대체에너지개발을 위한 보조금 및 조세정책의 경제적 파급효과*

에너지경제연구원은 1986년 9월 정부출연연구기관으로서 설립된 이 후 에너지 및 자원분야에 대한 전문 정책연구를 통하여 우리나라의 안 정적인 에너지 수급 기반을 다져 나아가는 등 우리나라의 경제발전과 국민의 삶의 질을 향상시키는 데 기여해 왔습니다.

에너지경제연구원은 21세기 여건변화에 적극적으로 대응하기 위하여 에너지산업 구조개편, 기후변화협약, 동북아에너지 협력, 에너지이용 합리화, 에너지수급동향 연구를 핵심 연구사업으로 추진하고 있습니다.

나아가 에너지정책방향에 대한 국내․외 자문 및 정보교류 등 다양한 활동을 통하여 우리나라의 지속가능한 발전(Sustainable Development) 에 기여하고자 합니다.

에너지경제연구원의 주요 연구결과는 연구보고서, 정책연구자료 등 의 다양한 형태로 발간되고 있습니다. 이와 더불어, 본 연구원에서는 에너지 경제분야의 연구 활성화 및 전문화를 도모하고, 관련 산․학․

연의 전문가들이 학술적 이론 및 기법 연구 결과를 발표할 수 있는 기 회를 확대하기 위하여 「에너지경제연구」를 매년 2회 지속적으로 발 간하기로 하였습니다. 계속해서 많은 성원을 부탁드립니다.

원 장 이 상 곤

본지에 게재되는 논문의 내용은 저자 개인의 견해이며, 본 연구원의 공식견해와 반드 시 일치하지 않을 수 있습니다.

에너지경제연구 제 2 권 제 1 호 학술 논문

대체에너지 개발을 위한 보조금 및 조세정책의 경제적 파급효과

김 진 오ㆍ조 경 엽 ····························································································· 1 전력산업에서의 위험관리와 정부의 역할

윤 원 철 ··············································································································· 27 E-Business 활성화의 에너지소비 파급효과

임 재 규 ··············································································································· 51 Marginal Abatement Cost of SO2 Emission Reduction of the US PhaseⅠ Generating Units

Dong-Woon Noh ···························································································· 79 정책 연구

North East Asia: Perspectives for Inter-Country Cooperation in Energy Sector Development

LuongㆍWahnshaft ·························································································· 103 Energy Security in North East Asia: Providing for the Current and Future Energy Needs

Yonghun Jung ································································································ 131 Analysis of Investment Projects of the Regional Cooperation between Russia and South Korea in the Field of the Development of Fuel and Power Resources and Power Industry

IlyinskyㆍKim ····································································································· 143 부 록

Conference on Energy Security ·································································· 155 ABSTRACTS/국문초록 ···························································································· 189

편집위원회

위 원 장 김영덕

위 원 김진오, 류지철, 박용덕, 부경진 손양훈 (인천대), 신성휘 (서울시립대) 편 집 마용선, 임소현

2003. 6, pp. 1-27

대체에너지개발을 위한 보조금 및 조세정책의 경제적 파급효과*

김 진 오** 조 경 엽***¹⁾

<목 차>

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 모형구조와 데이터

Ⅲ. 분석 결과

Ⅳ. 결 론 주요단어 : 대체에너지, 보조금, 과세

Ⅰ. 서 론

우리의 대체에너지개발 실태는 선진국에 비해 매우 미미한 상태에 있다. 대체 에너지의 누적 보급량은 2000년까지 약 2,131 천 TOE로 총 에너지소비의 1% 수 준에 머무르고 있는 실정이다. 이는 대체에너지개발에 드는 투자비용이 높아 경 제성이 없다는 것이 일차적 원인이라고 할 수 있지만 더 중요한 이유는 국가차원

* 본 연구논문은 경제사회연구회가 실시한 2002년도 소관연구기관 평가 결과 최우수연구 보고서로 선정된 「경쟁적 전력 시장에서의 재생에너지 활성화 방안 연구」의 일부를 초청 게재한 것입니다.

** 에너지경제연구원, 선임연구위원.

*** 에너지경제연구원, 연구위원.

김 진 오․조 경 엽

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에서 대체에너지 개발의 중요성을 인식하지 못하고 있기 때문이다. 미국 및 유럽 등 선진국은 대체에너지를 미래에너지로 인식하고 기존에너지에 대해 세금을 강 화하는 대신 보조금지급 또는 세금감면 등 인센티브제도를 통해 대체에너지개발 을 적극 유도고 있다. 더욱이 2002년 8월 남아공 요하네스버그에서 개최된 세계 정상회의(WSSD)에서 각국의 대체에너지 사용비율을 의무적으로 15%까지 늘리는 방안이 제시된바 있다. 따라서 대체에너지개발은 지속적 경제성장을 유지하면서 환경문제에 능동적으로 대처할 수 있는 방안으로 급부상할 전망이다.

더욱이 기후변화협약이 점차 현실화되면서 대체에너지의 중요성은 더욱 높아지 고 있다. 온실가스배출에 대한 규제도입은 이산화탄소 다배출 연료의 가격을 상 대적으로 더 증가시키기 때문에 새로운 연료로의 대체를 유발시킬 뿐만 아니라 에너지절약기술에 대한 R&D 투자를 촉진시키는 원인으로 작용할 수 있다. 그러 나 실제 대체에너지보급은 기술수준, 오염물질배출에 대한규제 정도 및 시점, 대 체에너지에 상응하는 자본의 시장침투율, 정부의 정책방향 등 다양한 여건에 크 게 좌우될 전망이다. 대체에너지 보급이 활성화되기 위해서는 R&D에 대한 투자 가 지속적으로 이루어져 기술이 충분히 축적되는 것이 무엇보다 중요하다고 할 수 있다.

