목표관리제 시행에 따른
온실가스 감축효율성에 대한 실증연구
김 길 환 노 동 운
16- 18
참여연구진
연구 책임자 : 부 연 구 위 원 김길환
선임연구위원 노동운
요약 i
<요 약>
1. 연구필요성 및 목적
파리협정으로 규정된 新기후체제의 등장은 기후변화에 대한 기본적 인 대응방식을 만들었다는 점에서 의미가 있으나 아직 그 성공을 담보 하기는 어렵다. 무엇보다 기후변화 문제를 실질적으로 해결하기 위해서 는 新기후체제의 근간을 이룬다고 볼 수 있는 국가별 감축기여공약 (INDC)의 달성이 중요하다. 따라서 INDC의 달성을 위한 노력이 무엇 보다도 필요하며 관련 감축정책의 효과적 이행이 중요하다고 볼 수 있 다. 이런 측면에서 온실가스 감축정책에 대한 효과성 분석, 즉 얼마나 온실가스 감축을 성공적으로 유도했느냐를 평가해 보는 작업은 INDC 의 달성을 위해, 더 나아가 장기적인 기후변화 대응정책 마련을 위해 중요하다고 할 수 있다.
본 연구는 우리나라의 중기감축목표 달성(2020년 BAU1) 대비 30%
감축)을 위해 ‘저탄소 녹색성장 기본법’에 근거하여 지난 2012년부터 실시되어온 온실가스·에너지 목표관리제(이하 목표관리제)와 2015년부 터 실시되어온 온실가스 배출권거래제(이하 배출권거래제)의 효과성을 분석하고 비교·검토하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 두 정책의 효 과성 분석을 위해 온실가스감축효율성(Greenhouse-gas Reduction Efficiency)이라는 성과지표를 제시하고 이를 통해 두 정책의 효과성을 분석하고자 한다. 또한 온실가스감축효율성 측면에서 업종간의 비교를 시도해보고 온실가스감축효율성의 추이를 설명하기 위해 규제정책에 대응하는 기업의 전략적 관점을 제시하고자 한다.
1) Business As Usual
2. 내용 요약
본 연구는 목표관리제 시행 직전 해인 2011년부터 배출권거래제 시 행 첫 해인 2015년까지의 총 5년간의 자료(온실가스배출량, 에너지사 용량, 매출액, 유형자산, 노동자 수)를 이용하였으며 2012년 기준 251 개 목표관리 대상기업을 선정하였다. 구체적으로 산업 에너지부문의 15개 업종(반도체 디스플레이 전기전자, 석유화학, 철강, 조선, 섬유, 제지, 요업, 자동차, 발전에너지, 시멘트, 기계, 비철금속, 정유, 통신, 광업)에 포함된 기업들을 분석하였다. 한편 온실가스감축효율성의 정의 를 위해 산출거리함수(Output Distance Function)를 이용하였으며 모수 적인 방법인 확률변경분석(Stochactic Frontier Analysis)을 선택하여 추 정하였다.
분석 결과 전체 기업의 평균 온실가스감축효율성은 목표관리제 시행 첫 해(2012년)에 개선되었다가 이후 2013~2014년에 연속해서 감소하였다. 하 지만 배출권거래제가 시행된 2015년에 큰 폭으로 평균 온실가스감축효율 성이 개선됨을 확인하였다. 본 연구는 2012년과 2015년의 평균 온실가스감 축효율성이 개선된 이유에 대해 기업의 전략적 행동이라는 관점을 제시하 였다. 구체적으로 새로운 감축정책에서 발생되는 불확실성이 기업들의 감 축노력을 유인했을 가능성에 대해 언급하였다. 또한 일반적인 시장의 불확 실성과 온실가스 감축정책의 불확실성에 대해 위험회피적인 기업의 선택 및 행동은 각각 다르게 나타날 수 있음을 설명하였다. 한편 2013~2014년 기간 동안 목표관리제의 효과성이 시행 첫 해에 비해 떨어지는 것으로 분 석되었다. 이 결과 또한 기업의 전략적 대응 관점에서 목표관리제의 불확 실성이 어느 정도 제거된 상태가 기업들의 감축노력을 느슨하게 했을 가능 성을 제시하였다.
요약 iii
업종별 분석결과는 전체 대상기업에 대한 분석결과와 상당히 유사하였 다. 구체적으로 상당수 업종에서 목표관리제 시행 첫 해인 2012년에 온실 가스감축효율성이 개선된 반면 2013~2014년에는 악화되었고 배출권거래 제 시행 첫 해인 2015년에 다시 개선되고 있는 것을 확인하였다. 이 결과 역시 목표관리제 및 배출권거래제의 불확실성에 대한 기업의 전략적 대응 방식으로 설명할 수 있었다. 한편 이 결과를 통해 온실가스감축효율성 측 면에서 배출권거래제가 목표관리제보다 다소 효과적이었다고 평가할 수 있으나 배출권거래제 이후의 자료가 한 개 연도만 존재하므로 배출권거래 제의 효과성에 대한 결론을 내리는데 무리가 있다. 따라서 배출권거래제 이후의 자료를 추가 확보하여 온실가스감축효율성이 지속해서 개선되고 있는지 분석해 보는 작업이 필요하다.
3. 시사점 및 결론
본 연구의 시사점은 다음과 같이 정리할 수 있다. 첫째, 업종별 온실가 스감축효율성에 대한 검토를 통해 상대적으로 온실가스감축효율성이 우 수한 업종을 확인할 수 있었다. 관련 결과는 온실가스감축효율성의 개선 을 위해 어느 업종을 참고해야 하는지에 관한 정보를 제공하였다고 볼 수 있다. 물론 일반적으로 업종 간의 에너지사용 및 온실가스 배출구조의 특 징이 상이하여 타 업종을 직접적으로 벤치마킹하기가 어려울 수도 있다.
하지만 본 연구는 업종의 특성이 고려된 추정방법을 통해 이런 문제를 어 느 정도 해결하였다. 따라서 본 연구의 결과를 바탕으로 온실가스감축효 율성이 우수한 업종을 참고하는 것은 의미가 있을 것으로 보인다. 구체적 으로 정유업의 경우 2013년 이후 빠르게 온실가스감축효율성이 개선된 것으로 나타나 정유업계의 온실가스 감축을 위한 일련의 대응노력을 살펴
보는 것이 필요하다고 볼 수 있다. 둘째, 방법론 측면에서 온실가스감축정 책을 평가하기 위한 대안을 제시하였다. 본 연구는 거리함수에 기반을 둔 온실가스감축효율성을 제안하였고 이를 통해 목표관리제 및 배출권거래 제의 업종별 효과성을 분석하였다. 일반적으로 업종 또는 기업마다 에너 지사용 및 온실가스 배출의 특성이 상이하여 단순하게 온실가스의 감축량 만을 가지고 업종 및 기업별 정책의 효과성을 살펴보는데 무리가 있다.
따라서 업종 및 기업별 특성을 고려할 필요가 있는데 본 연구는 기업별 변수(매출액, 노동자, 유형자산 등) 및 업종별 더미변수를 이용하여 기업 및 업종별 상이성을 제거한 후 비교가능한 지표로서 온실가스감축효율성 을 제안하였다. 이 방법은 향후 온실가스감축정책의 효과성을 평가하는데 방법론적 대안이 될 수 있을 것으로 보인다.
