수요관리를 통한 한국 제조업부문 고효율기기 전력소비 감축잠재량 분석 - 전동기를 중심으로

학위논문 (박사)-- 서울대학교 환경대학원 : 환경계획학과, 2014. 2. 윤순진.급격한 전력수요 증가로 인해 우리나라는 2011년 대규모 순환정전을 겪은 바 있고 2012년 말에는 전력 예비율이 3.8%까지 떨어지는 등 심각한 전력수급 불안정 상황에 있다. 이렇게 급증하는 전력수요를 감당하기 위해 우리나라는 공급 관리(Supply-Side Management) 중심의 에너지 정책을 펴왔으나, 원자력과 화력은 물론이고 재생가능에너지에서의 대규모 공급방식은 심각한 환경피해를 야기하고 수급 측면에서도 심각한 한계를 드러냈다. 그러나 에너지 서비스(Energy Service) 관점에서 보면 에너지의 절대량 확보 자체가 중요한 것이 아니라 에너지를 통해 얻을 수 있는 서비스가 중요하다. 에너지 서비스를 제공해 줄 수만 있다면 특정 에너지원을 고수할 필요도 없고, 에너지절대량을 확보해야 된다는 집착에서도 자유로워질 수 있다. 그래서 에너지 서비스를 제공할 수 있는 다양한 대안 모색이 가능할 수 있고, 특히 에너지 이용의 효율을 높이는 것이 상당히 중요한 대안 중 하나가 될 수 있다. 이런 측면에서 에너지 서비스는 공급관리 중심의 에너지 정책이 가진 한계를 극복하는 중요한 패러다임이라 할 수 있다. 우리나라 전력수요에서 제조업이 차지하는 비중은 50.2%(OECD 5위)이고, 이 중에서 42.9%를 차지하는 것이 전동기(electric motor)이다(2011년 기준). 이는 우리나라 전체 전력 수요의 21.7%에 해당하는 양으로서 전동기는 제조업에서 매우 중요한 대표적 에너지다소비 공통기술이다. 따라서 제조업부문에서의 전동기를 효율적으로 이용하는 것은 우리나라 전력수요관리에 있어서 상당히 중요한 부분이다. 전동기의 효율 향상을 위해 우리나라는 2008년부터 전동기에 대한 최저소비효율제도(Minimum Energy Performance StandardMEPS)를 시행하고 있다. 최저소비효율제도란 에너지를 이용하는 기기에 대해 정부차원에서 효율기준의 하한선을 정해놓고 생산자로 하여금 그 이상의 효율을 가진 제품만을 생산, 판매하도록 하는 제도이다. 우리나라의 전동기 최저소비효율기준은 EU 및 미국과 비슷한 수준으로 고효율 전동기 확산에 많은 기여를 할 것으로 보인다. 그러나 우리나라의 산업용 전기요금은 OECD 국가 중에서 가장 낮고 화석연료보다 싼 요금의 역전현상이 발생하고 있어서 에너지 수요가 전기로 계속 집중되고 있다. 그리고 미국이나 EU가 최저소비효율제도를 거의 모든 전동기에 대해 적용하는데 반해, 우리나라는 삼상유도 전동기 200kW 이하에만 적용하고 있어서 대용량 전동기에 대한 효율 개선은 담보하기 어렵다. 게다가 필요 이상으로 큰 용량의 전동기를 선택하는 관행(oversizing)으로 인해 전동기 부하율이 낮아져 전동기 효율도 낮아지는 문제가 있으며, 전동기 속도 조절을 통해 전력 소비를 줄이는 인버터도 아직까지 선진국에 비해 설치율이 낮다. 이런 점에서 볼 때 우리나라 제조업 전동기 전력수요는 추가적인 감축 가능성이 있다고 판단된다. 본 논문에서는 우리나라 제조업 전동기를 대상으로 상향식 최적화 에너지시스템 모형인 MESSAGE 모형을 이용하여 최저소비효율제도 시행 이외에 추가적인 감축방안을 도입할 때의 전력 감축잠재량과 경제성을 시나리오를 설정하여 분석하였다. 감축방안으로는 OECD 수준으로의 산업용 전기요금 인상과 대용량 전동기에 대한 최저소비효율제 확대, 전동기 부하율 개선, 인버터 설치를 고려하였으며, 전기요금 인상의 경우 세 가지 수준의 가격탄력성을 적용하여 수요감소 효과를 분석하였다. 아울러 비교 차원에서 해외의 최적가용기술(Best Available TechnologyBAT) 도입에 대해서도 감축잠재량과 경제성을 분석하였다. 분석 결과, 전력수요 감축잠재량은 단일방안으로는 전기요금 인상이 가장 효과가 커서 2030년까지 BAU 대비 7.5% 전력을 감축할 수 있는 것으로 나왔고, 모든 감축수단을 다 적용했을 경우 2030년까지 BAU 대비 9.8%를 줄일 수 있는 것으로 나왔다(전력 가격탄력성 -0.460 적용). 