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경제학박사학위논문
불완전경쟁 CGE모형을 이용한
한국 배출권 거래제의 경제효과 분석
2015년 1월
서울대학교 대학원
농경제사회학부
박 경 원
국문초록
불완전경쟁 CGE모형을 이용한
한국 배출권 거래제의 경제효과 분석
서울대학교 대학원
농경제사회학부
박경원
기후변화가 유발하는 사회·경제적 피해가 현실적인 위험요소로 인식되고 기후변화에 대응하는 전 지구적인 노력이 이루어지는 가운데 우리나라는 2009년 국가 중기목표를 국제사회에 공표하 고 2015년 1월부터 배출권 거래제를 시행 할 예정에 있다. 배출 권 거래제란 일정 수준 이상의 환경 목표를 달성하기 위한 시장 기반의 환경정책으로 배출권을 할당받은 기업이 배출권 거래시장 을 활용하여 온실가스를 감축하거나 배출권 구입을 선택하게 하 는 제도를 말한다. 온실가스 뿐 아니라 다른 환경오염물질에 대 한 배출권 거래시장은 1970년대부터 형성되어 있고, 전 세계적으 로 국가 또는 지역단위의 온실가스 배출권 거래시장 운영 중이 다. 배출권 거래제가 주요 환경정책으로 활용되며 국내외 다수의 선행연구는 CGE모형을 통한 배출권 거래제의 정책효과 분석을수행하였다. 이들 대부분은 산출물 시장이 완전경쟁적이며 생산 기술이 규모수익불변임을 가정하는데 이는 생산기술과 시장구조 차이를 현실적으로 고려하지 못한 문제를 가지고 있다. 본 연구 는 이점에 착안하여 산출물 시장 중 불완전경쟁시장 구조를 보이 는 산업을 식별하여 불완전경쟁시장 모형을 대입하고 배출권 거 래제가 유발하는 사회·경제적 파급효과를 분석하였다. 산업부문 배출권 할당량을 산정하여 산업별로 배분하고 무상할 당 비율을 각각 100%, 90%로 설정하여 분석한 결과 온실가스 감축과 배출권 거래제는 두 가지 시나리오의 모든 시장구조에서 GDP, 수출액, 수입액, 민간소비액 감소로 이어졌다. 국내생산 변 화는 불완전경쟁 산업의 시장구조에 직접적인 영향을 주는데 국 내생산이 감소하는 산업의 경우 기업수가 감소하여 독점력이 강 화되고, 국내생산이 증가하는 산업의 경우에는 기업수가 증가하 여 독점력이 완화되는 것으로 나타났다. 에너지산업의 경우 온실 가스 배출량 원단위와 에너지 복합단계에서의 대체탄력성에 의해 국내생산의 증가 또는 감소가 결정되었고, 배출권의 순판매/순구 입량은 기준년도 배출량 대비 할당량의 비율에 의해 결정되어 할 당량이 적은 산업의 순구입량이 양수가 되는 것으로 나타났다. 동일한 시나리오에서 배출권 가격은 시장형태에 의해 결정되었는 데 불완전경쟁에서의 배출권가격이 완전경쟁시장의 가격보다 높 고 거래량은 적은 경향을 보였다. 본 연구결과를 통해 성공적인 제도 운영 및 정착을 위하여 온 실가스 감축 및 배출권 거래제에 따른 GDP, 수출, 수입 감소와 국내생산 감소가 유발하는 산업별 독점력 강화에 대한 대비가 선 행되어야 함을 알 수 있다. 그리고 산업별 온실가스 감축의 기여 도와 국내생산 변화의 차이가 크고 이는 배출량 원단위 및 초기
할당량에 의해 결정되는 경향이 있으므로 신뢰할 수 있는 배출권 할당량 산정은 제도 확립의 필수적인 요소라 할 수 있다. 본 연 구는 불완전경쟁 산업구조를 보다 현실적으로 반영할 수 있는 CGE모형을 구축하여 배출권 거래제의 정책분석에 적용하였다는 점에 그 성과가 있다. 도출된 분석 결과와 정책적 함의는 배출권 거래제의 초기 정착 및 원활한 운영을 위해 활용될 수 있을 것이 다. 주요어: 배출권 거래제, 연산가능 일반균형 모형, 불완전경쟁 학 번: 2011-30333
<목 차> 제 1 장 서 론 제 1 절 연구의 목적 ··· 1 제 2 절 선행연구 검토 ··· 4 가. 일반균형모형과 배출권 거래제 ··· 6 나. 일반균형모형과 불완전경쟁시장 ··· 8 제 3 절 연구의 내용 및 방법 ··· 11 제 2 장 배출권 거래제 제 1 절 배출권 거래제 국내·외 현황 ··· 13 제 2 절 배출권 거래제의 경제적 효과 ··· 21 제 3 장 연산가능 일반균형 모형 구축 제 1 절 모형의 개요 ··· 26 제 2 절 불완전경쟁 CGE모형 ··· 42 가. 쿠르노과점 모형(Cournot Oligopoly) ··· 46 나. 독점적 경쟁 모형(Monopolistic Competition) ··· 53 다. 버트란드과점 모형(Bertrand Oligopoly) ··· 57 제 4 장 한국 배출권 거래제의 경제효과 분석 제 1 절 분석자료 ··· 61 가. 사회회계행렬 ··· 61 나. 시장집중도 ··· 62 다. 온실가스 배출량 원단위 ··· 65 라. 파라미터 ··· 72 제 2 절 경제효과 분석 ··· 78 가. 무상할당 시나리오 ··· 79 나. 유상할당 시나리오 ··· 92 다. 소결 ··· 98 제 5 장 결론 및 시사점 ··· 103 참고문헌 ··· 108 <첨부> ··· 114
<표 목차> <표 1> 목표관리제와 배출권 거래제 비교 ··· 15 <표 2> 직접규제와 경제적 유인제도의 비용 비교 ··· 23 <표 3> 산업분류 ··· 62 <표 4> 주요 산업의 집중도 ··· 63 <표 5> 불완전경쟁 시장의 산업별 특성치 ··· 65 <표 6> 산업별 에너지원 분류 ··· 66 <표 7> 총발열량, 순발열량, 전환계수 ··· 67 <표 8> 전력배출계수 환산 ··· 68 <표 9> IPCC 배출계수 ··· 69 <표 10> 에너지 사용량 및 배출계수를 활용하여 환산한 배출량 ··· 70 <표 11> 배출량 원단위 ··· 72 <표 12> 분석에 적용한 모수 ··· 77 <표 13> 시나리오 구성 ··· 79 <표 14> 할당량 계산을 위한 산업부문별 감축률 ··· 82 <표 15> 산업별 배출권 할당량 ··· 83 <표 16> 무상할당 시나리오에 따른 경제적 파급효과 ··· 85 <표 17> 무상할당 시나리오에 따른 산업별 국내생산 변화율 ··· 87 <표 18> 무상할당 시나리오에 따른 산업별 온실가스 감축률 ··· 89 <표 19> 무상할당 시나리오의 배출권 거래량과 가격 ··· 90 <표 20> 유상할당 시나리오에 따른 경제적 파급효과 ··· 94 <표 21> 유상할당 시나리오에 따른 산업별 국내생산 변화율 ··· 95 <표 22> 유상할당 시나리오에 따른 산업별 온실가스 감축률 ··· 97
<그림 목차> <그림 1> 경제의 생산 및 소비구조 ··· 27 <그림 2> 산업의 생산 구조 ··· 29 <그림 3> 가계의 소득과 소비 구조 ··· 33 <그림 4> 국내재, 수입재, 수출재의 관계 ··· 36 <그림 5> 에너지 부문 구조 ··· 40 <그림 6> 산업구조 ··· 74 <그림 7> 시나리오별 실질GDP 변화율 ··· 99 <그림 8> 시나리오별 에너지산업의 국내생산 변화율 ··· 101 <그림 9> 시나리오별 배출권가격과 배출권 거래량 ··· 102
제 1 장 서 론
