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주거용 건물에의 고효율 LED조명 설치사업 CDM 적용 가능성 및 수익성 분석
A Study on Possibility and Profit Analysis of Installation of
Energy-efficient LED Lightings in Residential Buildings for Clean
Development Mechanism
황 주 현
포항공과대학교 대학원
신소재공학과 석사과정 1)
요약
본 논문에서는 대규모 주상복합건물 또는 주거단지에 LED 조명설치 CDM 사업이
적용될 경우의 온실가스 감축량 및 배출권수입, 사업의 수익성, 필요한 보조금 액
수, CDM 프로젝트의 성립조건을 만족하기 위한 LED 조명의 가격범위 등을 산출
해보았다. 적합한 조도 및 가구 내 조명개수를 추측하기 위하여 조도 시뮬레이션
프로그램 RELUX를 이용하였으며 소규모 CDM 방법론인 AMS.Ⅱ.C에서 사용된 논
리로 서울에 위치한 한 주상복합건물에서의 CDM 적용가능성을 검증하였다. 그 결
과 온실가스 감축량은 매년 552 tCO2 , 배출권수입은 약 1,087만원, 프로젝트의 순
현재가치는 약 - 4억 4,012만원으로 배출권 수입을 고려하더라도 CDM 프로젝트의
조건을 만족시키지 못하며 정부가 약 2억 2,006만원의 보조금과 9.74 원/kWh의 전
력요금할인을 지원해야 하는 것으로 나타났다. 또한 각 가구 당 프로젝트로 인한
순현재가치는 - 76만 3,385원, 배출권 수익은 전체 프로젝트 순현재가치의 15.42%
를 차지하며, LED 조명의 가격이 현재보다 13.99 ~ 18.37% 할인된 범위 내에서 본
사업이 CDM 프로젝트로 인정받을 수 있다는 결론을 도출하였다.
1) e-mail : [email protected]
1. 서론
최근 건물이 소비하는 에너지를 줄이기 위해 세계 각국 정부는 정책적으로 저탄소
그린 건물을 장려하고 있다. 에너지 절감기술의 개발과 함께 건물의 에너지 성능을
향상시키기 위해 국내에서는 친환경건물 인증제도 및 건물에너지효율 등급표시제의
확대적용, 건물에너지절약기준의 강화를 실시하는 등 건축물의 에너지 소비를 줄이
기 위한 제도적 틀을 잡아가고 있다. 2) 3) 이러한 제도적 지원과 사회적 합의 속에
서 그린 빌딩을 구현하기 위해 건축업계에서도 건축물에 에너지 고효율 단열 및 냉
방기기, 신재생 에너지 관련 기술 등을 적용하려는 노력들을 기울이고 있다. 이러한
노력의 일환으로 그린 빌딩 내 고효율 조명 설치로 인한 조명 에너지 절감은 실현
가능성이 높은 방법 중 하나로 각광받고 있다. 건축물에서 소비되는 에너지 중 대
체로 20% 이상을 조명 기기가 차지하고 있어 고효율 조명기기는 상당한 에너지 절
약 효과를 가져올 수 있다. 4) 하지만 대표적으로 사용되는 고효율 조명기기 중 하
나인 삼파장 형광조명 (Compact Fluorescent Lamp)은 유해물질인 수은이 미량 포
함되어 있다는 단점이 있어 친환경적이면서도 고효율, 장수명인 LED 조명 기기의
상용화 확대에 관심이 모아지고 있다. 특히 LED 조명은 전기 에너지에서 빛으로의
전환효율이 높아 전기에너지의 90%까지 빛으로 전환할 수 있으며 이는 백열등 5%,
형광등 40%에 비해 현저히 높은 수준이다.
LED 조명기술의 급진전은 세계 전통조명시장을 LED 조명으로 급속히 바꿔놓고
있으며, 2015년 이전 조명들의 약 30% (473억 달러)가 LED로 대체될 것으로 미국
에너지부(Department Of Energy)는 전망하고 있다. 만일 현재 기존 국내 조명 30%
를 LED로 교체 시 약 연간 16,021GWh의 전력을 절감할 수 있으며 이는 약 1.6조
원의 경제적 효과로 추정된다. 이는 원전 2기(100만kw×2)의 1년간 발전량에 해당되
는 막대한 에너지절감이며 연간 약 680만톤의 CO2 저감 효과가 나타날 것으로 예
상된다. 5) 이처럼 LED는 친환경 조명산업을 이끌고 갈 차세대 기술로 떠오르고 있
으며 상용화될 경우 그 파급효과도 어마어마할 것으로 예측되나 비용측면에서 큰
장벽이 존재하고 있다. 이러한 경제적 장벽으로 인한 상용화의 지연을 극복하는데
청정개발체제 (Clean Development Mechanism: CDM) 가 촉매제가 되어줄 수 있다
는 가능성에 관심이 모아지고 있다.
청정개발체제(이하 CDM)는 교토 의정서에서 온실가스 감축으로 인한 의무 당사국
의 경제적 부담을 줄이기 위해 고안된 교토 메커니즘 중 하나이다. 6) 부속서Ⅰ국가
들(선진국) 사이에서의 온실가스감축사업을 공동으로 수행하는 것으로 인정하는 공
동이행(Joint Implementation: JI)과는 달리 청정개발체제는 부속서 I국가가 비부속
2) 한국그린빌딩협의회 홈페이지 내용 발췌 http://www.greenbuilding.or.kr/html/main.jsp
3) Yimin Gu, Nadarajah Narendran, Spectral and Luminous Efficacy change of High-power LEDs Under
Different Dimming Methods, proceedings of SPIE 6337, 2006.
4) 홍일선, 그린 빌딩 시장에서 찾는 새로운 기회, LG Business Insight 1 14, 2009
5) 장선호 권영희 , LED 산업동향 및 정책추진 방향, 전기전자평가팀 한국산업기술평가관리원(KEIT), 2009.07
6) 에너지관리공단, 재생가능에너지 분야 CDM사업 국내 적용가능성 분석, 2003
서 I국가 (개발도상국)에서 온실가스 감축사업을 수행하여 달성한 실적을 부속서 I
국가의 감축목표 달성에 활용할 수 있도록 하는 제도이며 CDM 사업을 통하여 선
진국은 감축목표 달성에 사용할 수 있는 온실가스 감축량을 얻고, 개발도상국은 선
진국으로부터 기술과 재정지원을 받음으로써 자국의 지속가능한 개발에 기여할 수
있다. 7) 하지만 특정 사업이 CDM 사업으로 인정받기 위해서는 기본적으로 사업을
수행하여 발생되는 이득이 소요비용보다 작아서 상업적으로 추진이 불가능하나
CDM 사업 인정으로 인한 온실가스 배출저감실적의 판매를 고려할 경우 상업성이
확보되어야 한다는 조건이 필수적이다.
교토의정서 12조와 마라케시 합의문 CDM 형식과 절차 43항에서는 이러한 조건을
추가성(additionality)이라는 개념으로 정의하고 있다. CDM 사업활동은 인증받고자
하는 사업이 없었을 상황(베이스라인 시나리오)에서의 사업에 속하지 않음을, 즉 베
이스라인에 대해 추가적인 사업임을 입증해야 한다. 이는 CDM 사업이 온실가스 감
축효과가 높음에도 시장에 재무적, 기술적, 제도적 등의 장애요인이 존재하여 자연
스럽게 이루어지지 못하는 상황임을 입증해야만 한다는 의미이다. 8)
이러한 CDM 사업 성립조건을 고려해보았을 때, LED 조명 설치는 CDM 사업으로
인정받을만한 조건을 충분히 갖추고 있다고 할 수 있다. 고효율 LED 조명 적용을
통한 에너지절감에 따른 온실가스절감효과가 분명함에도 불구하고 LED조명가격(3
만 ~ 50만원)은 기존조명(1,000원 ~ 10만원) 대비 10~100배로 높은 가격, 초기 투자
비용으로 인해 보급 확산이 지연되고 있다. 9) 기존 형광 또는 백열조명을 고효율
LED 조명으로 대체하는 사업은 아직까지 재정적인 측면에서 커다란 장애요인이 존
재하며 그 자체로는 상업적 이득이 없다고 할 수 있으므로, 재정적인 측면에서
CDM 사업으로 인정받기 위한 추가성이 있다고 볼 수 있다.
이에 최근 우리 정부는 LED의 장애요인을 낮추기 위하여 LED 산업의 성장기반
조성, 에너지절감, 국제환경규제 대응 등의 당면한 과제를 해결하기 위해 공공기관
의 고효율 LED 조명 시범사업 추진, 대규모 신도시의 LED 조명 도시화 추진, 2012
년까지 공공기관 전체 조명의 30%를 LED로 교체하는 정책, LED 설치에 대한 장
려금정책 등을 펴는 등 선도적 시장창출에 앞장서고 있다. 10) 11) 하지만 막상 고효
율 LED 조명 설치를 CDM 사업으로 인정받으려는 시도는 부천 화우테크 신사옥
LED 조명설치 사업 한 건으로 아직까지는 걸음마 단계라 할 수 있다. 여지껏 LED
조명을 통한 에너지절감이 CDM 사업으로 인정받은 전례는 없었으며 12) 따라서 이
프로젝트가 UNFCCC의 승인을 받는다면 세계 최초의 LED 조명설치 CDM 사업으
로 기록될 것이다. 아직은 LED 조명설치 사업이 CDM 사업으로 승인되지 않을 리
7) 에너지관리공단, 기업을 위한 CDM 사업지침서의 구성, 2009
8) UNFCCC, The Marrakesh Accords & The Marrakesh Declaration, 2001
http://unfccc.int/cop7/documents/
9) 장선호 권영희 , LED 산업동향 및 정책추진 방향, 전기전자평가팀 한국산업기술평가관리원(KEIT), 2009.07
10) 에너지관리공단 홈페이지 보도자료, LED조명기기 시범보급사업 업무협약 체결, 2008.12.12
11) 권영희 사무관, LED산업 新성장동력화 발전전략 (http://dves.egloos.com/4741530 )
12) 화우테크놀러지 CDM사업 추진 선언, 전기신문, 2009년 04월 20일자 기사 참조
스크도 존재하지만 2010년 6월 UNFCCC(United Nations Framework Convention
on Climate Change)에서 기존 조명을 LED 조명으로 교체하는 일련의 사업들에 적
용되는 온실가스 감축량 추정 방법론 체계를 확립하고자 여러 이해관계자들의 자문
을 구하는 등 LED 조명설치를 CDM 사업으로 인정하기 위한 움직임을 보이고 있
어 상황은 긍정적이라 말할 수 있다. 13) 일단 LED 조명설치 사업의 CDM 적용이
시작되면 CDM은 LED 조명이 확산되어 가는데 큰 역할을 할 수익모델로 자리 잡
을 것이며 LED 조명 CDM 사업의 규모도 더 커지고 활성화될 것으로 예상된다.
그러므로 본 논문에서는 현재는 초기 단계로 진행 중인 고효율 LED 조명설치
CDM 사업을 가장 큰 LED 조명설치 수요를 보일 것으로 예상되는 주거용 건물에
적용하는 연구를 진행하였다. LED 조명설치 CDM 사업이 대규모 주상복합건물에
적용될 경우, 또 나아가 주거단지, 신도시 등 새로 생기는 주거단지에 적용될 경우
온실가스 감축량 및 배출권수입, 사업의 수익성, 필요한 보조금 액수, CDM 사업으
로 진행되기 위한 필요조건 등을 조도 시뮬레이션 프로그램인 RELUX와 CDM 방
법론인 AMS.Ⅱ.C 등을 기초로 산출해보고자 한다.
