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E3ME 모형을 활용한
제3차 에너지기본계획 주요 정책의 사회·경제적 파급효과 분석
| 김수일 | 기본연구보고서 19-03
참여연구진 *
연구책임자 : 선임연구위원 김수일 **
연구참여자 : 연 구 위 원 강병욱 **
전문연구원 김비아 **
외부참여자 : 홍익대학교 이서진
**서울대학교 강윤영 **
Cambridge Econometrics, Unnada Chewpreecha
**메이조대학교 이수철 **
* 본 연구의 공동책임자였으나 과제 기간 중 홍익대학교로 소속을 옮김에 따라 외부 참여자로 변경함
** E3ME 모형 담당자로, 외부 위탁인 시나리오 분석을 주도함
<요 약>
1. 연구의 필요성 및 목적
1.1. 연구의 배경
2019년 6월, 정부는 ‘제3차 에너지기본계획’을 국무회의에서 확정하 였다. 에너지기본계획은 매 5년마다 작성하는 에너지 분야 최상위 국 가 계획으로(녹색성장기본법 제41조), 에너지기본계획에서 제시하는 기본 방향과 중점 과제에 따라 ‘에너지이용합리화기본계획’, ‘전력수급 기본계획’과 같은 하위 기본계획의 구체적인 내용이 수립된다. 이번에 발표된 ‘제3차 에너지기본계획’은 ‘에너지전환로드맵’(2017.10)이나
‘재생에너지 3020 이행계획’(2017.12) 등에서 밝힌 에너지 전환을 위 한 핵심적인 기본 방향을 담고 있는 것이 특징이다. 구체적으로는 2040년까지 에너지 소비 효율을 38% 개선하여 최종 에너지 소비를 기준 전망 대비 18.6% 감축하는 것을 목표로 설정하고 있다.
“정부가 어떤 정책을 시행할 경우, 무엇보다 주의해야 할 사항은 경 제 전반에 미칠 파장을 사전에 예측하는 일이다.”(Buchholz, 2017, pp.
475). 하지만, ‘제3차 에너지기본계획’은 국가 전체의 에너지 소비 효 율을 38% 개선하는 대담한 목표에도 불구하고, 정부의 목표 달성이나 그 추진 과정에서 우리 사회나 경제가 어떤 변화를 겪을 지에 대한 정 보를 제공하고 있지 않다. 에너지 소비를 약 19% 감축한다는 것은 과 연 어떤 의미인가? 목표 달성은 소득, 고용, 산업 그리고 경제 전반에 어떤 영향을 미칠 것인가? 이러한 물음에서 본 연구가 시작되었다.
1.2. 연구의 목적과 방법
다양한 수요관리나 규제정책 수단들을 통해 ‘제3차 에너지기본계획’
의 목표를 달성할 때 경제 및 사회에 미치는 영향에 대해서 정성적 또 는 정량적 분석을 하는 것이 본 연구의 목적이다. 또한 목표 달성으로 인한 경제 구조의 변화가 사전에 결정된 에너지 목표 수요에 미치는 영향을 분석하는 것까지 포함하고 있다.
본 연구에서는 유럽을 중심으로 정책 분석에 광범위하게 사용되는 대표적인 거시계량 모형인 E3ME 모형을 분석에 사용하였다. 영국 Cambridge Econometrics에서 운용하는 E3ME 모형은 에너지-경제-환 경 부문의 유기적 관계를 모형화한 거시계량 시스템으로, EU 위원회, 영국, 일본, 미국, 인도, 태국 등 여러 나라에서 에너지 정책 분석에 널 리 사용되고 있다. E3ME 모형은 OECD의 STAN 데이터베이스를 기 초 자료로 공적분과 오차수정모형을 사용하여 개별 행태식을 추정한 다. E3ME는 이론적 바탕이나 추정 방식에 있어 선도적인 모형이라 할 수는 없으나, 주요 국가들의 상호 영향이 반영되는 글로벌 모형이며, 선행 연구를 통한 검증이 충분히 이루어졌고, 다양한 정책들이 모든 에너지 상품과 부문 전반에 미치는 영향을 세부적으로 분석할 수 있는 거의 유일한 상용화된 모형이다.
분석 과정은 KEEI-EGMS에서 사용한 주요 전제와 에너지 기준 및 목표 전망을 E3ME에 투입하여 ‘제3차 에너지기본계획’의 목표 달성 이 생산, 고용, 소득, 소비 등에 미치는 영향을 분석하고, 변화된 경제 구조를 다시 KEEI-EGMS의 입력 변수로 사용하여 에너지 소비 변화 를 살피는 방식이다.
2. 주요 연구 내용
2.1. ‘제3차 에너지기본계획’ 파급 효과 분석을 위한 시나리오
정책 효과를 분석하기 위해서는 기본적으로 두 가지의 시나리오가 필요하다. 하나는 분석의 기준이 되는 기준 시나리오이고, 다른 하나는 정책 변화의 효과를 파악하기 위한 비교 시나리오이다. 본 연구에서는
‘제3차 에너지기본계획’의 기준 전망과 목표 전망을 각각 기준 시나리 오와 기본계획 시나리오로 설정하였다.
기준 시나리오는 ‘제3차 에너지기본계획’의 기준 전망이며, 이는 KEEI-EGMS를 이용한 미래 에너지 전망을 사용하고 있다. 기본계획 시나리오는 ‘제3차 에너지기본계획’에서 제시하는 중점 추진과제와 추 진수단을 사용하여 에너지 소비 목표에 도달하는 경로이다. ‘제3차 에 너지기본계획’은 2030년과 2040년 목표 수치만을 제시하고 있기 때문 에 목표 전망은 KEEI-EGMS를 이용하여 별도로 진행하였다.
한편, 비록 현실성은 없지만, ‘제3차 에너지기본계획’에서 제시하는 감축 목표를 에너지 효율 개선 투자만을 통해서 달성할 때(효율 시나 리오)와 에너지세만 부과해서 달성할 때(에너지세 시나리오)를 시나리 오에 추가하여 기본계획 시나리오와 비교하였다.
2.2. 시나리오 분석 결과
E3ME와 KEEI-EGMS를 이용하여 ‘제3차 에너지기본계획’ 목표 달 성이 경제에 미치는 영향을 분석해본 결과, 에너지 소비를 18.6% 감축 하는 것이 국내총생산을 감소시킬 수도 있지만, 대부분은 경제에 긍정
적인 영향을 미치며 시나리오에 따라 국내총생산을 1.6%에서 최대 4.5%까지 증가시키는 것으로 나타났다. 목표 달성 수단과 세수 활용 방안에 따라 에너지기본계획이 경제에 미치는 영향의 크기가 다양한 모습을 보인다. 모형 결과는 ‘기본계획 시나리오’나 ‘효율(생산비용) 시나리오’보다 세금을 부과하는 시나리오들이 국내총생산이나 소비 등 을 더 크게 증가시키는 것을 보여주고 있다. 또한, 세금을 부과해서 얻 은 재원으로 공공 부문이 에너지 효율 개선에 투자하는 것보다 재화의 가격이나 생산자의 생산 비용을 낮추는 데 사용하는 것이 경제의 반응 을 더 확대시킨다.
핵심 분석 대상인 ‘기본계획 시나리오’의 경우 ‘제3차 에너지기본계 획’의 목표 달성으로 인해 산업 생산이 2040년에 기준 전망 대비 0.3% 증가하고, 이는 고용과 실질 가처분소득의 증가를 통해 가계 소 비를 1.8% 증가시킴으로써 결국 우리나라의 국내총생산이 1.6% 증가 하는데 기여한다. ‘기본계획 시나리오’에서 국내총생산의 규모가 2040 년에 1.6% 증가하는 것은 전망 오차의 범위에 포함되는 수준이라고 할 수 있다. 변경된 전제를 투입하여 KEEI-EGMS로 계산한 에너지 최 종 소비는 에너지 소비의 역 반등 효과를 보여주었다. 물론, 원료용 에 너지 소비를 제외한 최종 에너지 소비는 미약하게나마 증가했다.
2.3. 분석의 한계
KEEI-EGMS와 E3ME처럼 다른 목적을 가지고 개발된 두 개의 대 규모 모형을 결합하여 분석하는 일은 많은 제약과 가정이 필요하다.
이는 결과의 신뢰성 측면에서 한계로 작용한다. 우선, E3ME 사용의 적합성 문제이다. 방대한 자료를 사용하다보니 매년 일괄적으로 자료
업데이트와 계수 추정을 실시한 이후 다양한 정책 분석 연구에 사용한 다. 이러한 방대한 전 세계 모형은 일반적으로 개별 함수의 추정치 신 뢰도가 떨어지는 경향이 있다.
다음으로 변수의 일관성 문제가 있다. 예를 들어, KEEI-EGMS에서 는 신규 주택의 건설과 기존 주택의 개보수, 보일러 수요가 도출된다.