제 1 절. 연구의 목적 최근 전 세계적으로 혹한, 혹서, 폭설, 폭우와 같은 이상기후가 유발하는 식량생산 손실, 연안부문의 피해, 수자원 감소, 질병과 사망률 증가, 생태계 교란과 같은 자연재해가 증가하고 있다. 이 처럼 기후변화가 사회·경제적으로 현실적인 위험요소로 떠오르는 가운데 국제사회는 산업화 이후 지구표면의 평균온도 상승을 2℃ 이내로 제한하기 위한 논의를 다각도로 진행하고 있으며 이를 위 한 범국가적 협력을 도모하고 있다. 우리나라도 2020년 온실가스 배출량을 BAU 대비 30% 감축하는 내용의 국가 중기목표를 국 제사회에 선포하고, ‘저탄소 녹색성장’에 대한 패러다임을 국제사 회에 제시하였다. 산업계는 온실가스 감축정책이 환경적으로 타당하고 긍정적이 지만 환경규제가 산업경쟁력을 약화시켜 궁극적으로 국가 경제를 위축시킬 위험이 있다는 입장을 나타내기도 한다. 환경규제는 동 일한 제품을 생산하는데 있어 온실가스를 적게 배출하는 에너지 원이나 기술을 택하게 함으로써 기업에게 비용 부담이 되고 이것 이 소비자에게도 전가되어 궁극적으로는 국가 경제 발전을 저해 하는 요인으로 작용 한다는 것이다. 따라서 정부는 시장메커니즘 을 통한 비용 효과적인 온실가스 감축을 도모할 수 있는 제도를 도입하여 그 부작용을 최소화하고자 「온실가스 배출권의 할당 및 거래에 관한 법률」(’12.5.2)에 기반을 둔 ‘온실가스 배출권 거래제’를 도입하게 되었다.하 배출권 거래제)란 온실가스 배출허용량을 의미하는 배출권을 할당받은 개별 기업이 온실가스 감축에 따르는 비용과 시장에서 거래되는 배출권 가격을 비교하여 온실가스를 감축하거나 배출권 구매를 선택할 수 있게 하는 제도를 말한다. 배출권 거래제는 직 접규제 형태의 정책과 비교하여 유연하고 탄소세와 같은 다른 시 장기반 정책에 비해 정책목표 달성 여부를 쉽게 판단할 수 있다 는 장점을 가지고 있다. 또한 배출권 거래제는 시장원리를 활용 하여 국가 전체적으로 온실가스 감축비용을 절감할 수 있는 비용 효과적인 감축수단이다. 실제 시행된 배출권 거래제 중 비 탄소시장에 적용된 예로 가 장 성공적으로 평가 받는 것은 미국의 황 배출권 프로그램 (Sulfur Allowance Program)이다. 1970년대 후반 미국은 이산화 황(SO2)을 배출하는 화력 발전설비의 배출기준을 규제하기 시작 하였고 1995년과 2000년 두 단계에 걸쳐 황배출권 프로그램을 도입하였다. 실제로 황 배출권 프로그램에 따라 황 배출량은 큰 폭으로 감소되어 매우 효과적인 환경정책으로 평가받고 있으며 여러 연구들에서 이 제도의 비용절감 효과가 증명되었다. 이미 온실가스 배출권 거래제를 도입한 국가 중 EU의 경우 2005년부터 온실가스 배출권 거래제를 운영 중이고, 미국과 일본 은 지역단위의 배출권 거래제를 시행 중이다. 우리나라의 경우 배 출권 거래제가 ’15년 1월 1일부터 시행될 예정에 있어 현재 후속 조치와 구체적인 운영방법을 마련 중에 있다. 하지만 여전히 배출 권 거래제 도입에 반대하거나 정책 도입의 준비가 충분하지 않다 는 의견도 존재한다. 환경규제가 기업경쟁력을 저하시켜 국가 경 제발전에 위협이 될 수 있다는 시각으로 배출권 거래제 도입에 반대하는 것이다. 물론 배출권 거래제를 비롯한 온실가스 감축정
책은 산업계에 직·간접적인 변화를 가져오고 이것이 국가 경제에 큰 파급효과를 미치는 것은 분명한 일이다. 따라서 배출권 거래제 가 산업의 산출이나 시장구조, 산업경쟁력 등에 미치는 영향을 현 실적으로 분석할 필요가 있다. 실제로 많은 국가와 연구기관에서 온실가스 감축정책의 산업별 또는 거시 경제적 효과를 분석하기 위해서 국가경제를 포괄하며 다각도로 분석할 수 있는 거시경제 모형이나 일반균형모형(Computable General Equilibrium, 이하 CGE모형)을 개발하여 운용하고 있다. CGE모형이란 경제시스템 내부의 상호 연계된 각 부문에서 달 성되는 수요와 공급의 초기 균형조건을 묘사하는 연산모형을 구 축한 뒤 환경정책과 같은 외생적 변화를 적용하여 새로운 균형을 도출하고 두 가지 균형 간 차이를 통해 정책의 경제효과를 분석 하는 방법이다. CGE모형을 활용하여 환경정책을 분석한 국내·외 기존연구들은 상품이 거래되는 시장이 완전경쟁적이고 생산기술 도 규모수익불변임을 가정하는 것이 일반적이다. 그러나 이것은 현실에서 생산기술의 차이, 시장구조, 정부정책 등으로 완전히 충 족되기 어렵기 때문에 연구결과의 신뢰성을 저해하는 요인이 되 기도 한다. 이는 실제 시장구조를 왜곡했다고 볼 수 있으며 완전 경쟁적인 배출권거래시장과 상품이 거래되는 시장을 동일하게 본 다는 점에 비판의 소기가 있다. 불완전경쟁 CGE모형이 배출권 거래제 분석에 적용된 사례는 국내·외적으로 아직 발견되지 않고 있는데, 현실적으로 불완전경 쟁 구조를 가진 산업이 존재하는 반면 배출권 시장은 완전경쟁적 이며 이 과정에서 배출권 거래제는 일종의 산업간 자원이동을 가 능하게 한다는 점에서 불완전경쟁 CGE모형 구축의 필요성이 있 다. 즉 배출권 거래제의 파급효과를 분석하는데 있어 완전경쟁시
장과 불완전경쟁시장을 비교한다면 GDP, 수출, 수입과 같은 경제 전반에 미치는 영향 뿐 아니라 산업 내 기업 수 변화, 배출권 가 격 등에 차이가 있음을 발견할 수 있을 것이다. 이 과정에서 배 출권 거래제의 드러나지 않은 사회적 비용이나 이익을 발견할 수 있으므로, 실제 시행예정인 배출권 거래제의 파급효과 분석을 위 하여 실제 산업구조를 반영한 불완전경쟁 CGE모형을 활용하는 것은 매우 가치가 있다. 이는 배출권 거래제를 통하여 환경목표 를 달성하면서도 부정적인 사회·경제적 효과를 최소화할 수 있는 정책적 시사점 파악에도 기여할 것으로 기대된다. 제 2 절. 선행연구 검토 온실가스 감축이 국가 경제에 미치는 파급효과에 관한 연구는 1987년 제네바에서 열린 제 1차 세계기상회의에서 정부 간 기후 변화 패널(Inter-Governmental Panel on Climate Change, IPCC)이 결성됨과 함께 본격적으로 시도되었다. 환경 및 기후정 책은 GDP, 국민후생, 무역수지 등과 같은 국가 경제 전반에 영향 을 미치는데 이에 대한 경제적 파급효과를 분석하기 위해서는 국 가 경제를 포괄하면서 다각도로 분석할 수 있는 모형이 필요하고 가장 활발하게 진행된 연구 방법론으로 거시계량모형과 일반균형 모형이 있다. 거시계량모형이란 계량경제모형으로 추정한 다수의 연립방정식 을 통해 경제를 전망하고 다양한 정책의 효과를 거시경제변수에 초점을 두고 분석하는 방법이다. 1921년부터 1941년까지 미국경 제를 분석하기 위하여 시작된 Klein(1950)의 연구를 시작으로 Tinbergen(1959) 및 Klein and Preston(1967)에 의해 본격적으
로 발전하였다. 이들은 다양한 시계열자료를 활용하여 국가 경제 를 재현한 뒤 정책의 사회·경제적 파급효과를 분석하였다. 이와 같은 거시계량모형을 통한 분석은 경제 요소의 행태를 세분화하 여 전망하고 정책효과를 분석할 수 있다는 장점이 있는 반면 Lucas(1976)는 거시계량모형 내의 파라미터는 기술 발전, 경제 주체의 기대, 자원 제약 등에 따른 변화를 고려하지 않기 때문에 모형에서 도출되는 경제전망이나 정책평가의 결과는 신뢰성이 부 족하다는 비판을 하기도 하였다. 하지만 거시계량모형의 실용성 이 높아 꾸준히 연구되고 있으며 최근에는 장기 분석이나 장기 전망에 주로 활용되고 있다. 일반균형모형이란 생산, 소비, 정부, 해외 등 경제 주체의 각 부문에서 달성되는 수요와 공급의 균형조건을 묘사하는 연산모형 을 구축하고, 초기균형 상태에서 외생적인 정책변화를 가한 뒤 초기균형과의 차이를 통해 정책효과를 시뮬레이션하는 방법이다. 경제주체 간 재화와 지불 순환을 통해 정부, 가정, 기업 등 각 부 문에서의 균형을 조정하고 이것을 정책효과로 간주한다. 거시계 량모형과 달리 CGE모형은 정책의 외생적 변화가 경제주체의 최 적화 행태에 미치는 영향을 모형 내부에서 처리할 수 있다는데 장점이 있다. 일반균형모형을 이용하여 환경정책의 사회적 비용 을 분석한 초기연구로 Hazilla and Kopp(1990)은 미국의 대기질 및 수질 규제정책이 유발하는 사회적비용을 분석하였고, Jorgenson and Wilcoxen(1990)은 환경정책의 실행 여부에 따라 1973년부터 1985년까지의 미국 국민총생산을 시뮬레이션하여 환경규제가 미국경제성장에 미치는 영향을 실증 분석하였다. 일 반균형모형을 활용한 배출권 거래제에 대한 연구와 일반균형모형 에서의 불완전경쟁에 대한 연구는 다음과 같이 요약할 수 있다.
