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아래 [그림 Ⅲ-1]은 본 연구에서 개발된 시뮬레이션 모델의 구조를 도

식화 한 것이다. 이 그림은 모델의 주요한 요소들과 요소들이 서로 어떻 게 영향을 주고받는지를 보여주고 있다. 네 개의 다른 형태의 변수, 또 는 흐름이 모델의 전체 시스템의 구조를 특성화하기 위하여 사용되었다.

힘으로 설명된다. 반면 내생변수들은 시스템 내에서 결정되며, 외부 및 내부적인 변수 모두로부터 영향을 받게 된다. 시차변수(lagged variables)는 외생 또는 내생변수가 1期 또는 그 이상 기간의 시차를 가 지는 변수이다. 이러한 시차변수들이 모델 내에 존재하게 됨으로써 시스 템은 동태적 성격을 갖게 된다.

[그림 Ⅲ-1] 시뮬레이션 모델의 개략적 구조

대기오염및

GHG 배출량

저감의무 대기오염및

GHG 배출량

저감의무

대기오염및 GHG 배출량전망 대기오염및 GHG

배출량전망

저감정책

- 탄소, 에너지세

- 인센티브

- 환경기준

- 투자 저감정책

- 탄소, 에너지세

- 인센티브

- 환경기준

- 투자

배출추이배출추이 Reference

GAP

구조적 변화

- 기술혁신

- 시장변화

- 개발경로의전환

구조적 변화

- 기술혁신

- 시장변화

- 개발경로의전환

환경영향환경영향

에너지영향 에너지영향

경제적충격

경제적 충격 경제사회

시스템의 지속가능성

평가 경제사회

시스템의

지속가능성 평가

환경모듈 환경모듈

에너지 모듈 에너지

모듈

경제모듈 경제모듈

전체 모델은 경제(Economic) 모듈, 에너지(Energy) 모듈, 환경 (Environmental) 모듈 등 3 개의 하부 모듈로 구성된다. 여기에서 경제 와 에너지, 환경 모듈은 시스템 내에서 상호 영향을 주고받는 것으로 설 계되어 있다. [그림 IV-1]은 또한 시뮬레이션 모델의 도식적인 체계를 보 여주고 있다.

거시모형의 구조는 경제모듈, 에너지모듈, 환경모듈의 3가지 모듈로 구성되었다는 것을 앞서 말한 바와 같으나, 이외에 경제모듈은 공급, 총

수요, 물가의 3대 부문 외에 국제수지, 통화공급과 재정을 나타내는 부

문 등 총 6개 부문으로 구성되었다. 이러한 경제부문분류와는 다르게 에 너지모듈은 그동안의 통상적인 관습에 의거 산업부문, 가정상업공공부 문, 수송부문, 전환부문으로 분류하였다. 환경부문은 간단히 탄소배출량 과 다음에 자세히 설명할 Kaya Identity와 하나의 회귀식을 통한 탄소배 출량 추정에 국한시켰다.

모델은 대략 90여개의 다양한 형태의 변수들을 포함한 소규모 분기거 시계량모형이다. 본 모형은 행태방정식(stochastic equations) 35개, 정의 식(identities) 37개 등 총 72개의 방정식과 20개의 외생변수로 구성되어 있다. GDP와 에너지소비, 에너지원단위(energy intensity) 그리고 에너지 가격과 같은 주요 내생변수들은 각 모듈의 주요 방정식에서 연결 변수 (linkage variables)로서 표현되며 상호 연관성을 갖고 있다. 이러한 연결 변수들은 모델의 연립성(simultaneity)를 나타내는 변수들이다. 모델의 상호 연관성은 추정방법을 선택하는 데에도 반영된다. 2단계 최소자승법 (Two-Stage Least Squares: 2SLS) 방법이 상호 의존적인 방정식들을 식 별하는데 적용되었다. 이러한 상호 관련성에 덧붙여 시차변수들이 모델 의 동태적 특성을 강조하기 위하여 도입되었다.

