1. 연구의 필요성 및 목적

■ 연구의 필요성

○ 전 세계적으로 공급망 리스크와 탄소중립 시대의 전환, 에너지 안보 문제에 대응하기 위한 대책 논의가 진행 중임.

- 단기적으로는 에너지 절약과 효율성 제고를 추진하며, 장기적으로는 해외 에너지 의존도를 줄이고 자립도를 높이는 방안을 모색하고 있음.

- 이는 석유 및 천연가스 의존도를 줄이고 재생에너지 비중을 확대하는 동시에, 수소와 같은 신에너지 기술을 개발하여 탄소중립과 에너지 안보에 대응하기 위한 것임.

○ 재생에너지 보급을 확대하려면 물리적·사회적 여건을 검토하는 것은 물론, 이에 따른 경제적 영향도 면밀히 고려해야 함.

- 이를 위해 현재와 미래의 재생에너지 발전 설비비용을 분석하여 중장기적인 균등화 발전단가(이하 발전단가 또는 LCOE, Levelized Cost of Electricity)를 제시하는 연구가 필요

- 연구결과는 비용 효율적인 재생에너지 보급을 위한 정책 수립의 중요한 기초자료로 사용될 뿐만 아니라 경제적 파급 효과를 검토하는 도구로 활용

○ 지속적인 재생에너지 보급 확대를 위해서는 경제적 측면에서 현재의 문제점을 짚어보고 향후 재생에너지 LCOE를 낮추기 위한 개선 방안이 필요함.

- 만약 재생에너지 LCOE가 적정 수준까지 하락하지 않는다면, 이는 사회적 비용 증가로 이어져 장기적으로 재생에너지 보급 확대에 장애가 될 가능성 내재

- 비용 효율적인 재생에너지 보급을 위해 발전 설비비용 분석과 전망 시스템을 구축하고, LCOE에 영향을 미치는 다양한 요인 분석을 바탕으로 하락을 위한 제도적 방안을 검토할 필요

■ 연구의 목적

○ 재생에너지 발전 설비비용 조사 시스템 구축을 통한 합리적인 LCOE 분석 및 전망

- 재생에너지원별/유형별/규모별 설비비용, 운영유지비용, 토지비용, 기타비용 등 발전 설비비용 항목 표준화 및 조사 체계 구축

- 재생에너지원별 경제적 전제조건을 고려한 LCOE 산정 방법론 정립

- 우리나라 재생에너지 발전 설비비용 분석 및 평균적인 수준에서의 LCOE 추정 및 전망

- 연도별 재생에너지 발전 설비비용 및 LCOE 전망 결과에 따른 시사점 도출

○ LCOE 분석결과 정보 공유 시스템 구축

- 연도별/재생에너지원별/유형별/규모별 LCOE 분석결과 DB화

- 프로그램을 활용한 분석결과 정보 공유 체계 구축

○ 비용 효율적 재생에너지 보급 확대를 위한 제도 개선 방안 제시

- 주요국 재생에너지 LCOE 분석을 통해 시사점 도출

- 국내외 재생에너지 LCOE 비교 분석을 통한 국내 비용 저감 방안 제시

2. 연구내용 및 주요 분석 결과

■ 전 세계 재생에너지 LCOE 분석 및 전망

○ 글로벌 재생에너지 LCOE 현황(BNEF)

- 태양광 발전: 2023년 기준, 글로벌 평균 LCOE는 45 USD/MWh 수준. MENA 지역은 20 USD/MWh로 가장 낮은 비용을 기록. 미국(35 USD/MWh), 인도(25 USD/MWh)도 높은 경쟁력을 보유

- 육상풍력 발전: 2023년 글로벌 평균 LCOE는 55 USD/MWh, 유럽이 40 USD/MWh로 가장 낮은 수준. 미국과 중국은 45 USD/MWh 수준

- 해상풍력 발전: 2023년 기준, 글로벌 평균 LCOE는 90 USD/MWh, 유럽은 75 USD/MWh로 가장 낮고, 중국은 80 USD/MWh 수준