기술진보의 중요성은 Solow(1956), Swan(1956)등으로 대변되는 신고전학파 성 장모형이 등장한 이후 많은 경제학자에 의해 강조되어왔다. 신고전학파의 성장모 형에 의하면 모든 나라들이 특정한 안장경로(saddle path)를 통해 균제상태 (steady state)에 도달하기 때문에 후진국도 보다 빠른 경제성장을 통해 결국에는 선진국을 따라잡을 수 있다고 주장하고 있다. 그러나 신고전학파의 성장이론은 아프리카, 아시아등 많은 나라들이 선진국을 따라잡지 못하는 현상을 설명하지 못하고 있다. 이러한 이유로 Arrow(1962), Lucas(1988), Romer(1986, 1987) 등에 의해 내생적 성장모형이 새롭게 제기되고 있다. Arrow는 기술을 생산과정에서

우연히 축적된 경험 및 습득으로 정의하였다. 이와 같이 학습과정

(learning-by-doing)에서 축적된 기술은 기업입장에서 보면 순수한 외부효과에 해 당된다. 반면 Lucas-Romer는 인적자본(human capital)은 물적자본(physical capital)과 마찬가지로 축적과정에서 R&D투자가 수반되지만 인적자본이 축적될수

록 사회전체로 파급되는 이전효과(spillover effect)를 유발하기 때문에 인적자본은 공공재적 특성을 갖는다고 주장하고 있다. 따라서 경쟁시장에서는 사회적 기술이 라는 외부효과를 내재화하지 못하기 때문에 기술에 대한 사회적 최적 수준보다 낮은 수준에서 기술에 대한 투자가 발생하게된다. 이러한 점에서 내생적 성장모 형이 주는 정책적 함의는 정부가 정액세(lump-sum tax) 또는 보조금(subsidy)을 지급하면 파래토 개선(Pareto improvement)이 가능하다는 것이다.

일반적으로 특정부분에 국한한 부분균형모형에서는 외부효과를 내재화하기 위 해 보조금 정책을 사용하던 아니면 조세정책을 사용하던 동일한 효과를 가져온 다. 그러나 일반균형모형에서는 보조금 또는 조세정책은 부의 이전효과가 매우 다르기 때문에 그 파급효과 또한 상이하게 나타날 수밖에 없다. 예를 들어 외부 효과를 내재화하기 위해 정부가 세금을 부과하고 늘어난 세수입을 정부지출로 사 용한다면 총수요가 증가하는 효과를 가져오는 반면 세금을 내는 해당 경제주체의 산업활동 또는 소비활동은 위축이 된다. 반면 세금을 부과하는 대신 보조금을 지 급하면 정부의 소비지출은 감소하지만 보조금을 받는 해당 경제주체의 생산 및 소비활동은 활성화되는 효과를 가져올 수 있다. 이러한 효과가 경제전체에 미치 는 파급경로와 파급정도는 경제구조에 따라 매우 상이하기 때문에 외부효과를 내 재화한다는 측면에서는 두 정책이 동일한 결과를 가져올 수 있지만 경제에 미치 는 파급효과 측면에서는 보조금 정책과 조세정책은 매우 다른 결과를 가져온다.

본 연구에서는 역동적인 연산 가능한 일반균형모형(Fully Dynamic Computable General Equilibrium)을 구축하여 내생적으로 결정되는 기술개발투자 에 대한 보조금 지급과 기존 에너지에 대한 세금부과가 대체에너지개발에 미치는 효과를 분석하였다. 세금부과로 인해 기존에너지의 가격이 상승한다면 대체에너 지는 기존에너지에 비해 상대적으로 경제성을 확보할 수 있어 대체에너지개발을 위한 투자가 증가하게 된다. 그러나 에너지가격상승은 산업전반에 에너지비용을 상승시켜 물가인상과 경기둔화라는 부정적인 효과를 수반하게 된다.¹⁾ 반면 보조 금 지급으로 대체에너지 공급이 증가하면 전반적인 에너지가격이 하락하는 결과

1) 기존 에너지에 세금강화로 발생하는 추가적 세수입을 어떻게 활용하느냐에 따라 물가 와 산업경쟁력에 미치는 효과는 대폭 완화될 수 있다.(조경엽, 2001)

김 진 오․조 경 엽

- 4 -

를 가져와 물가하락과 경쟁력 강화라는 긍정적인 결과를 가져올 수 있다. 그러나 보조금 지급을 위한 재원조달 방법업과 세금인상으로 인한 세수입 활용방법에 대 한 분석은 향후 중요한 과제로 대두될 전망이다.

본 연구는 다음과 같이 구성되었다. 다음 장에서는 분석을 위해 구축한 모형의 구조와 데이터에 대해서 기술하였다. Ⅱ장에서 구축된 내생적 성장모형을 연산 가능한 일반균형모형으로 전환하고 보조금지급정책과 조세정책이 가지는 파급효 과와 차이점을 비교․분석한 결과는 Ⅲ장에 수록하였다. 그리고 분석결과에 근거 한 정책 제언은 마지막 장에 수록하였다.

Ⅱ. 모형구조와 데이터

2.1 모형구조

보조금과 조세정책이 대체에너지개발에 미치는 효과를 분석하기 위해서 본 모 형에서는 자본을 크게 일반적인 물적자본(physical capital)과 대체에너지개발기술 로 구분하였다. 물적자본과 대체에너지기술에 대한 소유권은 모두 가계가 가지고 있으며 가계는 이를 산업에 대여함으로써 수익을 얻는다고 가정하였다. 앞서 언 급한 내생적 성장모형에서와 같이 대체에너지에 대한 기술진보는 R&D투자에 의 해 형성된다. 그러나 대체에너지는 현재는 경제성이 없어 도입되지 않고 있으나 정부가 대체에너지에 대해 보조금을 지급하거나 기존에너지에 대한 세금을 부과 하면 보급이 가능한 것으로 가정하였다. 정부는 보조금 지급을 위해 필요한 재원 은 정부지출을 줄임으로써 충당하는, 반면 기존 에너지에 대한 세금인상으로 늘 어난 추가적 세수입은 정부지출로 사용한다고 가정하였다.²⁾

2) 세수중립하에서 환경세를 인상하고 법인세, 근로소득세, 소비세 등 기존의 세금을 인하 할 경우 환경개선과 경제활성화를 동시에 추구할 수 있다는 이중배당(double dividend hypothesis)가설에 대한 실증분석은 정책수립에 매우 중요한 정보를 제공할 수 있다.

그러나 보조금지급을 위한 재원확보 방법 또는 기존에너지에 대한 세금인상으로 확보 된 추가 세수입 활용방법에 대한 다양한 분석은 향후 과제로 남겨두기로 하겠다.

