정부는 LNG도입국의 저열량화 추세로 고열량 물량 확보가 어렵고 도입가격도 높아 원료비 증가를 예상하고 있다. 또 현행 열량제도 유지 시 열량조절을 위해 LPG 혼합이 불가피하고 이에 따른 추가비용이 소요돼 소비자부담으로 전가된다는 것이 정부의 판단이다.
이에 따라 정부는 중장기 천연가스 열량 및 품질제도 연구를 시행하고 개선방안을 마련, 2012년부터 열량제도를 개선할 계획이다. 천연가스 열량제도 개선방안 및 그동안의 추진현황, 향후 과제 등을 알아본다. /편집자주
■ 열량제도 개선 배경
천연가스 열량은 부피량으로 1N㎥ 사용 시 완전히 연소돼 발생할 수 있는 열량(MJ, kcal)으로 표기하며 발전용 연료뿐만 아니라 가정용, 영업용, 산업용 등에서 도시가스로 사용되고 있다.
국내의 경우 소비자가 사용하는 천연가스의 열량기준은 표준열량인 43.54MJ/N㎥(10,400Kcal/N㎥)이며 도시가스의 경우 부피량(N㎥)으로 사용요금을 지불하고 있다.
국제 시장은 저열량화 추세에 있으며 천연가스를 외국으로부터 전량 수입하고 있는 우리나라도 열량이 계속 낮아지고 있어 천연가스 열량제도 개선의 필요성이 제기됐다.
표준열량에 적합한 고열량 천연가스만 수입해야 하므로 수입시 많은 장애가 있고 표준열량을 유지하기 위해 높은 가격의 고열량인 프로판을 많이 혼합하므로 열량비용 부담이 증가되고 있다는 것이다. 또 지역별 천연가스 열량차이로 인해 소비자가 부담하는 가스요금의 불균형이 발생할 수 있다는 지적이다.
한 관계자는 “지속적인 천연가스 수요 증가, 국제 LNG 수급 여건 상 적기에 원하는 조성의 LNG 조달 가능성이 낮아지고 있고 천연가스 조달의 신축성, 신뢰성, 비용 효율성을 높이기 위해 현행 천연가스 열량제도의 개선이 필요하다”고 설명했다.
열량이 낮은 PNG(약 9,500kcal/N㎥)를 사용하는 미국과 독일, 영국, 프랑스 등 유럽은 열량변동에 적합한 열량범위제도와 열량거래제도를 시행하고 있다.
지난 1969년 이후 도입 LNG 열량보다 높은 열량의 표준열량제도와 부피거래를 시행하고 있는 일본은 최근 열량이 낮은 LNG 도입 증가와 LPG 가격 상승으로 열량관리 비용절감을 위해 표준열량을 하향 조정하고 있다.
■ 열량 및 품질제도 연구 결과
지식경제부, 한국도시가스협회, 포스코, GS칼텍스, 한국가스공사로 구성된 천연가스 열량제도 추진단은 에너지경제연구원, 한국표준과학연구원, 한국가스공사, 한국가스안전공사를 연구기관으로 하고 지난 2006년 9월부터 지난해 6월까지 ‘중장기 열량 및 품질제도 연구용역’을 시행했다. 이와 관련해 지난해 관련 업계를 대상으로 한 공청회가 진행됐다.
이에 앞서 지난 2007년 12월1일에는 천연가스 표준열량을 기존 10,500kcal/N㎥에서 10,400kcal/N㎥으로 하향조정했다.
이번 연구결과를 살펴보면 먼저 천연가스 열량변동, 다양한 합성가스 공급가능성 증가 등으로 연소기기 호환성, 저장 및 배관 안전 등을 위해 품질인자에 대한 국가 품질기준 정립이 필요하다.
국내 가스기기의 연소호환성, 열효율, 연소시 유해성분(NOX, CO2) 배출 영향 등에 대한 실증실험 결과를 토대로 열량제도 개선 시 열량범위를 반영할 예정이다.
실험결과 가정용에는 영향은 없었으나 노후기기 안전관리 대책이 필요하다. 산업·발전·수송용 기기는 열량범위(±5%) 이내에 조정 없이 사용 가능하고 저열량에 따라 유해성분 등은 감소추세를 보였다. 이에 따라 가스기기 제조시 시험기준을 저열량 추세에 적합한 호환범위로 하향 조정하는 개선안을 도출했다.