가. 일반균형모형과 배출권 거래제 일반균형모형을 활용한 환경정책의 파급효과 분석은 국내·외에 서 꾸준히 진행되고 있고 특히 배출권 거래제에 관한 연구는 정 책 도입에 의한 생산, 소비, 고용, 소득, 투자와 같은 경제전반에 미치는 영향과 배출권 가격을 주로 분석한다. Burniaux and Chateau (2008)의 ENV-Linkage(OECD) 모형은 온실가스 감축 에 따른 사회적 비용을 분석하기 위하여 개발된 GTAP(Global Trade Anaylsis Project) 기반의 축차 동태 일반균형(Recursive Dynamic general equilibrium)모형이다. 화석연료 사용에 따른 이산화탄소(CO2) 뿐 아니라 비이산화탄소 온실가스(non-CO2)를 내생화하여 탄소세, 배출권 거래제, 배출량규제 등 다양한 온실가 스 감축 정책분석이 가능하도록 구축되어있다. Chateau and Saint-Martin(2013)은 ENV-linkage모형을 활용하여 2050년 온 실가스 배출량을 1990년 배출량의 50%까지 감축하고 배출권 거 래제를 시행할 때 세계 각 지역의 GDP, 실질소득, 후생변화를 분 석하였다. 세계 배출권거래시장의 통합 없이 모든 지역 또는 국 가가 자체적으로 온실가스를 감축하는 경우 모든 지역의 GDP, 실질소득, 후생은 감소하고 감소율은 비OECD국, EU에 비해 OECD국에서 그 정도가 가장 큰 것으로 분석되었다. MIT의 EPPA(Emissions Prediction and Policy Analysis)모형은 OECD 의 GREEN모형을 기초로 하여 1990년대 후반 EPPA1이 개발된 것을 시작으로 최근 EPPA6까지 확장되어 발전하고 있다. Paltsev et al.(2005)의 연구는 6대 온실가스를 모두 모형에 포 함하고 있으며 온실가스 배출량의 상한을 설정하고 이 때 잠재가 격을 측정하는 것으로 배출권 거래제의 효과를 분석한다. Gavard et al.(2011)의 연구는 EPPA모형을 활용하여 중국 전력부문과
미국 배출권 거래시장 간의 관계를 분석하였다. 분석결과 2030년 미국은 중국으로부터 상대적으로 저렴한 배출권을 구입하여 환경 정책의 사회적 비용을 감소시키는 것으로 나타났다. GTAP은 미 국 퍼듀 대학에서 개발한 일반균형모형으로 전 세계 자료를 반영 하는 데이터베이스로 활용되기도 한다. 개발 초기에는 농업자유 화와 같은 국제무역에 대한 이슈를 분석하기 위하여 개발되었고 GTAP모형에 에너지와 자본 복합재를 반영하는 모듈을 포함하여 에너지 및 환경정책을 분석할 수 있는 GTAP-E로 확장되었다. Truong et al.(2007)는 에너지 대체관계를 반영한 GTAP-E를 활용하여 화석연료 연소를 통한 온실가스 배출량을 산정하고 2005년 시행되는 유럽 배출권 거래제의 온실가스 감축효과를 도 출하였는데 배출권 거래제의 시행여부와 지역 간 배출권 거래제 통합 여부에 따른 EU, 중국, 일본, 미국 등의 에너지원 별 배출 량 변화를 보여주고 있다. 국내연구로 김용건과 장기복(2008)은 OECD의 ENV-Linkages를 수정·보완한 KEI-Linkages모형을 활 용하여 국제 배출권 거래제의 파급효과를 분석하였다. 국가 간 배출권 거래제 시행과 동시에 국내정책으로 배출권 거래제도가 도입될 경우 실질 GDP는 BAU대비 0.15% 감소하는 것으로 나 타났는데 이는 국내정책으로 탄소세를 시행하는 것과 비교하여 GDP손실이 증가하고 교역조건은 악화된 것이며 이 경우 배출권 가격은 톤당 28달러로 분석되었다. 김용건(2010)은 KEI-Linkages모형 분석을 통해 목표관리제와 비교한 배출권 거 래제의 경제적 효율성을 분석하였는데 배출권 거래제는 국가 GDP 손실을 감소시키고 고용과 투자에 긍정적 영향을 주는 것으 로 나타났다(김용건과 전지영, 2010 재인용). 조경엽(2000)은 글로벌 일반균형모형을 구축하여 탄소세와 배출권 거래제의 경제
적 파급효과를 비교하였는데 배출권 거래제는 탄소세와 비교하여 온실가스 감축목표량이 증가할수록 온실가스 감축을 위한 효율적 인 정책수단인 것으로 나타났다. 김수이 외(2010)는 동태 일반균 형모형을 통해 에너지 다소비 업종의 비율이 높을수록 온실가스 저감정책이 지역총생산에 미치는 영향이 증가하고 탄소세에 비하 여 배출권 거래제가 비용효과적인 온실가스 저감정책임을 보여준 다. 나. 일반균형모형과 불완전경쟁시장 기존의 일반균형모형은 경제가 완전경쟁시장의 구조를 가지고 있어 시장에서 추가이윤이나 손실이 발생하지 않으며 규모의 경 제가 존재하지 않는다고 가정하는 것이 일반적이다. Harris(1984)는 일반균형모형에 불완전경쟁을 최초로 고려한 연 구로 일반균형모형을 구축하여 규모수익증대(Increasing Return to Scale, IRS)와 불완전경쟁시장을 대입하고 캐나다의 무역자유 화의 정책효과를 분석하였다. 무역자유화의 효과는 규모수익불변 (Constant Return to Scale, CRS)의 완전경쟁시장에서 GNP의 0.5~2.0%, 규모수익증대 및 제품차별화가 존재하는 불완전경쟁 시장에서는 GNP의 8~12%에 이르는 것으로 나타나 시장구조에 따른 동일한 정책의 상반된 결과 도출의 가능성을 보여준다. Devarajan and Rodrik(1989)의 연구는 일반균형 모형을 활용한 정책분석에 있어 불완전경쟁과 규모의 경제의 가정이 분석결과에 상당한 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 카메룬의 무역자유화 정책은 완전경쟁시장에서 주요 제조업의 생산 및 수출 증가로 이 어지는 것으로 분석된 반면 불완전경쟁시장을 가정한 경우에는 생산 및 수출이 감소하여 시장구조에 따른 결과의 차이를 확인할
수 있다. 반면 Cory and Horridge(1985)는 ORANI모형 구축을 통해 산업합리화(Industry rationalization)의 효과는 규모수익증 대와 무관하며 불완전경쟁을 가정할 경우 분석결과가 상이하게 도출되는 이유는 CGE모형에서 가격 결정 과정이 복합적으로 통 합되고 서로 상쇄되기 때문이라고 분석하기도 하였다. 비교적 최 근 연구로 Laborde and Cacheux(2003)은 CGE모형을 통해 식품 가공 산업의 시장구조를 완전경쟁시장, 독점적 경쟁 시장, 쿠르노 과점시장으로 구분하여 시장자유화 정책이 거시경제변수에 미치 는 영향을 분석하였다. 관세와 보조금 인하정책은 완전경쟁 시장 과 비교하여 불완전경쟁시장에서 더 큰 소비자후생과 자본가격 감소를 가져와 동일정책에 있어 시장구조에 따른 경제적 파급효 과가 상이함을 보여준다. Babiker(2005)는 CGE모형에서 흔히 전제하는 규모수익불변(CRS), 완전경쟁시장, 국내재와 수입재 간 아밍톤 함수에 대한 가정을 완화하였을때 에너지 집중도가 높은 상품 생산의 선진국과 개도국의 비중변화를 분석하였다. 과점시 장과 규모수익체증(IRS)을 CGE모형에 적용한 결과 BAU와 비교 하여 에너지 집약 산업 생산량이 OECD 국가에서 중국, 남미, 동 남아 등 세계 다른 지역으로 이동하는 것으로 나타나 완전경쟁과 불완전경쟁 시장에서의 탄소누출율 차이를 보여준다. 박창원·김진 욱(2002)은 CGE모형을 이용하여 불완전경쟁과 규모의 경제가 존재할 때 에너지 관련 재화의 수입관세 인하에 따른 경제적 파 급효과를 분석하였다. 휘발유, 등유, 경유, 중유, LPG, 천연가스 등에 대한 관세를 10% 인하한 경우 장·단기 효과를 분석하였는 데 에너지재화 수입가격의 하락으로 국내생산재화의 대체효과가 발생하여 GDP 감소하였고, 불완전경쟁시장과 장기분석에서 GDP 감소폭이 더욱 크고 수입가격 하락폭은 적은 것으로 나타났다.