2. 분석 방법 개요
CDM 방법론이나 프로그램, 계산방법이나 세워야 할 가설 등에서의 선택과 주관
의 문제가 많이 개입되지만, 고효율 LED 조명의 설치가 CDM 사업으로 인정받기
위해서 명확히 보여줘야 할 논리는 간단히 설명하자면 아래 두 가지와 같다. 첫 번
째로, 특정 사업장에 통상적으로 사용되는 (Business As Usual) 형광등 조명을 설
치하여 사용할 경우보다 LED 조명을 사용하였을 경우, 전력 소모가 더 적어지고
적어진 전력량만큼 전력생산에서 발생하는 온실가스가 줄어든다는 것을 수치적으로
보여주어야 한다. 두 번째로, 특정 사업장에서 LED 기술을 적용하였을 때 온실가스
배출을 현저히 감축시킬 수 있음에도 추가적인 비용이 들거나 재무적, 기술적, 제도
적, 기타 장애요인들에 의해 보급에 어려움이 있으며 이를 CDM의 도입을 통해 해
결할 수 있음을 마찬가지로 수치적으로 보여주어야 한다.
첫 번째 논리를 진행하기 위해서 우선 사업장으로 적용될 건물을 선정해야 하며
통상적 사업에서 설치될 형광등 조명 및 프로젝트에 실제 설치될 LED 조명의 종
류와 사용될 개수, 전력소모량, 전력생산과정에서 통상적으로 발생하는 온실가스의
양 등의 자료를 산출해야만 한다. 본 논문에서는 주상복합건물의 CAD 파일과 조명
시뮬레이션 프로그램인 RELUX를 이용하여 사용될 조명의 종류와 조명 수 등을 한
국 표준 KS A 3001의 조도 기준에 부합하도록 추정하였다.
이렇게 계산된 조명의 수와 각 조명의 전력소모량을 UNFCCC에 등록된 CDM 방
13) UNFCCC, Call for inputs on the specific aspects of a methodology framework for estimating GHG
reductions from replacing fuel-based lighting with LED Systems, 2010
http://cdm.unfccc.int/public_inputs/2010/fuel_LED_repl/index.html
장점 단점
AM0046l 가정에서의 고효율조명 적용의 대규모 프
로젝트에 적용하기에 알맞다.
l 최소 100개의 가구에서 4개의 샘플링 그룹
을 설정해 온실가스 발생량을 추정하는데
이러한 가정의 정교함이 떨어진다.
l 모니터링 요구사항이 복잡하다.
AMS.Ⅱ.C
l 타 방법론보다 유연하고 사실적인 방법론
의 적용으로 인해, 합리적인 온실가스감축
량의 추산을 통한 CER 발행이 가능하다.
l 조명사용시간, 사용전력 등 요구되는 지표
들을 모니터링하는데 필요한 설비들과 일
련 과정들이 법적으로 요구되거나 이미 갖
춰져 있는 상황이라면, 관련 추가비용에 대
한 부담이 작을 수 있다.
l 모니터링이 15개의 방정식과 지표로 이루
어져 있어 비용과 과정 측면에서 부담스럽
다.
l 실제로 사용될 전력량, 조명 숫자, 가동시
간 등을 한정된 샘플로부터 도출해내는데
이러한 수치들이 실제 프로젝트수행 시 결
과와 많이 달라 CER을 발행받지 못할 리
스크가 존재한다.
AMS.Ⅱ.J
l 형광조명에 대한 베이스라인 모니터링에
대한 요구사항이 다른 방법론들보다 비교
적 느슨하여 관련 비용이 적게 들 수 있다.
l 프로젝트가 수행되기 전, 프로젝트 장소에
한정된 조사결과에 따라 지표들이 결정되
어 부정확한 온실가스감축량이 계산될 수
있다.
l 보수적인 가정으로 인하여 발행될 수 있는
CER에 한계가 있다.
법론에 적용하여 총 전력소모량과 온실가스 배출량 및 감축량을 계산할 수 있으며
프로젝트 승인 시 발행될 배출권 (Certified Emission Reduction : CER)도 함께 계
산할 수 있다. Wolrd Bank Group의 자료에 따르면, 14) 2010년 현재 조명 프로젝트
에 적용할 수 있는 CDM 방법론은 3가지로, 가정을 대상으로 한 고효율 전구를 설
치를 다룬 AM0046, 특정 기술에서 수요측면의 에너지 절약 활동을 다룬 AMS.
Ⅱ.C, 고효율 조명 기술을 위한 수요측면에서의 활동을 다룬 AMS.Ⅱ.J 가 그것이
다. World Bank Group 측은 AM0046의 경우, 복잡한 모니터링 요구조건 때문에 개
발도상국에서의 적용이 현실적으로 힘들어 채택되지 않을 것으로 전망하고 있다.
남은 두 가지 소규모 프로젝트에 대한 방법론인 AMS.Ⅱ.C과 AMS.Ⅱ.J는 각각 장
단점이 분명하게 존재한다. AMS.Ⅱ.C 의 경우에는 CDM으로 인정받기 위해서 15
개의 관련 지표들을 모니터링 해야 하기 때문에 모니터링 비용이 많이 소모되고 이
에 따라 CDM 프로젝트로 인정받지 못할 리스크가 더 크나 프로젝트의 온실가스배
출량에 대한 사실적인 추정을 통해 배출권 발행을 더 많이 받을 여지가 있다. 반면
AMS.Ⅱ.J의 경우, 프로젝트 진행 전 그 지역에서의 조사결과에 의하여 관련 지표들
이 산출되어 온실가스배출량이 계산된다. 따라서 모니터링의 요구사항이 AMS.Ⅱ.C
보다 느슨하여 관련 비용이 적게 소모되지만 처음부터 베이스라인에 대한 보수적인
가정을 고수하기 때문에 발행받을 수 있는 배출권이 AMS.Ⅱ.C보다 적다. 15) 따라
서 두 방법론 사이에 선택을 할 때, 모니터링비용절감과 CER 발행수익 간의 반대
급부(trade-off) 관계가 존재한다고 정리할 수 있다.
14) Wolrd Bank Group, Recommnedations regarding the specific aspects of a methodology framework
for estimating GHG reductions from replacing fule-based lighting with LED systems, 2010.06
15) Michaelowa et al, Challenges for energy efficiency improvement under the CDM - the case of
energy efficient lighting Energy Efficiency, 2:353 - 367, 2009
한국은 비록 비부속서국가에 속해있지만 다른 개발도상국과는 달리 전력 관련 인
프라가 잘 되어 있어 추가비용 없이 전력 소모의 모니터링이 용이한 편이다. 따라
서 본 논문에서는 방법론 AMS.Ⅱ.C를 적용하여 온실가스 배출량을 계산하였다. 또
한 이 방법론은 국내 LED 조명 생산기업인 화우테크가 신사옥건물 고효율 LED 조
명 프로젝트에서 채택한 방법론으로 CDM 사업 타당성 확인을 받았고 한국 정부승
인까지 받은 상태이므로 여타 검증되지 않은 방법론들보다 승인되지 않을 리스크가
적다고 할 수 있다.
두 번째 논리를 진행하기 위해서는 LED 조명기술의 재무적, 기술적, 제도적, 기타
장애요인들에 의해 보급에 어려움이 있음을 증명해야 한다. LED 조명은 제도적으
로 보급 방해요인이 없으며, 빛이 사방으로 퍼지기보다는 직진성을 가져 조명이 고
루 퍼지지 않는다는 단점을 제외하고는 기술적 장애요인도 찾기 힘들다. 16) 그러나
앞에서도 언급하였듯 LED 조명설치 프로젝트는 재무적 장애요인이 명확하게 존재
한다. 따라서 CDM 사업으로 인정받기 위해서는 프로젝트 자체로는 수익이 나지 않
으나 배출권 수입을 고려하면 수익이 존재하여 보급될 수 있음을 증명해야 한다.
이를 위해 현실에 부합하는 수치, 가정, 할인율 등을 적용한 후 순현재가치를 도출
해내어 분석하는 과정이 필요하다.
분석의 시작에 앞서, 실제 LED 조명 CDM 프로젝트가 어떻게 진행되었는지 살펴
보기 위하여 본 논문에서 연구할 주거용 건물에서의 CDM 프로젝트보다는 그 규모
가 작지만 최초의 LED 조명설치 CDM 사업으로 진행되었던 부천 화우테크의
CDM 사업 예시를 살펴보고자 한다.
3. LED 조명설치 CDM 사업의 예 : 부천 화우테크 LED 적용 CDM 프로젝트
부천 화우테크 LED 적용 CDM 프로젝트는 LED 조명제품을 생산하는 기업인 화
우테크의 신사옥 건물에 고효율 LED 조명들을 설치하여, 건물의 에너지 효율의 향
상을 통한 온실가스배출의 감소를 목적으로 한다. 화우테크 신사옥 건물은 총 7층
의 지상과 1층의 지하로 구성되어 있고 2009년 4월 14일 준공되었으며 건물의 생산
라인, 사무실, 로비, 화장실, 홀, 창고, 주차장 등등 건물 7,668개의 조명 전부에 아래
와 같이 4종류의 고효율 LED 전구를 적용하였다.
16) 화우테크의 부천 화우테크 LED 적용 CDM 프로젝트사업계획서에 의하면 화우테크측의 제품은 조명의 직진
성 문제를 해결하여 특허출원까지 하였다.
<화우테크 신사옥에 사용된 LED 조명들>
<베이스라인과 프로젝트의 전력사용량, 조명개수 및 조도 비교>
위의 LED 조명들은 모두 화우테크 사의 제품들이며 화우테크의 신사옥에 사용된
모든 LED 조명들은 전기 및 전자제품에 유해물질사용을 제한하는 규정인 RoHS
(the Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and
electronic equipment)의 인증을 받았다. LED 조명들은 모두 10년 동안 제품이 보
증되므로 이에 기반하여 프로젝트의 기간은 추가 설치비용 없이 10년으로 설정될
수 있다.
아래의 테이블은 신사옥 건물에 사용된 LED 조명과 프로젝트의 베이스라인, 즉
형광등을 사용하였을 때의 전력사용량을 건물 내 사용지역에 따라 비교해놓은 표로
전구 하나 당 사용 전력과 사용되는 전구의 숫자들이 LED의 경우 현저히 낮음을
알 수 있다.
부천 화우테크 LED 적용 CDM 프로젝트의 지속가능성 측면에서의 효과는 아래와
같이 정리될 수 있다. 프로젝트에서 사용되는 LED 조명은 일반적으로 사용되는 형
광등이나 소형형광조명보다 14 ~ 60% 적은 전력을 소모하므로 전력소모의 감소를
통해 송신망 전력 (grid electricity)를 감소시킬 수 있으며 따라서 CO2 와 같은 온
실가스 뿐만 아니라 SO2 와 같이 발전소에서 화석연료를 연소시켜 나오는 공해 물
질들의 발생을 줄일 수 있다. 또한 LED 조명은 형광조명에서 사용되는 수은을 사
용하지 않으므로 이에 따른 환경문제를 방지할 수 있다. LED 조명은 일반 형광등
조명보다 2.9 ~ 3.5배 정도 더 긴 수명을 가지고 있으며 이는 LED 조명의 적용을
통해 조명의 교체를 훨씬 긴 주기마다 할 수 있음을 의미한다. 따라서 버려지는 형
광등 조명들과 새로운 형광등 조명을 만드는데 필요한 에너지를 절약할 수 있다.
