에너지 소비효율 변화의 요인 분석과 시사점
에너지 원단위 및 화석연료유발계수를 통해 본 우리나라의 에너지 소비효율은 주요 선진국에 비해 여전히 매우 낮은 수준이나, 2000년대에 들어와서는 비교 적 큰 폭으로 개선
산업연관표를 이용하여 기간별 화석연료유발계수의 변화 요인을 분해한 결과, 2000년대 이후의 에너지 소비효율 향상은 생산기술구조의 악화 정도를 크게 상회하는 최종소비구조 개선에 기인
또 한·일 간 에너지 효율 격차는 한국의 에너지 다소비형 소비구조에도 어느 정도 원인이 있으나, 비효율적인 생산기술구조가 더 큰 요인으로 작용
- 이는 우리나라 화석연료 소비효율이 최종소비구조 면에서는 최근 비교적 크 게 개선되어 왔으나, 투입구조 면에서는 일본에 비해 개선될 여지가 여전히 크다는 사실을 의미
생산기술 면의 에너지 효율 제고를 위해서는 석유화학, 철강 등 에너지 다소비 형 산업뿐 아니라 각종 기계, 건설, 서비스 등 산업 전반에 걸친 에너지 절감 및 이용효율 개선이 필수적
- 산업 전체의 에너지 효율을 높이기 위해서는 서비스산업 육성 등을 통한 에 너지 저소비형 산업구조로의 전환, 태양광·풍력·바이오·연료전지 등 대체 에너지의 적극적인 개발 및 보급 노력을 병행할 필요
[요 약]
제522호 (2011-24) 2011. 12. 27.
□ 에너지 효율성은 주요 선진국에 비해 매우 낮은 수준
우리나라는 OECD 내에서 에너지 효율이 매우 낮은 국가군에 속하며, 전체 경제의 에너지 원단위, 즉 단위 부가가치당 에너지 총소비량1)은 2009년에 일본의 3.1배, 독일의 1.9배 수준임.
에너지 원단위의 추이를 보면, 1970년대 이후 최근까지 일본, 독일, 미국의 에너지 원단위는 꾸준하게 하락하고 있는 반면, 우리나라의 에너지 원단위는 다소의 등락에도 불구하고 기간 전체로 볼 때 뚜렷한 개선을 보여주지 못하 고 있음.
- 그러나 2000년대 이후만을 보면 우리나라의 에너지 원단위는 비교적 큰 폭으로 개선되고 있음.
·우리나라 에너지 원단위는 2000~2009년 기간에 13.7% 하락함.
우리나라의 에너지 효율이 주요국에 비해 상대적으로 낮은 원인 중의 하나는 전체 산업에서 차지하는 에너지 다소비 업종의 비중이 높기 때문임.
- 우리나라 산업구조는 일본, 독일, 미국 등에 비해 제조업 비중이 매우 높고 서비스업 비중이 낮을 뿐 아니라 제조업 중에서도 화학, 철강, 시멘트 등 에너지 다소비 업종 비중이 상대적으로 높음.
<표 1> 주요국의 에너지 원단위 비교(2009년)
단위 : TOE/GDP 천 달러(2000년 가격)
자료 : IEA(2011), Energy Balances of OECD Countries.