본 연구는 두 감축정책의 효과성 분석을 통해 시사점을 제시하였지 만 몇 가지 한계점을 안고 있다. 첫째, 사용한 자료의 기간의 문제점이 다. 본 연구는 배출권거래제와 관련하여 배출권거래제 시행 첫 해의 자 료만을 이용하였기 때문에 목표관리제와 배출권거래제의 효과성을 엄 밀하게 비교·분석하는데 한계점이 있었다. 둘째, 기업의 전략적 대응이 라는 관점에서 온실가스감축효율성의 추이를 설명하였다. 하지만 각 기 업별 특징(생산 및 운영관리 특징, 에너지효율 관련 기술보유 여부, R&D 투자액 등), 업종별 당시 상황 및 경기상황 등이 온실가스감축효 율성 개선(또는 악화)에 영향을 줬을 가능성은 충분하다. 따라서 불확 실성에 대한 기업의 전략적 행동으로만 온실가스감축효율성의 추이를 일반화하여 해석하기에는 한계점이 있었다.
본 연구의 한계점은 향후 후속 연구의 필요성을 부각시킨다. 우선 배 출권거래제 시행 이후의 자료를 추가 확보하여 목표관리제와 배출권거
요약 v
래제의 비교﹡분석을 확대해보는 것이 중요하다고 볼 수 있다. 또한 기 업 내부 또는 외부 조건 등 온실가스 배출에 영향을 줄 수 있는 추가 변수들을 고려하여 분석모형에 반영한다면 기업(또는 업종)입장에서 온 실가스감축을 위해 집중해야 할 부분이 어느 곳인지 분석이 가능할 수 있다.
Abstract i
ABSTRACT
1. Research Purpose
The emergence of a new climate regime, as defined by the Paris Agreement, is meaningful in that it has made a basic way for responding to climate change, but it is still difficult to ensure its success. Above all, achieving each country’s indended nationally determined contributions(INDC), which can be regarded as the foundation of the new climate regime, is crucial to effectively address climate change. Thus, the efforts to achieve the INDC are necessary and the effective implementation of the relevant policy related to the GHG mitigation policy is important. In this respect, the analysis of the effectiveness of the GHG mitigation policy, ie, how to successfully induce GHG mitigation, is important for the achievement of the INDC and for the long-term policy responding to the climate change.
This study aims to analyze, compare, and examine the effectiveness of the greenhouse gas and energy target management system (hereinafter referred to as the "Target Management System") implemented since 2012 and the Emission Trade Scheme implemented since 2015 based on the "Low Carbon Green Growth Basic Law." In order to analyze the effectiveness of these two policies in detail, we propose a greenhouse-gas reduction efficiency(GRE) index and analyze the effectiveness of the two policies by employing GRE index. In addition, in order to explain the results of GRE index, we will providet a strategic viewpoint of the companies responding to the regulatory policies.
2. Summary
This study used the dataset (including the GHG emissions, energy consumption, sales, tangible assets, number of workers) for 5 years over the period from 2011 to 2015 and selected 251 firms under Target Managment System as of 2012. Specifically, we analyzed the firms included in the 15 sectors (including Semiconductors·displays·electronics, petrochemical, iron and steel, shipbuilding, textile, paper, ceramics, automobiles, power generation, cement, machinery, nonferrous metals, refining, telecommunications, mining) of industry and energy.
Importantly, the output distance function was used to define the concept of GRE index and the Stochastic Frontier Analysis(SFA), an parametric method widely accepted in efficiency literature, was adopted for the estimation.
The results of this study showed that the average GRE index improved in the first year (2012) of target management system, then decreased continuously in 2013 ~ 2014. However, in 2015 where the emission trading system was initially implemented, it was confirmed that the average GRE index was greatly improved. On the other hand, to explain the reason why the GRE index in 2012 and 2015 was improved, we suggested the perspective of the corporate strategic behavior.
Specifically, we pointed out the possibility that the uncertainty arising from the new mitigation policy may have enticed firms to increase their efforts. In addition, we have mentioned that the uncertainties of GHG mitigation policy may be different from those of the typical market with
Abstract iii
respect to the firms’ choices and behaviors. Meanwhile, the effectiveness of the Target Management System during the 2013 ~ 2014 period was analyzed to be lower than the first year of implementation (2015). Based on this result, we also suggested that, from the viewpoint of the corporate strategic response, the decreased uncertainties of the target management system may have led to the loosening of the companies' mitigation efforts.
Also, it was found that average GRE index improved in 2012 where the Target Management System launched, and then decreased during the period over 2013~2014 and the average GRE index improved again in 2015 where the Emission Trading System firstly began. From this finding, it could be concluded that the Emission Trading System is more effective than the Target Management System in terms of GRE index.
However, since this study employed only one year dataset after the the Emission Trading System, it was difficult to explicitly conclude the effectiveness of the Emission Trading System. Therefore, it is necessary to analyze whether GRE index improves by securing additional data set after the Emission Trading System
3. Implications and Conclusions
The implications of this study are summarized as follows. First, we could find the sectors with relatively high GRE index, investigating the GRE index by sector. Based on this result, it can be said that we know the information on which sectors should be referred to in order to improve the
GRE index. Generally, it may be difficult to benchmark other industries directly because of differences in energy use and GHG emission structure among industries. However, this study solved this problem to some extent, relying on the estimation model equipped with the dummy variable to reflect the characteristics of the industry. Therefore, it would be meaningful to refer to the industries that have excellent GRE index.
Specifically, the refining industry’s GRE index has improved rapidly since 2013 and it is thus necessary to look at the relevant activities in the refining industry. Second, this proposed an alternative method to evaluate the GHG mitigation policy. This study suggeded the concept of a GHG mitigation efficiency based on the distance function and analyzed the effectiveness of both the Target Management System and the Emission Trading System in terms of GRE index. Generally, it may be difficult to analyze the impact of the relevant policies on industry and company by using only the reduction amount of GHG because the characteristics of energy use and GHG emission are different across each industry and company. Thus, it is necessary to consider the characteristics of each industry and company. In this regards, this study attempt to propose GRE index as a comparable index after eliminating the difference of firm and industry by adding the firm-specific variables (including sales, workers, tangible asset, and so on) and industry dummy variable to the estimation model. This method is expected to be a methodological alternative to evaluate the effectiveness of GHG mitigation policies in the future.
Although this study suggests some implications with the findings
Abstract v
about the effectiveness of both mitigation policies, it has some limitations. First, it is a problem with the period of the dataset used in this study. The total dataset used in this study covers the five year(2011~2015) but the dataset related to the Emission Trading Scheme includes only one year (2015). Thus, there was a limit to strictly compare and analyze the effectiveness of the Target Management System and the Emission Trading System. Second, this study explained the trend of GRE index from the perspective of the strategic response of the company. However, it is highly possible that the characteristics of each company (production and operation management characteristics, the technology related to the energy efficiency, R&D investment, etc.), the industry conditions, and economic conditions at that time affected the efficiency improvement (or deterioration) of GRE index. Therefore, there is a limit to generalizing the trend of GRE index only through the corporate strategic reponse toward the uncertainty.
