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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박호정
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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우리나라의 천연가스 수요는 도시가스용과 발전용 수요로 구분된다. 도시가
스용 수요는 가정의 냉·난방, 산업용 등의 용도로 이용되는 연료로써 계절적 요
인으로 인해 동고하저의 수요 패턴이 뚜렷하다. 반면, 발전용 수요는 LNG 발전
소의 연료로 직접 공급되어 LNG 발전소의 가동 여부가 직접적으로 수요에 영
향을 미친다. LNG 발전소는 전력 수요의 첨두부하를 조절하고 발전설비에 고
장이 발생하거나 정비가 시행될 경우 대체 가동되기 때문에 발전용 천연가스
수요는 전력 수요 및 기저발전량에 따라 영향을 받으며 예측에도 어려움을 겪
고 있다. 최근 정부가 원자력 및 석탄발전소의 비중을 축소하고 신재생에너지를
확대하는 정책을 추진하고 있고 지구온난화로 인한 이상기온 현상으로 발전용
천연가스 수요의 변동성은 앞으로 더욱 확대될 것으로 예상된다. 또한 이러한
수요 변화와 더불어 천연가스 인프라가 확장되면서 계통운영 환경에도 많은 변
화가 발생하였다. 기존의 천연가스 계통운영의 가장 큰 목표가 동절기 최대수요
발생시 공급중단이 발생되지 않도록 수요와 공급의 밸런스를 맞추는 것이었다
면 최근에는 확장된 인프라와 변동성이 커진 수요에 대응하여 효율적이고 안정
적인 운영을 하는 것이 주요한 과제로 등장하게 되었다. 이러한 상황에서 변화
를 예측하기 어려운 발전용 일일 천연가스 수요는 계통운영 계획수립 및 운영,
수급관리에 매우 큰 영향을 끼치고 있어 본 연구에서는 천연가스 계통운영 및
수급관리의 시작점이 될 수 있는 발전용 일일 천연가스 수요의 변동성 예측모
형을 연구하고자 한다. 발전용 천연가스 수요는 자기회귀성과 계절성, 요일적
특성이 존재하며, 전력수요와 기저발전량에 따라 그 수요가 좌우된다. 이에 발
전용 천연가스 수요의 변동성 예측을 위해 구조적으로 수요에 영향을 미치는
요인들을 제거한 잔차항을 수요의 변동성으로 정의하여 예측모형을 연구하였다.
구조적 요인이 제거된 천연가스 수요의 변동성 데이터는 두터운 꼬리를 가지고
있으며 첨예한 분포를 가진 형태로 장기기억성, 간헐적 이상치의 존재, 변동성
의 군집현상 등 일반적인 금융 시계열의 특징을 가지고 있다. 이에 본 연구에서
는 이러한 특징적 요소를 가장 잘 설명할 수 있다고 알려져 있는 MSM
(Markov Switching Multifractal) 모형을 적용하여 변동성 예측모형을 제안하였
다. 본 연구에서는 2007년 1월 2일부터 2017년 12월 31일까지 평일 수요 2,680
건을 이용하여 MSM 모형의 모수를 산출한 후 최대우도함수 결과를 비교하여
MSM(8) 모형을 최적의 모형으로 선정하였다. 선정된 모형을 이용하여 2018년
1월 2일부터 2018년 8월 31일까지 162건에 대해서 1일, 5일, 10일, 20일 기간의
외표본 예측을 시행한 결과 각 변동성 예측결과는 평균적으로 약 5.9%의 움직
임을 보였으며 최소 3.68%, 최대 약 9.46% 범위 내에서 수요 변동성을 예측하
였다. 예측결과의 정확도를 검증하기 위해 MAE (Mean Absolute Error)로 검
증한 결과 1일 변동성 예측은 약 3.2%, 20일 예측은 평균 1.8%의 오차율을 보
였다. 또한 1일 변동성의 최대 오차율이 10.2%인 것을 제외하고 5일, 10일, 20
일 변동성 예측결과는 최대 오차가 모두 4.5% 이하로 양호한 예측결과를 보였
다. 이에 본 연구에서 제시한 모형이 발전용 일일 천연가스 수요의 변동성 예측
에 유용한 자료를 제시할 수 있다고 판단된다.