주 : 1) 에너지 총공급(TPES ; Total Primary Energy Supply)을 GDP로 나눈 비율 2) ( ) 안은 한국의 에너지 원단위를 100으로 할 경우 각국 원단위의 상대적 수준
한국 일본 독일 미국
시장환율 기준 0.3044
(100.0)
0.0969 (31.8)
0.1594 (52.4)
0.1904 (62.5)
PPP 기준 0.2009
(100.0)
0.1391 (69.2)
0.1420 (70.7)
0.1904 (94.8)
1) 에너지 효율을 측정하는 지표에는 크게 부가가치 기준 에너지 원단위와 생산량 기준 에너지 원단위가 있 음. 전자는 부가가치라는 측정이 용이한 금액단위 지표를 이용함으로써 기업이나 산업, 국가 차원에서도 폭넓게 사용되고 있으나 생산물의 가격이나 제품구성의 변화 등의 영향을 받는다는 단점을 지님. 이러한 단점을 해결해준다는 점에서는 후자의 생산량 기준 에너지 원단위가 바람직하지만 이 경우에는 기업이 생산하는 다양한 제품들을 산업, 국가 등 상위 수준으로 취합하기 어렵다는 단점을 가지고 있음. 박성배,
「한국 에너지 다소비산업의 에너지효율 분석」, Issue Paper, 삼성경제연구소, 2009. 1 참조
□ 화석연료유발계수를 통해 본 에너지 소비효율은 2000년대에 들어와 비교적 큰 폭으로 개선
에너지 소비효율의 정도를 보여주는 대리지표로서는 화석연료유발계수를 들 수 있음.
<표 2> 주요국의 에너지 다소비 업종 비중 비교(2009년)
단위 : %
자료 : OECD, STAN Databases.
주 : 독일은 2008년 기준
한국 일본 독일 미국
1차 산업 2.83 1.44 1.19 2.65
제조업
에너지 다소비 업종 (제 지)
(화 학) (철 강)
(비금속광물제품)
28.08 6.18 (0.56) (2.46) (2.10) (1.06)
17.62 3.17 (0.49) (1.40) (0.78) (0.50)
22.66 4.36 (0.45) (2.40) (0.84) (0.67)
12.27 2.36 (0.40) (1.53) (0.16) (0.27)
SOC/건설 8.76 9.40 6.70 5.71
서비스업 60.34 71.54 69.46 79.37
<그림 1> 주요국의 에너지 원단위 추이(시장환율 기준)
자료 : IEA(2011), Energy Balances of OECD Countries.
- 화석연료유발계수란 최종수요 한 단위 증가가 직·간접의 파급과정을 통 해 화석연료 부문2)의 국내생산 및 수입을 어느 정도 유발하는가를 나타내 는 것으로서 산업연관표를 이용하여 도출이 가능함.3)
- 본 분석의 주된 목적이 에너지 소비효율 측정보다는 그 변화의 요인분석 에 있기 때문에 분석대상을 에너지 소비, 특히 1차 에너지 중 압도적인 비 중을 점하고 있는 화석연료 부문에 한정하였음.4)
화석연료유발계수 추이를 보면 1990년대 후반 비교적 큰 폭으로 상승하였 으나, 2000~2008년에는 지속적인 하락세를 나타냄으로써 2000년대에 들 어와 우리나라 산업의 에너지 소비효율이 대체로 개선되고 있다고 할 수 있 음.5)
<표 3> 화석연료 소비 및 유발계수 추이
자료 : 한국은행, 「접속불변산업연관표」를 이용하여 작성 화석연료소비액
(10억 원)
최종수요액
(10억 원) 화석연료유발계수
1995 43,127 693,133 0.0622
2000 76,121 907,076 0.0839
2005 74,302 1,184,629 0.0627
2006 78,419 1,267,820 0.0619
2007 79,248 1,354,550 0.0585
2008 80,541 1,390,409 0.0579
2009 82,261 1,370,321 0.0600
2) 화석연료 부문은 석탄, 원유·천연가스, 석탄제품, 석유제품 등임.
3) 산업연관표를 이용하여 에너지 소비효율의 변화를 분석하는 경우 산업연관표가 금액표시로 되어 있다는 사실에서 비롯되는 여러 가지 문제가 있는 반면 그 변화의 요인을 투입구조의 변화, 최종수요 구성의 변 화, 무역의 영향 등으로 나누어 분석할 수 있다는 장점이 있음. 산업연관표를 이용한 화석연료유발계수의 계산방법은 <부록 : 화석연료유발계수의 계산 및 요인분해 방법> 참조
4) 에너지의 종류에는 석탄, 원유 및 천연가스, 수력, 원자력 등 1차 에너지와 석탄 및 석유제품, 전력, 도시 가스 등 최종에너지가 있음. 주요국의 1차 에너지 총공급에 점하는 화석연료의 비중을 보면, 2009년 현 재 미국 84.1%, 프랑스 51.0%, 독일 79.5%, 영국 87.3%, 일본 81.0%이며, 우리나라의 경우에도 81.7%로 높은 의존도를 나타내고 있음. IEA(2011), Energy Balances of OECD Countries 참조 5) 화석연료유발계수의 계산에는 한국은행의「1995-2000-2005-2006-2007-2008-2009년 접속불변산
업연관표」를 사용하였음.
