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LCOH 산정을 위해서는 전제조건이 필요하고, 전제조건 설정에 따라 LCOH 산정결과가 달라지기 때문에 적절한 전제조건을 설정하는 것이 중요하다(Table 2 참조).

할인율(Discount Rate)은 발전설비에서 발생하는 미래의 비용과 편익을 현가화하기 위해 시간에 따라 변화하는 가치의 비율을 의미한다. 현재시점을 기준으로 높은 할인율은 미래의 비용과 가치를 낮게 평가하고, 반대로 낮은 할인율은 미래의 비용과 가치를 높게 평가하는 것을 의미한다. 즉, 할인율에 따라 미래의 비용과 가치가 과소 혹은 과대평가 될 수 있는 우려가 있다. 그렇기 때문에, 적절한 할인율을 적용하는 것이 중요하다. 이번 연구에서는 할인율을 4.5% 적용하였다.

다음으로, 성능저하율은 설비의 전체 생애 주기동안 생산하는 열의 총량을 적용하였는데, 열생산설비를 이용함에 따른 최초 보증성능보다 낮아지는 발열성능의 정도를 의미한다. 미국 국립재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory, NREL)에서 설정하고 있는 0.5%를 적용하였다.^[2] 그리고, 발열설비의 경제수명은 태양광, 풍력, 연료전지 등 수력을 제외한 주요 재생에너지 설비의 경제성 분석시 적용하고 있는 수준과 동일한 20년으로 설정하였다.

태양열과 지열의 설비원가 자료는 각각 한국태양열협회 자료 및 대표 기업체에서 제공받은 자료를 활용하였다.

1) 태양열 설비

태양열 설비 설치 초기과정에서 발생하는 설비투자비용(CAPEX)은 주요기자재비용, BOS비용, 건설비용, 기타비용으로 구분하여 조사하였다. 또한, 태양열 설비를 평판형과 진공관형으로 타입별로 구분하였고, 각각의 타입에 대하여 30 m², 200 m²로 다시 구분하여 원가를 조사하였다. 평판형 태양열 설비 설치단가는 1,062,500 원/kW･m²~1,083,333 원/kW･m² 으로 나타났으며, 진공관형 태양열설비 설치단가는 1,097,500 원/kW･m²~1,130,000 원/kW･m²으로 조사되었다. 세부 항목별로 살펴보면, 주요기자재비용과 기타비용이 전체 CAPEX에서 차지하는 비중이 높은 것으로 나타났다(Table 3, 4 참조).

태양열 설비 운영 과정에서 발생하는 운영유지비용(Operational Expenditure, OPEX)은 설비유형에 따른 특별한 차이가 발생하지 않는다는 전문가 의견을 수렴하여 평판형과 진공관형 모두 동일하게 설정하였으며, 규모별로는 각각 70,000 원/kW･m²(30 m²)와 22,500 원/kW･m²(200 m²)을 적용하였다. 태양열 설비의 OPEX는 CAPEX 대비 약 6%(소규모), 약 2%(대규모) 수준으로 나타난다(Table 5 참조).

열 생산량은 설비의 연간 집열량과 설비효율을 고려하여 산정하였다. 태양열 설비의 연간 집열량은 평판형의 경우 740,950 kcal/m²･년, 진공관형은 884,760 kcal/m²･년으로 조사되었다.여기에, 태양열 설비효율 40%를 적용하면 평판형 설비와 진공관형 설비 각각의 열 생산량은 296,380 kcal/m²･년, 353,904 kcal/m²･년으로 산정되었다. 태양열 설비의 연간 총 발열량은 총 집열량에 설비효율 40%를 적용하여 도출하였다(Table 6 참조).

2) 지열 설비

지열 설비의 CAPEX 원가조사도 태양광 설비와 동일하게 주요기자재비용, BOS비용, 건설비용, 기타비용으로 구분하여 조사하였다. 또한, 지열 설비는 설치 타입에 따라 단독주택 설비(5RT)와 건물용 설비로 구분하였으며, 건물용 설비는 규모에 따라 다시 50RT, 300RT, 1,500RT로 세분하였다. 세부 항목별로 살펴보면, 태양열 설비와는 달리 지열설비는 전체 CAPEX 중 BOS 비용 및 건설비용의 비중이 높게 나타났다(Table 7 참조).

지열 설비의 OPEX는 아래 Table 8과 같이 나타난다. 지열 설비의 OPEX는 CAPEX 대비 약 3%(단독주택형), 약 4%(건물형)수준으로 나타난다.

