1. 가구의 전력소비효율 정의
앞에서 언급하였듯이 가구의 전력소비효율은 크게 3가지 측면에서 정의할 수 있다.5) 국제에너지기구(IEA, Ineternational Energy Agency)는 가구원당 또는 거주면적당 에너지소비량과 같은 원단위 또는 에너지집약도를 사용하고 있다. 원단위 또는 집약도를 가정의 에너지소비효율로 정의하고 에너지소비효 율이 에너지소비에 미치는 효과나 에너지소비효율의 변화를 분석한 연구가 존재한다(Hass and Shipper, 1998; 이성근·이성인, 2008). 원단의 측면에서 정 의한 전력소비효율은 가장 많이 이용되며 직관적으로 이해하기 쉬우나 전력 소비에 대한 의사결정이 충분하게 반영되지 않는 문제점이 존재한다(김지효·
남수현, 2016).
집약도로 정의한 전력소비효율 지표가 가정의 전력소비에 대한 의사결정이 반영되지 않는 문제점을 해결하기 위해서 경제주체의 효용 측면에서 전력소 비효율을 정의할 수 있다. 다시 말해, 가구의 효용을 극대화할 때 필요한 최적의 전력소비행위에 근접할수록 전력소비효율은 높다고 보는 관점이다 (Filippini and Hunt, 2010, 2011; 김지효·남수현, 2016).
전력소비효율을 정의하는 3번째 기준은 전력소비효율 개선 관련 투자 의지 나 효율이 다른 전기기기를 선택하는 문제이다. 즉, 전력소비효율의 투자 의
5) 에너지 효율적 가구의 정의에 대한 논의는 Hass(1997)를 참조할 수 있다. Hass(1997)는 효율 높은 기기를 통해 에너지소비를 많이 하는 가구와 에너지기기의 효율에 상관없이 낮은 수준으로 에너지를 소비하는 가구 중에서 에너지효율이 높은 가구가 누구인지에 대해 논의하고 있다.
지가 높을수록, 효율이 높은 전력기기를 선호할수록 가구의 전력소비효율은 높다고 보는 관점이다(Davis, 2010; Gillingham et al., 2012; 김창훈·이지연, 2014; Frederiks et al., 2015).
효용 측면과 투자 의지 측면에서 가정의 전력소비효율을 분석한 연구는 존 재하나, 의외로 효율 지표로 가장 널리 이용되는 원단위 측면에서 가정의 전 력소비효율의 결정요인을 분석한 연구는 존재하지 않는다. 원단위 변화가 시 간에 따라 어떻게 바뀌었는지, 원단위 변화가 가정 부문의 에너지소비 변화에 어떤 방향으로 이끄는지에 대한 연구는 이성근·이성인(2008)에서 찾을 수 있 으나 집약도로 정의한 전력소비효율의 결정요인을 식별하고 분석한 연구는 찾을 수 없다. 물론, 1인당 전력소비를 분석한 연구는 다수 존재하나 가구의 전력소비가 주거지에서 이루어진다는 측면에서 1인당 전력소비를 전력소비효 율로 해석할 수 없을 것이다.
본 연구는 집약도 측면에서 전력소비의 결정요인에 관한 연구가 없다는 점 을 고려하고 가구의 전력소비가 주택 내에서 가구원에 의해 이루어진다는 점 에서 가정의 전력소비효율은 주택면적당 가구원 1인의 전력소비로 정의하였 다. <표 2>처럼 KESIS는 가정의 전력소비효율 관련 통계로 1인당 전력소비 또는 1가구당 전력소비를 제공하고 있으며, 두 가지 통계자료에 의하면 가정 부문의 전력소비효율은 낮아지고 있다. 그러나 정확한 의미에서 가정의 전력 소비는 가구의 구성원뿐만 아니라 거주지의 면적이라는 물리적 공간 안에서 이루어진다. 즉, 가구 구성원의 수가 같더라도 주택면적에 따라 전력의 소비와 효율이 바뀐다. 따라서 건물의 에너지소비효율 개념처럼 거주면적이 가정의 전력소비효율에 포함되는 것이 바람직하다. 이런 측면에서 본 연구는 가정의 전력소비효율을 주거면적당 1인당 전력소비로 정의하였다.