- 최종수요와 화석연료소비의 변화를 기간별로 보면, 1995~2000년 간 최 종수요는 연평균 5.5%의 증가를 나타낸 데 비해 화석연료소비 증가율은 이보다 훨씬 높은 연평균 12.0%를 기록하였음.
- 그러나 2000~2009년 기간에는 이러한 관계가 역전되어 최종수요가 연 평균 4.7% 증가에 머문 데 반해 화석연료소비는 0.9%의 매우 낮은 증가 세에 머물렀음.
- 따라서 최종수요 한 단위 당 화석연료 소비액을 나타내는 화석연료유발계 수도 1995~2000년 기간 중에는 0.0622에서 0.0839로 크게 상승하였으 나, 2009년에는 2000년 대비 28.5% 감소한 0.0600까지 하락한 것으로 나타남.
한편, 유발계수가 대체로 하락세를 유지하였던 2000년 이후의 연료별 유발 계수 변화를 보면, 원유·천연가스의 유발계수는 전체적으로 하락한 반면, 석 탄제품, 석유제품의 유발계수는 2000년대 중반 이후 상승하는 경향을 보이 고 있음.
- 따라서 이 기간 중 에너지 소비효율 개선은 주로 원유·천연가스 부문의 효율 향상에 기인하였다고 볼 수 있음.
<그림 2> 화석연료유발계수의 시계열 변화
자료 : 한국은행, 「접속불변산업연관표」를 이용하여 작성
□ 2000년대 이후 에너지 소비효율의 향상에는 최종소비구조의 개선이 크게 기여
앞에서 살펴본 기간별 화석연료유발계수 변화는 유발계수 계산식을 이용하 여 최종수요요인, 즉 소비, 투자, 수출 등 최종수요의 부문별 구성비 차이에 의한 부분과 생산기술적 요인, 즉 투입구조 차이에 의한 부분으로 분해할 수 있음.6)
요인분해 결과를 보면, 2000년대 이후 우리나라 산업의 에너지 소비효율이 개선된 것은 최종수요요인이 큰 폭으로 개선된 데 기인하는 것으로 나타남.
<표 4> 연료별 화석연료유발계수 추이
자료 : 한국은행, 「접속불변산업연관표」를 이용하여 작성
<표 5> 화석연료유발계수의 요인 분해
자료 : 한국은행, 「접속불변산업연관표」를 이용하여 작성
석탄 원유·천연가스 석탄제품 석유제품
1995 0.0038 0.0362 0.0001 0.0221
2000 0.0054 0.0595 0.0001 0.0189
2005 0.0049 0.0455 0.0001 0.0123
2006 0.0046 0.0456 0.0001 0.0116
2007 0.0051 0.0417 0.0001 0.0116
2008 0.0060 0.0401 0.0001 0.0117
2009 0.0058 0.0406 0.0003 0.0133
유발계수 A=2009년 Yd+E=2009년
1995 0.0622
(103.6)
0.0840 (139.9)
0.0299 (49.8)
2000 0.0839
(139.8)
0.0847 (141.1)
0.0526 (87.6)
2005 0.0627
(104.5)
0.0644 (107.2)
0.0528 (88.0)
2009 0.0600
(100.0)
0.0600 (100.0)
0.0600 (100.0)
6) 화석연료유발계수 변화의 요인분해 방법은 <부록 : 화석연료유발계수의 계산 및 요인분해 방법> 참조
- 예를 들면, 2000~2009년 기간 중 화석연료 소비효율은 0.0839에서 0.0600으로 약 28.5% 개선되었는데, 이는 동 기간 화석연료 소비효율이 투입구조 변화에 의해 약 1.0% 악화되었음에도 불구하고 최종수요 구성 변화에 의해 약 37.3% 개선된 결과라고 할 수 있음(<표 5> 참조).7)
한편, <표 5>를 열 방향으로 보면, 제3열은 투입계수가 모두 2009년, 최종수 요와 수입계수는 각 연도의 것으로 되어 있어 수입계수의 변화를 무시한다 면 이것은 최종수요요인의 변화를 나타냄.
