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자료포락분석법을 이용한 화력발전소의 에코효율성 평가 원문보기
Eco-Efficiency Evaluation of Power Plants using Data Envelopment Analysis

  • 저자

    조성문

  • 학위수여기관

    세종대학교 일반대학원

  • 학위구분

    국내박사

  • 학과

    환경에너지융합학과 기후변화전공

  • 지도교수

    전의찬

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13541149&outLink=K  

  • 초록

    최근 기후변화, 환경오염 등이 이슈화되면서 화력발전소는 비용효율적인 전기의 생산‧공급이라는 기존의 경영목표 외에 환경오염 관리에 대한 고려가 크게 증가하고 있다. 최근 연구들에서 기업의 경제적 목표와 환경적 목표를 동시에 평가하는 유용한 분석 수단으로 '에코효율성(Eco-Efficiency)'을 적용하려는 시도가 진행되고 있다. 그러나, '에코효율성'을 구성하는 환경적‧경제적 변수 등에 대해 이해관계자간 공감대(consensus) 형성이 충분하지 않은 등 해결해야 할 문제가 많이 남아있는 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 화력발전소를 대상으로 델파이 방법(Delphi method)과 계층분석법(AHP : Analytic Hierarchy Process)을 통해 환경적‧경제적 변수와 변수별 가중치를 선정하고, 자료포락분석법(DEA : Data Envelopment Analysis)으로 에코효율성을 평가하는 DEA와 델파이 방법-AHP 결합모형을 적용하였다. 본 연구결과는 이해관계자간 공감대 형성이 가능한 에코효율성 평가 모델의 제시 외에도, 우리나라 화력발전소가 최근 직면한 위기를 극복하고, 에코효율성 제고를 통해 자체 경쟁력을 확보하여 본래의 기능을 수행하는데 도움을 줄 수 있다는 측면에서 의미가 있다. 본 연구의 목적을 달성하기 위한 연구문제는 다음과 같다. 첫째, 우리나라 화력발전소의 해당분야 전문가들이 선정한 에코효율성 평가 관련 환경부하 및 경제적 가치 변수는 무엇인가? 둘째, 선정된 에코효율성 평가 변수는 어느 정도의 중요도를 갖는가? 셋째, 화력발전소의 에코효율성 평가는 어떤 분포와 특성을 보이는가? 넷째, 에코효율성이 낮게 평가된 발전소는 어떠한 특성을 보이며, 어느 정도의 개선잠재량을 갖는가? 상기 연구 문제의 답을 얻기 위해, 본 연구에서는 우리나라 화력발전소에서 환경업무를 총괄 수행하는 실무담당자와 관련 전문가 등 30명의 패널을 대상으로 델파이 방법과 AHP 적용을 위한 조사를 실시하였다. 이후 선정된 변수의 가중치에 대해 DEA를 이용하여 에코효율성을 평가하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 화력발전소의 에코효율성을 평가하기 위한 환경부하 변수로 용수 사용량, 온실가스 배출량, 질소산화물 배출량, 폐기물 발생량, 유해화학물질 사용량 등 5개의 변수가, 경제적 가치 변수로 전력 생산량, 매출액 등 2개의 변수가 선정되었다. 둘째, AHP를 통한 변수의 중요도 평가 결과, 환경부하 변수는 온실가스 배출량이 39%로 가장 중요한 변수로 평가되었다. 다음으로 유해화학물질 사용량(17%), 용수 사용량(16%), 질소산화물 배출량(15%), 폐기물 발생량(13%)의 순으로 나타났다. 한편, 경제적 가치 변수는 전력생산량이 69%, 매출액이 31%로 평가되었다. 셋째, 25개 화력발전소를 대상으로 DEA를 이용한 에코효율성 평가 결과, CCR(Charnes, Cooper and Rhodes) 모형에서는 3개 발전소, BCC(Banker, Charnes and Cooper) 모형에서는 15개 발전소가 에코효율성 평가 점수 1을 보이며, 다른 발전소에 비해 효율적으로 운영되는 것으로 나타났다. 그러나, 에코효율성 평가 점수 1을 보이는 화력발전소 또한 상대적 관점에서 측정된 결과이기 때문에, 연구에서는 초효율성(super-efficiency)을 평가하였다. 그 결과 에코효율성의 추가적 구조개선이 필요한 것으로 나타났다. 특히, 전체 중 18개 발전소에서 규모효율성 평가 점수가 BCC 모형의 에코효율성 평가 점수보다 낮은 것으로 나타나, 우리나라 화력발전소의 주된 비효율이 순수기술효율성 보다는 규모의 영향에 기인된 것으로 분석되었다. 넷째, 화력발전소의 특성요인 중 에코효율성 평가에 영향을 줄 수 있는 에너지원, 발전사, 소재지에 따른 평가 결과의 차이가 분석되었다. 분석 결과, 에너지원별에서만 통계적 유의미한 차이(유의수준 5%)가 나타났으며, 가스화력발전, 유류화력발전, 석탄화력발전 순으로 높게 분석되었다. 마지막으로, 본 연구에서는 에코효율성이 낮게 평가된 발전소의 참조집합(reference set)을 분석하고, 실현 가능한 개선잠재량을 도출하였다. 우선, 석탄화력발전소는 연소 후 발생되는 석탄회 등으로 인해 다량 배출되는 폐기물 발생량의 개선잠재량(-29%p)이 가장 큰 것으로 나타났다. 또한, 경제적 가치 변수와의 상관관계도 가장 낮게 나타나 중점적 관리를 통한 개선효과가 큰 변수로 분석되었다. 다음으로, 유류화력발전소는 용수 사용량의 개선잠재량(-46%p)이 가장 큰 것으로 나타났다. 그러나, 용수 사용량은 경제적 가치와의 상관관계가 비교적 높게 나타나 상호 조정관계를 유의해가면서, 개선전략을 추진할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 반면, 가스화력발전소는 유해화학물질 사용량의 개선잠재량(-29%p)이 가장 높은 것으로 나타났다. 특히, 유해화학물질 사용량과 더불어 용수 사용량은 경제적 가치 변수와의 부적 상관관계가 있는 것으로 나타나, 경제적 가치의 제약을 주지 않으면서 저감시킬 수 있는 변수로 분석되었다. 앞서 분석한 바와 같이, 에코효율성의 비효율 원인이 순수기술적 내부 요인보다는 규모인 점을 고려할 때, 국가 수준에서 현재의 화력발전소를 객관적으로 평가하고 올바른


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