서 론

2017년 12월 산업통상자원부에서 발표한 ‘재생에너지 3020 이행계획’에 따르면 2016년 기준 전체 발전량의 7%인 재생에너지 비중을 2030년까지 20%로 확대하겠다고 공표하였다. 2030년까지 총 48.7 GW의 재생에너지설비를 확충하며 그 중 20%인 10 GW를 농가태양광으로 공급하는 계획을 가지고 있다. 그러기 위하여 농지법을 개정하여 농업진흥구역 내 염해간척지와 농업용 저수지에 태양광 설치 등 유휴 국유재산 활용하는 관련 규제 해제 등을 검토하고 있다. 이와 같은 상황에서 정부에서 요구하는 재생에너지 공급부분을 충족시킬 수 있는 지역으로 공간적인 부분의 관점에서 가장 가능성 높게 검토되는 것은 농촌지역이다. 농가에 경제적 수익을 창출할 수 있는 재생에너지 공급 정책이나 모델의 개발을 위하여, 농촌지역에 건물에 대한 에너지원별 실제 에너지 사용현황 등 기초자료의 조사 및 분석이 필요하다.

농촌마을 정의 및 후보지 선정

대상 마을 선정을 위해 농촌마을 규모, 조건을 정의하였다. 농촌 마을의 가구 규모별 마을 현황¹⁾에 따르면 대부분의 농촌 마을은 20~79호 규모의 주택으로 형성되어 있다. 행정동(리)의 통계 데이터를 바탕으로 대상 마을을 선정하고 있어 본 연구에서는 가장 큰 백분위를 차지하고 있는 20~79호의 부락들이 밀집되어있는 행정동(리)를 대상 농촌마을로 정의하였다. 그리고 주택뿐 아니라 5~10개소의 공공기관, 주민공동이용시설이 함께 위치한 행정동(리)을 대상 농촌마을 경계로 지정하였다. 가구 규모별 마을 현황은 Table 1과 같다.

1) 농업전망. (2017). 한국 농촌경제연구원.

Table 1. Village size by household size (Number, Percentile)

그리고 국내 구역에 대한 정의는 법정구역과 행정구역으로 구분된다. 두 구역을 비교한 결과 법정동(리)의 규모가 지역에 따라 커질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 법정동을 세분화한 행정동(리)을 기준으로 산정 하였고, 법정구역과 행정구역 기준은 Table 2와 같다.

Table 2. Difference in legal district and administrative district

농촌마을 후보지역 선정 프로세스

지역별 태양에너지 잠재량, 바이오매스(축산폐기물) 잠재량, 건축물 에너지 절약 설계 기준, 농촌마을 개발사업 여부 등을 고려하여 후보지역을 선정하였고, 각 순서별 고려 기준은 Table 3과 같다.

Table 3. Candidate selection process

지역 선정

대상 지역은 기후에 따른 에너지 절약 설계 기준에 따라 지역을 구분하였다. 그 중 본 연구에서는 가장 많은 면적과 기후의 평균값을 지니고 있는 중부2 지역으로 1차 선정하였다. 대상 중부2 지역에 관한 분류기준은 Table 4와 같다.

Table 4. Classification of Thermal transmittance by Region Of Energy saving design standards

태양에너지 부존 잠재량 및 바이오매스(축산폐기물) 총량 조사

국내 태양에너지 잠재량 조사를 통하여, 각 지역별 태양 에너지 적용 효율성을 검토하였다. 태양에너지 부존 잠재량은 한국에너지기술연구원에서 제공하는 신재생에너지 데이터 센터의 자원지도 시스템²⁾을 이용하였다. 자원지도 시스템에서 제공하는 에너지 잠재량은 약 4가지로 분류되어 있다. 본 연구에서는 지역별 연간 태양 에너지 전체 일사량을 고려하는 이론적 잠재량을 조사의 기준으로 선택하였다. 그리고 중부2 지역의 시, 군별 잠재량이 많은 순으로 후보지 7개를 선별하였으며, 대상 지역 정보 및 태양에너지 부존량은 Table 5, Figure 1(왼쪽)과 같다.

