에너지경제연구원 제2003-13호

CEO Energy Briefs

KEEI 2003. 7. 29.

에너지정책연구부 기후변화대책연구팀

유동헌 연구위원(dhyoo@keei.re.kr)

일본 민생 수송부문의 지구온난화 대응 핵심기술

민생 및 수송부문 대응 필요성

온실가스 배출 증가세가 타 부문에 비해 월등히 크게 나타

났음

실효성이 있으면서 동시에 조기에 효과를 볼 수 있는 핵심

지구온난화 대책기술을 추출하여 구체적인 도입방안을 마

련함은 물론 보급 시나리오가 필요하다고 판단

핵심 지구온난화 대책기술

저농도 바이오에탄올 혼합 휘발유

업무용 연료로서 바이오에탄올 이용

주택용 전압조정 시스템

초저황 경유

민생용 소형 풍력발전 시스템

민생용 태양광 발전 시스템

종합

온실가스 배출저감 효과는 1990년 대비 1.0%∼6.4% 기

대

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2 CEO Energy Briefs

배경

일본의 온실가스 배출추이를 보면 저감 의무량의 산정기준이 되는

1990년 배출량 대비 꾸준히 증가하는 추이를 보이고 있다. 1990년(기

준년도) 대비 2000년 온실가스 배출량 증가분은 98.5 t-CO2 이며, 같은

기간 동안 이산화탄소 배출 증가분은 117.8 t-CO2 으로 온실가스 전체

증가분을 상회하는 배출량 증가를 나타냈다.

일본의 2000년 이산화탄소 배출량은 1990년 대비 10.5% 증가하

으며, 인당 이산화탄소 배출량 역시 7.6% 증가하 다. 부문별로 보면

산업부문 배출량은 1990년 대비 0.9% 증가에 그친 반면 수송부문은

20.6%, 민생 가정부문은 20.4%, 민생 업무부문은 22.2% 증가하 다.

이에 일본정부는 온실가스 배출 증가세가 높았던 두 부문 즉 민생

(가정상업)부문과 수송부문에 대해 단기적으로 확실한 온실가스배출저

감이 기대되는 대안 마련에 나섰으며, 결과를 “民生運輸部門における

中核的對策技術に關する中間報告, 2003년 3월, 中核的溫暖化對策技術

檢討會”를 발표한 바 있다. 동 보고서를 요약 전제하는 형식으로 일본

의 지구온난화 대책기술에 대해 이하에서 살펴보고자 한다.

대책기술 개발 및 관련제도

◦ 기술개발 동향

민생․수송부문의 지구온난화방지대책으로 일본은 그동안 실용화

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노력을 기울 던 것 가운데 연료전지를 택하 다. 가정용 분산형 에너

지 시스템 및 자동차 구동원으로서 기술개발이 진행된 고체고분자형

연료전지는 2000년 레니엄 프로젝트 중 지구온난화방지를 위한 차

세대 기술개발 대상으로 선정 한 이후 관련 각 부처에서 고체고분자

형 연료전지 시스템 실증연구와 차세대 저공해 자동차개발 사업 등의

실용화 조치들이 이어졌다. 2010년 도입목표는 연료전지 자동차 5만

대, 정치형 연료전지 210만kW 이다.

연료전지자동차는 2003년 자동차 제작사에 의해 한정시판이 시작

되었으며, 주택용 정치형 연료전지는 2005년 상품화를 목표로 마지막

운전시험에 들어가 있다.

◦ 관련제도 동향

지구온난화방지를 위해 신에너지 관련법의 일부를 개정하 으며,

동시에 새로운 법률의 시행에 들어갔다.

(1) 바이오매스․설빙냉열(雪氷冷熱) 추가 - 신에너지법

2002년 1월 「신에너지 이용 등의 촉진에 관한 특별조치법(이하

신에너지법)」의 일부 개정을 통해 바이오매스 에너지(바이오매스 연

료제조, 바이오매스 발전, 바이오매스 열이용) 및 설빙냉열을 신에너지

법 대상에 추가하 다. 이는 동 법에 기초한 보조제도 등의 지원조치

를 통해 보급을 도모하기 위함이다.

(2) RPS 제도 도입

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2002년 6월 신에너지에 의한 발전량 확보를 위해「전기사업자에

의한 신에너지 등의 이용에 관한 특별조치법(이하 신에너지이용법)」

을 제정한 바 있다. 2003년 4월부터 증서를 이용한 재생가능에너지 도

입제도인 RPS(Renewable Portfolio Standard) 제도가 도입되었다.

RPS제도는 전기사업자에 대해 매년 판매전력량에 상응하는 일정

비율 이상을 신에너지 등으로부터 발전된 전기(신에너지 전기)의 이용

을 의무화한 것이다. 전기사업자는 의무달성을 위해 스스로 신에너지

전기 상당량1)을 발전하거나 신에너지 전기를 외부에서 구입할 수도

있다. RPS 제도에 의해 태양광발전, 풍력발전, 바이오매스 발전, 중소

수력발전, 지열발전 등의 사업화가 진전될 전망이다.

