활수준 향상으로 민생부문 증가-전력 및 LNG등 고급에너지 사용 증가

2. 에너지 사용 전망 세계 에너지총수요는 꾸준히 증가 전망 국내 총 에너지수요는 2011년까지 연평균 3.5% 증가 전망 개도국의 높은소비 증가에 힘입어 2011년까지 연평균 2.3%씩 꾸준히 증가 전망 석유는 주 에너지원으로서의 역할을 유지하고, 청정연료인 가스의 급성장이 예상 국내 총 에너지수요는 2011년까지 연평균 3.5% 증가 전망 환경에 대한 규제와 관심증가로 청정연료인 LNG와 원자력 비중은 증가하는 반면, 석유 및 무연탄 비중은 감소 LNG는 비중이 2001년 10.5%에서 2011년 11.1%로 증가 전망

[우리나라 1차에너지 수요 전망] 구 분 석 유 (단위:백만TOE,%, 기준안) 석 무연탄 탄 유연탄 LNG 수 력 원자력 구 분 1990 2000 2011 2020 연평균 증가율(%) ’01-’06 ’01-’11 석 유 50.2 (53.8) 100.3 (52.0) 125.4 (46.5) 139.6 (44.8) 3.0 2.2 석 탄 무연탄 9.9 (10.7) 3.1 (1.6) 2.3 (0.9) (1.8) -5.6 -3.5 유연탄 14.4 (15.5) 39.8 (20.6) 57.7 (21.4) 60.3 (21.2) 3.4 3.2 LNG (3.2) 18.9 (9.8) 33.2 (12.3) 48.0 (15.4) 8.5 4.8 수 력 1.6 (1.7) 1.4 (0.7) 1.2 (0.5) (0.4) 0.8 원자력 13.2 (14.2) 27.2 (14.1) 43.5 (16.2) 52.0 (16.7) 4.5 신탄 기타 2.1 (1.1) 5.8 (2.1) 8.6 (2.7) 11.5 9.6 합계 93.2 (100.0) 192.9 269.3 311.8 3.7 ※ 기준안 : 기존에너지정책+현재계획중인 정책이 시행될 경우의 예상 전망치

3. 국내 에너지 수요 패턴(가스, 전력) ※ 冬高夏低의 가스 수요와 夏高冬低의 전력수요 ☞ 잉여가스, 전력피크로 추가적인 가스저장시설 및 발전소 건설 필요 ※ 에너지수급안정화를 위한 가스와 전력의 에너지 전환이 필요 ☞ 가스 열병합발전을 통한 분산형 전원산업 구축이 요구 GAS 전력 전환 하절기 전력피크 하절기잉여가스

4. 가스열병합발전 도입효과 및 필요성 국가적 측면 사용자적 측면 ※ 가스 열병합발전 도입은 에너지 이용 효율을 극대화 할 수 분산형 전원산업구축 발전소 건설비용 회피, 계절별 에너지수급 합리화 기후변화협약 등 국제적 환경규제에 효과적 대응 청정연료 사용으로 온실가스 배출 감소 사용자적 측면 에너지비용절감 공동주택 경제성분석결과 에너지20%, 비용30% 절감 가능 국가 경제 발전에 기여 ※ 가스 열병합발전 도입은 에너지 이용 효율을 극대화 할 수 있을 뿐만 아니라 국가 및 사용자 모두 이익이 도출되므로 보급 확대가 필요함.

Ⅲ. 소형 가스 열병합발전 지원 제도 1. 추진현황 2. 가스열병합발전 설치 및 설계 장려금 3. 에너지이용합리화 자금 지원 제도 4. 가스 열병합발전 요금 차등 적용 5. 향후 추진 방향

1. 가스 열병합발전 보급 추진 현황 추진경위 ’04년 주요 추진 계획 전력및가스 수급의 불균형이 심화 분산형전원산업 구축을 통한 에너지수급 안정,에너지 이용효율향상,국제환경규제 대처 방안으로 가스열병합발전 보급 확대 필요 ’98년 천연가스 수요 증대 방안 연구 ’00년 가스열병합발전 보급촉진 제도개선방안연구 ’02년 인프라구축사업 및 기술가이드북 제작 배포 ’04년 주요 추진 계획 보급활성화를 위한 제도 강화 및 개선 ’04년 보급기반구축 지원사업(기술지원, 표준화 등)

2. 가스열병합발전 설치및설계 장려금 가스엔진 및 터빈 설치자 또는 설계자 열병합발전 설비 (에너지공급자제외) 한국가스공사 대상 설비 지급 금액 자 접수 처 한국가스공사 관할지사 kW당 20,000원 (한도 2,000만원)

3. 에너지이용합리화 자금지원 근거 : 에너지이용합리화법 절약시설설치사업 지원내용(’04년 1/4분기) 절약시설 : 소요자금의 100%, 변동금리 3.5%, 3년거치5년 분할상환 ESCO투자사업 : 소요자금의 100%, 변동금리 3.5%, 고정금리 5.25%, 5년거치 5년 분할상환 세액공제 : 조특법에의거 투자금액의 7%를 법인세 또는 소득세에서 공제

4. 가스 열병합발전 요금 우대 적용 가스열병합발전용 도시가스요금에 대하여 할인 적용하고 있으나 서울, 부산, 광주, 대전, 경기, 인천, 전주에 한정(우대 적용시 약 14%정도 저렴) 도매요금 소 매 요 금 구분 전국 동일 서울 부산 광주 대전 비고 주택 난방용 424.11 개별 중앙 465.45 518.66 507.73 518.65 522.62 486.53 열병합 발 전 393.35 동절기 434.69 416.80 416.57 455.77 공동주택 321.56 하절기 353.23 345.01 344.78 383.98 350.57 기타월 391.91 374.02 373.79 412.99 ☞ ’04. 1. 1, 단위 : 원/㎥, 부가세 제외 기준

