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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 심재웅
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 상명대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
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전 세계가 기후변화 문제에 직면함에 따라 탄소 중립 사회 실현을 위한 계획 수립 및 이행 방안에 대한 논의가 이루어지고 있으며, 발전부문의 탄소 중립 중요성이 증가하고 있다. 발전부문의 온실가스 배출을 감축하고 더 나아가 탄소 중립을 달성하기 위해서는 석탄 발전의 축소 및 LNG 발전으로의 대체, 신재생에너지 발전의 확대, 암모니아 수소 등 무탄소 연료 혼소 도입 등이 필요하다. 하지만 LNG 조달 위험이 증가하고 있어 에너지 안보에 대한 문제가 발생하고 있는 상황에서, 높은 천연가스 가격 제약하에서 탄소 중립을 실현하기 위해, 에너지 위기 이전에 수립된 전략들에 대한 변화의 필요성이 제기되고 있다.
이러한 상황에서 탄소 중립을 계획 및 이행 중인 국가들은 이를 지속적으로 추진하는 한편, 에너지 수급의 안정성 확보를 위해 원전 비중 확대, 신재생에너지 발전 목표량 대폭 확대 등 에너지 정책을 재설정하고 있다. 국내에서도 최근 2022년 8월 30일 발표한 제10차 전력수급기본계획의 실무안에서 에너지 안보를 위해 원자력 발전 비중을 기존 목표인 23.9%에서 32.8%까지 확대하는 등의 모습을 보이고 있다.
미래 불확실성이 존재하는 상황과 에너지 정책의 재설정이 필요한 시점에서, 발전부문 탄소 중립 전략에 대한 의사결정과 온실가스 감축 정책의 투명성 제고를 위해 기존의 전략과 함께 수립 가능한 새로운 전략에 대해 위험성, 경제성, 현실성 등을 과학적으로 분석하고 평가하는 과정이 필요하다. 본 논문에서는 국가 온실가스 감축 목표를 달성하기 위한 전략을 원자력 발전 비중과 신재생에너지 발전 비중에 따라 4개 전략으로 분류하여 구성하였으며, 혼소 발전, LNG 가격 상승, 전력시스템의 운영과 수소 공급 시스템의 연계, 15분 단위의 발전기 기동˓정지 등 다양한 조건을 반영한 다수의 혼합정수계획법 문제를 설계 및 풀이하여 미래 전력시스템의 운영을 파악하고 종합적인 분석을 수행하였다.
현재 상황에서 2030년 온실가스 배출 감축 달성을 종합적으로 가장 유리하게 달성할 수 있는 전략은 제10차 전력수급기본계획 실무안에 기반한 원자력이 높고 재생에너지 발전량이 비교적 낮은 전략으로 추정된다. 다만 LNG 가격의 수급 불안정 및 가격 변동성이 높아지는 상황에서 일부 취약점이 관찰된다. 따라서 원자력이 높고 재생에너지 발전량이 비교적 낮은 전략에서는 경제적으로 전력시스템을 운영하고 수소를 생산하기 위해서는 원자력 발전에 대한 수전해 설비의 확대가 필수적이며, 재생에너지 발전 용량의 일부 추가가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구의 결과를 통해 다양한 상황에서의 미래 전력시스템의 운영을 파악할 수 있으며, 발전원 비중에 따른 장단점 및 취약점을 과학적으로 평가할 수 있다. 이를 바탕으로 에너지 재설정이 이루어지는 시점에서 발전부문 탄소 중립 전략에 대한 의사결정과 온실가스 감축 정책의 투명성 제고가 가능하다. 또한, 본 연구는 추후 발전부문을 둘러싼 환경 변화가 발생하는 경우, 취약점에 대한 해결방안의 참고자료가 될 수 있을 것으로 생각한다.