본 연구에서는 거주면적당 1인당 전력소비를 전력소비효율로 정의하고 논 의를 진행하고 있으나, 주거면적당 1인당 전력소비이므로 거주면적이 통제된 1인당 전력소비로 해석하여도 문제가 없을 것이다. 더욱이, 본 연구에서는 누 진요금체계에서 발생하는 전력가격의 내생성 문제와 굴절된 형태의 예산제약
하에서 발생하는 문제도 해결하고 있으므로 1인당 전력소비 측면에 대한 실 증 분석결과로 다르게 논의될 수 있다.6)
1994 1999 2004 2009 2014 연평균증가율
’94～’14년 ’09～'14년 1인당 가정부문
전력소비(toe/인) 0.05 0.06 0.09 0.10 0.11 4.0% 1.9%
가구당 가정부문
전력소비(toe/가구) 0.18 0.21 0.27 0.29 0.29 2.4% 0.0%
자료: KESIS의 전력소비효율 통계(검색일, 2018. 1.25)
<표 2> KESIS의 가정 전력소비효율 통계
2. 인지가격 결정
가정의 전력소비효율 개념에는 전력소비가 포함되므로 가정의 전력소비를 분석할 때 고려하여야 하는 문제도 유념할 필요가 있다. 그중에서 한 가지는 한계가격과 평균가격 중에서 인지가격을 결정하는 것이다. 합리적인 소비자라 면 자신의 효용을 극대화하기 위해서 평균가격이 아닌 한계가격을 인지한다.
그러나 전기요금체계를 정확히 이해하지 못하여 발생하는 불확실성으로 한계 가격이 아닌 평균가격을 전기요금으로 인지할 수 있다. 대표적인 예로 지난달 소비에 대한 요금고지서를 보고 소비자는 사용량과 요금으로부터 평균 전기 요금을 인식하는 것이다(조하현·장민우, 2015; 신동현 외, 2015).
전력소비의 인지가격에 관한 논의는 Shin(1985)의 연구에서 시작되었다.
Shin(1985), Ito(2014) 등은 평균가격이 전력소비의 인지가격이라고 주장하였 고, Borenstein(2009)는 한계가격이 인지가격이라는 분석결과를 제시하였다.
한국의 경우, 고소득 가구는 한계가격, 저소득 가구는 평균가격을 전기요금을
6) 예를 들어, 본 연구에서 추정된 소득 또는 전력가격의 추정치를 주거면적당 1인당 전력 소비에 대한 소득 또는 가격탄력성으로 해석할 수 있다.
인지한다는 실증결과를 통해서 같은 요금체계에서도 소득별로 가구의 전력소 비에 대한 인지가격이 다를 수 있음을 일부 연구는 지적하고 있다(조하현·장 민우, 2015; 신동현 외, 2015).
본 연구에서도 정확한 분석결과를 도출하기 위해서, 한계가격과 평균가격 중에서 전력가격을 먼저 결정하고 가정의 전력소비효율에 대한 분석을 진행 한다. 인지가격을 결정하기 위해서 다음의 Shin(1985)의 모형 식(1)을 가정의 전력소비효율에 적용하였다.
(1)
여기서, 는 가정의 전력소비효율, 는 한계 전력가격, 는 평균 전력 가격이고, 는 가격 외 가정의 전력소비효율 결정요인들이 요소(element)인 벡터이다. 식(1)에서 가격은 로그값이므로 ≒ 이면 한계가격, ≒ 이면 평 균가격이 전력소비의 인지가격이다. 앞에서 설명하였듯이, 가정의 전력소비효 율 는 가구원 1인의 전력소비를 주거면적으로 나눈 값으로 식(2)와 같이 계 산하였다.
(2)
여기서 는 가구 전체의 전력소비(, 는 가구원 수(명), 는 가구의 주거면적()이다. 가구 전체의 전력소비 는 ‘가계동향조사자료’의 월별 전력 소비량이다.
3. 누진제를 고려한 주택용 전력소비효율 회귀모형
전력소비의 개념이 포함되는 가정의 전력소비효율 분석 시 중요하게 고려 해야 하는 다른 한 가지는 국내의 누진요금체계이다. 전기요금의 누진체계 하
에서, 전력소비량에 따라 다른 한계요금이 적용되기 때문에 두 가지의 문제가 발생한다. 첫째, 소비자의 예산제약은 계단식의 굴절된 형태를 보인다. 둘째, 전력사용량에 따라 전력가격이 결정되기 때문에 내생성 문제가 필연적으로 발생한다. 만약 굴절된 예산제약의 문제와 내생성 문제를 해결하지 않고 분석 시, 가격의 탄력성이 0보다 크게 추정될 수 있다.7)
누진제로 인하여 발생하는 문제를 해결하고자 할 때, 기존연구에서는 크게 2가지 방법을 적용하고 있는데 도구변수(instrument variable) 추정법과 이산 연속선택모형(discrete continuous choice model)을 이용하는 것이다. 이산연 속선택모형은 소비자가 소득, 가격, 그 외 결정요인에 따라 누진제의 한 구간에 속할 확률을 계산하고, 구간 내에서 전력사용량이 결정한다(Hewitt and Hanemann, 1995; Bar-Shira et al., 2006; Olmstead et al., 2007; Olmstead, 2009; 권오상 외, 2014).
