통합모형 구축 및 경제·환경적 효과 분석

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기본연구보고서 08-17

노 동 운 김 수 이

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저탄소 경제시스템 구축 전략 연구

- 통합모형 구축 및 경제·환경적 효과 분석 -

저탄 소 경 제시 스템 구 축 전략

연구

-

통합 모형 구 축 및 경제

·

환 경적 효 과 분석

-

KOREA ENERGY ECONOMICS INSTITUTE경기도 의왕시 내손순환길 180TEL:031-420-2113 ZIP:437-713

ISBN 978-89-5504-217-7

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노 동 운 김 수 이

저탄소 경제시스템 구축 전략 연구

- 통합모형 구축 및 경제·환경적 효과 분석 -

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연구책임자 : 연구위원 노동운

연구참여자 : 책임연구원 김수이

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요 약

1. 연구 필요성 및 목적

부속서 I 국가의 2012년 이후 온실가스 감축 의무부담에 관한 협상이

2009년 말에 완료되고 선진국과 개도국의 협력방안에 관한 협상도 완료 될 예정이다. 제13차 기후변화 당사국총회(COP-13)에서 채택된 선진국 및 개도국의 장기협력적 행동(AWG-LCA)에 의해 선진국은 측정･보고･

검증(MRV) 가능한 방법으로 온실가스 감축 의무부담(commitment)이나 감축행동(mitigation actions)을 취해야 하며 개도국은 측정･보고･검증 가 능한 방법으로 온실가스 감축행동을 취해야 한다.

우리나라가 개도국으로 분류되면 2012년 이후에 온실가스 감축행동을 취해야 하지만 선진국으로 분류되면 온실가스 감축행동이나 의무부담을 받아야 한다. 우리나라의 경제규모나 온실가스 배출량 규모로 판단하면 개도국보다는 선진국으로 분류될 가능성이 높으며 어느 국가군으로 분 류되더라도 우리나라는 최소한 온실가스 감축행동을 취해야 하는 입장 이다. 따라서 온실가스 의무부담이나 감축행동에 대비해서 온실가스 감 축전략을 수립해야 하는 상황이다.

3개년에 걸쳐 수행되는 본 연구의 목적은 저탄소 경제시스템 구축을 위한 기후변화 정책의 경제･환경적 효과를 분석할 수 있는 통합모형을 구축하고 구축한 모형으로 기후변화정책의 경제･환경적 효과를 분석하 는 것이다. 기후변화 정책이 경제성장 및 국제교역, 지역경제에 미치는 영향을 분석할 수 있는 하향식 모형(CGE)과 각 부문의 온실가스 감축 잠재량 및 감축비용 분석에 유용한 상향식 모형(Bottom-Up)을 구축하여

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두 모형을 통합하고 통합된 모형을 통해 기후변화 정책의 경제･환경적 효과를 분석하게 된다. 분석의 기준년도는 2005년이며 분석대상 기간은

2005년부터 2020년까지이다.

제1단계인 2008년도에는 하향식 모형과 상향식 모형을 독립적으로 구 축하며 모형 구축에 필요한 자료와 모형구축의 문제점 등을 연구하게 된다. 우리나라를 수도권과 기타 지역으로 구분한 하향식 모형(Regional

CGE)과 산업부문을 대상으로 상향식 모형(MARKAL)을 구축한다. 제2단

계(2009년)에서는 전국을 수도권, 경남권, 경북권 등으로 구분한 지역별 하향식 모형, 국가 전체 및 지역별 상향식 모형을 구축하며 제3단계 (2010년)에서는 모형을 통합하는 방법론을 제시하고 통합된 모형으로 국 가적인 기후변화 정책 및 지역적인 기후변화 정책의 경제적 및 환경적 효과를 분석한다.

2. 내용 요약

제Ⅱ편에서는 우리나라의 산업부문을 대상으로 상향식 모형을 구축했 으며 수송부문과 가정 부문 등을 포함한 국가 전체의 에너지 시스템에 대한 모형 구축은 제2차년도(2009년)에 추진할 계획이다.

