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에너지 정책 효과 분석을 위한 에너지 용도별 선도 기술의 에너지 효율 추정
보고서명에너지 정책 효과 분석을 위한 에너지 용도별 선도 기술의 에너지 효율 추정
  • 1. 연구의 필요성 및 목적
    □ 연구의 필요성
    ○ 에너지 효율은 지속 가능한 에너지 시스템을 위한 첫 번째 에너지
    - EU는 2010년 에너지 전략 “Energy 2020”을 채택하면서 에너지 효율 개선을 통해 2020년까지 기준 전망 대비 일차 에너지 소비의 약 20% 절감을 목표로 설정
    - 우리나라도 2008년 ｢제1차 국가에너지기본계획｣ 이후 모든 에너지 계획에서 에너지 효율 개선을 통한 에너지 소비 감축을 최우선 중점 과제로 제시 (산업통상자원부, 2019; 산업통상자원부, 2014; 국가에너지위원회, 2008).

    ○ 효과적인 에너지 효율 향상 정책을 수립하려면 에너지 정책 수단이 가져올 절약 효과의 크기에 대한 정보가 중요
    - 에너지 효율의 달성은 생산 활동과 생산에 사용된 기술 그리고 그 기술의 효율적 사용에 의해 결정 (Buck & Young, 2007)
    - 에너지 정책 수단이 가져오는 효과의 크기는 최신 고효율 기술의 발전 정도 그리고 최신 기술의 보급 속도를 통해 결정
    - 따라서, 에너지 효율 정책의 효과를 알기 위해서는 최신 기술의 용도별 에너지 효율 수준과 기술 발전에 대한 전망이 필요

    ○ 하지만, 효율에 관한 연구들이 상당히 폭넓게 진행되었음에도 불구하고, 정책 효과 크기를 전망하기 위한 정보 제공에는 부족
    - 기존의 확률 변경 분석 연구는 소비 함수에 대한 추정보다는 비효율이 얼마나 발생하고 있는지에 대해 연구가 집중
    - 추정된 비효율의 크기에 근거해서 효율 개선의 효과를 추정하거나 정책 제언을 제시
    - 방법론의 비약적 발전에도 불구하고 에너지 소비 함수에 대한 식별이 어렵다는 점이 이러한 연구 편향에 영향

    □ 연구의 목적
    ○ 본 연구는 확률 변경 분석(Stochastic Frontier Analysis, SFA)을 적용하여 용도별 변경 에너지 소비 함수를 추정하는 것이 목적
    - 본 연구에서 추정하고자 하는 변경 에너지 수요 함수는 한국의 12개 제조업의 용도별 변경 에너지 소비와 사용 연료별 자동차의 변경 에너지 소비 함수
    - 추정된 변경 에너지 수요 함수는 최고 효율 기술을 채택했을 때의 에너지 소비를 의미
    - 이를 위해 시간 불변 효율, 시간 변동 효율, 이질성을 고려한 확률 변경 모형 등 다양한 모형을 이용하여 추정

    ○ 본 연구가 기존 연구와 다른 점
    - 첫 번째는 경제 주체의 에너지 (비)효율을 추정하고 (비)효율의 순위를 매기는 것이 아니라, 에너지 사용 부문별, 용도별 변경 에너지 수요 함수 자체를 추정하는 것이 목적
    - 두 번째는 추정된 변경 에너지 수요를 최신 에너지 사용 기술을 도입한 경제 주체의 에너지 수요로 해석
    - 마지막으로, 추정된 변경 에너지 수요는 미래 기술의 출발점으로 활용되며, 이는 에너지 효율 정책의 에너지 소비 감축 효과를 전망하는 기초 정보

    2. 연구 내용 및 주요 분석 결과
    □ 이질성을 고려한 확률 변경 분석
    ○ 변경 에너지 수요 함수에서 이탈한 관찰된 에너지 소비는 순수 오차를 제외하고는 비효율적인 에너지 소비에 의해서 발생
    - 비효율이란 더 적은 에너지를 사용할 수 있음에도 에너지를 낭비하고 있다는 것을 의미
    - 원인은 1) 최신 기술을 채택한 경제 주체가 비효율적인 방법으로 투입물을 사용하는 경우, 2) 상대적으로 낡은 기술을 보유하고 있어서 투입을 최소화하지 못하는 경우 (Filippini, et al., 2014)

    ○ 본 연구는 에너지 소비 주체의 특성을 반영한 추정 방식을 적용
    - 예를 들어, 1차철강과 수송장비는 상이한 생산 공정을 갖고 있기 때문에 사용하는 에너지 종류와 소비량이 근본적으로 차이
    - 따라서 업종의 이질성을 반영한 모형을 사용하여 변경 수요 함수를 추정하는 것이 바람직

    □산업 부문 용도별 변경 에너지 수요 함수(Frontier Energy Demand Function) 추정
    ○ 본 연구는 한국의 12개 제조업의 용도별 변경 에너지 소비 함수를 추정하고 에너지 효율을 분석
    - 제조업의 에너지 소비 용도는 가열용, 동력용, 전기화학용 그리고 기타로 구분
    - 업종별 생산 공정의 특성때문에 업종간 이질성이 분명하며, 이러한 이질성은 대부분 시간에 따라 변하지 않는다는 특징

