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Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers

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Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers

KIIEE Vol. 35, No. 3, p.25-33

ISSN (print) :

1229-4691

ISSN (online) :

2287-5034

Received : 24 November 2020Revised : 18 December 2020Accepted : 5 February 2021

DOI :

http://dx.doi.org/10.5207/JIEIE.2021.35.3.025

가스냉방기기의 전력대체효과 산정에 의한 회피비용 산정

Calculation of Avoid Cost Considering The Electric Power Peak-Cut Effect of Gas Cooling Equipment

김용하 (Yong-Ha Kim) ¹iD 정복만 (Bok-Mahn Jung) ²iD 이혜선 (Hye-Seon Lee) ²iD 한상화 (Sang-Hwa Han) ²iD 정재훈 (Jea-Hoon Jung) ^†iD

(Professor, Dept. of Electrical Engineering, Incheon National University, Korea)
(Doctor's degree, Electrical Engineering from Incheon National University)

^†Corresponding Author ： Masters coutse, Dept. of Electrical Engineering, Incheon National University, Korea, Tel：010-7793-3986, E-mail: wognsmo1@naver.com

License :

This work was supported by the Korean Federation of Science and Technology Societies(KOFST) Grant funded by the Korean Government.(www.kiiee.or.kr).

Abstract

The electric power peak - cut effect of gas cooling is defined as the electric power (peak cut) that can be replaced by the gas cooling load accompanying the maximum power generation. In order to measure this, it is necessary to accurately grasp gas consumption, equipment operation rate, and load rate when the maximum load occurs. Past research has difficulty in estimating the cooling gas consumption on peak days, the disadvantage of not reflecting the characteristics of individual gas cooling devices well, and the cooling gas consumption on peak days is estimated from the monthly cooling gas consumption. There was a disadvantage that it was difficult to do. This study solved the existing problems and calculated the avoid cost of reliable gas cooling equipment by considering the electric power peak capacity replacement contribution rate and the electric power amount replacement contribution rate.

Key words

Avoid cost, Gas cooling, Peak cut, The electric power peak - cut effect

1. 서 론

가스냉방의 전력대체효과는 최대전력 발생 시 수반되는 가스냉방부하에 의해 대체될 수 있는 전력(피크컷)으로 정의한다⁽¹⁾. 이의 측정을 위해서는 최대부하 발생 시 가스 소비량, 기기 운전율 및 부하율 등을 정확히 파악해야 하나 이들의 측정이 어려울 뿐 아니라 변동이 심하여 이를 정확하게 평가하는 것은 쉽지 않다. 과거 가스냉방기기 전력 기여효과 산정 방법의 경우 냉방용 가스수요(월간)로부터 최대전력 발생시 가스수요(순시치)를 추적하여 냉방부하를 산정하는 방법과 가스냉방기의 보급 실적으로부터 운전부하와 동시 사용률을 고려하여 추정하는 방법이 있었으나 피크일의 냉방용 가스사용량을 추산하는데 어려움이 있고, 개별적인 가스냉방기기의 특성을 잘 반영하지 못한다는 단점과 월간으로 취득되는 냉방용 가스사용량으로부터 피크일의 냉방용 가스사용량을 추산하는데 어려움이 있다는 단점이 있었다^(2,^3,^4,⁵⁾.

이에 본 논문에서는 피크전력 발생 시 가스냉방기기로 인해 대체될 수 있는 전력대체량을 산정하고 그에 따른 회피비용을 계산하기 위해 가스사용량과 가스냉방기기 보급실적 모두 사용하여 가스냉방기기의 전력대체용량과 가동률을 산정함으로써 기존의 문제점을 해결하고 전력 피크용량 대체 기여율과 전력량 대체 기여율을 산정하여 신뢰성 있는 가스냉방기기의 회피비용을 산정하였다.