○ 2024년 이후 글로벌 재생에너지 LCOE 전망(BNEF)

- 태양광 발전: 2024년 49 USD/MWh에서 2050년 22 USD/MWh로 약 54% 하락 예상

- 육상풍력 발전: 2024년 60 USD/MWh에서 2050년 28 USD/MWh로 약 53% 하락 예상

- 해상풍력 발전: 2024년 124 USD/MWh에서 2050년 63 USD/MWh로 약 45% 하락 예상

○ 글로벌 재생에너지 LCOE 하락의 주요 요인

- 기술 혁신: 태양광 및 풍력 발전 기술*의 발전이 LCOE 하락을 견인

 * 태양광 패널 변환 효율 향상, 대형 풍력 터빈 개발

- 대규모 프로젝트: 전 세계적으로 대형 프로젝트 증가 및 대량 생산 확대로 발전 설비 단가 하락

- 정책 지원 및 금융 비용 감소: 각국 정부의 재생에너지 장려 정책*, 국제 금융기관 및 개발은행의 재생에너지 프로젝트 대출 확대가 비용 하락에 중요한 역할

* 정부 보조금, 세금 감면, 인센티브 정책 지원 등

- 설치 및 운영 비용 절감: 공정 단순화 및 건설 기술 발전에 따른 풍력 및 태양광 발전소의 설치 비용 감소, 드론 및 AI 기반 점검 기술 도입에 따른 발전소의 운영 및 유지보수 비용 감소

- 전력 시장 변화 및 PPA 확대: 기업들의 재생에너지 구매 계약(PPA, Power Purchase Agreement) 확대로 투자 리스크 감소

○ 글로벌 재생에너지 LCOE 하락 저해 요인 및 리스크

- 원자재 가격 상승: 지속적인 러시아-우크라이나 전쟁으로 인한 원자재 및 물류비 상승, 금리 인상이 재생에너지 설비비용 증가에 영향을 미침

- 공급망 병목 현상: 글로벌 공급망 불안정으로 인해 프로젝트 진행에 어려움이 발생

- 에너지 저장 기술 부족: 에너지 저장 기술의 발전이 더디면 재생에너지의 경제성 확보에 제약이 따를 수 있음

○ 결론

- 2024년 이후 재생에너지 LCOE는 태양광 및 육상풍력을 중심으로 큰 폭의 하락을 기록할 것이며, 해상풍력도 유망한 에너지원으로 주목받으며 기술 개발 및 보급 확대에 따라 큰 폭으로 하락 할 것으로 예상

- 기술 혁신, 규모의 경제, 정책적 지원, PPA 확대 등이 재생에너지의 경제성을 지속적으로 높일 전망

- 향후 원자재 가격 상승과 공급망 문제, 인플레이션, 금리 인상 등의 리스크를 효과적으로 대응할 필요가 있음

■ 2024년 국내 지상형 태양광 발전 설비비용 조사 결과

○ 규모별 태양광 발전 설비비용

- 중소규모: 100kW 1,303천 원/kW, 1MW 1,281천 원/kW, 3MW 1,157천 원/kW 수준

- 대규모: 20MW 1,058천 원/kW 수준

- 전체적으로 2023년 대비 10% ~ 12%의 설비비용이 감소한 것으로 분석됨.

