정책

청정연료 보급 사업

등록일 2015-05-08 분류 환경 글쓴이 scaadmin
작성자
서울 연구원
소속
서울 연구원
작성일
2015-04-17
최종수정일
2018-04-07

청정연료 보급 사업 도입 배경

1970~80년대 산업발전과 인구증가, 이에 따른 화석연료의 사용 증가로 서울의 대기오염상태는 심각한 상황에 놓여 있었다. 특히, 1980년 서울의 SO2 오염도는 국가환경기준의 4배 이상에 달하는 높은 수준이었고, 1990년에도 국가기준의 2배를 상회하는 수준을 보였다.

1960년대의 주요 에너지원은 값이 싼 석탄으로 당시 에너지소비의 약 40%를 담당하였다. 1970년대 이후에는 중화학공업 육성과 생활수준 향상으로 석유 비중이 급격히 늘어 석유가 석탄을 대신하는 주요 에너지원으로 자리잡았다.

SO2의 주요 배출원은 석탄과 석유류 등 화석연료이고, 이러한 연료의 황함유량은 도시가스, LPG와 비교하면 상대적으로 크게 높았다. 1990년까지만 해도 서울시 가구의 70%정도가 연탄을 난방연료로 사용하고 있어 서울의 SO2 농도는 매우 높은 수준을 유지하였다. 이에 따라 서울시와 중앙정부에서는 SO2 배출 저감을 위한 청정연료 보급확대를 계획하고 다양한 사업을 도입하게 되었다.

 

<그림 1> 서울의 SO2 연평균 오염도 변화

1980년부터 1995년까지 서울의 SO2 연평균 오염도의 변화를 보여주는 그래프로 1980년에 비해 1995년 오염도가 감소하였다

자료 : 서울시, 1996, 1995 대기오염도 분석

 

<그림 2> 서울시 연료별 소비량 변화

1990년부터 연도별 서울시 연료별 소비량 변화를 보여주는 그림으로 석유의 소비량이 1995년 급증하였다.

자료 : http://www.kesis.net/ 에너지경제연구원, 에너지 통계

 

<그림 3> 서울시 난방연료별 사용가구수의 변화

1990년부터 1995년까지의 서울시 난방연료별 사용가구수의 변화를 보여주는 그림으로 1993년부터 도시가스가 증가하였고 1990년부터 꾸준히 석유류를 사용하는 가구수가 증가했다.

자료 : 서울시, 2003, 2002 에너지백서

청정연료 보급사업의 주요내용

저유황유 공급확대

연료사용으로 인한 SO2 배출의 원천적 저감을 위하여 경유 및 중유를 대상으로 황 함유량의 기준을 1981년에 최초로 도입하여 서울에 적용하였다. 이후 여러 차례에 걸쳐 기준을 강화하고 적용 대상지역을 지속적으로 확대하였다. 이러한 기준 강화의 결과로, 현재 서울시에는 0.3% 이하의 황함유기준을 만족하는 중유와 0.1%의 황함유기준을 만족하는 경유만이 공급되고 있다.

 

<표 1> 중유와 경유의 황 함유 기준의 변천

중유와 경유의 황 함유 기준의 변천
  중유 경유
1981년 1.6% 0.4%
1993년 1.0% 0.2%
1997년 0.5% 0.1%
2001년 0.3% 0.1%
자료 : 환경부, 2005, 2004 대기환경연보

고체연료 사용금지제도

연료사용으로 인한 대기오염배출을 저감하기 위하여 사업자들이 석탄류, 코크스, 가연성 폐기물 등의 고체연료 사용을 금지하는 제도를 1985년에 서울시를 포함한 인근 수도권의 도시지역에 처음 도입하였다. 그 이후 적용 대상지역을 점진적으로 확대하였다.

 

청정연료사용 의무화제도

1988부터 보일러 용량의 합이 2톤 이상인 업무용(영업용 및 공공용 포함)시설에 대하여 청정연료인 LNG사용을 의무화하기 시작하였다. 1990년에는 1톤 이상, 1991년에는 0.5톤 이상, 1994년에는 0.2톤 이상 보일러까지 확대하여 청정연료 또는 경유 사용을 의무화하였다. 중앙집중난방식 공동주택의 경우에는 1990년에 처음으로 평균 면적 35평 이상의 공동주택에 대하여 청정연료 사용을 의무화하였다. 이어 1991년에는 30평 이상, 1992년에는 25평 이상, 1997년에는 12.1평 이상의 공동주택까지 확대하면서 청정연료 또는 경유사용을 의무화하였다.