도구변수를 이용하여 내생성 문제를 해결하는 방법은 가구가 속한 구간 내 전력가격 대신에 기본요금, 상위한계가격 등을 이용한 도구변수추정법 또는 2 단계 추정방법을 적용하는 것이다(Henson, 1984; Herriges and Kings, 1994;
Reiss and White, 2005; Cartel et al., 2012; 신동현 외, 2015; 조하현·장민우, 2015). 본 연구는 국내 누진제가 한계요금뿐만 아니라 기본요금도 적용되어 이산연속선택모형을 적용하기 어려운 문제를 고려하여 상대적으로 분석절차 가 간단한 도구변수를 이용하는 방법을 이용하였다.8) 전력가격의 도구변수는 선행연구와 같이 기본요금과 현재 속한 요금구간보다 한 단계 높은 한계가격 인 상위한계가격, 두 단계 높은 한계가격인 차상위한계가격을 이용하였다 (신동현 외, 2015; 조하현·장민우, 2015).
누진요금 체계로 인하여 전력소비효율 분석 시 고려해야 하는 두 번째 문 제는 굴절예산제약으로 인해 발생하는 유효소득의 결정 문제이다(권오상 외,
7) 다시 말해서, 수요함수가 아닌 생산함수를 추정하게 된다.
8) 권오상 외(2014)는 국내 누진제는 소비자의 예산집합이 완전히 닫힌 형태를 만들지 못하기 때문에 이산연속선택모형을 직접적으로 적용하기 어렵다고 하였다.
2014; 신동현 외, 2015; 조하현·장민우, 2015). 누진요금제 하에서 전력가격은 전력소비량에 따라 바뀌므로 소비자의 예산제약은 같은 누진요금 구간에서는 선형이나 구간이 바뀌면 예산제약식이 바뀌기 때문에 전체 예산제약식의 형 태는 굴절된 비선형이 된다(Henson, 1983; Nieswiadomy and Molina, 1989;
Bachrach and Vaughan, 1994). 만약, 누진제로 인하여 나타나는 전력가격 상 승체계를 고려하지 않으면, 추정 시 편의가 발생할 수 있으므로 할증변수 (premium variable)을 이용하여 소득을 보정하여 유효소득을 결정해야 한다.
본 연구에서도 Henson(1984), Nieswiadomy and Molina(1989), 신동현 외 (2015), 조하현·장민우(2015) 등의 방법에 따라 소득효과를 보정하는 할증변수 를 정의하고, 가정의 전력소비효율 모형 추정하는 모형에 반영하였다.
최종적으로 지금까지 설명한 내용이 반영된 가정의 전력소비효율 모형은 다음 식(3)과 같다.9)
(3)
여기서, 는 Shin(1985)의 모형 식(1)에서 결정된 전력소비효율의 인지가격,
는 1인당 소득이며, 나머지 설명변수들은 <표 3>에 정리되어 있다.
9) 기본적으로 1인당 전력소비는 가계생산이론으로부터 소득, 전력가격 및 인구구조 특징의 함수로 선형화할 수 있다(Filippini, 1999; 원두환, 2012). 본 연구는 인구구조 특징으로 기존 연구에서 제시한 고령가구, 1인가 구, 거주형태, 연령, 기온효과 등을 고려하였다 (Fredeniks et al., 2015; 신동현, 2018).
변수 설명 단위 로그변환 가변수 출처
가정의 전력소비효율 (/명)/ ○ ×
가계동향 조사자료 (통계청)
전력의 인지가격 원/ ○ ×
1인당 개인소득 천원/명 ○ ×
할증변수 원 ○ ×
고령가구이면 1,
그렇지 않으면 0 - × ○
1인 가구이면 1,
그렇지 않으면 0 - × ○
주거형태가 아파트이면 1,
그렇지 않으면 0 - × ○
가구원의 중위연령 세 ○ ×
월별 HDD(HDD) - × ×
KESIS
월별 냉방도일(CDD) - × ×
<표 3> 가정 전력소비효율 모형의 종속·독립변수
가계동향조사자료에서 전력소비는 가구의 전기요금과 누진요금체계를 통해 도출할 수 있다. 본 연구는 연도별로 분석을 진행하고 있어 해당 시점의 누진 요금체계에서 가구의 전기요금지출액에서 전력소비량을 계산하고, 평균 및 한 계 전력가격을 계산하였다.10)
할증변수 는 실제 전기요금 구간의 비용에서 계상되는 비용을 차감한 것으로 다음 식(4)와 같이 계산하였다.
(4)10) 가계동향조사자료에는 저압 및 고압에 대한 정보를 가변수로 제공하고 있으므로 저압과 고압에 의한 전기요금 차이도 반영하였다. 그러므로 전기요금으로부터 부정확한 계산 으로 인한 전력소비량과 전력가격의 신뢰성 문제는 없다고 할 수 있다. 단, 자료의 정 보 부족으로 복지할인제도는 정확하게 반영할 수 없어 이후 연구에서는 이에 대한 개 선은 필요할 것이다.