◦ 핵심 지구온난화 대책기술 실시 필요성

지금까지 기후변화협약 대응을 위해 각종 정책 및 조치들을 시행

해 왔음에도 불구하고 민생부문과 수송부문의 배출량은 기준년도인

1990년 대비 2000년에 크게 증가하 다.

일본 정부는 온실가스 배출저감 의무 달성을 위해 지금까지 행해

온 온실가스 배출저감 정책과 동시에 보다 구체적이면서 실제적인 대

책의 필요성을 인식하고 있다. 따라서 민생 및 수송부문을 중심으로

실효성이 있으면서 동시에 조기에 효과를 볼 수 있는 핵심 지구온난

화 대책기술을 추출하여 구체적인 도입방안을 마련함은 물론 보급 시

나리오가 필요하다고 판단하고 있다.

1) 신 에너지 등 전기로부터 전기로서의 가치를 제외한 것으로, 증서로서 거래됨.

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◦ 핵심 지구온난화 대책기술 관련 시각

핵심 지구온난화 대책기술에 대해서는 다음과 같은 5가지 정도의

시각에서 정리하고 있다.

￭ 기술적으로 문제가 없으며 조속한 기한 내에 확실한 효과가 기

대되어야 함. : 기술이 상당한 정도 확립되어 있어야 함은 물론

효과가 커야하며, 관련시설 정비 및 기술개발 기간이 비교적

짧아야 하고 보급에 문제가 없어 높은 보급률이 예상되어야 한

다.

￭ hardware 적이어야 함 : 민생․수송부문 대책은 일반적으로 일

반 국민 의존적인 부분이 크다. 그러므로 지구온난화에 대한

의식이 특별히 없어도 보급이 가능하려면 hardware적 대책이어

야 한다.

￭ 보편적으로 보급대상이 넓어야 함 : 특정집단에 편중되지 않고

횡단적으로 누구라도 선택할 수 있으면서 기회가 넓고 공평한

것이어야 한다. 또한 경제적으로 특히 여유가 있거나 특히 환

경 의식의 높은 사람에게만 의존하는 대책이 아니어야 한다.

￭ 체계적 보급이 가능해야 함 : 보급율의 가정을 전제로 하는 것

이 아니라 체계적인 대응에 의해 보급 촉진을 꾀할 수 있어야

하며, 다양한 민생용 기기별 대응이 아닌 기기 횡단적 대책기

술이어야 한다.

￭ 신규 대책 또는 대책 강화가 필요한 것이어야 함 : 위의 4가지

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6 CEO Energy Briefs

이외에 환경성에서 지금부터 강력하게 정책을 추진하는 점을

생각할 때 지금까지 보급정책이 없거나 지금까지의 대책으로는

한계에 와 있다고 생각되는 것이어야 한다.

핵심 지구온난화 대책기술 선정

◦ 선정 시 고려사항

핵심 지구온난화 대책기술의 선정을 위하여 먼저 앞에서 제시한

「핵심 지구온난화 대책기술 관련 시각」에 입각하여, 핵심 지구온난

화 대책기술의 선정기준을 정리했다.

핵심 지구온난화 대책기술은 2010년 시점에 상당한 보급이 가능해

야 하고 대폭적인 도입 효과를 확실히 기대할 수 있어야 한다. 이 때

문에 이미 기술적으로 확립된 대안 가운데 효과를 확실히 얻을 수 있

는 것이며, 도입규모(도입 가능시장)가 커야 한다. 다시말해서 대책기

술 자체의 효과가 약간 작아도 대량보급이 가능한 대안이거나, 대량

보급은 어려워도 기술자체의 온실가스 저감효과가 크거나, 마지막으로

전체적인 도입효과가 월등할 가능성이 있는 것도 대상이 될 수 있다.

핵심 지구온난화 대책기술의 후보 안에는, 기술적인 요건(적절한

비용에서의 기술의 구체화, 자체효과의 확실성, 대량 보급 잠재량)은

채우고 있지만, 제도 면이나 경제성의 면에서 제약이 있기 때문에 현

재 상태로서는 보급이 진행되지 않은 것도 포함되어 있다.

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◦ 선정절차

핵심 지구온난화 대책기술 선정 절차를 보면,

￭ 우선 기술적 관점에서 대안의 효과가 확실한 것인가?

￭ 2010년까지 대량보급 가능성이 있는 것인가?

￭ 정책수단을 통해 제도적 혹은/그리고 경제적 제약요인을 제거

할 수 있는가?

와 같은 세단계의 필터링 작업을 통해 선정하 으며, 선정 전 후보군

기술은 표 1과 같다.

표 1에서 제시하고 있는 기술 가운데 6개의 대책기술을 민생․수

송부문 핵심 지구온난화 대책기술로 선정하 으며 6개의 대책기술은

아래와 같다.

￭ 저농도 바이오에탄올 혼합 휘발유

￭ 업무용 연료로서 바이오에탄올 이용

￭ 주택용 전압조정 시스템

￭ 초저황 경유

￭ 민생용 소형 풍력발전 시스템

￭ 민생용 태양광 발전 시스템

선정된 대책기술은 보급이 얼마나 되느냐에 의해 그 효과가 달라

질 수 있으므로 온실가스 배출저감을 위해 보다 구체적인 보급시나리

오를 기술별로 제시하고 그 결과 즉 온실가스 배출저감 잠재량을 추

정하고 있다.