 

<표 2> 청정연료 및 경유 사용 의무화 대상시설의 변천
 
  보일러 용량 아파트 규모 발전시설
1988 2톤 이상 -  
1990 1톤 이상 35평 이상  
1991 0.5톤 이상 30평 이상 모든 발전시설
1992 - 25평 이상 업무용 열병합
1994 0.2톤 이상 -  
1995 - 21평 이상  
1996 - 18평 이상  
1997 - 12.1평 초과  
자료 : 환경부, 2005, 2004 대기환경연보
 

일반주택의 도시가스(LNG) 보급확대

 
개요
1980년대 후반에 도입된 LNG와 청정에너지 사용 의무화 정책에 힘입어 1985년 26만 가구를 시작으로 도시가스 배관망이 연차적으로 확대되었다. 이에 따라 연탄 및 석유를 난방연료로 사용하던 가구들이 상대적으로 대기오염물질 배출이 적은 도시가스를 난방연료로 사용하면서 보다 청정한 연료로 전환이 이루어지기 시작하였다. 이러한 노력에 힘입어, 2012년 서울시 가구의 약 95%가 도시가스를 난방연료로 이용하고 있다.
 
서울시는 도시가스 공급회사의 공급비용 재원마련을 위해 요금에 비용의 일부를 반영하는 투자재원 제도 도입, 도시가스의 안정적 공급을 위한 노후배관 교체공사 등에 대한 기금의 융자, 도시가스 사용자에 대한 융자 제도 도입 등으로 청정연료인 도시가스의 공급확대를 위한 정책적 배려를 아끼지 않았다.
 
<그림 4> 서울시 도시가스 보급 가구수의 변화
 1985년부터 2012년까지 연도별 서울시 도시가스 보급 가구수의 변화를 나타낸 그래프로 도시가스 보급 가구수가 꾸준히 증가 하였다.
 

도시가스 사업기금 조성 및 운용

  • -조례 제정 : 1992년 서울특별시 도시가스사업기금 설치조례 제정
  • -기금조성 목적 : 도시가스 보급확대를 위하여 도시가스 공급기반 시설의 조기확충에 필요한 도시가스공급 설치 공사비의 일정액을 도시가스사업자에게 저리 융자 지원
  • -기금의 용도
    • - 도시가스공급시설 중 도시가스가 공급되지 않는 주택용 시설, 공공용 시설, 사회복지시설에 공급하기 위한 배관 또는 정압기시설의 설치비용에 대한 융자
    • - 연료전환 목욕탕시설에 공급하는 배관시설의 설치비용에 대한 융자
    • - 압축천연가스 시내버스충전소 설치 및 이에 따른 배관시설의 설치비용에 대한 융자
 
  • - 기금의 융자대상자 : 일반도시가스사업자로서 기금의 용도에 맞는 사업을 시행하는 자
  • - 기금의 조성방법 : 서울특별시 일반회계 출연금, 기금의 운용으로 생기는 수익금
 
  • - 기금의 운용관리
    • - 기금의 운용자 : 서울시 에너지관리팀
    • - 기금의 관리방법 : 위탁관리(우리은행, 국민은행)
    • - 융자한도액 : 도시가스공급시설 설치비의 80%이내
    • - 상한조건 : 3년거치 5년 균등분할상환
    • - 대출금리 : 연리 4.5%(대여금리 연리 3.8%)
 
  • - 융자절차
    • - 도시가스사업자 : 융자승인 신청서 제출 → 시장
    • - 시장 : 공사실적 검토→융자액 결정→도시가스사업자․대출금 취급은행 통보
    • - 대출금취급은행: 공사내역 등의 확인→자금을 대여(←시)→ 대출(→도시가스사)
기금의 조성 내역으로 일반회계 출연금과 재정 투자,융자 기급 차입금, 운용 수익금으로 구분하여 조사되었다.
자료 : 서울시, 2008, 2007 에너지백서
서울시 융자 절차도로 융자승인신청서를 제출하면 융자승인 및 배정 통보를 통해 융자금 신청을 하고, 대출심사 및 승인 통보를 통해 대출 신청에 들어간다. 그러면 자금대여신청을 통해 자금대여를 하고나면 대출의 과정을 거친다.
자료 : 서울시,2008, 2007 에너지백서

집단에너지(지역난방) 공급확대

개요
집단에너지란 1개 이상의 집중된 에너지 생산시설(열병합발전소, 열전용보일러, 자원회수시설 등)에서 생산된 에너지(열 또는 열과 전기)를 주거, 상업지역 또는 산업단지 내의 다수 사용자에게 일괄적으로 공급하는 사업이다.
서울시의 지역난방 공급 흐름도로 열공급시설, 열수송시설과 열사용시설 3단계로 구분된다.
자료 : 서울시, 2012, 2011 에너지백서
 

추진과정

서울시는 1983년 목동신시가지 개발계획을 확정하면서 전기에너지의 일부를 열병합 발전설비를 통해 조달하면서 잔여열을 신시가지의 지역난방 열원으로 이용하는 난방방식을 국내 최초로 채택하였다. 이를 위하여 목동신시가지 개발을 전담할 “목동지구개발사업소”를 설치하고, 집단에너지사업은 전문기술인력을 확보한 에너지관리공단과 건설과 운영 일체에 대한 업무수탁협약을 체결하여 사업을 추진하였다. 현재 집단에너지 공급사업의 설계, 시공, 감리 등에 관한 업무 및 시설의 운전관리는 SH공사에 위탁하여 강서지구와 노원지구 열병합발전소를 운영 중이다.