상향식 모형을 구축하기 위해 개정될 에너지수지표(에너지 밸런스)를 바탕으로 우리나라의 기준년도(2005년) 에너지 흐름을 분석했다. 에너지

흐름은 1차에너지 공급, 전환부문, 최종에너지 소비부문으로 구분해서

분석했으며 이러한 분석은 실제의 에너지 흐름과 기준년도의 모형을 일 치시키기 위한 기초자료로 활용될 수 있다. 온실가스 배출량을 부문별로 분석했으며 산업부문은 연료연소와 공정배출로 구분하고 온실가스 배출 량 부문 구분과 에너지수지표의 부문과의 상이한 구조를 비교하기 위해

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두 구조를 비교했다.

상향식 모형의 기본구조와 모형구축에 필요한 절차와 기준에너지 시 스템(RES), 모형에 입력할 자료를 분석했다. 온실가스 배출계수와 에너 지원별 가격 자료, 기술자료를 조사함으로써 모형에 입력되어야 하는 자 료를 분석했다. 온실가스 감축수단과 감축 시나리오를 설명함으로써 향 후 산업부문의 온실가스 감축에 활용할 수 있는 가능성을 살펴보았다.

산업계가 활용할 수 있는 감축수단과 정부가 활용 가능한 감축수단으로 구분하고 감축수단을 활용할 수 있는 감축 시나리오도 설명했다.

산업부문에서는 기준년도에 전환부문 57개, 제조업 129개 등 총 186개

(총 72개 공정)의 기존기술이 분석에 적용되었다. 신기술은 대부분 현재

의 기술에 비해 에너지를 적게 사용하여 온실가스를 감축할 수 있는 기 술로서 전환부문 19개, 제조업 79개 등 총 98개의 신기술이 분석에 적용 되었다. 모형의 결과를 기준년도의 에너지수지표와 온실가스 인벤토리 자료와 비교하여 모형의 정확성을 검증했다. 모형의 결과와 실제 에너지 소비 및 온실가스 배출량과 차이가 발생하고 있으며 이는 2차년도(2009 년) 과제에서 지속적으로 보완할 계획이다.

산업부문을 대상으로 신기술 도입에 의한 온실가스 감축효과를 예시 했다. 신기술 종류가 제한적이고 근시안적이지만 온실가스를 감축할 수 있는 잠재력은 2020년에 기준안 대비 약 3.5%에 이를 것으로 분석되었 다. 신기술을 추가적으로 활용하여 온실가스를 감축할 수 있는 최대 감 축량은 기준안 대비 2020년에 약 10%에 이를 것으로 분석되었다.

경쟁력이 있는 신기술의 온실가스 한계감축비용(구간 평균비용)은 2020년에 평균 -$223/CO2톤에 이를 것으로 분석되었다. 한계비용이 가 장 낮은 업종은 제지산업(-$473/CO2톤)이며 시멘트산업은 분석대상에서

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가장 높은 수준(-$26/CO2톤)을 나타냈다. 신기술을 추가적으로 활용하면 온실가스 한계감축비용은 $2/CO2톤에 불과할 것으로 분석되었다.

제Ⅲ편에서는 우리나라를 지역별로 구분한 지역별 일반연산균형모형 을 구축했다. 한국은행의 지역별 산업연관표(2003)에 기초하여 분석대상 지역을 수도권(서울･경기･인천), 강원권, 충청권(충남･충북･대전), 전라권

(광주･전남･전북･제주), 경북권(대구･경북), 경남권(부산･울산･경남) 등 6

개의 광역자치단체로 분류했다.

MRIO 산업분류표에 기초하여 각 지역에는 17개의 산업이 존재한다고

가정했다. 1차산업과 광업은 MRIO의 농림어업과 광업을 포함하며 화학 제품은 석유화학과 정밀화학산업으로 구성된다. 비금속광물은 1차금속과 금속제품산업을 포함하며 수송장비는 자동차, 조선, 항공우주, 기타수송 장비를 포괄하고 있다. 음식료 및 담배, 섬유, 의류, 신발, 목재종이, 가 구 및 기타 제조업, 전력 및 수도 등은 모두 기타 제조업으로 통합 분류 한다. 연구 기간은 2000년부터 2021년까지 3년 단위로 분석대상기간을 설정했다.