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표 1. 중점 온난화 대책기술 후보

출처 분류 민생부문 운수부문 (자동차)

지구

온난화

대책

추진

대강

에너지

절약

대책

- 고효율 급탕기

- 대기시 소비전력 절감

- 고효율 조명

- HEMS(Home Energy Management System)

- BEMS(Building Energy Management System)

- 자동차 공동이용

- 대형 트럭 속도제어장치

- 교통수요관리(TDM)

- 고도도로교통시스템(ITS)

- modal shift (내항, 철도 수송)

- 대중교통 활용

대체

에너지

대책

- 주택용 태양광 발전

- 업무용 태양광 발전

- 주택용 태양열 이용

- 업무용 태양열 이용

-

기타

환경부하

저감대책

-

- 아이들링 스톱 장치

- 연료전지 자동차

- 청정에너지 자동차

- 연료품질 대책 (연료 저황화)

목표

달성

시나

리오

소

위원회

에너지

절약

대책

- 내염식 가스 테이블

- 잠열회수 보일러

- 급탕기에 이코노마이저 도입

- 에너지절약형 자동판매기

- 대기시 소비전력 절감

- 비상구 고휘도 유도등

- 초고효율 변압기

- 가정용 잠열회수용 급탕기

- 업무용 Gas Co-gen

- 지역 열공급(미이용에너지 활용 포함)

- 가정용 연료전지 Co-gen

- 건물 에너지관리 시스템

- 업무용 연료전지 Co-gen

- 패시브 솔라 시스템

- CO2 냉매 heat pump 급탕기

- 옥상 녹화 (냉방부하 저감)

- 공동수송

- 대중교통 활용

- modal shift

- ITS 활용

대체

에너지

대책

- 가정용 태양광 발전

- 업무용 태양광 발전

- 가정용 태양열 온수기

- 업무용 태양열 온수기

기타

환경부하

저감대책

- - 저공해차

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표 1. 중점 온난 대책기술 후보 (계속)

출처 분류 민생부문 운수부문 (자동차)

본

보고서

제안

에너지

절약대책

- 주택용 전압조정 시스템

- 심야전력 이용 기기

- 지중열 이용 heat pump

- 연비 meter

대체에너

지대책

- 주택용 태양광 발전

- 업무용 태양광 발전

- 민생용 소형 풍력 발전

- 등유중유의 바이오매스 연료 혼합

- 급탕난방용 등유의 천연가스로의

전환

- 저 농도 바이오 에탄올 혼합

휘발유

- 바이오 에탄올 혼합 경유

- 바이오 디젤

기타

환경부하

저감대책

-

- 천연가스 자동차

- 초저황 휘발유

- 초저황 경유

핵심 지구온난화 대책기술 보급시나리오

◦ 저농도 바이오에탄올 혼합 휘발유

(1) 개요

일본은 오랜 기간 동안 자동차 연비개선에 노력해 온 결과 추가적

인 1% 연비향상을 위해서는 막대한 연구개발을 필요로 하는 상황이

다. 한편 큰 폭의 연비향상이 기대되는 하이브리드 자동차 기술은 지

구온난화 대응기술의 중추기술로 기대되며 점차 기술이 확립되어 적

용차종이 늘어나고 있으나 현재의 판매차종을 생산하기 까지 10년 이

상이 소요되었으며, 소비자의 대체가 활발해지기까지 향후 10년이 추

가 소요될 것으로 예상되는 상황이다.

연료전지 전기자동차는 일반판매를 위해서 추가적인 기술개발이

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요구되며, CNG 자동차 역시 전용차체 및 전용 충전소 등의 제약이 있

어 본격적인 보급에는 한계가 있다. 그러므로 비교적 조기에 효과를

기대할 수 있는 대안으로서 저농도 바이오에탄올 혼합 휘발유의 보급

을 생각할 수 있다.

에탄올의 단위체적 당 열량(에너지량)은 휘발유의 70% 정도지만

에탄올 혼합으로 휘발유의 옥탄가가 향상하기 때문에 연비를 개선하

는 면도 있다. 한편 미국에서는 1980년대부터 에탄올 10% 혼합 휘발

유(이하「E10」으로 표기)를 보급하고 있어 자동차 제작사는 에탄올

혼합연료에 관한 대응기술 및 각종 정보를 이미 가지고 있으며, 통상

의 주유소서 에탄올 혼합 휘발유를 판매하고 있는 점을 고려해보면

추가적인 기술개발이나 주유소 정비를 필요로 하지 않을 것으로 생각

된다. 기존차에 적용 가능한 혼합비율을 분명히 한다면 차량대체 없이

도 일정한 온실가스 배출저감 효과를 얻을 수 있을 가능성이 있다.2)

(2) 보급 시나리오

￭ 차량대책

미국에서는 이미 E10이 일반 차량전용 연료로서 유통되고 있으며,

2) 바이오에탄올에 대해서는 원료 생산이나 에탄올의 정제 시 화석연료를 사용하는 것은 아닌가 라는 지적이 있지만, CO2 배출량을 추정하는 경우 화석연료를 연소한 측의 배출로 산정하게 되어있음. 예를 들면, 농장에서 트랙터에 의해 사용된 화석연료로 인한 CO2는 농업분야의 배출로 인정됨. 바이오에탄올의 생산에 필요한 에너지로는 에탄올을 증류․정제하기 위한 연료가 많은 비율을 차지함. 브라질 등에서는 바이오에탄올의 증류․정제 시 바이오매스(biomass) 연료인 바가스를 이용하고 있어 이 경우에는 LCA면에서 보아도 화석연료의 사용량 및 화석연료 소비로 인한 CO2 배출량은 상당히 적을 것으로 보임.