현행 웨버지수 12,600~13,800kcal/N㎥를 12,600~13,500kcal/N㎥로, 열량범위는 9,350~11,740kcal/N㎥를 9,460~10,750kcal/N㎥로 개선한다는 것이다.
또한 다양한 열량의 천연가스 도입에 따른 표준열량제도를 열량범위제도로 개선하는 것이 필요하다. 열량범위제는 도입 가스의 열량에 따라 표준열량이 자동적으로 변동되는 제도로 소비자 영향을 고려해 단계적으로 시행할 예정이다.
열량범위제도에 의한 열량거래방식 시행 시 한 지역에 다른 열량의 가스가 공급되는 경우 가스기기의 적정사용과 열량요금 산정오차를 줄이기 위해 해당지점의 월간가중평균열량 변동범위를 ±2%로 규정한다.
한국가스공사 주배관에 가스를 인입하기 전 사업자간 사전 협의를 통해 월간열량을 예고하고 가스를 공급하게 되며 월간실적을 소비자에게 게시하고 위반시 벌칙조항을 운영한다. 이에 따라 최종 소비단계에서의 월간가중평균열량을 ±2% 이내로 유지한다는 것이다.
열량에 의한 가스사용량 측정 및 적정요금 산정을 위해 도시가스 거래방식을 현행 ‘표준열량에 의한 부피량 거래(N㎥)’에서 ‘열량범위 내 열량거래(J, kWh)’ 방식으로 개선키로 했다. 최종 소비자 계량기에서 온압보정을 통한 부피계량을 하고 가스공사에서 도시가스로 공급되는 모든 도매공급지점(120개소)에 설치되는 열량측정장치(영국, 프랑스 등은 대용량 공급지점에 약 100여기 이상 설치 사용 중)로 월간가중평균열량을 측정해 소비자 가스사용량을 열량으로 산정할 예정이다.
최종 소비자 월간 가스사용량(GJ, kWh)은 소비자 월 계량기량(N㎥)과 가스공사의 도매공급지점 열량측정기의 월간가중평균단위발열량(GJ, kWh/N㎥)을 곱해 산정한다.
열량거래제도가 도입될 경우 열량단위로 요금이 부과되는 방식으로 요금적용 방식이 변경된다. 개선안에 의하면 원료비(원/J, kWh)는 LNG도입가격÷총도입열량(J, kWh), 공급비용(원/J, kWh)은 총괄원가(원)÷총판매열량(J, kWh)으로 산정한다.
수급지점별로 가스분석기를 설치해 운영하는 열량거래방식의 도입은 도·소매요금 산정에 있어 지역별 도시가스의 부피당 열량 차이를 반영하도록 해 소비자들이 부당하게 비용을 부담하는 일이 없도록 하기 위한 것이다.
도시가스 품질에 대해 제3자가 검사하고 열량정보를 실시간으로 제공하는 제도를 도입할 계획이다. 열량측정장치는 국가시험기관에서 정기적으로 교정하고 천연가스 품질은 한국가스공사 주배관 인입지점에 따라 제3자가 검사를 시행하는 개선안을 도출했다. 가스기기 제조 및 산업체, 발전용 기기의 적정 사용을 위해 공급지점별 품질측정 결과를 실시간으로 게시하는 방안을 도출했다.
또한 가정·업소(가스레인지, 순간온수기, 가스보일러 등), 산업체(철강, 유리, 건조분야 등 7여종), 수송(NGV: 천연가스 엔진), 발전(가스터빈)설비를 대상으로 실증연구를 실시했다.
가정·업소용 기기 실증실험 결과 가스의 저열량화에 따른 열효율 감소 및 CO, NOX 경향이 나타나지 않았다.
산업용 중 가열로(철강·요업)의 경우 온도 자동 제어시 온도 균일성 유지가 가능하고 가스의 저열량화에 따른 CO, NOX 배출 특성이 양호하게 나왔다.