1) 가계부문

가계는 주어진 통시적 예산제약(intertemporal budget constraint)하에서 통시적 효용(intertemporal utility)을 극대화하는 대표(representative) 소비자로 구성되어 있다. 그리고 소비자는 완전예측(perfect foresight)능력을 가지고 있어 미래의 가 격변화를 완전히 예측하고 현재의 소비, 투자, 여가를 결정한다고 가정하였다.

대표소비자의 효용함수는 다음과 같이 시간에 대해 분리 가능한(separable)한 CES(constant elasticity of substitution)함수로 가정하였다.

max

C, H U_t ( Z_t) =

∑

^∞

t = 0 β^t

Z

^{1 - θ}_t

1-θ (1)

s.t. Z

_t =

[

^{αz, t Cρtz} + ( 1 - α_z) ( 1 - H_t)^ρz

]

^1/ρz (2)

∑

t P_{ce, t} C_{c, t} +

∑

t P_{k, t} I_t +

∑

t P_{RD, t} RD_{h, t} =

∑

_t ^Wt H_t +

∑

_t ^Pk, t K_t +

∑

_t ^Pe, t E_t +

∑

_t

^Tr

t

(3)

여기서 β는 시간에 대한 할인율을 의미하며, 1/θ는 통시대체탄력성 (intertemporal elasticity of substitution)을 나타낸다.

H

_t 는 근로시간을 의미한 다. 따라서 할당된 시간을 1이라고 가정할 때 1-H_t 는 여가시간을 의미한다.

C

t는

t

기의 소비를 나타낸다. 따라서

t

기에 가계에서 소비한 총 소비재화(full consumption)는 소비와 여가로 구성된

Z

_t^{로 표기하였다.}

식 (3)은 소비자의 통시적 예산 제약식을 보여주고 있다. 예산 제약식에 나타난 가격은 모두 세후가격을 나타내며, 시간에 대한 할인율을 반영한 가격을 의미한

김 진 오․조 경 엽

- 6 -

다.

W

t Ht 는 현재가치로 환산된 노동임금수입,

P

k, t

K

t 와

P

e, t

E

t 는 각각 물적자본과 대체에너지와 연계된 산업에 대여함으로써 얻은 수익을 나타내며,

∑

t

Tr

t 는 현재가치로 환산된 이전소득을 의미한다. 가계는 위에서 설명한 총

소득을 소비와 물적자본에 대한 투자지출(

P

k, t

I

t)과 대체에너지보급에 필요한 신 기술투자지출(

P

_{RD, t}

RD

_{h, t} )로 사용한다.

본 연구에서는 유동성 제약이 없는 것으로 간주하고 있기 때문에 식 (3)에서는 가계는 일정기에 필요한 돈을 미래로부터 무제한 차입할 수 있다는 암묵적 가정 이 내재되어 있다.

2) 생산부문

산업은 자본과 노동의 복합재화(

KL

), 비 에너지 중간재화(

XA

^{), 그리고 에} 너지(

E

)를 사용하여 최종재화

Y

를 다음과 같은 기술로 생산한다.

Y

_t =

[

^αkl

KL

^ρ_t^y + α_xa

XA

^ρ_t^y + ( 1 - α_kl- α_xa) E_t

]

^1/ρy (4)

여기서 1/( 1 -ρ_y) 는 투입요소간 대체탄력성(σ )을 의미한다.³⁾ 그리고 에너 지

E

는 기존의 에너지와 대체에너지로 구성이 된다. 이는 뒤에서 보다 자세히 설명하기로 하겠다.

최종재화

Y

_t 는 수출재화와 국내소비재화로 전환된다.

Y

_t 가 불변전환탄력성 (Constant Elasticity of Transformation)에 의해 수출재화(

XE

t )와 국내소비재화 (

XD

_t )로 전환된다고 가정하면 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.

3) 이하 대체탄력성에 대한 설명은 생략하기로 하겠다.

[

^αxe XE^ρ_t^x + ( 1 - α_xe) XD^ρ_t^x

]

^{1/ρx = Y}t (5)

그리고 식 (4)에 나타난 자본과 노동의 복합재화는 콥더글라스(Cobb Douglas) 생산함수로 다음과 같이 정의하였다.

KL

t = K^αt Lt^{( 1 - α)} (6)

중간투입재화로 사용되는 아밍톤 복합재화(

XA

_t )는 국내재화(

XD

_t ^{)와 수입} 재화(

XM

_t )간의 불완전대체관계로 구성된다.

XA

_t =

[

^{αxm XMρtxa} + ( 1 - α_xm) XD^ρ_t^xa

]

^1/ρxa (7)

에너지는 기존에너지(

E

c, t)와 대체에너지(

E

b, t)의 선형조합으로 구성이 된다.

E

_t = E_{c, t} + E_{b, t} (8)

우리나라의 에너지 해외의존도가 95%이상임을 고려하여 기존에너지(

E

c, t)는 전량 수입된다고 가정하였다. 본 모형에서 대체에너지는 현재는 경제성이 없어 도입되지 않으나 미래에는 도입될 수 있는 에너지로 정의하였다. 또한 대체에너 지는 R&D투자에 의해 축적이 된다고 가정하였다. 그러나 대체에너지는 현재 경 제성이 없어 도입이 불가능하나 정부가 기존에너지에 세금을 부과하거나 대체에

김 진 오․조 경 엽

- 8 -

너지개발에 보조금을 지급한다면 시장에서 공급이 가능하게 된다.

이와 같이 경제성이 없어 도입이 되지 않는 현상을 두 단계를 거쳐 모형에 반 영하였다. 첫째는 대체에너지 기술개발에 필요한 총 투자(

R&D

_t )의 경제성 문 제이며, 둘째는 대체에너지의 가격경쟁력 문제이다. 우선 본 모형에서 감안한

R&D

생성과정을 살펴보기로 하자.