한편, E3ME는 세분화된 가계 소비 항목에 전기와 가스를 비롯한 에너 지 재화를 포함하고 있다. E3ME의 소비 지출 변화가 KEEI-EGMS의 설비 및 기기 변화와 일관성을 갖는지는 확인이 불가능하다. 이러한 문제는 연구 결과의 신뢰도를 상실할 수 있는 부분이다.
다음으로 시나리오의 적용의 적절성 여부이다. 다른 부문과 달리, 산 업 부문은 에너지 효율 개선을 통한 에너지 감축이 목표에서 차지하는 비중이 36%에 불과하고 나머지는 배출권거래제와 목표관리제를 통해 달성된다. 배출권거래제의 경우 배출권의 가격이 에너지 재화의 가격 을 통해 에너지 소비와 경제 변수에 영향을 미치는데, 타 기관 모형에 의존한 연구의 한계로 인해 배출권 가격이 어떻게 작용하는지 정확하 게 파악할 수가 없었다. 마지막으로 반등 효과로 구분한 분석 결과의 논리적 타당성 여부도 점검해야 할 사항이다.
3. 결론 및 정책적 시사점
E3ME 모형을 이용한 분석 결과, 우리나라는 생산 능력과 추가 고용 의 여지가 남아있고, 이로 인해 에너지 효율 개선 투자가 소비와 생산 을 증가시키는 것으로 나타났다. 에너지세 부과가 생산 감소에 미치는 직접적인 영향보다 에너지 소비 및 생산 비용 감소를 통해 생산과 고
용 그리고 가계 소비를 증가시키는 영향이 더 크다. 또한, 모형의 결과 는 조세를 적극 활용하는 방안이 정부가 직접 에너지 효율 개선 투자 를 실시하는 것보다 경제에 미치는 영향이 크다는 것을 보여준다.
E3ME를 이용한 분석 결과는 기존 연구들의 결과와 일관된 것도 있 고 반대의 모습을 보이는 것도 있다. 예를 들어, 기존 연구는 전기요금 인상이 작게나마 물가를 상승시키고 국내총생산을 하락시킬 것으로 예 상했다(최봉석, 이유수, 2013). 물론, 사례로 든 연구가 전기요금 인상 에 한정되어 있다는 점과 본 연구가 다양한 에너지 상품을 고려한 에 너지세가 아니라는 한계가 동시에 존재한다. 반면, EU의 에너지 효율 개선 정책에 대한 연구 결과를 살펴보면(EC, 2017), 주요 변수들의 움 직임은 비슷한 결과를 보이지만, 투자의 반응은 다르다.
물론, 국민총생산의 증가가 저절로 발생하는 것은 아니다. 에너지 효 율 개선을 위한 투자가 실제 효율 개선으로 이어져야 하고, 산업의 비 용 감소와 고용 증가 유발이라는 이론적, 실증적 관계가 미래에도 변 하지 않는다는 것을 전제로 하고 있다. 만약, 에너지 비용의 감소가 다 른 재화의 소비나 고용 증가로 이어지지 않고 기업의 유보 자산이나 부동산 투자 등으로 빠질 경우 경제는 이론적 예상과는 다른 방향으로 움직일 수 있다. 시나리오 결과 비교는 에너지세와 효율 개선 투자의 적절한 조합이 필요함을 강조한다. 효율 개선을 통해 감소한 에너지 비용이 생산을 위한 선순환 구조로 사용되기 위해서는 기업의 생산 비 용 감소를 위한 조세 정책이 병행되어야 한다.
고용에 대한 결과는 시장 변화에 대한 적절한 정책 대응을 요구한 다. 경제 구조가 변하게 되면 노동력 이동은 업종 내부뿐만 아니라 업 종 사이에도 발생하게 된다. 적절한 시기에 적절한 기술 인력이 준비
되지 않는다면 에너지 소비 감축 정책의 효과가 크게 달라질 수 있다.
기술 수준에 따른 노동력 수요는 단기, 중기, 장기에 걸친 시간에 따라 서도 달라진다. 장기적으로는 노동 시장이 균형을 찾겠지만, 교육과 훈 련이 사전에 적절히 준비되지 못한다면 사회 전환 과정에서 발생하는 경제적 손실이 상당하며 최종 종착지의 위치도 달라질 수 있다.
소득 분배 측면도 반드시 고려해야 하는 대상이다. 일반적으로 저소 득층일수록 에너지 소비 지출이 가처분소득에서 차지하는 비중이 높고 에너지 소비는 필수 소비량에 가깝다. 정책 시행 초기에는 에너지세 부과나 효율 개선 투자로 인한 소비 감축 효과를 기대하기 어렵고, 경 제 순환 구조를 통해 실질 소득이 상승해야 에너지 소비 감축 효과가 발생한다. 따라서 정책 시행 초기에 저소득층 지원 사업 같은 에너지 복지 사업을 보다 적극적으로 확대할 필요가 있다.
보고서에서 제시된 수치들은 ‘제3차 에너지기본계획’의 사회 경제적 파급 효과에 대한 연구자들의 공식적 입장은 아니다. 이는 국가 계획 을 수립할 때 사회 경제적 파급 효과 분석을 병행해야 하며, 그 사례로 E3ME 모형을 이용한 결과를 제시한 것이다. 연구진은, 연구 결과에서 정리한 여러 문제점들을 해결한 분석 모형을 구축할 필요가 있고, 향 후 에너지 정책을 수립할 때 모형에서 도출한 결과를 정책 수립의 정 보로 활용해야 한다는 점을 강조한다.
ABSTRACT
1. Research Background and Purpose
1.1. Research background
In June 2019, the South Korean government officially confirmed its 3rd Energy Master Plan, which is the highest level energy plan established ev- ery five year according to Article 41 of the Framework Act on Low Carbon, Green Growth. The Plan presents the basic directions and main tasks serving as guidelines for other energy plans, such as the National Master Plan for Energy Use Rationalization, the Master Plan of Long-Term Electricity Supply and Demand, etc. The 3rd Energy Master Plan estab- lished the directions for energy transition following the Energy Transition Roadmap (2017.10) and the Renewable Energy 3020 Implementation Plan (2017.12). Specifically, the Plan announced to improve the energy effi- ciency by 38 percent through saving final energy consumption by 18.6 per- cent from BaU (business-as-usual) to 2040.
“When a government implements a policy, it must carefully concern the policy’s impact on the overall economy.” (Buchholz, 2017, pp. 475).
Despite the ambitious target of national energy efficiency improvement, the 3rd Energy Master Plan does not provide sufficient information regarding its impact on the economy. The research questions are: 1) how can we re- duce final energy consumption by 19%; and 2) what is expected in Korea
economy when we reach the target.
1.2. Research purpose and method
The purpose of this study is to estimate qualitative and quantitative im- pacts on the economy and society of the 3rd Energy Master Plan.
Furthermore, the impact of economic changes on the predetermined target of the energy demand is also analyzed.
This study employs the E3ME model, which is a macro-econometric model widely used for policy assessment of European Commissions, as well as the United Kingdom, Japan, the United States, India and Thailand.
E3ME is a computer-based model of the global economic and energy sys- tems and the environment. The model was originally developed through the European Commission’s research framework programmes and supported by Cambridge Econometrics. E3ME model composed of cointegration and er- ror-correction model, estimates parameter using mainly the OECD’s STAN data set and Eurostat national accounts. Compared with the other macro- economic models, E3ME has advantages in sectoral disaggregation and coverage of energy commodities.
The inputs to E3ME model, including economic and demographic as- sumptions have been derived from KEEI-EGMS model. E3ME generates impact assessment covering production, employment, income, consumption and industrial competitiveness. E3ME’s results are treated as modified as- sumptions for KEEI-EGMS to project energy consumption path in the new world.
2. Results
2.1. Scenarios
In this study, the E3ME model has been applied to assess six different scenarios including a reference scenario and five different policy scenarios.
Two main scenarios are the reference scenario that serves as the basis for analysis, and the target scenario for the purpose of assessment.
KEEI-EGMS provides the reference energy consumption path and the target energy path which is the simulation of the projection of the 3rd Energy Master Plan. Scenarios cover efficiency only (efficiency scenarios) and en- ergy tax only measures (tax scenarios) which are impractical but for the comparison purpose.
2.2. Main Results
Implementing policy measures of the 3rd Energy Master Plan using E3ME and KEEI-EGMS has a positive impact on the economy. According to the scenario, GDP increases by 1.6% to 4.5% in 2040. The extent of the impact varies depending on who pays for the investment and to whom tax revenue goes. Results show energy tax has stronger impact on GDP and consumption expenditure than target or efficiency only scenarios. Tax recycling for consumer price or producers’ production costs turns out to be more effective than direct investment of the public sector to energy effi- ciency improvements.