○ 비용 감소 요인

- 전 세계 모듈 공급가격 하락: 중국산 모듈 재고의 대량 공급으로 인해 국내 모듈 공급가격이 29% ~ 30% 하락

* 2023년 12월 470원/Wp ~ 480원/Wp → 2024년 10월 335원/Wp 감소

- 모듈 효율 향상*으로 인해 설치 면적 감소, 기자재 및 공사비용 절감

* 태양광 모듈 효율 향상: 모듈 출력 용량 증가(500W → 630W) 및 효율 향상 (21% → 23%)

○ 주요 항목별 비용 감소

- 직접비용: 태양광 모듈, 토목공사, 구조물 및 시공 비용 감소

- 간접비용: 설계 및 감리, 경비, 기타 사업비 감소

○ 분석 결과

- 전반적인 비용 하락: 재생에너지 보급이 확대되면서 시장 경쟁 심화로 설비 비용이 감소

- 태양광 모듈 효율 향상에 따른 비용 감소: 동일한 전력량을 생산하는 데 필요한 모듈 및 부대 설비가 줄어들어 전체 설비비용이 감소

- 인플레이션 및 인건비 상승에도 불구하고 비용 하락: 코로나19로 인한 일시적 비용 상승 이후, 보급 확대에 따른 비용 하락 추세 유지

■  2024년 국내 태양광 유형별 발전 설비비용 조사 결과

○ 유형별 태양광 발전 설비비용

- 건물형 태양광: 1,090천 원/kW (2021년 대비 2% 감소)

- 영농형 태양광: 1,371천 원/kW (2021년 대비 23% 감소)

- 수상형 태양광: 1,586천 원/kW (2021년 대비 11% 감소)

○ 주요 설비비용 구성 항목

- 건물형 태양광: 모듈 비용이 29% 비중으로 가장 높음

- 영농형 태양광: 모듈(24%)과 구조물 공사(23%)의 비중이 높음

- 수상형 태양광: 모듈(21%), 부력체 구조물(23%), 전기공사(20%)가 주요 비용 요소로 확인됨.

○ 건물형 태양광 분석

- 설비비용: 지상형 태양광 동일 용량(1MW)과 비교하여 약 15% 낮은 수준

- 비용 절감 원인: 건물형 태양광은 지상형 태양광과 달리 토목공사 비용이 제외

○ 영농형 태양광 분석

- 설비비용: 지상형 태양광 동일 용량(100kW)과 비교하여 약 5% 높은 수준

- 비용 증가 원인: 농작물 재배와 농기구 이동에 영향을 미치지 않기 위한 높은 구조물 설치, 전기 시설 관련 기자재 비용 및 노무비가 전체 비용 상승을 유발

○ 수상형 태양광 분석

- 설비비용: 지상형 태양광보다 높은 비용, 대규모(MW급) 설치 가능성 존재

- 비용 증가 원인: 토목공사 비용은 발생하지 않으나, 부력체, 계류설비, 접안 시설 등이 필수로 설치되어야 함에 따라 비용이 상승

○ 분석 결과

- 2024년 기준 건물형, 영농형, 수상형 태양광 발전 설비비용은 각각의 특성에 따라 설비비용 차이가 발생하며, 2021년 조사 기준 대비 2% ~ 23% 하락

- 태양광 발전 설비유형 중에서 건물형 태양광이 가장 낮은 수준이며, 영농형 태양광은 지상형 태양광 대비 높은 구조물 설치로 인해 추가 비용 발생

- 수상형 태양광은 대규모 설비에 따라 효율성 측면에서 장점이 있지만, 부가적인 설치비용으로 인해 가장 높은 설비비용을 기록

■ 2024년 국내 풍력 발전 설비비용 조사 결과

○ 육상풍력 발전 설비비용

- 20MW급: 2,928천 원/kW (전년 대비 7% 상승)

- 40MW급: 2,910천 원/kW (전년 대비 8% 상승)

○ 비용 상승 요인

- 글로벌 공급망 차질로 인해 터빈, 발전기, 블레이드 등 주요 부품 공급 지연 및 원자재 비용 상승

- 국내 환경 규제 강화 및 복잡한 인허가 절차로 인한 추가 비용 발생

- 금리 인상 및 금융 조건 악화로 인한 자본 조달 비용 증가

- 높은 산지에 설치하는 육상풍력 설비의 운반 및 설치 비용 증가

- 발전단지 규모 확대가 어려워 규모의 경제 실현 불가

○ 해상풍력 발전 설비비용 분석

- 설비비용: 55 ~ 65억 원/MW

- 2026년까지 계획된 해상풍력 설비용량: 3,586MW (19개 발전소)