2) http://kredc.kier.re.kr/kier/04_gisSystem/gis_on.aspx

Table 5. Solar Energy Potential ― Central region 2 Selection of candidates (City / States)

Figure 1.

Solar Energy Potential map (Left) and Biomass total amount (Right)

지역별 바이오매스 관련 설비 적용 효율성을 검토하기 위해서 국내 시･군구별 축산폐기물 총량 조사를 하였다. 데이터는 한국에너지기술연구원에서 제공하는 신재생에너지 데이터 센터의 바이오매스 에너지 데이터/통계 자료³⁾를 이용하였다. 그리고 중부2 지역의 시, 군별 바이오매스(축산폐기물) 총량 조사를 통해 총 7개 후보지역을 선별하였으며, 그리고 중부2 지역의 시, 군별 바이오매스(축산폐기물) 총량 조사를 통해 총 3개 후보지역을 선별하였으며, 후보 지역 및 지역별 바이오매스 총량은 Table 6, Figure 1(오른쪽)과 같다.

3) http://kredc.kier.re.kr/kier/03_dataEnquiry/Biomass_rsc_1.aspx

Table 6. Biomass total amount ― Central region 2 Selection of candidates (City / States)

1차 대상 지역 선정(시/군)

신재생 잠재량을 분석한 결과 경북 안동시 지역이 중부2 지역에서 축산폐기물 및 태양에너지 관련 설비를 적용하기에 용이한 것으로 판단되어 1차 대상 지역으로 선정하였다. 경북 안동시 지역의 읍/면/동 단위 태양에너지 부존잠재량 조사를 통해 태양광 설비 적용이 용이한 안동시 지역의 농촌마을 읍, 면 소재지를 잠재량이 많은 순으로 후보지를 선별하여, 총 7개 후보지역을 선별하였으며 대상 지역 정보와 태양에너지 부존잠재량은 Table 7과 같다.

Table 7. Solar Energy Potential ― Target City (An-dong City)

대상 후보지역에는 총 30개 행정리가 있다. 각 행정리별로 자연부락(마을)이 형성되어 있으나 규모가 작아 본 연구에서 정의한 농촌 마을에 부합되기 어렵다. 따라서 , 5개 마을들을 통합하여 주택 80~90 가구가 있는 행정리가 있는지 조사하였으며, 태1리를 최종 후보지로 선정하였다.

후보지의 대상 행정구역(마을) 선정

대상 후보지역에는 총 30개 행정리가 있다. 각 행정리별로 자연부락(마을)이 형성되어 있으나 규모가 작아 본 연구에서 정의한 농촌 마을에 부합되기 어렵다. 따라서 마을들을 통합하여 주택 80~90 가구, 공공 기관 및 주민공동이용시설 10~20개소 등이 위치하는 행정리가 있는지 조사하였다.

조사 결과 태1리의 경우, 공공기관 및 주민공동이용시설이 밀집되어있고 5개 마을의 주택을 합산하면 80~90호 규모의 주거단지가 형성되어 있어 본 연구의 대상 농촌마을로 최종 선정하였다.

대상 농촌마을인 태1리는 축산 농가가 포함된 농촌 마을이다. 축산폐기물을 이용한 바이오매스 설비 적용성 검토를 위해 면사무소의 협조를 받아 태1리의 축산 농가 현황에 대해 조사하였고, 그 조사 내역은 Table 8과 같다.

Table 8. Survey of Livestock Farms in Target village

현장조사를 통한 대상 농촌마을 분석

에너지 사용량 조사를 위한 설문지 제작

대상 농촌마을의 주택 및 에너지 사용량 조사를 위해 산업통상자원부, 에너지경제연구원에서 배포한 조사표⁴⁾를 기초자료로 활용하여 설문지를 제작하였다. 농촌마을 주택의 에너지 사용량 및 건축물 현황 조사를 위하여, 전력사용량 조사를 위한 전기요금 고객 번호 항목을 추가하고, 난방부분 에너지 사용량은 도시가스가 아니라 기름보일러를 사용하기 때문에 가구별 등유 사용량을 조사 하였다.