한편, 200kW 이상 전동기에 대한 최저소비효율제도 확대는 절감 효과가 매우 작았다. 단위절감비용의 경우, 전동기 부하율 개선은 -108.7원/kWh로 가장 편익이 크게 나왔고, 전기요금 인상도 -83.7～-88.3원/kWh 수준으로 편익이 크게 나왔다. 비용이 (-)으로 나온 것은 전동기에서 전기 비용이 전체 비용에서 차지하는 비중이 높아 전력 절감이 바로 비용 절감으로 이어지기 때문이다. 200kW 이상 전동기에 대한 최저소비효율제도 확대는 32.7원/kWh로 가장 비싼 대안으로 나왔는데, 그래도 이는 산업용 전기요금 전망치보다는 작으므로 대안으로서의 가능성이 아주 없지는 않다. 이를 통해 얻은 정책적 함의는 다음과 같다. 첫째, 산업용 전기요금 인상은 다른 어떤 대안보다 전력 감축잠재량이 크고 그에 따른 전력비용 절감도 크기 때문에 전력 수요관리를 위해서는 전기요금 인상이 무엇보다 필요하다. 둘째, 전동기의 전력 수요관리는 시행으로 인한 편익이 크기 때문에 이에 대한 적극적인 홍보와 투자가 이루어져야 한다. 셋째, 전동기의 최저소비효율제도는 전동기 효율 향상을 통해 상당한 전력 수요를 줄일 수 있다는 점에서 바람직하며 지속적으로 시행해 갈 필요가 있다.I. 서론 1 1. 연구의 배경 및 목적 1 2. 연구의 방법 및 범위 4 3. 연구 흐름도 6 II. 이론적 배경 및 선행연구 8 1. 에너지 서비스와 효율 8 2. 전동기 효율 향상을 통한 전력 감축잠재량 11 1) 수요관리의 중요성과 잠재량 11 2) 전동기 전력 감축 잠재량 연구 13 3. 전력 수요 추정 및 가격탄력성 17 1) 구조 모형 접근 17 2) 비구조 모형 접근 20 III. 제조업 전동기 전력수요와 전동기 효율향상 정책 29 1. 제조업 부문의 전동기 전력 수요 29 1) 제조업 부문의 전력 수요 29 2) 제조업에서의 전동기 전력 수요 34 3) 제조업 업종별 전동기 전력사용량 변화 요인 39 2. 전동기 최저소비효율제도 44 1) 해외의 전동기 최저소비효율제도 44 2) 우리나라의 전동기 최저소비효율제도 51 3) 국내 전동기 관련 실태 조사와 자료구축 현황 57 3. 전동기의 부하율과 인버터 59 1) 전동기의 부하율 59 2) 인버터 62 4. 산업부문 전기 요금 66 IV. MESSAGE 모형과 입력자료 71 1. MESSAGE 모형 71 1) 개요 71 2) 분석원리 73 2. 주요 전제 및 입력자료 77 3) 전동기 동력서비스 수요 추정 80 4) 최적가용기술 및 고효율 전동기 특성자료 89 5) 전동기 과거 보급용량 추정 94 6) 부하율 적용 95 7) 인버터의 특성 자료 96 3. Scenarios 98 V. 분석 결과 101 1. MESSAGE 모형 분석 결과 101 1) 시나리오별 전력소비량 전망 101 2) 시나리오별 전동기 평균 효율 108 3) 시나리오별 전력소비 감축량 및 비용 111 2. 신기술 전동기의 초기투자비 회수 기간 분석 120 VI. 결론 122 1. 요약 및 결론 122 2. 연구의 의의와 정책적 함의 124 3. 연구의 한계 및 향후 개선방향 126 참고문헌 127 부록 140 표 차례 우리나라 산업 및 제조업 부문 전력 수요의 가격 탄력성 연구 25 주요 55개국의 부문별 전동기 전력수요량 35 전기 소비에서 업종별 연도별 전동기 비중 39 미국 최저소비효율제도에서의 전동기 유형․용량별 효율 기준 46 EPAct 전동기의 전부하 효율기준 (NEMA MG-1 Table 12-11) 47 NEMA Premium(60Hz) 전동기의 전부하 효율 기준 48 EU의 전동기 최저소비효율 기준 도입시기와 대상 및 기준 49 EU의 전동기 명목 효율 기준(50Hz) 50 우리나라 삼상유도 전동기의 최저소비효율기준 적용시기 52 우리나라 삼상유도 전동기의 최저소비효율기준 53 우리나라 삼상유도 전동기의 프리미엄 효율기준 55 미국과 EU의 200kW 이상 전동기에 대한 최저소비효율기준 57 국내 전동기 관련 실태조사의 조사항목 58 전동기 