- 또 제4열의 경우 최종수요는 2009년, 투입계수와 수입계수는 각 연도의 것으로 되어 있어 투입계수요인의 변화를 나타내고 있음.
<그림 3>은 이러한 유발계수의 요인별 변화 추이를 그래프로 보여주고 있는 데, 이것을 보면 최종수요 구성의 변화에 따른 화석연료 소비효율의 개선, 즉 최종수요요인은 2000년대에 들어와 큰 폭으로 개선되고 있음을 알 수 있음.
<그림 3> 화석연료유발계수의 요인별 변화 추이
자료 : 한국은행, 「접속불변산업연관표」를 이용하여 작성
7) <표 5>의 요인분해 결과를 해석하기 위해서는 먼저 각 연도와 기준연도(여기서는 2009년) 간 유발계수 의 변화분을 계산한 다음, 먼저 각 연도별로 표를 행 방향으로 보면서 각 연도의 실제 유발계수를 투입계 수(A)만을 2009년의 것으로 바꾸어 계산한 제3열의 유발계수와 비교하여 투입구조의 상이에 따른 변화 분을 계산함. 다음으로는 각 연도의 실제 유발계수를, 최종수요(Yd+E)만을 2009년의 것으로 바꾸어 계 산한 제4열의 유발계수와 비교함으로써 최종수요 구성의 상이에 따른 변화분을 계산하면 됨. 한편, <표 5>에서 양 요인의 합계가 화석연료 소비효율의 변화분을 정확하게 반영하지 못하고 있는 것은, 계산에 사용된 비교연도와 기준연도(2009년)의 수입계수( )에 차이가 있을 뿐 아니라 요인분해 과정에서 두 요인 간의 교차항이 존재하기 때문임.
- 반면, 기술혁신 등에 의한 화석연료 소비효율 변화를 보여주는 투입구조 요인은 전 기간 효율이 악화되어 왔으며, 특히 2000년대 전반보다 후반에 들어오면서 그 정도가 심화되는 추세임.
- 따라서 2000년대 이후 우리나라 산업의 에너지 소비효율이 개선된 것은 투입구조요인의 악화 정도를 크게 상회하는 최종수요요인의 개선이 있었 기 때문인 것으로 해석할 수 있음.
□ 한·일 간 에너지 소비효율의 격차는 소비구조보다는 비효율적 생산기술구 조가 주된 원인
우리나라와 일본의 화석연료유발계수를 비교한 결과, 2009년 기준으로 우 리나라(0.0796)가 일본(0.0309)의 2.6배로 높게 나타나 앞의 원단위 비교 와 마찬가지로 양국 간 에너지 효율 격차가 매우 크게 나타나고 있음.8) - 연료별 내역을 보면 전 부문에서 우리나라의 소비효율이 현저히 낮은 것
으로 나타남.