The limitations mentioned above highlight the need for further research in the future. First, it is important to implement the comparative analysis between the effectiveness between the Target Management Scheme and Emission Trading Scheme by obtaining additional data after the implementation of the Emission Trading Scheme. And it is also important to analyze what part in the company should be focused on to reduce GHG emissions if the analysis model includes additional variables that may affect GHG emissions, such as internal or external conditions
차례 i
제목 차례
제1장 서 론 ··· 1제2장 목표관리제와 배출권거래제 현황 및 기존 연구 ··· 5
제3장 온실가스 배출량 및 에너지 사용량 추이 ··· 9
1. 온실가스 배출량 추이 ··· 9
가. 산업·에너지부문 온실가스 총배출량 추이 ··· 9
나. 산업·에너지부문 업종별 온실가스 배출량 추이 ··· 10
2. 에너지 사용량 추이 ··· 12
가. 산업·에너지부문 에너지 사용량 추이 ··· 12
나. 산업·에너지부문 업종별 에너지 사용량 추이 ··· 14
제4장 온실가스감축효율성에 대한 이론적 검토 ··· 17
1. 기존문헌 연구 ··· 17
2. 온실가스감축효율성의 정의 ··· 21
3. 온실가스감축효율성 추정을 위한 전환(transformation) ··· 26
4. 확률변경함수의 추정 ··· 29
제5장 주요 연구내용 및 결과 ··· 33
1. 자료수집 ··· 33
2. 추정결과 ··· 35
가. 확률변경함수의 추정 ··· 35
나. 전체 대상기업의 평균 온실가스감축효율성 결과 ··· 40
다. 업종별 온실가스감축효율성(GRE) 결과 ··· 48
제6장 요약 및 결론 ··· 57
1. 연구결과의 요약 및 시사점 ··· 57
2. 결 론 ··· 59
참고문헌 ··· 63
부 록 - 1 ··· 68
부 록 - 2 ··· 69
부 록 - 3 ··· 84
차례 iii
표 차례
<표 2-1> 목표관리제 관리업체 지정 기준 ··· 5<표 3-1> 연도별 온실가스 총배출량 및 증가율 ··· 10
<표 3-2> 업종별 온실가스 배출량 연평균 증가율 ··· 11
<표 3-3> 연도별 에너지 총사용량 및 증가율 ··· 13
<표 3-4> 업종별 에너지사용량 연평균 증가율 ··· 14
<표 3-5> 발전에너지부문 온실가스 배출량 및 에너지사용량 ··· 16
<표 5-1> 산출 및 투입변수의 기술통계량 ··· 34
<표 5-2> 업종별 기업 수 ··· 34
<표 5-3> 확률변경함수 추정결과 ··· 36
<표 5-4> 온실가스감축효율성() 결과 ··· 41
<표 5-5> 연도별 및 전년대비 증가율 ··· 42
<표 5-6> 전년대비 총 온실가스 배출증가율과 총 에너지 사용증가율 ····47
<표 5-7> 업종별 및 순위 ··· 49
<표 5-8> 업종별 의 연평균 증가율 ··· 50
<표 5-9> 업종별 전년대비 증가율 ··· 53
[부록-1] <표-1> 업종별 더미변수의 추정결과 ··· 68
[부록-2]
<표-1> [반디전]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 69
<표-2> [석유화학]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 70
<표-3> [철강]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 71
<표-4> [조선]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 72
<표-5> [섬유]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 73
<표-6> [제지]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 74
<표-7> [요업]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 75
<표-8> [자동차]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 76
<표-9> [발전에너지]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)·· 77
<표-10> [시멘트]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 78
<표-11> [기계]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 79
<표-12> [비철금속]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중) ··80
<표-13> [정유]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 81
<표-14> [통신]의 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중)··· 82
<표-15> 전체 대상기업 전년대비 증가율 및 증가 기업 수(비중) ··83
[부록-3] <표-1> 확률변경함수 추정결과 ··· 84
<표-2> 온실가스감축효율성() 결과 ··· 85
<표-3> 연도별 및 전년대비 증가율 ··· 86
<표-4> 업종별 및 순위 ··· 86
<표-5> 업종별 의 연평균 증가율 ··· 87
<표-6> 업종별 전년대비 증가율 ··· 88
차례 v
그림 차례
[그림 2-1] 배출권거래제의 기본 원리 ··· 7[그림 3-1] 산업·에너지부문 온실가스 총배출량 추이 ··· 9
[그림 3-2] 업종별 온실가스 배출량 추이 ··· 11
[그림 3-3] 산업·에너지부문 에너지 총사용량 추이 ··· 13
[그림 3-4] 업종별 에너지사용량 추이 ··· 14
[그림 4-1] 소망재와 비소망재의 생산조합 ··· 23
[그림 5-1] 연도별 추이 ··· 42
[그림 5-2] 업종별 의 연도별 추이 ··· 51
[부록-2] [그림-1] [반디전]의 연도별 추이 ··· 69
[그림-2] [석유화학]의 연도별 추이 ··· 70
[그림-3] [철강의 연도별 추이 ··· 71
[그림-4] [조선]의 연도별 추이 ··· 72
[그림-5] [섬유]의 연도별 추이 ··· 73
[그림-6] [제지]의 연도별 추이 ··· 74
[그림-7] [요업]의 연도별 추이 ··· 75
[그림-8] [자동차]의 연도별 추이 ··· 76
[그림-9] [발전에너지]의 연도별 추이 ··· 77
[그림-10] [시멘트]의 연도별 추이 ··· 78
[그림-11] [기계]의 연도별 추이 ··· 79
[그림-12] [비철금속]의 연도별 추이 ··· 80 [그림-13] [정유]의 연도별 추이 ··· 81 [그림-14] [통신]의 연도별 추이 ··· 82
[부록-3]
[그림-1] 연도별 추이 ··· 85 [그림-2] 업종별 의 연도별 추이 ··· 87
제1장 서론 1
제1장 서 론
2014년에 발간된 제5차 IPCC1) 평가보고서에 따르면 지구 기후시스 템에 대한 인류의 영향은 명백하며 최근 기후변화 추세는 역으로 인류 에게 부정적인 영향을 끼치고 있음을 경고하였다(IPCC AR(5), 2014).
기후변화의 원인이 되는 지구온난화현상은 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 의해서 비롯되는데 동 보고서는 최근의 온실가스배출이 역사상 가장 높은 수준임을 언급하며 기후변화의 심각성을 지적하였다(IPCC AR(5), 2014). 또한 UNFCCC2)에서 2015년에 발간한 자발적 국가기여 공약(INDC: Intended Nationally Determined Contributions)에 대한 종 합보고서에 따르면 각국이 INDC를 달성한다고 하더라도 전 지구적인 온실가스배출 수준은 계속 증가할 것으로 예상하였다(UNFCCC, 2015).
이렇듯 온실가스 배출증가에 따른 기후변화 현상은 인류가 해결해야 중대한 과제로 받아들여지고 있다. 이런 측면에서 2015년 파리협정 타 결은 기후변화문제를 해결해야 한다는 전 세계적인 공감대에서 비롯됐 다고 볼 수 있다.
파리협정으로 규정된 新기후체제의 등장은 기후변화의 대한 큰 틀의 대응방식을 만들었다는 점에서 의미가 있으나 아직 그 성공을 담보하 기는 어렵다. 무엇보다 기후변화 문제를 실질적으로 해결하기 위해서 新기후체제의 근간을 이룬다고 볼 수 있는 국가별 INDC의 달성이 중 요하다. 따라서 INDC의 달성을 위한 노력이 무엇보다도 필요하며 관 련 감축정책의 효과적 이행이 중요하다고 볼 수 있다. 이런 맥락에서
1) Intergovernmental Panel on Climate Change
2) United Nations Framework Convention on Climate Change
온실가스 감축정책에 대한 효과성 분석, 즉 온실가스 감축을 얼마나 성 공적으로 유도했느냐를 평가해 보는 작업은 INDC의 달성을 위해, 더 나아가 장기적인 기후변화 대응정책 마련을 위해 필요하다고 할 수 있 다.
