세계 코제너레이션 시스템 시장 동향 및 전망
□ 코제너레이션 시스템 개요 ◦ 코제너레이션 시스템 (co-generation system)은 내연 기관을 활용한 것과 연료 전지를 활용한 것으로 크게 구분됨. ◦ 내연 기관을 활용한 것으로는 주로 가스 터빈, 가스 엔진, 디젤 엔진이며, 연료 전지를 활용한 것으로는 주로 고체 고분자형 (PEFC : Polymer Electrolyte Fuel Cell) 및 고체 산화물 (SOFC : Solid Oxide Fuel Cell)로 분류됨. ◦ 코제너레이션 시스템 추진으로 인한 전력 시스템의 개혁에서 필요한 것은, 잉여로 발생한 전력을 자유롭게 시장 가격으로 거래할 수 있는 환경의 정비와 다양한 전력 공급 수단을 취할 수 있는 환경을 정비하는 것임. ◦ 가스 시스템 개혁의 핵심은 저렴한 가격의 가스를 어디서나 조달할 수 있는 환경을 정비하는 것임. 핵심 제반 사업 정비 추진으로 인하여 발전량 전량을 자가 소비 불가능한 사업자 또한 코제너레이션 시스템을 합리적이고 경제적으로 설치할 수 있는 가능성이 높아질 것임.
□ 코제너레이션 시스템 도입의 흐름 ◦ 일반적으로 코제너레이션 시스템 도입시 열 수요와 전력 수요 등을 사전 조사한 후, 플랜트 엔지니어링의 일반적인 계약 형태인 EPC 계약 (턴키 계약)아래 설비가 도입됨. 이 경우 코제너레이션 시스템 도입자와 계약한 사업자 또는 사전 조사를 위해 기용된 컨설턴트가 코제너레이션 시스템 도입의 열 수요와 전력 수요에 맞추어 장비 업체를 선정함.
□ 세계의 산업용 코제너레이션 시스템 도입 상황 ◦ Navigant Research에 따르면 세계의 산업용 코제너레이션 시스템 설비 용량은 2006년 202GW에서 확대 추세가 이어지며 2012년에는 305GW로 증가. 특히 아시아와 유럽에서 확대하는 경향이 있음.
□ 세계의 향후 산업용 코제너레이션 시스템 도입 전망 ◦ Navigant Research는 Base Scenario 아래 연간 도입 대수가 4.3% 정도의 증가 수준을 예상함. 지역별로는 현 도입 상황을 비추어볼 때, 아시아, 유럽 지역에서 확대할 것으로 예측.
□ 유럽 코제너레이션 시스템 시장 동향 ◦ 설치 용량 - 2012년에 유럽 전체의 코제너레이션 시스템 설치 용량은 109.2GW으로, 국가별로 보면 독일 (26.9GW), 네덜란드 (9.2GW), 폴란드 (8.3GW), 이탈리아 (7.6GW)의 순. ◦ 코제너레이션 시스템에 의한 발전량 - 2012년에 유럽 전체의 코제너레이션 시스템 유래 발전량은 373.3TWh. 국가별로 보면 독일 (79.3TWh), 이탈리아 (35.8TWh), 네덜란드 (34.5TWh), 폴란드 (27.0TWh)의 순. - 전체 발전량을 차지하는 코제너레이션 시스템 유래 발전량의 비율을 보면, 룩셈부르크 (64.1%), 덴마크 (48.8%), 리투아니아 (36.1%), 라트비아 (34.5%), 핀란드 (34.5%)의 순. ◦ 연료 구성 - 2012년에 유럽 전체의 코제너레이션 시스템의 연료 구성을 보면 천연 가스 (49.5%)가 가장 많았고, 고체 화석 연료 · 이탄 (19.8%), 재생 에너지 (16.3%), 기타 (9.6%), 원유 · 석유 제품 (5.3%)의 순. - 국가별로 보면 대다수의 국가에서 천연 가스가 주를 이루고 있으나 다른 연료가 큰 구성을 차지하는 국가도 존재함. 석탄 발전이 많은 국가 (불가리아, 체코, 덴마크, 에스토니아, 폴란드, 루마니아, 슬로베니아)는 석탄 유래 코제너레이션 시스템 발전이 30%를 초과하며, 산림 율이 높은 국가 (에스토니아, 오스트리아, 포르투갈, 핀란드, 스웨덴과 비교적 작은 섬나라 (키프로스, 몰타)에서 바이오매스 유래의 코제너레이션 시스템 발전이 50% 이상을 차지함. ◦ 전력 가격과 가스 가격 - 2013년 EU 역내 산업용 전력 가격 가스 가격을 보면, 서유럽 등지에서는 VAT 등의 환급 가능한 세금 등을 제외한 전력 가격과, 각종 세금 및 부과금 등을 제외한 전력 가격의 두 종류의 전력 가격에 큰 차이를 보임. - 전력 가격과 가스 가격의 차이는 전력이 비교적 비싼 이탈리아, 독일, 아일랜드, 슬로바키아와 가스 가격이 저렴한 벨기에, 체코, 스페인, 루마니아, 영국 등에서 큰 차이를 보임. ◦ 향후 도입 가능성 - CODE 프로젝트의 보고서에 따르면, 유럽 각국의 코제너레시션 시스템 잠재력 평가중 독일이 압도적으로 높게 나타났으며, 이의 요인으로 (1) 교토 의정서의 목표 달성에 대한 강력한 공약을 따른 신재생 에너지 도입 및 에너지 효율 개선을 위한 장기 전략이 있는 점, (2) 전통적으로 산업 또는 지역 열공급에서 코제너레이션 시스템이 사용되어 왔기 때문에 코제너레이션 시스템에 대해 기술적 · 사회적 · 경제적으로 이해가 뒷받침되어 있는 점을 들 수 있음. ◦ 향후 도입량 추계 - Navigant사의 서유럽, 동유럽 (러시아 포함)의 산업 부문의 코제너레이션 시스템 누적 도입량 및 신규 도입량의 예측에 따르면, 동유럽을 중심으로 신규 도입이 진행되어 2013년 165GW에서 2023년 235GW까지 확대할 것으로 보고 있음.