R&D

t = αrd

RD

h, t + βrd

XA

rd, t

(9)

αrd

P

rd, t + βrd

P

xa ≤ PEc, t (10)

식(9)은

R&D

투자 생산함수로서 대체에너지기술개발을 위한 투자 도입조건 을 나타낸다. 식 (9)에서 신기술이 경제성이 없어

R&D

투자가 발생하지 않는 다는 것은 레온티에프(Leontief)계수 α_rd^와 β_rd의 합이 1보다 크다는 것을 의미 한다. 만약 대체에너지에 대한 투자와 기존의 물적자본에 대한 투자가 모두 생산 단위 당 동일한 중간투입재화(

XA

)를 사용한다면, 신기술에 대한 투자는 기존 물적자본 투자보다 더 많은 가계투자(

RD

h )가 이루어져야만 동일한 생산이 가 능하다는 의미이다. 그러나 식 (10)에서와 같이 중간재화가격(

P

xa)과 기존의 에 너지가격(

P

_{Ec, t} ^{)에 비해}

R&D

^{투자 가격(}

P

_rd )이 상대적으로 충분히 낮아진다 면

R&D

투자가 발생할 수 있다. 이는 앞서 설명하였듯이

R&D

^{투자에 대한} 정부지원 또는 기존 에너지에 대한 세금인상으로 가능할 수 있다. 본 연구에서 보조금과 세금인상은 외생변수로 가정하고 있으나 보조금이나 세금변화에 따른 자본재화 가격, R&D 투자가격, 중간재화가격은 내생적으로 결정되기 때문에 대 체에너지보급을 위한 R&D 투자수준이 내생적으로 결정된다. 조경엽(2001)에서와 같이 산업별 R&D투자는 이윤극대화 원리에 의해 발생하고 개별산업의 R&D투자 의 합으로 결정되는 사회 전체의 R&D 투자는 spillover effect를 가지도록 하는

내생적 성장모형을 바탕으로 분석하는 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다. 나아 가 이러한 내생적 모형을 가지고 대체에너지보급량 목표를 달성하기 위한 보조금 및 세금율을 내생적으로 추정하는 연구 또한 유익한 분석이 될 수 있다. 그러나 본 연구의 목적은 외생적으로 주어지는 보조금 및 조세정책에 따라 시장에서 결 정되는 대체에너지 공급량 및 파급효과를 추정하고 차이점을 비교 분석하데 있 다.

다음은 정부의 보조금 지급이나 기존에너지에 대한 세금이 인상되어 대체에너 지가 시장에서 공급될 경우 대체에너지의 축적과정을 보여주고 있다.

E

_{b, t + 1} = E_{b, t} + R&D_t + β_xa

XA

_t (11)

다음 기의 대체에너지(

E

_{b, t + 1} ) 생산량은 현재의 대체에너지 생산기술 수준, 총

R&D

투자 및 중간투입재화에 달려 있다. 이는 다음에서 서술하는 물적 자본 투자에 비해 추가적인 비용이 필요하다는 의미이다.

물적자본

K

_t는 다음과 같이 일반적인 법칙에 의해 축적된다.

K

_{t + 1} = ( 1 - δ ) K_t + I_t (12)

t+1

기의 자본스톡(capital stock)은 감가상각 δ K^{을 제외한}

t

^{기의 자본량} 과 투자(

I

_t )에 의해 형성된다.

3) 정부부문

정부는 자본소득세 (τ_{k, t} ), 수입관세(τ_{m, t} ), 근로소득세(τ_{w, t} ), 소비에 대한

김 진 오․조 경 엽

- 10 -

소비세(τc, t ), 에너지소비세(τe, t )를 부과함으로써 세수입을 얻고, 이를 정부소 비지출 (

G

_t )과 가계이전(

Tr

_t )을 통해 지출한다. 정부 지출과 수입의 차이는 재정적자(

D

_t )로 정의된다. 기준시나리오 하에서 대체에너지보급을 위한 기존에 너지에 대한 추가세금과

R&D

투자에 대한 보조금은 없는 것으로 가정하였다.

τ_{k, t} P_{k, t} K_t + τ_{w, t} W_t H_t + τ_{m, t} XM_t + τ_e

E

_{c, t} + τ_{c, t} XA_t = G_t + Tr_t-D_t

(13)

본 모형에서 정부예산은 매기마다 정부지출(

G

_t)이 내생적 변동하여 달성된다 고 가정하였다. 총 세수입( Φt )은 총 지출(Γt )과 일치되도록 소비세가 조정 되어 결국 매기의 정부재정적자(

D

_t )는 0이 된다.⁴⁾

Φ_t = Γ_t (14)

4) 국제수지와 투자

본 모형은 소국개방경제를 산정하고 있기 때문에 수입재화의 가격은 외생적으 로 주어진 것으로 간주한다. 그러나 무역수지불균형은 변동환율제도에서와 같이 환율이 변동됨으로써 조정된다.

P

x, t XEt - Pm, t XMt + PFXt B0 = 0 (15)

4) 정부예산이 전기간에 걸쳐 균형에 도달한다는 조건을 활용한 분석은 조경엽(2001)을 참 조하시오.

고정환율제도와 달리 변동환율제도에서는 초기 연도의 무역수지적자(

B

0 )가 고정되고 환율이 내생적으로 결정된다.⁵⁾ 따라서 환율에 하첨자

t

^{를 첨가하여}

PFX

_t^{로 표기하였다.}

다음은 저축과 투자의 항등식을 보여 주고 있다.

I

_t = S_t + D_t - B_t - R&D_t (16)

물적자본 형성에 기여하는 총 투자(

I

_t )는 총 저축(

S

_t )과 무역수지적자의 합 에서 정부 재정적자(

B

t )와 지적자본축적을 위한 R&D투자를 감한 것으로 정의 된다. 정부 예산이 매기마다 균형에 도달한다면

D

_t= 0이 되며, 또한 변동환율제 도하에서는

B

_t= B₀ ^{로 고정된다.}

5) Terminal Condition

앞에서 설명한 이론적 모형은 시간이 무한(infinite period)하다는 가정을 전제 하고 있다. 그러나 시간이 무한하다면 연산모형에서는 모형이 종결되지 않는 문 제점을 가지게 된다. 따라서 본 연구에서는 해를 도출하기 위해 Lau et al. (1998) 이 제시한 방법에 따라 이론적 모형을 2000년∼2030년에 국한된 연산모형으로 전 환하였다. 이들이 제시한 방법은 연산모형이 무한시간 조건하에서 도출되는 균형 과 아주 근접한 값을 가질 수 있도록 마지막 기에 자본스톡에 대한 제약식을 다 음과 같이 부과하는 것이다.⁶⁾

5) 반대로 환율이 고정되고 자본이동이 자유로운 고정환율제도에 대한 분석은 조경엽 (2001)을 참조하시오.