본 연구는 우리나라의 중기감축목표 달성(2020년 BAU3) 대비 30%
감축)을 위해 ‘저탄소 녹색성장 기본법’에 근거하여 지난 2012년부터 실시되어온 온실가스·에너지 목표관리제(이하 목표관리제)와 2015년부 터 실시되어온 온실가스 배출권거래제(이하 배출권거래제)의 효과성을 분석하고 비교·검토하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 본 연구는 목 표관리제와 배출권거래제의 효과성 분석을 위해 온실가스감축효율성 (Greenhouse-gas Reduction Efficiency)의 개념을 정의하고 이를 통해 두 정책의 효과성을 분석해 보고자 한다. 또한 온실가스감축효율성 측 면에서 업종간의 비교를 시도해보고 두 정책의 불확실성에 대한 기업 의 전략적 대응이라는 관점에서 온실가스감축효율성의 추이를 설명해 보고자 한다.
본 연구는 목표관리제 시행 직전 해인 2011년부터 배출권거래제 시 행 첫 해인 2015년까지의 총 5년간의 자료(온실가스배출량, 에너지사 용량, 매출액, 유형자산, 노동자 수)를 이용하였으며 2012년 기준 251 개 목표관리 대상기업을 선정하여 분석하였다. 구체적으로 산업 에너 지부문의 15개 업종(반도체 디스플레이 전기전자, 석유화학, 철강, 조 선, 섬유, 제지, 요업, 자동차, 발전에너지, 시멘트, 기계, 비철금속, 정 유, 통신, 광업)에 포함된 기업들을 대상으로 하였다. 한편 온실가스감 축효율성의 정의를 위해 산출거리함수(Output Distance Function)을 이 용하였으며 모수적인 방법인 확률변경분석(Stochactic Frontier
3) Business As Usual
제1장 서론 3
Analysis)을 선택하여 추정하였다.
본 연구는 다음과 같이 구성되어 있다. 제2장에서 목표관리제와 배출 권거래제에 대한 간략한 현황과 관련 기존연구를 검토한 뒤, 제3장에서 분석대상이 된 251개 기업 자료를 바탕으로 총 온실가스배출량 및 총 에너지사용량, 업종별 온실가스배출량 및 에너지사용량의 추이를 살펴 본다. 이후 제4장에서는 온실가스감축효율성의 이론적 배경을 설명하 기 위해 관련 문헌을 살펴보고 거리함수의 바탕을 둔 온실가스감축효 율성을 제시한다. 또한 온실가스감축효율성의 추정을 위한 모수적 (parametric) 방법론 적용을 위해 관련 전환(transformation)방법을 소개 한다. 제5장은 추정된 결과를 바탕으로 목표관리제와 배출권거래제의 효과성을 살펴보고 업종별로 비교·검토한다. 끝으로 제6장은 주요 결과 를 요약하면서 이를 통해 시사점을 제시하고 향후 필요한 연구방향성 을 언급하면서 끝을 맺는다.
제2장 목표관리제와 배출권거래제 현황 및 기존 연구 5 구분
2011.12.31까지 2012.1.1 부터 2014.1.1 부터
업체기준 사업장
기준 업체기준 사업장
기준 업체기준 사업장
기준 온실가스
(t-CO2) 125,000 25,000 87,500 20,000 50,000 15,000 에너지
(TJ) 500 100 350 90 200 80
제2장 목표관리제와 배출권거래제 현황 및 기존 연구
목표관리제는 우리나라가 국제사회에 제시한 2020년 감축목표인 BAU 대비 20%를 달성하기 위한 주요 정책수단으로써 ‘저탄소 녹색성 장 기본법’에 근거하여 2010년 1월에 제정되었다. 관련 법 제정 이후 2010년 9월에 ‘온실가스·에너지 목표관리업체가 최초 지정되었고 2011 년 9월에 관리업체별로 2012년 감축목표가 설정되어 본격적으로 실시 되었다. 목표관리제는 정부와 관리업체의 협의과정을 거처 온실가스 배 출량 및 에너지소비량 목표를 설정한 후 관리업체의 이행을 유도하도 록 하는 제도이다(임재규 2012).
목표관리제 대상기업은 아래 표에서 확인할 수 있듯이 일정기준에 의해 업체 및 사업장으로 선정된다.
<표 2-1> 목표관리제 관리업체 지정 기준
출처:환경공단 홈페이지4)
4) http://www.keco.or.kr/kr/business/climate/contentsid/1516/index.do
2015년 이후 온실가스배출 및 에너지 사용량이 높은 대규모 관리업 체들은 배출권거래 대상으로 이전하였으며 현재는 중소규모 사업장이 목표관리제 적용을 받고 있다. 2015년 12월 18일 현재 관리업체 변경 고시 기준으로 목표관리제 대상기업은 총 1,107개에 이른다(환경공단 홈페이지5)).
현재까지 목표관리제의 정책효과성에 대한 연구는 활발하지 않은 편이나 일부 시도가 있었다. 대표적으로 진상현·김성균(2015)은 목표관 리제에 직접 참여하였던 ‘검증 심사원’ 대상 설문조사를 통해 목표관리 제가 경제·산업에 긍정적인 영향을 주었고 에너지 절약에도 효과적이 었다고 평가하였다. 윤순진·원길연(2012)은 이명박 정부의 기후변화 정 책 전반에 대한 전문가 설문조사에 목표관리제에 대한 평가항목을 수 록하여 목표관리제의 효과성을 알아보고자 했다.
한편 목표관리제와 관련된 국내 실증논문을 살펴보면 대표적으로 강 인규 등(2014)을 꼽을 수 있다. 강인규 등(2014)는 목표관리제하의 발 전·에너지업종 기업을 대상으로 자료포락분석(Data Envelop Analysis) 을 실시하여 효율적인 수준6)에 도달하기 위한 온실가스 배출량과 에너 지 사용량을 제시하였다. 이재영 등(2010)은 목표관리제 시행에 따른 철도업체의 효과적 대응방안을 제시하였다. 한편 안병욱 등(2014)은 대 학건물의 전력사용에 따른 온실가스 배출량 추이를 목표관리제 도입 전후로 분석하였다.
위에서 살펴봤듯이 목표관리제의 효과성에 대한 기존 문헌들은 설문 조사를 통한 접근방식을 선택했다. 하지만 본 연구는 보다 실증적인 분
5) http://www.keco.or.kr/kr/business/climate/contentsid/1516/index.do
6) 강인규 등(2014)는 에코효율성의 개념을 제시한 후 효율적인 기업과 비효율적인 기 업을 비교·검토하였다.
제2장 목표관리제와 배출권거래제 현황 및 기존 연구 7
석방법을 이용하여 목표관리제의 효과성을 분석하였다는 점에서 차이 를 보인다고 할 수 있다. 또한 목표관리제와 관련된 다수의 실증논문이 특정 부문(발전·에너지, 철도산업, 대학건물)을 분석대상으로 삼았으나 본 연구는 산업·에너지 부문의 15개 업종을 대상으로 하고 있어 분석 대상의 폭을 넓혔다고 볼 수 있다.
[그림 2-1] 배출권거래제의 기본 원리
자료출처: 환경공단 홈페이지7)
한편 배출권거래제도는 우리나라 중기감축목표 달성을 위한 주요 정 책수단으로 ‘저탄소 녹색성장 기본법’ 근거하여 제정되었으며 2015년 1월 1일부터 본격 시행중이다. 기본적으로 배출권거래제는 배출권의 시장거래를 바탕으로 업체 간 기술 및 여건의 상이성에 따른 감축비용
7) https://www.keco.or.kr/kr/business/climate/contentsid/1520/index.do
의 차이를 이용해 비용효과적으로 감축을 유도하는 제도로 알려져 있 다(임재규 2012).