5. 향후 추진 방향 경제성 확보를 위한 지원제도 강화 기술개발 및 인적 자원 확대 행정 및 제도 개선 홍보 강화 발전보조금지원제도 검토 등 경제성 확대 추진 기술개발 및 인적 자원 확대 기술개발의 지속적인 정부지원 등 행정 및 제도 개선 전력계통연계 가이드라인 지정 및 절차 간소화 홍보 강화 기획보도를 통한 대국민 홍보, 세미나 개최 등 체계 정립 및 사업 표준화 모델 개발 열병합발전 사업의 표준화 모델 개발 추진

Ⅳ. 공동주택 경제성 분석 1. 개요 2. 경제성분석 전·후 에너지공급 시스템 3. 최적 시스템 구성 방안 4. 기대효과 및 경제성 5. 열병합발전 도입 잠재 요인

1. 경제성분석 개요 개요 목적 대상 : 아파트 48개단지, 45,493세대 가스수요관리사업 일환으로 열병합발전 도입의사가 있는 업체에 대하여 도입타당성 분석 등 실질적인 기술 지원 목적 열병합발전에 대한 이해제고와 보급활성화를 유도 대상 : 아파트 48개단지, 45,493세대

2. 분석 전·후 에너지공급 시스템 ☞ 전력은 모두한전수전, 보일러만 으로 난방및 급탕 수변전 시설 전기(한전) (100%) 세대전력 공동전력 보일러 LNG B-C 난 방 급 탕 분석전에너지시스템 ☞ 전력은 모두한전수전, 보일러만 으로 난방및 급탕 수변전시설 전기(한전) (25%) 세대전력 공동전력 열병합발전 L N G 분석후에너지시스템 보일러 난 방 급 탕 병렬운전 (75%) (30%) (70%) ☞ 한전 수전 25%(자가발전 75%), 발전폐열(30%)과 보조보일러(70%) 로 난방및 급탕

[가스열병합발전 이용시스템 구성도] ☞ 한전과 병렬운전(최소수전), 발전폐열과 보조보일러를 이용하여 냉·난방

3. 최적시스템 구성 최적화 시스템 구성 방안 최적시스템 구성 결과 가스엔진열병합발전 시스템으로 구성(건물부문은 폐열을 온수로 이용하기에 유리) 한전 수전량을 최소화하고 엔진 폐열을 최대한 이용하는 시스템으로 구성 최적시스템 구성 결과 발전량은 수전량의 75%(한전수전 25%) 열부하의 29%는 발전폐열, 71%는 보일러 담당 하절기 폐열발생량의 13%방열(사용처없음)

4. 기대효과 및 경제성 가스열병합 발전 도입 에너지비용 32%감소 에너지 20%절감 투자비 kW당 400만원 단순투자회수기간 전력비88%감소-가스비12%증가 (세대당20~60만원감소) 에너지 20%절감 (가스 22%증가 전력 75%감소) 가스열병합 발전 도입 투자비 kW당 400만원 (가스엔진 132만원/kW) 단순투자회수기간 평균4.6년(3~8년)

5. 열병합발전 수요 잠재 요인 기술적 요인 경제적 요인 시장 요인 열부하의 허용성 : 열부하의 존재 및 이용 여부 최소 가동 시간 : 년간 최소 4,000시간 경제적 요인 에너지가격 : 구입가스/전력의 상대가격 투자비 및 유지비 : 초기 투자비 조달 여건, 유지관리비 차이 시장 요인 정보의 부족 및 불확실성 : 인식부족 및 에너지가격 예측불확실 연료사용규제 : 청정연료 사용 의무화 시 확대 투자비 조달 제약 : ESCO Back-Up 가용성 : 한전과의 계통연계 운전 용이성

Ⅴ. 참고자료 1. ESCO 투자사업이란 ? 2. ESCO 투자사업 흐름도

1. ESCO 투자사업 ESCO 투자사업이란 ? ☞ 성과배분계약에 따라 ESCO가 에너지사용자 를 대신하여 에너지절약시설을 선 투자하고 투자비용을 에너지절감액 일정 비율로 회수하는 사업을 말함. ☞ ESCO (Energy Service Company) : 에너지절약전문기업 투자전 에너지 비 용 ESCO 투자분 절감액 투자비 배분기간 배분완료 100 60 E S C O 에너지사용자 절감효과 보장/ 선투자 절감액 배분

2. ESCO 투자사업 흐름도 ESCO를 이용할 경우 ESCO투자사업 흐름도 ☞ 투자비 부담 없이 에너지절약시설 설치 가능 ☞ 투자비 부담 없이 에너지절약시설 설치 가능 ☞ 경제적ㆍ기술적 부담 해소 및 전문기술을 제공받을 수 있음 ☞ 장기저리의 에너지이용합리화 자금 이용 및 세제(7%) 혜택 → ’04년 1/4분기 : 소요자금의 100%, 고정금리 5.25%, 변동금리 3.5%, 5년 거치 5년 분할상환 ESCO투자사업 흐름도 공 단 금 융 기 관 ESCO ① 추천신청 ② 추천통보 ④ 대여신청 ⑤ 대 여 ③ 대출신청 ⑥ 대 출 에너지 사용자 성과배분계약

경청해 주셔서 감사 합니다 에 너 지 관 리 공 단