The main scenario shows that industrial production increases by 0.3% in 2040 compared to the reference scenario, consumer expenditure by 1.8%
throughtout increasing employment and real disposable income, and even- tually GDP by 1.6%. GDP increase by 1.6% in 2040 may fall within the range of forecast error. Change of economics growth and industrial struc- ture shows reverse rebound effect of final energy consumption, even though the final consumption including feedstock, follows slight rebound effect.
2.3. Limitations of analysis
Analysis with two large scale models such as KEEI-EGMS and E3ME has limitations in terms of the reliability of the analysis results. E3ME re- quires extensive and specific data consistent across countries and carries out comprehensive data updates once a year. Parameter estimates from large scale globall model, generally tend to be less reliable.
Variable consistency between KEEI-EGMS and E3ME raises practical issue. For example, KEEI-EGMS projects house construction, the reno- vation of existing housing stock, and demand for heating facilities of household. E3ME includes 43 consumption categories including energy commodities such as electricity and gas. It is impossible to match the con- sumer expenditure path from E3ME consistent with the changes in facilities and equipment from KEEI-EGMS. A lack of consistency can harm the credibility of the research results.
Scenario relevance is also open to the dispute. The industrial sector
saves only 36% of the total energy reduction through efficiency improve- ments, and the rest through the emission trading and energy target manage- ment scheme. It was difficult to check the effect of price of emission per- mits on energy consumption and economic variables. Lastly, the assessment of (reverse) rebound effect needs to be discussed in the sense of definition and logical validity.
3. Summary and Policy Implications
Impact assessment of the 3rd Energy Master Plan using the E3ME mod- el showed that Korea’s economy has capacity and labour available for fur- ther production. Investments to energy efficiency improvement increase consumption and production. Indirect effect of energy taxes through de- crease of energy cost to the production, employment and household con- sumption was greater than direct effect on production decrease. Results also showed that energy tax with exemption of consumer or producers’ cost contributes to the economy more than the government’s direct investments to energy efficiency improvements.
Some of the results were inconsistent with previous studies. For example, Choi and Lee (2013) showed that an increase in the electricity price would lead to slight decrease of GDP. A study of EU’s energy efficiency im- provement policies showed different response of investment (EC, 2017).
Real world could be different from the analytical results. Investment to efficiency improvement needs to lead actual improvements of technical
efficiency. The theoretical and empirical relationships of consumer and pro- ducers’ behaviour should remain unchanged in the future. If savings in en- ergy costs leaves as cash assets, the effect on the economy could follow different direction from analytical projection. The results also emphasize suitable policy package combining tax schemes and energy efficiency in- vestments with tax revenue recycling to consumers and producers.
Employment is one of the key indicators that policy makers review.
Economic structural change leads to labour shifts across different sectors.
Ensuring an adequately skilled labour force is core in the effect on employment. If there were skills shortage, the economic outcomes would be worse and it might be impossible to meet the target of the 3rd Energy Master Plan. Demand of skill may vary over short-term, mid-term and long-term. In the long run, the labour market will be able to respond to changes in economic structural change but education and training system will need to be properly adjusted in advance.
Not included in the analysis, but income distribution is another important factor that must be taken into consideration. Generally, lower income household spends higher share of income for energy. At the initial phase of policy implementation, it is difficult for low income class to save the en- ergy consumption with higher energy tax or advanced equipment since the energy consumption is close to necessities. Programmes targeting low in- come household are important to have the benefits of the 3rd Energy Master Plan.
The results presented in this study are not official numbers for social
and economic impact of the 3rd Energy Master Plan. Rather than, the study suggests it is necessary to implement impact assessment of policies in establishing the Energy Master Plan. Building and utilizing an analytical model that addresses the various issues in the study will support to estab- lish national energy policies.
제목 차례
제1장 서 론 ··· 1
1. 들어가며 ··· 1
2. 연구의 목적 ··· 6
3. 보고서의 구성 ··· 8
제2장 거시경제 이론과 모형 ··· 11
1. 거시 모형에 대한 이론적 고찰 ··· 11
1.1. 거시경제 이론 ··· 11
1.2. 정책의 효과 ··· 14
1.1.1. 구축 효과 (crowding-out effect) ··· 14
1.1.2. 반등 효과 (rebound effect) ··· 15
2. 에너지 정책 분석에 사용되는 모형들 ··· 16
2.1. 벡터자기회귀(Vector Autoregressive Model, VAR) 모형 ·· 16
2.2. 연산일반균형(CGE) 모델 ··· 18
2.3. 동태확률일반균형 모형 (DSGE) ··· 20
3. 국내 주요 기관별 거시계량 모형 ··· 22
3.1. 한국은행(BOK) ··· 22
3.2. 한국개발연구원(KDI) ··· 24
3.3. 산업연구원(KIET) ··· 25
3.4. 한국조세재정연구원(KIPF) ··· 26 3.5. 한국금융연구원(KIF) ··· 27 3.6. 국회예산정책처(NABO) ··· 27 3.7. 기타 거시계량 모형 ··· 28 4. 에너지 부문을 포함한 거시계량 모형 ··· 30 4.1. 부경진, 최도영(2002) ··· 30 4.2. 부경진, 최도영, 노동운(2003) ··· 31 4.3. 이달석 외(2005) ··· 32 4.4. 최봉석, 이유수(2013) ··· 33 4.5. 한국전력거래소(2017) ··· 33
제3장 분석 모형 ··· 35 1. E3ME 모형 개요 ··· 35 2. E3ME 모형의 구조 ··· 37 2.1. 경제 모듈 ··· 38 2.1.1. 총수요 ··· 39 2.1.2. 공급 ··· 40 2.1.3. 노동 시장 ··· 40 2.1.4. 물가 ··· 41 2.1.5. 사회적 지표 ··· 42 2.2. 에너지 모듈 ··· 43 2.3. 환경 모듈 ··· 45 2.4. 혁신과 기술진보 ··· 46
3. E3ME 모형의 적용 사례 ··· 47 3.1. 탄소세, 에너지세, 배출권거래제 ··· 47 3.2. 에너지 효율 정책 ··· 48
제4장 시나리오 ··· 51 1. 분석 방법 ··· 51 2. 시나리오의 설정 ··· 53 2.1. ‘제3차 에너지기본계획’ ··· 53 2.2. 시나리오의 정의 ··· 55 2.3. 목표 전망을 위한 KEEI-EGMS ··· 58 2.4. 기본계획 시나리오 구축을 위한 목표 전망 ··· 60 3. 칼리브레이션 ··· 69 3.1. 에너지 효율 파급 경로 ··· 69 3.2. 에너지세 파급 경로 ··· 72 3.3. 칼리브레이션 결과 비교 ··· 74
제5장 시나리오 분석 결과 ··· 77 1. ‘제3차 에너지기본계획’ 주요 정책의 영향 ··· 77 1.1. 주요 결과 요약 ··· 77 1.2. 경제 일반 ··· 79 1.3. 노동 시장 ··· 82 1.4. 산업 경쟁력 ··· 84 1.5. 경제 변수의 변화가 에너지 소비에 미치는 영향 ··· 85
2. 시나리오의 비교 ··· 88 2.1. 주요 결과 요약 ··· 88 2.2. 경제 일반 ··· 91 2.3. 노동 시장 ··· 96 2.4. 산업 경쟁력 ··· 99 3. 시나리오 분석 결과에 대한 평가 ··· 100
제6장 결 론 ··· 107 1. 주요 결과 및 정책적 시사점 ··· 107 2. 연구의 결론 ··· 110
참고문헌 ··· 113
표 차례
<표 4-1> ‘제3차 에너지기본계획’의 부문별 주요 정책 수단 ··· 54
<표 4-2> ‘제3차 에너지기본계획’ 정책 효과 분석을 위한 시나리오 ··· 56
<표 5-1> 시나리오별 주요 거시 변수에 대한 영향 ··· 90
그림 차례
[그림 3-1] E3ME 모형의 기본 구조 ··· 37 [그림 3-2] E3ME 모형 내의 총수요 결정 ··· 38 [그림 3-3] 에너지 모듈로의 투입 ··· 44 [그림 3-4] 에너지 모듈에서 다른 모듈로의 피드백 ··· 44 [그림 4-1] 기준 및 목표 전망의 자동차 보급 대수 비교 ··· 64 [그림 4-2] 기준 및 목표 전망의 수송 부문 에너지 수요 ··· 67 [그림 4-3] ‘제3차 에너지기본계획’ 에너지 소비 감축 목표와 목표
전망의 감축률 비교··· 68 [그림 4-4] 에너지효율 투자의 파급 경로 ··· 70 [그림 4-5] 기본계획 시나리오와 효율 시나리오의 에너지효율 개선을
위한 추가 투자 ··· 71 [그림 4-6] 에너지세의 파급 경로 ··· 73 [그림 4-7] 에너지세 시나리오의 에너지세 변화 추이 ··· 74 [그림 4-8] 시나리오별 감축률 비교 ··· 75 [그림 5-1] ‘기본계획 시나리오’에서 기준선 대비 2040년 주요
변수들의 변화··· 78 [그림 5-2] ‘기본계획 시나리오’에서 2040년 주요 재화별 가계 소비
지출의 변화 ··· 80 [그림 5-3] ‘기본계획 시나리오’에서 2040년 에너지 사용자별 투자
지출의 변화··· 81 [그림 5-4] ‘기본계획 시나리오’에서 2040년 에너지사용자별 순수출의
변화 ··· 82
[그림 5-5] ‘기본계획 시나리오’에서 2040년 주요 업종별 고용자수의 변화··· 83 [그림 5-6] ‘기본계획 시나리오’에서 2040년 주요 업종별 실질 임금의
변화··· 83 [그림 5-7] ‘기본계획 시나리오’에서 2040년 주요 업종별 생산의
변화··· 85 [그림 5-8] 경제 변수 변화로 인한 최종 소비의 변화* ··· 87 [그림 5-9] 경제 변수 변화로 인한 총에너지 소비의 변화* ··· 88 [그림 5-10] 시나리오별 기준선 대비 국내총생산의 변화 ··· 92 [그림 5-11] 시나리오별 기준선 대비 가계 소비 지출의 변화 ··· 93 [그림 5-12] 시나리오별 기준선 대비 투자 지출의 변화 ··· 94 [그림 5-13] 시나리오별 기준선 대비 순수출의 변화 ··· 95 [그림 5-14] 시나리오별 기준선 대비 소비자물가수준의 변화 ··· 96 [그림 5-15] 시나리오별 기준선 대비 고용의 변화 ··· 97 [그림 5-16] 시나리오별 기준선 대비 실질 임금의 변화 ··· 97 [그림 5-17] 시나리오별 기준선 대비 실질 가처분소득의 변화 ··· 98 [그림 5-18] 시나리오별 기준선 대비 총생산의 변화 ··· 99 [그림 5-19] 시나리오별 주요 업종 생산의 변화 ··· 100
제1장 서 론
1. 들어가며
2019년 6월, 정부는 2040년까지 우리나라 에너지 정책의 목표와 추 진 전략을 담은 ‘제3차 에너지기본계획’을 국무회의에서 확정하였다.