4) 2014년도 에너지총조사보고서, 산업통상자원부, 에너지경제연구원

대상 농촌마을 현장 조사

대상 마을 방문을 통해 현장 조사를 실시하였다. 설문 및 촬영은 주민, 대상 건축물 행정담당자의 동의에 의해 실시되었다. 각 구역별 주택 및 마을회관을 직접 방문하여 설문조사를 실시하였다. 공공건축물은 실무자, 주택은 세대주 또는 대리인과 1:1로 설문지를 작성하였으며 설문자 자필 서명을 받은 신뢰성 있는 데이터만 활용하였다. 설문 조사와 설문 조사지 서명본에 대한 예시는 Figure 2와 같다.

Figure 2.

Public building survey and questionnaire signature

설문조사 시 기입했던 연료사용량 및 한국전력공사의 고객 종합정보내역을 바탕으로 대상 마을의 에너지 사용량을 분석하였다. 설문조사 시 고객 정보를 제공하지 않은 20호를 제외하고 총 41호에 대한 에너지 사용량을 분석하였다.

실제 에너지 사용량을 분석한 결과 주택 및 공공건물에 사용되는 에너지원이 다르기 때문에 에너지원 소비량의 합계를 얻기 위해 석유환산톤이라는 단위로 변환하였다. 일반적으로 석유환산톤(TOE, Ton of Equivalent)을 많이 사용되고 있으나, 본 연구에서는 에너지 사용량이 작기 때문에 1TOE의 1/1000인 1KOE (Kilogram of Oil Equivalent)단위를 사용하였다. 전기 사용량 및 난방 및 급탕 연료 사용량은 에너지열량환산기준에 따라 KOE로 통합하여 산출하였고, 그에 따른 주택 및 공공건물에 대한 에너지 사용량 분석 내역은 Table 9, Table 10과 같다.

Table 9. Energy consumption analysis table ― House

Table 10. Energy consumption analysis table - Public building

조사 자료를 통한 데이터 분석

3회의 현장조사를 통해 전체 주택 89호 중 설문조사 거절, 공실, 주택 부지 내 창고, 우사 등을 제외한 52호 주택에 대한 설문조사를 실시하였다. 공공기관 및 주민공동이용시설은 운영 시간 내 방문하여 9개소 모두 근무자를 통해 설문조사를 실시하였고, 현장 설문 조사 결과는 Table 11과 같다.

Table 11. Field survey response rate - Target village

가. 주택 관련 분석 자료

3회 방문을 통해 설문을 진행한 태1리의 주택 관련 설문 조사지를 집계하였다. 주택에 관한 사항으로 주택형태, 건축년도, 거주 공간, 난방방식, 주 난방연료, 교체이유, 에어컨 설치여부 등을 설문하였고, 가구 및 가구활동에 관한 사항으로 가구원수, 가구원 구성, 가구주의 연령, 난방방식, 주 취사연료, 보조 난방기기 등의 현황을 조사하였다. 태1리 주택에 관한 설문 조사 분석표 및 분석 그래프는 Figure 3과 같다.

Figure 3.

Survey result graphs - House

대상 마을 설문 집계 결과 주택 중 98%가 단독 주택임을 확인할 수 있었다. 조사를 진행한 총 52호의 주택 50%가 1990년대 이전이 지어진 것으로 집계되었고, 주택의 거주 공간은 21~25평, 26~30평이 각각 21%, 34% 로 가장 높은 응답률을 보였다. 난방에 관해서도 무응답 2%를 제외한 98%가 개별난방을 사용한다고 응답하였고, 그 중 대부분이 난방 설비를 교체하지 않고 기름보일러를 이용, 에어컨 설치 비율도 절반가량인 48%로 확인되었다.

주택에 거주 중인 가구 사항에 대한 통계로는 가구원 구성에 대해 85%가까운 설문 가구가 부부 혹은 부부+자녀나 1인 가구라고 답했고, 70세 이상이 가구주라고 응답한 응답자의 수가 63%, 일일 취사 횟수가 3회 이상이라고 대답한 응답자 수도 70%로 집계되었다.