□ 미국 코제너레이션 시스템 시장 동향 ◦ 누적 도입량 - 2014년 11월 IEA / OECD가 발표한 ‘CHP / DHC Country Scored : United States66’에 따르면, 미국에서는 2012년 시점에서 4,200개를 초과하는 시설에 코제너레이션 시스템 설비가 도입되었으며, 누적 도입 용량은 82.4GW에 달함. - 이는 미국 전체의 발전 용량의 약 8%에 상당하는 수준이며, 미국의 코제너레이션 시스템 발전 용량의 부문별 내역을 보면 산업 부문이 86%로 대부분을 차지함. ◦ 신규 도입량 - 미국에서는 1978년 PURPA 시행 이후 코제너레이션 시스템 도입이 크게 증가하고 있으며, 1980년 12GW에서 2000년 60GW로 약 5배가 증가함. 그러나 2000년 이후 도입 속도는 비교적 서서히 진행되고 있는데 그 이유는, 도매 전력 시장 개혁의 진전, 이에 따른 시장의 불안정성 증가로 인해 투자가 정체된 점을 지적할 수 있음. 특히 2005년 이후 천연 가스 가격 상승 및 가격 변동이 컸던 점 또한 큰 요인으로 들 수 있음. - 2012년의 신규 도입량은 1GW 수준으로, 최근 몇 년간 계속된 천연 가스 가격의 하락과 오바마 대통령에 의한 코제너레이션 시스템 도입 보급 촉진 정책의 영향으로 인하여 2007년 이후 가장 신규 설비가 많이 도입됨. 그러나 2000-2004년간 신규 도입이 매년 3GW 수준 이상에 달했던 시기에 비하면 코제너레이션 시스템 도입 속도는 여전히 크게 낮은 상황임. - 최근 코제너레이션 시스템 도입 트렌드로 인하여 높은 전력 소매가격과 도입 지원책 (텍사스, 캘리포니아) 등을 배경으로, 중소 규모의 산업 시설과 상업 시설 등을 대상으로 한 발전 용량 20MW의 시설의 도입이 추진중임. ◦ 산업 부문의 도입량 내역 - 미국의 코제너레이션 시스템 발전 용량에 대한 부문별로 내역을 보면, 산업 부문이 86%를 차지. 산업 부문별로 보면 화학 부문 24.3GW (29%), 석유 정제 부문 15.2GW (18%), 제지 부문 11.5GW (14%)의 순. ◦ 기종별 도입량 및 도입 대수 - 기존의 코제너레이션 시스템 시설의 발전용 연료로는 천연 가스가 가장 일반적이며 70%를 차지함. 이어 석탄이 1%, process waste가 8%, 나머지는 바이오매스 목재 등. - 기종별 누적 발전 용량을 보면, 복합 사이클형이 50%, 보일러 / 증기 터빈이 33%, 가스 터빈이 13%를 차지하는 한편, 누적 설치 대수를 보면 왕복 엔진의 도입 대수가 51%, 보일러 / 증기 터빈이 18%, 가스 터빈이 11%를 차지함. - IEA에 따르면 향후 배출 규제의 강화로 인하여 연료원으로서 천연 가스가 더욱 증가하고 있으며, 복합 사이클형 가스 터빈이 핵심적인 역할을 할 가능성이 있다고 지적함. ◦ 향후 도입 환경 - 미국에서 코제너레이션 시스템 발전이 각광을 받고 있는 이유는, 셰일 가스 생산량 증가로 인한 가스 가격의 폭락을 들 수 있음. 이는 석유 화학 산업 등 제조업의 미국 국내 회귀 움직임에 박차를 가하고 있음. - 또한 재해 대응시 코제너레이션 시스템의 역할이 재검토되고 있는 경향도 있음. 