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일본 자동차사의 북미사양 차량은 E10에 맞추어 제작되었으므로 기술

적으로는 문제가 없다.

가능한 한 빠른 시기에 E10을 도입하기 위해서는 우선 신규 개발

차를 위해 가능한 한 빠른 시일 내에 자동차사에 요청하여 E10 사용

가능 차(경자동차, 이륜차 포함)로 바꾸어 가는 일이 중요하다. 다음으

로 이미 사용 중인 기존차에 대해서는 2003년 1월부터 실시되고 있는

안전성, 배기가스 성질과 상태 시험결과를 근거로 기존차량에 사용할

수 있는 바이오에탄올 혼합비율(5 %이하 정도)을 정한 다음 바이오에

탄올 혼합 휘발유를 사용하면 될 것이다.

표 2. 일본 자동차사의 북미시장에서의 에탄올 대응상황

회사 차명 에탄올 대응 상황

혼다 Honda, Acura ○ (10% 이하)

이스즈 - ○

마쓰다 - ○ (10% 이하)

미쓰비시 - ○ (10% 이하)

닛산 Nissan, Infiniti ○ (10% 이하)

스바루 - ○ (10% 이하)

스즈키 - ○ (10% 이하)

토요타 Toyota, Lexus ○ (10% 이하)

￭ 연료공급

연료의 공급은 바이오에탄올 혼합 휘발유의 공급 체제를 전국적으

로 확대해 가는 단계(공급체제 확립단계)와 향후 E10 휘발유를 기본으

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로 하는 단계(E10 보급 단계)로 나누고 생각할 필요가 있다. 지구온난

화 대책의 관점에서는 2008년∼2012년간을 E10 보급단계로 하는 것이

바람직하다.

공급체제 확립단계에서는 기존차에 저농도 바이오에탄올 혼합 휘

발유의 공급을 염두에 두고 종래의 휘발유와 병행해 저농도(5%이하

정도)의 바이오에탄올 혼합 휘발유 공급을 서서히 확대하면서 장래의

E10 공급 체제를 서서히 만들어 갈 필요가 있다.

MTBE 대체재로서 바이오에탄올을 혼합하면 일반적으로 옥탄가가

2~3 상승하면서 연비는 1~2% 개선된다고 알려져 있지만 에탄올 혼합

휘발유의 경우 발열량이 저하되기 때문에 연비개선 효과의 확인이 바

람직하다.

￭ 바이오에탄올의 생산·공급

현재 상태로서는 일본 내 바이오에탄올의 대량생산이 곤란하기 때

문에 우선은 해외수입을 통해 대부분의 필요량을 조달할 필요가 있다.

현재 각국의 바이오에탄올 생산 현황3) 및 능력을 감안할 때 브라

질은 원료 경작지 및 정제설비 등에서 대량생산 여력이 있어 3~4년

정도의 준비기간만 있으면 일본의 E10 기준 소요량인 600 만kl의 바이

오에탄올 공급이 가능하다는 평가이다. 하지만 현재 에탄올의 세계 무

역량은 300 만kl 정도로 판단되어 바이오에탄올의 수입을 위해서는 무

3) 각국의 생산 상황은 브라질 1,100 만kl, 미국 700 만kl, 중국 290 만kl, 인도 170 만kl, 러시아 120 만kl, EU는 200 만kl 수준임.

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표 3. 외국의 바이오에탄올 혼합 휘발유 도입 상황

국명 바이오에탄올 혼합 휘발유 도입 상황

미국

1990년대에 옥탄가 향상 시 기초재료의 주류 던 MTBE가 지하수 오염문

제로 인해 몇몇 주에서 사용이 금지되면서 대체품인 에탄올의 수요가 늘어

났음. 일반차량용 연료로 에탄올이 10% 함유된 연료가 시판되어 미국 전체

휘발유 소비량의 약 10%를 점유하 다. 1998년에는 자동차연료용 에탄올 소

비량이 약 530 만kl에 달했음.

브라질

1970년대부터 바이오에탄올을 자동차 연료로 사용하고 있으며, 일반차량용

연료로는 바이오에탄올이 약 20∼25% 함유된 연료가 전국에서 시판되고 있

음. 2000년에는 바이오에탄올 소비량은 약 950 만 kl임.

캐나다일반 차량용 연료로 옥수수와 소맥을 원료로 바이오에탄올을 10% 혼합한

연료가 시판되고 있음.