스용 수요는 가정의 냉·난방, 산업용 등의 용도로 이용되는 연료로써 계절적 요
인으로 인해 동고하저의 수요 패턴이 뚜렷하다. 반면, 발전용 수요는 LNG 발전
소의 연료로 직접 공급되어 LNG 발전소의 가동 여부가 직접적으로 수요에 영
향을 미친다. LNG 발전소는 전력 수요의 첨두부하를 조절하고 발전설비에 고
장이 발생하거나 정비가 시행될 경우 대체 가동되기 때문에 발전용 천연가스
수요는 전력 수요 및 기저발전량에 따라 영향을 받으며 예측에도 어려움을 겪
고 있다. 최근 정부가 원자력 및 석탄발전소의 비중을 축소하고 신재생에너지를
확대하는 정책을 추진하고 있고 지구온난화로 인한 이상기온 현상으로 발전용
천연가스 수요의 변동성은 앞으로 더욱 확대될 것으로 예상된다. 또한 이러한
수요 변화와 더불어 천연가스 인프라가 확장되면서 계통운영 환경에도 많은 변
화가 발생하였다. 기존의 천연가스 계통운영의 가장 큰 목표가 동절기 최대수요
발생시 공급중단이 발생되지 않도록 수요와 공급의 밸런스를 맞추는 것이었다
면 최근에는 확장된 인프라와 변동성이 커진 수요에 대응하여 효율적이고 안정
적인 운영을 하는 것이 주요한 과제로 등장하게 되었다. 이러한 상황에서 변화
를 예측하기 어려운 발전용 일일 천연가스 수요는 계통운영 계획수립 및 운영,
수급관리에 매우 큰 영향을 끼치고 있어 본 연구에서는 천연가스 계통운영 및
수급관리의 시작점이 될 수 있는 발전용 일일 천연가스 수요의 변동성 예측모
형을 연구하고자 한다. 발전용 천연가스 수요는 자기회귀성과 계절성, 요일적
특성이 존재하며, 전력수요와 기저발전량에 따라 그 수요가 좌우된다. 이에 발
전용 천연가스 수요의 변동성 예측을 위해 구조적으로 수요에 영향을 미치는
요인들을 제거한 잔차항을 수요의 변동성으로 정의하여 예측모형을 연구하였다.
구조적 요인이 제거된 천연가스 수요의 변동성 데이터는 두터운 꼬리를 가지고
있으며 첨예한 분포를 가진 형태로 장기기억성, 간헐적 이상치의 존재, 변동성
의 군집현상 등 일반적인 금융 시계열의 특징을 가지고 있다. 이에 본 연구에서
는 이러한 특징적 요소를 가장 잘 설명할 수 있다고 알려져 있는 MSM
(Markov Switching Multifractal) 모형을 적용하여 변동성 예측모형을 제안하였
다. 본 연구에서는 2007년 1월 2일부터 2017년 12월 31일까지 평일 수요 2,680
건을 이용하여 MSM 모형의 모수를 산출한 후 최대우도함수 결과를 비교하여
MSM(8) 모형을 최적의 모형으로 선정하였다. 선정된 모형을 이용하여 2018년
1월 2일부터 2018년 8월 31일까지 162건에 대해서 1일, 5일, 10일, 20일 기간의
외표본 예측을 시행한 결과 각 변동성 예측결과는 평균적으로 약 5.9%의 움직
임을 보였으며 최소 3.68%, 최대 약 9.46% 범위 내에서 수요 변동성을 예측하
였다. 예측결과의 정확도를 검증하기 위해 MAE (Mean Absolute Error)로 검
증한 결과 1일 변동성 예측은 약 3.2%, 20일 예측은 평균 1.8%의 오차율을 보
였다. 또한 1일 변동성의 최대 오차율이 10.2%인 것을 제외하고 5일, 10일, 20
일 변동성 예측결과는 최대 오차가 모두 4.5% 이하로 양호한 예측결과를 보였
다. 이에 본 연구에서 제시한 모형이 발전용 일일 천연가스 수요의 변동성 예측
에 유용한 자료를 제시할 수 있다고 판단된다.
목차
1. 서론 1가. 연구배경 1나. 연구대상과 범위 52. 선행 연구 93. 발전용 천연가스 수요의 특성 124. 모형의 설정 및 추정 19가. 모형의 설정 19나. 모형의 추정 24다. 모수 추정 265. 예측 결과 29가. 내표본 예측결과 30나. 외표본 예측결과 326. 결론 35참고문헌 38
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