6) 자세한 내용은 Lau et al. (1998)을 참조하시오.

김 진 오․조 경 엽

- 12 -

K

_T

K

_{T - 1} =

Y

_T

Y

_{T - 1} (17)

이는 마지막기의 자본스톡 증가율은 생산량 증가율과 동일하다는 조건이다.

6) 연산방법

본 모형은 Rutherford (1994)가 개발한 MPSGE (Mathematical Programming System for General Equilibrium analysis)을 사용하여 연산하였다. MPSGE는 일 반균형모형의 해를 구하기 위해 Mathisen(1985)이 제기한 MCP(Mixed Complementarity Problems)를 일반화한 프로그램으로서 3개의 균형조건(Zero Profit Condition, Market Clearing Condition, Income Balance)을 만족하는 해를 구하는 것으로 정리할 수 있다.⁷⁾

본 모형은 분석기간을 2000∼2050년으로 설정하고 완전예측능력이라는 가정하 에 전기간을 동시에 연산하는 방법을 사용하였다. 즉 미래의 가격변화를 현재에 완전하게 예측하고 투자와 소비 및 여가를 결정하는 완전 역동적(fully dynamic) 연산방법을 사용하였다.

본 모형은 다음과 같은 순서로 연산이 된다. 첫 번째는 모형을 1995년도의 실 질 데이터에 벤치마킹(benchmarking)하기 위해 균형 모수값을 설정하는 캘리브레 이션을 시도하였다. 데이터와 캘리브레이션에 대한 설명은 다음절에 자세히 수록 되어있다. 두 번째는 경제가 균등성장(balance growth)을 한다는 조건하에 전 기 간 동안 3가지 균형조건(zero profit, market clearing, income balance)이 성립하 는지를 검토하였다. 모든 기간에 대해 균형조건이 성립한다면 모형에서 추정하는 변수들의 성장률은 사전적으로 주어진 균형성장률과 일치하게 된다. 그러나 동일 한 성장률과 소비증가율은 매우 비현실적일 뿐만 아니라 기존의 유수 연구기관에

7) 보다 자세한 내용은 Lau et al. (2001)을 참조

서 전망한 자료와 불일치하는 문제가 발생한다. 따라서 세 번째로 균형 모수값과 정부정책이 고정된 상태에서 모형이 추정하는 전망이 기존의 전망자료와 일치되 는 연산작업을 시도하였다. 이는 다음절에서 설명할 기준시나리오(Bau)로 불린다.

그리고 마지막으로 대체에너지개발을 위한 정부정책변화에 따른 시나리오를 설정 하고 이에 대한 시뮬레이션을 하는 순서로 모형을 연산하였다.

2.2 데이터 및 캘리브레이션

1) Benchmark 데이터

본 모형은 대체에너지관련 데이터를 제외하고는 한국은행에서 발표한 1995년도 I/O 데이터에 벤치마킹(benchmarking)을 하였다. <표 1>에 나타나 있듯이 현재 의 대체에너지 보급량 및 투자는 매우 저조한 상태에 있다. 2000년도 에너지 총 소비량이 192887 천 TOE에 달한다. 따라서 대체에너지 누적 보급량은 이에 약 1%을 차지하고 있으며, 당해연도 보급량은 0.1%를 차지하고 있다. 정부투자지원 은 1995년에 160억원, 1997년에 300억원, 2000년에 110억원으로 매우 미미한 수준 에 있다.

<표 1> 대체에너지 보급량 및 투자비용 누적보급량

(천 TOE)

당해 년도 보급량 (천 TOE)

정부 융자액 (백만원)

계

(백만원, 민간투자 포함)

1995 908.5 130.6 16095 17883

1996 1161.9 253.4 24589 27321

1997 1421.3 259.4 30089 33432

1998 1715.7 294.4 31689 35210

1999 1900.6 184.9 14322 15913

2000 2131.0 230.4 11707 13008

주: 민간투자는 정부 융자액의 10% 임.

김 진 오․조 경 엽

- 14 - 2) 캘리브레이션

본 모형에서 대체탄력성 값은 손양훈과 신동천(1997), 조경엽(2000), Bernstein et al(1999), Lau et al(1998)등 기존의 국내외문헌에서 도출하였다. 앞에서 언급하 였듯이 MPSGE는 기준연도의 실질 데이터와 주어진 대체탄력성을 가지고 프로그 램 내에서 자동으로 가중치 모수(share parameter)를 추정하기 때문에 이에 대한 값은 본 연구에서 제시하지 않았다.

<표 2>은 본 모형에서 사용한 재화간 대체탄력성을 보여주고 있다. 우선 수출 재화와 국내소비재화간의 불변전환탄력성(constant elasticity of transformation)은 3.0이라고 가정하였다. 이는 손양훈과 신동천(1997)이 사용한 부문별 불변전환탄력 성 값 2∼4의 평균값을 의미한다.

KL

복합재화, 아밍톤 복합재화

XA

^{, 에너지}

E

간의 대체탄력성은 Lau et al(1998)에서와 같이 0.5로 가정하였다. 그리고 자본과 노동간의 대체탄력성은 성 장모형에서 일반적으로 사용하는 콥더글라스(Cobb-Douglas) 함수형태로 가정하여 대체탄력성을 1로 설정하였다. 아밍톤 복합재화 생산과정에서 발생하는 국내재화 와 수입재화간의 대체탄력성은 2로 가정하였다.