1984년 2만6천여 가구에 열 보급을 시작으로 2013년 서울시 집단에너지 보급가구수는 24만가구를 넘는다.
 
<그림 5> 서울시 집단에너지 열공급 가구수의 변화
서울시 집단에너지 열공급 가구수의 변화를 나타낸 그래프로 1997년부터 꾸준히 증가했다.
자료 : 서울시, 2014, 2013 에너지백서
 

강서지구 사업 추진경위

  • ’83. 5 : 목동지구 신시가지 개발계획 확정(지역난방방식 채택)
  • ’83. 10 : 목동지구 집단에너지공급사업계획서(안) 제출
  • ’83. 12 : 집단에너지공급사업의 시행 및 업무위탁 등에 관한 조례 공시
  • ’83. 12 : 목동지구 집단에너지 공급사업 업무위탁 협약 체결(수탁자 : 에너지관리공단)
  • ’84. 3 : 설계용역 착수
  • ’84. 8 : 열공급사업 허가 취득
    • - 공급대상 : 목동, 신정동지구 신시가지 26,629세대
    • - 시설규모 : 열수송관(20㎞), 열병합보일러(100톤/h 1기 및 터빈/발전기 21㎿), 열전용보일러(140톤/h 2기, 80톤/h 2기, 10톤/h 3기)
    • - 사업기간 : 1983. 12 ~ 1987. 12
    • - 사 업 비 : 36,199백만원
  • ’84.11 : 쓰레기 소각설비공사 착공( ’86.12.31 준공)
  • ’85. 1 : 열병합발전설비공사 착공(’87.12.31 준공)
  • ’85.10 : 열수송관설비공사 착공(’87.11.30 준공)
  • ’85.11 : 제1차 열공급 개시(목동 1단지, 1,882세대)
  • ’90. 8 : 가양․방화1지구 집단에너지공급사업계획 확정
    • - 공급대상 : 가양․방화1지구 24,314세대
    • - 시설규모(기존 목동 열병합발전소와 연계 추진) : 열전용보일러 (110톤/h 2기), 열수송관(31.6㎞), 가압펌프장 1개소
    • - 사업기간 : 1990. 8 ~ 1993. 11. 30
    • - 사 업 비 : 30,603백만원
  •  ’93. 4 : 등촌․방화2지구 집단에너지공급사업계획 확정
    • - 공급대상 : 등촌․방화2지구 14,365세대
    • - 시설규모(기존 목동 열병합발전소와 연계 추진) : 열전용보일러(110톤/h 1기), 열수송관(11.4㎞)
    • - 사업기간 : 1993. 4 ~ 1995. 1. 10
    • - 사 업 비 : 8,961백만원
 

노원지구 사업 추진경위

  • ’91.10 : 노원지구 집단에너지공급사업 기본계획 용역
    • - 상계자원회수시설의 소각열 이용
  • ’92. 6 : 노원지구 집단에너지공급사업계획 확정
    • - 공급대상 : 노원구, 도봉구, 중랑구 일원 104,968가구
    • - 시설규모 : 열병합보일러(150톤/h 1기 및 터어빈발전기 37,000㎾), 열전용보일러(150톤/h 4기), 열수송관(80㎞)
    • - 사 업 비 : 80,760백만원
    • - 사업기간 : 1992. 6 ~ 1996. 12
  • ’93. 7 : 집단에너지사업 허가
  • ’93.12 : 노원열병합발전소 공사 착공
  • ’93.12 : 열수송관설치공사 착공
  • ’94.12 : 열공급 개시(공릉1택지개발지구 3,420가구)
  • ’96.12 : 노원열병합발전소 종합 준공
  • ’09.10 : 노원열병합발전소 내 연료전지(2.8MW) 발전설비 준공
강서지구와 노원지구의 열병합 발전소를 비교한 표이다. 목동 열병합 발전소와 노원 열병합 발전소의 전경
자료 : 서울시, 2014, 2013 에너지백서

결과 및 시사점

서울시와 중앙정부가 대기오염물질 배출이 적은 청정연료를 확대 보급하고자 추진한 다양한 정책 및 사업의 결과, 특히 서울시 SO2농도가 현저하게 개선되었다. 1994년 이래로 국가환경기준을 하회하였으며, 2000년 이후부터는 0.005ppm 수준의 낮은 농도수준을 안정적으로 유지하고 있다.