나. 공공건물 관련 분석 자료

태1리에 있는 공공건물에 관하여 와룡면 공공건축물 및 주민공동이용시설의 건축물 및 이용활동에 관한 사항을 조사하였다. 공공 건축물에 관항 사항으로 건축물 용도, 건축년도, 건축물 연면적, 난방 방식, 주 난방 취사연료, 교체 이유, 냉방방식 등을 조사하였고, 건축물 및 이용활동에 관한 사항으로 재실인원 및 일 내방객 보조난방 기기 현황을 조사하였다. 태1리 공공건물에 관한 설문 조사 분석표 및 분석 그래프는 Figure 4와 같다.

Figure 4.

Survey result graphs - Public building

공공건물의 70%가 1990년 이전에 건축된 것으로 집계되었다. 난방과 냉방은 무응답 10%를 제외한 모든 공공건물이 개별적으로 하는 것으로 응답하였고, 난방에 관한 결과도 등유를 사용 하는 건축물이 56% , 전력을 사용하는 건축물이 44%로 확인되었다.

다. 부문별 에너지 사용량 분석

① 전기에너지 사용량

구축된 전력사용량 관련 안동시 와룡면의 고객 종합정보 데이터베이스(DB)를 통하여 대상 마을 가구당 평균 월 전력 사용량을 계산한 뒤 계급별로 나누어 도수분포표를 작성하였다. 조사한 주택 중에서는 연간 단위면적당 사용량으로 20~29 kWh 정도의 전기를 사용하는 가구가 25%로 가장 많았고, 공공건물은 70 kWh 이상을 사용하는 건물이 전체 중 66%로 확인되었다.

다음 Figure 5는 계급별로 나눈 도수분포표에 따른 히스토그램을 도시한 것이다.

Figure 5.

Electricity consumption graphs- House (Left), Public building (Right)

② 난방 및 급탕 관련 연료 사용량 조사

난방 및 급탕 사용량 관련 현장 방문 설문조사지의 설문 내용을 취합하여 DB를 구축하였다. 설문 조사 내용으로 태1리 주민이 응답한 연간 드럼(drum)소비량을 리터(L)값으로 치환하여 계산하였고, 구축한 자료를 바탕으로 대상 농촌 마을의 에너지 소비 경향, 난방기 소비 실적 등을 분석한 난방 및 급탕 사용량 관련 현장 방문 설문조사지의 설문 내용을 취합하여 DB를 구축하였다. 설문 조사 내용으로 태1리 주민이 응답한 연간 드럼(drum)소비량을 리터(L)값으로 환산하여 계산하였고, 구축한 자료를 바탕으로 대상 농촌 마을의 에너지 소비 경향 및 연간 난방 에너지 사용량을 분석하였고 분석한 내용은 Table 12와 같다.

Table 12. Heating energy consumption table ― House

③ 에너지 사용량 분석

농촌마을 주택의 경우 단위면적당 에너지 사용량은 평균 29.95 (koe/㎡·year)를 사용하였으며, 5개 공공건물은 63.66 (koe/㎡·year)를 사용하였다. 도시 지역의 주택 및 공공건물과 비교하였을 경우 에너지 사용량이 작은 부분을 확인할 수 있다. 따라서 농촌지역의 건축물의 성능개선을 위해서는 실제 에너지 사용량을 기반으로 경제성 분석이 필수적으로 검토 되어야 한다.

시뮬레이션 프로그램을 활용한 에너지 성능평가

대상 마을 주택의 부하 산출 및 에너지 소비 개선을 위해 중 준공 년도, 면적에 따라 표준 주택을 선정하고 체적 및 열관류율을 측정하였다. 총 5개 주택을 선정하였으며 현장 조사 자료를 바탕으로 Simulation 모델링을 실시하였다. Simulation 모델링 시 기존 제공되는 주택 운영 스케줄과 실제 농촌마을 주택 운영 스케줄이 상이하여 조명, 보일러, 일별 재실 시간, 에어컨 여부 등의 프로필을 농촌 주택에 맞게 수정하여 반영하였다. 하지만 농번기, 장마, 자연재해 등의 특수성까지는 고려되지 않아 결과 DATA와 실 사용량이 일치하지 않을 수 있음을 감안하고 에너지 소비경향 및 동일 조건 성능 개선 시 절감률을 확인하기위해 모델링을 진행하였고, 모델링 결과는 Table 13과 같다.