화우테크 측은 2008년 11월에 UNFCCC에 소규모 CDM 사업계획서(Project
Design Document)를 제출하여 이 프로젝트의 CDM 사업등록을 요청해놓은 상태이
며 2009년 3월 ‘친환경건물인증’을 획득한 데 이어 5월 대한민국 정부로부터 CDM
사업 국가승인을 받았다. 17) 2010년 내로 UNFCCC에 CDM 사업등록이 되면 감축
실적을 인정받을 수 있다. 18) 세계에서 LED 조명을 통한 에너지절감이 CDM 사업
으로 인정받은 전례는 없었으며 19) 따라서 이번 프로젝트가 UNFCCC의 승인을 받
는다면 세계 최초의 LED CDM 사업으로 기록될 것이다. 이에 따라 CDM 사업이
LED 조명산업의 수익모델로 자리 잡고 LED 조명 CDM 사업의 규모도 더 커지고
활성화될 것으로 예상된다.
화우테크는 이미 자사 공장에 적용한 LED 조명설치 CDM 사업을 공공기관 및 해
외로 확장하고 있다. 2009년 12월 화우테크는 서울 송파구 1만 6,500여 개의 공공
조명을 LED 조명으로 교체하고 그에 따른 전력비용감소 및 탄소감축량을 인정받는
CDM 사업을 추진하기로 하였다. 이 사업으로 인해 연간 소비전력비용이 10억원 가
량 절감되고 연 1억 6,000만원에 달하는 탄소배출권 수익이 발생할 것으로 추측된
다. 20) 또한 중국 랴오닝성 영구시 국가경제개발구, 허난성 신향시와 CDM 사업 협
력의향서(MOU)를 체결하였다. 21)
4. 주상복합건물에의 LED 조명설치 CDM 사업의 온실가스 배출량 및 수익성
분석
4.1 베이스라인과 프로젝트의 조도 시뮬레이션 결과 및 전력소모량의 계산
이 장에서는 LED 조명을 위에서 살펴본 화우테크 신사옥과 같은 소규모 건물이
아닌, 대규모 주상복합건물에 설치하면 과연 얼마만큼의 전력감소 및 온실가스감축
효과가 있을 것인지에 대해 산출해보았다. 먼저 주상복합건물 한 층의 CAD 파일을
구한 후 조도 시뮬레이션 프로그램인 RELUX를 통해 아래 그림과 같이 각 가구마
다 조명을 설치해보았다. CAD 파일은 주상복합건물의 것을 이용하였지만 사실상
아래층의 상가단지들의 CAD 파일은 구할 수 없었으므로, 본 계산은 주거용 공간에
17) LED조명을 통한 청정개발체제(CDM)사업 국가승인 획득, 화우테크 홈페이지 (http://www.fawoo.co.kr) >
홍보관 > 뉴스&공지사항
18) 화우테크 "LED조명 활용한 CDM 사업 본격 착수", 서울경제, 2009년 04월 14일자 기사 참조
19) 화우테크놀러지 CDM사업 추진 선언, 전기신문, 2009년 04월 20일자 기사 참조
20) 화우테크, 송파구와 LED조명 CDM사업 추진, 동아economy, 2009년12월 10일자 기사 참조
21) 화우테크, 中 지방정부와 LED 연계 CDM사업 협력, 아시아경제, 2009년 9월 25일자 기사 참조
만 한정된다.
<조명설치 후 주상복합건물의 조감도 (왼쪽 : 형광조명, 오른쪽 : LED조명)>
형광등과 LED 각각에 대하여 조명의 설치는 방이나 거실 등 비교적 넓은 공간에
쓰이는 큰 조명 22)과 화장실, 현관 등 협소한 공간에 쓰이는 작은 조명 23), 2가지
종류의 Philips 사 24) 조명을 사용하였다. 25) 이렇게 배치된 조명들이 실제 주거공
간에서의 사용에 적절한지 검증하기 위하여 RELUX 프로그램을 이용해 배치된 조
명들에 대한 조도 시뮬레이션과정을 거친 후, 한국 표준 KS A 3001이 명시한 조도
범위 26)에 잘 부합하는지 검토하였다. 또한 최대한 실제 주거 환경처럼 모사하기
위하여 인공조명 뿐만 아니라 창을 통해서 들어오는 태양광까지 고려하여 조명의
개수를 결정하고 조도를 산출하였다.
<시뮬레이션에 사용된 조명들 (왼쪽 두 개 : 형광등 조명, 오른쪽 두 개 : LED 조명)>
22) 형광등 : TBS424 2xTL5-35W HFP C5-H GT (3300 lux, 75.43 lm/W, efficiency : 88%), LED :
CoreView BBS362 1xLED3500/4000 MFP-P (3500 lux, 58.43 lm/W, efficiency : 84%)
23) 형광등 : FCS291 1xPL-TT/4P42W HFP C (3200 lux, 67.31 lm/W, efficiency : 100%), LED : BBS480
1xDLED-4000 (1230 lux, 61.5 lm/W, efficiency : 92%)
24) 국내에서 적용하는 프로젝트이므로 예시에서 사용된 국내 화우테크의 조명을 RELUX 프로그램에 사용하고
자 하였으나, 위 프로그램은 독일에서 제작된 제품이므로 국내 조명제품에 대한 데이터가 없어 사용할 수 없
어 부득이 국내 제품들은 사용할 수 없었다.
25) Philips Lighting에서 제공하는 PCat 프로그램에 저장된 2010년 07월 22일자 데이터를 사용하였다.
26) 2008년 11월 조도 기준을 명시해놓은 한국 표준 KS A 3001에 의하면 주택에서는 장소마다 차이는 있으나
약 100~1000 lx 정도의 조도범위를 지킬 것을 권장하고 있다. http://standard.go.kr
아래 그림은 거실에서의 조도 시뮬레이션 결과 화면의 일부로, 프로그램 내부의
계산도구를 통하여 공간마다의 조도 분포, 평균 조도값, 단위면적 당 사용되는 전력
량 등의 데이터를 얻을 수 있다. 주상복합건물 내의 공간들 중에서 거실, 방, 복도,
화장실, 발코니를 각각 하나씩 샘플로 잡고 이처럼 이 공간들에서의 조도를 계산해
보고 다시 조명의 개수를 추가하거나 감소하는 등, 시행착오 (trial and error)의 방
식으로 형광조명과 LED조명이 서로 비슷한 조도를 맞추도록 하는 조명의 수를 찾
아내어 설치하였다.
<거실에서의 조도 시뮬레이션 결과>
<방과 거실의 3D 조감도 (왼쪽 : 방, 오른쪽 : 거실)>
위와 같이 조도 시뮬레이션을 수행하는 목적은 LED조명이 형광조명을 사용하였을
때와 동일한 조도를 실현하며 이를 대체할 때, 과연 얼마만큼의 전력을 절약할 수
있는지를 측정해보는 것이다. 전력량은 각 전구의 전력소모량과 조명의 개수로 결
정되므로, 각각의 경우에 대해서 합리적으로 조명의 개수를 산정하지 않는다면 전
력소비량과 온실가스배출량의 왜곡이 일어날 수 있다. 직관적으로는 LED조명의 효
율이 형광조명보다 높으므로 더 적은 수의 조명을 설치할 수 있을 것으로 생각해볼
수 있다. 실제로 위에서 살펴본 화우테크의 CDM 사업계획서에서는 장소에 따라 다
르지만 형광조명보다 약 1/2 ~ 3/4 정도의 LED 조명만이 설치되어도 될 것이라 기
술해놓았다.
하지만 최근 LED 조명을 사무소 건물에 효과적으로 사용하기 위한 시뮬레이션 연
구 결과에 의하면 27), LED 램프의 소비전력은 일반형광등에 비해 20 ~ 30% 작지
만 반대급부로 광원의 광속(lm) 28)이 50 % 이상 작기 때문에 실내의 적정 조도를
만족하기 위해서는 LED 조명의 개수가 형광등보다 증가해야 하는 것으로 보고하고
있다.
<형광등과 같은 수의 LED 조명을 설치하였을 때의 조도분포차이>
본 논문에서도 RELUX 시뮬레이션을 실행해본 결과 동일한 수의 LED 조명을 사
용하였을 때 조도가 현저히 낮았으며, 위의 연구결과와 같이 더 많은 LED 조명을
설치해야한다는 결론에 이르게 되었다. RELUX 프로그램의 계산에서 견본으로 설
정한 공간들의 조명 개수를 참고하여 유사한 구조의 거실이나 방에도 조명을 설치
하여 CAD 파일의 모든 공간에 조명을 설치하였다. 그 결과를 베이스라인과 프로젝
트에서 가정 내 주요 공간들에 대해 평균조도, 단위면적 당 전력소모량, 총 전력소
모량 등을 표로 정리한 데이터는 아래와 같다.
27) 김병수 홍원표, LED램프를 적용한 사무소 건물의 실내조명환경 및 에너지 성능분석, Journal of the
Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers, 24(5)：77～85, (2010)
28) 광원에서 생성되는 빛을 모든 면적에서 모았을 때 빛의 양 (1 lm = 1 lx·m2)
평균 조도 단위 면적 당 전력소모량
총 전력소모량 (조명의
전력 * 사용된 조명의
개수)
거실
형광조명 795 lx 8.13 W/m2 631 W
(77W*7 + 46W*2) 29)
LED 조명 711 lx 6.78 W/m2 526.4 W
(52W*8 + 18.4W*6)
방
형광조명 1380 lx 10.52 W/m2 215W
(77W*1 + 46W*3)
LED 조명 1310 lx 9.59 W/m2 196 W
(52W*1 + 18.4W*5)
화장실
형광조명 438 lx 14.20W/m2 92W (46W*2)
LED 조명 427 lx 8.52 W/m2 55.2W (18.4W*3)
발코니
형광조명 415 lx 30) 12.91 W/m2 92W (46W*2)
LED 조명 390 lx 10.33 W/m2 73.6W (18.4W*4)
복도31)
형광조명 813 lx 10.42 W/m2 552W (46W*12)
LED 조명 822 lx 6.94 W/m2 368W (18.4W*20)
가구 당 사용조명개수 대형 조명 소형 조명가구 당 전력소모량
(조명의 전력 * 사용된 조명의 개수)
베이스라인 (형광등 조명) 11 25 (21+4) 32) 1.997kW (77W*11 +46W*25)
프로젝트 (LED 조명) 15 36 (31+5) 33) 1.442kW (52W*15 + 18.4W*36)
<가정 내 주요 공간들에 대한 평균조도, 전력소모량 비교>
<가구 당 사용된 조명 개수, 종류, 전력소모량 비교>
위에서 산출한 가구당 전력소모량에 건물의 가구 수를 곱하면 특정 건물에서의 전
력소모량을 구할 수 있으며, 나아가 건물에 LED조명을 설치하는 프로젝트에서의
전력감소량과 최종적 결과물인 온실가스감축량을 근사하여 산출해볼 수 있다. 본
논문에서는 여의도에 위치한 한 39층, 총 580가구로 이루어진 한 주상복합건물의
29) 표기된 형광조명 자체만의 전력사용량은 각각 70W, 42W이나 실제로 설치되면 조명 시스템 전체 내에서의
전력소모량을 고려해야 하며 이 때의 값은 각각 77W, 46W이다.
