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재생에너지 보급비용 최소화를 위한 태양광 설치비용 영향요인 실증 연구
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재생에너지 보급비용 최소화를 위한 태양광 설치비용 영향요인 실증 연구
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  • 1. 연구의 필요성 및 목적
    ■ 연구의 배경 및 필요성
    ○ 우리나라 정부는 2050년 탄소중립 달성을 위한 중장기 로드맵을 수립하고 재생에너지 확대를 주요 추진 전략으로 설정함.
    - 정부는 제10차 전력수급기본계획(2022~2036)에서 2030년까지 태양광과 풍력을 합산하여 65.8GW까지 확대할 계획을 제시하였으며, 제11차 전력수급기본계획(2024~2038)에서는 이격거리 규제 완화, 에너지저장장치(ESS) 확대, 산업단지 내 설치 활성화 등을 반영하여 목표를 약 72~74GW로 상향함.
    - 2023년 기준 국내 태양광·풍력 누적 설치용량은 약 30GW로, 2030년 목표 달성을 위해 연평균 6GW 이상의 신규 설비 보급이 필요함.
    ○ 2024년 기준 국내 태양광의 균등화발전비용(LCOE)은 115~136원/kWh로, 국제 평균 약 45달러/MWh보다 높은데, 이는 기술 요인 외에도 토지비용, 인허가 절차, 주민 수용성, 제도 설계 등 복합적 요인의 영향을 받은 결과로 보임.
    ○ 기존 연구는 주로 기술적 요인에 집중되어 있으며, 제도적·행정적 요인을 계량적으로 분석한 사례는 제한적이므로, 국내 태양광 발전의 보급 확대와 비용 효율성 제고를 위해서는 이러한 요인들을 계량적으로 규명하는 연구가 필요함.

    ■ 연구의 목적
    ○ 본 연구의 목적은 국내 태양광 발전의 보급비용 구조와 결정요인을 실증적으로 분석하여, 국내 태양광 발전의 경제성을 높이고 재생에너지 확대 정책의 실효성을 강화하는 근거를 마련하는 데 있음.
    - 이를 위해 사업자의 실제 투자지출을 기반으로 한 설비비용 데이터를 활용하여, 기술적 요인뿐 아니라 토지비용, 인허가 기간, 제도 설계 등 제도적·행정적 요인이 비용에 미치는 영향을 분석함.
    - 이러한 분석을 통해 국내 태양광 발전단가가 국제 평균 대비 높은 원인을 규명하고, 향후 비용 효율화 및 제도 개선 방향을 제시하는 데 연구의 목적이 있음.

    2. 연구내용 및 주요 분석 결과
    ■ (제2장) 국제 태양광 산업 및 균등화발전비용(LCOE) 비용 구조 현황
    ○ 태양광 균등화발전비용(LCOE)은 설치비(Capex), 이용률, 운영비(Opex), 금융비용에 의해 결정되는데, 주요국과 비교하면 우리나라는 이러한 요인 전반에서 불리한 구조를 보임.
    - 2024년 기준 한국의 설치비는 주요국 중 가장 높고, 이용률은 16%, 가중평균자본비용(WACC)은 6% 수준으로, 균등화발전비용은 98.49달러/MWh로 세계 최고 수준임.
    - 반면 중국은 낮은 설치비와 양호한 일조량으로 LCOE가 27.55달러/MWh로 가장 낮고, 유럽(37.95~56.12달러)과 미국(63.71달러), 일본(53.98달러)도 한국보다 낮은 수준을 보임.
    ○ 우리나라의 설치비용이 높은 이유는 이격거리 규제 등으로 인한 대규모 발전소 부지 부족, 주민 수용성 문제 등으로 인한 소프트 코스트 증가와 높은 인건비·임차료, 금융비용 상승 등이 복합적으로 작용한 결과로 추정되며, 이러한 요인들이 실제로 비용에 미치는 영향은 실증분석을 통해 검토할 예정임.

