본 연구는 상향식(bottom-up) 평가모델인 EFOM-ENV를 활용하여 우리나라 에너지부문별 에너지절약 및 온실가스 저감 평가모형을 구축할 필요성이 제기되면서 비롯되었다. EFOM-ENV는 주어진 기술·환경·경제적 조건하에서 에너지와 제품의 공급비용을 최소화할 수 있도록 기술·연구개발·에너지공급을 최적화 하는 모형으로, 에너지정책의 영향평가, 신기술도입의 유용성 평가 등에 활용되고 있다.

본 보고서에서는 EFOM-ENV 모형의 일반구조 및 특성, 링크와 노드의 기능, 파라메타의 종류, 최적화의 목적함수와 제약조건을 설명한 후, 수송관련 자료를 활용하여 국가에너지시스템의 한 부분인 수송부문 EFOM-ENV 모형을 부분적으로 개선하였다.
본 연구의 목적함수는 설명변수인 연료비와 자동차구입비의 총합이 최소화되도록 최적화하는 하는 것이다. 외생변수인 수송부문 최종에너지수요전망은 ‘기후변화협약 및 교토의정서 대응전략연구(에너지경제연구원, 2002)’의 결과를 활용하였다. 이 수요전망을 바탕으로 수송유효에너지를 도출하고, 각 분야별 수송수단의 차량가격과 수송연료가격, 적절한 제약을 통하여 최소비용함수의 해를 도출하였다. 또한 구축된 모델을 통하여 5%와 10% 이산화탄소의 배출제약을 가할 경우, 각각의 에너지흐름과 배출저감 비용을 산출했다.

분석결과 비용효과적인 수송부문의 온실가스 저감수단은 버스 및 트럭의 연료전환으로서 CNG의 활용이 유망할 것으로 나타났다. 이 같은 연료전환의 온실가스 저감비용은 투자비 등을 포함하여 5% 저감시 2010년 기준 탄소톤당 50달러 이하로 추정되었다. 경차, 전기차, 하이브리드차는 승용차 부문의 주요 저감수단이지만 저감비용이 높게 추정되었다.

모델 운영결과는 다음 몇 가지 시사점을 제시하고 있다. 첫째, 저감목표를 달성하기 위해서 이산화탄소 배출이 적은 연료를 사용하는 수송수단의 보급되는 것으로 나타났다. 그런데 버스와 트럭분야에서는 CNG 차량의 보급증대로 단위당 저감비용이 마이너스를 기록하고 있는 바, 이는 현재 CNG 가격이 경유가격보다 낮게 책정되어 있는 가격구조가 반영된 결과로 볼 수 있다. 둘째, 본 연구의 에너지네트워크는 연료경쟁이 발생하는 분야가 제한되어 있어 현실적인 에너지흐름의 형태로 세부 조정하는 데에는 한계가 있음을 보여주었다. 셋째, 에너지절약정책 또는 온실가스 저감대책이 부문별로 이뤄질 경우에는 자원배분에 비효율을 초래할 수 있음을 보여준다. 즉 수송부문에서 무리하게 CO2를 저감하게 되면, 전기자동차와 같은 고비용의 수단을 도입하여야 한다.

본 연구결과 구축된 수송부문 EFOM-ENV 모형은 다음의 특징을 가지고 있다. 첫째, 유효에너지(수송서비스) 개념을 도입함으로써 수송수단간의 효율을 모형에 반영할 수 있도록 에너지시스템을 구축하였다. 유효에너지는 수송수단의 연평균연료소비량 기준으로 상대지수화(가장 효율이 좋은 수송수단인 전기자동차를 1로 둠) 하여 작성하였다. 둘째, 수송부문 저감수단별 온실가스 평균저감비용 산출할 수 있는 분석의 틀을 마련하였으며, 온실가스 감축 제약시의 중장기 수송대안 제시할 수 있다. 셋째, 자동차 소매가격, 연료의 주유소 판매가격을 입력 자료로 활용하고 있어 자료수집이 용이하다.

그러나 동 모델의 유용성을 보다 극대화하기 위해서는 다음 사항들을 보완할 필요가 있다. 우선, 수송부문 유효에너지( 수송 서비스)의 개념을 구체화하고 세련시킬 필요가 있다. 둘째, 실질적인 최적화 모델이 되기 위해서는 각 수송수단의 시장점유율 또는 수송 분담율 전망연구와 실질 효율자료인 원단위(㎞/ℓ), 인·km, 톤·km 등을 활용할 수 있어야 한다. 본 보고서에서는 상대적 효율자료를 활용하고 있다. 셋째, 2020년까지의 분석기간 동안 연료비나 수송수단의 가격의 변화가 없다고 가정하고 있다는 점과 수송에너지 네트워크상에 경쟁적인 부분이 너무 단순하게 구성되어 있다는 점 등이다.

본 연구에서는 수송에너지네트워크의 구조, 유효에너지, 입력된 비용자료 등을 비교적 상세하고 구체적으로 기술하여 향후 모델 개선에 도움을 주고자 하였다. 보완되어야 할 사항이 적지 않음에도 불구하고 동 모델은 주어진 현실적 자료를 활용하여 중장기 수송분야 에너지 흐름과 그에 따른 온실가스저감정책의 영향을 분석하는데 유용한 도구로 활용될 수 있을 것이다.