30) 발코니의 경우, 낮에는 충분히 필요 조도를 만족하므로 자연과이 없는 밤의 경우만 고려하여 계산하였다.
31) 계산에 사용된 CAD 파일에서는 복도의 경우, 한 층에 4 가구가 존재하므로 가구당 전력사용수를 계산할 때
에는 복도에서 사용된 전력을 1/4씩 나누어 각 가구에 배당한다.
32) 복도의 경우, 한 층에 4 가구가 존재하며 소형 형광등 16개가 사용되었으므로 조명의 개수를 1/4씩 나누어
각 가구에 배당한다.
33) 복도의 경우, 한 층에 4 가구가 존재하며 소형 LED 조명 20개가 사용되었으므로 조명의 개수를 1/4씩 나누
어 각 가구에 배당한다.
총 사용조명개수 대형 조명 소형 조명총 전력소모량
(조명의 전력 * 사용된 조명의 개수)
베이스라인 (형광등 조명) 6,380 14,500 1,158kW (77W*6,380 +46W*14,500)
프로젝트 (LED 조명) 8,700 20,880 836kW (52W*8,700 + 18.4W*20,880)
조명을 모두 LED 조명으로 설치한다는 가정 하에서 건물 전체에서의 조명 개수와
전력소모량의 계산을 진행해보았다. 34)
<주상복합건물에 사용된 조명 개수, 종류, 전력소모량 비교>
4.2 베이스라인 온실가스 배출량 산출
본 논문에서는 소규모 방법론 중 하나인 AMS.II.C : Demand-side energy
efficiency activities for specific technologies를 적용하여 베이스라인과 프로젝트의
온실가스 배출량, 이에 따른 온실가스감축량을 계산하였다. 일반적으로 UNFCCC에
서 제공하는 CDM 방법론들은 특정 기술에 국한되어 서술되어있지 않으므로, 각 프
로젝트와 기술들을 어떤 방법론으로 서술할 때 가장 현실적으로 온실가스배출량 및
베이스라인이 계산될지에 대한 정당한 사유가 있어야만 한다. 주상복합건물의 LED
조명설치 CDM 사업에서는 고효율 조명으로 인한 전력량 감소 효과가 사업장에서
명확하게 측정 가능해야하며 프로젝트로 인한 전력감소량이 한 해 60GWh를 넘지
않는 범위 내이어야만, AMS.II.C의 제한조건에 잘 부응하며 비로소 방법론에 대한
정당성이 생긴다 할 수 있다.
AMS.II.C 방법론에 의하면 먼저 y년도의 베이스라인 온실가스 배출량은 베이스라
인 에너지 사용량과 에너지 사용량 당 CO2 배출량인 배출계수(Emission Factor)를
곱하여 구해진다. 먼저 베이스라인의 에너지 사용량은 아래 식과 같이 조명에서 소
모되는 전력과 조명의 개수, 가동시간을 고려한 에너지사용량을 조명기기종류별로
더한 후, 송전손실을 고려하여 계산해준다.
··
EBL, y : y년도의 베이스라인 에너지 사용량 (Wh)
Σ i : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 설치될 모든 그룹별 조명기기들의 합
ni : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 설치될 i 그룹의 조명기구들의 개수
pi : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 i 그룹의 조명기구가 소모하는 전력 (watt)
oi: 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 i 그룹의 조명기구가 연간 평균 가동되는 시간 (hour)
ly : y년도의 평균 송전손실 (grid loss)
34) [新 랜드마크를 찾아서] (8) 여의도 자이, 서울경제, 2009년 06월 30일자 기사 참조
수식에 사용된 요소들 값
(CO2 배출계수) 35) 0.5636 t CO2/ MWh
(조명기구의 연간 평균 가동 시간) 36) 2920 hr
(조명기구가 소모하는 전력) 37) 46 W, 77 W 38)
(조명기구들의 개수) 소형형광조명(CFL) (46W) : 14,500
형광등 (77W) : 6,380
(y년도의 평균 송전손실 (grid loss)) 39) 3.99% (0.0399)
위에서 계산된 베이스라인의 에너지 사용량으로부터 베이스라인 온실가스 배출량
을 아래와 같이 구할 수 있다.
·
BEy : y년도의 베이스라인 온실가스 배출량 (t CO2e)
EFCO2, ELEC, y : y년도의 배출계수 (t CO2 / MWh)
베이스라인의 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 계산에 필요한 요소들을 표로 정
리해보면 아래와 같다.
<베이스라인 전력량 및 온실가스 배출량 계산에 사용된 계수들>
위의 값들을 공식에 대입하면 아래와 같이 y년도의 베이스라인 에너지 사용량은
3.522 GWh, 온실가스 배출량은 1,985 t CO2/yr 임을 알 수 있다.
···
35) CO2 배출계수는 2008년 발표된 값으로 AMS-I.D에서 사용된 수치를 인용하였다. 2005 ~ 2007년도까지
축적된 데이터로부터 계산되었다.
36) 주거지에서의 조명의 가동시간은 하루 8시간 매일 한 해 365일 간 가동된다고 가정하였을 때 계산된 값이
다.
37) 각각의 조명제품에 표기된 전력소모량을 참조
38) 형광조명의 종류와 개수는 대한민국 표준 (KS A 3011)에 명시된 권장 조명량을 만족하는 효율과 조명기구
개수를 근거로 산출되었다.
39) 평균 송전손실은 2008년 한국전력의 통계자료에 발표된 값이다.
∴ ·
4.3 프로젝트 온실가스 배출량 및 감축량 산출
프로젝트 진행시 y년도의 온실가스 배출량은 베이스라인의 계산과 마찬가지로 에
너지 사용량과 에너지 사용량 당 CO2 배출량인 배출계수를 곱하여 구해진다. 프로
젝트의 에너지 사용량은 아래 식과 같이 조명에서 소모되는 전력과 조명의 개수,
가동시간을 고려한 에너지사용량을 조명기기종류별로 다 더한 후, 송전손실을 고려
하여 계산해준다.
··
EPJ, y : y년도 프로젝트 활동에 의한 에너지 사용량 (Wh)
Σi : 프로젝트에 의해 설치될 모든 그룹별 조명기기들의 합
ni : 프로젝트에 의해 설치될 i 그룹의 조명기구들의 개수
pi : 프로젝트에 의해 i 그룹의 조명기구가 소모하는 전력 (watt)
oi : 프로젝트에 의해 i 그룹의 조명기구가 연간 평균 가동되는 시간 (hour)
ly : y년도의 평균 송전손실
위에서 계산된 프로젝트의 에너지 사용량으로부터 y년도의 프로젝트 온실가스 배
출량과 프로젝트에 의한 온실가스 감축량을 아래의 식으로부터 구할 수 있다.
·
PEy : y년도의 프로젝트 온실가스 배출량 (t CO2e)
EFCO2, ELEC, y : y년도의 배출계수 (t CO2 / MWh)
수식에 사용된 요소들 값
(CO2 배출계수) 0.5636 t CO2/ MWh
( 조명기구의 연간 평균 가동 시간) 2920 hr
(조명기구가 소모하는 전력) 40) 18.4W, 52W
(조명기구들의 개수) 소형 LED 조명 (18.4W) : 20,880 41)
면광원 LED 조명 (52W) : 8,700
(y년도의 평균 송전손실 (grid loss)) 3.99% (0.0399)
위 공식에 사용될, 프로젝트의 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 계산에 필요한
요소들을 표로 정리해보면 아래와 같다.
<프로젝트 전력량 및 온실가스 배출량 계산에 사용된 계수들>
위의 값들을 공식에 대입하면 아래와 같이 y년도의 프로젝트 에너지 사용량은
2.544 GWh, 온실가스 배출량은 253 t CO2/yr 임을 알 수 있다.
···
∴ ·
y년도의 온실가스 감축량은 앞서 구한 베이스라인 온실가스 배출량과 프로젝트 온
실가스 배출량의 차이인 552 t CO2/yr 이다.
40) 각각의 조명제품에 표기된 전력소모량을 참조
41) 대한민국 표준 (KS A 3011 : 1998)에 명시된 권장 조명량을 만족하도록 조명기구들의 효율과 조명개수가
결정되었다.
∴ ·
·
EPJ, y : y년도 프로젝트 활동에 의한 온실가스 감축량 (t CO2)
BP : 베이스라인 침투계수 (Baseline Penetration factor) 42)
LEy : y년도의 누출계수 (Leakage Emission) 43)
마지막으로 프로젝트 전체 기간 동안의 온실가스 감축량을 산정하기 위해서, 배출
권의 인정방법을 택하여야 한다. 두 가지 방법이 있는데, 동일 프로젝트에 대해 7년
간 배출권을 인정받은 후 7년 후부터 7년 단위로 2번의 갱신을 받을 수 있거나 10
년간 배출권을 갱신 없이 인정받을 수 있다. LED 기술은 7년 내로 기술적 장애물
이 해결되어 프로젝트가 갱신되지 못할 가능성이 있으므로 안전하게 10년 간 배출
권을 갱신 없이 신청한다고 가정하였을 때, 주상복합건물 LED 조명설치 CDM 사
업으로 인한 10년의 인증기간 동안 총 온실가스 감축 총량은 5,520 t CO2 로 산출
된다.
4.4 주상복합건물 LED 조명설치 CDM 사업의 배출권 수익 산정
주상복합건물 LED 조명설치 CDM 사업이 UNFCCC에 의해 CDM 사업으로 인정
받았다고 가정하면, 위에서 산출한 온실가스 감축 총량이 그대로 온실가스 저감실
적으로 인정되어 온실가스 감축량만큼의 배출권을 발급받게 된다. 따라서 이 프로
젝트로 인한 연간 배출권 수입은 위에서 산출한 온실가스 감축 총량에 배출권의 가
격을 곱해주는 방식으로 산정해볼 수 있다. 가장 활발히 배출권이 다뤄지는 거래소
인 ECX의 최근 1년간 탄소배출권 선물 가격 (12.30 €/tCO2 44))과 유로-원 환율
(￦1601.34 45))을 이용하여 아래 식으로 배출권 수입을 계산해보면 이 프로젝트로
42) 베이스라인 침투계수는 새로운 기술이 베이스라인에 어느 정도 침투하여 대체하였는지 측정하는 계수이다.
이 프로젝트에서는 기존 조명장치들을 LED 조명으로 대체한 게 아니라 전부 다 LED 조명으로 새로 설치하
였으므로 침투계수는 1.0 이다.
43) 누출계수 (Leakage Emissions)는 기존 조명들이 제거되면서 온실가스가 방출된 것이 아니므로 0 으로 설정
되었다.
