산업부문 에너지 소비의 대부분을 제조업이 점유하고 있다. 따라서 본 연구 는 제조업부문의 에너지 소비에 초점을 두고 분석을 진행한다.1)
제조업부문의 에너지 소비는 외환위기 영향을 받은
1998년을 제외하고는 지
속적으로 증가하고 있다. 1980년대와1990년대를 거치면서 경제의 급속한 성장
과 함께 제조업 에너지 소비도 급격한 증가세를 나타냈으나1990년대 후반 이
후 성장률 둔화와 함께 에너지 소비 증가세도 둔화되는 모습을 보이고 있다.에너지원별로 보면
1980년대를 통해 급속한 증가세를 보이던 석유와 석탄
소비는
1990년대 후반 이후 증가세가 크게 둔화되었으나 전력과 도시가스 소
비는 빠른 증가세를 지속하고 있다.
제조업부문의 에너지원별 소비 구성비를 보면 석탄은
1980년대 중반 이후
감소세를 보이다1990년대 후반부터 안정적 비중을 유지하고 있으며, 1980년대
이후 증가세를 지속하던 석유 소비 구성비는1990년대 후반 이후 다소 감소하
는 모습을 보이고 있다. 반면에 도시가스와 전력의 소비 비중은 지속적으로 증 가하는 모습을 보이고 있다.앞서 살펴본 것처럼 제조업부문의 에너지 소비가 지속적으로 증가하는 모습 을 보이는 것은 원료용 에너지 소비 증가의 영향이 크다. 제조업 에너지 소비 는 크게 연료용과 원료용(납사, 원료탄 등)으로 구분되는데
1990년대 초반까지
는 연료용 에너지 소비가 원료용 에너지 소비보다 다소 많았으며1992년부터 1996년까지는 연료용과 원료용 에너지 소비가 서로 비슷한 수준을 유지하였
다. 그러나
1997년 들어 원료용 에너지 소비의 비중이 55.1%로 크게 높아진
이후 원료용과 연료용 에너지 소비 격차가 점차 확대되어
2004년의 경우 제조
업 에너지 소비에서 원료용이 점유하는 비중은60%를 초과한 것으로 나타나
고 있다.1) 산업부문 에너지 소비에서 제조업이 점유하는 비중은 1981년 91.3%에서 2004년에는 다소 낮아졌으나 87.0%를 차지하여 산업부문 에너지 소비의 대부분을 제조업이 설명하는 것 으로 나타나고 있다.
<그림 0> 제조업 에너지원별 소비 추이
- 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002
석탄 석유 도시가스 전력 계
<그림 7> 제조업 에너지원별 소비 구성 추이
- 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002
석탄 석유 도시가스 전력
90,000 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002
석탄 석탄석유 도시가스 전력 계
70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002
석탄 석유 도시가스 전력
(단위: %) (단위: 천TOE)
<그림 3> 제조업 에너지원별 소비 추이(원료용 제외)
- 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002
석탄 석유 도시가스 전력 계
제조업에서 소비되는 에너지 가운데 납사를 비롯한 원료용 석유제품과 원료 용 유연탄을 제외할 경우 제조업의 에너지 소비 행태는 다른 모습을 보이게 된다.