철강·조선 산소절단토치의 경우 가스 저열량화에 따른 절단면의 품질차이가 발생되지 않았다. 유리세공의 경우 화염길이의 미세 감소 경향은 있었지만 화염온도에는 뚜렷한 경향이 없었다. CO, NOX 배출특성도 양호했다.
건조분야는 가스 저열량화에 따라 위치별 온도 차이가 없었고 CO, NOX 배출특성이 양호했다. 수송용 가스엔진도 NOX 등 배출특성이 양호하게 나왔다.
마이크로 가스터빈 실험결과 가스종류에 따른 운전성 특성(출력, 진동, 터빈출구 온도) 변화가 없었고 배기가스 온도와 CO, NOX 변화는 미미하게 나타났다. 다만 9,500, 9,350kcal/N㎥ 의 가스에 대한 터빈효율은 현저히 감소(-0.75%)했다. 대형 터빈에서는 0.76% 정도의 효율저하가 예상된다.
■ 개선방안 및 향후계획
연구용역 결과 등을 통해 도출된 개선방안에 따르면 먼저 표준열량제도를 수입되는 천연가스 열량에 따라 기준열량이 정해지는 열량범위제도로 단계적으로 개선할 계획이다.
1단계로 오는 2012년부터 2014년까지 11.63~12.34kWh/Nm³(10,000~10,600kcal/N㎥)의 열량범위제도를 우선 적용할 계획이다.
1단계 기간 동안 시행상 문제점이 없다고 판단될 경우 2단계로 2015년 이후부터 11.40~12.33kWh/Nm³(9,800~10,600kcal/Nm³)의 열량범위제도가 적용된다. 즉 천연가스열량범위제도를 단계적으로 개선하는 것이다.
다만 해당 공급지점의 월간 가중평균열량은 전국 월간 가중평균열량과의 열량차이가 ±2% 이내로 유지토록하고 공급자가 이를 지키지 못할 경우 규정에 따라 보상토록 했다.
가스공사의 관계자는 “신규로 시행될 열량범위제도는 수입가스 열량에 따라 운영되는 탄력적인 열량제도로서 추가적으로 제도개선이 필요치 않고 열량관리비용은 많이 줄어들 것으로 예상된다”고 설명했다.
또한 현재의 표준열량에 의한 부피량 거래(Nm³)인 도시가스사용량 산정도 월간 평균열량에 의한 열량거래(J, kWh)로 개선된다.
수요가 가스기기와 가스시설 안전을 위해 국가기준 및 공급규정상의 천연가스 품질기준도 정립된다.
국내 가스기기 시험 및 사용관리 개선방안도 마련된다. 가정용, 영업용 가스기기 시험방법을 개선하고 현재 사용 중인 노후화 기기 성능관리방안을 마련하는 것이다. 고효율 기기 선정기준 개선도 추진된다.
천연가스 품질의 신뢰성을 확보하기 위해 도매사업자는 공급관리소에서 수요가, 가스기기업체, 발전업체 등이 품질확인이 가능하도록 측정된 품질데이터를 실시간 홈페이지에 공개하고 열량 및 품질측정장치는 국가인정교정, 시험기관에서 정기적으로 교정, 시험을 시행할 예정이다. 또 측정한 데이터의 객관성 확보를 위해 도매사업자 주배관 인입지점에서 분기별로 국가인정검사기관에서 품질검사를 시행할 예정이다.
천연가스 열량제도 개선을 통해 △열량비용 감소로 가스요금 부담 최소화 △열량단위 사용량으로 정확한 요금 산정 △천연가스 시설 및 가스기기 안전성 확보라는 기대효과가 예상되고 있다.
정부는 올해부터 2011년까지 후속연구, 제도변경 등의 사전준비기간으로 정하고 2012년부터 천연가스 열량제도를 개선해 나갈 계획이다.
■ 우려의 목소리
그러나 이 같은 열량제도 개선방안에 대해 우려의 목소리도 있는 게 사실이다.
국제 천연가스 시장의 열량 하향 추세에 따라 국가적으로 열량제도 개선이 필요하다는 데 공감하지만 2012년 시행 전까지는 현장 중심의 검증, 요금부과 방법에 대한 심층 연구 등이 필요하다는 지적이 제기되고 있다.