일반균형모형을 활용한 분석은 아니지만 불완전경쟁시장에서의 배출권 거래제의 효율성에 관한 연구로 Hung and Sartzetakis(1997)은 배출권 시장이 완전경쟁적인 상태에서 일부 산업이 독점시장의 형태를 가질 때 배출권 거래제 보다 직접규제 가 사회적 후생변화에 있어 효율적이고 배출권 거래제는 산업의 독점력을 강화한다고 분석하였다. Sartzetakis(2004)는 일반적으 로 배출권 거래제도가 시장 효율적인 정책으로 인식되지만 산출 물 시장이 불완전경쟁적일 경우 직접규제에 비하여 사회적 비효 율을 유발할 수 있음을 보여준다. 발전비용과 온실가스 저감비용 이 상대적으로 높은 기업은 배출권을 구매하고 공급물량을 증가 시켜 시장점유율을 더욱 높이고, 비용효율적인 기업은 배출권을 판매하는 대신 공급물량을 줄이게 되는 시장 비효율이 발생하는 것이다. Meunier(2011)은 산출물 시장은 불완전경쟁 적이고 배 출권 거래시장은 완전경쟁적일 때 배출권 거래제는 사회적 후생 감소를 유발하고, 이는 생산의 가격, 한계비용, 단위생산에 대한 배출량 차이 때문임을 밝히기도 하였다. 박상하와 이상호(2002) 는 산출물시장에서 거래되는 상품이 동질적이지 않을 경우 배출 권 거래제도와 직접규제에 대하여 후생효과를 비교하였는데 상품 간 시장점유율의 차이가 큰 경우 배출권 거래제도 도입으로 인한 사회적 후생증가는 감소하는 것으로 나타났다. 윤경수(2011)는 배출권 시장은 완전경쟁적이고 산출물시장은 과점적이고 동질적 인 상품이 거래되는 상태에서 온실가스 배출량 규제 시 저감투자 량 결정에 대한 연구이다. 산출물 시장이 완전경쟁시장일 때와 비교하여 저감투자는 배출비용을 줄이는 직접효과 뿐 아니라 다 른 기업의 산출물도 감소시키는 간접효과를 발생시킨다. 이 경우 기업들은 사회적으로 최적인 저감투자량에 비해 생산량 대비 과
잉투자를 야기하여 투자 배분을 왜곡할 가능성과 불완전경쟁시장 에서의 산출물 과소생산을 완화할 가능성을 동시에 가지며, 산출 물 또는 배출권 거래시장 중 둘 중 하나 이상이 불완전경쟁적일 경우 배출권 거래제의 비효율성의 발생할 가능성이 있고 배출권 가격이 왜곡될 소지가 있음을 보여준다. 이상의 선행연구 분석을 통해 산출물시장이 불완전경쟁적일 경우 배출권 거래제가 미치는 사회경제적 파급효과는 완전경쟁시장에서의 경우와 다를 수 있음 을 예상할 수 있다. 제 3 절. 연구의 내용 및 방법 본 연구의 목적은 산업 내 불완전경쟁을 고려한 CGE모형을 구 축하여 배출권 거래제의 경제적 파급효과를 분석하는데 있다. 실 제로 국내의 산업을 업종별로 분류하면 산업별로 시장구조와 생 산기술의 차이가 존재하고 불완전경쟁 시장구조를 가진다 하더라 도 산업 내 기업 수는 산업별로 차이가 있는 것을 알 수 있다. 반면 배출권 거래시장은 완전경쟁적이므로 이것을 고려하여 배출 권 거래제가 유발하는 사회·경제적 파급효과를 분석한다면 모든 산출물 시장이 완전경쟁적이라고 가정한 분석과 비교하여 차이점 을 도출할 수 있을 것이다. 현재까지 CGE모형을 활용하여 한국 의 상황을 반영한 실증분석은 이루어지지 않고 있으며 본 연구에 서 불완전경쟁 CGE모형을 구축하여 배출권 거래제의 사회·경제 적 파급효과를 분석한다면 한국을 대상으로 한 실제분석의 첫 사 례가 될 것이다. 이를 위하여 다양한 산업 내 시장구조를 CGE모 형에 반영하는데 동질적 제품 시장의 쿠르노과점(Cournot oligopoly) 모형, 제품 차별화 시장의 독점적 경쟁 모형
(Monopolistic competition)과 버트란드과점(Bertrand oligopoly) 모형을 도입하고 산업연관표, 산업별 집중도지표와 같은 경제자 료와 온실가스 배출량 등 환경요소를 반영하도록 한다. 제2장에서는 배출권 거래제의 국내·외 현황을 소개하고, 직접 규제 및 탄소세와 비교한 배출권 거래제의 경제적 효과에 대하여 정리한다. 제3장에서는 본 연구를 위해 구축한 CGE모형에 대하 여 소개하고 완전경쟁 CGE모형의 개요와 함께 쿠르노과점 모형, 독점적 경쟁 모형, 버트란드과점 모형이 일반균형모형에 어떻게 반영되는지 기술하도록 한다. 제4장은 실제 모형에 반영한 자료 를 밝히고, 시나리오별 배출권 거래제의 경제적 파급효과를 분석 한다. 제 5장에서는 본 연구의 분석결과를 정리하고 연구의 시사 점을 제시한다.