과거 허리케인이 미국 내에서 전력 계통의 기능 부전을 초래한 일이 있었으나, 연료 공급 시스템은 거의 영향을 받지 않았으며 많은 지역의 에너지와 코제너레이션 시스템은 지속적으로 운용하였음. - 병원, 긴급 피난 시설, 경찰, 소방서 등 주요 시설에 대한 전력망의 신뢰성 및 내구성 (the reliability and resiliency) 향상 방안에 대한 관심이 증가하고 있으며, 태풍 등으로 피해를 입은 일부 주(州)에서는 코제너레이션 시스템의 도입을 지원하는 법률 및 재정 프로그램의 도입이 개시됨. ◦ 향후 도입 가능성 - 현재의 저렴한 가스 가격이 앞으로도 계속 유지된다면, 코제너레이션 시스템 시장이 확대하는데 큰 인센티브가 될 것으로 보이며, 코제너레이션 시스템의 연료로서 천연 가스의 대체가 진전되고 있음. - 향후 산업 부문에서 60GW, 상업 · 업무 부문에서 65GW, 총 125GW의 추가 코네제너레이션 시스템 도입 가능성이 존재함. - 주(州)별로 보면 특히 캘리포니아, 텍사스뿐만 아니라 동해안의 일부 주에서 도입 잠재력이 큰 것으로 나타남. - 국제 지역 에너지 협회 (IDEA : International District Energy Association)에 따르면 현재 미국에는 601개 지역 에너지 시스템이 존재하나, 그 중 289개가 열에너지만 공급하고 있으며, 에너지 발전량은 16.6GW에 그치고 있음. 따라서 아직 증설되지 않은 지역 냉난방 (DHC : District Heat and Cool) 에서의 향후 코제너레이션 시스템 신규 도입의 기회가 클 것으로 전망됨.
□ 아시아 코제너레이션 시스템 시장 동향 ◦ 도입 상황 - 2012년 아시아‧태평양 지역의 산업용 코제너레이션 시스템 발전 도입 용량은 45.8GW에 달했으며 2006년 23.8GW에서 6년간 약 2배의 규모로 성장. 국가별로 보면, 중국, 인도 양국이 큰 비중을 차지하는 한편, 동남아 국가에서의 도입량은 극히 한정적임. ◦ 도입 과제 - 코제너레이션 시스템 도입을 위한 과제로서 특히 동남아 지역에서는, 기후 조건 등의 요인으로부터 왕성한 전력 수요에 비해 에너지 수요가 많은 세대가 매우 한정적임을 들 수 있음. 따라서 일부 산업 시설을 제외하고, 코제너레이션 시스템 도입에 따른 경제적 이점이 충분히 발휘되지 않는 점이 지적됨. - 가스 공급의 국내 인프라에 관하여 가스 생산 국가를 포함한 많은 나라에서 아직 정비가 충분히 이루어지지 않은 상태이며, 정부의 지원책도 충분히 마련되지 않았음. ◦ 산업부문 도입량 전망 - 2013년 산업용 코제너레이션 시스템의 발전 도입 누적 용량은 50GW이며, 2023년에는 104.7GW까지 증가 할 것으로 예측됨. 국가별로는, 중국, 인도에서 지속적으로 도입량이 증가할 것임.
□ 향후 코제너레이션 시스템 도입 유망 지역 ◦ 향후 세계의 코제너레이션 시스템 도입량 예측을 보면, 아시아 지역과 동유럽 국가에서의 도입량 확대가 전망됨. 특히 아시아 지역은 일본 기업의 진출이 많기 때문에 일본의 코제너레이션 시스템 업체의 판매 기회가 클 것으로 보임. 신흥국에서는 지원책이 미흡하기에 상대적으로 투자 효율이 높은 대형 코제너레이션 시스템 도입이 예상됨. ◦ 태국과 같은 일부 국가에서는 일정 규모 이상의 코제너레이션 시스템에 의한 전력 매입을 허가하고 있어 안정적인 사업 환경이 기대됨. ◦ 미국과 서유럽에서는 큰 시장 규모의 확대는 예상되지 않으나 각종 지원책을 갖추고 있기 때문에 교체 수요 등으로 인해 안정적인 시장을 유지할 것으로 보임. 특히 독일은 소형 코제너레이션 시스템 발전에도 세부 지원책이 있어 앞으로도 도입이 확대될 것으로 예측됨. ◦ 미국에서는 천연 가스 가격 하락과 허리케인의 증가 등을 배경으로 방재 의식의 고조에 따른 도입 의욕이 증가하고 있는 것으로 드러남.
<자료출처 및 원본 바로가기> 경제산업성 http://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2015fy/000824.pdf |