44) ECX EU에서 제공하는 CER Future 데이터로부터 최근 1년 간(2009.08.31 ~ 2010.08.30)의 CER 선물 종
가 가격의 산술평균으로 산출하였다.
http://www.ecx.eu/market-data/ecx-historical-data/cer-futures
45) FOREX 서비스업체인 OANDA.com에서 제공하는 최근 1년 간 (2009.09.01 ~ 2010.08.31)의 유로-원화 환
율의 평균 매수가 1595.88, 매도가 1606.80를 평균내어 산출하였다.
http://www.oanda.com/currency/average
품목 46) 가격 (원) 사용전력 (W) 수명 (hr) 47)
형광조명
소형 : GE 삼성조명 FLE45HLX
220V 45W8,640 45 9,000 (3.0년)
대형 : OSRAM FL40SSEX/36W 45,000 x 2 = 90,000 36 x 2 = 72 12,000 (4.1년)
LED조명
소형 : 화우 LED 루미다스 5.8W 29,500 5.8 40,000 (13.7년)
대형 : 삼성 LED 면광원
600x600 50W 293,000 50 50,000 (17.1년)
인해 연간 약 1,087만원, 프로젝트 전체 기간(10년) 동안 약 1억 872만원의 수입이
발생한다는 결론을 얻을 수 있다.
·· · €·￦￦
ERy : y년도 프로젝트 활동에 의한 온실가스 감축량 (tCO2)
PCER : ECX의 최근 1년간 탄소배출권 선물 가격 (€/tCO2)
XEUR-KRW : 최근 1년간 유로-원 환율
4.5 주상복합건물 LED 조명설치 CDM 사업의 수익성 및 추가성 분석
위에서 얻은 배출권의 금전적 수입액을 고려한 주상복합건물 LED 조명설치 CDM
사업 전체의 수익성을 구해보고 이 프로젝트가 CDM 사업으로 진행되기 위한 필요
조건을 만족하는지에 대하여 이 장에서 검증해보고자 한다.
먼저 실제 전체 사업의 수익성을 계산하기 위해서는 조명의 가격과 수명을 필수적
으로 알아야 한다. 하지만 조도 시뮬레이션에서 사용된 Philips 사의 조명들은 대체
로 값이 한국에서는 여타 조명들보다 훨씬 비싸며 판매하는 조명의 종류들도 많지
않아 산정에 어려움이 있다. 따라서 한국에서 쉽게 구할 수 있는 조명들을 선정해
필요한 가격이나 수명 등의 수치들을 얻었다. 이 때, 조도 시뮬레이션 프로그램에서
사용된 조명들과 선정된 조명들 사이에 조도와 사용전력에 차이가 크면 그에 따라
유도되는 사용전력량, 온실가스 감축량 등에도 주목할 만한 변화가 생기므로 이를
최소화하기 위하여, 되도록이면 조도 시뮬레이션에서 사용된 조명들과 비슷한 사용
전력과 성능을 가지는 품목들을 아래의 표와 같이 선정하였다.
<프로젝트 수익성 계산에 사용된 조명기구들의 성능 지표>
46) 표에 나열된 4가지의 전구들은 국내 한 조명판매 사이트(hijungu.com)에서 조도 시뮬레이션에서 사용된
Philips 사 전구들과 비슷한 전력과 성능을 가진 전구들을 택한 것이다.
47) GE 삼성조명 FLE45HLX 220V 45W와 화우 LED 루미다스 5.8W 품목은 각각 제품 수명이 8,000 ~
10,000시간, 30,000 ~ 50,000시간으로 표기되어 있었다. 표에서의 값은 이 범위를 평균한 수명값이다. 수명
의 년수는 본 사업에서의 1년 사용시간 2,920시간을 기준으로 한 년수이다.
본 프로젝트의 현실적이고 정확한 수익성 평가를 위한 순현재가치(Net Present
Value : NPV) 산출에서는, 고효율 LED조명의 설치비용과 같이 가시화된 수익
(visible income) 뿐만 아니라 전력소모감소에 따른 전기세 절약, 길어진 수명에 따
른 교체비용절감 등 가시화되지 않은 수익 (invisible income)도 함께 고려하여 산
출해야 한다. 따라서 이러한 요소들과 물가상승률, 프로젝트할인율 등을 고려하여
아래의 공식과 같이 프로젝트의 순현재가치를 구해볼 수 있다. 48)
·
·
·
PBL,i : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 설치될 i 그룹 조명기구들의 가격
nBL,i : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 설치될 i 그룹 조명기구들의 개수
Σni : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 ni 년도에 설치될 조명기기들의 합 49)
Σi : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 설치될 모든 그룹별 조명기기들의 합
PPJ,j : 프로젝트에 의해 설치될 i 그룹 조명기구들의 가격
nPJ,j : 프로젝트에 의해 설치될 i 그룹 조명기구들의 개수
Σmj : 프로젝트에 의해 mj 년도에 설치될 조명기기들의 합
Σj : 프로젝트에 의해 설치될 모든 그룹별 조명기기들의 합
pkWh : 전력의 kWh 당 가격 50)
k : 프로젝트의 할인율 51)
r : 물가상승률 52)
48) 순현재가치 계산에서 전력사용량감소에 따른 이익을 프로젝트의 수익으로 포함하여 산정하였다. 이는 실제
전력사용량감소에 따른 이익을 정부에서 사업자에게 보장해준다고 가정했다는 것을 의미한다. 또한 순현재가
치가 프로젝트로 인해 수익을 낼 때 양수값, 손해가 날 때는 음수값을 갖도록 수식을 설계하였다.
49) 조명의 수명에 따라 ni 년도가 결정된다. 예를 들어 수명이 3년인 소형 형광조명은 3년마다 새로운 조명으로
교체된다고 가정하므로, 프로젝트 기간인 10년동안의 ni = 0, 3, 6, 9 로 결정된다. 수명이 10년 또는 그 이
상인 LED 조명은 프로젝트 기간 동안 교체할 필요가 없으므로 mj = 0 으로 결정된다.
50) 전력의 kWh 당 가격은 한국전력 주요통계지표 2009년 기준 평균 전력판매단가인 83.59 원/kWh 으로 정하
였다. http://www.kepco.co.kr
51) 프로젝트의 기회비용은 동일금액을 비교적 건실한 재무구조를 가진 회사채에 투자하는 것으로 가정하였으며
따라서 할인율은 통계청 시장금리 중 2009년 신용등급 AA-인 3년 만기 회사채 수익률의 평균가인 5.81%로
정하였다. http://kostat.go.kr/
52) 물가상승률은 통계청 연도별 소비자물가 등락률 중 지난 10년간 (1999년 ~ 2009년)자료의 기하평균인
2.69%으로 정하였다.
년 수형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2) 프로젝트 수익
( (1) - (2) )조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 699,480 0 3,165,060 0 -2,465,580
1 0 290,882 0 212,653 78,229
2 0 290,882 0 212,653 78,229
3 125,280 290,882 0 212,653 203,509
4 574,200 290,882 0 212,653 652,429
5 0 290,882 0 212,653 78,229
6 125,280 290,882 0 212,653 203,509
7 0 290,882 0 212,653 78,229
8 574,200 290,882 0 212,653 652,429
9 125,280 290,882 0 212,653 203,509
10 0 290,882 0 212,653 78,229
총 합계 2,223,720 2,908,820 3,165,060 2,126,530 -159,050
년 수형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2) 프로젝트 수익
( (1) - (2) )조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 699,480 0 3,165,060 0 -2,465,580
1 0 282,300 0 206,379 75,921
2 0 273,971 0 200,290 73,681
3 114,521 265,888 0 194,381 186,028
4 509,411 258,044 0 188,646 578,809
5 0 250,431 0 183,081 67,350
6 104,686 243,042 0 177,679 170,049
7 0 235,872 0 172,437 63,435
8 451,933 228,913 0 167,350 513,496
9 95,696 222,159 0 162,412 155,443
10 0 215,605 0 157,621 57,984
총 합계 1,975,727 2,476,225 3,165,060 1,810,276 -523,384
위 공식과 데이터들을 참고해 년도에 따른 베이스라인과 프로젝트의 순현금흐름
및 프로젝트 수익을 아래의 표와 같이 산출할 수 있다.
금액 단위 : 천 원
<순현금흐름만을 고려한 프로젝트 수익>
조명설치비용 및 전력소비비용의 물가상승률과 프로젝트의 할인율을 고려하여 보
정된 프로젝트 수익은 아래의 표와 같이 산출되며, 프로젝트의 순현재가치는 약
- 5억 2,338만원, 내부수익률 (IRR)은 약 -1.13% 53)로 추산될 수 있다.
금액 단위 : 천 원
<물가상승률, 할인율을 보정한 프로젝트 수익>
위의 결과로부터 배출권수익을 고려하지 않은 주상복합건물 LED 조명설치 프로젝
트는 온실가스 감축효과가 높음에도 불구하고 시장에 재무적 장애요인이 존재하여
53) 이 계산에서는 조명설치비용, 전력소비비용 항목에서는 물가상승률을 고려하였기 때문에 실제로 적용되는 할
인율은 낮아지게 되며 배출권수익 항목에 적용된 할인율과 차이를 보이게 된다. 두 개 이상의 할인율이 존재
할 때 내부수익률을 통한 가치평가는 정확성이 떨어지므로 본 계산에서는 순현재가치를 신뢰하는 편이 더 합
리적이다.
년 수
형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2)배출권수입 ...
(3)
프로젝트
수익
((1) - (2) + (3))조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 699,480 0 3,165,060 0 0 -2,465,580
1 0 290,882 0 212,653 10,872 89,101
2 0 290,882 0 212,653 10,872 89,101
3 125,280 290,882 0 212,653 10,872 214,381
4 574,200 290,882 0 212,653 10,872 663,301
5 0 290,882 0 212,653 10,872 89,101
6 125,280 290,882 0 212,653 10,872 214,381
7 0 290,882 0 212,653 10,872 89,101
8 574,200 290,882 0 212,653 10,872 663,301
9 125,280 290,882 0 212,653 10,872 214,381
10 0 290,882 0 212,653 10,872 89,101
총 합계 2,223,720 2,908,820 3,165,060 2,126,530 108,720 -50,330
년 수
형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2)배출권수입 ...
(3)
프로젝트
수익
((1) - (2) + (3))조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 699,480 0 3,165,060 0 0 -2,465,580
1 0 282,300 0 206,379 10,551 86,472
2 0 273,971 0 200,290 10,239 83,920
3 114,521 265,888 0 194,381 9,937 195,965
4 509,411 258,044 0 188,646 9,644 588,453
5 0 250,431 0 183,081 9,360 76,710
6 104,686 243,042 0 177,679 9,083 179,132
7 0 235,872 0 172,437 8,815 72,250
8 451,933 228,913 0 167,350 8,555 522,051
9 95,696 222,159 0 162,412 8,303 163,746
10 0 215,605 0 157,621 8,058 66,042
총 합계 1,975,727 2,476,225 3,165,060 1,810,276 83,261 -440,123
이루어질 수 없음을 입증해보였다. 더 나아가 CDM 프로젝트의 당위성을 입증하려
면 배출권 수입을 고려하였을 때 재무적 장애요인이 없어지고 수익성이 생겨 자연
스러운 시장의 참여를 유도할 수 있음을 보여야 한다.
CDM 프로젝트의 당위성을 입증할 목적으로 4.4에서 산출한 배출권 수익을 고려
한 순현재가치를 아래의 공식과 같이 재정의하였다.