제 2 장 온실가스 배출권 거래제
제 1 절. 온실가스 배출권 거래제 국내·외 현황 가. 국내현황 우리나라는 2009년 국가 중기 온실가스 감축목표(’20년 배출 전망치(BAU) 대비 30% 감축)를 확정 한 뒤 『녹색성장 기본 법』에 따라 2012년부터 2014년까지 ‘온실가스·에너지 목표관리 제(Target Management System, TMS, 이하 목표관리제)’를 실 시하였다. 목표관리제는 온실가스 배출량이 일정기준 이상인 기 업을 선정한 후 과거 배출실적 및 예상 성장률을 바탕으로 온실 가스 배출허용량을 산정하여 부과한 뒤 기업의 자체적인 감축노 력으로 이를 달성하게 하는 제도이다. 이는 오염물질에 대한 직 접규제 방식 중 하나로 목표를 달성하지 못할 경우 거래, 이월, 차입 등이 불가능하며 단순히 벌칙을 부과한다는 점에서 기초적 수준의 규제임을 알 수 있다. 목표관리제는 전 세계적으로 최초 시행된 제도이고 한국의 경우 배출권 거래제로 가는 과정으로서 제도로 지난 3년간 운영되었다. 목표관리제 운영을 통해 배출권 거래제를 도입하기 위한 통계자료를 구축하고 개별 기업단위의 온실가스 측정·보고·검증 체계를 갖추었으며 더불어 산업계가 온 실가스 감축정책에 적응할 수 있는 발판을 마련했다는 점에 의의 가 있다. 반면 배출권 거래제는 배출권을 할당받은 개별 기업이 온실가 스를 직접 감축하거나 시장에서 거래되는 배출권을 활용하여 감 축의무를 달성할 수 있게 하는 제도를 말한다. 목표관리제와 비 교하여 비용 효과적이고 기술 개발 유인을 극대화할 수 있는 정책으로 평가 받고 있는데, 목표관리제와 대조적으로 제도 실행에 있어 이월 및 차입1이 가능하여 보다 유연한 정책으로 볼 수 있 고 기존 에너지 다소비 형태의 경제구조 개선까지도 기대할 수 있다. 현재 정부는 배출권 거래제 시행을 위한 법령제정과 함께 다양한 후속조치를 마련 중인데 ’12년 5월 『온실가스 배출권의 할당 및 거래에 관한 법률』이 국회를 통과 한 뒤 ’12년 11월 동 법 시행령이 제정 및 공포되어 배출권 거래제를 본격적으로 시행 하기 위한 법령 제정이 완료되었다. 이를 시작으로 기본계획(’13 년 12월), 할당계획(’14년 6월) 등의 법정계획과 제도시행을 위 한 각종 지침을 작성하였고(’14년 6월), 거래소 지정(’13년 12 월) 및 시스템 구축(’14년 12월)등과 같은 시장거래를 위한 준비 도 완료되었거나 진행 중에 있다. 현재 계획 중인 배출권 거래제 운영 기간은 총 11년으로 이를 3개의 계획기간으로 구분하고 각 계획기간 별 무상할당 비율을 다르게 조정하였다. 1차 계획기간은 ’15년 1월 1일부터 ’17년 12 월 31일로 배출권의 100%를 무상 할당하되 기업별 배출권 수요, 이행 실적, 예상 성장률 등을 고려하여 계획기간 중 이행연도별 배출권을 할당하고 협의 후 통보할 예정이다. 2차 계획기간은 ’18년 1월 1일부터 ’20년 12월 31일으로 97%의 배출권을 무상 할당하고, 3차 계획기간은 ’21년 1월 1일부터 ’25년 12월 31일 로 90% 이하의 무상 할당 비율을 계획하고 있다. 다음의 <표 1>은 목표관리제와 배출권 거래제의 특징과 제도 운영 방법에 대한 비교·요약이다. 1 이월이란 잉여 배출권을 향후에 사용할 수 있는 제도를 말하고 차입이란 부족 배출권을 미래 특정연도에서 가져와 미리 사용할 수 있는 제도를 말한다.
<표 1> 목표관리제와 배출권 거래제 비교 배출권 거래제 목표관리제 시행기간 ․ 2015년 1월 1일 부터 2025년 12월 31일 까지 ․ 2012년 1월 1일 부터 2014년 12월 31일 까지 성격 ․ 시장기반의 경제적 유인 제공 을 통한 오염원의 수량 조절 ․ 직접규제의 한 형태로 사법 적·행정적 절차를 통한 오염 원 조절 배출량 목표설정 ․ 업체별 배출허용량에 해당하는 배출권 산정 후 계획기간에 따 라 무상할당 비율 차별화 ․ 업체별 배출허용량 산정 후 매년 통보 이월 및 차입 ․ 계획기간 내 초과감축량의 이 월 및 부족배출량의 차입 가능 ․ 초과감축량의 이월(매각) 및 부족배출량의 차입(매입) 불 가능 목표 미달성시 ․ 과징금 ․ 초과배출량에 비례하여 배출 권 평균가격의 3배 이내의 과 징금 부과 ․ 과태료 ․ 배출허용량을 초과할 경우 1천만원 이하의 과태료 부과 해외사례 ․ EU(27개국), 미국(캘리포니 아), 뉴질랜드 등 다수 ․ 세계 최초 나. 국외현황 1) 유럽연합(EU) 에너지 소비에 따른 EU의 이산화탄소 배출량은 2006년 최대 치인 42억 6,600만 톤을 기록한 뒤 지속적으로 감소하여 2012년 37억 7,700만 톤을 배출하였는데 이는 1990년 대비 9.5% 감소 한 수치이다. EU 내 국가별 비중을 살펴보면 독일(7.88억 톤, 20.9%), 영국(4.99억 톤, 13.2%), 이탈리아(3.86억 톤, 10.2%), 프랑스(3.65억 톤, 9.7%) 스페인(3.12억 톤, 8.3%)으로 이들 배 출량은 EU 전체 배출량의 60%이상을 차지한다.2
EU는 2001년 10월 온실가스 저감을 위한 정책으로 온실가스 배출권 거래제(EU-ETS)를 채택하였다. 2012년까지 1990년 온 실가스 배출량 대비 8%를 감축하는 감축목표 달성을 위하여 총 량거래제(Cap and Trade)형의 배출량 거래제 도입을 결정하였고 이후 2003년 지침(Directive 2003/87/EC)에 따라 각 국가별 할 당 계획(National Allocation Plans)을 수립하였다. EU 배출권 시 장은 국가단위의 배출권 거래시장으로 국가별 배출량(CAP)을 할 당하고 각 국가는 기업과 산업체에 할당량을 배분하는 형태로 이 루어진다. EU의 배출권 거래시장은 세계 온실가스 배출권 거래 시장 중 최대 규모이며 총 3개의 계획기간으로 구분하였는데 제 1단계(2005~2007년), 제2단계(2008~2012년), 제3단계 (2013~2020년)로 구분된다. EU-ETS가 처음으로 시행된 2005~2007년에는 전환 및 산업부문에 한해 100% 무상할당방식 으로 배출권을 배분하고 온실가스 중 이산화탄소(CO2)만을 대상 으로 하였다. 제2단계인 2008~2012년에는 항공부문을 편입하고 자 하였는데 EU에 출입하는 모든 항공편에 EU-ETS를 적용하 여 2004~2006년 평균 배출량을 기준으로 2012년에는 3%를 감 축하고 2013년부터는 연간 5%를 감축하는 것을 목표로 하였다. 하지만 이는 해외항공사들의 반대로 2017년까지 시행이 유예 되 었고 항공부문의 감축을 위한 세부 실행방안이 마련 중에 있다. 2013년부터 시작되는 제3단계에서는 산업부문의 유상할당의 비 율을 증가시키고 아산화질소(N2O)등으로 대상 온실가스를 확장 하고자 하였다. 세부 실행계획이 수립되지는 않았지만 제4단계는 2021~2028년을 대상으로 하며 2030년까지 2005년 배출량 대비 43%를 감축하는 것을 목표로 한다.