프랑스

바이오매스에서 추출한 에탄올로부터 생산된 ETBE를 15% 첨가한 휘발유

가 일반 연료로 사용되고 있음. 1999년 바이오에탄올 9 만톤으로부터 ETBE

를 제조하여 휘발유에 혼합하 음.

스웨덴 일반차량용 연료로 바이오에탄올 10%가 혼합된 연료를 시판.

호주

사탕수수 및 보리 부산물을 원료로 하는 바이오에탄올을 혼합한 휘발유가

일부 시판되고 있음. 연방정부는 온실가스 저감을 위해 바이오에탄올 25%

함유 휘발유 시판을 검토 중임.

폴란드호 을 원료로 하는 바이오에탄올을 휘발유에 5% 함유하여 이용하고 있

음. 정부는 바이오에탄올에 관한 각종 보급지원 조치를 취하고 있음.

태국

공업성 에탄올위원회를 중심으로 바이오에탄올 혼합 휘발유 보급 조치를

취하고 있으며, 2001년부터 시험적으로 바이오에탄올을 5% 혼합한 휘발유를

5개소에서 시판하고 있음.

인도

2002년부터 8개주에서 바이오에탄올을 5% 혼합한 휘발유를 시험적으로 판

매하고 있음. 인도정부는 바이오에탄올 10% 혼합 휘발유의 보급에 대해서도

검토하고 있음.

중국연료용 에탄올 플랜트의 정비가 진행되고 있는 가운데 일부의 성(省)에서

는 에탄올 10% 혼합 휘발유의 시험사용이 시작되었음.

EUEU에서는 수송부문에서 판매되는 연료중 바이오 연료비중 목표를 2005년

2%, 2010년 5.75%로 검토하고 있음.

IEA

IEA-AMF에서는 바이오에탄올 혼합 휘발유 등 바이오 연료도입을 검토하

고 있음. 회원국에 대해서는 바이오 연료 비율을 2020년에 최대 8%로 할 것

을 권고

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14 CEO Energy Briefs

역구조에의 향 등에 대한 검토가 필요하다.

장기적으로 일본의 삼림자원이나 임산 폐기물, 농업 폐기물, 산업

폐기물 중 바이오에탄올 생산에 이용 가능한 바이오매스(biomass)량은

연간 약 3,000 만톤으로서 바이오에탄올 잠재 생산 가능량은 약 840

만kl로 추정된다.

◦ 업무용 연료로서 바이오에탄올 이용

(1) 개요

민생 업무부문에서 등유나 중유 등 석유제품은 난방 및 급탕용 연

료로 이용되고 있으며, 일본 민생 업무부문 에너지 소비량의 약 30%

정도를 차지하고 있다. 이러한 경우 연료로 인한 CO2 배출량 저감방

업은 보일러 등의 연소기기 효율향상, 저탄소 연료인 천연가스로의 전

환 등이 있지만 이는 보일러 대체를 요하는 것이다. 그러므로 이러한

대안 보다 용이하게 보급이 가능한 대안으로써 바이오에탄올 혼소기

술의 필요성이 있다.

바이오에탄올의 업무용 이용은 바이오매스(biomass) 연료인 바이오

에탄올을 등유나 중유에 혼합해 업무용으로 연소하는 것으로써 바이

오에탄올에 의한 CO2는 온실가스 배출량 산정시 제외된다. 예를 들어

등유에 바이오에탄올을 20% 혼합하는 경우 약 12%의 CO2 배출량 저

감효과가 있다.

가격면에서도 브라질로부터 연료용 바이오에탄올을 수입하는 경우

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15 CEO Energy Briefs

항구 도착가격은 30 엔/l 정도로 등유의 정유공장 출하가격과 비슷한

수준이므로 도입장벽은 적다고 생각된다. 또한 에탄올의 혼소에 의해

매연감소도 기대됨은 물론 에멀젼화해 연소하는 경우에는 NOx 배출

감소에도 기여한다.

(2) 보급 시나리오

￭ 열원 기기대책

등유·중유에 바이오에탄올을 혼합하여 이용하기 위해서는 에탄올

용 버너 추가, 에탄올 혼소버너로의 전환, 에멀젼화 등 다양한 방법이

있다.

a. 에탄올용 버너 추가 : 알코올용 버너에 대해서는 메타놀용의 버

너 등 실적이 많이 있어 에탄올의 경우에도 기존 보일러에 메

탄올용 버너를 추가해 에탄올 연소를 실시한다.

b. 버너 내부혼합 : 에탄올이 증발할 가능성이 있기 때문에 공기분

무 버너 등으로 교환한 후 버너 내부에서 에탄올을 혼합한다.

c. 에탄올의 에멀젼 혼합 : 에탄올과 등유·중유를 혼합해, 계면활성

제에 의해 에멀젼화해 이용한다.

혼합율에 대해서는 자동차의 경우와 같이 기기면의 제약은 특별히

없기 때문에 사업자의 여건에 따라 상이하겠지만 발열량의 저하를 고

려하면 10~20% 정도가 적당할 것이다.