Table 13. Heating energy consumption table - House

Classification	House 1	House 2	House 3	Village hall 1	Village hall 2
View
Purpose	Detached house			Village hall	Senior hall
Plottage (m2)	418	158	164	300	288
Total floor area (m2)	94.93	81.74	61.32	116.5	79.52
Year of completion	1970	1960	1970	2000	1990
Heating system	Boiler

단열 교체에 대한 경제성 분석

단열 교체에 대한 투자비 회수 기간 분석을 위해 단열재 및 창호 교체에 대한 단가를 조사하였다. 각 단열재 및 창호는 종류, 기능별 단가가 상이해 한국물가협회에서 제공하는 한국물가자료를 활용하여 농촌마을 단열재 추가 시공에 의한 예상 투자금액을 산정하였다.

시뮬레이션 결과 데이터의 난방에너지 에너지 소요량 절감 데이터의 절감률을 활용하여 연간 절감 금액을 산정하였고, 예상 투자 금액 및 절감 금액을 바탕으로 투자비 회수 기간을 산정하였다. 단열의 자재별 규격 및 단가는 Table 14와 같다.

Table 14. Specifications and pricing information for improved insulation

현장조사 결과 난방 설비가 주택이나 마을회관 전체에 적용되지 않고 주택은 안방, 마을회관은 거실 등의 실제 재실하는 실 위주로만 적용되어 있었다. 따라서 단열 개선을 위한 투자비도 난방이 적용되는 안방의 외벽 및 창호까지로 한정하였다. 현장 측정을 통한 전체 주택 외벽 면적 대비 안방 면적비는 Table 15와 같다.

Table 15. Heating area compared to total floor area & Number of windows

산출 결과 주택의 경우 난방 면적이 35~36%의 낮은 난방 적용률로 높은 기대효과를 예측할 수 있었으며 마을회관은 주민들의 쉼터로 이용하는 용도 특성상 약 70%대의 높은 난방 적용률을 확인할 수 있었다. 각 난방 적용실에 대한 외벽 면적 합계 및 창호 개수 data를 바탕으로 투자비를 산정하여 투자비 회수기간을 산출하였고 결과는 Table 16과 같다.

Table 16. Calculation of savings from insulation replacement (kerosene unit price : 900 Won)

산출 결과 농촌마을 주택의 경우 난방 에너지 절감률은 36~69%로 높은 것으로 집계되었다. 또한 주택에 따라 9~12년 정도의 투자비 회수기간을 갖는 것으로 확인되었으나 마을회관의 경우 화장실을 제외한 모든 면적에 난방이 적용되어 최대 25년까지 나타나는 것으로 확인되었다. 이것은 건축물의 노후화, 준공 연도에 따른 저성능 단열재를 적용한 상태에서 현 설계 기준에 부합하는 단열재를 외단열로 시공하여 투자비용이 과하게 발생하기 때문으로 사료된다. 투자비 회수 기간이 10년 내외로 맞추기 위해 적용 주택 노후도에 따라 적용 기준을 완화하여 시공하거나 국고 보조금 지원 등의 농촌 단지 개발 사업을 통한 단열 개선이 필요할 것으로 판단된다.

농촌마을의 신재생 에너지 적용성 검토

태양광 발전 설비 적용성 분석

본 과제 대상 건축물이 일반 주택이기 때문에 주택에서 많이 적용하는 3 kW 용량의 태양광 설비를 각 주택, 마을회관에 설치하였을 때를 상정하여 투자비 회수기간을 산출하였다.

발전량 시뮬레이션을 위한 일사량데이터는 한국에너지기술연구원에서 제공하는 2017년도 실제 안동시 와룡면 일사량 데이터를 적용하였고, PVSYST 시뮬레이션 TOOL을 활용하여 예측 발전량을 산출하였다. Figure 6은 2번 주택에 설치하였을 경우를 나타낸 그래프이다.

Figure 6.