배출권 거래제 외에도 EU는 온실가스 감축을 위하여 ‘2020년 기후‧에너지 패키지(The 2020 Climate and energy package)’, ‘기후 및 에너지 정책을 위한 2030년 프레임워크(2030 Framework for climate and energy policies)’, ‘2050년 저탄소 경제를 위한 로드맵(Roadmap for moving to a low-carbon economy in 2050)’등 다양한 정책을 마련하여 실행 중 이다. ‘2020년 기후‧에너지 패키지’는 2007년 제정되어 2009년부터 시 행된 기후정책으로 2020년까지 온실가스 배출량을 1990년 대비 20% 감축하고 신재생에너지 공급비율을 20% 이상으로 높이며 EU의 에너지 효율을 20% 이상 개선하는 것을 목표로 한다. 이를 달성하기 위하여 배출권 거래제를 효율적으로 활용하고 있으며 2013년에는 관련 법 개정을 추진하기도 하였다. 2014년 EU는 ‘2020년 기후‧에너지 패키지’를 심화시킨 ‘기후 및 에너지 정책을 위한 2030년 프레임워크’를 계획하였는데 2030년까지 온실가스 배출량을 1990년 대비 40% 이상 감축하고 신재생에너지 공급비 중과 에너지 효율개선율을 각 27% 이상 높이는 것을 목표로 한 다. 이를 위하여 EU는 EU-ETS의 세부기준을 강화하였는데 2030년까지 2005년 배출량의 43%를 감축하기 위하여 2021년부 터 역내 총 배출권을 연간 2.2% 줄이는 것에 합의 하였다. 보다 장기적인 기후정책으로 EU는 ‘2050년 저탄소 경제를 위한 로드 맵’을 제시하였다. 이는 2050년까지 온실가스 배출량을 1990년 대비 80% 이상 감축하는 것을 목표로 하며 저탄소 사회 구축을 위한 포괄적인 세부실행 계획을 포함하고 있다. 이는 가정, 건물, 수송 등 다양한 분야의 친환경기술에 대한 투자와 혁신을 강화하 고 관련 직업을 창출하여 저탄소 고효율 사회로의 진입 전략을 마련한 정책으로 장기적이며 총체적인 환경정책으로 평가받는다.
2) 미국 미국의 에너지 소비에 따른 이산화탄소 배출량은 2007년 최대 치인 60억 2,400만 톤을 기록한 뒤 지속적으로 감소하여 2012년 에는 52억 7,000만 톤을 나타내고 이는 1990년 대비 4.6% 증가 한 수치이다. 전 세계에서 미국의 배출량이 차지하는 비중은 2000년 이전에는 24%를 상회하다 2000년 이후 꾸준히 감소하 여 2012년 기준으로 약 16%에 이른다.3 미국은 국가 단위가 아닌 지역 단위의 배출권거래시장을 운영 하고 있는데 대표적인 시장인 ‘(동부)지역 온실가스 이니셔티브 (Regional Greenhouse Gas Initiative, RGGI)’와 ‘서부지역 기후 계획(Western Climate Initiative, WCI)’에서 거래되는 온실가스 의 양은 미국 전체 배출량의 약 25%에 달하는 것으로 알려져 있 고 캘리포니아주는 자체적으로 배출권 거래제(California Cap and Trade Program)를 시행하고 있다. 미국 최초의 온실가스 배 출권 거래제인 RGGI는 2009년부터 미국 동북부 9개주(코네티 컷, 델라웨어, 메인, 메릴랜드, 매사추세츠, 뉴햄프셔, 뉴욕, 로드 아일랜드, 버몬트)의 25메가와트(MW)이상의 화력 발전소가 참 여하는 배출권 거래 시장이다. 2014년까지 RGGI의 배출허용량을 9,100만 톤 미만으로 하고 2015년부터 2020년까지는 매년 2.5%씩 감축하는 것을 목표로 한다. RGGI에서 형성된 2013년 배출권 가격은 평균 2.92 달러이고 선물 거래량과 배출권 거래량 은 각각 7,580만 톤, 4,970만 톤으로 나타났고 경매에서 얻은 수 익은 친환경 기술에 대한 투자로 이어지고 있다(RGGI, 2014). 캐나다를 포함한 미국 서부지역의 배출권 거래시장인 WCI는 2007년 미국의 5개주(애리조나, 캘리포니아, 뉴멕시코, 오레곤,
워싱턴)의 연합으로 시작하여 브리티시 콜롬비아, 유타, 매니토 바, 온타리오, 퀘벡, 몬타나, 유타 주가 더해져 2012년부터 2014 년까지 제1단계가 시작되었고 제2단계(2015~2017년)와 제3단 계(2018~2020년)가 계획되었다. WCI는 2020년까지 2005년 배 출량의 15% 이상을 감축하는 것을 목표로 하며 2012년에는 할 당량의 10% 이상을 유상경매로 배분하고 2020년까지 25%로 높 이기로 하였다(WCI, 2010). 이외에도 미국의 중서부 6개주(미네 소타, 위스콘신, 일리노이, 아이오와, 미시간, 캔자스)가 참여하는 ‘중서부지역 온실가스 합의(Midwestern Greenhouse Gas Reduction Accord, MGGRA)’도 계획 중에 있다.
캘리포니아 주는 2011년 배출권 거래제 시행을 결정한 뒤 2013년부터 2020년의 온실가스 배출량을 1990년대 수준만큼 줄 이는 것을 목표로 배출권 거래제를 시행하고 있다. 온실가스 배 출량이 연간 2만5천 톤 이상인 약 350개 기업을 대상으로 실시 하며 이들의 배출량은 캘리포니아주 전체 배출량의 약 85%를 차 지하고 있다. 2013년부터 2020년에 대하여 제1차(2013~2014 년), 제2차(2015~2017년), 제3차(2018~2020년) 계획기간으로 구분하였으며 매년 총 배출허용량을 산정하여 사업장에 무상할당 하는 방식으로 시행되고 있다. 국가 단위의 배출권 거래제가 시행되고 있지는 않지만 미국은 국가 차원에서 온실가스 저감을 위하여 지속적으로 노력하고 있 다. 오바마 정부는 2013년 6월 온실가스 배출량 감축과 기후변 화 대응을 위한 ‘기후행동계획(Climate Action Plan)’을 발표하였 는데 이는 온실가스 배출량 감축, 기후변화 대응을 위한 준비, 기 후변화 해결을 위한 국제사회의 협력 도모를 목표로 하는 계획이 다. 이어서 미국 환경청(EPA)은 2013년 9월 발전소에서 배출하
는 탄소 배출량에 대한 ‘탄소배출량 기준(Carbon Pollution Standard)’을 마련하였고, 2014년 6월 세부 실행계획으로 ‘청정 발전계획(Clean Power Plan)’을 수립하였다. ‘청정발전계획’은 미 국 배출량의 30% 이상을 차지하는 발전부문에 대하여 2030년까 지 2005년 배출량 대비 30%이상을 감축하는 내용을 담고 있다. 이와 같이 미국의 경우 지역 단위의 배출권 거래제 시장이 활성 화 되어 있고 국가적으로도 기후변화 대응 및 온실가스 감축을 위한 체계적인 정책이 시행되고 있음을 알 수 있다. 3) 중국 중국은 2000년대에 들어 급속한 성장에 따라 온실가스 배출량 이 급격히 증가하여 2000년대 후반부터 세계 최대 온실가스 배 출국이 되었다. 에너지소비에 따른 2012년 온실가스 배출량은 85억 4,800만 톤으로 이는 1990년 대비 약 3배 증가한 수치이 며 전 세계 배출량의 약 26%를 차지한다.4 중국은 2009년 제 15차 기후변화 당사국총회(COP 15)에서 2020년까지 GDP당 이산화탄소 배출량(탄소집약도)을 2005년 대비 최대 45% 까지 감축하겠다는 국가 목표를 발표하였으며, ‘제 12차 5개년 발전계획(2011~2015년)’과 같은 중장기 국가계 획을 바탕으로 탄소감축사업을 확대하고 신재생에너지 비중을 높 이려는 노력을 하고 있다. 2013년부터 중국 내 7개 지역(베이징, 충칭, 광둥, 허베이, 상하이, 텐진, 선전)에서 각 지역의 배출량의 약 50%에 해당하는 사업체를 대상으로 배출권 거래제를 시범적 으로 실시하고 있다. 또한 중국은 ‘제 13차 5개년 발전계획 (2016~2020년)’을 통해 전국단위의 배출권 거래제를 도입할 계
획을 수립하기도 하였고 2016년부터 탄소배출 상한제 도입을 위 한 세부 실행계획을 마련하는 등 기후변화에 대응하고자 범국가 차원의 노력을 다각도로 진행 중이다.