·
·
·
··
또한 물가상승률, 할인율을 고려한 또한 고려하지 않은 프로젝트 수익은 아래 표
와 같이 정리할 수 있다. 그 결과 배출권을 고려한 프로젝트의 순현재가치는 약
- 4억 4,012만원, 내부수익률 (IRR)은 약 -0.35%로 추산되었다.
금액 단위 : 천 원
<배출권 수입이 존재할 때, 순현금흐름만을 고려한 프로젝트 수익>
<배출권 수입이 존재할 때, 물가상승률, 할인율을 보정한 프로젝트 수익>
배출권 수입이 존재할 경우 순현재가치는 약 8,326만원, 내부수익률은 약 0.78% 정
도 증가하였다. 하지만 여전히 프로젝트는 손익분기점에 도달하는 수익이 발생하지
않았으며 배출권으로 인한 재무적 장애물이 완전히 제거되지 않았으므로 CDM 프
로젝트의 성립 조건이 만족되지 않았다. 따라서 시장참여자들을 배출권 수입을 통
해 프로젝트에 참여시킬만한 재무적 요인은 없는 것으로 결론지을 수 있다.
내부수익률(IRR)-1.13% 배출권 수입 無
- 0.35 % 배출권 수입 有
순현재가치(NPV)
(단위 : 천 원)
-523,384 배출권 수입 無
-440,123 배출권 수입 有
<배출권수입 유무에 따른 프로젝트 내부수익률과 순현재가치의 비교>
4.6 주상복합건물 LED조명설치 CDM 사업에 필요한 정부 보조금 산출
위에서 주상복합건물에의 LED 조명설치 CDM 사업은 배출권수입을 고려한다 하
더라도 수익성이 없는 것으로 결론지었다. 이러한 문제를 해결하고 시장에 의한 고
효율 LED 조명의 원활한 보급을 달성하기 위해서는 정부의 보조가 필수적이며 54)
현재도 LED 인프라의 상당 부분이 정부 보조금에 의지해 갖춰져 나아가고 있다.
이 장에서는 이 프로젝트가 얼마만큼의 정부 지원을 통하여 잠재적 투자자들로 하
여금 다른 투자 대상들과 비슷한 수익률 55)을 보장해주어, 재무적 장애물을 없애고
자발적인 투자를 이끌어낼 수 있는지를 산출해보고자 한다.
이 프로젝트에 적용할 수 있는 정부의 보조방법은 두 가지가 있다. 첫 번째는
LED 조명을 처음 설치하는 과정에서 보조금을 지급하여 초기투자비용을 낮추는 방
식이며, 두 번째는 LED 조명을 통해 사용하는 전력의 단가를 낮추어 보급하는 것
이다. 정부가 직접 보조금을 지급하는 방식은 정책 효과를 산출하기가 용이하며 초
기투자비용을 낮춰주는 방식으로 사업자들에게 금전적 비용 감소를 명확하게 보여
주며 더 많은 투자자들을 유인할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 정부 입장에서는
현 시점에서의 현금 지출이 일어나 재정지출이 늘어난다는 부담이 있다. 또한 LED
조명을 생산하는 기업이 더 많은 정부보조금을 받기 위하여 사업자들에게 더 비싼
가격으로 납품할 우려도 있다.
또 다른 방법으로는 정부가 각 가정의 LED 조명 사용으로 인한 전력의 사용단가
의 일부를 할인해주어 전력사용료의 부담을 줄여주는 방법이 있다. 하지만 보조금
은 LED 조명 설비 투자 비용을 부담한 사업자들에게 최소한의 이익을 보전해주기
위한 목적으로 존재하는 것이기 때문에, 각 가정에 전력할인 혜택이 그대로 돌아가
54) LED조명 설치보조금 필요성 곳곳서 나와, 에너지타임즈, 2009년 10월 16일자 기사 참조
55) 본 논문에서는 5.81%를 가정
년 수
형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2)배출권수입 ...
(3)
프로젝트
수익
((1) - (2) + (3))조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 699,480 0 3,165,060 0 0 -2,465,580
1 0 290,882 0 160,951 10,872 140,803
2 0 290,882 0 160,951 10,872 140,803
3 125,280 290,882 0 160,951 10,872 266,083
4 574,200 290,882 0 160,951 10,872 715,003
5 0 290,882 0 160,951 10,872 140,803
6 125,280 290,882 0 160,951 10,872 266,083
7 0 290,882 0 160,951 10,872 140,803
8 574,200 290,882 0 160,951 10,872 715,003
9 125,280 290,882 0 160,951 10,872 266,083
10 0 290,882 0 160,951 10,872 140,803
총 합계 2,223,720 2,908,820 3,165,060 1,609,510 108,720 466,690
면 형평성에 맞지 않는다. 그러므로 각 가정은 원래대로의 전력사용단가를 지불하
고 사업자에게는 각 가정이 지불한 전력사용료 중 일부를 지원해주는 방식으로 운
영되는 것이 합리적일 것이다. 이는 정부의 재정지출을 여러 기간에 분산시켜주어
정부 입장에서는 재정지출 부담이 감소한다는 장점이 있다. 또한 현금지출이 적어
질 수 있으며, 실제 LED 조명 사용에 따른 전력사용에 의거하여 보조금을 지원받
으므로 주관성이 개입될 여지를 상당 부분 줄여준다. 하지만 기업 입장에서는 10년
이라는 긴 사업기간동안 그 수치가 확정되지 않은 보조금을 지원받는다는 위험이
있으며 여전히 높은 초기투자비용을 안고 투자해야한다는 문제점이 있다.
위에서 서술한 두 가지 방법들이 본 프로젝트에서 정확히 얼마만큼의 보조금을
필요로 하는지를 산출해보고자 한다. 첫 번째 방법으로 정부 보조금이 지원된다고
가정하면 4.5장에서 산출한 배출권이 존재할 때의 순현재가치만큼, 즉 약 4억 4,012
만원만큼 사업자들에게 조명 구입비용으로 지원된다면 재무적 장애물은 완전히 해
결된다. 56) 두 번째 방법으로 정부가 전력사용단가의 일부를 사업자에게 지원해준
다고 가정하면, 우선 매년 LED 전력소비비용이 얼마만큼 감소되어야 순현재가치가
0원이 되는지를 계산하여야 한다. 4.5장에서 계산한 베이스라인 및 프로젝트 항목
당 비용을 이용하여 이를 산출해보면, 아래의 계산결과와 같이 한 해 LED 전력으
로 인한 전력소비비용이 2억 1265만원에서 1억 6095만원으로 줄어야함을 알 수 있
다.
금액 단위 : 천 원
<전력판매단가할인이 존재할 때, 순현금흐름만을 고려한 프로젝트 수익>
56) 순현재가치가 0이 될 때, 본 프로젝트의 수익률은 5.81%를 만족하게 된다.
년 수
형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2)배출권수입 ...
(3)
프로젝트
수익
((1) - (2) + (3))조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 699,480 0 3,165,060 0 0 -2,465,580
1 0 282,300 0 156,202 10,551 136,649
2 0 273,971 0 151,594 10,239 132,616
3 114,521 265,888 0 147,121 9,937 243,225
4 509,411 258,044 0 142,781 9,644 634,318
5 0 250,431 0 138,568 9,360 121,223
6 104,686 243,042 0 134,480 9,083 222,331
7 0 235,872 0 130,512 8,815 114,175
8 451,933 228,913 0 126,662 8,555 562,739
9 95,696 222,159 0 122,925 8,303 203,233
10 0 215,605 0 119,298 8,058 104,365
총 합계 1,975,727 2,476,225 3,165,060 1,370,146 83,261 7
금액 단위 : 천 원
<전력판매단가할인이 존재할 때, 물가상승률, 할인율을 보정한 프로젝트 수익>
4.5의 순현재가치 계산공식에 의하면 다른 조건이 변하지 않았을 때, 전력소비비용
은 kWh 당 전력단가에 정비례하여 줄어든다. 그러므로 2억 1265만원에서 1억 6095
만원으로 24.31% 할인된 전력소비비용은, 전력판매단가가 83.59 원/kWh에서
24.31% 할인된 63.53 원/kWh로 낮아졌다는 것을 의미한다. 이는 매년 두 전력판매
단가의 차액인 20.06 원만큼을 매 kWh 당 사업자에게 보전해주어야 함을 의미한다.
57)
위에서 제시하고 산출한 두 가지 방법은 장단점이 극명히 존재하여 실제 LED 조
명 사업에 보조금이 적용될 때는 두 가지 보조정책이 동시에 사용된다고 보는 것이
현실적일 것이다. 따라서 LED 조명설치 시 정부의 보조금과 전력할인이 동일하게
나뉘어졌을 때의 보조금액수와 전력단가 할인율을 산출해보고자 한다. 즉, 사업이
시작할 때 순현재가치의 절반인 약 2억 2,006만원을 사업자들의 LED 조명 구입에
보조해주고, 나머지 액수 2억 2,006만원의 보조금을 매년 전력단가할인으로 충당하
게 된다. 두 번째 방법에서 사용한 방식과 동일하게 각 항목당 비용을 이용하여 이
를 산출해보면, 아래의 계산결과와 같이 한 해 LED 전력으로 인한 전력소비비용이
2억 1,265만원에서 1억 8,787만원으로 11.65% 할인되어야 함을 알 수 있다. 이는 전
력판매단가가 83.59 원/kWh에서 11.65% 할인된 73.85 원/kWh로 낮아져야한다는
것을 의미한다.
57) 전력사용량에 따라 배출권의 양도 달라지므로, 이 수치는 전력사용량이 큰 범위에서 변할 경우 사용할 수 없
게 된다.
년 수
형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2)배출권수입 ...
(3)
프로젝트
수익
((1) - (2) + (3))조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 699,480 0 2,944,998 0 0 -2,245,520
1 0 290,882 0 187,874 10,872 114,952
2 0 290,882 0 187,874 10,872 114,952
3 125,280 290,882 0 187,874 10,872 240,232
4 574,200 290,882 0 187,874 10,872 689,152
5 0 290,882 0 187,874 10,872 114,952
6 125,280 290,882 0 187,874 10,872 240,232
7 0 290,882 0 187,874 10,872 114,952
8 574,200 290,882 0 187,874 10,872 689,152
9 125,280 290,882 0 187,874 10,872 240,232
10 0 290,882 0 187,874 10,872 114,952
총 합계 2,223,720 2,908,820 2,944,998 1,878,740 108,720 428,240
년 수
형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2)배출권수입 ...