2. 가스냉방기기의 전력 기여효과 산정

본 논문에서 가스냉방기기의 전력기여효과는 가스냉방기기의 피크용량 기여율(%) 및 가스냉방기기의 피크전력량 기여율(%)의 두 가지로 산정하였다. 피크용량 기여율은 전력피크가 발생하는 시간대를 기준으로 하였으며, 이는 전력피크가 발생하는 원인은 냉방부하이며 피크시간대에 가스냉방기기가 전력 수요 저감에 기여하기 때문이다. 한편 피크전력량 기여율은 하계 가스냉방기기의 요금제가 적용되는 5월 ~ 9월의 기간을 모두 고려하여 산정하였다.

2.1 가스냉방기기의 2019년 월별 가동률 산정

본 논문에서의 방법으로 가스냉방기기의 월별 가동률을 계산하기 위해서 다음의 자료가 필요하다.

가스냉방기기 GHP(Gas Heat Pump) 및 흡수식 각각에 대한

1) 월간 가스사용량

2) 사용되고 있는 가스냉방기기의 특성

3) 월별 가능 운전시간

월간가스사용량은 한국도시가스협회의 협조로 자료를 구축하였다. 또한 현재 사용되고 있는 가스냉방기기의 카탈로그를 조사 및 취합하여 가스냉방기기의 특성을 구축 하였으며, 월별가능 운전시간은 2018년도 한국에너지 공단에서 수행한 보고서를 참조하였다⁽⁶⁾.

위 3가지 자료를 바탕으로 다음 단계별로 가동률을 산정하였다.

단계 1 : 조사된 가스냉방기기(GHP 및 흡수식)의 월별 가스사용량을 이용해 월별 대당 가스사용량을 식(1)과 같이 구한다.

(1)

\begin{align*} 가스냉방기기(GHP및흡수식)의 대당 냉방\\ 운전월별가스사용량[N㎥/월] \end{align*} \begin{align*} = 해당월의 가스냉방기기 가스사용량[Nm^{3}/월]\\ \times GHP 한 대당 평균용량[us RT]\\ \div GHP 총 용량[us RT] \end{align*}

※ usRT( us Refrigeration Ton, 냉동톤) : 냉동톤은 단위시간에 냉각하는 냉각열량(kcal/hr)을 냉동능력이라하고 그 단위가 냉동톤

단계 2 : 가스냉방기기(GHP 및 흡수식)의 대당 매월별 가능 운전시간에 냉방운전을 한 경우 가스사용량을 식(2)와 같이 구한다.

(2)

\begin{align*} 가스냉방기기(GHP및흡수식)의 대당 매월별\\ 가능운전시간냉방운전시가스사용량[N㎥/월] \end{align*} \begin{align*} = 가스냉강기기 한대의 us RT당 \\ 평균 냉방가스 소비량[Nm^{3}/h\bullet us RT]\\ \times 가스냉방기기 한대의 표준용량[us RT]\\ \div 해당월의 월별가능 운전시간[h/월] \end{align*}

단계 3 : 식(1) 및 식(2)에서 계산한 값을 사용하여 GHP와 흡수식 각각의 월별 가동률[%]을 식(3)과 같이 구한다.

(3)

$대당냉방운전월별가동률[\%]$ \begin{align*} = 대당 냉방운전 월별 가스사용량[Nm^{3}]\\ \div 대당 매월별 가능 운전시간 가스\\ 사용량[Nm^{3}]\times 100 \end{align*}

단계 4 : 식(3)에서 산정된 가동률[%]을 이용해 가동률을 고려한 월별가동시간[h]을 식(4)와 같이 구한다.

(4)

$가동률을 고려한 월별가동시간[h]$ $= 냉방운전 월별 가동률[\%]\times 해당월의 총 시간[h]$

가동률을 산정하고 산정된 가동률을 이용해 피크용량 기여율과 피크 전력량 기여율을 2.2 및 2.3 에서와 같이 산정하였다.

2.2 가스냉방기기의 2019년 월별 피크용량 기여율[%] 산정

2.1에서 산정한 월별가동률과 현재 사용되고 있는 냉방기기의 특성을 이용해 월간 전력대체용량을 식(5)와 같이 산정하였고, 식(6)과 같이 이를 2019년도 전기부하 월별 피크전력으로 나누어 월별 피크용량 기여율을 산정하였다.