에너지기본계획은 ‘저탄소녹색성장기본법’에 의거 매 5년마다 작성하 는 에너지 분야 최상위 계획이다(동법 제41조). 에너지기본계획에서 제시하는 기본 방향과 중점 과제는 ‘에너지이용합리화기본계획’, ‘전력 수급기본계획’, ‘신재생에너지기술개발및보급계획’ 같은 하위 기본계획 을 통해 구체화된다.
에너지기본계획의 기본 방향에서부터 정책 수단, 그리고 목표 수치 작성까지 계획 수립의 전 과정에서 이해당사자들의 갈등으로 계획을 수 립할 때마다 어려움을 겪었으며, 제3차 에너지기본계획의 수립 과정도 크게 다르진 않았다. 하지만 계획 수립의 차수가 증가하면서 경험이 쌓 인 영향도 있겠지만, ‘에너지전환로드맵’(2017.10)이나 ‘재생에너지 3020 이행계획’(2017.12) 같이 에너지 전환이라는 핵심적인 기본 방향 에 대한 이해가 이미 사회적으로 확산되면서, ‘제3차 에너지기본계획’
의 수립 과정에서 발생한 갈등은 그 이전에 비해서는 상당히 줄어들었 다. 특히, 사회적 갈등이 가장 크게 발생할 수 있는 원자력과 석탄 발전 의 감축이 미세먼지 대응이나 신고리 원전 공론화 과정을 통해 정부의 정책 방향으로 이미 결정된 것이 큰 영향을 미친 것으로 보인다.
이러한 정책 방향을 이어 받아, ‘제3차 에너지기본계획’도 “노후 원
전 수명은 연장하지 않고, 원전 건설은 신규로 추진하지 않는 방식으 로 원전을 점진적으로 감축”(산업통상자원부, 2019, pp. 56)하는 것과
“신규 석탄발전소 건설은 금지하고, 경제성이 떨어지는 노후 석탄발전 소는 폐지...환경비용 반영(환경급전), 상한제약 확대, 봄철 셧다운 등 으로 석탄발전량 추가 감축”(산업통상자원부, 2019, pp. 57)하는 것을 미래 에너지 믹스 정책 방향으로 담았다. ‘제3차 에너지기본계획’의 구 체적인 수치를 살펴보면, 2040년까지 에너지 소비 효율을 38% 개선하 여 2040년에는 최종 에너지 소비를 기준 전망 대비 18.6% 감축하는 것을 목표로 설정하고 있다(산업통상자원부, 2019, pp. 29).
에너지 소비를 약 19% 감축한다는 것은 과연 어떤 의미이고, 목표 달성은 우리 사회나 경제에 어떤 변화를 가져올 것인가? ‘제3차 에너 지기본계획’ 같은 장기 에너지 전략은, 주어진 경제 및 사회 전망을 바 탕으로 미래 수준을 예상하고 여러 정책 수단들이 에너지 수급에 미치 는 효과를 반영하여 목표 수준을 결정하는 과정을 통해 수치화된다.
물론 목표 수준을 결정할 때 대내외 여건이나 다른 국가들의 에너지 정책, 국제 에너지 시장에 대한 전망 등 여러 상황을 함께 고려한다.
기본계획 보고서나 수립 작업을 위한 내부 자료, 또는 기준 전망에 대 해 자세한 설명을 담고 있는 에너지경제연구원의 ‘2018 장기 에너지 전망’ 보고서를 통해 어떤 방법과 과정을 거쳐 미래에 대해 전망과 목 표를 설정했는지에 대해서는 대략적으로 파악할 수 있다. 하지만, 어떤 자료도 정부의 목표 달성이나 그 추진 과정에서 우리 사회나 경제가 궁극적으로 어떤 변화를 겪을 지에 대한 정보를 제공하고 있지 않다.
물론 정책 홍보 차원의 성격이 크지만, 에너지기본계획을 발표하면 서 정책의 파급 효과를 부분적으로 제시한 사례가 있긴 했다. 에를 들 어, 정부는 2008년 에너지기본법 제정 이후 첫 에너지기본계획을 수립
했다. ‘제1차 국가에너지기본계획’의 내용을 소개하는 정부 발표 자료 는 에너지 절약으로 에너지 수입이 344억 달러 개선되고 녹색기술 및 그린에너지 산업 투자 확대를 통해 신재생에너지 분야에서 고용이 95 만 명으로 늘어날 것이라는 기대 효과를 포함했다(지식경제부, 2008.8.27). 정부의 정책 목표 달성으로 경제가 얼마나 성장하고 고용 과 소득은 얼마나 늘어나는 지를 제시하는 사례는 재정 정책이나 통화 정책 등 다른 경제 분야에서는 흔하게 볼 수 있다. 한편, 에너지 정책 의 경제 영향 평가는 다른 나라의 경우 쉽게 사례를 찾을 수 있다. 대 표적인 사례로 유럽 연합(EU)의 에너지효율규정(EED, Energy Efficiency Directives) 관련 연구가 있다. 유럽 연합은 기존의 에너지 효율규정을 연장하기 위해, 2030년의 에너지 효율을 2007년 기준 전 망 대비 27%에서부터 40% 이상까지 개선하는 다양한 시나리오의 에 너지 효율 영향 평가(Energy Efficiency 2016 Impact Assessment)를 2016년에 실시한 바 있다(EC, 2016). 관련된 일련의 연구들은 에너지 효율 향상이 경제, 에너지, 환경에 걸쳐 가져올 수 있는 긍정적인 효과 와 부정적인 효과를 소개하고 있다(EC, 2017; 2016; 2015)
앞에서 언급한 ‘제3차 에너지기본계획’의 에너지 소비 감축 목표를 다시 생각해 보자. 국가 전체의 에너지 소비 효율을 40% 가까이 개선 하는 것은 대단히 어려운 일이다. 이는 운동은 더 많이 하는데 불구하 고 식사량은 절반 가까이 줄이는 일이나 마찬가지이다. 에너지 소비 감축이 어려운 일인 만큼, 그 크기를 예단할 수는 없지만, 에너지 소비 를 줄였을 때 사회 경제적 변화가 발생한다고 예상하는 것이 상식적이 다. 즉, 정책 목표 달성으로 인해 경제성장률이나 산업구조는 유의미하 게 변할 수 있다. 이는 전망 전제의 변화를 의미하고, 전망 전제의 변 화는 기준 전망과 동일한 전제를 사용하는 ‘제3차 에너지기본계획’의
목표 수치가 최종적으로 달라질 수 있다는 것을 말한다.