Annual photovoltaic simulation graphs (3 kW, House 2. Roof)

분석결과 연간 예측 발전량이 3,933.1 kWh 로 월간 328 kWh를 발전하는 것으로 확인되었다. 발전사업을 위한 계통연계식이 아니라, 발전량을 통해 전기 사용 요금을 할인 받는 발전 차액식이기 때문에 예측 발전량을 통한 절감 금액, 투자비를 바탕으로 투자비회수기간을 산정하였고, 월별 예측 발전량 분석한 결과는 Table 17, Table 18과 같다.

Table 17. Monthly forecast power generation (Based on 2017 ― Target village data)

Table 18. Payback period regarding investment cost by selling electrical charge ― 3 kW solar panel in the house

산출결과 전기 요금을 매월 50,000원 이상 납부하는 가정의 경우에만 회수 기간이 10년 내외로 투자가치가 있는 것으로 확인 되었다. 대상 농촌 마을 주택의 경우 설문조사 기준 36가구 중 20가구가 월평균 전기요금이 2만원 이내로 대체로 높지 않다. 주택에 설치하는 3 kW 소규모 태양광 설비의 경우 기초 공사 등의 필수공사 및 인버터, PV패널 등의 필수 설비로 인한 초기 투자비용 증대로 대규모 공사의 시공비 보다 kW당 시공 단가가 높다. 지원금의 경우 지자체, 신청자별 차이가 있기 때문에 투자비 산정에서 제외하였다. 따라서 각 주택별 3 kW의 발전 설비를 설치하는 것보다 공용부지 등에 태양광 발전소를 구축하여 마을 공용전기로 활용하는 등의 대안이 필요할 것으로 판단된다.

따라서, 본 대상 마을의 공용부지에 100 kW급 태양광 발전소를 건립할 경우의 경제성을 추가 분석하여 태양광 설비 적용성을 검토하였다. 일사량 데이터 및 발전 시뮬레이션 TOOL은 동일한 조건으로 적용하였다. 검토 결과 연간 134 MWh의 발전을 통해 충분한 수익을 얻을 것으로 확인되었다. Figure 7는 100 kW 급 태양광 발전소를 건립할 경우를 나타낸 그래프이고, 월별 예측 발전량 분석한 결과는 Table 19와 같다.

Figure 7.

Annual photovoltaic simulation graphs (100 kW, Solar power plant, Target village public site

Table 19. Monthly forecast power generation (Based on 2017)

농촌마을 에너지 사용량에 따른 성능개선 및 재생에너지 적용 가능성 분석

연간 발전량 데이터를 바탕으로 총 20년간의 예측 발전량을 시뮬레이션을 통해 산출하였고 실제 태양광 발전소를 운영하며 발생되는 운영비 또한 실제 태양광 업체에서 제시하는 보험료, 제초작업, 청소비 등을 합산하여 산출하였다. SMP (System Marginal Price), REC (Renewable Energy Certificate) 단가는 월 전력 거래량에 따라 달라지는 변수가 있어 한국전력공사에서 제공하는 월 평균 단가(2017년 기준)를 합산하여 적용하였다.⁵⁾ 투자비의 경우 동일 용량 기준 3개 시공사 견적 금액을 바탕으로 평균치를 산출하여 산정하였고, 그 내용은 Table 20과 같다.

5) 한국전력공사 기업센터 기술지원

Table 20. Investment cost by solar energy generation constructor

분석결과 연간 발전 순수익이 28,118,464원으로 확인 되었다. 이는 투자비 대비 6.05년의 투자비 회수 기간으로 판단된다. 따라서 농촌 지역의 신재생 검토부분은 농업협동조합의 발전사업자 형태의 적용 할 경우 적용 가능성이 우수하다.

바이오매스 설비 적용성 분석

대상 농촌마을인 태1리는 농업 중심 농촌마을이 아닌 축산 농가가 포함된 농촌 마을이다. 축산폐기물을 통한 바이오매스 설비 적용성 검토를 위해 면사무소의 협조를 받아 태1리의 축산 농가 현황에 대해 조사하였고. 조사내역은 Table 21과 같다.