가장 두드러지게 나타나는 차이는 석유 소비에서 발견된다. 원료용을 포함한 전체 석유 소비는
1990년대 중반 이후 증가세가 완만해지기는 하였으나 지속
적으로 증가하는 모습을 보였다. 그러나 제조업 석유 소비를 연료용으로 국한 할 경우 소비 추이를 보면1994년 15,393천 TOE를 정점으로 이후 지속적인 감
소세를 보이고 있다. 제조업 연료용 에너지 소비에서 석유가 점유하는 비중은 보다 이른 시점인1992년 57.9%를 기록한 이후 지속적으로 낮아지는 모습을
보이고 있다.연료용 석탄 소비도 전체 석탄 소비와는 다소 다른 모습을 보이고 있다. 전 체 석탄 소비는 완만하나마 지속적인 증가세를 보이고 있으나 연료용 소비는
1996년 6,195천 TOE를 기록한 후 감소세로 전환되었으며, 2000년 이후에는 다
시 완만한 증가세를 보이고 있다.원료용을 제외한 경우의 제조업부문 에너지원별 소비 구성 추이를 보면 석 35,000
30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002
석탄 석유 도시가스 전력 계
(단위 : 천TOE)
<그림 4> 제조업 에너지원별 소비구성 추이(원료용 제외)
- 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002
석탄 석유 도시가스 전력
유의 비중은
1992년 57.9%를 기록한 이후 지속적으로 감소하여 2004년에는 30%
미만까지 하락하였다. 반면에 전력 소비 비중은 지속적으로 상승하여2001년에는 35.3%로 처음으로 석유 소비 비중을 추월하였으며 이후 그 차이는
더욱 확대되고 있다. 도시가스 소비 비중도 지속적으로 확대되는 추이를 보이 고 있으며 석탄의 경우는
2000년대 들어 20%대 초반에서 안정적인 수준을 유
지하고 있다.Ⅲ. 추정모형
3.1
기존 연구에너지원간 대체를 분석하기 위한 모형을 설정하기에 앞서 먼저 기존의 연 구에 대해 간단히 살펴보기로 한다.
산업부문 에너지원 사이의 대체관계에 대한 실증적 연구는 해외에서는 비교 70.0
60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002
석탄 석유 도시가스 전력
(단위 : %)
적 활발하게 진행되어 왔다. 초기의 연구들은 대부분 신축적 함수형태(flexible
functional forms)의 하나인 초월대수(translog)
비용함수를 이용하여 분석을 시 도하였다. 대표적으로 언급되는 연구는Pindyck(1979a, 1979b)이라고 할 수 있
다. Pindyck은1959년부터 1973년 기간의 국가간 자료를 사용,
에너지원간 대 체관계를 분석하기 위하여 정태적 초월대수 함수를 이용하였다. 그러나Caves and Chritensen(1980)과 Barnett and Lee(1985)
등이 지적한 것처럼 초월대수함 수와 같은 신축적 함수형태는 한정된 상대가격 범위내에서는 작동을 잘 하지만 일단 가격이 이러한 영역을 벗어나면 이론적인 규칙성(regularity), 즉 부의 자기 가격 탄력성이라든가 정의 점유율과 같은 이론적인 요구를 만족시키지 못한다.실제로 많은 실증연구에서 이러한 조건을 위반하는 경우가 흔히 발생하였다.
이러한 문제를 해결하기 위하여
Diewert and Wales(1987)는 다른 함수형태,
예를 들어 일반화된Barnett and McFadden
비용함수를 대안으로 검토하였으 나 문제는 이 함수의 경우에는 많은 파라메터들이 추가되어야 한다는 것이다.제약조건의 부과에 따라 추정해야 할 계수의 수가 초월대수함수의 두 배 이상 이 되는 경우도 있다. 실증분석시 이는 자유도의 문제를 초래한다.
이러한 여러 가지 문제를 해결하기 위하여
Considine and Mount(1984)에서
선형 로짓 비용함수가 제시되었고 최근에는 이를 이용한 연구가 비교적 활발 히 진행되고 있다.Considine(1989a)은 정태적 초월대수함수 모형과 정태적 선형 로짓 모형을
사용하여1970년부터 1985년 미국 산업부문의 대체 가능성을 검증하였으며 선
형 로짓 모형이 경제이론에 보다 적합한 결과를 보여줌을 밝혔다. Considine(1989b)에서는 산업부문 연료들을 더욱 세분화하여 실질적으로 대체관계가 거