사업의 효과

  • 에너지 이용효율 향상에 의한 대규모 에너지 절감(20~30%)
  • 연료사용량 감소 및 집중적인 환경관리에 의한 대기환경개선으로 SOx, NOx, 미세먼지 배출 저감
  • 수도권 열병합발전소 건설을 통하여 발전소 부지난 해소 및 송전시 손실 감소 기여
    • - 지역난방공급을 통한 하절기 전력 첨두부하 완화
  • 연료다원화에 의한 석유의존도 감소 및 자원회수시설의 폐열, 매립가스 등 미활용에너지 활용증대
 
<그림 6> 기존발전방식과 열병합발전방식의 효율비교
열병합발전방식 이전의 기존발전방식의 효율이 48%였다면 열방합발전방식을 사용하였을 때 효율은 84%이다.
자료 : 서울시, 2008, 2007 에너지백서

<그림 7> 서울시 SO2 오염도의 변화

1980년부터 1995년까지 서울의 SO2 연평균 오염도의 변화를 보여주는 그래프로 1980년에 비해 1995년 오염도가 감소하였다

자료 : 서울시, 1996, 1995 대기오염도분석 : 서울시, 2013, 2012 서울대기질 평가보고서

 

<그림 8> 서울시 SOx 배출량의 변화

서울시의 SOx 배출량은 1980년이 가장 높았으며 2011년 크게 감소한 모습을 보인다.

자료 : 서울시, 2000, 서울의 환경 2000 환경백서: http://airemiss.nier.qo.kr/(국립환경과학원 대기오염물질배출량)

 

향후 과제

이와 같이 1990년대 초반까지 서울시의 주요한 대기오염 문제이던 SO2의 오염도는 다양한 청정연료 보급 확대 정책의 도입으로 빠르게 개선되어 더 이상 서울의 고민거리가 되지는 않는다. 하지만, 여전히 휘발유, 경유 등 화석연료의 사용으로 NO2와 미세먼지 등은 서울이 당면하고 있는 주요 대기오염문제로 남아 있다. 또한, 대기질 측면에서는 청정연료로 간주되어 왔던 LNG도 이산화탄소 등 온실가스를 배출하기때문에 전세계적 관심사인 기후변화 문제에서는 자유로울 수 없는 한계가 있다.

이에 따라 서울시는 지열, 태양광, 태양열, 연료전지 등 신재생에너지 이용률을 확대하기 위한 계획을 마련하여 순차적으로 진행하고 있다. 특히 태양광과 연료전지, 지열 관련 시설이 확대되도 있고, 폐기물

을 이용한 열생산도 활발히 이루어지고 있다. 그 결과 전체 신재생에너지 생산이 2003년 78천TOE에서 2012년 233천TOE로 3배 가까이 증가했다. 그럼에도 불구하고 2012년 기준으로 서울시의 신재생에너지 생산량이 전국 신재생에너지 생산량의 2.6%에 불과하고, 서울시 에너지소비량 대비 1.5%로 매우 낮은 수준이다. 하지만 서울시가 ‘원전하나줄이기’ 정책의 일환으로 태양광 시설을 적극적으로 도입하고 있기 때문에 태양광 비중이 앞으로 상당히 증가할 것으로 전망된다.

 

서울시의 2004년부터 2012년까지의 신재생에너지 보급량을 나타내는 표

자료 : 서울시, 2014, 2013 에너지백서

 

서울시의 2003년부터 2012년까지의 신재생에너지 생산량을 보여주는 표

자료 : 서울시, 2013, 2013 에너지백서

 

2012년을 기준으로 한 신재생에너지 에너지원별 생산량을 나타내는 그래프로 폐기물이 76.32%로 가장 많았고 그 뒤로 바이오가 15.76%, 태양열이 2.72%, 태양광이 2.49%, 지열이 2.21%, 연료전지가 0.48%, 풍력이 0.02%을 차지한다.

자료 : 서울시, 2014, 2013 에너지백서

참고문헌

서울시, 2014, 2013 에너지백서
서울시, 2012, 2011 에너지백서
서울시, 2008, 2007 에너지백서
서울시, 2003, 2002 에너지백서
서울시, 1996, 1995년 대기오염도분석
서울시, 2000, 서울의 환경 2000 환경백서
서울시, 2013, 2012년 서울대기질 평가보고서
환경부, 2005, 2004 대기환경연보
http://www.kesis.net/ 에너지경제연구원, 에너지통계
http://airemiss.nier.go.kr/(국립환경과학원 대기오염물질배츨량)