- 2023년 풍력 고정가격계약 경쟁입찰 결과: 접수된 2.4GW 중 1.6GW 용량 최종 선정

- 향후 해상풍력 보급이 확대될 것으로 전망되며, 지역별 비용 산정 및 분석이 가능할 것으로 예상

○ 분석 결과

- 육상풍력 설비비용은 글로벌 공급망 문제, 환경 규제 강화, 금융 조건 악화 등으로 인해 2024년에도 상승 추세를 보임.

- 현재 국내 보급 실적 부족으로 연간 해상풍력 설비비용 추세 분석에는 한계가 있으며, 향후 보급 확대에 따라 실적 자료 확보를 통한 실질 비용 분석이 가능할 것으로 예상

- 정부는 기술 혁신을 통한 설비비용 절감, 금융 지원 강화, 인허가 간소화, 규제 완화 등의 정책적 지원을 통해 육상풍력 및 해상풍력 발전의 경제성을 확보할 필요가 있음.

■ 국내 태양광 및 풍력 발전 LCOE 추세 분석

○ 지상형 태양광 발전 LCOE 추이 (2020 ~ 2024년)

- 2024년 기준 지상형 태양광 LCOE는 규모별로 115 ~ 136원/kWh 수준

- 100kW: 136원/kWh (전년 대비 5% 하락, 2020년 대비 19% 하락)

- 1MW: 128원/kWh (전년 대비 5% 하락, 2020년 대비 10% 하락)

- 3MW: 127원/kWh (전년 대비 5% 하락 2020년 대비 6% 하락)

- 20MW: 115원/kWh (전년 대비 6% 하락, 2021년 대비 7% 하락)

- LCOE 하락 요인: 모듈 가격 하락 및 효율 향상, 규모의 경제 실현 및 EPC 비용 감소

○ 건물형, 영농형, 수상형 태양광 발전 LCOE 분석

- 건물형 태양광: 2021년 134원/kWh → 2024년 126원/kWh (약 6% 하락)

- 영농형 태양광: 2021년 158원/kWh → 2024년 132원/kWh (토지비용 미포함 시), 151원/kWh (토지비용 포함 시)

- 수상형 태양광: 2021년 162원/kWh → 2024년 146원/kWh (약 10% 하락)

○ 육상풍력 발전 LCOE 추이 (2020 ~ 2024년)

- 20MW급: 2020년 166.8원/kWh → 2024년 178.7원/kWh (6.6% 상승)

- 40MW급: 2021년 158원/kWh → 2024년 177원/kWh (7.1% 상승)

- LCOE 상승 요인: 초기 설비비용 상승, 공급망 문제, 인플레이션 등 복합적 요인, 대규모 프로젝트 특성에 따른 부품 수급 지연, 설치 및 운송비용 증가

○ 해상풍력 발전 LCOE 분석

- 2024년 기준 국내 해상풍력 LCOE는 271 ~ 300원/kWh로 가장 높은 수준

- 설비비용이 167원/kWh ~ 196원/kWh으로 전체 LCOE의 62% ~ 65% 차지

- 위치에 따른 환경적 차이로 인해 설비비용 차이가 발생

○ 분석 결과

- 태양광 발전 LCOE는 모듈 효율 향상과 규모의 경제, 시장 경쟁 등으로 지속적인 하락세를 보임.