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16 CEO Energy Briefs

￭ 공급 체제의 정비

업무용의 등유·중유의 경우 많은 물량이 특약점 등에 의해 수요자

에게 직접 공급되고 있어 기존의 등유·중유 공급 루트를 활용해 바이

오에탄올을 공급한다. 바이오에탄올 혼합 등유·중유 공급설비나 저장

설비, 소화설비에 대해서는 가능한 지역부터 정비하기 시작하여 확대

해 나간다.

일정기간 이후 공급체제가 갖추어진 지역부터 바이오에탄올 혼합

등유·중유 공급을 시작하여 확대한다.

표 4. 바이오에탄올 혼소 보일러 도입에 의한 CO2 배출저감 효과

단위 산정 근거

2010년 바이오에탄올

혼소 보일러 대수

(민생용)

(추정용량)

4,905

39,848

대

톤/시간

- 기존 보일러 교체분+기존 보일러 개조

- 기존 보일러 교체분: 감가상각 15년, 실제

사용년수를 20년으로 가정, 연간 1/20씩

향후 7년간 교체 가정, 교체분 중 평균

50%가 에탄올 혼소 보일러로 교체.

- 기존 보일러 개조분: 1990년 이후 설치된

보일러의 50% 해당량

가동시간 1,750 시간/년 - 하루 7시간×250일/년=1,750 시간/년

보일러 열효율 90.0 % - 90%로 가정

B-A유 발열량 39.1 MJ/리터 - 종합에너지통계 평성 13년도판

연료 소비량 1,256 만kl/年 - 용량×가동시간×2,692.67(MJ/t)/효율/39.1(MJ/l)

바이오에탄올 혼합율 20 % - 평균으로 가정

CO2 배출계수 저감율 0.119 - - 에탄올: 21.183MJ/l

CO2 배출계수 8.52 g-CO2/MJ - 71.6 g-CO2/MJ×CO2 배출계수 저감율

CO2 배출량 4.18 백만t-CO2/년 - 연료소비량×B-A 발열량×CO2 배출계수

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17 CEO Energy Briefs

￭ 지원 조치

기존 보일러에 대해 에탄올 혼합 연소용 기기로의 대체비용이나

버너 교체비용 등에 보조금 지급 등 지원조치를 강구한다.

◦ 주택용 전압조정 시스템

(1) 개요

일본의 전력계통으로부터 주택에 공급되는 공칭전압은 100V 이지

만 실제 공급전압은 95~110V 사이에서 변동하고 있어 많은 주택에서

는 102~103V에서 공급받고 있다. 이는 각 수요가의 분전반으로부터

전기기기 사이에서 발생하는 전압강하를 미리 보충할 필요가 있기 때

문이라고 볼 수 있다.

전압조정 시스템은 조금 높게 공급된 전압을 100V선에서 자동조

정 하는 것으로써 주로 조명등의 저항부하와 관련되는 소비전력이 삭

감되기 때문에 전력소비로 인한 CO2 배출저감이 가능해진다. 인버터

제어기기인 에어컨, 냉장고 등은 전압을 일정하게 유지하는 기능이 이

미 갖춰지고 있기 때문에 전압조정에 의한 효과는 얻을 수 없다고 여

겨지고 있지만 에어컨이나 냉장고등의 인버터 제어대상은 콤프레셔와

같은 주요 부품인 것이 많아 인버터 제어를 받지 않는 부품 등의 소

비전력에 대해서는 전압조정 효과를 얻을 수 있는 경우가 있다.

또한 공급전압을 100V로 유지하게 되면 전압변동에 의한 각 전기

기기에 대한 향이 억제되어 기기수명이 늘어난다고 하는 이점도 있

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18 CEO Energy Briefs

다. 동 대책기술은 분전반이 있는 모든 주택에 도입이 가능한 것으로

써 대량 보급이 기대된다.

(2) 보급 시나리오

￭ 지역 단위에서의 도입 촉진

주택용 전압조정 시스템의 초기수요 창출 및 보급을 위해 2003년

부터 지구온난화대책 지역협의회의 사업으로 지역당 50~100가구 규모

로 시스템을 보급한다.

표 5. 주택용 전압조정 시스템 도입효과 실측 조사 결과

기기명 저감율 전원종류 용량

식기건조기 7.17% 100V 320W

자동 세탁건조기 6.74% 100V전동기: 130W

전열장치: 1,200W

환풍기 6.63% 100V 135W

형광등 (조명) - 침실 5.64% 100V 100W

백열등 (조명) 5.62% 100V 100W

세라믹 히터 4.16% 100V 1,200W

룸 에어컨 3.71% 100V

소비전력: 1,950W

냉방: 1,720W

난방: 2,150W

VCR 2.80% 100V18W

대기 시: 4W

냉장고 2.19% 100V 100W

주: 동경 인근 4가구대상.

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19 CEO Energy Briefs

￭ 신축주택의 표준 장비화

2005년경부터 주택 공급업자 및 관련 업계를 통해 신축주택에 전

압조정 시스템을 도입토록 촉진한다.

￭ 지원 조치

빠른 보급을 위해 2003년부터 도입을 추진하려고 하는 지구온난화

대책 지역협의회에 대해 지방공공단체를 통해 보조금을 지급하여 설

치 시 초기비용 부담을 줄여준다.