에너지 정책이 에너지 사용과 경제에만 영향을 미치겠는가? 경제가 발전할수록 사람들의 관심은 더 안전하고 더 깨끗한 삶으로 넓어지고 있다. 해가 거듭될수록 폭염이나 한파가 심해지면서 온실가스 배출에 대해 우려를 한다. 봄과 여름이면 집 밖을 나설 때 마스크를 챙겨들면 서 미세먼지에 대한 기사를 확인한다. 또한, 일본 가공 식품이나 음식 점에 퍼진 후쿠시마 산 식재료에 대한 기사를 보며 원자력 발전의 안 전에 대한 걱정을 한다. 이렇게, 과거에는 싸고 쉽게 구할 수 있는 에 너지에 관심이 집중되었다고 한다면, 현재는 안전하고 깨끗하게 사용 할 수 있는 에너지가 더욱 중요한 관심 사항으로 떠오르고 있다. 온실 가스와 미세먼지 감축의 가장 주요한 부분을 차지하는 에너지 정책은 개개인의 삶의 질과도 연결된 정책이며, ‘제3차 에너지기본계획’도 이 를 반영하여 “깨끗하고 안전한 에너지믹스로 전환”을 두 번째 중점과 제로 선정하였다(산업통상자원부, 2019, pp. 33).
연구 관심사를 실제로 분석하기 위해서는 검증된 이론과 적절한 통 계 자료를 이용하여 설계된 경제 모형이 필요하다. 경제 모형이란 좁 게는 경제를 어떻게 바라보는가라는 입장과 이해, 즉 경제 이론을 말 하며, 넓게는 이론과 데이터를 이용하여 설계되고 계산하는 컴퓨터 시 스템까지 의미할 수 있다. 거시 분석을 위한 경제 모형들은 산업, 조 세, 무역 등 다양한 경제 영역에서 목적에 맞게 개발되어 활용되고 있 으며, 이론의 발전에 맞춰 꾸준히 개선되고 있다. 에너지 분야에서도 에너지 및 온실가스 정책의 사회 경제적 파급효과를 분석하기 위해 다 양한 모형들이 개발되고 발전하였다.
경제 이론의 발전과 함께 컴퓨터의 연산 능력이 급격히 향상되면서 경제 모형들도 과거에 비해 엄청나게 복잡한 모형으로 발전하고 있다.
최근에 사용되는 분석 모형들은 너무 복잡하게 발전하면서, 프랑수와 케네(Francois Quesnay)의 경제표(Tableau economique)에 대한 우스갯 소리처럼, 만든 이들만 이해하는 모형이 될 정도로 어려워졌다. 복잡한 모형은 현상과 결과를 관찰하기에는 용이하나 그 원인을 파악하기는 힘들다. 프리드만(Friedman M.)은 모델에 대한 진정한 검증이 현실 경 제에 대한 꼼꼼한 묘사가 아니라 모델의 예측성에 있다고 주장한다 (“As Milton Friedman ... argued, the true test of a model is in its predictions, not its scrupulously faithful depiction of the actual economy”, Buchholz, 2007, pp. 214). 과연 점점 더 복잡해지는 모형 이 모형의 설명력이 높아지는 것과 같은 방향으로 가고 있는지에 대해 서는 깊이 생각해 볼 필요가 있다.
경제 전반을 분석하는 복잡하고 다양한 모형들은 경제를 어떻게 바 라보느냐에 대한 입장에 따라 크게 고전학파 모형과 케인스 모형으로 구분할 수 있다. 고전학파 모형에는 상품 생산이 노동자와 공급자가 생산된 모든 상품을 구입할 수 있는 충분한 소득을 가져온다는 세이의 법칙(Say’s Law)이 바닥에 흐르고 있다. 합리적 소비자와 생산자, 변 동 금리, 신축적 임금 및 물가, 환율 등이 추가되며 보다 정교해지고 복잡해지긴 했지만, 기본은 상품 생산이 생산자와 소비자 모두에게 충 분한 소득을 가져오며 일시적인 경우를 제외하고 상품의 공급 과잉이 나 부족은 발생하지 않는다는 것이다. 고전학파는 정부의 경제 정책이 일시적으로 경기 변동을 이끌 수 있지만, 시장의 효율적 작동으로 정 부 정책의 효과는 금방 사라지며, 생산의 궁극적 변화는 총공급이 변 할 때 발생한다고 보고 있다. 한편, 케인스(Keynes, J. M.)는 1930년대 대공황을 겪으면서 생산이 소비를 이끈다고 보는 고전학파의 시각이 잘못되었다고 지적했다. 케인스는 사람들의 구매력이 부족할 경우 경
제 불황이 발생할 수 있다는 유효 수요 이론을 제시하면서, 정부의 지 출이 경제에 활력소가 될 것이라고 주장했다. 일반적으로 고전학파 모 형은 장기 경제 성장 분석에, 케인스 모형은 단기 경기 변동 분석에 적 합한 것으로 취급된다. 경기 변동 및 경제 성장에 대한 서로 다른 관점 을 바탕으로 개발된 것이 연산가능일반균형(Computational General Equilibrium) 모형과 거시계량(Macro Econometrics) 모형이다. 현재는 각각의 모형이 이론의 발전과 더불어 개선되기도 하고, 상대 모형의 장단점을 흡수하여 보강되기도 하면서 여러 분야에서 널리 활용되고 있다.
2. 연구의 목적
에너지 소비 효율 개선은 대부분 에너지 효율에 대한 투자를 통해 달성된다. 민간 및 정부의 에너지 효율 투자가 증가하면 생산 설비가 고효율 설비로 바뀌고, 기존과 같은 양의 제품을 생산하는데 더 적은 에너지를 사용하게 된다. 일반 가정에서 에너지에 사용하는 소비도 줄 어들게 된다. 에너지에 대한 지출 감소는 다른 상품에 대한 소비를 증 가시키고, 이는 소비 대상과 소비량의 변화를 통해 산업 생산의 변화 로 이어진다. 즉, ‘제3차 에너지기본계획’의 정책 수단들은 기업의 투 자와 가계의 소비에 영향을 미치고, 이는 산업이나 국가 경제 성장에 영향을 끼친다. 기업과 산업의 경쟁력 변화는 결국 고용과 생산을 얼 마나 할 것인지에 대한 결정에 영향을 미친다. 이렇듯, ‘제3차 에너지 기본계획’의 에너지 소비 감축 정책의 효과는 에너지 소비량의 변화뿐 만 아니라 복잡한 연결고리를 통해 경제 전반의 변화로 확산된다.
‘제3차 에너지기본계획’이 제시하는 에너지 소비 감축 목표가 경제 성장을 비롯하여, 산업 구조, 고용, 소득 등 각 경제 변수에 얼마나 영 향을 미칠 지에 대한 궁금증이 본 연구를 시작하게 된 계기이다. 또한 연구의 관심 범위는 에너지 정책 수단이 경제 변수를 넘어 삶의 질에 미치는 영향에 대해서까지도 확대되어 있다. 다양한 수요관리 정책 수 단들을 통해 에너지 소비를 감축하는 것이 ‘제3차 에너지기본계획’의 내용이라고 한다면, 이러한 정책 수단들을 이용한 기본계획의 목표 달 성이 경제 및 사회에 미치는 영향에 대해서 정성적 또는 정량적 분석 을 하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구의 목적은 경제 구조의 변화가 사전에 결정된 에너지 목표 수요에 미치는 영향을 분석하는 것까지 포 함하고 있다.
우리나라에서 에너지 또는 온실가스 감축 정책의 효과를 분석했던 연구들은 그동안 주로 연산가능일반균형 모형을 사용하였다. 물론 거 시계량 모형도 간간히 사용되긴 했으나, 이는 연구 보고서 차원의 활 용이었고 정책 수립을 위한 정보 제공에 사용된 예는 드물었다. 반면, 유럽에서는 거시계량 모형을 이용한 분석도 널리 사용되고 있는데, 그 대표적인 모형이 E3ME(Economy-Energy-Environment Macro Econometrics) 모형이라 할 수 있다. E3ME는 캠브리지 대학에서 개발 한 에너지와 환경 분야까지 확대된 대규모 거시계량 모형이다. 본 연 구는 KEEI-EGMS(Energy Greenhouse-gas Modelling System)에서 도 출된 에너지 기준 전망 및 목표 전망을 E3ME에 투입하여 ‘제3차 에 너지기본계획’의 목표 달성이 사회, 경제, 삶에 미치는 영향을 분석하 는 방식으로 E3ME 모형을 활용하고 있다.