(3)
프로젝트
수익
((1) - (2) + (3))조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 699,480 0 2,944,998 0 0 -2,245,518
1 0 282,300 0 182,334 10,551 110,517
2 0 273,971 0 176,958 10,239 107,252
3 114,521 265,888 0 171,740 9,937 218,606
4 509,411 258,044 0 166,676 9,644 610,423
5 0 250,431 0 161,761 9,360 98,030
6 104,686 243,042 0 156,991 9,083 199,820
7 0 235,872 0 152,362 8,815 92,325
8 451,933 228,913 0 147,869 8,555 541,532
9 95,696 222,159 0 143,509 8,303 182,649
10 0 215,605 0 139,278 8,058 84,385
총 합계 1,975,727 2,476,225 2,944,998 1,599,478 92,545 21
금액 단위 : 천 원
<전력판매단가할인이 존재할 때, 순현금흐름만을 고려한 프로젝트 수익>
금액 단위 : 천 원
<전력판매단가할인이 존재할 때, 물가상승률, 할인율을 보정한 프로젝트 수익>
정리해보면 세 번째 방법으로 정부는 이 프로젝트에서 LED 조명설치 시 보조금 2
억 2,006만원을 보조해주고 전력사용량을 근거로 매년 9.74 원만큼 매 kWh 당 사업
자에게 보전해주어야 함을 의미한다. 위에서 산출한 3가지 정부의 보조금 정책의
장단점 및 보조금 액수를 요약해보면 아래 표와 같다.
장점 단점프로젝트에서 산정된
보조액수
정책 1
(보조금 100%)
l 초기투자비용이 낮아 사업자
들을 유인하기 용이
l 보조금 변동의 리스크가 없
음
l 정책효과산출이 용이
l 정부의 재정지출부담
l 담합의 가능성 존재4억 4,012만원의 보조금
정책 2
(전력할인
100%)
l 지출분할로 인한 재정지출부
담의 감소
l 담합 및 주관성개입 가능성
감소
l 긴 기간, 불안정한 보조금
으로 인한 기업의 투자요
인 감소
l 초기투자비용에 따른 투자
부담
20.06 원/kWh의
전력요금보조
정책 3
(보조금 50%,
전력할인 50%)
- -
2억 2,006만원의 보조금
9.74 원/kWh의
전력요금보조
<프로젝트를 위한 정부 보조금 정책의 장단점 및 보조액수>
5. 가구 수에 따른 LED 조명설치 CDM 사업의 순현재가치와 가격민감도 분석
5.1 가구 수에 따른 LED 조명설치 CDM 사업의 수입 분석
4.5의 분석결과 총 580가구로 이루어진 한 주상복합건물에 LED 조명설치 CDM
사업을 진행할 때, 배출권 수입을 고려한다 하더라도 약 - 4억 4,012만원의 순현재
가치가 산출되어 CDM 사업으로 성립될 조건을 만족시키지 못하는 것으로 분석되
었다. 하지만 본 논문에서 프로젝트 효과산출대상으로 삼은 580 가구의 주상복합건
물은 단지 구체적 수치와 규모를 알아보기 위하여 예시로 선정한 것이다. 따라서
본 논문이 보다 실용적인 연구로서의 가치를 가지기 위해서는, 가구 수의 변화에
따라 프로젝트의 수익이 어떻게 산출되는지를 알아야 한다. 또한 LED 산업의 기술
발전이 빨라 LED 조명은 높은 가격변동성을 보이므로 공정기술의 발전으로 LED
조명의 가격이 떨어질 때 CDM 프로젝트의 순현재가치가 어떠한 양상으로 변하는
지, 즉 가격에 따른 민감도를 분석하여 LED 제품의 본격적인 상용화가 시작될 수
있는 조명가격대를 가늠해볼 수 있다. 따라서 이 장에서는 위에서 도출되었던 순현
재가치 공식을 가구 수를 변수로 하는 식으로 변경시킨 후, 그 식으로부터 가구 수
와 순현재가치의 상관관계를 살펴볼 계획이다. 아울러 LED 조명의 가격이 어느 정
도 수준에서 CDM 사업의 성립조건을 만족시키는지, 조명가격에 따른 프로젝트 순
현재가치의 변화가 어떻게 나타나는지 산출해볼 예정이다.
수식에 사용된 요소들 값
uBL,i 소형형광조명(CFL) (46W) : 25, 형광등 (77W) : 11
uPJ,j 소형 LED 조명 (18.4W) : 36, 면광원 LED 조명 (52W) : 15
eBL 6.073 MWh/yr
ePL 4.386 MWh/yr
ery 0.952 tCO2
먼저 4.5에서 도출된 순현재가치 공식에서 가구 수를 포함하고 있는 변수를 다시
정의해야 한다. 따라서 이 공식은 아래와 같이 변환될 수 있으며 수정된 요소들의
값을 표로 정리해보면 아래와 같다.
·
·
·
··
·
·
·
··
·
uBL,i : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 설치될 i 그룹 가구 당 조명기구들의 개수
uPJ,j : 프로젝트에 의해 설치될 i 그룹 가구 당 조명기구들의 개수
eBL : 프로젝트가 존재하지 않았을 경우 가구 당 1년간 에너지 사용량 (Wh)
ePL : 프로젝트에 의한 가구 당 1년간 프로젝트 에너지 사용량 (Wh)
ery : 프로젝트에 의한 가구 당 1년간 온실가스 감축량 (tCO2)
x : 주상복합건물의 가구 수
<가구 당 베이스라인 및 프로젝트 전력량, 온실가스 배출량 계산에 사용된 계수들>
년 수
형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2)프로젝트 수익
((1) - (2))
배출권수입
... (3)
프로젝트 수익
((1) - (2) +
(3))조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 1,206.000 0.000 5,457.000 0.000 -4,251.000 0.000 -4,251.000
1 0.000 501.521 0.000 366.643 134.878 18.745 153.622
2 0.000 501.521 0.000 366.643 134.878 18.745 153.622
3 216.000 501.521 0.000 366.643 350.878 18.745 369.622
4 990.000 501.521 0.000 366.643 1,124.878 18.745 1,143.622
5 0.000 501.521 0.000 366.643 134.878 18.745 153.622
6 216.000 501.521 0.000 366.643 350.878 18.745 369.622
7 0.000 501.521 0.000 366.643 134.878 18.745 153.622
8 990.000 501.521 0.000 366.643 1,124.878 18.745 1,143.622
9 216.000 501.521 0.000 366.643 350.878 18.745 369.622
10 0.000 501.521 0.000 366.643 134.878 18.745 153.622
총 합계 3,834.000 5,015.207 5,457.000 3,666.431 -274.224 187.448 -86.776
년 수
형광조명 ... (1) LED 조명 ... (2)프로젝트 수익
((1) - (2))
배출권수입
... (3)
프로젝트 수익
((1) - (2) +
(3))조명설치비용 전력소비비용 조명설치비용 전력소비비용
0 1,206.000 0.000 5,457.000 0.000 -4,251.000 0.000 -4,251.000
1 0.000 486.724 0.000 355.826 130.898 17.716 148.614
2 0.000 472.364 0.000 345.328 127.036 16.743 143.779
3 197.440 458.428 0.000 335.140 320.729 15.823 336.552
4 878.237 444.903 0.000 325.252 997.888 14.955 1,012.843
5 0.000 431.777 0.000 315.656 116.121 14.133 130.254
6 180.476 419.038 0.000 306.343 293.171 13.357 306.528
7 0.000 406.675 0.000 297.305 109.370 12.624 121.994
8 779.091 394.677 0.000 288.534 885.235 11.931 897.166
9 164.969 383.033 0.000 280.021 267.980 11.276 279.256
10 0.000 371.732 0.000 271.760 99.973 10.656 110.629
총 합계 3,406.213 4,269.353 5,457.000 3,121.165 -902.599 139.214 -763.385
위 공식과 요소들을 사용하여 물가상승률, 할인율을 고려한 또한 고려하지 않은
각 가구당 순현재가치를 아래 표와 같이 정리할 수 있다. 프로젝트의 순현재가치는
배출권이 없을 때 가구 당 - 90만 2,599원, 배출권이 있을 때 가구 당 - 76만 3,385
원으로 추산되었다.
금액 단위 : 천 원 58)
<순현금흐름만을 고려한 가구 당 프로젝트 수익>
<물가상승률, 할인율을 보정한 가구 당 프로젝트 수익>
58) 이전에 580가구를 기준으로 한 값보다 각 가구당으로 산출한 수치이므로 그 금액의 단위가 낮아졌다. 따라
서 소수점 이하를 절하하면 오차가 많이 생겨 소수점 3째 자리까지 고려하여 산출하였다.
또한 이를 통하여 가구 당 배출권을 고려한 또는 고려하지 않은 순현재가치를 산
출하여 그래프로 나타내보았으며 아래와 같이 가구 수가 증가할수록 순현재가치는
감소하는 경향을 보였다. 참고로 변수인 가구 수의 범위는 1 ~ 13,680 가구까지 선
정했는데 이는 프로젝트로 인한 가구 당 전력사용량이 4.386 MWh/yr이며
AMS-II.C.의 제한조건에 의해 프로젝트로 인한 전력감소량이 한 해 60GWh를 넘을
수 없으므로 13,680가구 이상이 되면 AMS-II.C. 방법론을 더 이상 사용할 수 없기
때문이다. 또한 그래프에서는 세대 수의 크기가 실질적으로 어느 정도의 규모인지
쉽게 보여주기 위하여, 서울 또는 서울 근교의 신도시의 아파트 단지 또는 신도시
전체의 세대 수를 참고로 넣었다. 59)
<세대 수에 따른 프로젝트의 순현재가치 그래프>
위 그래프를 통해 신도시를 범주로 잡고 고효율 LED 조명 설치 CDM 프로젝트를
적용할 수는 없지만, 주상복합건물이나 아파트 단지의 범위에서는 CDM 프로젝트를
진행할 수 있으며 산본 래미안 아파트 단지의 경우 약 - 23억 8,647만원의 프로젝
트 순현재가치에서 약 3억 6,808만원만큼의 배출권 수입을 가져다줄 수 있는 것으
로 나타났다. 또한 계산결과에 따르면 배출권 수입은 가구 당 프로젝트로 인해 발
생하는 약 90만 2,599원의 손해를 13만 9,214원만큼 줄여줄 수 있다. 이는 전체 프
로젝트 순현재가치의 15.42%에 해당하며, 배출권 수입이 사업자들이 부담하는 프로
젝트 진행 비용을 상당부분 경감시킬 수 있음을 의미한다.
59) 여의도 자이 580세대, 산본 레미안 아파트 단지 2,644세대, 용인 동백지구 17,381세대, 판교 신도시 29,263
세대
5.2 LED 조명설치 CDM 사업이 성립할 수 있는 조명 가격 범위 분석
위에서 LED 조명설치는 CDM 사업으로 추진될 조건을 갖추고 있지 못하다는 결
론을 도출하였다. 본 논문에서는 논의를 한 단계 더 진행시켜, CDM 사업이 진행될
수 있는 LED 조명의 가격범위를 산출해고자 한다.
우선 CDM 사업의 성립조건을 다시 한 번 상기해보면, CDM 사업활동은 온실가스
감축효과가 높음에도 시장에 재무적, 기술적, 제도적 등의 장애요인이 존재하여 자
연스럽게 이루어지지 못하는 상황에 있어야 한다. 이를 본 프로젝트의 상황에 맞게
해석해보면 CDM 사업으로 인정받기 위한 두 가지 제한조건을 얻을 수 있다. 첫 번
째로, 프로젝트의 순현재가치가 배출권수입을 고려하지 않았을 때 0보다 작아야 한
다. 이는 배출권 수입이 없었을 때 재무적 장애요인이 존재하여 시장에서 자연스럽
게 이루어지지 못하여야 한다는 의미이다. 두 번째로, 프로젝트의 순현재가치가 배
출권 수입을 고려하였을 때 0 이상이어야 한다. 이는 CDM 사업 추진으로 인한 배
출권 수입으로 인해 재무적 장애요인이 해결되어 시장에 보급될 유인을 갖춰야 한
다는 의미이다. 이러한 두 가지 조건을 적용하여 CDM 프로젝트가 성립할 순현재
가치의 범위를 아래의 빨간색과 보라색 그래프와 같이 나타낼 수 있다.