가계부분의 통시간 대체탄력성(intertemporal elasticity of substitution:1/θ ^)은 Goulder and Schneider(1999), Bernstein et al (1999)과 같이 0.5로 가정하였다.⁸⁾ 소비재와 여가의 대체탄력성은 Rasmessen and Rutherford(2001)에 제시한 0.8을 사용하였다. 이 밖의 소비복합재화간의 대체탄력성은 생산부문과 동일하다고 가

8) 한국의 국민연금의 파급효과를 분석한 전영준(1997) 연구에서는 Auerbach and Kotlikoff(1987)연구에서 사용한 모수값 0.25를 사용하였다. Auerbach and Kotlikoff(1987)의 문헌조사에 따르면 선진국의 통시간 대체탄력성은0.1 ~ 0.75의 범위 에 국한되고 있다. 따라서 본 연구에서 사용한 0.5는 선진국 연구결과의 범위 내에 속 하고 있으나 한국경제를 대상으로 통시간 대체 탄력성을 보다 정확히 추정하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 또한 향후 연구에서는 한국을 대상으로 추정된 탄력성의 범 위를 가지고 민감도 분석을 시도하는 것도 중요한 과제가 될 것이다.

정하였다.

<표 2> 생산부문과 소비부분의 대체탄력성

생산부문 소비부문

대체재화 탄력성 대체재화 탄력성

XD,XE ^* 3.0 1/θ 0.5

KL, XA, E 0.5 C, 1 - H 0.8

K,L 1.0

XM,XD 2.0

주: * XD,XE 의 대체탄력성은 수출과 국내재화의 불변전환탄력성을 의미.

대체에너지개발과 관련된 모수값은 자료부족으로 정확히 추정하는 것이 불가능 하다. 따라서 본 연구에서는 대체에너지관련 모수값 변화에 따라 민감도분석을 실시하였다. 식 (9)에 나타난

R&D

투자재 생산을 위한 레온티에프 계수 α_rd, β_rd는 각각 1로 가정하였다. 그리고 대체에너지생산과정에 나타난 β_xa^는 0.5와 1로 설정하고 민감도 분석을 하였다. 따라서 대체에너지개발에 필요한 비용 은 기존 투자재 생산에 드는 비용보다 1.5∼2배 높은 것으로 가정하였다.

이 밖에 외생변수로 결정되는 균형이자율은 1991~2001년 동안 한국의 평균 GDP 디플레이터(약 5%)와 평균 콜금리(약 11%)를 감안한 실질이자율(약 6%)을 사용하였다. 따라서 균형에서 이자율은 1

β -1과 동일하기 때문에 β 값은 0.943 이 된다. 물적자본에 대한 연간 감가상각률 δ는 0.07로 가정하였다.⁹⁾

9) 이는 기기나 건물의 평균 수명이 약 14년∼15년임을 뜻한다.

김 진 오․조 경 엽

- 16 -

Ⅲ. 분석결과

3.1 분석을 위한 시나리오

1) 기준시나리오

기준시나리오에서는 대체에너지개발과 관련된 정부정책에 변화가 없는 것으로 간주하고 2001년도 한국개발연구원에서 추정한 장기 GDP증가율과 에너지경제연 구원에서 전망한 에너지소비 증가율과 모형의 전망치가 가능한 일치시키는 연산 작업을 시도하였다. <표 3>은 KDI와 에너지경제연구원에서 추정한 GDP와 에너 지 소비증가율을 보여주고 있다.

<표 3> GDP와 에너지소비 증가율 전망(KDI, KEEI 전망) 성장률 (%)

2000 이전

2001∼

2005

2006∼

2010

2011∼

2015

2016∼

2020

2021∼

2025

2026∼

2030

2031∼

2040

2040 이후

GDP 4.8 5.5 5.0 4.4 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0

에너지

소비 4.5 3.8 3.0 2.0 1.8 1.5 1.5 1.2 1.1

자료: 21세기 에너지부문의 여건변화 및 중장기 정책연구, 에너지경제연구원 2001.

에너지소비는 에너지원별 소비전망을 가중평균한 값임.

<표 4>는 모형에 의해 추정된 GDP와 에너지소비전망을 보여주고 있다. 모형에 서 추정한 에너지소비전망은 <표 3>에 나타난 에너지경제연구원의 전망과 매우 근접한 결과를 보여주고 있으나 GDP 전망은 KDI 전망과 상이한 결과를 보여주

고 있다.¹⁰⁾ 에너지2001년에는 GDP가 약 497.7조원에 달하던 것이 2010년에는 767.6조원, 2030년에는 1696.2조원에 달할 전망이다. GDP성장에 비해 에너지소비 증가율은 GDP증가율보다 낮아 2001년에는 약 200백만 TOE에서 2005에 231.7백 만 TOE, 2030년에는 377.6백만 TOE로 증가할 전망이다.

<표 4> 기준시나리오하의 GDP 및 에너지소비 전망

GDP(조원) 에너지소비 (백만 TOE)

2001 497.7 200.0

2002 521.0 207.5

2003 546.3 215.1

2004 573.5 223.2

2005 602.7 231.7

2006 632.4 238.7

2007 663.5 246.0

2008 696.3 253.7

2009 730.9 261.4

2010 767.6 269.5

2015 965.6 297.8

2020 1195.6 325.3

2025 1445.0 350.4

2030 1696.2 377.6

10) 본 연구에서는 에너지소비와 GDP 전망이 KEEI와 KDI 전망과 유사한 값에 도달할 때 까지 에너지효율향상과 자본에 내재된 기술진보율이 모형 내에서 결정되도록 하였다.

그러나 두 가지 전망이 동시에 일치하는 결과를 도출하는데는 어려움이 많아 본 연구 에서는 에너지소비증가율에 초점을 맞춰 연산작업이 종료되도록 프로그래밍 하였다.

따라서 GDP 전망이 KDI 전망과의 불일치가 에너지지 소비전망에서의 불일치보다 더 크게 나타나고 있다. 기준시나리오에서 결정된 에너지효율향상과 자본에 내재된 기술 진보는 정책모의실험을 할 때는 고정된 것으로 가정하고 GDP와 에너지소비변화를 기 준시나리오에 대비하여 분석하였다.

김 진 오․조 경 엽

- 18 - 2) 시나리오

대체에너지보급정책에 따라 시나리오를 크게 두 가지로 구분하였다. 시나리오

Ⅰ은 대체에너지개발을 위해 정부가 보조금을 지급하는 경우이며, 시나리오 Ⅱ는 기존 에너지에 세금을 부과함으로써 대체에너지 개발을 위한 인센티브를 제공하 는 경우이다. 따라서 시나리오 Ⅰ에서는 기존 에너지에 대한 세금인상 없이 보조 금만을 지급하는 경우이며 시나리오 Ⅱ는 보조금 지급이 없는 대신 기존 에너지 에 대한 세금을 10% 인상하는 경우이다.