이러한 상황에서 탄소 중립을 계획 및 이행 중인 국가들은 이를 지속적으로 추진하는 한편, 에너지 수급의 안정성 확보를 위해 원전 비중 확대, 신재생에너지 발전 목표량 대폭 확대 등 에너지 정책을 재설정하고 있다. 국내에서도 최근 2022년 8월 30일 발표한 제10차 전력수급기본계획의 실무안에서 에너지 안보를 위해 원자력 발전 비중을 기존 목표인 23.9%에서 32.8%까지 확대하는 등의 모습을 보이고 있다.
미래 불확실성이 존재하는 상황과 에너지 정책의 재설정이 필요한 시점에서, 발전부문 탄소 중립 전략에 대한 의사결정과 온실가스 감축 정책의 투명성 제고를 위해 기존의 전략과 함께 수립 가능한 새로운 전략에 대해 위험성, 경제성, 현실성 등을 과학적으로 분석하고 평가하는 과정이 필요하다. 본 논문에서는 국가 온실가스 감축 목표를 달성하기 위한 전략을 원자력 발전 비중과 신재생에너지 발전 비중에 따라 4개 전략으로 분류하여 구성하였으며, 혼소 발전, LNG 가격 상승, 전력시스템의 운영과 수소 공급 시스템의 연계, 15분 단위의 발전기 기동˓정지 등 다양한 조건을 반영한 다수의 혼합정수계획법 문제를 설계 및 풀이하여 미래 전력시스템의 운영을 파악하고 종합적인 분석을 수행하였다.
현재 상황에서 2030년 온실가스 배출 감축 달성을 종합적으로 가장 유리하게 달성할 수 있는 전략은 제10차 전력수급기본계획 실무안에 기반한 원자력이 높고 재생에너지 발전량이 비교적 낮은 전략으로 추정된다. 다만 LNG 가격의 수급 불안정 및 가격 변동성이 높아지는 상황에서 일부 취약점이 관찰된다. 따라서 원자력이 높고 재생에너지 발전량이 비교적 낮은 전략에서는 경제적으로 전력시스템을 운영하고 수소를 생산하기 위해서는 원자력 발전에 대한 수전해 설비의 확대가 필수적이며, 재생에너지 발전 용량의 일부 추가가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구의 결과를 통해 다양한 상황에서의 미래 전력시스템의 운영을 파악할 수 있으며, 발전원 비중에 따른 장단점 및 취약점을 과학적으로 평가할 수 있다. 이를 바탕으로 에너지 재설정이 이루어지는 시점에서 발전부문 탄소 중립 전략에 대한 의사결정과 온실가스 감축 정책의 투명성 제고가 가능하다. 또한, 본 연구는 추후 발전부문을 둘러싼 환경 변화가 발생하는 경우, 취약점에 대한 해결방안의 참고자료가 될 수 있을 것으로 생각한다.
목차
표 차례 ⅰ그림 차례 ⅲ약 어 ⅳ국문 요약 ⅴ1. 서론 11.1. 연구배경 11.2. 선행연구 61.3. 연구 개요 및 논문의 구성 112. NDC 달성을 위한 대표 전략 및 평가 방법 132.1. 발전 비중에 따른 NDC 달성 전략 구성 132.2. 전략 평가 요소 및 평가 방법 163. 혼합정수계획법 문제 정식화 204. 사례 연구 및 분석 284.1. 사례 연구 데이터 설명 284.2. 전력 수요만을 고려한 사례 연구 결과 분석 및 전략 평가 324.2.1. [Case 1.1] PSO 문제 사례 분석 324.2.2. [Case 1.2] PSO-HIGH LNG 문제 사례 분석 374.3. 수소 공급을 고려한 사례 연구 결과 분석 및 전략 평가 404.3.1. [Case 2.1] PHS 문제 사례 분석 404.3.2. [Case 2.2, 2.3] PHS-5000, PHS-6000 문제 사례 분석 464.3.3. [Case 2.4] PHS-HIGH LNG 문제 사례 분석 484.4. [Case 3] 15분 단위 전력시스템 운영 분석 및 전략 평가 515. 결론 58참고문헌 62ABSTRACT 68
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