제 1차 배출권거래제 계획기간(2015~2017) 동안 할당된 배출량 수량 은 약 16억 8,700만 톤이며 할당대상 업체는 최근 3년 배출량 평균이 125,000tCO2 이상 업체 또는 25,000 tCO2 사업장을 포함한다(환경부, 2014). 2015년 10월 현재 배출권거래제 참여 업체의 수는 525개이다 (KEI 포커스, 2015).
배출권거래제와 관련된 기존 국내 연구는 다수 존재한다. 우선 심성 희(2012)는 배출권거래제의 효과성을 저해하는 요인들을 살펴보고 제 도 도입의 효과성을 높이기 위한 시사점8)을 제시했다. 강희찬 등(2013) 은 기후정책의 효과적 이행을 위해 배출권거래제와 신재생공급의무화 (RPS9))제도 및 탄소세의 혼합 방안을 검토한 뒤 관련 실증분석을 통하 여 온실가스 감축정책의 최적 방안을 제시하였다. 임재규·김정인(2003) 은 배출권거래제와 탄소세를 중심으로 두 정책의 포트폴리오가 적용될 경우 우리나라 경제와 관련 에너지소비 및 온실가스 배출량에 미치는 파급효과를 분석하였다.
위에서 언급한 배출권거래제 관련 국내 연구는 배출권거래제 시행에 앞서 제도의 효과적 이행을 위해 필요한 요소들을 검토해보고 최적의 효과를 내기위한 다양한 정책적 제안을 포함하고 있다. 또한 배출권거 래제 시행이 향후 미칠 다양한 파급효과를 분석하기도 하였다. 하지만 본 연구는 배출권거래제 시행 첫 해인 2015년 자료를 바탕으로 배출권 거래제의 효과성에 대한 실증적 분석을 시도한다는 점에서 차이를 보 인다고 할 수 있다.
8) 심성희(2012)는 배출권거래제의 효과성을 높이기 위해 세 가지 왜곡 요인(거래비용, 시장지배력, 규제)들을 제시하였다.
9) Renewable portfolio standard
제3장 온실가스 배출량 및 에너지 사용량 추이 9
제3장 온실가스 배출량 및 에너지 사용량 추이
1. 온실가스 배출량 추이
가. 산업･에너지부문 온실가스 총배출량 추이
[그림 3-1] 산업･에너지부문 온실가스 총배출량 추이
자료출처:저자작성
<그림 3-1>은 본 연구의 분석 대상기업이 속한 산업 에너지부문의 2011~2015년의 온실가스 총배출량추이10)를 보여주고 있다. 그림을 통해 알 수 있듯이 온실가스 총배출량은 2011년 이후 2014년까지 지속해서 증가하다가 배출권거래제가 시행된 2015년에 감소한 것으로 나타났다.
10) 본 연구에서 제시하는 총 배출량 추이는 분석대상이 되는 251개 기업배출량의 합 을 의미한다.
연도 tCO2 전년대비 증가율
2011 504,467,897 ･
2012 510,511,702 1.2%
2013 519,325,787 1.7%
2014 521,122,691 0.3%
2015 494,929,810 -5.0%
연평균증가율 -0.48% ･
<표 3-1> 연도별 온실가스 총배출량 및 증가율
<표 3-1>는 온실가스 총배출량의 연도별 총량, 연평균 증가율과 전 년대비 증가율 보여주고 있다. 표에서 확인할 수 있듯이 목표관리제 시 행 3년차인 2014년에 산업 에너지부문의 온실가스 총배출량은 약 521 백만 톤CO2e로 가장 높은 수준을 보였으나 배출권거래제 시행 첫 해인 2015년에 전년대비 5.0% 감소한 약 494백만CO2e를 보였다. 한편 연평 균 증가율은 –0.48%을 보였다.
위에서 확인할 수 있듯이 목표관리제 기간(2011-2014)동안 증가추 세를 보였던 온실가스 총배출량이 배출권거래제 시행 이후 감소하였다 는 것은 시사하는 바가 크다.
나. 산업･에너지부문 업종별 온실가스 배출량 추이
<그림 3-2>는 2014~2015년 사이 업종별 온실가스 배출량 추이를 보 여주고 있다. 그림을 통해 발전 에너지부문의 배출량이 가장 높으며 철 강 및 석유화학이 그 뒤를 차지하고 있는 것을 알 수 있다.
제3장 온실가스 배출량 및 에너지 사용량 추이 11 업 종 반디전* 석유
화학 철강 조선 섬유 제지 요업 자동차
연평균
증가율 1.64% 0.69% -0.38% -1.82% -2.32
% -0.86
% -0.98
% -1.59
%
업 종 발전
에너지 시멘트 기계 비철금
속 정유 통신 광업
연평균
증가율 -0.36% 1.48% -4.23% 4.53% -9.15
% 2.01% -8.91
% [그림 3-2] 업종별 온실가스 배출량 추이
자료:저자작성
<표 3-2> 업종별 온실가스 배출량 연평균 증가율
*반도체, 디스플레이, 전기전자
한편 <표 3-2>에서 확인할 수 있듯이 2011~2015년 사이 배출량이 감소한 업종은 총 8개 (철강, 조선, 섬유, 제지, 요업, 자동차, 발전에너 지, 기계, 정유, 광업)이다. 8개 업종 중 가장 높은 연평균 감소율을 보 이는 업종은 정유(-9.15%)이며 가장 낮은 연평균 감소율은 발전 에너 지(-0.36%)에서 나타나고 있다. 반면 나머지 7개의 업종(반도체 디스플 레이 전기전자, 석유화학, 시멘트, 비철금속, 통신)은 연평균 배출량이 증가한 것으로 나타났다. 그 중 비철금속이 가장 빠르게 배출량이 증가 한(4.53%) 것으로 나타났으며 석유화학이 가장 낮은 증가율(0.69%)을 보였다.
2. 에너지 사용량 추이
가. 산업･에너지부문 에너지 사용량 추이
<그림 3-3>을 통해 산업 에너지부문의 총에너지 사용량11)은 2011~2012 년에 증가하다가 2013년 이후부터 감소하고 있는 것을 알 수 있다.
총에너지 사용량은 2013년에 가장 많은 약 673만TJ을 소비하였고 배출권거래제 시행 첫해인 2015년에 가장 낮은 수준(약 600만TJ)을 보 였다. 한편 2014년, 2015년 2년 연속 전년대비 총에너지 사용량은 감 소하였으며 2014년 총에너지 사용량의 전년대비 감소폭은 -8.5%로 2015년의 감속폭(-1.5%)보다 컸음을 알 수 있다(<표 3-3 참조>).
11) 본 연구에서 제시하는 총에너지 사용량 추이는 분석대상이 되는 251개 기업의 에 너지사용량의 합을 의미한다.