형태를 제시하고 있지 않다. 그러나 경제이론은 그것이 기본(level) 변수 형태이건, 로그(logarithms) 형태이건 변수 사이 관계의 선형성(linearity) 을 가정하는데 표준적인 지침이 된다. 본 모델에서 사용된 방정식의 함 수형태는 선형(linear) 또는 로그-선형(log-linear)인데 이것은 종속변수와 독립변수간의 관계가 선형(linear)이냐 아니면 비선형(non-linear)이냐에 달려있다. 로그-선형 모델의 적용은 점차 일반화되어 가고 있다.20) 예를 들어 아래와 같은 전력 수요 방정식을 상정해보자.

ln Dt =α+ ln Pt + ut

여기서 Dt는 전력 수요를 의미하며, Pt는 전력 요금을 의미한다. 이 단 순한 모델은 모수 α 및 β에서 선형이고, 자연대수를 취한 변수 Dt 및 Pt

에서 선형이다. 위 모델은 OLS(Ordinary Least Squares) 회귀분석에 의 해 추정될 수 있다. 모수 추정치(estimates) 즉, 위와 같은 형태의 로그- 선형 모델의 계수(coefficients)는 각 독립변수들의 탄력성을 의미한다.21)

본 시뮬레이션 모델의 대부분의 방정식들은 로그-선형의 함수 형태를

20) 어떤 함수형태가 가장 적절한가를 결정하려는 시도에서 William Donnelly(1987:58, 84-87)는 여러 대안적인 함수 형태에 대한 다양한 조건부 및 결합가설을 검정하기 위하여 Savin & White의 ‘likelihood ratio' 통계량을 사용한 BC(Box-Cox transformation, 1964) 분석을 수행하였다.

21) 수요 탄력성은 모델의 어떤 설명변수, 예를 들면 전력 가격의 % 변화에 대해 수요 되는 전력량의 백분율(%) 변화로 설명된다. 수요 탄력성은 수학적으로 다음과 같 이 표현된다.

σPE = θQE

θPE

PE

QE

,

또는 다음과 같은 구체적 형태로 표현될 수 있다.

취한다. 이하에서는 시각적인 설명과 함께 구체적으로 각 모듈의 모델에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

. 경제 모듈

[그림 Ⅲ-2]는 경제모듈의 개념적인 구조를 도식화한 것이다. 전술한

바와 같이 경제부문은 기본적으로 공급, 총수요, 물가의 3대부문 외에 국제수지, 통화공급과 재정을 나타내는 부문 등 총 6개부문으로 구성되 어 있다.

[그림 Ⅲ-2] 경제모듈

잠재 GDP 실질 GDP 실질 GDP

고 용고 용

가처분 국민소득

가처분 국민소득

노동인구노동인구 실업률실업률

임금임금 소비지출소비지출

자본 스톡 자본 스톡

CPICPI 이자율이자율

수 입수 입 수 출수 출

투 자 투 자

인 구인 구 수출수요수출수요

에너지 공급 에너지

공급

통화량통화량

조세조세 환율환율

잠재 GDP 실질 GDP 실질 GDP

고 용고 용

가처분 국민소득

가처분 국민소득

노동인구노동인구 실업률실업률

임금임금 소비지출소비지출

자본 스톡 자본 스톡

CPICPI 이자율이자율

수 입수 입 수 출수 출

투 자 투 자

인 구인 구 수출수요수출수요

에너지 공급 에너지

공급

통화량통화량

조세조세 환율환율

σPE = ( QE

PE

) PE

QE

.

(William A. Donnely. The Econometrics of Energy Demand, A Survey of Applications. Praeger. 1987: 84-87)

정한 생산함수를 기반으로 자본스톡(captial stock)과 노동공급(labor), 에 너지공급(energy supply)를 기본생산요소로 삼아 잠재GDP를 추정한다.

총수요부문에서는 소비, 설비투자, 건설투자, 수출 및 수입, 재고 등 실

질 GDP의 구소요소를 결정한다. 여기서 국민계정의 정의식(identity)으

로 표시되는 GDP는 기본적인 변수이다. 결론적으로 말하면, GDP는 최 종소비와 투자, 수출, 수입, 재고변동의 합으로 표시된다. 따라서 각각의 항목을 추정하는 것이 필요하다. 또한 물가부문에서는 소비자물가, 생산 자물가, GDP디플레이터 등의 물가지수와 임금 등을 결정한다. 국제수지 부문에서는 국제수지 기준상의 수출입과 수출입단가, 무역수지 등을 결 정하도록 되어 있다. 마지막으로 통화 및 재정부문에서는 총통화공급과 회사채수익률을 결정하고, 재정수지를 결정하게 된다. 모형의 추정기간 은 되도록이면 최근의 경제구조를 반영하기 위해 대부분 90년대부터의 시계열을 사용하였다.