제 2 절. 배출권 거래제의 경제적 효과 가. 배출권 거래제와 직접규제
환경규제의 한 형태인 직접규제(Command and Control)는 일 정한 환경수준을 달성하기 위하여 오염원의 행위를 법적 수단을 통해 규제하는 방식을 말한다. 직접적으로 오염행위를 통제하고 정책의 목표를 분명하게 전달할 수 있을 뿐 아니라 오염원이 이 를 위반할 시에 법적 절차를 통해 처벌할 수 있다는 특징을 가지 고 있는 반면 오염원의 입장에서는 경제적 유인을 통해 자발적으 로 참여하는 것이 아닌 강제적 수단이라는 점에서 다소 경직되고 비효율적인 정책으로 평가 받는다(권오상, 2013). 배출권 거래제 는 행정적·사법적 명령에 의존하는 직접규제와 달리 오염원에게 경제적 유인을 제공하는 방식으로 환경정책 목표를 달성하는 정 책이다. 직접규제와 비교하여 오염자의 신축적인 의사결정을 가 능하게 하고 사회적으로 적은 비용으로 환경수준을 달성할 수 있 다는 장점이 있다.
미국의 산성비 프로그램(The U.S. Acid Rain Program)중 하 나인 황 배출권 프로그램(Sulfur Allowance Program)은 배출권 거래제를 활용한 대표적인 사례이다. 이에 대한 비용절감효과를 분석한 여러 연구가 있는데 이 중 Carlson et al.(2000)은 직접 규제와 배출권 거래제 시행에 따른 이산화황 감축 비용을 추정하
여 비교하였다. 연구에 따르면 배출권 거래제는 1단계 시작년도 인 1995년과 1996년에는 실질적인 비용절감효과가 실현되지 않 지만 2단계 시작년도인 2000년부터 실질적으로 연간 7.84억 달 러의 비용절감 효과가 있으며 이는 직접규제 비용의 43%에 해당 한다고 분석하였다. Burtraw(1999)의 연구도 황 배출권 프로그 램의 비용절감 효과를 산출하였는데 정책비용이 직접규제는 연간 22.3억 달러, 배출권 거래제는 15.1억 달러로 추정되어 배출권 거래제는 직접규제에 비해 연간 7.2억 달러의 비용절감 효과가 있음을 보여준다. Ellerman et al.(2000)의 연구는 황 배출권 프 로그램의 비용 절감액을 추정하였는데 1단계인 1995년부터 1999년까지 비용 절감액은 이월허용 여부에 따라 17.92억/31.31 억 달러이고 2단계인 2000년부터 2007년까지의 비용 절감액은 169.19억 달러로 13년간 최대 200.5억 달러의 비용 절감효과가 있음을 분석하였다. 이상의 선행연구는 배출권 거래제가 보다 비 용효율적임을 증명하고 있지만 Hung and Sartzetakis(1997)와 Sartzetakis(2004)는 직접규제가 배출권 거래제에 비해 오히려 효율적임을 보여준다. 비용효율적인 기업은 배출권 거래제에 따 라 오염물질의 저감 또는 배출권 구입을 선택할 수 있으므로 배 출권 판매수입을 증대하기 위하여 생산량을 감소시켜 직접규제와 비교하여 사회적 후생감소가 더 크게 나타나는 것이다. 다음의 <표 2>는 미국의 대기오염 물질에 대한 환경규제 방 식에 따른 비용을 정리한 것이다. 일부의 경우 직접규제의 비용 이 적게 산출되었으나 배출량 거래제에 대한 직접규제 비용의 비 율에 따라 배출권 거래제의 비용절감 효과를 확인할 수 있다.
<표 2> 직접규제와 경제적 유인제도의 비용 비교 규제오염물질 대상지역 배출권거래제비용 직접규제비용 분진(Particulates) 세인트루이스 1.33~6.00 이산화황(Sulfur dioxide) 유타, 콜로라도, 애리조나, 뉴멕시코 1.70 황산염(Sulfates) 로스엔젤레스 1.05 이산화황(Sulfur dioxide) 오하이오 0.91 분진(Particulates) 볼티모어 2.50 이산화질소(Nitrogen dioxide) 볼티모어 0.69 이산화질소(Nitrogen dioxide) 시카고 0.42 이산화황(Sulfur dioxide) 델라웨어 0.83 분진(Particulates) 델라웨어 11.10 분진(Particulates) 산티아고(칠레) 1.25 자료: Tietenberg(2006) (권오상, 2013 재인용) 나. 배출권 거래제와 탄소세 본 장에서는 시장유인 정책 중 배출권 거래제와 배출부과금(탄 소세)을 비교한다. 배출부과금제도는 정부가 경제적 유인을 제공 하여 오염원이 스스로 오염물질 배출을 줄이거나 배출방법을 선 택하게 하는 제도를 말하는데 한 가지 예로 탄소세를 들 수 있다 (권오상, 2013). 배출권 거래제와 탄소세는 일정 수준 이상의 환 경 질을 달성하기 위하여 시장을 활용한다는 점은 동일하나 배출 권 거래제는 수량을 제한하는 반면 탄소세는 가격을 조정한다는 점에 차이가 있다. 정책 실행방법과 효과에도 차이가 있는데 배 출권 거래제는 오염물질의 배출량 목표를 사전에 설정하고 이를
달성할 수 있는 업체별 목표를 수립하기 때문에 총 배출량 및 업 체별 배출량의 목표 달성 여부를 쉽게 판단할 수 있는 방법이다. 실제 배출권 거래제가 시행되는 대부분의 사례에서 초기년도에는 배출권이 무상으로 할당되기 때문에 산업계의 반발을 최소화 할 수 있고 시장상황과 기업의 적응정도에 따라 무상할당비율을 조 정할 여지가 있다는 장점이 있다. 하지만 배출권 할당량 산정에 있어 산업별·기업별 정보의 비대칭성을 완전히 극복하는 것이 불 가능하고 미래에 발생할 온실가스 감축비용이 불확실하다는 문제 를 가지고 있다. 반면 탄소세의 경우 산업별·기업별 정보의 비대 칭성에 대한 불평등의 소지가 적고 현실적으로 세율 변동이 쉽지 않으므로 보다 안정적인 기업의 의사결정을 가능하게 한다. 하지 만 일반적으로 탄소세율은 장시간에 걸쳐 결정되므로 온실가스 감축 목표를 달성하지 못한 경우에도 세율을 신축적으로 변경하 는 것에 한계가 있어 오염물질에 대한 수량 목표를 완전히 달성 할 수 없는 가능성이 존재한다. 배출권 거래제와 탄소세에 대한 정책효과를 평가하여 비교한 연구 중 Milliman and Prince(1989)는 기업의 오염물질을 제어 하는 기술혁신 및 기술확산에 있어 어떤 환경정책이 효과적인지 분석한 연구이다. 실증분석을 통하여 기업에게 저렴하고 우월한 저감 기술에 대한 투자를 유발하는 효과는 배출권 거래제(경매), 환경세, 배출보조금, 배출권 거래제(무상), 직접규제 순으로 평가 되었다. Zhao(2003)의 연구는 감축비용의 불확실성이 탄소배출 권 가격의 불확실성을 유발하고, 감축비용에 대한 불확실성은 배 출권 거래제 및 탄소세 제도 하에서 기업의 투자를 위축시킨다고 분석하였다. 이런 투자 감소는 탄소세 제도 하에서 더욱 크게 나 타나 불확실성 하에서 유연한 의사결정이 가능한 배출권 거래제
가 기업의 투자 결정을 유지시키는데 더 효과적인 정책임을 보여 주고 있다. Lee et al.(2008)의 연구는 탄소세를 단독으로 시행 할 경우와 배출권 거래제와 혼합하여 시행했을 때 석유화학 업종 의 산출 변화를 분석한 연구이다. 탄소세를 단독으로 시행했을 때 산업의 산출이 가파르게 감소하는 것에 반해 배출권 거래제와 동시에 시행하는 경우 기업의 산출 감소가 완만하게 나타나 배출 권 거래제는 탄소세가 유발하는 산업계 위축을 완화하는 것을 알 수 있다. 반면 배출권 거래제에 비하여 탄소세와 같은 부과금제 도를 활용한 환경규제가 더 합리적이고 유용하다고 받아드려지기 도 하는데 그 이유는 온실가스 감축비용의 불확실성 때문이다. 권오상(2013)에 따르면 온실가스의 한계저감비용곡선은 에너지 상대가격, 기술혁신, 산업구조 변화 등 다양한 원인에 의해 불확 실한 문제를 가지고 있으며 일반적으로 한계편익곡선이나 한계피 해곡선에 비해 기울기가 급하다고 알려져 있다. 기후변화를 완화 하기 위한 정책으로 탄소세가 더욱 효과적이라고 주장하는 Nordhaus(2008)는 배출권 거래제는 국가의 성장을 저해할 수 있는 득보다 실이 큰 정책으로 분석하고 탄소세를 활용하여 탄소 가격을 높이는 것이 바람직하다고 주장하며 점진적인 탄소세 도 입을 지지하기도 한다.