서울지역은 건설산업과 소비재 업종이 가장 큰 비중을 차지하며, 강원 권 지역은 건설, 농림어업 및 광업, 충청권은 건설과 소비재업종, 전라권 은 건설과 농림어업 및 광업, 경북권은 전기전자, 경남권은 조립가공업 종이 가장 큰 비중을 차지한다. 에너지에 대한 지출은 수도권 지역이 약

64조원으로 가장 큰 비중을 차지하며, 다음은 경남이 52조 7천억원, 전

라권이 30조 9천억원, 충청권이 22조 6천억원, 경부권이 15조원, 그리고 강원권이 3조 9천억원 순이었다. 수도권은 가스에 대한 지출이 가장 많 으며, 이어서 석유, 전력, 석탄 순으로 지출했다. 경남권은 가스와 석유 에 대한 지출이 19조 1천억원과 18조원 7천억원에 달하며 전력에 대한

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지출은 14조 7천억을 기록했다. 전라권은 석유의 소비비중이 높아 이에 대한 지출이 18조원을 기록했으며, 이어서 가스, 전력 순으로 소비지출 이 크게 나타난다. 모든 지역에서 석탄에 대한 지출은 상대적으로 작은 편이다. 석탄에 대한 지출은 전라권이 가장 큰 비중을 차지하며, 이어서 경북권, 충청권, 강원권 순으로 나타났다.

에너지소비에 따른 이산화탄소 배출은 석탄과 석유에 대한 지출 비중 이 높은 전라권이 3천 7백만 TC를 배출하여 전체 배출량의 27%를 차지 했다. 에너지소비에 대한 지출이 가장 큰 서울지역은 상대적으로 청정연 료인 가스의 소비비중이 높아 이산화탄소 배출량(2천 5백만 TC)의 20%

를 차지했다. 다음은 충청권과 경북권이 약 2천 5백만 TC로 각각 17%

의 배출 비중을 기록했다. 경북권이 총 배출량의 16%를 배출하여 강원 을 제외하고는 가장 적은 배출량을 기록했다. 강원권은 총 배출량의 3%

에 달하는 3백 7십만 TC를 배출하여 가장 적은 이산화탄소를 배출하는 지역으로 꼽힌다. 산업구조에 따라 에너지원별 소비가 지역별로 상이하 고 상대적으로 석탄과 석유의 소비비중이 높은 지역이 많은 이산화탄소 를 배출했다.

3. 연구결과 및 정책제언

제1차년도(2008년) 연구에서는 산업부문을 대상으로 상향식 모형을 구 축했다. 7개 산업부문을 대상으로 분석한 예에서 온실가스 한계감축비용 은 음의 수준으로 나타났다. 따라서 정부는 이러한 신기술이 시장원리에 의해 산업부문에 도입되는 것을 저해하는 요인을 제거하기 위한 정책을 수립해야 할 것이다. 온실가스 감축기술에 관한 정보를 산업부문에 제공 하고 이러한 기술이 도입되는 장애요인을 분석하여 장애요인을 제거하

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는 정책이나 기술도입을 촉진하는 인센티브를 도입하는 방안도 검토할 필요가 있다. 또한 정부는 신기술의 효과에 대한 인식부족을 해소하기 위하여 신기술의 효과를 홍보할 필요가 있다.

정부는 상향식 모형 및 상향식 모형의 연구결과를 경쟁력 있는 온실 가스 감축 신기술 도입을 촉진시키기 위한 신기술 도입 촉진정책 수립, 개별 정책수단의 효과 분석, 기술개발 로드맵 수립 등에 활용할 수 있을 것이다. 하향식 모형은 지역단위에서 개발한 저탄소 정책이 지역의 경제 지표에 미치는 효과를 분석하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 상 향식 모형과 하향식 모형을 통합한 통합모형은 두 모형의 장담을 보완 적으로 활용하여 저탄소 정책의 미시적 및 거시적 효과를 분석하고 평 가하는데 활용될 수 있을 것이다.

