경기도내 소수력발전 도입방안

강상준; 노춘희; 서충원; 강금석; 이석형; 원태영; 강현철; 정요엘

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자료유형: 연구보고서

저자정보: 강상준 (경기개발연구원) 노춘희 (한국도시재생연구원) 서충원 (강남대학교) 강금석 (한국전력연구원) 이석형 (한국도시재생연구원) 원태영 (한국도시재생연구원) 강현철 (한국도시재생연구원) 정요엘 (한국도시재생연구원)

저널정보: 경기연구원 위탁연구 KYDI 위탁연구 2009-5

발행연도: 2009.12

수록면: 3 - 8 (98page)

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에너지 자원은 전 세계적으로 매장량이 한정되어 있어 무한정 사용할 수 없다는 것이 가장 큰 문제이며, 이를 극복하기 위해 선진 각국에서는 신재생에너지에 대한 과감한 연구개발과 정책 등을 보급하고 있다. 현재 우리나라에서는 신재생에너지 중에서도 소수력이 재생에너지의 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 그 이유는 소수력이 다른 신재생에너지에 비해서 단위용량당 에너지생산량이 가장 많고, 온실가스 배출량이 가장 적은 에너지이기 때문이다. 더구나 국산화 역사가 가장 길고, 중요한 원자재 해외의존도가 매우 낮은 에너지이기도 하다. 비록 경기도에는 하천을 이용한 2,970㎾ 설비용량의 포천발전소와 상수도관의 차압을 이용한 340㎾ 설비용량의 성남정수장 발전설비가 가동 중에 있지만 재생에너지의 중요성에 대한 상황인식의 변화는 소수력발전 도입 및 활성화, 나아가서 수자원에 대한 재생방안의 필요성으로 이어지고, 결국 본 연구의 단초가 되었다.
본 연구는 최근 재생에너지의 일환으로 대두되고 있는 소수력발전의 개념 및 의의를 중심으로 설명하고 현재 소수력발전의 현황을 조사하였다. 그리고 경기도내 지천 중에 사례지역(구리시 왕숙천 인창ㆍ수택지점)을 선정하여 소수력발전의 입지, 경제성 검토를 통해 예비타당성조사를 실시하여 보다 효율적인 소수력발전 사업에 대한 타당성분석 및 정책적 대안을 제시하였다.
본 연구에서는 풍부한 수자원을 활용한 소수력발전을 경기도에 적용시키기 위한 방안을 검토하는데, 경기도 내 502개의 지천을 다루는 것은 본 연구에서 사실상 불가능하여 경기개발연구원(2008)1)연구에서는 제시된 19개의 하천을 선정하여 유황 및 낙차를 기준으로 기초검토를 하고 구체적인 사례지역으로 구리시 왕숙천을 선정하여 타당성 분석을 하였다.
본 연구의 목적이 향후 경기도에서 소수력발전의 실현가능성을 타진하는 것임에 비춰볼 때, 실현가능성이 높다는 것을 증명하는 경제성분석을 통한 결과가 담보 되어야 한다. 그러나 본 연구는 경기도 내 소수력발전적용에 대한 시범사업의 성격을 띠고 있으므로 보다 넓은 범위에서 소수력발전 가능성을 검토할 필요성이 있다. 따라서 설사 경제성분석을 통해 얻어진 결과가 좋지 않게 나오더라도 기대되는 사회적 파급효과가 경제성분석보다 클 수 있다는 경우도 고려해야 한다.
설치되는 소수력발전과 유기적으로 결합하는 인프라여건 및 해당 지방자치단체의 의지 등 경제외적인 요소들이 강화 또는 강조된다면 경제성분석에 따른 미흡한 요소들을 보완할 수 있을 것이다. 특히 본 연구의 사례지역인 구리시 같은 경우에는 물론 아래와 같이 경제성분석 결과가 긍정적으로 나타났지만, 그 뿐만 아니라 인근에 있는 하수처리장을 활용하면, 타당성의 효율을 더 높일 수 있는 것으로 판단 되었다. 따라서 본 연구는 위와 같이 실현가능성에 대한 전제를 설정하고 경기도 내 지방자치단체 중에서 자연적 여건, 인프라여건 및 지방자치단체의 실현의지를 참고하여 소수력발전 도입 연구대상지로 구리시를 선정하였다.
총 사업비 산정 및 경제성검토를 위해서는 먼저 B/C분석2)을 통해 편익을 알아야 하는데, B/C분석결과 3개보 모두 1.21을 넘어 경제성이 양호하다고 판단되나 동창보의 경우 어도를 통한 유출량을 고려하면 경제성이 떨어지는 것으로 판단된다. 따라서 경제성을 고려하여 왕숙천 2개 지점(토평1보, 토평2보)의 소수력 개발을 추진함이 바람직하다는 결론을 얻었다.
왕숙천에서 생산할 수 있는 연간발전량(㎿h/년)은 토평1보가 435(㎿h/년), 토평2보가 346(㎿h/년)으로 산출되었다. 이산화탄소 배출 감축량은 연간발전량(㎿h/년) × 배출계수(CO₂톤/㎿h)로 계산이 가능하고 여기에서 배출계수는 0.6262를 적용하였다. 왕숙천의 소수력발전으로 취득할 수 있는 배출권판매가격은 이산화탄소 감축량(CO₂톤/년) × 17(Euro/CO₂톤)으로 계산되며, 2009년 10월 11일 기준으로 1Euro는 1,715원으로 산정하였다.
본 연구의 타당성 검토를 통해 소수력발전의 설치로 해당 지역사회가 얻을 수 있는 여러 파급효과를 도출할 수 있었다. 소수력발전을 초기에 설치하는 지방자치 단체가 얻을 수 있는 홍보 및 마케팅 효과는 외국의 사례를 보면 탐방 및 관광객의 급증으로 경제적으로 환산이 불가능할 정도로 파급효과가 큰 것으로 나타났다. 소수력발전은 저탄소 녹색성장 선도와 친환경도시계획 및 어린이들에 대한 교육효과를 기대할 수 있다. 소수력발전을 통해 청정에너지를 생산하여 그 지역에서 사용함으로써 저탄소 녹색성장산업을 육성 시킬 수 있다. 지역의 청정에너지 생산의 메카로서 지역사회정책을 연계하여 추진함으로써 지역관광의 활성화 및 이미지고양이 될 것이다.
소수력발전을 하기 위해서는 여러가지 제약이 많다. 특히, 우리나라의 소수력 발전은 경제성 확보의 차원에서 기존의 보를 이용하여 국산터빈을 활용한다는 전제하에, 발전량 500㎾이하 소용량이 주를 이룰 전망이다. 하지만 국내의 경우 지금까지 큰 규모의 프로젝트 위주로 진행돼 500㎾이하 발전소에 대한 지원정책이 다양하지 않은 상황이다. 인허가 절차를 간소화하고 특히 기존시설물을 활용하여 소수력발전 설비를 설치하는 경우에는 허가제를 신고제로 전환하는 등의 원활한 실행을 위한 정책지원이 필요하다. 외국의 경우 소수력 개발을 위한 자원의 타당성 평가기법, 발전소의 최적 설계기법, 수차 발전 시스템의 표준화, 자동제어 시스템의 개발, 토목재료의 개발 및 최적 운용기법 개발 등으로 소수력발전소의 경제성 향상을 도모하였고, 국가 차원에서는 시범 소수력발전소 운영으로 많은 소수력발전소가 가동 중에 있다.
한편 우리나라는 소수력발전의 경제성을 극대화시킬 수 있는 소수력발전소 최적 설계기법과 최적 운영기법 개발에 대한 노력은 미흡했다. 또한, 한국형 소수력발전 생산모델을 구축해야 하며, 소수력발전을 시행하기 앞서 환경, 민원, 기후 등 문제점을 충분히 고려하여 소수력을 실행시키는 통합사회시스템이 필요하다.

