Climate Change has negative effects on human life in a variety of fields, because greenhouse gas (GHG) emissions are increasing rapidly after the Industrial Revolution. That is why the number of localized heavy rain, typhoon, and heat wave in the Earth is recently on the increase. South Korea, meanwhile, is not free from responsibility for climate change issue. South Korea is the 9th largest energy consuming in 2012 and the 7th largest GHG emitting country in 2010. Especially, GHG emissions are dramatically increasing due to fossil energy-guzzling industry in Korea. The increase rate of total GHG emissions is 113% from 1990 to 2007, and the figure is very high level among the members of OECD. Since the economic power of Korea is ranked approximately 10th around the world, Korea has been forced to make a greater effort of reducing GHG emissions in order to be suitable at global positioning.
Under these conditions, Korean government announced that the national reduction target of GHG emissions would be set at G8 summit in 2008. And the target was finally determined at Korean Cabinet meeting in 2009. The midterm national target of reducing GHG emissions is 30% compared to BAU (Business As Usual) by 2020. In spite of the voluntary goal, the 30% reduction is the most challenging target. In order to achieve the national reduction target of GHG emissions, Korean government has been investing much more in renewable energy R&D and deployment as well as developing aggressive national energy policies for coping with global climate change issue. Therefore, various studies to objectively evaluate the investment strategies in renewable energy and analyze the GHG reduction options are needed.
This study attempts to analyze the learning effect of photovoltaic power generation using 1FLC and 2FLC theories in South Korea, and develop the simulation model for analyzing the ripple effect of governmental policies in Korean transportation sector based on LEAP model.
The first study estimated the decrease rate of photovoltaic power generation cost based on the learning curve theory. Both conventional 1FLC, which considers only the cumulative power generation, and 2FLC, which also considers R&D investment were applied. The 1FLC analysis showed that the cost of photovoltaic power generation decreased by 3.1% as the cumulative power generation doubled. The 2FCL analysis showed that the power generation cost decreases by 2.33% every time the cumulative photovoltaic power generation is doubled and by 5.13% every time R&D investment is doubled. Moreover, the effect of R&D investment on photovoltaic technology was visible after around 3 years, and the depreciation rate of R&D investment was around 20%. The study may suggest that a direction for technology policy through comparison of photovoltaic power generation cost learning rate in South Korea with that in developed countries, and comparison of learning rates with other energy sources, and also it may provide input data for various energy system analyses.
The second study investigated the effectiveness of policies that the South Korean govern-ment has imposed on the transportation sector, and analyzed the ripple effect it will have on energy and environmental aspects if the policies are maintained until 2050. The study considered five policies, in terms of scenarios: Improved fuel efficiency (IFE), green cars distribution (GC, CGC), public transportation shift (PTS), and modal shift reinforcement (MS). To distinguish the effects of various eco-friendly vehicle models, the green car scenario was subdivided into two scenarios: clean diesel/hybrid cars were the focus of the green car (GC) scenario, and the competitive green car (CGC) scenario centered on hydrogen fuel cell/electric vehicles. According to the scenario analysis conducted in the current study, the main energy and GHG reduction policies that the South Korean government has imposed on the transportation sector will reduce the final energy demand by 25.2~25.5%, and reduce GHG emissions by 21.3~21.6% in 2020, relative to BAU scenario. However, this number does not meet the national GHG reduction target rate of 34.3% in the Korean transportation sector. Therefore, more powerful and effective policies are needed to achieve the national target vis-`a-vis GHG emissions reduction in the transportation sector. Moreover, this study indirectly presented estimations regarding the demand for electricity and hydrogen energy, which spike in accordance with the distribution of electric vehicles and hydrogen fuel cell vehicles. This must be taken into consideration when choosing the options that pertain to energy consumption and GHG reduction within the energy supply, in order to stabilize the entire energy system.