Table 21. Livestock farming survey record of target village

조사 결과 한우(육우) 295마리, 닭(육계) 21마리로 신재생에너지자원데이터센터의 바이오매스 기술적지표를 참고하여 연간 축산 바이오매스 잠재량을 산출하였다. 산출결과 17.8 TOE로 60~80 가구 규모의 농촌마을은 최소 필요 면적 및 분뇨 처리시설 투자비용으로 인해 바이오매스 설비를 적용하기에 적합하지 않은 것으로 판단되며 근처 마을과의 연계 또는 면, 군 단위의 대규모 바이오매스 설비 적용을 검토하는 것이 타당하다 사료된다. 대규모 적용을 위해 농민주도형 협동조합, 공공기업주도 사업, 지자체 주도 사업 또는 농민의 지속적인 수익성을 보장하는 농민주도형 영농조합 설립 등의 방안이 필요할 것으로 판단된다. 대상 마을의 바이오매스 잠재량 산출 내역은 Table 22와 같다.

Table 22. Potential of livestock biomass in target village

결 론

(1) 농촌 마을’에 대한 정의를 통해 본 연구과제의 대상 마을을 선정하는 프로세스를 구축하였다. 건축물의 에너지 절약 설계 기준과 지역별 태양 에너지 잠재량 및 바이오매스(축산 폐기물) 가용 잠재량, 행정구역 분류를 통해 와룡면 태1리를 최종 대상 마을로 선정하였다.

(2) 농촌지역의 에너지 사용량 조사결과, 전체 주택 89호 중 공실, 주택 부지 내 창고, 우사 등을 제외한 52호 주택 및 공공기관 및 주민공동이용시설 9개소에 대해 설문조사를 실시하였다. 농촌마을 주택의 경우 단위면적당 에너지 사용량은 평균 29.95 (koe/㎡·year)를 사용하였으며, 5개 공공건물은 63.66 (koe/㎡·year)를 사용하였다. 도시 지역의 주택 및 공공건물과 비교하였을 경우 에너지 사용량이 작은 부분을 확인할 수 있다. 따라서, 농촌지역의 건축물의 성능개선을 위해서는 실제 에너지 사용량을 기반으로 경제성 분석이 필수적으로 검토 되어야 한다.

(3) 대상 마을 주택의 에너지 효율화 분석을 위해 ECO-CE3 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 용도별 에너지 사용량을 분석하였다. 단열개선 아이템을 바탕으로 5개 표준 건축물에 대한 적용성을 검토 하였다. 검토 결과투자비 회수 기간이 주택의 경우 9~12년, 마을회관의 경우 최대 25년까지 산출되었다. 이는 건축물의 노후화, 준공 연도에 따른 저성능 단열재를 적용한 상태에서 현 설계 기준에 부합하는 단열재를 외단열로 시공하여 투자비용이 과하게 발생하기 때문으로 사료된다.

(4) 농촌마을의 신재생 에너지 적용성 검토에 있어, 주택에서 적용하는 3 kW 용량의 태양광 설비적용성 검토결과 상계방식의 주택용 태양광 발전시스템은 전기에너지 사용량이 작은 농촌마을에 적용 가능성이 낮은 것으로 판단된다. 농어촌협동조합을 활용한 발전사업자 설립을 통한 마을 공용부지에 100 kW급 태양광 발전소를 건립할 경우 ROI 6.05년 경제성이 높은 것으로 판단된다. 추후 농촌마을에 적용 가능한 지역별 일사량 검토 및 다양한 발전 용량의연구가 필요하다.

(5) 축산 농촌마을이 아닌 일반 60~80가구 규모 농촌마을의 경우 바이오가스 발생량이 적기 때문에 근처 농촌 마을이나 면, 군 단위 연계를 통한 바이오매스 설비 적용성 검토가 필요하다. 국내외 성공적인 재생에너지 농촌마을 사업의 사례를 비추어볼 때 영농협동조합 형태로 사업이 진행될 경우 민원이나 사업 변경 등의 문제점이 야기되지 않아 농민이 주도적으로 참여하는 영농협동조합의 형태가 가장 유리한 것으로 판단 된다.