In these days, Energy is indispensible surrounding in various forms like light, heat, and electricity. Most of energy supply comes from coal, oil, natural gas, or radioactive elements. They are considered non-renewable because once they are catched from the ground and used, they are not immediately replaced. In fact, it tooks millions of years to form the world’s natural gas, crude oil and coal deposits.
Climate change is one of the most important new factors for us to be interested with environmental in recent days. Humans will have used up most of these deposits in less than 200 years. Once they are gone, non-renewable energy supplies cannot be replaced within human time scales. Renewable energy on the other hand quickly replaces itself and is usually available in a never-ending supply. Renewable energy comes from the natural flow of sunlight, wind, or water around the Earth.
In these days, the energy of falling water is used mainly to drive electrical generators at hydroelectric dams. As long as snow and rainfall can fill the streams and rivers, moving water can be a renewable source of energy. Moving water is an important source of mechanical energy. Water is very dense compared to air, and flowing water carries with it far more energy than a similar volume of moving air. Humans have long appreciated the power of moving water, and have been using it for thousands of years. Rivers and streams are among nature’s most powerful forces. The force of water moving down a moderately-sized river can exceed several million horsepower. There are 502 rivers in Gyeonggi Province. So we considered a countermeasure the efficient and effective utilization of rivers and streams in Gyeonggi-Do.
The purpose of this study is to confirm the feasibility of mini scale hydropower in Gyeonggi-Do and we especially evaluate scheme using case study example(Wangsookchun, Guri city). To perform the location analysis and suitable site analysis are established and economic method of factors in the analysis is presented. and suggest a evaluation methods for installation of mini scale hydropower in Gyeonggi-Do. We selected two most appropriate sites(Toe-Pyung 1 and 2) to analysis of the simulation results.
In order to promote the feasibility of mini scale hydropower in Gyeonggi-Do, we used B/C(Benefit-Cost) Analysis. It is an analysis of the cost effectiveness of different alternatives in order to see whether the benefits outweigh the costs.
Analysis showed that when mini hydropower system had been designed, an amount of generation was expected 781㎿h yearly. And we also calculated that on the basis of approximately 105㎡ of apartment in Gyeonggi-Do, 217 households could receive the electricity.
The Kyoto Protocol is a protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC or FCCC), aimed to combating global warming. It provides for a 'cap and trade' system which imposes national caps on the emissions of most of the countries in the world. On average, this cap requires countries to reduce their emissions by 5.2% below their 1990 baseline over the 2008 to 2012 period. The reduction of carbon dioxide could be 489 CO₂Ton/year. The cost of cap and trade could be 14,258,000 won. It will be really helpful for Gyeonggi-do in the future.
The mini scale hydropower has economical and social ripple effect. We can show an example to supply electricity to the appropriate size of an apartment complex near the sites or public facilities. Also it will provide a popular tour and education destination for Koreans and foreigners. It is an opportunity to promote Gyeonggi-Do to other local governments.
This study can be used for identifying potential hydropower resources and used as the decision support tool by estimating the optimum scale ad economical feasibility in advance. In the mean time, this study will advance the most suitable operation and management techniques, develop the mini scale hydropower production model and consider any problems that arises to maximize the economicalㆍsocial efficiency.

#Mini scale Hydropower #B/C #Renewable Energy #The Kyoto Protocol #신재생에너지 #소수력 #타당성검토 #환경 #청정에너지 #지역정책 #B/C분석

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