상향식 모형은 온실가스 감축 정책수단별 감축 잠재량이나 감축비용 을 분석할 수 있는 장점을 갖고 있기 때문에 개별 정책수단별 감축 잠 재량과 감축비용을 비교 평가하는데 활용될 수 있다. 또한 개별 기술의 경쟁력을 용이하게 비교할 수 있기 때문에 기술 경쟁력을 확보하기 위 해서는 비용을 어느 정도까지 낮추어야 하는지를 쉽게 파악할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서 개발하고 있는 상향식 모형은 기술의 시장 경쟁력 확보를 위한 기술개발 로드맵 수립에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

하향식 모형은 국가 및 지자체 단위의 다양한 저탄소 정책수단의 효 과를 분석하고 평가하는데 활용될 수 있을 것이다. 배출권거래제와 탄소 세 등의 분석을 통해 우리나라 전체에 미치는 효과를 분석할 수 있을 뿐만 아니라 지역별 분석도 가능하기 때문에 동 정책의 지역균형발전에 미치는 시사점 도출에 유용하게 활용될 수 있다.

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상향식 모형과 하향식 모형을 통합한 통합모형은 저탄소 정책의 거시 및 미시적인 파급효과를 예측함으로써 저탄소 경제 시스템을 효과적으 로 달성할 수 있는 저탄소 정책을 종합적으로 평가하는 데 활용될 수 있을 것이다. 정책평가를 위해서는 두 모형을 보완적으로 활용하는 것이 바람직할 것이다.

상향식 모형과 하향식 모형을 통합하기 위해서는 할인율, 에너지원별 가격 및 발열량, 온실가스 배출계수 등의 전제조건에 대한 통일이 필요 하다. 상향식 모형은 최종수요(주로 업종이나 부문의 생산량)가 고정되 어 있는 반면 하향식 모형은 정책수단에 의해 최종수요가 변화하게 된 다. 두 모형을 연계시키는 방안으로는 비용변화에 의해 생산량이 변화하 도록 모형화한 상향식 모형(MARKAL-MACRO)을 활용하는 방안이 가 능하다. 또 다른 통합방안으로는 상향식 모형의 기준안을 하향식 모형과 일치시키는 방안으로서 정책수단의 효과를 하향식 모형에서 분석한 이 후에 변화된 생산량(산출액) 결과를 상향식 모형의 기준 생산량으로 입 력하는 방법이다. 하향식 모형의 거시경제 효과 분석과 상향식 모형의 업종별 미시적인 효과 분석 능력을 활용할 수 있는 통합방안이라고 할 수 있다.

본 연구의 우선적인 과제는 상향식 모형과 하향식 모형을 구축하는 것이며 모형구축에는 막대한 시간과 자료가 수반되므로 향후 연구에서 는 모형의 개발에 중점을 두어야 할 것이다. 또한 저탄소 정책수단에 대 한 보다 깊은 조사가 진행될 필요가 있다. 현재로서는 저탄소 녹색성장 의 정책수단이 개발 중에 있으므로 확정적인 정책수단을 분석하기에는 시간이 필요할 것이다. 저탄소 시나리오로는 국가에너지기본계획에서 제 시된 정책방향을 원용하는 것이 합리적일 것이다. 예를 들면 원자력 발

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전비중에 대한 장기 목표나 신재생 에너지 도입 비중에 대한 장기목표 를 정책 시나리오로 설정할 수 있을 것이다.

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Abstract

1. Research Purpose

Developed countries will have a quantified committment or mitigation actions and developing countries will have a mitigation actions in post-2012 period according to AWG-LCA(Ad Hoc Working Group on Long-Term Cooperative Actions under the UNFCCC). Korea has to take a commitment when Korea is classified as developed country, or Korea has to take mitigation actions under the developing country group. So, Korea has to take mitigation actions regardless of country's classification. As a result, Korea has to prepare the cost-effective strategy to reduce greenhouse gases.