제3장 온실가스 배출량 및 에너지 사용량 추이 13
연도 TJ 전년대비 증가율
2011 6,454,471 ･
2012 6,669,179 3.3%
2013 6,735,182 1.0%
2014 6,160,432 -8.5%
2015 6,068,102 -1.5%
연평균증가율 -1.53% ･
[그림 3-3] 산업･에너지부문 에너지 총사용량 추이
단위:TJ
자료출처:저자작성
<표 3-3> 연도별 에너지 총사용량 및 증가율
업 종 반디전
*
석유
화학 철강 조선 섬유 제지 요업 자동차
연평균
증가율 4.88% 2.90% -8.88% -012% -0.55% -2.72% -0.41% 0.48%
업 종 발전
에너지 시멘트 기계 비철
금속 정유 통신 광업
연평균
증가율 -1.92% 2.00% -2.17% 5.01% 5.13% 3.65% -6.19%
나. 산업･에너지부문 업종별 에너지 사용량 추이
[그림 3-4] 업종별 에너지사용량 추이
단위:TJ
자료출처:저자작성
<표 3-4> 업종별 에너지사용량 연평균 증가율
*반도체, 디스플레이, 전기전자
제3장 온실가스 배출량 및 에너지 사용량 추이 15
<그림 3-4>에서 확인할 수 있듯이 발전·에너지부문의 에너지사용량 이 다른 업종의 비해 월등히 높은 것을 알 수 있다. 그 다음으로 철강, 석유화학, 정유의 순서를 확인할 수 있다.
업종별 연간 에너지 사용증가율을 살펴보면 15개 업종 가운데 총 8개 업종(철강, 조선, 섬유, 제지, 요업, 발전에너지, 기계, 광업)이 음의 증가 율을 보이고 있다. 이들 8개 업종 가운데 철강의 연평균 증가율이-8.88%
로 감소폭이 가장 컸다(<표 3-4> 참조). 이는 2013~2014년 사이 철강부 문의 에너지사용이 큰 폭으로 줄어든 것에서 비롯된 것으로 보인다(<그 림 3-4> 참조). 철강부문에 이어 두 번째로 큰 감소폭을 보이는 업종은 광업이나 본 연구에서 사용한 자료는 1개의 광업기업만을 포함하고 있어 광업업종 전체의 추세를 단정 짓기 어렵다(제5장 <표 5-2> 참조).
그 다음으로 기계(-2.72%), 제지(-2.72%) 등이 비슷한 감소폭을 보이 고 있으며 조선(-0.12%), 섬유(-0.55%), 요업(-0.41%) 이 상대적으로 낮 은 감소폭을 보였다.
한편 에너지 사용량이 가장 높은 발전·에너지는 연평균 1.92%의 에 너지 사용량의 감소를 보이고 있는 것으로 나타났다. <그림 3-4>에서 확인할 수 있듯이 발전·에너지 부문의 에너지 사용량은 2014년 이후 감소추세로 전환되었다. 구체적으로 2013~2014년 사이에 6.1% 감소 하였고 2015년에는 감소폭이 소폭 확대되어 6.7%를 보였다(<표 3-5>
참조). 한편 발전·에너지부문의 온실가스배출량도 2014년 이후 감소추 세로 전환되었으며(2014년 전년대비 증가율 –2.85%), 2015년에는 – 3.72%의 증가율을 보여 감소폭이 확대되었다(<표 3-5> 참조). 즉 우 리나라 발전부문의 높은 화석연료 의존도를 고려했을 때 2014~2015 년의 온실가스 배출량 감소는 동 기간의 에너지사용량 감소에서 비롯 된 것으로 보인다.
온실가스 배출량(tCO2) 온실가스 배출량
전년대비 증가율 에너지 사용량(TJ) 에너지사용량
전년대비 증가율
2011 248,903,087 · 3,184,737 ·
2012 255,493,259 2.65% 3,302,821 3.7%
2013 262,321,691 2.67% 3,366,020 1.9%
2014 254,854,826 -2.85% 3,159,447 -6.1%
2015 245,364,751 -3.72% 2,946,828 -6.7%
연평균
증가율 -0.36% · -1.92% ·
<표 3-5> 발전에너지부문 온실가스 배출량 및 에너지사용량
된 것으로 보인다.
한편 나머지 7개 업종(반도체·디스플레이·전기전자, 석유화학, 자동 차, 시멘트, 비철금속, 정유, 통신)은 에너지사용량이 증가한 것으로 나타났다(<표 3-5> 참조). 이들 업종 중 정유가 가장 빠른 에너지 사 용증가율(5.13%)을 보인 반면 자동차가 가장 낮은 에너지 사용증가율 (0.48%)을 보였다.
제4장 온실가스감축효율성에 대한 이론적 검토 17
제4장 온실가스감축효율성에 대한 이론적 검토
1. 기존문헌 연구
본 연구에서 제시하는 온실가스감축효율성의 이해를 위해 크게 세 가지 주제의 기존 연구들을 살펴볼 볼 필요가 있다. 첫 번째는 생산 과정에서 필연적으로 발생되는 오염물질 또는 비소망재(undesirable goods)의 생산(또는 배출) 효율을 다루는 연구들이고 두 번째는 비소 망재 중에서도 온실가스 또는 이산화탄소의 배출효율을 분석한 연구 들이다. 마지막으로 온실가스감축효율성의 정의 및 추정을 위해 본 연 구에서 각각 차용하고 있는 거리함수 및 확률변경분석에 기반을 둔 효율성 분석연구들이다. 통상적으로 아래에서 살펴볼 기존 연구들은 (배출)효율성에 관한 다양한 개념들을 제시하고 있는데 기본적으로 비 소망재를 적게 생산 또는 배출하는 국가 또는 업체일수록 관련 효율 성수준을 높게 평가한다.
첫 번째로 오염물질 또는 비소망재의 생산(또는 배출)을 고려한 효 율성 연구들이다. 우선 대표적으로 Färe et al.(2005)의 연구를 들 수 있
다. Färe et al.(2005)는 미국 209개의 발전소 자료를 이용하여 발전량
과 부산물로 발생되는 오염물질인 이산화황(SO2)을 고려하여 각 발전 소의 기술적 효율성을 측정하였다. Färe et al.(2005)의 특징은 오염물 질인 비소망재와 일반적인 생산물인 소망재(desirable goods)를 구분 하여 두 가지의 산출물을 동시에 고려한 상태에서 기술적 효율성을 정의하였다는 점이다. 구체적으로 Färe et al.(2005)는 비소망재를 줄
이면서 동시에 소망재를 늘리는 개념의 효율성을 제시하였으며 이후 다수의 논문이 Färe et al.(2005)의 효율성 개념을 차용하여 논의를 진 행하였다(Wang et al, 2013; 신영철, 2013).
한편 Aso(2014)은 확률변경비용함수(Stochastic frontier cost function)을 이용하여 스페인 146개 산업공장에서 배출하는 오염물질 (이산화탄소(CO2), 황산화물(SOx), 질소산화(NOx))의 배출효율을 측 정하였다. Reinhard et al.(2000)는 네덜란드 낙농업자들의 환경효율성 을 측정하였는데 질소(nitrogen), 인산염(phosphate), 총에너지 사용량 등의 자료를 이용하였다. 구체적으로 환경에 해를 끼치는 요소(질소, 인산염)의 실제 투입된 양 대비 최소로 투입될 수 있는 양의 비율을 환경 효율성으로 제안하였다(Rinhard et al., 2000).
두 번째로 온실가스 및 이산화탄소 배출에 대한 효율성을 분석한 연구들이다. Herrala and Goel (2012)는 전 세계 170개국의 1997년과 2007년의 이산화탄소 배출량을 이용하여 이산화탄소 배출효율성을 추 정하였다. Herrala and Goel (2012)는 각국의 GDP, 국토면적, 인구수 등이 이산화탄소배출에 어떤 영향을 미치는지를 계량적 방법으로 추 정한 후 이산화탄소 효율성을 구축하여 분석을 실시하였다. 구체적으 로 아프리카 지역이 가장 높은 이산화탄소 배출효율을 보인 반면 중 국이 가장 낮은 이산화탄소 배출효율을 보인다고 결론지었다. Shortall and Barnes (2013)은 스코틀랜드 낙농업자들의 자료를 이용하여 에코 효율성을 제시하였는데 환경에 영향을 미치는 요소로 온실가스를 고 려하였고 기술적 효율성(technical efficiency)12)이 높을수록 온실가스 의 배출효율도 높다는 것을 보였다. 국내 연구로는 민동기 (2011), 신
12) 기술적 효율성은 동일한 투입요소하에 산출물을 최대한 확대할 수 있는 정도를 나 타낸다.