    ○ 추정 결과
    - 가격 변수는 변경 수요 함수에 대해 통계적으로 의미 있는 영향을 미치지 않지만 산출액은 에너지 소비에 유의미한 영향
    - 이질성을 고려한 모형과 이질성을 고려하지 않은 모형 사이에는 비효율과 변경 함수에 대한 추정 결과의 차이가 크게 발생
    - 비효율 추정치나 효율 순위는 에너지 사용 용도에 대해 어느 업종에 최신 효율 기술이 많이 보급되어 있는 가를 의미
    - 패널 데이터를 분석한 결과는 이러한 (비)효율이 업종마다 시간에 따라 어떻게 변하고 있는지도 파악

    □ 자동차 변경 연료 수요 함수 추정
    ○ 자동차 연료 소비는 자동차 종류에 따라 변경 연료 수요 함수를 추정
    - 자동차 종류는 승용차, 화물차, 승합차 등 자동차 형태와 휘발유, 경유, LPG 등 사용 연료에 따라 9 가지로 구분
    - 자동차 구입 목적에 따라 자동차 형태가 결정되며, 자동차 구입 목적은 시간에 따라 변하는 성질이 아니기 때문에 자동차의 종류에 따라 시간 불변 이질성을 가정
    - 자동차의 기술은 연료와 상관없이 유사하게 발전하지만, 자동차의 연료 소비는 자동차 종류에 따라 고유한 이질성을 갖고 있기 때문에 이질성을 고려한 고정 효과 모형이 이론적으로 적합

    ○ 추정 결과
    - 자동차 연료 소비도 이질성을 고려한 모형과 그렇지 않은 모형 사이에 분명한 추정 결과의 차이가 발생
    - 총 연료 소비가 많은 자동차들이 효율이 높은 것으로 추정
    - 즉, 휘발유 자동차, 경유 화물차, LPG 승용차에 최신 고효율 자동차의 비중이 보급된 것으로 해석

    3. 결론 및 정책 제언
    □ 학문적 성과
    ○ 본 연구는 제조업의 경우 가열, 동력, 전기화학, 기타 등으로 에너지 소비 용도를 구분하고 각각의 비효율과 변경 에너지 수요 함수를 추정
    - 각 용도에 사용되는 주요 기기의 효율은 기업의 투자가 아니라 해당 기기를 생산하는 기업의 기술 투자에 의해 발전
    - 하지만 특정 업종 특정 용도의 에너지 소비 크기는 그 업종의 고효율 기기 도입 수준도 중요 요인
    - 추정 모형에 사용된 기술 관계 형태는 모든 업종에 대해서 동일하지만 에너지 수요는 업종마다 다르며,
    - 이것이 패널 데이터를 이용하여 용도별 변경 에너지 소비 함수를 이질성을 고려한 고정 효과 모형으로 추정한 이유
    - 이러한 시도는 기존 연구에 대한 저자의 조사에서는 사례를 찾을 수 없었으며, 본 연구가 첫 시도인 것으로 판단

    ○ 한편, 추정 목적이 (비)효율의 크기나 순위가 아니라 변경 수요 함수 자체인 점도 기존 연구와 차이
    - 기존 연구들은 (비)효율의 현 상태를 진단하고 어느 곳에서 (비)효율을 제거해야 하는지에 대해 집중
    - 또한, 방법 측면에서 변경 수요 함수와 (비)효율이 식별되지 않는 경우가 많은 점도 (비)효율 추정에 집중한 원인으로 작용
    - 본 연구는 에너지 효율 정책의 미래 효과를 전망하기 위해 필요한 정보인 변경 수요 함수 자체에 대한 추정을 시도

    □ 정책적 기여
    ○ 에너지 감축 목표의 달성은 생산 활동과 생산에 사용된 기술 그리고 그 기술들의 효율적 사용 정도에 의해 결정 (Buck & Young, 2007)
    - 생산 활동을 주어진 것으로 가정할 때, 생산 효율을 개선하거나 최신 에너지 절약 기술을 도입하는 것이 에너지 서비스 생산에 필요한 에너지 소비의 감소를 결정 (Filippini, et al., 2014)
    - 에너지 기술에 대한 투자가 필요하거나 효율적인 생산 기술을 개발하는 것이 필요하며 이를 위해서는 정책적 지원이 필요 (Kang & Lee, 2016)

    ○ 효과적인 정책 수립을 위해서는 에너지 정책 수단이 가져올 에너지 소비 감축의 크기에 대한 정보를 전망하는 기초 자료
    - 동일한 감축을 달성할 수 있을 경우에는 정책 비용이 적은 수단을, 동일한 정책 비용 하에서는 감축 효과가 큰 정책 수단을 선택
    - 따라서, 정책 당국은 정책을 수립할 때 에너지 효율 향상을 위한 정책 도입으로 인한 효과에 관심
    - 본 연구에서 추정한 변경 에너지 소비는 미래 고효율 에너지 기술의 에너지 소비를 결정하는 출발점
    - 따라서 본 연구 결과를 적절하게 에너지 전망 시스템에 도입한다면, 보다 논리적이고 정교하게 정책 효과를 전망
    - 이는 본 연구가 직접적인 정책 제언을 하지 않더라도 정책 수립을 위해 기여할 수 있는 점

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