The main purpose is to set up the integrated model of bottom-up and top-down model, and to evaluate the economic and environmental effect of low-carbon policy and measures on greenhouse gas emissions and national economy. Bottom-up model which evaluates the effect of climate policy on the sectoral mitigation potential and mitigation cost will be integrated into top-down model which evaluates the impacts of low-carbon policy on the economic growth and employment. Korean government can establish the effective strategy for low-carbon economic system.

climate status of classification does not have commitment for greenhouse gas reduction in the 1st period(2008-2012). However,

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Korea is advanced developing country as a member of OECD, and has the high ranking in terms of greenhouse gas emission. Korea has the choice to reduce greenhouse gas emissions voluntarily prior to the post-Kyoto commitment.

The purpose of this research is to estimate the reduction potential of greenhouse gas in Korean petroleum refining industry. MARKAL is used to estimate reduction potential in 2001-2041. The mitigation options are technological options, economical options and other options. Technological options include new technologies which can contribute to energy saving and greenhouse gas reduction. Carbon tax and energy tax are included in economic options, and fuel switch from B-C to natural gas is included as other option. Also arbitrary reduction target for refining industry in 2001-2041 is set, and the cost effective strategy is analyzed.

The refining industry can utilize the result of this research to establish action plans for energy saving and greenhouse gas reduction. Government can use the result to choose the cost effective measures to achieve the reduction target. The industry may utilize the marginal abatement cost estimate of greenhouse gas for a decision making criteria for utilize Kyoto mechanism.

2. Summary

The energy consumption of oil refining industry in 2004 is 5,132 thousand TOE, which increased 1.9% per annum since 1997(4,837

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thousand TOE). The share of off-gas, B-C and electricity is 97% of energy consumption, and the remaining share is composed of naphtha, diesel, petroleum cokes. The energy efficiency in refining industry has declined since 2000 such that consumption per crude oil throughputs increased from 5.16TOE/thousand bbl in 1997 to 6.21TOE/ths.bbl in 2004.

The CO2 emissions from fuel combustion in refining industry increased from 3,739 thousand TC in 1997 to 4,358 thousand TC in 2004. CO2 emission from electricity consumption increased most rapidly among fuels such that CO2 emission increased from 337 thousand TC in 1997 to 698 thousand TC in 2004 and the share of CO2 from electricity consumption increased from 9.0% in 1997 to 16.0% in 2004. The CO2 emission intensity per crude oil throughput increased from 4.29TC/ths.bbl in 1997 to 5.27TC/ths.bbl in 2004 due to the increased consumption of electricity and the increased capacity of cracking and desulfurization facilities.

Three kinds of options to reduce greenhouse gas emission in refining industry are considered in this research. Technological option includes new technologies which can contribute to energy saving and greenhouse gas emission reductions. Most of the new technologies would be deployed in industry after 2011. Some technologies of which the cost is lower than that of current technology can contribute to the greenhouse gas emissions reduction. Economical options include carbon tax and energy tax which can be introduced after

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2010. Other option includes the fuel switch from B-C to natural gas.

The potential of technological options for energy saving and greenhouse gas reduction is greater than that of economical options.

The economical options can not contribute to greenhouse gas emissions reduction since it can not induce the fuel switch and technology choice. The main factor for small potential of economical option is that the share of energy cost is tiny compared with the share of investment and O&M cost. And the technological option is cost effective since the cost of some technologies is lower than that of current technologies.

The annual economic potential of greenhouse gas emission reduction is 6%(365 thousand TC annually) on average in the study period(2001-2041) compared with the baseline emissions. The economic potential can be achieved by the introduction of new technologies.

The marginal abatement cost of greenhouse gas is -$1,375/TC for economic potential. This result implies that the petroleum refining industry can reduce greenhouse gas emissions by 6% without additional cost compared with baseline emissions if the industry keeps the cost-minimization principle and there is no market failure.

The fuel switch from B-C to natural gas can contribute to the reduction of CO2 emissions by 331 thousand TC annually on average which is additional to the economic potential. The marginal abatement cost of fuel switch is $32/TC. The cumulative potential of new technology and fuel switch is around 12%(696 thousand TC)

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compared with baseline emissions.