한 도시가스사의 관계자는 “검증되지는 않았지만 열량 저하 시 산업체의 제품에 클레임 발생이 우려되고 가스연소기는 큰 문제가 없지만 코젠 등 대용량 설비에서는 문제가 발생할 수 있다”라며 “이에 대한 현장 실증연구가 필요하다”고 강조했다.
이 관계자는 또 “저열량 시 요금 부과 방법이 복잡해질 수 있기 때문에 요금부과 방법에 대한 충분한 연구·논의가 필요하다”라며 “또한 정부가 대국민 홍보에 적극 나서야 하는 한편 열량이 저하되면 배관, 정압기, 계량기 등의 설비 교체 문제가 우려되는데 교체비용부담 주체에 관한 문제가 발생하고 비용 부담 시 정부 차원의 적극적인 지원이 필요하다”고 강조했다.
한 시민단체의 관계자는 “열량제도 개선 시 소비자요금이 줄어든다고 강조하는 데 실제로 기존과 얼마나 가격 차이가 나는지, 요금 조정 요인에 있어 저열량이 요금인하에 얼마나 큰 영향을 미치는지 등에 대한 명확한 설명이 있어야 할 것”이라고 강조했다.
김성철 한국전력연구원 박사는 “가정용, 일반용과는 달리 발전설비는 연료에 상당히 민감해 연소 불안정이 야기될 우려가 있다”라며 “현재 제작사에서 만드는 가스터빈들이 서로 다른데 저열량이 현재 제작되는 가스터빈들에 적용(수용, 제어) 가능한 범위에 있는지에 대한 규명이 필요하다”고 말했다.
이창언 인하대학교 교수는 “열량이 낮아지면 가스사용 시간이 늘어나고 단위 체적당 요금은 내려가지만 시간을 다투는 공정에서는 시간요소에 대한 이득이 부족하다”라며 “단순히 사용량에 열량을 곱해서 요금을 부과하는 것이 아니라 열량이 많이 낮아질수록 요금 할인이 필요하다”고 밝혔다.
이밖에 도시가스사의 공급비용 상승 문제, 최종 소비자 홍보문제 등도 해결해야 할 점으로 지적되고 있다.
■ 추진현황 및 과제
2012년부터 시행되는 천연가스 열량제도 개선의 사전업무 추진을 위해 지난 6월 열량제도추진단 협약 및 연구기관 계약이 체결되고 천연가스 공급규정 개정 및 발전용 매매계약서 변경계약이 추진되고 있다.
열량제도 추진단은 정부, 한국가스공사, GS칼텍스, 포스코, 발전사, 도시가스협회로 구성됐으며 한국가스공사가 간사기관으로 에너지경제연구원, 한국표준과학연구원, 전력연구원, 가스공사 연구개발원, 한국에너지기술연구원이 연구기관으로 참여한다. 연구기간은 내년 6월까지다.
연구기관들의 주요업무는 에너지경제연구원이 수요처 관리방안, 한국표준과학연구원이 도시가스열량계수, 전력연구원이 발전용 가스연소기기, 가스공사 연구개발원이 가정용 가스연소기기 및 산업용 계량기, 한국에너지기술연구원이 산업용 가스연소기기, 간사기관인 가스공사가 추진단 운영을 맡고 있다.
이중 발전부문에서는 전력연구원이 가스터빈 입구의 천연가스 온도를 낮추는 방안을 검토하는 등 천연가스 열량제도 도입 시 복합화력 성능에 미치는 영향을 분석한다.
또 발전용 가스기기 조정 필요시 보상 필요성, 보상기준, 국내외 사례조사 및 비용분담 방안이 검토된다.
연구검토 대상 발전소는 남동발전의 분당복합 1,2호기, 중부발전의 보령복합, 인천복합 1,2호기, 서부발전의 서인천복합 1~8호기, 평택복합, 군산복합, 남부발전의 신인천복합 1~4호기, 부산복합 1~4호기, 영월복합 등이다.
GS 안양복합, GS 부천복합, GS EPS 부곡복합 1~2호기, 포스코파워 1~6호기, 율촌CC, 지역난방 화성열병합 등 9개 민자발전사의 발전소도 해당된다.
에너지경제연구원은 향후 발전용 가스 연소기기 관리시 비용 분담 방안을 분석한다.