◦ 초저황 경유

(1) 개요

디젤엔진은 내연기관 중 최고의 효율을 얻을 수 있는 반면 대기오

염 물질이 많이 배출되는 단점이 있는데 휘발유엔진과 같은 후처리장

치를 채택할 수도 없는 것이 현실이다. 그러므로 엔진효율을 살리면서

후처리장치를 통한 대기오염물질 배출억제를 위해서는 경유내 황분을

낮출 수밖에 없다. 초저황 경유의 공급은 DeNOx 촉매채용을 가능케

해 효과적인 후처리가 가능해져 디젤엔진 본래의 특성인 고효율성을

희생하지 않아도 되므로 연비개선을 통한 CO2 배출저감 가능성이 있

다.

일․미․유럽의 자동차공업계가 세계 공통의 연료품질 추천 규격

으로 2002년에 제창한 WWFC(세계연료헌장) 제3판에서는 고레벨의 배

가스 대책과 고연비 실현을 위한 경유 연료 규격 구분(카테고리 4)의

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20 CEO Energy Briefs

기준으로서 황분 농도 5~10ppm이 추천 되고 있다. EU에서는 2009년부

터 황분 농도 10ppm 이하의 경유 공급이 예정되어 있다.4)

(2) 보급 시나리오

￭ 초저유황 경유의 생산 공급체제 정비

초저유황 경유에 맞추어 개발된 차량판매에 앞서 2009년경부터 시

장에 공급되는 모든 경유의 황함유량을 10ppm 이하로 하기 위해서 경

유 초심도 탈황장치의 보급을 도모한다. 경유 초심도 탈황을 위해서는

고성능 탈황촉매 도입이나 탈황장치의 고온․고압화 등이 있지만 모

두 기존 정제설비의 교체나 개조가 요구되어 투자규모가 수백억에 이

를 수 있다.

그럼에도 초저황 경유차량의 조기보급을 위해서는 초저황 경유의

국내 공급이 필요하므로 2009년경을 목표로 전면적인 공급체제 정비

가 바람직하다.

￭ 차량 대책

초저황 경유의 전면 공급과 동시에 일본 내에서 시판되는 모든 디

젤 차량에 NOx등 배기가스 대책용의 DeNOx 촉매채용은 물론 디젤엔

진의 효율향상을 자동차 제작사에 요구한다.

4) 황분 농도 10ppm용 차량은 50ppm용 차량에 비해 최대 3%의 CO2 저감이 가능하다는 전망임. 또한 현행의 황분 농도 500ppm용 차량을 10ppm 이하의 초저황 경유용 차량으로 대체하면 4 % 정도의 연비개선 가능성이 있다고 생각됨.

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￭ 지원 조치

경유 제조·공급자에 대해서 신규 탈황설비의 도입이나 기존 탈황

설비의 개조에 대한 지원을 한다. 2009년부터 초저황 경유의 전면공급

을 위해서는 2006년부터 시행할 필요가 있다.

◦ 민생용 소형 풍력발전 시스템

(1) 개요

풍력발전은 발전 시에 온실가스를 배출하지 않는 발전 시스템이나

지금까지 수백 kW이상의 중대규모 시스템을 중심으로 도입확대가 진

행되어 왔지만 경제성을 확보하기 위해서는 평균풍속 5~6 m/s의 바람

이 요구됨은 물론 소음발생으로 인해 도입에 어려움이 있었다.

그러나 0.5~1 kW 규모의 소형 풍력발전 시스템은 이미 가정용 시

스템으로서 시판되고 있다. 기존 시스템은 상용 전력계통과 연계하지

않는 독립형 시스템이 대부분이나 현재는 인버터 등을 이용하지 않는

계통연계형의 소형 풍력발전 시스템의 실용화가 진행되고 있어 이용

확대는 물론 저비용화가 가능해질 전망이다.

소형 풍력발전 시스템은 2~3 m/s의 약한 바람으로도 발전이 가능

해져 소음도 작기 때문에 도심지역을 포함해 다양한 장소에 도입이

가능하다고 생각된다.

(2) 보급 시나리오

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￭ 지역 단위에서의 보급 촉진

소형 풍력발전 시스템의 초기 수요창출과 조기보급을 위해서는

2004년도부터 지구온난화대책 지역협의회 사업으로 업무용 건물이나

주택전용 보급 촉진사업을 전개할 필요가 있다.

또한 주택공급업자를 통해 신축 주택용 설비의 일부로서 자리매김

하도록 노력할 필요가 있으며, 태양광 발전 일체형 하이브릿드 시스템

보급도 촉진한다.

￭ 공공시설에의 도입 촉진

풍력발전은 일반의 인지도도 높고 시각적 효과도 뛰어나기 때문에

공공시설에 적용할 필요가 있다. 설치비용이 비교적 크지 않기 때문에

mini wind farm의 도입을 도모한다.

￭ 지원 조치

조기 도입확대를 위해 2004년도부터 추진을 고려하고 있는 지구온

난화대책 지역협의회에 지방공공단체를 통해 재정지원을 실시하여

초기 비용부담을 경감하며, 2003년부터는 공공시설에의 도입을 지원한

다.