목표의 계량화 측면에서 보면, 목표 설정의 기초 단계인 기준 전망 부터 개별 정책들의 효과 분석 그리고 목표를 달성함으로써 예상되는
사회 경제의 변화가 논리적 일관성을 가져야 한다. 하지만, KEEI-EGMS와 E3ME처럼 다른 목적을 갖고 개발된 두 개의 모형을 결합하여 분석하는 일이 쉬운 일은 아니며, 결과의 신뢰성도 많이 훼 손될 수 있다. 많은 제약과 가정을 설정하여 결과를 얻는 일이기 때문 에 정책 수립을 위한 정보의 질적인 측면에서도 한계로 작용한다. 본 연구는 에너지경제연구원의 장기 에너지 전망 모형인 KEEI-EGMS와 연계된 거시계량 모형을 구축하기에 앞서, 거시계량 모형을 비롯한 거 시 분석 모형의 이론적 배경과 개발 상황을 파악하고 대표적인 거시계 량 모형인 E3ME 모형을 사용하여 ‘제3차 에너지기본계획’의 효과를 분석함으로써 모형 활용의 경험을 쌓는 것이 목적이다. 이러한 연구 경험을 통해 우리나라 상황에 적합한 에너지 중심의 거시계량 모형을 어떻게 구축해야 하는지에 대한 방향을 찾아보고자 한다.
3. 보고서의 구성
앞서 설명한 기본 고민과 목적을 바탕으로 연구가 진행되었으며, 이 를 자연스럽게 전달하기 위해 본 연구 보고서를 다음과 같은 순서로 구성하였다. 우선 제2장은 거시 경제 모형의 이론적 토대를 간단히 설 명하고 이를 바탕으로 한 분석 모형들은 어떤 것들이 있는지 소개하고 있다. 이는 기존 연구들에서도 반복적으로 진행된 것이기 때문에 기존 연구들의 결과를 읽기 쉽게 정리한 것이다.
제3장은 ‘제3차 에너지기본계획’의 영향 분석에 사용된 E3ME 모형 의 구조와 작동 원리를 소개한 부분이다. E3ME에 대한 설명은 모형을 개발한 Cambridge Econometrics에서 제공하는 모형 설명서와 여러 분
석 보고서, 그리고 현지에서 진행된 모형 교육 자료를 정리한 내용이다.
제4장은 시나리오 설정 방법에 대해서 설명하고 있다. 제5장에서 설 명하는 분석 결과를 제대로 이해하기 위해서는 당연히 시나리오에 대 해 정확히 이해해야 한다. 경제 효과를 분석하기 위해서는 기본적으로 두 가지의 시나리오가 필요하다. 하나는 분석의 기준이 되는 기준 시 나리오이고, 다른 하나는 효과를 파악하기 위한 비교 시나리오이다. 본 연구에서는 ‘제3차 에너지기본계획’의 기준 전망으로 사용하였고, 목 표 전망을 비교 시나리오인 기본계획 시나리오로 설정하였다. ‘제3차 에너지기본계획’은 2030년과 2040년 목표 수치만을 제시하고 있기 때 문에 목표 전망은 KEEI-EGMS를 이용하여 별도로 진행하였다. 제4장 에서는 어떻게 목표 전망을 수행했는지 설명하고 있다. 한편, ‘제3차 에너지기본계획’의 목표 수준을 달성하기 위해 가상의 극단적인 정책 시나리오를 설정하여 ‘제3차 에너지기본계획’의 정책 수단들과 비교하 였다. 우리는 제4장에서 E3ME와 KEEI-EGMS의 결과를 어떻게 연계 하여 시나리오 분석을 하는지 그리고 그 과정에서 어떤 문제들을 만나 게 되는지 정리하였다.
제5장은 E3ME를 이용한 ‘제3차 에너지기본계획’의 분석 결과와 연 구 과정에서 드러난 문제점들을 설명한다. 제3장의 모형 설명이나 Cambridge Econometrics의 보고서들을 살펴보면 모형 분석을 통해 다 양한 변수들에 대한 결과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 하지만, 본 보고서의 분석 목적이 ‘제3차 에너지기본계획’의 사회 경제적 파급 효과에 대한 공식적 수치를 얻는 것이 아니기 때문에 주요 핵심 변수 들의 변화를 중심으로 해설하고 있다. 분석 결과는 기본계획 시나리오 뿐만 아니라 가상의 정책 시나리오와의 비교 분석도 포함한다.
마지막으로 제6장에서 연구 결과를 종합 정리하고 정책적 시사점과 향후 모형 구축을 위한 방향을 제시하였다. 분명히 밝히자면, 보고서에 서 제시된 수치들은 ‘제3차 에너지기본계획’의 사회 경제적 파급 효과 에 대한 연구자의 공식적 입장이 아니다. 이는 ‘제3차 에너지기본계획’
과 같은 국가 계획을 수립할 때 본 연구에서 진행한 사회 경제적 파급 효과 분석을 병행해야 하며, 유럽에서 주로 사용하는 E3ME 모형을 이 용한 결과를 그 사례로 제시한 것이다. 본 연구 보고서에서 정리한 문 제점들은 분석 결과의 수치에 대한 것들이 아니라 분석 과정에서 접한 문제들로, 이는 향후 에너지경제연구원에서 구축하고자 하는 경제 분 석 모형이 나아갈 바에 대한 길을 비춰준다. 보고서에서 정리한 여러 문제점들을 해결한 분석 모형을 구축할 필요가 있고, 향후 에너지 정 책을 수립할 때 구축된 모형에서 도출한 결과를 정책 수립의 기초 자 료로 활용해야 한다는 것을 강조한다.
제2장 거시경제 이론과 모형
거시경제 분석 모형은 오랜 전통과 끊임없이 발전해온 거시경제 이 론을 바탕으로 개발된 모형으로, 그 역사의 길이와 현실의 변화만큼 다양한 모형들이 있다. 본 장은 ‘제3차 에너지기본계획’의 정책 목표를 분석하기 위해 사용된 거시 모형과 분석 결과를 이해하는데 도움이 되 는 수준에서 거시경제 이론을 훑어보고, 에너지 분야에 적용된 주요 모형들을 소개하고자 한다. 따라서, 현실의 복잡성과 더불어 보완 발전 한 거시 이론들과 최근의 모형 개발 동향을 전반적으로 충분히 다루고 있지는 않다는 점을 밝힌다.
1. 거시 모형에 대한 이론적 고찰
1.1. 거시경제 이론
거시경제 이론에 대한 기본적인 지식은 거시경제 교과서나 경제원론 교과서만 넘겨봐도 어렵지 않게 얻을 수 있다. 하지만, 오랜 역사와 복 잡한 현실에 상응하는 방대하고 다양한 이론들로 인해 간단히 요약하 는 것은 대단히 어렵다. 여기서는 시간의 흐름을 따라가며 거시경제 이론 전체를 설명하는 것이 아니라, 에너지 및 환경 정책 분석에 사용 되는 대표적인 두 모형인 연산가능일반균형 모형과 거시계량 모형의 차이를 이해하는데 필요한 핵심적인 부분만을 요약하고자 한다.
연산가능일반균형 모형은 경제학의 뿌리인 고전학파 시각에 이론적 바탕을 두고 있다.1) 고전학파는 가격이라는 ‘보이지 않는 손’에 의해
수요와 공급의 질서가 이루어진다는 관점을 가진다. 또한, ‘공급이 스 스로 수요를 창출한다’는 세이의 법칙(Say’s law)에 따라, 공급이 증가 할 때 생산자와 노동자의 소득 증가로 수요가 증가하여 공급 과잉 현 상은 발생하지 않고 시장은 자연스럽게 균형을 유지한다. 고전학파는 이러한 관점을 견지하여, 경기 변동에 있어서 공급 측면의 중요성을 강조한다. 또한 임금과 재화 가격은 매우 신축적인 것으로 전제하기 때문에 시장의 가격이 신속히 변하여 수요와 공급이 일치하는 시장 청 산이 이루어지고, 노동 시장에서도 완전 고용이 달성된다.
특히, 고전학파는 투자자가 투자를 결정하는데 있어서 투자에 대한 기회비용인 이자율에 매우 민감하게 반응한다고 가정한다. 투자의 이 자율 탄력성이 높으면, 정부가 경기 부양을 위해 재정 지출을 확대하 더라도 이자율이 상승하여 민간 소비와 민간 투자가 위축되는 구축 효 과가 발생하고, 장기적으로는 정부의 재정 정책이 아무런 효과가 없게 된다. 따라서 고전학파는 정부의 개입보다는 시장에 맡기는 것이 경제 에 더 긍정적인 영향을 미친다는 입장이다.
케인스는 1930년대 높은 실업률과 디플레이션 등 시장 경제의 불안 정성을 해결하기 위해서 정부의 적극적인 개입이 필요하다고 주장하였 다. 케인스는 가계가 결정하는 저축의 크기가 기업이 결정하는 투자 수요와 항상 일치하는 것은 아니기 때문에, 총공급과 총수요가 불균형 상태에 있을 수 있고, 특히 총수요의 부족으로 공급 과잉 및 유휴 생산 능력이 발생할 수 있음을 지적하였다. 이러한 경제 상황에 대한 해결
1) 여기서 고전학파는 고전적인 고전학파(classical school)와 한계 효용 이론으로 무장 한 신고전학파(neo-classical school)를 아우르는 용어로 사용했으며, 케인스학파 역 시 케인스학파(Keynesian school)과 신케인스학파(neo-Keynesian school)를 합쳐서 부 르는 용어로 사용했다.