의 없는 원료용 에너지와 사용용도가 다른 수송용 에너지를 제외한 나머지 연 료용 에너지에 대하여 에너지원간 대체관계를 분석하였다. Considine(1989b)은 또한 추정모형에 환경규제변수를 추가하여 환경규제에 따른 영향을 분석하였 다.2) 후속 연구에서Considine(1990)은 선형 로짓 모형에 대칭성의 제약을 부
2) Considine(1989b)에서 사용된 환경규제변수, 즉 환경규제강도는 다음과 같이 정의된다.RI= (E*t-Et) E*t
과한 보다 확장된 모형을 도입하였다. 이와 비슷한 선형 로짓 모형의 일반화 작업은
Dumagan and Mount(1992, 1993)에서 지속되었다. Jones(1995)는 동태
적 로짓 모형을 이용하여1960년부터 1992년 미국 산업부문 에너지원간 대체
에 대하여 분석하였다. Jones 역시 선형 로짓 모형이 초월대수함수에 비하여 경제이론에 잘 부합됨을 보이고 있다. Jones는 또한 총에너지 소비와 원료용을 제외한 에너지 소비 두 가지 자료를 이용하여 각각 추정하였으며 그 결과 총 에너지 소비를 사용하였을 때 동태적 적응률이 상향 편의(upward bias)를 나타 내고 있음을 보였다.로짓 모형을 이용한 최근의 논문으로는
Urga and Walters(2003)가 있는데,
이 논문은Considine(1989a, 1989b)에서 사용된 자료를 이용하여 동태적 초월대
수 모형과 동태적 선형 로짓 모형을 추정하였으며 동태적 선형 로짓 모형이 이론적 측면에서 보다 바람직한 결과를 보여주고 있다.해외의 연구와 비교하여 국내의 산업부문 에너지원간 대체와 관련된 연구는 저조한 편이다. 한광호․김상호(1996), 이달석(2001), 문춘걸(1997)의 연구는 에 너지원간의 대체관계에 초점을 둔 연구가 아니라, 초월대수함수 등을 이용하여 에너지를 자본, 노동 등 다른 생산요소와 함께 분석하였다. 즉, 에너지와 다른 투입요소들 간의 대체 및 보완 관계를 분석하는데 중점을 둔 연구로 에너지만 을 중심으로 한 연구가 아니라는 점에서 본 연구와는 차이가 있다.
에너지원간의 대체관계에 초점을 두고 분석한 연구는 신정식․류지철(1988) 과 박창수(2003)의 경우를 들 수 있다. 두 연구 모두 생산기술의 분리성
(separability)을 가정하여 에너지원간의 대체관계를 분석하고 있다.
신정식․류지철은 초월대수 비용함수와
Rotterdam
모형을 이용하여 제조업 전체와 제조업을9개 업종으로 구분하여 에너지원(석유,
유연탄, 무연탄, 전력) 간의 대체관계를 분석하였다. 박창수는 선형 로짓 비용 비중함수를 이용하여 제조업 전체의 에너지원(석유, 석탄, 전력, 도시가스)간 대체관계를 분석하였다.분석 결과에 따르면 모든 에너지원간에는 대체관계가 존재하는 것으로 나타나 고 있다.
E*t는 아황산가스의 바람직한 배출량(규제배출량)을, Et는 실제배출량을 의미한다.
산업부문 에너지원간 대체관계를 분석함에 있어 국내외를 막론하고 대부분 의 연구는 경제적인 측면에만 초점을 두고 진행되었다. 즉, 정책의 변화에 따 른 영향을 분석한 연구는
Considine(1989b)이 유일하다.
그러나 우리 경제의 경 우 에너지원 선택에 정책이 미친 영향을 무시하기 어렵다. 이러한 측면에서 본 연구는 로짓 비용함수를 근거로 하고 이에 정책변수를 포함시켜 분석을 시도 한다.3.2
추정모형본 연구에서는 환경규제변수를 포함하지 않는 정태모형과 동태모형(기본모 형) 그리고 환경규제변수를 포함한 모형으로 구분하여 추정에 이용하였다.3) 본 연구에서 고려하는 에너지원은 석유, 석탄, 도시가스 및 전력이다. 4개의 에너 지원에 대한 정태적 선형 로짓 모형은 다음과 같다.
ln
(
ss41)
t= (a1-a4) - [β*
12s*2t+β*
13s*3t+β*
14(s*1t+s*4t)] ln
(
pp41)
t+ (β*
12-β*
24)s*2tln
(
pp42)
t+ (β*
13-β*
34)s*3t ln
(
pp43)
t+ (e1-e4)t
ln
(
ss42)
t= (a2-a4) - [β*
12s*1t+β*
23s*3t+β*
24(s*2t+s*4t)] ln
(
pp42)
t+ (β*
12-β*
14)s*1tln
(
pp41)
t+ (β*
23-β*
34)s*3t ln
(
pp43)
t+ (e2-e4)t
(1)
3) 이와 관련하여 보다 자세한 설명은 Considine and Mount(1984)를 참조하시오.