(5)

\begin{align*} 전력피크발생시간대의 가스냉방기기의\\ 월별전력대체용량[MW] \end{align*} \begin{align*} = 피크감축용량(= 평균냉방능력 - 평균냉방소비전력)\\ \times 보급대수\times 월별가동률 \end{align*}

※ 평균냉방능력은 보급된 가스냉방기기의 총용량[usRT]을 [kW]단위로 환산하고 보급대수로 나누어 산정

과거 연구의 전력대체용량[MW] 산정방식은 식(6)과 같다⁽¹⁾.

(6)

$과거 연구의 전력대체용량 산정식[MW]$ \begin{align*} = 가스냉방 보급용량[us RT]\times 전력량제외 냉방용량 비율\\ \times 동시사용률\times 평균 운전부하\times 3.514\div 전기냉방기 COP \end{align*}

식(7)에서 가동률을 동시사용률과 평균 운전부하의 곱으로 산정하고 있으나 실질적으로 동시사용률과 평균 운전부하는 정확한 값을 측정하기 어렵다. 반면에 임의 선정한 것과 달리 본 연구에서 실제적으로 데이터 취득이 가능한 가스사용량, 평균냉방능력, 평균냉방소비전력, 보급대수를 이용하여 추정치가 없이 전력대체용량을 구하였다.

식(5)에서 구한 전력대체용량을 사용하여 식(7)과 같이 월별피크용량기여율을 구하였다.

(7)

$가스냉방기기의 2019년도 월별피크용량 기여율[\%]$ \begin{align*} =2019년도전력피크발생시간대의 가스냉방기기의 \\ 월별전력대체용량[MW]\div 2019년도월별피크전력[MW]\\ \times 100 \end{align*}

2.3 가스냉방기기의 2019년 월별 피크 전력량 기여율[%] 산정

가스냉방기기의 2019년 월별 피크 전력량 기여율[%]은 식(9)과 같이 2.2에서 산정한 전력피크발생시간대의 가스냉방기기의 월별 전력대체용량에 월별 평균가동시간을 곱해 식(8)과 같이 가스냉방기기 월별 피크 전력량 대체량[MWh]을 산정하고 이를 2019년도 전기부하 월간 총 전력량[MWh]으로 나누어 산정하였다.

(8)

$가스냉방기기 월별 피크전력량 대체량[MWh]$ \begin{align*} =가스냉방기기의월별전력대체용량\times 월별 가동시간[h]\\ \\ 단,\: 각 월별 평균 가동시간[h]\\ = 월별가동률\times 해당월의총시간 \end{align*}

따라서 가스냉방기기의 2019년도 월별피크전력량 기여율은 식(9)와 같이 구한다.

(9)

$가스냉방기기의2019년도 월별피크전력량기여율[\%]$ \begin{align*} =2019년도가스냉방기기의월별피크전력량대체량[MWh]\\ \div 2019년도월간총전력량[MWh]\times 100 \end{align*}

3. 가스냉방기기의 전력 회피비용 산정

회피비용이란 어떤 사업이 시행되지 않을 경우를 이를 대체하기 위해 소요되는 비용을 나타낸다. 회피비용의 개념은 구입전력에 대한 전력요금결정 뿐만 아니라 전력회사의 효율 향상프로그램, 분산형 전원 도입 및 경제성평가, 민전 및 자가발전의 경제성 분석 및 요금결정, 송배전설비의 투자에 따른 경제성 분석 등에 사용되고 있다.

3.1 가스냉방기기에 의한 송전망 이용 회피비용 산정

본 논문에서는 송전망 건설 회피비용이 아닌 송전망 이용 회피비용의 새로운 개념을 도입하였다. 이는 송전망의 RATE A를 기준으로 한 경우 현재 선로의 사용률이 약 30[%] ~ 40[%] 정도이므로 전력사업자와 회피비용을 주장하는 사업자 사이에 송전망 건설에 대한 회피비용의 견해차가 크기 때문이다⁽⁷⁾.