책으로 정부의 지출을 확대하는 인위적인 총수요 증가 정책을 제시하 였고, 이를 유효 수요 이론이라고 한다. 고전학파와는 달리, 케인스학 파는 가격변수를 경직적으로 보고 있기 때문에, 적어도 단기적으로는 초과 공급이나 초과 수요의 상황이 존재할 수 있는 것으로 인식한다.
또한 기업의 투자 결정은 이자율에 근거하기 보다는 미래에 대한 예상 이나 “동물적 감각(animal spirit)”에 의존하기 때문에, 투자의 이자율 탄력성이 낮다고 주장했다. 이러한 경우, 승수 효과로 인해 확대 재정 정책의 경기 부양 효과는 커지게 된다.
초기의 고전학파 이론은 이후 통화주의와 합리적 기대 이론 학파로 이어진다. 케인스 이론에서도 합리적 기대 가설을 포함하여 미시적 기 초를 도입한 새케인즈학파(New Keynesian school)가 나타났다. 2008 년 세계 금융위기 이후 최근에는 IMF를 비롯한 각국 정부가 경기 부 양을 위해 양적 완화 정책을 광범위하게 받아들이면서 불완전한 시장 에서 정부 역할의 중요성이 다시 주목받기는 하지만, 현대 경제학에서 는 두 학파를 엄격하게 구분하지 않고 있다.
“케인스가 통화주의에서 시작하여 케인스주의자가 되었고, 프리드만 이 케인스주의자로 시작해 통화주의자가 되었”(Buchholz, 2007)던 것 처럼, 시대에 따라 현실을 제대로 설명하는 경제 모형은 계속 뒤바뀌 었다. 이는 정부의 정책과 경제 현실이 서로 상호작용을 하기 때문일 수 있다. 현대 거시계량 모형은 단기적으로 (신)케인스주의의 특성을, 장기적으로는 (신)고전학파의 특성을 반영하고 있어서, 경제 주체의 합 리적 기대를 바탕으로 한 행동과 실질 및 명목 가격과 임금에 경직성 을 고려하는 것이 특징이다(이진면 외, 2007).
1.2. 정책의 효과
고전학파와 케인스학파의 논쟁의 핵심 가운데 하나는 승수 효과에 대한 실증에 있었다. 1964년 미국 케네디-존슨 행정부는 경기 둔화 징 후에 대한 처방으로 승수가 2.3이라는 추정 결과에 따라 가계와 기업 에 대한 세금을 인하하였고, 이러한 정책으로 소비와 생산이 다시 늘 어났다(Buchholz, 2007). 반면, 1970년대 미국 세인트루이스 연방준비 은행에서 통화주의의 원칙에 기초한 계량 모형을 구축하고 분석한 결 과, 승수 효과가 예상만큼 크지 않다는 것을 보고한 사례도 있다 (Fromm and Klein, 1973 인용; Buchholz, 2007 재인용).
에너지 효율을 비롯한 에너지 정책의 거시경제 효과의 차이는 구축 효과에서 비롯한다. 구축 효과는 승수 효과 차이의 출발점이며, 현실과 이론의 경제가 얼마나 다른 상황인지를 알 수 있는 척도이기 때문이 다. 한편, 반등 효과는 에너지 효율 개선이라는 정책의 승수 효과 결과 로 나타난다. 아래는 모형의 결과를 이해하기 위해 필요한 사전 설명 으로 구축 효과와 반등 효과에 대해 간단히 소개한다.
1.2.1. 구축 효과 (crowding-out effect)
고전학파에 기반한 거시경제 모델은 일반적으로 경제 주체가 최적화 된 행동을 한다고 가정한다. 이는 경제의 자원이 비자발적으로 유휴 상태로 남아있지 않음을 의미한다. 새로운 정책으로 정부의 투자가 증 가할 경우 경제의 다른 곳에서 투자가 감소하고, 최적화에 대한 가정 때문에 투자 감소는 국내총생산 감소로 이어진다. 물론 국내총생산의 최종적인 변화는 새로운 투자로 인한 승수 효과와 구축 효과가 유발하 는 승수 효과 중에 어느 것이 더 크게 발생하는가에 달렸다.
구축 효과는 공급 제약에 의해 일어나는 현상으로, 보통 공공 부문 의 투자 증가가 민간 부문의 투자 감소를 야기하는 현상을 지칭하는데 사용되었다. 에너지 정책 효과 분석에서는 생산 제약의 효과를 포괄하 는 의미로 많이 사용된다. 경제가 최대 능력으로 생산을 하고 있는 상 황이라면, 한 부문의 추가적인 생산 활동은 다른 부문의 생산 활동을 대체한다. 이를 노동시장, 자본시장, 재화시장에 적용하면 다음과 같다.
노동시장은 완전 고용에 도달하면 고용을 더 이상 늘릴 수 없다. 자본 시장에서는 사용가능한 모든 자금이 사용되는 경우 은행은 투자 증가 를 위해 새로운 대출을 발행할 수 없다. 기업이 최대 생산 능력으로 생 산하는 경우, 기업은 더 이상 추가 생산을 해서 재화 시장에 공급할 수 없다(EU, 2017).
거시계량 기반 모형은 경제에 유휴 자원의 존재 가능성을 허용한다.
물론, 가용 노동량과 같은 고정된 제약이 존재하지만, 에너지 효율에 대한 추가 투자가 구축 효과로 인해 다른 부문의 투자를 반드시 대체 하는 것은 아니다. Eurostat의 제조업 및 건설업의 설문 조사 데이터를 이용하여 실증 분석한 결과, EU 제조업의 경우 일반적으로 가용 용량 의 80~85%를 이용하며, 경제 주기에 따라 이용률이 다르지만 장기적 인 추세는 매우 안정적이었다(EU, 2016). 이는 EU의 제조 및 건설 회 사가 단기적으로 15~20% 정도의 생산을 늘릴 수 있음을 시사한다.
1.2.2. 반등 효과 (rebound effect)
반등 효과는 에너지 효율 개선 정책의 영향을 평가할 때 중요하게 고려되는 효과이다. 반등 효과는 한 재화의 에너지 효율 개선으로 그 재화를 사용하는데 필요한 에너지의 소비가 줄고, 에너지에 대한 지출
의 감소가 그 재화 또는 다른 재화에 대한 추가 수요를 유발하여 완전 한 에너지 절약이 실현되지 않음을 의미한다.
반등 효과는 직접 효과와 간접 효과로 구분한다(EU, 2017). 어떤 재 화의 에너지 효율 향상으로 인해 에너지 사용 비용이 줄어들면, 그 재 화에 대한 수요가 증가하여 에너지 절감 효과가 상쇄되는 것을 직접 효과라 한다. 반면, 어떤 재화의 에너지 효율 향상에 따른 에너지 소비 와 지출의 감소가 다른 재화에 대한 수요 증가를 유발하여 에너지 절 감 효과가 상쇄되는 것을 간접 효과라 한다. 에너지 효율 향상이 커질 수록 에너지를 추가 감축하기 위한 한계 투자가 증가하고, 관련 설비 를 제조하여 공급하는 기업과 노동자에게 더 많은 이윤을 제공하여 에 너지 소비 증가를 유발하기 때문에 간접 반등 효과로 인한 손실이 커 진다. 이러한 효과를 결합하면, 에너지 효율 향상에도 불구하고 에너지 소비가 약간 증가하여 초기 에너지 절약이 일부가 상쇄된다.
반등 효과는 경제 및 사회적으로 성과가 있더라도 에너지 소비 및 환경은 악화되어 혜택 간 상충 관계가 존재한다는 것을 의미한다. 또 한, 제5장 시나리오 분석 결과 부분에서 설명하겠지만, 반등 효과가 반 드시 부정적인 것은 아니며, 반대 방향으로 움직이는 역 반등 효과도 발생할 수 있다.
2. 에너지 정책 분석에 사용되는 모형들
2.1. 벡터자기회귀(Vector Autoregressive Model, VAR) 모형
벡터자기회귀 모형은 특정 변수의 충격이 다른 내생변수에 미치는 파급 효과에 대한 동태적 분석이 쉽고 내생변수들의 변동성에 대한 특
정 변수의 상대적인 기여도를 측정할 수 있기 때문에 거시경제2), 금융 분야 등에 활발하게 적용되고 있다. 에너지 분야에서는 주로 국제유가 충격이 국내총생산이나 인플레이션 등 거시경제에 미치는 영향의 방향 성, 크기 및 지속 정도를 분석하는데 초점이 맞추어져 있다. 최근에는 유가 충격이 경제 성장이나 소비자물가지수에 미치는 영향이 시간의 흐름에 따라 달라질 수 있다는 점에 착안하여 시변계수 벡터자기회귀 모형(time-varying parameter VAR)을 이용한 시점별 파급 효과를 분석 하기도 했다(차경수, 2018). 또한 벡터자기회귀 기반의 벡터오차수정 모형을(VECM)3) 이용하여 탄소배출권 가격의 결정 요인을 분석한 연 구도 있다(부기덕, 정기호, 2011; 백정호, 김현석, 2013; 이은정, 박명 섭, 2013).