- 특히 화석연료 소비에서 큰 비중을 차지하는 석탄·원유·천연가스의 유 발계수는 일본의 약 2.3배, 석유제품의 유발계수는 약 4.6배임.9)
<표 6> 한국과 일본의 화석연료유발계수 비교(2009년)
자료 : 한국은행, 「2009년 산업연관표」및 일본 經濟産業 , 「平成 21年(2009年) 簡 延長産業 關表」를 이용 하여 작성
한 국 일 본
화석연료소비액
(10억 원, 10억 엔) 124,107 15,677
최종수요액
(10억 원, 10억 엔) 1,559,654 508,082
화석연료유발계수 (석탄·원유·천연가스) (석탄제품)
(석유제품)
0.0796 0.0623 0.0004 0.0169
0.0309 0.0271 0.0000 0.0037
8) 한·일 간 화석연료 소비효율의 비교를 위한 산업연관표는 한국의 경우 한국은행의 2009년 명목 산업연 관표를 사용하였으며, 일본의 경우에는 경제산업성의 2009년 간이연장산업연관표에서 가계외 소비지출 부문을 내생화하여 사용하였음.
9) 우리나라는 일본에 비해 석유제품의 유발계수가 상대적으로 높게 나타나고 있는데, 단가가 비교적 높은
또한 한·일 간 에너지 효율 격차의 요인을 분해한 결과, 우리나라가 일본보 다 화석연료 소비효율이 낮은 것은 화석연료 다소비형 소비구조에도 일정 부분 원인이 있으나, 그보다는 생산기술적 요인, 즉 투입구조 차이에 의한 부 분이 훨씬 큰 것으로 나타남.
- 이것은, 우리나라의 화석연료 소비효율이 소비구조 면에서는 최근 비교적 크게 개선되어 왔으나, 생산기술 면에서는 일본에 비해 개선될 여지가 여 전히 매우 크다는 사실을 의미하는 것임.
<표 7> 한·일 간 화석연료유발계수 격차의 요인 분해(2009년)
자료 : 한국은행, 「2009년 산업연관표」및 일본 經濟産業 , 「平成 21年(2009年) 簡 延長産業 關表」를 이용 하여 작성
주 : 제3열과 제4열은 일본의 2009년 기본식에 한국의 2009년 투입계수와 최종수요를 각각 대입하여 계산한 것으로, 투입계수를 대입한 경우가 최종수요를 대입한 경우보다 한·일 간 실제 유발계수 차이를 잘 설명 하고 있음.
한 국 일 본
유발계수 유발계수 A=한국 Yd+E=한국
0.0796 (257.9)
0.0309 (100.0)
0.0512 (166.1)
0.0100 (32.5)
<그림 4> 한·일 간 화석연료유발계수 차의 요인분해
자료 : 한국은행, 「2009년 산업연관표」및 일본 經濟産業 , 「平成 21年 (2009年) 簡 延長産業 關表」를 이용하여 작성
주 : 일본의 유발계수에 대한 상대비(%)
석유제품에서의 유발계수 차가 크다고 하는 것은 가격 기준의 유발계수가 물량 기준의 경우에 비해 과대 평가될 가능성이 있음을 시사하는 것임. 따라서 산업연관표를 이용하여 금액 기준으로 국가 간 화석연료 소비효율을 비교하는 경우에는 국가 간 연료 구성비의 차이에도 유의할 필요가 있음.
□ 에너지 다소비형 산업뿐 아니라 산업 전반에 걸친 에너지 이용효율 개선 노력이 필요
앞에서 살펴본 바처럼 에너지 원단위 및 화석연료유발계수를 통해 본 우리 나라 산업의 에너지 소비효율은 2000년대 이후 점차 개선되고 있다고 평가 할 수 있음.
- 이는 수출이나 소비 등 최종수요에서 IT 관련산업 등 에너지 저소비형 산 업의 비중이 확대되고
- 서비스화 진전 및 중간재 수입의존도 상승으로 인해 산업 간 연관관계를 통한 에너지 소비유발이 전반적으로 감소하고 있는 데 기인하는 것임.
그러나 최근의 에너지 효율 개선에도 불구하고 경제 전반의 에너지 효율 수 준은 아직 선진국 수준에 크게 못 미치고 있어 에너지 효율을 높이기 위한 지 속적인 정책적 노력이 요구되고 있음.
- 소비구조, 즉 소비·투자·수출 등 최종수요 구성은 에너지 효율을 개선시 키는 방향으로 변화하고 있으나 생산기술구조 혹은 투입구조는 여전히 에 너지 효율 개선을 제약하는 요인으로 작용하고 있음.