제 3 장 CGE모형 구축
제 1 절. 모형의 개요 제 1절에서는 기본적인 CGE모형으로 완전경쟁시장에서의 경제 주체별 생산 및 소비구조에 대하여 설명하도록 한다. CGE모형은 경제시스템을 생산부문, 소비부문, 소득부문, 정부부문, 저축 및 투자부문, 시장청산부문, 해외부문 등으로 구분하고 각 부문 간 재화 및 생산요소의 흐름을 나타내는 균형식으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 CGE모형 구축을 위한 이론 및 방법론에 대한 기초과정인 Ecomod(2010a), Ecomod(2010b), Ecomod(2011)를 수정 및 보완하여 본 연구 목적에 부합하는 모형을 구축하였다. 각 경제 주체별 구조를 살펴보면 다음과 같다. 생산부문은 중간 투입요소와 부가가치의 레온티에프 복합단계를 통해 국내생산 ()을 창출한다. 중간투입요소는 산업 각 부문별 중간투입요소 의 레온티에프 복합단계를 거쳐 생산되고, 부가가치는 가계에서 공급한 노동, 자본 등과 같은 본원적 투입요소가 CES기술로 복 합된다고 가정하는 것이 일반적이다. 이렇게 생산된 국내생산 ()은 수출재()와 국내에서 소비되는 국내재()로 분배되 고 국내재는 다시 수입재()와 복합되어 국내소비재()를 생산 한다. 국내소비재는 산업의 부문별 중간재 소비와 민간소비, 정부 소비, 투자 등으로 구성된 최종소비로 나누어 진다. 이와 같은 경 제구조는 다음의 <그림 1>과 같이 도식화할 수 있다. 본 연구에 서 구축한 CGE모형의 기업, 가계, 정부, 저축 및 투자, 해외, 에 너지 부문의 세부 구조와 시장청산조건 및 소득균형조건은 다음 과 같다.<그림 1> 경제의 생산 및 소비구조
가. 생산부문 본 연구에서 구축한 CGE모형의 산업별 최종생산물()은 자 본-노동-에너지복합재와 중간투입물의 함수로 구성된다. 이 때 는 산업의 각 부문을 나타내는 하첨자이다. <그림 2>는 산업부 문의 3단계 생산구조를 보여주는데, 국내생산()은 노동(), 자본(), 에너지복합재(), 중간재()의 다단계 복합단 계를 통해 생산된다. 즉, 가장 상위단계()의 생산은 다음과 같 이 나타낼 수 있고, 이들의 생산기술에 대한 다양한 함수의 적용 이 가능한데 본 연구에서는 레온티에프 함수를 가정하였다. ⇔ and 자본()과 에너지복합재()는 CES 생산함수를 통해 자 본-에너지복합재()를 구성하고 이것은 다시 노동()과 복합 되어 부가가치를 생산한다. 여기서 , 는 각 단계에서의 요소 간 대체탄력성(Elasticity of Substitution)을 의미하고 , 는 각 요소가 차지하는 비중을 의미하는 파라 미터 이다. ⇔ ∙ ∙ ⇔ ∙ ∙
다른 부문의 생산물이 부문의 최종생산물()을 생산하기 위한 중간재로 투입되고 이들은 레온티에프 함수로 복합된다. 여 기서 은 을 생산하기 위한 부문으로부터의 수요를 의미 한다. ⋯ ⇔ ∙ <그림 2> 산업의 생산 구조 위와 같은 예산제약 하의 비용 최소화 문제를 풀면 기업의 요 소 수요함수를 도출할 수 있다. 예를 들어 단계 의 기업의사결정은 다음의 식〈1〉과 같다.
〈1〉 ∙ ∙ ∙ ∙ ∴
〈
∙ 〉
〈
∙ 〉
× 단, = 의 가격 = 의 가격 = 정부가 부과하는 노동()에 대한 세율 여기에 배출권 시장은 기업이 생산을 위하여 배출하는 탄소의 양 에 비례하는 배출권을 구입해야하는 것으로 도입할 수 있고 이는 기업 입장에서 비용함수의 변화를 의미한다. 즉 위의 <그림 2>에 서 에너지복합재()가 단일 에너지원을 의미하여 투입량에 따라 일정비율로 탄소를 배출한다고 가정하면 단계의 비용함수는 다음과 같이 정의할 수 있다. 〈2〉 ∙ ∙ ∙ ∙ 단, = 의 가격 = 의 투입량 (원) = 탄소가격 (원/) = 탄소배출 원단위 (/원)기업은 탄소가 배출되는 생산단계에서 배출권 구입을 고려한 새로운 비용함수를 최소화하는 의사결정을 하게 되고 아래의 식 〈3〉과 같이 표현 가능하다. 단 생산기술은 불변이므로 생산함 수에는 변화가 없다. 〈3〉 ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∴ ×
〈
∙ ∙ 〉
× ∙ ×〈
∙ ∙ 〉
× 각 산업부문별로 총 생산은 생산을 위해 지출한 금액과 동일하 고(영의 이윤 조건) 이는 각 생산단계에서 모두 적용된다. 즉, 세 단계에서의 영의 이윤조건은 아래와 같고, 특히 단 계의 경우 탄소배출권을 구입하는 비용을 포함하는 것을 알 수 있다. 〈4〉 ∙ ∙ ∙ ⋯ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ 나. 가계부문 가계부문은 전체 소비자를 대표하는 단 하나의 소비자로 정의 할 수 있고, 이 소비자는 시장에 노동과 자본의 공급자이자 소비, 저축, 투자, 납세의 주체이다. <그림 3>에서 처럼 소비자는 노동 과 자본으로 부터 얻는 소득과 정부로 부터의 이전소득을 가계저 축(), 세금( ∙), 가계소비에 지출하게 된다. 소비자의 의사결정은 예산제약하의 효용 극대화 문제를 통하여 이루어지는데 본 연구에서의 가계부문 효용함수는 콥-더글라스 (Cobb-Douglas) 함수를 활용하였다. 기준년도의 자료를 활용하 여 캘리브레이션하면 효용함수의 파라미터 를 도출할 수 있 다. 저축의 경우 저축률()을 외생적으로 정의하여 소득에서 저축( ∙ )과 세금( ∙)을 뺀 금액이 소비재 에 모두 지출됨을 가정한다. 즉 소비자의 의사결정은 다음과 같 이 이루어지고 이를 통해 각 소비재에 대한 수요함수 도출이 가 능하다. 〈5〉 ⋯
∙ ⋯ ∴ ∙ ∙ 단, = 정부가 부과하는 노동()에 대한 세율 = 정부가 부과하는 소득( )에 대한 세율 <그림 3> 가계의 소득과 소비 구조 다. 정부부문 정부는 소비세, 자본세, 노동세, 소득세, 관세, 배출권 판매수입 으로 정부 수입을 충당하고, 소비재(), 노동(), 자본() 에 대한 정부소비와 가계이전을 지출하고 나머지는 정부저축으로 전환한다. 정부가 수입을 각종 소비재 소비와 자본 및 노동 고용 에 지출하는 것은 가계부문처럼 콥-더글라스 형태의 효용함수를 극대화하는 과정에서 이루어진다고 가정한다. 정부 효용함수의
파라미터는 캘리브레이션 과정을 통해 기준년도의 자료가 예산제 약 하의 최적화된 균형이라 가정하고 도출한다. 배출권 시장이 도입됨에 따라 정부의 탄소배출권 수입이 추가된 것을 알 수 있 다. 〈6〉 ⋯