- 육상풍력과 해상풍력은 공급망 문제와 환경 및 인허가 문제, 인플레이션, 금리 인상 등에 따라 비용 상승 압력이 존재

- 정부는 태양광 및 풍력 발전의 경제성을 높이기 위한 기술 혁신, 투자 환경 개선, 인허가 간소화 등의 정책적 지원이 필요

■ 국내 재생에너지(태양광, 육상풍력) LCOE 저감 요인 분석

○ 시나리오 분석 결과

- S1 (경제수명 25년 증가 시나리오): 태양광 LCOE: 8원/kWh ~ 10원/kWh 감소, 육상풍력 LCOE: 약 12원/kWh 감소

- S2 (할인율 10% 하락 시나리오): 태양광 LCOE: 약 3원/kWh ~ 4원/kWh 감소, 육상풍력 LCOE: 약 4원/kWh 감소

- S3 (이용률 10% 증가 시나리오): 태양광 LCOE: 약 9원/kWh ~ 11원/kWh 감소, 육상풍력 LCOE: 약 11원/kWh ~ 12원/kWh 감소

- S4 (설비비용 10% 감소 시나리오): 태양광 LCOE: 약 7원/kWh ~ 9원/kWh 감소, 육상풍력 LCOE: 약 10원/kWh 감소

○ 저감 요인

- 태양광 및 육상풍력 LCOE 하락에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 이용률, 경제수명, 설비비용, 할인율 순으로 확인됨.

- 비용 효율적 재생에너지 보급을 위해 기술 혁신, 정책적 지원 및 경제적 요인을 고려한 종합적인 대응이 필요

■ 지역별 태양광 LCOE 추정 및 전망

○ 국토가 좁은 한국에서 태양광 보급 확대에 따라 토지비용 상승으로 인해 전국 평균 태양광 LCOE가 상승할 것으로 예상됨.

○ 이를 위해 전국토 1㎢ 격자-LCOE 연산 모형을 활용하여 지역별 태양광 LCOE를 추정하고, 보급 시점에 따른 LCOE 변화를 분석함.

○ 지역별 태양광 LCOE 추정 결과

- 일사량이 높고 토지비용이 낮은 지역인 전라남도, 전라북도, 경상도는 태양광 발전 경제성이 높은 것으로 나타남.(이들 지역이 전체 태양광 설비의 약 60% 이상 차지)

- 수도권 및 주요 광역시는 LCOE가 170원/kWh 이상으로 2023년 RPS 고정 가격계약 평균 가격(153원/kWh)보다 높은 수준

○ 연도별 전국 평균 태양광 LCOE 전망

- 시나리오 1(RPS 실적 자료 기반 전망) : 태양광 기술 개발 영향으로 평균 LCOE는 2024년 122원/kWh에서 2036년 102원/kWh로 지속적인 하락이 예상되나,

- 연간 태양광 보급 용량(잠재량으로 대체)을 반영할 경우 평균 LCOE는 2024년 122원/kWh에서 2030년 120원/kWh으로 저점을 기록한 후 2036년 124원/kWh로 다시 상승할 것으로 전망됨.

* 토지비용이 저렴한 지역부터 태양광 보급이 진행될 경우, 점차적으로 저렴한 토지가 고갈되어 이후에는 토지비용이 높은 지역에 설치가 불가피함에 따라 평균 LCOE가 상승

- 시나리오 2(BNEF 설비비용 자료 기반 전망): 연간 태양광 보급 물량을 반영한 것과 반영하지 않은 평균 LCOE 모두 2024년부터 2036년까지 지속적으로 하락할 것으로 전망됨.

- 이는 국가 에너지 계획에 따라 태양광을 보급하더라도 2036년까지는 기술 개발 및 발전에 따른 LCOE 하락 효과가 토지비용 상승에 따른 LCOE 상승 효과 보다 더욱 커 이를 상쇄하기 때문인 것을 판단됨.

○ 분석 결과

- 한국은 좁은 국토로 인해 태양광 보급에 적합한 토지 확보가 어려워 장기적으로 토지비용이 LCOE에 큰 영향을 미칠 것으로 예상됨.

- 건물 옥상, 주차장, 공공시설 부지 등 유휴 공간을 활용한 분산형 태양광 보급 정책 마련을 통해 토지 활용 효율성 극대화 필요

3. 결론 및 정책 시사점

■ 재생에너지 보급 확대를 위한 비용 효율적인 방안 제시

○ 우수 입지 확보 및 정보 접근성 강화

- 한국의 재생에너지 설치 가능 지역은 좁은 국토와 높은 토지 비용으로 인해 제한적임.