    ■ (제3장) 실증분석 방향 및 모형
    ○ 본 연구는 실증분석을 통해 태양광 발전소의 균등화발전비용 중 설치비용(CAPEX)에 영향을 미치는 주요 요인을 규명함.
    - 정책적 요인으로는 규모의 경제 효과, 제도별 특징에 따른 효율성, 소프트 코스트 요인분석, 학습효과를 포함함.
    · 규모의 경제 분석을 통해 설비 규모 확대에 따른 단위비용 절감 가능성을 검토하고, 제도별 비교를 통해 FiT, 입찰제, 일반시장 등 보급 방식 간 비용 효율성 차이를 평가함.
    · 소프트 코스트 분석에서는 인허가 지연, 금리 변화 등 간접비용과 관련된 요인을 검토하며, 학습효과 분석을 통해 누적 설치 경험이 비용 절감에 미치는 영향을 평가함.
    - 산업적 요인으로는 중국산 설비 활용 여부, 시장집중도 및 경쟁도, 토지비용·인건비 등 지역·경제적 요인을 포함하여 설치비용에 미치는 영향을 종합적으로 분석함.
    ○ 본 연구는 확률적 프런티어 분석(Stochastic Frontier Analysis, SFA)을 기반으로 태양광 발전소의 비용함수를 추정하고, 제어함수 접근법(Control Function Approach, CFA)을 적용하여 효율성 추정 과정에서 발생할 수 있는 내생성 문제를 통제함.
    - 이를 위해 Olley and Pakes(1996), Levinsohn and Petrin(2003), Wooldridge(2009), Gandhi et al.(2018) 등의 이론적 발전을 반영하고, Verbeek and Vella(2005)의 반복횡단면 기반 코호트 접근법을 결합하여 효율성을 추정함.
    - 분석에서는 태양광 발전소 데이터를 활용하여 발전량과 비용 간의 관계를 콥-더글라스 비용함수 형태로 모형화하고, 효율성의 시공간적 이질성과 내생성을 고려한 추정을 수행함.
    - 이후 산출된 효율성 추정치를 표준화하여 상대적 효율성을 산출하고, 이를 종속변수로 하여 발전사업 지연기간, 모듈 원산지, 제도 유형(RPS·FiT·입찰제), 설치 형태, 이격거리 규제 등 제도적·정책적 요인이 효율성에 미치는 영향을 회귀분석함.

    ■ (제4장) 분석자료의 구축 및 특성
    ○ 본 연구는 한국에너지공단으로부터 제공받은 2012~2023년 전국 약 12만 건의 태양광 발전소 데이터를 활용하였으며, 발전사업 허가·설치·상업운전 단계별 정보를 포함함.
    ○ 태양광 발전의 단위당 설치비용은 전반적으로 감소 추세를 보였으며, 특히 입찰시장에서 비용 절감 효과가 가장 크게 나타났고. 사업유형, 부지특성, 지역요인이 태양광 설비비용과 보급에 구조적으로 영향을 미치는 것으로 보임.
    - 특히 입찰시장에서 가장 빠른 비용 절감이 나타났으며, FiT 제도는 소규모 고정가격 지원 특성상 상대적으로 높은 단가를 유지하였고, 일반시장은 두 제도 사이의 수준을 보였음.
    - 부지유형별로는 일반부지보다 건물형에서 단위비용이 높은 것으로 관찰됨.
    - 연도별 신규보급용량은 2017~2020년 사이 빠르게 증가해 2020년 4.6GW에 도달한 후 다소 둔화되었으며, 표본자료의 추세는 전체 통계와 유사함.
    - 지역별로는 전라남도, 전라북도, 경상북도의 비중이 가장 높고, 수도권 및 대도시는 낮은 비중을 보였음.

    ■ (제5장) 분석 결과
    ○ 본 연구는 2012~2023년 기간 동안 전국 약 12만 건의 태양광 발전소 데이터를 활용하여 설비비용의 결정요인과 비용효율성을 계량적으로 분석함.
    - 평균 단위비용은 일반부지형이 163.52만원/kW, 건물형이 158.39만원/kW로 나타났으며, 규모의 경제가 모든 유형에서 유의하게 나타남.
    - 중국산 모듈 사용은 단가 하락과 연계되었고, 사업준비기간은 대체로 비용 감소 효과를 보였으나 대규모 설비에서는 지연이 비용 상승으로 작용함.
    - 제도별로는 FiT 참여 프로젝트의 단가가 가장 높고, 입찰시장에서 비용 절감 효과가 유의하게 나타남.
    - 시간 추세 분석에서는 초기의 급격한 단가 하락 이후 하락폭이 둔화되는 패턴이 관찰되었으며, 금리·지가·인건비는 일관되게 비용 상승 요인으로 확인됨.
    ○ 비용함수 추정 결과, 설비용량 탄력성은 0.93 내외로 추정되어 설비 규모 확대로 단위당 보급비용이 감소하는 규모의 경제가 존재함을 확인하였으며, 실리콘 가격과 금리 상승은 총비용을 증가시키는 요인으로 나타남.
    ○ 효율성 분석에서는 건물형보다 일반부지형의 효율성 분포가 넓고, 소규모 구간에서의 용량 확대가 효율성 개선으로 이어지는 비선형 관계가 확인됨.
    - 중국산 모듈과 높은 시장점유율은 효율성 제고에 기여하였으나 과도한 집중은 오히려 효율성을 저하시킬 가능성이 나타남.
    - 제도 유형별로는 일반발전 대비 FiT와 선정계약의 효율성이 낮았으며, 용도별·지목별로도 효율성에서 유의한 차이가 존재함.

