An energy demand and supply analysis is carried out to establish the future nuclear energy system of Korea in the situation of environmental restriction and resource depletion. Based on the useful energy intensity concept, a long-term energy demand forecasting model FIN2USE is developed to integrate with a supply model. The energy supply optimization model MESSAGE is improved to evaluate the role of nuclear energy system in Korean long-term energy supply strategy.
Long-term demand for useful energy used as an exogeneous input of the energy supply model is derived from the trend of useful energy intensity by sectors and energy carriers. Supply-side optimization is performed for the overall energy system linked with the reactor and nuclear fuel cycle strategy. The limitation of fossil fuel resources and the $CO_2$ emission constraints are reflected as determinants of the future energy system.
As a result of optimization of energy system using linear programming with the objective of total discounted system cost, the optimal energy system is obtained with detailed results on the nuclear sector for various scenarios. It is shown that the relative importance of nuclear energy would increase especially in the cases of $CO_2$ emission constraint. It is concluded that nuclear reactor strategy and fuel cycle strategy should be incorporated with national energy strategy and be changed according to environmental restriction and energy demand scenarios. It is shown that this modelling approach is suitable for a decision support system of nuclear energy policy.
환경제약과 자원고갈이 예상되는 상황에서 미래 한국의 원자력 에너지체계를 알아보기 위해 에너지수급 분석을 실시하였다. 유효에너지 원단위 개념을 이용한 장기 에너지수요 예측 모형 FIN2USE의 개발과 함께, 한국의 장기 에너지공급 전략에서 원자력의 역할을 분석하기 위해 선형계획법을 이용한 에너지체계 최적화 모형인 MESSAGE를 개선하였다. 산업별 및 에너지원별 유효에너지 원단위의 추세를 기초로 하여 에너지수급 모형의 외부 입력자료인 유효에너지 장기 수요를 구하였다. 공급 측면에서는 국내의 원자력부문을 자세히 모형화하여 원자로형 및 핵연료주기 전략이 전체 에너지체계와 연계되어 분석되도록 하였다. 특히, 장래의 에너지체계에 큰 영향을 미치는 화석연료 자원의 한계 및 이산화탄소 배출규제 상황을 반영하였다. 할인된 전체 계통비용을 목적함수로 하는 선형계획법을 이용해 에너지체계를 최적화한 결과, 원자력부문의 상세한 결과가 포함된 2040년까지의 시나리오별 최적 에너지체계가 도출되었다. 모든 시나리오에 대해 원자력은 미래 한국의 에너지체계에서 현재보다 더 많은 기여를 하게 되며, 특히 $CO_2$ 배출제약의 경우에는 원자력에너지의 상대적 중요성이 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 원자로형 전략과 핵연료주기 전략은 국가 에너지 전략과 결부되어야 하며, 환경제약 및 에너지수요 시나리오에 따라 달라져야 한다는 결론이 확인 되었다. 이러한 모형화 방법은 원자력에너지 정책의 의사결정지원 시스템으로 적합하다고 보여진다.