크기 선택 시 고려하는 기준에 대한 응답 결과 61 인버터의 효율 개선 효과 63 국내 고효율 인버터 지원금 65 MESSAGE 분석 공식 74 MESSAGE 모형에서의 균등화 비용 공식 75 GDP 성장률 전망치(KDI) 85 제조업 업종별 경상부가가치 비중 전망 85 제조업 업종별 전동기 전력소비 비중 86 삼상유도 전동기의 고효율 기술 특성자료 93 부하율에 따른 효율 저하율 (부하율 75% 기준) 96 인버터의 효율개선 효과 및 수명, 비용 97 시나리오 구분 100 시나리오별 제조업 전동기의 2010-2030년 누적 전력사용량과 누적비용 113 시나리오별 BAU 대비 전력사용량․비용 증감 및 단위절감비용 115 고효율 전동기의 초기구입비용 증가분 회수기간 121 우리나라 IE2 전동기의 평균 효율 141 우리나라 IE3 전동기의 평균 효율 142 우리나라 IE2 전동기의 평균 비용 143 우리나라 IE3 전동기의 평균 비용 144 그림 차례 연구 흐름도 7 OECD 국가 전력소비에서 산업 비중 (2010년 기준) 30 OECD 국가 산업부문 전력소비 증가율 (1973-2010년) 31 우리나라 연도별 업종별 전기소비량 32 제조업 설비용 에너지원 비중 및 사용량 추이 33 우리나라 부문별 주요 전력량 37 우리나라 제조업 전동기 전력 사용량 분해분석 결과 (1992～2010년) 41 우리나라 제조업 전동기 전력 사용량 분해분석 결과 (1992～2001년) 42 우리나라 제조업 전동기 전력 사용량 분해분석 결과 (2001～2010년) 43 효율등급별 전동기 용량에 따른 효율 곡선 45 한국, 미국, EU의 용량별 최저소비효율제 기준 56 전동기 부하율과 효율과의 관계 59 전동기 용량별 부하율과 효율과의 관계 60 우리나라 고효율 인버터 지원금 추이와 절감전력량 추이 64 OECD 국가 명목 산업용 전기요금 (2009년 기준, 구매력지수 미고려) 67 OECD 국가 명목 산업용 전기요금 (2009년 기준, 구매력지수 고려) 67 주요국의 산업용 경유․천연가스 요금 대비 산업용 전기 요금의 비율 68 우리나라 용도별 전기요금의 실질요금 변화 추이 70 제6차 전력수급기본계획에서의 명목․실질 산업용 전력요금 전망 78 산업용 전기요금 인상 시나리오 80 전동기 동력서비스 추정 단계 81 우리나라 산업/제조업 전력수요의 가격탄력성 추정치 83 제조업부문 전력수요 전망 84 제조업 전동기 동력서비스 수요 전망 87 IMSSA 캡쳐 화면 1 91 IMSSA 캡쳐 화면 2 92 우리나라 제조업 전동기 연도별 보급용량 추정치 (1995-2010) 95 시나리오별 제조업 전동기 전력사용량 전망 (전력 가격탄력성 0.66 적용) 102 M계열 시나리오의 제조업 전동기 전력사용량 전망 103 B계열 시나리오의 제조업 전동기 전력사용량 전망 103 시나리오별 제조업 전동기 전력사용량 전망 (전력 가격탄력성 0.460 적용) 104 M계열 시나리오의 제조업 전동기 전력사용량 전망 105 B열 시나리오의 제조업 전동기 전력사용량 전망 105 시나리오별 제조업 전동기 전력사용량 전망 (전력 가격탄력성 0.045 적용) 106 M계열 시나리오의 제조업 전동기 전력사용량 전망 107 B계열 시나리오의 제조업 전동기 전력사용량 전망 107 시나리오별 제조업 전동기 평균 효율 전망 109 M계열 시나리오별 제조업 전동기 평균 효율 110 B계열 시나리오별 제조업 전동기 평균 효율 110 시나리오별 제조업 전동기 2010-2030년 누적 전력사용량 및 누적비용 114 BAU 대비 시나리오별 제조업 전동기 전력감축량 118 BAU 대비 시나리오별 제조업 전동기 비용증가분 119 BAU 대비 시나리오별 제조업 전동기 단위절감비용 119Docto

Occupational Sex Segregation in Korea