제4장 온실가스감축효율성에 대한 이론적 검토 19
영철(2013), 강인규 등(2014)이 있다. 민동기 (2010)는 국내 45,505개 의 제조업 사업체의 기술적 효율성을 분석하였고 이를 바탕으로 온실 감축잠재량을 추정하였다. 신영철 (2013)은 목표관리제하에 있는 국내 철강 기업을 대상으로 Färe et al.(2005)가 제시한 방법론에 근거하여 온실가스의 배출효율성을 분석하였다. 마지막으로 강인규 등(2014)은 목표관리제 대상의 35개 발전·에너지 기업의 에코효율성(Shortall and Barnes, 2013)을 추정하였으며 결과를 바탕으로 온실가스배출량 및 에너지사용량의 절감여부를 살펴봤다. 방법론적으로는 민동기 (2010), 신영철 (2013), 강인규 등(2014)은 모두 비모수적인(non-parametric) 방법인 자료포락분석(DEA: Data Envelope Analysis)을 활용하였다.
마지막으로 본 연구에서 제시하는 온실가스감축효율성의 이론적 기 반을 제공하는 거리함수(Distance Function) 및 추정기법으로 차용된 확률변경분석(Stochastic Frontier Analysisd)에 대한 기존연구를 살펴 볼 필요가 있다. 생산이론에 기반을 둔 거리함수의 개념은 효율성분석 에 널리 응용되어왔다. Shephard (1969)는 거리함수의 정의 및 성질 등 이론적 기반을 제공하였고 구체적인 투입거리함수(input distance function) 및 산출거리함수(output distance function)의 개념을 소개하 였다. 특별히 투입거리함수의 개념은 에너지효율분석에 자주 응용되 어 왔다. Zhou et al. (2012)는 OECD국가의 에너지효율을 투입거리함 수의 개념을 통해 추정하였고 비모수적인 방법론과의 비교분석을 시 도하였다. Lee and Zhang (2012)도 투입거리함수를 추정함으로써 이 산화탄소의 감축가격(shadow price)을 제시하였고 Lin and Long (2015)는 중국 석유화학산업의 에너지효율을 지역별로 추정·분석하였 다.
일반적으로 거리함수의 추정은 비모수적인 방법인 자료포락분석을 이용하는 경우가 많지만 모수적인(parametric) 추정 방법을 활용하기 도 한다. 한편 모수적인 추정을 위해서는 거리함수 식에 대한 적절한 전환(transformation)이 필요한데 이에 대한 방법을 소개한 연구로 Coelli and Perelaman (1999)을 들 수 있다. Coelli and Perelaman (1999)는 다수의 산출물 및 투입물이 존재할 경우 산출거리함수 및 투입거리함수를 모수적으로 추정하기 위한 방법을 소개하였다. 방법 론적으로 본 연구는 Coelli and Perelaman (1999)가 제시한 전환방법 을 이용하여 거리함수를 추정하였다.
한편 거리함수 추정을 위해 전환된 식의 형태는 일반적인 확률변경 함수(stochastic frontier function)의 식과 같다. 따라서 거리함수에 대 한 추정방법은 확률변경함수의 일반적 추정방법과 동일하다고 볼 수 있다. 본 연구는 251개 기업의 2011~2015년 자료를 이용하였기 때문 에 패널자료를 다루는 확률변경함수에 대한 기존 연구를 살펴볼 필요 가 있다. 먼저 Schmidt and Sickels (1984)는 상수항에 비효율항이 포 함되었다고 가정한 고정효과모형(Fixed-Effect Model)을 고려하였는데 비효율항에 특정 분포를 가정하지 않은 모형(Distribution-free model) 을 제안하였다. 한편 비효율항에 확률분포를 가정하여 패널자료의 확 률변경분석을 시도한 연구는 다수 존재한다(Battese and Coelli, 1992;
Cornwell et al., 1990; Lee and Schmidt, 1993; Kumbhakar, 1990). 관 련 대부분의 연구에서 비효율항에 확률분포를 부여한 후 비효율성이 시간에 따라 변화한다고 가정하였다. 한편 Green (2005)는 확률변경 함수에 고정효과(true-fixed effect) 및 임의효과(true-random-effect)를 고려한 모형을 제시하였는데 일반적으로 패널모형에서 널리 사용되는
제4장 온실가스감축효율성에 대한 이론적 검토 21
고정효과(true-fixed) 및 임의효과(random-effect) 개념을 확률변경분석 에 접목하였다. 본 연구는 Green (2005)이 제시한 방법론 중 고정효과 모형을 차용하여 분석을 시도하였다.
2. 온실가스감축효율성의 정의
본 연구에서 제시하는 온실가스감축효율성(GRE: Greenhouse-gas Reduction Efficiency)의 개념은 목표관리제 및 배출권거래제의 시행 이 기업들의 온실가스 감축노력을 유도할 수 있다는 가정에서 출발한 다. 이 가정위에서 기업들이 어느 정도로 온실가스를 감축했는지를 측 정하는 것이 온실가스감축효율성의 기본 개념이다. 구체적으로 일반 적인 산출물(또는 소망재) 수준을 유지하면서 온실가스를 얼마나 많이 감축했는지를 나태나는 것이라고 볼 수 있다. 한편 실질적인 온실가스 감축효율성의 측정은 현재의 온실가스배출수준과 가장 적게 온실가스 를 배출하는 수준과의 비교를 통해 얻게 된다.
위의 개념을 설명하기 위해 본 연구는 거리함수(distance function) 를 이용하고자 한다. 일반적으로 거리함수에 기반을 둔 효율성을 정의 할 때 두 가지 개념이 존재한다. 첫째는 산출거리함수(output-distance function)이며 둘째는 투입거리함수(input-distance function)이다. 산출 거리함수는 생산에 사용되는 투입량을 유지한 상태에서 산출량을 최 대한 늘려갈 수 있는 수준을 나타낸다. 그리고 투입거리함수는 산출량 을 고정시킨 상태에서 투입액을 최대한 줄일 수 있는 정도로 정의된 다. 본 연구는 기업이 일반적인 산출물을 생산할 때 동시에 부산물 (by-product)로서 온실가스가 배출된다고 간주한다. 이는 기업이 동시 에 두 가지의 결과물(일반적 산출물, 온실가스)을 생산하게 된다는 것
을 의미한다. 따라서 온실가스배출을 기업의 생산과정을 통해 발생되 는 산출물로 보기 때문에 관련 효율성을 정의하기 위해서는 산출거리 함수를 고려해야 한다.