    3. 결론 및 정책 시사점
    ○ 본 연구는 태양광 설비비용의 주요 결정요인과 효율성을 실증적으로 분석하여 재생에너지 보급정책의 효율화 방향을 제시함.
    ○ (규모의 경제) 실증분석 결과, 설비 용량이 클수록 설치비용이 유의하게 감소하는 것으로 나타나, 현행 RPS 제도의 소규모 중심 가중치 구조는 비용 효율성과 부합하지 않으며, 대규모 설비의 규모의 경제를 반영한 보다 중립적인 가중치 체계로의 조정이 필요
    - 현행 RPS 제도는 소규모 설비에 높은 REC 가중치를 부여해 비용 효율성 측면에서 비합리적인 구조를 보이고 있으며, 실증결과에 따르면 대규모 설비가 더 높은 비용절감 효과를 갖는 것으로 나타났음.
    - 따라서 RPS 가중치 체계를 규모 중립적 또는 대규모 친화적으로 조정하고, 소규모 사업자는 별도 예산이나 지역 단위 지원으로 분리하는 것이 바람직함.
    ○ (지원제도별 효율성) 소규모 고정가격 중심의 지원 방식이 비용 효율성이 낮은 반면, 경쟁입찰을 통한 시장경쟁이 비용 절감에 기여함에 따라, RPS 제도 내에서 경쟁입찰 물량 확대, 소형 FiT의 공동구매·표준설계 등을 통한 효율성 제고, 그리고 소규모 전용 입찰제도 도입 등을 병행하여 보급 확대와 비용 효율성의 균형을 확보할 필요가 있음.
    ○ (인허가 지연과 소프트 코스트) 대규모 설비의 태양광 사업의 인허가 지연이 비용 상승으로 이어지는 경향이 뚜렷하게 나타나, 이를 완화하기 위한 행정 절차의 간소화 및 제도적 개선이 필요함.
    - 태양광 사업의 인허가 지연은 평균적으로 단가에 부정적 영향을 미치지 않았으나, 대규모 설비에는 부정적 영향을 미침.
    - 이는 대형 프로젝트일수록 행정 절차, 설계 변경, 금융비용 누적 등에 민감하기 때문으로, 인허가 단계의 병목 해소와 행정 효율화가 필요함을 시사함.
    - 따라서 대규모 사업에 대해서는 원스톱 인허가 체계 도입, 민원 사전조정 강화, 객관적 입지 가이드라인 마련 등 제도적 개선이 요구되며, 특히 주택 이격거리 규제의 지역별 편차와 과도한 기준은 비용 효율성을 저해하므로 중앙정부 차원의 합리적 조정이 필요함.
    ○ (모듈 공급망과 시장구조) 중국산 모듈의 가격 경쟁력은 설치비용 하락에 기여하지만, 특정 시장점유율이 과도하게 높은 경우 오히려 비용 상승으로 이어질수 있어, 장기적으로 공급망 안정화를 병행할 필요가 있음.
    - 중국산 모듈은 높은 가격 경쟁력을 통해 국내 태양광 설치비용 절감에 기여하지만, 특정 국가 제품의 시장 독점이 심화될 경우 에너지 안보 측면에서 잠재적 위험이 발생할 수 있음.
    - 이는 단기적으로는 중국산 활용을 통한 비용 절감의 이점을 살리되, 장기적으로는 국내 제조 역량 강화, 수입선 다변화, 국제공조를 통한 공급망 안정화 등을 병행하여 특정 공급자 의존에 따른 시장 지배력 위험을 완화할 필요가 있음.
    ○ (시장 경쟁구조와 산업 효율성) 태양광 설치 산업에서는 적정 수준의 시장 집중이 비용 효율성 제고에 기여하지만, 과도한 집중은 독점 위험을 초래할 수 있어, 경쟁 촉진과 진입 관리가 조화를 이루는 제도 설계가 필요함을 시사함.
    ○ (사업자 경험과 학습효과) 사업자의 누적 설치경험이 비용 절감에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타나, 안정적 시장 성장과 체계적 학습·정보공유 인프라 구축을 통해 산업 전반의 학습효과를 극대화할 필요가 있음.
    ○ 태양광 설비비용 절감과 제도 효율성 제고를 위해서는 규모의 경제, 경쟁 촉진, 행정 효율화, 금융비용 완화, 학습효과 강화가 조화를 이룬 정책 설계가 필요하며, 이는 재생에너지 전환의 비용 효율성과 지속가능성을 높이는 핵심 기반이 됨.

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