1) 총 공급부문

우선 총 공급부문에서는 제 2장 제 3 절에서 구해진 잠재GDP 정의식 을 사용한다.

log (HGDP) =log(−2.3439)+0.3647log(KS)

+0.3614log(TEMP QHR)+0.2738log(TOT) KS= (1−λ)KSt−1+1/4

Σ

j= 0

3

INVt−1

여기서 HGDP는 잠재GDP, KS는 자본스톡, TEMP는 총취업자수, QHR은

분기당 근로시간, TOT는 총에너지공급, 그리고 INV는 총투자를 나타낸다.

그리고 상기 식에서의 총취업자수 TEMP와 분기당 근로시간 QHR은 경제활동인구 TLF와 가동률(GDP/HGDP), 임금 WAG에 의해 결정된다.

즉,

log(TEMP) =C+log(GDP/HGDP) +log(TLF)+D2 +D3 +D4

log(QHR) =C+log(GDP/HGDP) +dlog(GDP/HGDP)

+log(WAG) +D2 +D3 +D4

여기서 D2, D3, D4는 계절더미를 나타내고, dlog는 해당변수의 1次差分

을 나타낸다. 근로시간의 경우 가동률에 대해 정의 함수관계를 보이나 실질임금이 늘어나면 여가를 선호하기 때문에 오히려 근로시간이 감소 하게 된다.

2) 총 수요부문

총 수요부문에서는 GDP의 주요 구성항목을 결정한다. 우선 민간소비 CP는 실질 가처분국민소득(GDP-TX/CPI), TX: 조세, CPI: 소비자물가지 수), 실질 총통화(M3/CPI) 이외에 실질 이자율(회사채수익률-연간인프레 율) 등이 설명변수로서 사용되었다. 여기에 또 부양인구의 비중(15세 이 하 인구와 65세 이상 인구를 더한 것을 16세 이상 64세까지의 인구로 나눈 것)도 설명변수로서 사용되어 타당성이 인정되기도 하였으나(KDI,

1995), 본 연구에서는 제외하였다. 정부지출에 대해서는 前期의 정부지출

(CG(-1))과 GDP를 설명변수로 하여 추정하였다.

CP=f(GDPTX, M3/CPI, INT−(CPI(−4 )−CPI)/CPI)

CG=f(CP(−1 ), GDP)

CT=CP+CG

이자율에 의해 결정된다.22) 설비투자에 대한 설명변수로서 GDP, 저축비 중((GDP-CT)/GDP) 및 자기시차변수로서 추정식을 구성할 수도 있으나 여기서는 제외하였다. 건설투자는 단순히 내수수요변수(총 소비와 설비 투자의 합)로 설명하였다.

INVM=C+log(INVM(−1)) +dlog(CT+XPT)

+log(INT−(P−4))/PPI(−4)

INVC=c+log(CT+INVM)

재고투자는 재고율(재고증가/GDP)에 의해 결정되도록 하였는데, 재고 율은 계절변동폭이 심한 농림어업GDP(GDPA)의 GDP에 대한 비중에 의 해 설명되고, 아울러 수요변수(총소비에 설비투자 및 수출을 합한 것의 증가율)와는 負의 상관관계를, 수입증가율과는 正의 상관관계를 갖는 것 으로 나타났다.

IS/GDP 100 =F(GDPA/GDP D1, GDPA/GDP D2,

GDPA/GDP D3, GDPA/GDP D3, GDPA/GDP D4,

pchy(CP+CG+INV+XPT), movav( MPT,2 ))

여기서 D1, D2, D3, D4는 계절더미를, pchy(X)는 X변수의 전년동기대비 증감율, movav(X, 2)는 X변수의 2분기 이동평균을 나타낸다.

22) 일부 국내연구(박원암, 1986; 백웅기․오상훈, 1993; 한국은행, 1990)에 의하면 가속도 이론이 설비투자를 설명하기 위해서 일반적으로 사용되어 왔으나, 대부분의 경우 자 본스톡 추정의 어려움 때문에 대위변수로 설비투자의 과거치를 사용하기도 한다.