산출거리함수에 바탕을 둔 온실가스감축효율성을 이해하기 위해
<그림 4-1>을 살펴보자. <그림 4-1>는 소망재(desirable output)와 비 소망재(undesirable ouput)의 생산조합을 보여주고 있으며 소망재는 본 연구의 일반적 산출물을, 비소망재는 온실가스배출을 의미한다. 이론 적으로 비소망재를 고려하는 효율성 모형에서는 결합성(null-jointenss) 조건을 가정하게 된다(Färe et al., 2005). 결합성 조건은 소망재 생산 시 반드시 비소망재가 만들어지게 된다는 것을 의미한다. 또한 소망재 와 비소망재의 약가처분성(weakly disposable) 조건을 가정한다 (Shephard 1970; Färe et al., 2005). 이 조건은 비소망재를 줄이기 위 해서는 그 만큼의 소망재가 줄어들어야 함을 의미하는데 비소망재 감 소를 위해서는 반드시 비용이 소요된다는 것으로 해석할 수 있다. 본 연구에서도 위에서 제시한 결합성(null-jointenss) 및 약가처분성 (weakly disposable)을 가정하고 온실가스감축효율성을 정의하기로 한 다.
제4장 온실가스감축효율성에 대한 이론적 검토 23 [그림 4-1]> 소망재와 비소망재의 생산조합
자료출처:저자작성
<그림 4-1>에서 는 소망재를 는 비소망재를 의미한다. 는 소망재를 최대로 산출하며 비소망재를 최소로 산출하는 생산조합 수 준 또는 최적 생산기술 수준을 나타낸다. 만약 한 기업이 선상에 서 생산을 한다면 소망재를 최대로 생산하면서 비소망재를 최소로 생 산하는, 가장 최적의 생산기술을 보유한 기업으로 평가할 수 있다. 따 라서 는 최적의 생산기술을 나타내므로 의 아래 영역이 일반 적인 생산가능집합이 된다.
여기에서 의 생산수준을 보유한 기업을 생각해 보자. 이 기업은
의 소망재를 생산할 수 있는 반면 그와 동시에 만큼의 비소 망재를 생산하게 된다. 이 경우 최적의 비소망재 저감기술을 보유한 기업이라면 생산을 유지하면서 비소망재 생산을 만큼 줄일 수 있을 것이다(이를 다시 표현하면 최적의 비소망재 저감기술을 보 유한 기업은 만큼의 소망재 생산을 유지하면서 동시에 만큼 의 비소망재만을 생산하게 된다는 것이다). 따라서 현재 에 위치한 기업은 최적의 비소망재 저감기술을 보유한 기업에 비해 만큼의 비소망재를 더 생산하고 있다는 것을 알 수 있다. 이때 의 비 율은 에 위치한 기업이 현재의 소망재 산출수준을 유지하면서 현재 의 비소망재 산출수준을 최대한으로 줄일 수 있게 만드는 값(scalar)이 다. 구체적으로 현재의 비소망재 산출수준인 을 로 나누 어 주면 만큼의 비소망재 수준을 얻게 되는데 는 현재의 소 망재 산출 수준을 유지하면서 가장 적게 비소망재를 산출하는 수준이 다. 다르게 표현하면 만큼의 비소망재를 산출하는 A에 위치한 기 업이 최적의 비소망재 저감기술을 보유한 기업의 기술을 사용할 경우 소망재 산출수준을 유지하면서 현재의 비소망재 산출 수준을 최대로 줄일 수 있게 만드는 값이 라고 볼 수 있다. 또한 비율
은 최적의 비소망재 산출수준과 현재의 비소망재 산출수준과 의 차이를 의미하므로 최적 수준에 비해 얼마나 많은 비소망재를 산 출하고 있는가를 나타낸다. 따라서 의 역수인 의 비 율은 최적의 비소망재 산출수준에 비해 현재의 비소망재 산출수준이 어느 정도인지를 나타내는 효율성 개념으로 볼 수 있다. 즉, 만약
의 값이 ‘1’이라면 가장 효율적으로 비소망재를 산출하는 100%의 효율수준 나타내는 것이고, 값이 1보다 작은 ‘0.7’
제4장 온실가스감축효율성에 대한 이론적 검토 25
라면 최적 수준에 비해 효율성 수준이 70% 정도임을 나타내는 것이 다. 본 연구에서 제안하는 온실가스감축효율성의 개념은 위에서 설명 된 것과 동일하며 구체적으로 최적의 온실가스배출 수준에 비해 어느 정도로 온실가스를 현재 배출하고 있는지를 비교하는 것이라고 볼 수 있다.
한편 비소망재 산출수준을 최대로 줄일 수 있게 만드는 값인
를 거리함수(distance function)의 형태로 표현하면 다음과 같 다.
max∈ (1)
식(1)에서 의 값이 <그림 4-1>의 의 비율이며 거리함수는
의 최대값을 찾게 된다. 즉 거리함수는 현재의 비소망재 산출수준을 최대로 줄일 수 있게 하는 값이다13).
그리고 식(1)에서 생산가능 집합인 는 아래와 같이 표현 될 수 있다.
투입물 를투입하여산출물 을생산
이때 와 는 일반산출물(소망재)와 온실가스배출(비소망재)를 나 타내며, , , 는 자본, 노동, 에너지를 의미한다.
13) 은 최적의 비소망재 산출수준과 현재의 비소망재 산출수준과의 거리를 의미함으로 일반적인 확률변경함수 분석에서 사용되는 비효율성의 개념으로 볼 수 있다.
한편 거리함수는 생산물 또는 산출물 벡터에 대해서 선형동차조건 (linear homogeneity condition)을 만족하는데(Coelli and Perelman, 1999; Kumbhakar et al., 2015) 이 조건은 본 연구에서 온실가스감축 효율성을 모수적으로 추정하기 위해 반드시 필요한 거리함수의 중요 한 성질이다.
3. 온실가스감축효율성 추정을 위한 전환(transformation)
본 연구는 모수적인 접근으로 거리함수의 값을 추정하기 때문에 적 절한 전환(transformation)을 통해 추정 가능한 식을 얻어야 한다. 이 를 위해 식(1)을 아래와 같이 표현하자.
where (2)
여기에서 는 각각 산출물 및 투입물 벡터이다. 앞서 언급했듯 이 거리함수는 산출물 벡터에 대해 선형동차조건의 성질을 갖게 됨으 로 아래의 식을 만족한다.
(3)
여기에서 놓은 뒤, 위의 식 양변에 자연로그를 취한 후 정리 하면 아래 식을 얻을 수 있다.
제4장 온실가스감축효율성에 대한 이론적 검토 27
ln ln ln
(4)Coelli and Perelman (1999)가 제시한 것처럼 ln가 초월로그함수(translog function)를 따른다고 가정하면 아래와 같은 식 을 얻게 된다.
ln ln ln lnln ln
ln ln
lnln
lnln
lnln lnln lnln
ln ln lnln lnln ln ln
(5)
여기에서 ln 으로 정의하면 식(4)은 아래와 같은 식으로 표현될 수 있다.
ln ln
(6)그리고 위 식을 아래 식으로 정리할 수 있다.
ln ln
(7) 또한 식(5)와 식(7)을 이용하면 아래 식을 얻을 수 있다. ln ln lnln ln
lnln
lnln
lnln lnln lnln ln ln
여기에서 를 의미한다. 는 산출물을 온실가스배출량으로 나누어준 것이다. 본 연구는 매출액을 산출물로 간주하기 때문에 는 배출원단위14)의 역수로 정의될 수 있다.
그리고 식(8)에 오차항()을 추가한 후 기업() 및 시간()에 대한 첨자를 추가하면 아래 식을 얻게 된다.
ln
ln ln ln ln lnln
lnln
lnln lnln
lnln lnln
식(9)은 오차항()과 비효율성항()이 존재하는 확률변경함수의 형태로 추정이 가능한 식이 된다. 추정된 비효율성항()을 이용하여 각 기업의 시간별 온실가스감축효율성을 아래와 같이 얻을 수 있다 (Kumbhakar et al., 2015).
exp
(10)14) 온실가스배출량/매출액