전세계는 산업혁명 이후로 온실가스 배출의 급격한 증가에 따른 기후변화문제로 인해 우리 생활 곳곳에 부정적인 영향들이 나타나고 있다. 그리고 개발도상국들의 인구증가와 경제성장에 따른 전세계적인 에너지소비 증가로 온실가스 배출량은 지속적으로 증가할 전망이다. 이로 인하여 이미 세계 곳곳에서는 가뭄과 홍수, 폭염 등 이상기후가 나타나고 있으며, 경제적인 측면에서도 기후변화로 인한 전세계 GDP 감소율이 최대 20%에 이를 것이라는 분석도 있다. 이제 기후변화문제는 국제적 차원에서 모든 국가가 공동으로 대응해야 한다는 목소리가 높아지는 가운데, 한국도 이러한 흐름에 적극적으로 동참할 필요성이 커지고 있다. 한국은 2012년 기준으로 세계 9위의 에너지소비국이자, 2010년 기준으로 세계 7위의 온실가스 배출국가이다. 특히 한국은 에너지다소비 산업 비중이 높기 때문에 1990년부터 2007년 사이에 온실가스 배출량이 113% 증가한 것으로 나타났으며, 이는 OECD 국가 중에서도 매우 높은 편에 속하는 수치이다.
이러한 상황에서 한국정부는 지난 2009년에 온실가스 배출량을 2020년까지 BAU 대비 30% 감축하겠다는 국가목표를 발표하였으며, 2014년에는 국가 온실가스 감축목표를 달성하기 위한 부문별 로드맵을 제시하였다. 그리고 에너지와 환경문제를 동시에 해결하기 위하여 그동안 신재생에너지 기술개발 및 보급에도 적극적으로 투자하였다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 신재생에너지원인 태양광 발전기술을 대상으로 R&D투자 및 설비보급에 따른 기술개발 효과를 학습효과이론에 근거하여 발전단가의 학습률을 분석하였다. 그리고 2020년 국가 온실가스 감축목표를 달성하기 위하여 가장 높은 감축률 34.3%를 할당받은 수송부문을 대상으로 한국정부에서 제시한 정책 및 로드맵의 파급효과를 상향식 에너지시스템 분석모형 중 LEAP 모형을 이용하여 분석하였다.
첫 번째 연구에서는 국내 태양광기술의 가격경쟁력 확보를 위하여 태양광 발전단가의 학습률을 추정하고, 다른 국가의 태양광기술 학습률과 비교함으로써 정부 R&D 투자의 위험성을 낮추고 효과적인 정책들을 제시하였다. 이를 위하여 누적발전량만을 고려하는 전통적인 1FLC와 R&D투자도 동시에 고려하는 2FLC 이론을 적용하였다. 1FLC 분석결과에 따르면, 태양광 누적발전량이 2배 증가함에 따라 발전단가는 3.1%씩 감소하였다. 그리고 2FLC 분석결과에 따르면, 태양광 누적발전량이 2배 증가할 때마다 발전단가는 2.33%씩 감소하였으며, R&D투자가 2배 증가할 때는 발전단가가 5.13%씩 감소하였다. 아울러 태양광기술에 대한 R&D투자는 약 3년후에 발전단가의 감소로 반영되는 시차를 보였으며, R&D투자의 감가상각률은 20%로 분석되었다.
두 번째 연구에서는 한국의 수송부문을 대상으로 LEAP모형을 이용하여 에너지 및 온실가스 감축을 위한 정부정책들의 효과성을 검토하고, 2050년까지 장기적으로 그러한 정책들이 지속될 경우에 에너지 및 환경적 측면에서의 파급효과를 분석하였다. 이를 위하여 대표적인 정부정책들을 5가지 시나리오 - 승용차 연비향상 시나리오(IFE), 그린카 보급확대 시나리오(GC, CGC), 대중교통 인프라 확대 시나리오(PTS), 전환교통 시나리오(MS) - 로 구성하였다. 그리고 그린카 보급확대 시나리오는 차종에 따른 효과를 구분하기 위하여 다시 클린디젤차o하이브리드차 중심의 GC시나리오와 전기차o수소연료전지차 중심의 CGC시나리오로 세분화하였다. 총 5가지 시나리오 중에서 승용차 연비 향상에 따른 에너지 및 온실가스 감축효과가 가장 큰 것으로 나타났으며, 그린카 보급에 따른 파급효과는 제한적인 것으로 분석되었다. 그리고 혁신적인 에너지기술개발이 아닌 대중교통 인프라 확대나 물류서비스 개선 등을 통해서도 에너지 수요와 온실가스 배출을 상당량 줄일 수 있을 것으로 전망되었다. 특히 수요부문에서 그린카 보급을 활성화시키는 정책만으로 에너지 및 온실가스를 줄이는 데는 한계가 있는 것으로 분석되었으며, 근본적으로 전력생산 및 수소제조와 같은 에너지 공급부문에서도 에너지와 온실가스를 감축시키는 기술들이 적용되어야 할 것이다.