가스냉방기기에 의한 송전망 이용회피 비용은 다음과 같은 절차로 산정하였다.

(1) 8차 전력수급기본계획의 100% 부하(Peak 부하)에 대하여 전력조류계산을 수행한다.

(2) 수행된 조류계산의 결과를 이용하여 각 선로의선로이용율을 식(10)와 같이 산정한다.

(10)

$선로이용율[\%]$ $=조류계산결과의 조류\div 선로의 Rate A\times 100$

가스냉방이 사용되지 않고 대신에 EHP(Electric Heat Pump)가 사용되는 경우에 대하여

(3) Peak일 가스사용량을 대체시킬 수 있는 EHP 전기용량(총 가스냉방기기의 usRT를 MW로 환산한 값)을 구한다.

(4) 원래 모선에 접속된 전기부하의 크기에 비례하여 각 모선에 대체 EHP 전기용량을 분배한다.

(5) 대체 EHP 전기용량의 증가분을 담당하기 위하여 출력을 증가시키는 발전소는 냉방부하는 첨두부하이므로 LNG 발전소를 대상으로 하고 현재출력에 비례하여 대체 EHP 전기용량만큼의 출력을 증가시킨다.

(6) (5)의 상태로 전력조류계산을 수행한다.

(7) (6)의 조류계산 결과를 이용하여 (2)와 같이 가스냉방기기가 정지한 대신 대체 EHP 가 운전되는 경우의 선로이용율을 구한다.

(8) 가스냉방기기가 운용되고 있는 경우와 가스냉방기기 대신 대체 EHP가 운용되고 있는 경우의 선로이용율의 차이로 가스냉방기기의 운용으로 인한 송전선로 기여율[%]을 식(11)과 같이 구한다.

(11)

$가스냉방기기의 운용으로 인한 송전선로 기여율[\%]$ \begin{align*} =가스냉방기기가 운용되고 있는 \\ 경우의 선로이용율\\ -가스냉방기기대신대체EHP가 운용되고있는\\ 경우의선로이용율 \end{align*}

(9) 고유 송전용량법에 의한 송전용량 한계율(한계 MVA %) 산정한다.

(10) (9)에서 구한 가스냉방기기의 운용으로 인한 송전선로 기여율[%]과 (10)에서 구한 고유 송전용량법에 의한 송전용량 한계율(한계 MVA %)을 이용하여 식(12)과 같이 한계 MVA %에 대한 가스냉방기기의 송전망 이용회피비용을 산정한다.

(12)

$한계 MVA%에 대한 가스냉방기기의 송전망 이용회피비용$ \begin{align*} =각선로의길이[km]\times 송전망건설비용[원/km]\\ \times 가스냉방기기의운용으로인한송전선로기여율[\%]\\ \div 한계MVA% \end{align*}

단, 한계 MVA %는 송전선로가 연결돼 모선의 전압이 규정치를 유지할 수 있을 때 선로의 송전용량의 비율이다.

이때 본 논문에서는 피크전력 대체용량[MW]을 이용하여 냉방 총 용량[usRT]에 대한 비율을 산정하고 전력대체 냉방용량[%]을 산정하였다. 냉방 총용량에 대한 가스냉방기기의 송전망 회피비용을 냉방 총 용량 대비 전력대체 용량이 차지하는 비율을 고려해 송전망 이용 회피비용을 식(13)과 같이 산정하였다.

(13)

$냉방유효용량에 대한 송전망이용회피비용$ \begin{align*} =냉방총용량에대한송전망이용회피비용\\ (=한계MVA%에 대한 가스냉방기기의 \\ 송전망 이용 회피비용)\\ \times 가스냉방기기전력대체냉방용량[us RT]\\ \div 해당년도냉방총용량[us RT] \end{align*}

3.2 가스냉방기기에 의한 송전손실 저감비용 산정

가스냉방기기 투입 전과 후의 손실량 차이를 이용해 송전손실 저감량을 산정하고 이로 인한 회피비용을 식(14)와 같이 산정하였다.