- 우수한 입지 정보를 체계적으로 제공하여 경제성을 높일 수 있음.

* 예: 독일의 태양광 및 풍력 발전 적합지 정보 제공

- 우수 입지 정보 제공을 통해 사업자들이 효율적으로 의사 결정을 내리도록 지원 필요

- 정부는 정보를 지속적으로 업데이트하고 시장 참여자와 공유해야 함.

○ 지자체별 규제 완화

- 지자체의 이격거리 규제로 인해 태양광 발전소 설치에 제한이 있음.

- 이격거리 규제를 완화하여 재생에너지 발전소 설치가 가능한 지역 확대

○ 대규모 재생에너지 프로젝트 확대

- 대규모 프로젝트는 규모의 경제를 통해 발전 단가(LCOE)를 낮출 수 있음.

- 풍력과 태양광 발전 모두 대규모 설치 시 경제성 증가

- 인허가 절차 간소화 및 송배전망 연계에 대한 정부의 선제적 투자 필요

- 주민 수용성을 높이기 위해 주민 참여 따른 혜택 제공 프로그램 도입 필요

* 예: 저렴한 전력 공급, 지역사회 환원

○ 재생에너지 산업 공급망 확충

- 풍력 발전의 주요 부품을 해외에 의존, 글로벌 공급망 불안정으로 비용 상승 위험 존재

- 국내 공급망 자립을 위한 연구개발(R&D) 지원 확대 필요

- 국내 제조업체의 풍력 부품 국산화를 위한 재정적 인센티브 제공

- 산업 클러스터 조성을 통해 관련 업체 간 협력 촉진 및 비용 절감 가능

○ 태양광 사업모델의 다양화 및 효율성 제고

- 지상형 태양광뿐 아니라 건물형, 영농형, 수상형 태양광도 경제성이 높은 것으로 확인됨.

- 토지 이용이 제한적인 한국에서 다양한 태양광 설치 모델 개발 필요

* 예: 농업인 영농형 태양광 사업 금융지원

- 태양광 모듈 효율 향상을 위한 기술 개발이 필요하며, 특히 건물 설치형 태양광에서 큰 효과 기대

요약 ⅶ

제1장 서론 1

제2장 해외 재생에너지 발전단가(LCOE) 현황 및 전망 5

제3장 재생에너지 발전사업 비용 조사 9

1. 태양광 발전 설비비용 조사 10

1.1. 조사 항목 및 방법 10

1.2. 지상형 태양광 조사 결과 14

1.3. 특수태양광(건물형, 영농형, 수상형 태양광) 비용 조사 결과 17

2. 풍력 발전설비 비용 조사 18

2.1. 육상풍력 발전 설비비용 조사 19

2.2. 해상풍력 발전 설비비용 조사 26

3. 재생에너지 발전사업 운영 및 유지비용 조사 28

4. 재생에너지 발전사업 부지 임대비용 조사 32

제4장 재생에너지 발전단가(LCOE) 추정 전제조건 37

1. 할인율 38

2. 이용률 40

3. 성능저하율 42

4. 법인세율 43

5. 경제수명 43

제5장 재생에너지 발전단가(LCOE) 분석 45

1. 재생에너지(태양광, 풍력) LCOE 추정 45

2. 재생에너지(태양광, 육상풍력) LCOE 저감 요인 분석 64

3. 전국토 격자-LCOE 모형을 활용한 태양광 LCOE 추정 및 전망 67

제6장 결론 및 시사점 79

1. 우수 입지 확보 및 정보 접근성 강화 80

2. 태양광 사업모델의 다양화 및 효율성 제고 80

3. 지자체별 규제 완화 81

4. 대규모 재생에너지 프로젝트 확대 82

5. 재생에너지 산업 공급망 확충 83

참고문헌 85