<CDM 프로젝트가 성립할 조건에 따른 순현재가치의 그래프 변화>
첫 번째 조건은, 배출권 수입을 고려하지 않았을 때의 가구 당 프로젝트의 순현재
가치가 - 90만 2,599원이므로 가구 당 LED 조명 설치로 인한 비용이 90만 2,599원
이상 혹은 LED 조명의 가격이 18.37% 이상 낮아지면 배출권 없이도 충분한 수익
을 확보하여 CDM 프로젝트로 인정받을 수 없다는 것을 의미한다. 두 번째 조건은,
배출권 수입을 고려하였을 때 가구 당 프로젝트의 순현재가치가 - 76만 3,385원이
항목 수치
LED 조명 할인율 13.99% ~ 18.37%
LED 조명 가격
범위
소형 (화우 LED 루미다스 5.8W) 29,500 원 → 24,080 ~ 25,372 원
대형 (삼성 LED 면광원 600x600 50W) 293,000 원 → 239,175 ~ 252,009 원
CDM 사업으로부터
얻을 수 있는 최대
이익 60)
여의도 자이 (580세대) 8,074만원
산본 래미안 아파트 (2,644세대) 3억 6,808만원
용인 동백지구 (17,381세대) 24억 1,967만원
판교 신도시 (29,263세대) 40억 7,381만원
므로 가구 당 LED 조명 설치로 인한 비용이 76만 3,385원 이상 혹은 LED 조명의
가격이 13.99% 이상 낮아져야 배출권 수입으로 인한 수익성이 확보되어 CDM 프로
젝트로 인정받을 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 가구 당 LED 조명 설치로 인한
비용이 76만 3,385원 ~ 90만 2,599원 낮아지는 범위 혹은 LED 조명 가격이 현재 가
격보다 13.99% ~ 18.37% 낮아지는 범위에서 CDM 프로젝트가 성립될 수 있다는
결론을 얻을 수 있다. 이로부터 LED 조명 종류가 달라도 똑같이 가격이 할인된다
고 가정하면, 소형조명의 경우 29,500 원에서 24,080 ~ 25,372 원로 할인될 때와 대
형조명의 경우 293,000 원에서 239,175 ~ 252,009 원으로 조명의 가격이 할인될 때
CDM 프로젝트의 조건이 성립된다고 할 수 있다. 본 논문에서의 조명기구의 가격은
동일 성능에서 가격이 가장 비싼 제품을 선택하였으며 도매가가 아닌 소매가를 기
준으로 책정한, 보수적인 방법으로 선정한 가격임을 주지할 때 현재에도 충분히
LED 조명설치를 통해 많은 사업자들이 CDM 사업을 추진할 여지가 있음을 보여준
다. 또한 CDM 사업으로부터 사업자가 얻을 수 있는 최대 이익을 규모마다 산출해
보았으며 아래 표의 결과와 같이 CDM 수입으로 인한 유인이 충분히 존재함을 확
인할 수 있다.
<CDM 사업이 성립되기 위한 LED 조명 가격, 할인율의 범위 및 최대 이익>
5.3 LED 조명설치 CDM 사업 순현재가치의 가격민감도 분석
위에서는 CDM 사업이 성립할 최소, 최대 범위의 조명 가격을 알아보았는데, 이
분석 데이터만으로는 조명 가격에 따라 각 가구당 CDM 사업의 순현재가치가 어떻
게 변해가는지에 대한 전 가격범위에 대한 광범위한 시각과 직관을 얻기는 힘들다.
따라서 이 장에서는 가격 변화에 따라 순현재가치가 어떠한 양상을 보이는지 살펴
보고 가격에 따른 순현재가치의 민감도를 분석해보고자 한다.
60) CDM 사업의 최대수익은 배출권 수입이 없을 때 프로젝트의 순현재가치가 0일 때 발생하며 가구 당 13만
9,214원으로 계산된다. 가구 당 용인 동백지구, 판교 신도시의 경우에는 AMS.II.C에 의한 단일 프로젝트로
인정받기에는 규모가 너무 크다. 따라서 이 경우들에 한해서는 모든 사업자들이 지구 내 각자의 사업영역에서
CDM 사업을 수행할 때의 전체적 파급효과로 취급하는 것이 바람직할 것이다.
먼저 5.2에서 사용된 가구 수에 따른 프로젝트의 순현재가치 공식을 조명가격에
따른 순현재가치에 대한 식으로 바꿔보면 아래와 같다. 이 때 조명가격의 절대값
자체보다는 얼마만큼 원래 가격으로부터 할인된 값이냐가 더 일반적 적용이 가능하
며 의미 있으므로 원래 조명가격에 대한 할인된 가격의 비율 값을 변수로 두었다.
·
·
·
··
·
·
·
·
··
·
·
NPVx : 배출권 수입을 고려한 가구 당 프로젝트의 순현재가치
q : 가격계수 (원래 조명가격에 대한 할인된 가격의 비)
c : 위 식에서 변수와 관련 없는 항목들을 묶어놓은 상수
∴
·
·
·
도출된 위의 NPVx, q의 식으로부터 그래프를 그려보면 아래와 같다. 61) 이 그래
프로부터 LED 조명의 가격이 현재 가격으로부터 약 70% 선으로 떨어질 때, 가구
당 프로젝트의 순현재가치는 -76만 3,380원에서 88만 1,940원의 범위를 가짐을 알
수 있다. 또한 원래 조명 가격의 86.01% ~ 81.63% 범위에서 조명가격이 책정되었을
때 CDM 사업이 진행 가능하며 이 때 가구당 프로젝트의 순현재가치는 0원에서 13
만 9,214원의 범위를 갖는다. LED 조명 가격이 현재의 86.01%보다 높거나 프로젝
트의 순현재가치가 0원보다 작으면 수익성 확보가 되지 않아 CDM 사업으로 진행
될 수 없다. 또한 LED 조명 가격이 현재의 81.63%보다 낮거나 프로젝트의 순현재
가치가 13만 9,214원보다 크면 배출권수입 없이도 충분한 수익성이 확보되어 CDM
사업으로 진행될 수 없다.
<가격에 따른 가구 당 프로젝트 순현재가치>
또한 위의 그래프로부터 순현재가치의 가격민감도도 산출해볼 수 있다. 조명 가
격이 원래보다 10% 낮아질 때마다 순현재가치는 54만 8,450원씩 증가하며, CDM
사업이 가능한 가격범위에서의 순현재가치는 원래 프로젝트의 순현재가치 18.24%
정도 범위에서 변하는 것으로 나타났다.
61) 의미상으로는 q의 변화에 따른 NPV를 분석하는 것이므로 q는 x축의 변수로 두는 것이 정확하다. 그러나 경
제학에서의 통상적인 가격-물량 그래프에서 가격을 y축으로 두어 분석하므로 이 관례를 따라 가격을 y축으로
두었다.
6. 결론
본 논문에서는 대규모 주상복합건물을 대상으로 LED 조명설치 CDM 사업이 적용
될 경우 온실가스 감축량 및 배출권수입, 사업의 수익성, 필요한 보조금 액수, CDM
사업으로 진행되기 위한 필요조건 등을 조도 시뮬레이션 프로그램인 RELUX,
CDM 방법론인 AMS.Ⅱ.C 등을 기초로 한국 표준 KS A 3001의 조도 기준에 부합
하도록 산출해보았다. 서울에 위치한 한 580세대로 이루어진 주상복합건물을 표본
으로 위의 지표들을 산출해보았을 때 온실가스 감축량은 매년 552 tCO2 , 배출권수
입은 약 1,087만원, 프로젝트의 순현재가치(NPV)는 약 - 4억 4012만원, 내부수익률
(IRR)은 약 -0.35%이었다. 위의 수치들로부터 주상복합건물을 대상으로 한 LED 조
명설치 CDM 사업은 배출권 수입을 고려하더라도 재무적 장애요인을 극복하지 못
하여 CDM 프로젝트의 성립 조건을 만족시키지 못하고 있으며 시장에 자연스럽게
보급되기 위해서는 정부의 보조금이 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다. 정부 보조
금의 액수를 산정해보았을 때, 직접 보조금과 전력요금할인의 간접 보조금을 동일
하게 사용하였을 경우, 약 2억 2006만원의 보조금과 9.74 원/kWh의 전력요금보조가
필요한 것으로 나타났다.
또한 위의 결과에 그치지 않고 논의의 범위를 넓혀, 가구 수의 변화에 따라 LED
조명설치 CDM 사업의 순현재가치를 산출해보고 배출권이 얼마나 사업진행의 결정
여부에 중요한 영향을 미칠지 산출해보았다. 그 결과 각 가구당 프로젝트의 순현재
가치는 - 76만 3,385원이며 배출권 수익이 전체 프로젝트 순현재가치의 15.42%를
차지하여 배출권 수입이 사업자들이 부담하는 프로젝트 진행 비용을 상당부분 경감
시킬 수 있음을 보였다. 나아가 본 논문에서의 논리와 가정에 의해서는 LED 조명
설치가 CDM 사업으로 인정받을 수 없다는 결론이 나왔으므로 CDM 프로젝트의
성립조건을 만족하기 위해서 LED 조명의 가격이 어느 정도 범위에서 형성되어야
하는지 살펴보았다. 그 결과 LED 조명의 가격이 현재의 가격대보다 13.99 ~
18.37% 할인되는 범위 내에서 CDM 프로젝트로 인정될 수 있다는 결과를 도출하였
으며, CDM 사업이 인정받을 경우 CDM 사업을 진행한 사업자들이 얻을 수 있는
최대 이익은 여의도 자이(580세대)는 8,074만원, 산본 래미안 아파트 단지(2,644세
대)는 3억 6,808만원, 용인 동백지구 (17,381세대)규모는 24억 1,967만원, 판교 신도
시 (29,263세대)규모는 40억 7,381만원으로 추정하였다.
요약하자면, 고효율 LED 조명설치로 인한 온실가스 감축효과는 명확하나 이를
CDM 사업으로 추진했을 경우의 수익성은 충분히 확보되지 않아 LED 조명의 보급
확산을 위해서는 조명 가격이 낮아져야만 한다. LED 조명이 확산되는 시기는 공정
기술의 발전이나 규모의 경제로도 달성될 수 있으나 정부의 보조 및 지원으로 더욱
앞당겨질 수 있어 가격 부분에서의 정부의 지원과 기업과의 협조가 시급하다 할 수
있다. 저자가 아는 한, 본 논문은 주거건물에 LED 조명설치가 CDM 사업으로 진행
되었을 때의 효과를 분석한 최초의 논문이다. 현재 존재하지 않는 사업에 여러 가
지 가정에 의거하여 수치들을 추정했으므로 현실과는 다소 어긋난 부분들이 있을
수 있지만, 결론 도출에 사용된 논리와 결과로 도출된 수치들은 정책입안자나 사업
자들의 의사결정을 보조할 지표로서의 역할을 충실히 할 수 있을 것이다.
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