(14)

$냉방 총 용량에 대한 송전손실 저감비용$ \begin{align*} =최대부하시손실저감량[k W]\times 8,\:736\\ \times 부하율[pu]\times\ln G발전단가[원/k W]\\ \\ 단 ,\: 최대부하시손실저감량[k W]\\ =가스냉방투입전선로손실 - 투입후선로손실 \end{align*}

(15)

$냉방유효용량에 대한송전손실저감비용$ \begin{align*} =냉방총용량에대한송전손실저감비용\\ \times 가스냉방기기전력대체냉방용량[us RT]\\ \div 해당년도냉방총용량[us RT] \end{align*}

3.3 가스냉방기기에 의한 발전소 건설 회피비용 산정

전력피크를 담당하는 LNG발전소의 건설 단가를 기준으로 가스냉방기기의 월간 최대 전력대체용량과 LNG발전소의 발전용량의 비율을 이용해 발전소 건설 회피비용을 식(16)와 같이 산정하였다.

(16)

$가스냉방기기의 발전소 건설회피비용$ \begin{align*} =가스냉방기기의월간최대전력대체용량[MW]\\ \times\ln G발전소건설비용[원]\div\ln G발전소발전용량[MW] \end{align*}

3.4 가스냉방기기에 의한 에너지사용절감비용 산정

가스냉방기기의 5월~9월 전력에너지 절감 요금을 산정하고 그 기간에 사용한 가스냉방기기의 가스사용요금의 차이를 기반으로 식(19)과 같이 산정하였다.

(17)

$가스냉방기기의5월\sim 9월전력에너지절감비용[원]$ \begin{align*} =가스냉방기기의5월\sim 9월전력에너지절감량[MWh]\\ \times 전력평균요금[원/MWh] \end{align*}

(18)

$가스냉방기기의5월\sim 9월가스사용비용[원]$ \begin{align*} =가스냉방기기의5월\sim 9월가스사용량[N㎥]\\ \times 가스평균요금[원/N㎥] \end{align*}

(19)

$가스냉방기기에 의한 에너지사용절감비용[원]$ \begin{align*} =가스냉방기기의5월\sim 9월전력에너지절감비용[원]\\ -가스냉방기기의5월\sim 9월가스사용비용[원] \end{align*}

3.5 가스냉방기기에 의한 대기환경개선비용 산정

식(20)과 같이 가스냉방기기의 5월~9월 전력에너지 절감에 따른 CO₂ 배출량 저감량과 식(21)과 같이 가스냉방기기의 가스사용에 따른 CO₂ 배출량의 차이를 이용해 식(23)과 같이 산정하였다.

(20)

\begin{align*} 가스냉방기기의5월\sim 9월 전력에너지 절감에 따른 \\ CO_{2} 저감량[tCO_{2}] \end{align*} \begin{align*} =가스냉방기기의5월\sim 9월에너지절감량[MWh]\\ \times KPX발전단CO_{2}배출계수[tCO_{2}/MWh] \end{align*}

(21)

\begin{align*} 가스냉방기기의5월\sim 9월가스사용량에 따른\\ CO_2배출량[t CO_2] \end{align*} \begin{align*} =가스냉방기기의 5월\sim 9월 가스사용량[toe]\\ \times\ln G CO_2배출계수[CO_2/toe] \end{align*}

(22)

$CO_2 저감량[t CO_2]$ \begin{align*} =가스냉방기기의5월9월전력에너지절감에따른\\ CO_2저감량[t CO_2]-가스냉방기기의5월9월가스\\ 사용량에따른CO_2배출량[t CO_2] \end{align*}

(23)

$가스냉방에 의한 대기환경개선비용[원]$ $=CO_2 저감량[t CO_2]× 탄소 배출비용[원/t CO_2]$

4. 사례 연구

4.1 가스냉방기기의 가동률 산정결과

가스냉방기기가 가동되는 5월~9월의 가스사용량을 이용해 산정된 월별 가동률을 그림 1및 그림 2와 같다.