생산기술 측면에서 에너지 효율을 높이기 위해서는 석유화학, 철강 등 에너 지 다소비형 업종에서의 신기술 및 신공정 도입 등도 중요하지만, 각종 기계 및 자동차, 건설, 서비스 등 산업 전반에 걸친 에너지 절감 및 이용효율 개선 노력이 필수적임.
또한 개별산업 차원의 에너지 이용효율 개선만으로는 에너지 원단위를 일본 등 선진국 수준으로 낮추는 데 한계가 있으므로 서비스산업 육성 등을 통해 중장기적으로 산업구조를 에너지 저소비형 산업구조로 전환하려는 지속적 인 노력이 필요함.
- 다만 우리 경제에서 차지하는 이들 업종의 비중 등을 감안하여 인위적 억 제보다는 에너지 가격체계 현실화 등 시장기능의 개선을 통해 점진적인 구조전환을 유도할 필요가 있음.
그리고 선진국에 크게 못 미치는 에너지 자급률을 높이기 위해서는 태양광, 태 양열, 풍력, 바이오, 연료전지, 수소에너지 등 대체에너지의 적극적인 개발 및 보급을 통해 화석연료 에너지에 대한 수입의존도를 축소해 나가야 할 것임.
<부록 : 화석연료유발계수의 계산 및 요인분해 방법>
화석연료유발계수는 전체 화석연료 소비유발액(국내+수입)을 최종수요액 으로 나누어 구해지는데, 화석연료 소비유발액의 계산에 있어서는 수입이 국 내총수요에 의해 내생적으로 결정된다고 가정하여 형 역행렬 을 이용하였음.
또한 본 연구에서는 국내에서 생산·소비된 화석연료와 수입된 화석연료를 구별하기 위해 다음 식을 이용하여 화석연료유발계수를 계산하였음.10)
: 투입계수행렬(경쟁수입형) : 수입계수(m)의 대각행렬 : 국내최종수요
: 수출
: 1차 화석연료부문(석탄, 원유, 천연가스)이 1, 여타 부문이 0인 집계 행벡터
: 화석연료부문(석탄, 원유, 천연가스, 석탄제품, 석유제품)이 1, 여 타 부문이 0인 집계 행벡터
: 집계 벡터
(1)식 우변의 분자 부분에 있어서, 제1항은 화석연료의 국내생산 유발분을 나타내고 있으며 제2항은 수입유발분을 나타냄.
- 국내생산 유발분의 계산에서 화석연료 집계벡터를p1으로 하여 p2와 구분 한 것은 화석연료부문 중 석탄제품과 석유제품은 석탄, 원유 등이 국내에 서 제품화된 것이므로 이것을 전부 계산에 포함시킬 경우 유발액을 중복 계산하게 될 우려가 있기 때문임.
(1)
10) 植田和光 外(1994), “環境·エネルギ一·成長の經濟構造分析”, 「經濟分析」, 第134號 참조
한편, 화석연료유발계수 변화의 요인분해에는 다음과 같은 방법을 이용하 였음.
- 먼저 상기식에서 기준연도와 동일한 최종수요(Yd+E)를 비교연도의 투입 계수(A)로 생산한 경우를 상정하고 유발계수를 계산하여 양 시점 간 투 입계수의 변화에 따른 유발계수의 차를 도출함.
- 다음으로 기준연도와 동일한 투입계수(A)로 비교연도의 최종수요 (Yd+E)를 생산한 경우를 가정하고 유발계수를 계산하여 양 시점 간 최종 수요구조의 변화에 따른 유발계수의 차를 도출함.
- 우리나라와 일본의 화석연료유발계수 차이를 요인분해하는 경우에는 기 준연도와 비교연도 대신 일본과 한국을 상정하여 양 요인에 의한 유발계 수의 차를 도출하면 됨.
이 건 우
(연구위원·산업경제연구센터)·
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