◦ 민생용 태양광 발전 시스템

(1) 개요

가정용의 태양광 발전 시스템에 대해서는, 이미 3~4 kW 규모의

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23 CEO Energy Briefs

시스템을 중심으로 다수의 상품이 판매되고 있어 기술적으로 문제가

없으며, 계통연계를 통해 잉여전력을 역송전할 수 있어 발전전력 모두

를 유효하게 이용할 수 있다.

(2) 보급 시나리오

￭ 지구온난화대책 지역협의회를 활용한 태양광 발전 보급

지역협의회는 지구온난화 방지에 대해 의식의 높은 상당 규모의

지역주민 등에 의해 구성되는 조직으로써 동 협의회가 태양광 발전사

업을 실시하는 경우 지방공공단체에 의한 재정지원을 촉진하기 위해

정부가 재정지원을 실시할 필요가 있다.

소요재원은 국가, 지방공공단체, 지역협의회가 각각 1/3씩을 부담

하여 지역협의회의 초기비용 부담을 덜어준다.

￭ 공공용 메가 솔라 프로젝트

지방공공단체가 소유하는 공공시설의 옥상이나 지붕 등에 대해 공

익법인이나 기업 등이 대규모로 태양광 발전을 하고자 하는 경우 공

공시설용 메가 솔라 프로젝트로서 지원한다. 동 사업의 경우도 국가와

지방공공단체가 각각 소요재원의 1/3씩 지원한다.

이 경우 발전비용에 대해서는 발전전력에 대한 에너지 요금이라는

형식으로 지방공공단체가 메가 솔라 프로젝트 사업자에게 지불한다.

동 사업을 통해 주택단위의 소규모 태양광 발전 뿐만 아니라 발전 사

업용 공급시설로서 태양광 발전의 새로운 길을 열게 될 것이다.

KEEI

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표 6. 각국의 태양광 발전 보급프로그램 도입 현황

국명 보급 프로그램 누적도입량

일본

- 주택용 PV 도입 기반 정비사업

- 산업용 PV field test

- 신에너지 도입 촉진 사업

- 신에너지 사업자 지원대책 사업

- 신에너지 기초지원사업

317 MW

미국

- 100만 solar roof initiative (1997∼2010, 목표 3,025 MW)

- solar 2000 계획

- UPVG/TEAM-UP (전력회사)

- PV4U (각 주정부)

_FEMP/각 성, 청 (연방정부)

138 MW

EU

- THRMIE (1995∼1998)

- ALTENER (1993∼)

- 재생가능 에너지 이용 추진 행동백서 중 PV 보급캠체인

(1997∼2010)

-

독일

- 전력회사에 의한 프로그램 (green price 등)

- 각 지구자치단체에 의한 프로그램

- 1,000 PV roof top 계획 (1990∼1998)

- 10만 PV roof top 계획 (1999∼2003, 목표 300 MW)

113 MW

이탈리아- 10,000 roof top 계획 (1999∼2003, 2003년 목표: 50 MW)

- 남지중해 계획 (1999∼2003)19 MW

프랑스- 원격지 전화(電化) 프로젝트

- FACE (지방전력기금)11 MW

스위스

- 에너지 2000 계획 (2000년까지 50 MW)

- 건물용 PV 보급계획

- solar stocks exchange 계획 (전력회사)

15 MW

네덜란드 - PV house 계획 12 MW

국- solar 프로그램 : 100 초․중․고등학교에의 PV 도입계획

(1996∼)-

발전전력에 대한 에너지 요금은 통상의 전력 종량요금에서 공공시

설 지붕 등의 차용료 1 엔/kWh 정도를 공제한 금액으로 설정하여 지

방공공단체에 대한 메가 솔라 프로젝트 사업의 인센티브를 준다.

KEEI

25 CEO Energy Briefs

종합

이상에서는 핵심 지구온난화 대책기술을 대상으로 정부시책이나

관계 업계의 협조를 통한 조기도입 추진 등과 같은 보급 시나리오를

검토 하 다. 각 대책기술별 보급 시나리오에 근거하는 도입효과 및

대책기술이 충분히 보급될 경우의 효과를 시산한 결과는 표 7과 같이

정리하 다.

표 7. 중점 온난화대책기술 도입효과 시산 예

대책기술명보급 시나리오에 의한

2010년 도입효과

충분히 보급될 경우의

도입효과

저농도 바이오에탄올

혼합휘발유573 만t-CO2 1,163 만t-CO2

바이오에탄올의 업무용

이용178 만t-CO2 418 만t-CO2

주택용 전압조정 시스템 147 만∼282 만t-CO2 262 만∼502 만t-CO2

초저황 경유 76 만t-CO2 425 만t-CO2

민생용 소형 풍력발전

시스템140 만∼267 만t-CO2 732 만∼1,336 만t-CO2

민생용 태양광 발전

시스템134 만∼258 만t-CO2 2,064 만∼3,956 만t-CO2

합계 1,248 만∼1,634 만t-CO2 5,064 만∼7,800 만t-CO2

기준년 온실가스

총배출량 대비 비율1.0%∼1.3% 4.1%∼6.4%

본지에 수록된 논고는 저자의 의견이며, 연구원의 공식견해가 아님.