Fig. 1. Operation rate calculation using GHP gas usage

Fig. 2. Operation rate calculation using Absorption gas cooling gas usage

4.2 가스냉방기기의 2019년도 월별 피크용량 기여율[%] 및 피크전력량 기여율[%] 산정결과

그림 1과 그림 2의 월별 가동률을 이용해 가스냉방기기의 전력대체용량[MW], 가스냉방기기 월별 피크전력량 대체량[MWh]을 산정한 결과는 표 1과 같다.

Table 1. Calculation result of power Peak-Cut capacity [MW] and power Peak-Cut amount [MWh] of gas cooling equipment

	피크전력 대체 용량[MW]	피크전력량 대체량[MWh)
5월	2,710	378,245
6월	3,959	777,054
7월	5,483	1,541,109
8월	7,091	2,569,799
9월	6,183	1,916,025

식(6)과 식(8)에 의해 산정된 가스냉방기기의 2019년도 월별 피크용량 기여율[%] 및 피크 전력량 기여율[%] 산정결과는 그림 3및 그림 4와 같다.

Fig. 3. Gas cooling equipment's monthly peak capacity contribution rate in 2019[%]

Fig. 4. Gas cooling equipment's monthly peak power contribution rate in 2019[%]

4.3 가스냉방기기의 전력 회피비용 산정

본 논문에서는 가스냉방기기의 전력기여효과 산정을 통해 계산된 전력 대체용량과 가스냉방 사용기간의 전력에너지 절감량 등을 이용하여 회피비용을 산정한 결과는 다음과 같다.

4.3.1 가스냉방기기에 의한 송전망 이용 회피비용 산정결과

식(13)으로 산정된 가스냉방기기에 의한 송전망 이용 회피비용 산정결과는 표 2와 같다.

Table 2. Cost of avoiding T/L

2019년 냉방총용량 (GHP+흡수식)[usRT]	4,196,843
전력대체 냉방용량[%]	48.04%
전력대체 냉방용량[usRt]	2,016,048
냉방 총 용량에 대한 송전망 회피비용[원]	235,791,302,920
냉방 유효 용량에 대한 송전망 회피비용[억원]	1,133

4.3.2 가스냉방기기에 의한 송전손실 저감비용 산정결과

식(15)로 산정된 가스냉방기기에 의한 송전손실 저감비용 산정결과는 표 3과 같다.

Table 3. T/L loss reduction cost

2019년 냉방총용량 (GHP+흡수식)[usRT]	4,196,843
전력대체 냉방용량[%]	48.04%
전력대체 냉방용량[usRt]	2,016,048
냉방 총 용량에 대한 송전손실 저감 비용[원]	199,116,656
냉방 유효 용량에 대한 송전손실 저감 회피비용[억원]	0.96

4.3.3 가스냉방기기에 의한 발전소 건설 회피비용 산정결과

가스냉방기기에 의한 발전소 건설 회피비용 산정과정시 발전소 데이터는 표 4와 같다.

Table 4. Reference power plant

발전용량[MW]	900
총 공사비[억원]	9,732

식(16)과 같은 산정방식과 기준발전소의 발전용량 및 총 공사비를 이용한 산정결과는 표 5와 같다.

Table 5. Power plant construction avoid cost

가스냉방 기기의 월간

최대 전력대체 용량[MW]

7,453

회피 발전소 건설비[억원]

80,587

4.3.4 가스냉방기기에 의한 에너지사용절감비용 산정결과

식(19)으로 산정된 가스냉방기기에 의한 에너지 사용절감비용 산정결과는 표 6과 같다.

Table 6. Energy saving cost

가스냉방기기의 5월~9월 전력에너지 절감량[MWh]	7,182,232
전력 평균 요금[원/kWh]	236.6
가스냉방기기의 5월~9월 가스사용량[Nm3]	338,443,660
가스냉방기기 평균 요금[원/Nm3]	526.1
가스냉방기기의 5월~9월 에너지 절감비용[억원]	15,210

4.3.5 가스냉방기기에 의한 대기환경 개선비용 산정결과

식(23)로 산정된 가스냉방기기에 의한 대기환경 개선비용 산정 결과는 표 7과 같다.