본 연구에서는 성적 불평등의 두드러지고 중요한 현상의 하나로서 직업의 성별 분리의 추세를 센서스 자료를 이용하여 1970년에서 1990년까지 분석하였다. 기존의 연구들에서 직업의 성별분리를 측정하는 수단으로 이용되어온 상이성지수 혹은 표준화지수 등이 직업구성 혹은 취업자 성비에 의해 영향을 받기 때문에, 직업의 성별 분리의 추세를 살펴보는데 적합치 않다는 점은 지적하면서 직업구성과 성비를 모두 통제한 새로운 성별 분리의 지표로서 대수연관지수를 자료에 적용하여 직업의 성별 분리의 추세를 살펴보았다. 대수연관지수는 상이성지수 혹은 표준화지수와 달리 1980년에서 1990년 사이 성별 분리의 감소경향이 두드러짐을 보여주었다. 하지만 단일수치 지수만으로 변화의 복합성이 제대로 파악될 수 있는지 여부를 경험적으로 검증한 결과, 단일수치 만으로는 변화의 양과 방향의 복합성을 충분히 나타내지 못하는 것을 알 수 있었다. 이는 성별 분리의 추세를 부문별로 혹은 직업의 특성별로 나누어 살펴볼 필요성을 제기하는 것이다. 직업의 성별 분리에 영향을 미칠 것으로 기대되는 요인들로서 여성에 대한 고등교육의 증가, 성평등주의의 확대, 산업구조의 심화와 정보화의 효과를 살펴본 결과, 성평등주의의 효과는 민간부문보다 공론에 보다 민감할 것으로 여겨지는 공공부문에서 강하게 나타나는 것으로 드러났다. 그밖에도 산업구조의 변화에 따른 생산직의 남성화, 정보화 부문에 대한 여성의 진출 등이 두드러졌다. 한편 고등교육의 효과는 제한적으로만 나타나서, 전통적으로 남성우위의 직종으로 여겨진 법률, 회계 등의 분야는 별다른 변화가 없으며, 자유직의 성격을 띤 전문직에서 성별 분리가 약화되는 경향을 보인다. In this study, I investigate the trend of occupational sex segregation in Korea from 1970 to 1990. Occupational sex segregation is a prominent and important aspect of gender inequality. Index of dissimilarity of size-standardized index, both adopted widely for measuring occupational segregation, are not free from marginal distribution, either gender or occupation, and therefore could not get rid of bias in observing the trend of segregation. I take advantage of a new margin-free association index to control for confounding effects of gender and occupation. In contrast to the other measures, association index emphasizes the downward trend in segregation between 1980 and 1990. However, the results from estimating log-linear and log-multiplicative models showed that the changes in segregation are far more complex than can be represented by changes in values of scalar index, This suggests a need to examine trend in occupational segregation by sectors and occupational groups. I investigate the effects of such factors as increasing female educational attainment, equal employment opportunity (EEO) legislation, and changes in industrial structure. I found that this effect of EEO legislation is more salient in public sector rather than in private business sector. As a consequence of industrial restructuring, the male dominate manufacturing occupations and the female increasingly enter information-related occupations. The effect of high education appears among selected freelance professional occupations, and traditionally male-dominated professions such as lawyers or accountants remain unaffected