지열 설비의 열생산량은 단독주택형과 건물형 각각 연간 6,275 kWh/RT, 3,585 kWh/RT를 적용하였다. 단독주택형과 건물형 설비의 열 생산량이 차이가 나는 주요 원인은 단독주택형 설비와 건물형 설비 간의 열 수요 특성 차이 때문이다. 단독주택의 경우 열 수요가 하루 전 시간대 동안 높게 나타나기 때문에 설비 가동을 지속적으로 하는 반면, 건물의 경우 열 수요는 업무시간동안 높게 발생하고 이후에는 열 수요가 급격히 낮아지면서 지열 설비 가동을 중단하기 때문에, RT당 열 생산량이 차이가 나게 된다.

또한, 태양광 설비와는 달리 지열 설비는 냉난방에너지 생산하기 위해 전기를 투입하는데, 투입된 전기 1 단위당 생산되는 에너지양인 성능계수(Coefficient of Performance, COP) 개념이 활용된다. 대표 기업체에서 제공받은 자료에 따라, 난방 COP 3.62와 냉방 COP 4.31을 적용하였고, 설비의 냉난방 활용비율은 9:1로 설정하여 지열 설비의 열 생산을 위해 필요한 전기투입비용을 산정하였다.

Fig. 5와 Fig. 6은 태양열 LCOH와 대체연료 비용을 비교한 경제성분석 결과를 보여준다. 분석 결과, 대체연료인 도시가스요금 및 실내등유가격보다 모든 규모 및 유형의 태양열 LCOH가 높은 수준인 것을 확인할 수 있다. 즉, 기존 개별난방에서 발생하는 비용보다 태양열 설비로 전환했을 때의 경제성이 낮다는 것을 의미한다. 열 사용률 100%로 높이더라도 태양열 LCOH는 대체연료보다 여전히 높은 수준으로, 경제성 확보가 어려운 것으로 나타났다.

Fig. 5. 
Economic analysis of ST (80%)

Fig. 6. 
Economic analysis of ST (100%)

Fig. 7은 지열 LCOH와 대체연료 가격과의 비교분석 결과를 보여준다. 지열 LCOH는 모든 유형과 규모에서 도시가스요금보다는 높았으나, 실내등유가격보다는 낮게 나타나 경제성을 확보하는 것으로 나타났다. 특히, 중대규모 건물용 지열설비의 LCOH는 실내등유가격보다 약 30 원/kWh이상 낮아 높은 경제성을 확보할 수 있는 것으로 나타났으며, 단독주택용 지열설비는 실내등유 가격보다 약 70 원/kWh이상 낮게 나타나, 가장 높은 경제성을 확보할 수 있는 것으로 확인되었다.

Fig. 7. 
Economic analysis of GSHP (100%)

태양열 설치비용의 50% 적용시 LCOH는 보조금을 지원하지 않았을 경우와 비교하여 27%(30 m²), 39%(200 m²) 감소하여 아래 Table 15와 16과 같이 산정된다.

Fig. 8과 Fig. 9는 보조금 50%를 설정하였을 때의 열 사용률 80%와 열 사용률 100% 경우의 태양열 LCOH와 대체연료 비용을 비교분석 결과를 보여준다. 열사용률 80%의 경우 200 m² 규모의 대규모 진공관형 타입만 실내등유비용보다 낮아지면서 경제성을 확보하는 것으로 나타났고, 이를 제외한 태양열 설비는 여전히 경제성 확보가 어려운 것으로 확인되었다. 열 사용률 100%의 경우에는 소규모 설비는 여전히 경제성 확보가 어려우나, 대규모 평판형 태양열 설비는 어느 정도 경제성을 확보하는 것으로 나타났다.

Fig. 8. 
Scenario analysis of ST (80%)

Fig. 9. 
Scenario analysis of ST (100%)

지열 설치비용의 50%에 대해 보조금을 지원받을 경우, 지열 LCOH는 보조금을 지원받지 않는 경우보다 약 24% 감소하여 Table 17과 같이 나타난다.

앞서, 지열 설비는 보조금을 지원받지 않더라도 실내등유가격보다 모든 규모와 유형에서 경제성을 확보하는 것으로 나타나는 것을 확인하였다(Fig. 10 참조). 지열 설비가 설치보조금 50% 지원 받을 경우, 소규모 건물 유형을 제외한 다른 유형의 LCOH는 도시가스 요금보다 낮은 수준으로 낮아졌다. 지열 설비에 대한 보조금 지원을 통해 기존 난방설비보다 높은 가격경쟁력 확보가 가능해 지는 것으로 나타났다.

Fig. 10. 
Scenario analysis of GSHP (100%)