Table 7. Air environment improvement cost

가스냉방기기의 5월~9월 에너지 절감량[MWh]	7,182,232
KPX 발전단 CO₂배출계수 [tCO₂/MWh]	0.44
냉방기기 사용 기간 가스사용량 [toe]	348,259
LNG CO₂배출계수 [tCO₂/toe]	0.64
CO₂ 저감량	2,952,706
탄소 배출비용 [원/tCO₂]	32,000
환경개선회피비용[억원]	944.9

4.3.6 가스냉방기기의 전력대체 용량에 의한 총 회피비용

산정된 전력대체 용량에 대한 회피@비용은 그림 5와 같다.

Fig. 5. Avoid cost for power Peak-Cut capacity[Billion won]

산정된 1[usRT] 당 회피비용은 그림 6과 같으며, 1[usRT] 당 총 회피비용은 4,661,023[원]으로 산정되었다.

Fig. 6. Avoid cost per 1 [usRT] of power Peak-Cut capacity[Won]

5. 결 론

본 논문은 가스냉방기기의 월별 가스사용량 및 보급실적을 기반으로 전력기여 효과 및 회피비용을 산정하였다. 본 논문의 산정결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 구하였다.

(1) 본 논문에서는 GHP와 흡수식 각각의 가스사용량 및 기기의 특성을 함께 고려하여 가동률을 산정하는 방안을 제안하였다.

(2) 피크용량 기여율은 GHP가 약 1.6[%] 흡수식이 약 4.3[%] 인 것으로 산정되었다.

(3) 송전망 회피비용의 경우 송전망 건설 회피비용이 아닌 송전망 이용 회피비용인 새로운 개념의 회피비용을 산정하였다.

(4) 2019년 가스냉방의 국가적 편익 최대기여금 산정결과는 1[usRT]당 4,661,023[원] 임을 도출하였다.

앞서 도출된 가스냉방의 국가적 편익의 의미는 피크전력 발생 시 가스냉방기기에 의해 대체 생산되는 전력량의 가치를 산정한 금액만큼 국가에서 가스냉방에 지원하여도 국가적으로는 손해가 되지 않은 금액을 의미한다. 그러므로 국가적 편익산정의 금액은 어떤 의미에서 국가가 당위성을 가지고 지원할 수 있는 가스냉방에 대한 최대한의 지원금(최대기여금)이라 할 수 있다.

물론 시장보급의 초기단계에서는 보급 활성화를 위하여 이보다 큰 금액을 지원함으로서 가스냉방시장을 활성화시키고 가스냉방의 경쟁력을 키워 자생력을 강화시켜야 한다. 이후 점차적으로 시장에서 가스냉방이 수요반응(Demand Response)에 의해 활성화시키는 방법도 고려해볼 수 있을 것으로 사료된다.

향후 다양한 실데이터를 취득하여 여러 가지 전력대체 용량 방법론에 따른 결과의 비교분석이 필요한 것으로 사료되며, 이를 통하여 전력대체효과 산정에 의한 회피비용 산정 결과의 적정성을 검증하고자 한다.

Acknowledgements

본 논문은 인천대학교 2020년도 자체논문비 지원에 의하여 연구되었음.

This paper was supported by the Incheon National University Research Grant in 2020.

References

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Han J. O., Chae J. M., Hong S. H., 2011, Study on the Supplying effect of Gas Air Conditioning Systems, The Korean Institute of Gas, Vol. vol 15, No. 3, pp. 19-25

Park R. J., Kwon O. S., Song K., Won J. R., 2011, Analysis of summer Peak-cut Effect by Activated Diffusion of Gas cooling System, proc. of The Korean Institute of Electrical Engineers, pp. 127-128

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MetriX , 2018, Report on the actual condition of the supply of energy-using devices in commercial buildings

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Biography

Yong-Ha Kim

Yong-Ha Kim was graduated from Korea University in 1982 with an Electrical Engineering degree.

He graduated from the Graduate School in 1987 with Electrical Engineering(Master).

He graduated from the Graduate School of Electrical Engineering in 1991 (Doctor).