시나리오 1은 보조금액과 대체에너지개발에 따른 추가적 비용에 따라 다시 3개 의 하부 시나리오로 구성되어 있다. 대체에너지개발에 필요한 비용자료가 충분하 지 않기 때문에 시나리오 Ⅰ에서는 기존 한 단위 에너지생산을 위해 필요한 투입 비용 보다 대체에너지 한 단위를 생산하기 위해 필요한 비용이 1.5배인 경우와 2.0배인 경우를 나누어 분석을 하였다. 또한 대체에너지개발은 투자에 대한 경제 성뿐만 아니라 보조금액에 따라 달라지기 때문에 <표 5>에서와 같이 초기연도인 2001년도에 보조금 지급액이 13백억원, 7백억원, 27백억원인 경우를 나누어 살펴 보았다. <표 6>에 나타나 있듯이 보조금은 경제 성장률만큼 지속적으로 증가한다 고 가정하였다.

<표 5> 분석을 위한 시나리오

시나리오 Ⅰ : 보조금 정책 시나리오 Ⅱ: 조세정책 시나리오 1 시나리오 2 시나리오 3 시나리오 4

추가 투자비용 1.5 1.5 2.0 1.5

2001년도 보조금

(백억원) 13 7 27 0

기존 에너지

세율인상(%) 0 0 0 10

<표 6> 연도별 보조금

(단위: 백억원)

시나리오 1 시나리오 2 시나리오 3

2001 13 7 27

2002 14 7 28

2003 15 7 29

2004 15 8 31

2005 16 8 32

2006 17 8 34

2007 18 9 35

2008 19 9 37

2009 20 10 39

2010 21 10 41

2015 26 13 52

2020 32 16 64

2025 39 20 78

2030 46 23 92

3.2 시나리오별 파급효과

국민경제에 미치는 파급효과는 여러 단계에서 검토될 수 있으나 본 연구에서는 GDP 변화하와 물가변동에 미치는 영향과 총 에너지 소비에서 대체에너지가 차지 하는 비중을 통해 보조금과 조세정책의 차이점을 비교하고자 한다.

보급확대를 위한 정책별 GDP변화 효과는 <표 7>에 정리되어 있다. 표에서 보 듯이 대체에너지개발투자에 대한 보조금 지급은 전반적으로 Bau대비 GDP를 증 가시키는 반면 조세정책은 GDP에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타나고 있 다. 이는 조세정책은 직접적으로 기존 에너지의 가격을 상승시켜 기업의 생산비 용을 증가시키기 때문이다. 이와 같은 직접적인 에너지가격상승은 대체에너지 공 급이 증가함에 따라 어느 정도 상쇄될 수는 있다. 그러나 일차적 가격상승효과가 더 크기 때문에 <표 8>에 나타나 있듯이 소비자물가는 Bau에 비해 상승하게 되 고 전반적인 경기침체로 이어지게 된다.

반대로 보조금정책은 일차적으로 대체에너지 개발과 공급을 촉진시키게 된다.

김 진 오․조 경 엽

- 20 -

공급증가에 따른 에너지가격하락효과는 <표 8>에서 보듯이 소비자물가가 하락하 는 결과를 가져온다. 이로 인해 전반적으로 경기가 활성화되는 결과를 가져온다.

보조금정책은 상대적 개발투자비용과 보조금의 크기에 따라 크게 영향을 받는 것으로 나타나고 있다. 시나리오 1과 시나리오 2는 공히 대체에너지개발비용이 기 존 에너지개발비용에 비해 1.5배의 비용이 요구되지만, 보조금의 크기에 있어 시나 리오 1은 시나리오 2에 비해 2배 가량 더 지급된다는 차이점을 가지고 있다. 그러 나 추가적 투자비용에 비해 보조금이 과다하게 지원될 경우 GDP에 미치는 효과는 점차 줄어들다가 결국 GDP를 오히려 감소시키는 결과를 가져온다. <표 7>에서 보 듯이 2030년에는 오히려 GDP가 0.02% 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 이는 대체 에너지의 공급이 증가할수록 나타나는 한계편익이 점차 감소하는 반면 보조금이 증가할수록 희소재원에 대한 한계비용이 점점 더 커지기 때문인 것으로 분석된다.

<표 7> Bau 대비 GDP 변화 (%)

보조금 정책 조세정책

시나리오 1 시나리오 2 시나리오 3 시나리오 4

2001 0.36 0.18 0.02 -0.07

2002 0.34 0.17 0.03 -0.08

2003 0.31 0.15 0.03 -0.09

2004 0.29 0.14 0.03 -0.10

2005 0.28 0.13 0.04 -0.11

2006 0.26 0.13 0.04 -0.12

2007 0.25 0.12 0.04 -0.12

2008 0.24 0.11 0.04 -0.13

2009 0.23 0.11 0.04 -0.13

2010 0.22 0.10 0.04 -0.13

2015 0.17 0.08 0.03 -0.14

2020 0.12 0.05 0.03 -0.13

2025 0.06 0.02 0.02 -0.13

2030 -0.02 -0.02 0.01 -0.12

시나리오 3은 기존에너지개발에 드는 비용보다 대체에너지개발에 따른 추가적 비용이 2배로 상승하게 되면 보조금이 대폭 증가하더라도 GDP 상승효과는 매우

미미할 것임을 보여준다. 시나리오 1에 비해 시나리오 3에서 보조금이 2배 이상 되더라도 <표 7>에서 보듯이 GDP 증가율은 0.02%로 매우 저조한 것으로 나타나 고 있다.