[특집] 사회적 자본의 국제비교

본 논문에서는 사회적 자본의 네 가지 구성요소라고 할 수 있는 일반화된 신뢰와 시민적 규범, 호혜성, 그리고 네트워크와 사회적 참여의 측면에서 한국 사회의 사회적 자본의 축적 정도 및 분포양상을 경험적 자료를 통해서 국제 비교적으로 살펴 보고자 한다. 사회적 자본의 구성요소 1: 일반화된 신뢰 사회적 자본의 구성요소 2: 규범 준수 및 호혜성의 믿음 사회적 자본의 구성요소 3: 사회적 참여 사회적 자본의 구성요소 4: 사회적 네트워크 요약 및 결

Antecedents and Consequences of Intra-firm Wage Dispersion: Effects of Performance-Pay on Wage Dispersion and Wage Dispersion's Effects on Employees' Consciousness and Attitudes

본 연구는 1990년대 후반 이후 한국 기업의 보상시스템의 가장 큰 변화 가운데 하나인 성과급 특히 연봉제의 도입이 조직구성원들의 의식과 태도에 미친 영향을 기업 내의 임금분산을 중심으로 살펴본다. 임금분산은 근로자들의 개인 특성을 통제한 후의 잔여임금의 기업 내 분산이다. 인적자본패널의 기업-종업원 연계조사 자료를 분석한 결과, 금융산업에 속하고 연봉제를 도입한 기업들은 그렇지 않은 기업들에 비해 임금분산이 유의하게 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 임금분산은 근로자들의 인식과 태도에 양면적인 효과를 갖는 것으로 나타났다. 임금분산이 높은 기업의 근로자들은 보상체계의 공정성에 대한 믿음이 높고, 직무 및 임금에 대한 만족도가 높다.This study examines the effects of intra-firm wage dispersion on the beliefs and attitudes of employees. Wage dispersion is defined as the within-firm variance of wage residuals after controlling for the individual characteristics in the labor market. The results from the analysis of firm-employee linked data from HCCP survey show that introduction of performance-based compensation system increases the level of wage dispersion significantly. Increasing wage dispersion, in turn, have ambivalent effects on the beliefs and attitudes of employees. High level of wage dispersion tend to make employees believe in the fairness of compensation system and at the same time make them more satisfied with their job and wage level. Overall the increasing wage dispersion induced by performance-based compensation system have overall positive effects on attitudes of the employees