Professor of Electrical Engineering, Incheon National University, since 1992.

ok-Mahn Jung

ok-Mahn Jung was graduated from Kwangwoon University in 1999 with Electrical Engineering degree.

He graduated from the Incheon National School in 2017 with Electrical Engineering (Master).

From 2019 to present, he have a Doctor's degree in Electrical Engineering from Incheon graduate school.

Hye-Seon Lee

Hye-Seon Lee was graduated from Incheon University in 2015 with Electrical Engineering degree.

She graduated from the Graduate School in 2017 with Electrical Engineering(Master).

From 2018 to present, she have a Doctor's degree in Electrical Engineering from Incheon graduate school.

From 2017 to present day researcher in KEPRI

Sang-Hwa Han

Sang-Hwa Han acquired a bachelor`s degree by Academic Credit Bank System.

He graduated from Incheon University in 2015 with Electrical Engineering(Master).

From 2018 to present, he have a Doctor's degree in Electrical Engineering from Incheon graduate school.

Jea-Hoon Jung

Jea-Hoon Jung was graduated from Incheon University in 2019 with Electrical Engineering degree.

From 2019 to present, he have a master's degree in Electrical Engineering from Incheon graduate school.

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Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers

ISO Journal TitleJ Korean Inst. IIIum. Electr. Install. Eng.

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Calculation of Avoid Cost Considering The Electric Power Peak-Cut Effect of Gas Cooling Equipment

Abstract

Key words

1. 서 론

2. 가스냉방기기의 전력 기여효과 산정

2.1 가스냉방기기의 2019년 월별 가동률 산정

(1)

(2)

(3)

(4)

2.2 가스냉방기기의 2019년 월별 피크용량 기여율[%] 산정

(5)

(6)

(7)

2.3 가스냉방기기의 2019년 월별 피크 전력량 기여율[%] 산정

(8)

(9)

3. 가스냉방기기의 전력 회피비용 산정

3.1 가스냉방기기에 의한 송전망 이용 회피비용 산정

(10)

(11)

(12)

(13)

3.2 가스냉방기기에 의한 송전손실 저감비용 산정

(14)

(15)

3.3 가스냉방기기에 의한 발전소 건설 회피비용 산정

(16)

3.4 가스냉방기기에 의한 에너지사용절감비용 산정

(17)

(18)

(19)

3.5 가스냉방기기에 의한 대기환경개선비용 산정

(20)

(21)

(22)

(23)

4. 사례 연구

4.1 가스냉방기기의 가동률 산정결과

Fig. 1. Operation rate calculation using GHP gas usage

Fig. 2. Operation rate calculation using Absorption gas cooling gas usage

4.2 가스냉방기기의 2019년도 월별 피크용량 기여율[%] 및 피크전력량 기여율[%] 산정결과

Fig. 3. Gas cooling equipment's monthly peak capacity contribution rate in 2019[%]

Fig. 4. Gas cooling equipment's monthly peak power contribution rate in 2019[%]

4.3 가스냉방기기의 전력 회피비용 산정

4.3.1 가스냉방기기에 의한 송전망 이용 회피비용 산정결과

4.3.2 가스냉방기기에 의한 송전손실 저감비용 산정결과

4.3.3 가스냉방기기에 의한 발전소 건설 회피비용 산정결과

4.3.4 가스냉방기기에 의한 에너지사용절감비용 산정결과

4.3.5 가스냉방기기에 의한 대기환경 개선비용 산정결과

4.3.6 가스냉방기기의 전력대체 용량에 의한 총 회피비용

Fig. 5. Avoid cost for power Peak-Cut capacity[Billion won]

Fig. 6. Avoid cost per 1 [usRT] of power Peak-Cut capacity[Won]

5. 결 론

Acknowledgements

References

Biography

Yong-Ha Kim

ok-Mahn Jung

Hye-Seon Lee

Sang-Hwa Han

Jea-Hoon Jung

Article Information (continued)

Key words

JIEIEJournal of the Korean Institute of Illuminating
and Electrical Installation Engineers