GDP와 물가측면에서 보조금정책이 조세정책보다 바람직한 결과를 도출하고 있지만 과다 또는 과소한 보조금 지급은 우리가 원하는 결과를 유도하는데 실패 할 수 있다. 본 연구에서는 보조금지급을 위해 필요한 재원은 기존 소비세를 인 상함으로써 충당이 된다고 하였다. 따라서 과다한 보조금은 희소재원의 효용성을 떨어뜨리는 동시에 대체에너지의 공급을 필요이상으로 증가시키는 결과를 가져온 다. 반면 적정이하의 보조금은 충분한 대체에너지의 공급을 유도하지 못하는 결 과를 가져온다. 본 연구에서는 대체에너지개발 비용에 관한 충분한 자료가 없어 적정보조금을 도출하지 못하고 있다. 그러나 보다 올바른 정책수립을 위해서는 대체에너지개발비용 및 적정보조금산정, 그리고 이에 따른 파급효과에 대해 보다 깊이 있는 분석이 요구된다.

<표 8> 기준시나리오 대비 소비자물가 변화 (%)

보조금 정책 조세정책

시나리오 1 시나리오 2 시나리오 3 시나리오 4

2001 -0.17 -0.09 -0.03 0.00

2002 -0.18 -0.09 -0.03 0.03

2003 -0.18 -0.09 -0.03 0.05

2004 -0.18 -0.10 -0.04 0.06

2005 -0.19 -0.10 -0.04 0.08

2006 -0.19 -0.10 -0.04 0.09

2007 -0.20 -0.10 -0.04 0.10

2008 -0.20 -0.11 -0.04 0.11

2009 -0.21 -0.11 -0.04 0.12

2010 -0.21 -0.11 -0.04 0.12

2015 -0.23 -0.12 -0.03 0.14

2020 -0.25 -0.13 -0.03 0.13

2025 -0.26 -0.13 -0.02 0.13

2030 -0.25 -0.13 -0.01 0.12

김 진 오․조 경 엽

- 22 -

설명의 편의를 위해 보조금과 조세정책이 대체에너지 보급에 미치는 효과를 시 나리오 2와 시나리오 4를 통해 비교하면 다음과 같다. <표 9>에서 보듯이 시나리 오 2에서 총 에너지소비에서 대체에너지가 차지하는 비중은 2005년에 약 5.4%, 2010년에 7.6%, 2020년에 13.1%로 점차 증가하는 반면 시나리오 4에서 대체에너 지 비중은 2002년에도 약 2%로 2001년에 비해 증가율이 그리 크지 않은 것으로 나타나고 있다. 이는 조세정책은 기존 에너지가격을 상승시켜 산업경쟁력을 악화 시켜 기존에너지뿐만 아니라 대체에너지에 대한 수요를 감소시키기 때문이다. 따 라서 대체에너지개발 효과는 보조금정책에 비해 매우 미약한 것으로 나타나고 있 다. 더욱이 대체에너지개발은 사회전체에 긍정적인 외부효과를 가져오기 때문에 조세정책보다는 보조금정책을 통해 대체에너지개발을 유도하는 것이 바람직하다 고 할 수 있다.

<표 9> 총 에너지에서 대체에너지가 차지하는 비중 (%)

보조금 정책 조세정책

2001 3.45 0.85

2005 5.38 1.20

2010 7.63 1.55

2015 10.27 1.87

2020 13.16 2.14

Ⅳ. 결 론

경제적 번영과 환경보호를 동시에 지향하는 '지속 가능한 발전'(sustainable development)은 모든 나라가 추구하는 일차적인 목표로 자리잡고 있다. 그 예로 써 2002년 8월 남아공 요하네스버그에서 개최된 세계정상회의(WSSD)에서는 기후 변화에 대응하는 방안으로 각국이 대체에너지 사용비율을 의무적으로 15%까지

늘리자는 방안을 들 수 있다. 따라서 대체에너지개발은 지속적 경제성장을 유지 하면서 환경문제에 능동적으로 대처할 수 있는 방안으로 급부상할 전망이다.

그러나 대체에너지 보급이 활성화되기 위해서는 R&D에 대한 투자가 지속적으 로 이루어지고 이에 따라 기술이 충분히 축적되어야만 한다. 기술축적은 단기적 인 노력에 의해 이루어질 수 있는 것이 아니라 장기적인 플랜을 가지고 꾸준히 추진할 때만 가능하다. 현재 우리의 대체에너지 보급실정은 총 에너지소비의 1%

수준으로 선진국에 비해 매우 저조한 상태에 놓여있다. 대체에너지 보급이 저조 한 원인은 근본적으로 대체에너지가 경제성을 확보하지 못하고 있기 때문인 것으 로 분석되고 있다. 따라서 95% 이상의 에너지를 수입하는 우리로서는 에너지안보 를 강화하는 동시에 환경과 경제성장을 동시에 추구하는 최선의 방안이 기술개발 을 통한 대체에너지의 보급을 확대하는 것이라 할 수 있다.

본 연구에서는 대체에너지 기술진보가 R&D 투자에 의해 결정되는 내생적 성 장모형을 구축하고 이를 연산 가능한 일반균형 모형으로 전환하여 보조금정책과 조세정책의 차이점과 파급효과를 비교ㆍ분석하였다. 본 연구결과에서는 보조금정 책은 대체에너지의 공급을 대폭 증가시켜 에너지가격을 하락시키는 결과를 가져 온다. 따라서 보조금지급은 대체에너지보급을 확대하는 동시에 산업경쟁력강화와 물가안정이라는 긍정적인 효과를 수반할 것으로 분석이 된다.

반면 기존에너지에 세금을 강화함으로써 대체에너지개발을 유도하는 정책은 총 에너지소비를 감소시켜 에너지안보를 강화시키는 긍정적인 효과를 가질 수 있다.

그러나 조세정책은 에너지가격을 상승시켜 산업경쟁력을 악화시키고, 물가인상이 라는 부정적인 효과를 수반하게 된다. 또한 경기침체로 인한 에너지소비 감소는 대체에너지에 대한 수요도 감소시키기 때문에 대체에너지개발 효과는 보조금정책 에 비해 매우 미약한 것으로 나타나고 있다. 더욱이 일반적으로 대체에너지개발 은 사회전체에 긍정적인 외부효과를 가져오기 때문에 조세정책보다는 보조금정책 을 통해 대체에너지개발을 유도하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

그러나 적정 보조금을 정확히 추정하고 집행하는 것이 무엇보다 중요하다고 할 수 있다. 과다한 보조금 지급은 대체에너지개발에 따른 편익보다 희소한 재원의