벡터자기회귀 모형을 이용한 연구들에 따르면, 유가 상승이 통화량 에는 유의미한 영향을 미치지 못하기 때문에 유가 충격에 대한 신축적 인 통화 정책이 필요하거나(이근영, 정한영, 2002), 세계 원유 가격의 변동이 국내 산업별 주가 수익률에 영향을 미친다(전지홍 외, 2016).
백터자기회귀 모형은 변수의 선택, 모형 내에서 변수들의 배열 순서, 표본 기간 등에 따라서 결과가 달라지는 문제가 있다. 특히, 파급 효과 의 전파 경로가 모형 내에서 명확히 설정되지 않아 경제적인 해석이 어렵고, 추정 결과 해석에 연구자의 주관적인 판단의 여지가 많다. 또
2) 벡터자기회귀 모형을 이용하여 국내총생산, 인플레이션 등 거시경제 현상 및 환율 정책 등의 파급 효과를 분석한 사례로는 Primiceri (2005), Baumeister, Durinck, and Peersman (2010), Cross and Nguyen (2017), Kim (2003), Byrne, Korobilis, and Ribeiro (2018) 등 다수의 연구가 있다.
3) 시계열 자료가 임의보행(random walk) 요인을 포함하고 있을 때, 변수들이 장기적 으로 공적분 관계를 갖는 경우 선형 결합을 통해 데이터를 안정적으로 만들 수 있다. 이렇게 변수간의 장기적인 관계를 고려한 벡터자기회귀 모형을 벡터오차수 정 모형(vector error correction model, VECM)이라 한다.
한, 벡터자기회귀 모형 내에서 충격 간 상관관계에 대한 식별 문제 때 문에 다수의 변수를 포함시키는 것이 현실적으로 어렵고, 장기 전망보 다는 몇 개의 변수에 대한 단기 전망에 유용하다.4)
2.2. 연산일반균형(CGE) 모델
에너지 정책을 경제 전반 또는 환경 부문과 통합해서 분석하기 위해 대표적으로 사용되는 방법론은 연산가능일반균형(Computable General Equilibrium, CGE) 모형이다. 이전에는 주로 무역 정책의 효과 분석을 위해 사용되었으나, 1990년대부터 최근까지 에너지 및 기후 변화 정책 의 파급 효과 분석에 활발히 적용되고 있다.5)
시나리오에 따른 모의실험(simulation) 분석을 기반으로 하는 연산가 능일반균형 모형은 미시경제 이론과 일반 균형을 바탕으로 모형을 구 축하고, 외생적 충격이나 정책적 변화에 따라 균형 상태가 이동하는 것을 관찰함으로써, 국내총생산, 고용, 투자 등 내생변수의 움직임을 추정하고 정책 효과를 분석한다. 연산가능일반균형 모형의 가장 큰 특 징은 에너지세(탄소세 등)나 배출권거래제 같은 주요 정책 수단 효과 의 파급 경로가 모형 내에서 추적이 가능하다는 점이다. 우리나라에서 도 다수의 연구에서 연산가능일반균형 모형을 이용하여 온실가스 저감 등 에너지 및 기후변화 정책에 따라 시나리오를 설정하고 이에 대한 경제적 파급 효과를 분석하였다(강윤영, 1998; 강승진, 1999; 임재규,
4) 시변계수 벡터자기회귀 모형의 경우, 추정해야하는 계수의 급격한 증가로 인해 선 행 연구에서는 4개 이하의 변수를 주로 사용하였다.
5) 최근 댐 건설, 수질 개선에 따른 파급 효과나 홍수 피해 분석 등과 같은 수자원 관련 연구에도 연산가능일반균형 모형이 활용되고 있다. 관련된 선행 연구로는 Strzepek and McCluskey. (2007), Berrittella et al. (2006), Brouwer and Hofkes (2008), 정기호(2011), 정기호, 김재현(2011) 등이 있다.
2001; 조경엽, 2001; 문영석, 조경엽, 2003;유승직, 조경엽, 2004; 김 수이, 2009).
연산가능일반균형 모형은 각 시점마다 다른 균형을 갖는 동태적 연 산가능일반균형 모형(정기호, 황성윤, 2014)6), 자원과 재화의 국가 간 이동을 허용하여 한 국가의 정책 변화가 다른 국가에 영향을 미칠 수 있게 설계된 전세계 동태적 연산가능일반균형 모형(김수이, 조경엽, 유 승직, 2009), 국가 경제뿐만 아니라 지역 경제 분석에 특화된 다지역 동태적 연산가능일반균형 모형(노동운, 김수이, 2008; 정기호, 김재현, 2011; 김영덕, 한현옥, 2012) 등으로 세분화되어 발전하였다.
기존의 연산가능일반균형 모형은 완전 고용, 균형 재정 등 모든 시 장에서의 균형을 가정하고 있어서 유휴 설비나 불완전 고용 등이 존재 하는 현실을 반영하는데 한계를 갖는다. 특히 균형 재정의 경우, 한 부 문에 대한 세금 증가는 모형 내 다른 부문의 세금 감소를 의미하기 때 문에 세수의 환류 효과가 실제보다 과소평가 될 여지가 있다. 또한 모 형의 계수는 다른 선행 연구에서 얻은 수치를 차용하는 방법을 사용하 기 때문에 계수의 정합성과 객관성에 대한 비판에서 자유로울 수 없다 는 단점이 있다. 물론 최근의 연산가능일반균형 모형은 이러한 비판을 수용하고 단점을 보완한 모형으로 발전하고 있다.
6) 동태적 연산가능일반균형 모형은 축차형(recursive)과 완전예측형(perfect foresight)으 로 나뉘는데, 축차형은 각 시점별로 정태 모형 구조를 갖기 때문에 모형의 구축과 균형해의 수렴이 비교적 쉬운데 반해, 완전예측형은 미래 전체 기간에 대해 경제 주체가 최적화를 한다고 가정함으로써 균형해의 수렴은 어렵지만 경제 이론과 가 장 부합된다(정기호, 황성윤, 2014, pp. 693).
2.3. 동태확률일반균형 모형 (DSGE)
루카스 비판(Lucas’ Critique) 이후, 기존의 거시 모형에 미시적 기초 를 보완하고 합리적 기대를 도입한 동태확률일반균형 모형(Dynamic Stochastic General Equilibrium, DSGE)이 현대 거시경제 분석의 주류 를 형성하고 있다. 동태확률일반균형 모형은 생산자와 소비자라는 합 리적인 경제 주체들의 효용 극대화 및 시장청산 조건과 함께, 가격 경 직성이나 임금 경직성, 정보 비대칭 같은 문제들을 고려하여 모형을 설계한다.7) 동태확률일반균형 모형은 이론적 기반이 탄탄하고, 모형의 변형을 통해 특정 충격에 대한 경기변동 예측 및 파급 효과 분석에 용 이하기 때문에 학계뿐만 아니라 주요국의 중앙은행, 국제기구 및 연구 기관에서 모형을 개발하여 사용하고 있다.8)
에너지 환경 분야에서도 에너지 소비를 생산함수에 포함시켜 에너지 가격 충격이 경기 변동에 미치는 영향을 분석한 연구(Kim and Loungani, 1992)를 시작으로 동태확률일반균형 모형을 이용한 분석이 활발히 이루어지고 있다. 기존 연구에 따르면, 에너지 효율 향상은 가 격 상승을 완화시키는데 도움을 줄 수 있고(Sanchez, 2008), 탄소세 도 입으로 인한 세수의 증가를 자본소득세로 환류할 경우 오염 저감과 세 제의 효율적 분배를 동시에 이룰 수 있다(Glomm et al., 2008). 또한, 그린 세제(환경세)가 환경뿐만 아니라 효율성 관점에도 긍정적 영향을
7) 실물 경기변동(Real business cycle, RBC)은 경제 주체들의 최적화를 전제로 한다는 점에서 동태확률일반균형 모형과 유사하지만, 모형 내 가격 경직성과 같은 마찰적 요인을 배제하고, 경기 변동을 개별 경제 주체의 효율적 자원 배분의 결과로 해석 한다는 점에서 동태확률일반균형 모형과 다르다.
8) BEQM(영란은행), GEM, GFM, GIMF(국제통화기금), Ramses(스웨덴국립은행), SIGMA(미국연방준비은행), ToTem(캐나다은행) 등이 동태확률일반균형 모형을 이 용한 사례이다. 한국의 경우 한국은행, 한국개발연구원 등에서 동태확률일반균형 모형을 경기 예측 및 분석에 사용하고 있다.