The technological potential of the most efficient technologies to reduce greenhouse gas emission is around 7%(448 thousand TC annually) compared with baseline emissions, but the marginal abatement cost of technological potential is $2,391/TC. The technological potential can contribute additional greenhouse gas emission reduction by 7%, however hugh cost is necessary for the technological potential.

The cost to achieve the arbitrary target of 12.7% reduction(766 thousand TC annually) compared with baseline emissions would be

$119 million and the marginal abatement cosy of the reduction target is $161/TC. The most cost effective strategy to achieve the target is to introduce new technologies. New technologies can reduce by 6% of emissions without cost addition, and fuel switch can reduce additional 5% of greenhouse gas emissions with modest cost. The remaining reduction of around 1% can be achieved by technological options of which cost is very high.

3. Research Results & Policy Suggestions

The marginal abatement cost will increase rapidly beyond some potential since the cost of the technologies is very high compared with that of technologies in other industries. The emission reduction beyond the arbitrary target of 12% reduction needs hugh cost. The refining industry may consider other options to achieve the target

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over 12% reduction.

The electricity generation by waste heat recovery is not included as an option to reduce greenhouse gas emission even though it is resource saving option. If the waste heat recovery generation option is included in the study, the economic potential may be increased and the marginal abatement cost may be declined compared with the result in this study.

More diverse options to reduce CO2 emissions would be included to estimate the reduction potential in oil refining industry. The specific target to reduce greenhouse gas emissions in refining industry would be included in the future study. The target may be decided based on the reduction potential in Korean refining industry and the comparison with the greenhouse gas emission intensity in refining industry of the developed countries. Korean government can consider the voluntary reduction of greenhouse gas emissions prior to the post-2012 commitment.

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제목 차례

제Ⅰ편 서 문···1

제1장 연구 필요성 및 목적···1

1. 연구 필요성···1

2. 연구 목적···2

제2장 통합모형 개발 필요성···5

1. 기후정책 평가모형···5

2. 통합모형 개발 필요성···8

제Ⅱ편 상향식 모형···11

제1장 에너지 수급 및 온실가스 배출 분석···11

1. 에너지 수급 구조···11

2. 온실가스 배출 현황···21

제2장 상향식 분석모형···27

1. 선행연구현황···27

2. 분석 모형···31

제3장 기준에너지 시스템(RES) 설정···39

1. 분석대상 분류···39

2. 기준에너지 시스템 구성요소···42

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3. 에너지수지···45

4. 최종 수요···50

제4장 모형 투입 자료···51

1. 기술 자료···51

2. 에너지 및 물질 자료···54

3. 에너지가격 및 온실가스 배출 계수···55

4. 최종 수요···67

5. 온실가스 감축수단 및 감축 시나리오···68

제5장 온실가스 감축수단···70

1. 온실가스 감축수단 개요···70

2. 산업부문의 기존 기술···73

3. 산업부문의 온실가스 감축수단···83

4. 온실가스 감축 시나리오···93

제6장 모형구축 결과 및 감축 잠재량 분석 예···96

1. 모형 구축 결과···96

2. 감축 잠재량 분석 예···104

제Ⅲ편 하향식 모형···118

제1장 연구개요···118

제2장 모형구조···121

1. 개요···121

2. 모형구조···126

제3장 캘리브레이션···141

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제4장 연산방법···143

제5장 입력 데이터···149

1. 사회회계행렬(SAM)의 구성···149

2. 지역별 거점 산업···153

3. 지역별 에너지 소비와 이산화탄소 배출량···156

제6장 모형구축 결과···161

1. 시나리오···161

2. 분석결과···161

제Ⅳ편 정책 활용 방안 및 모형 통합방향···168

제1장 정책 활용 방안···170

1. 상향식 모형의 활용 방안···170

2. 하향식 모형의 활용 방안···174

3. 통합모형의 활용 방안···177

제2장 상향식 모형과 하향식 모형의 통합 방향···179

1. 전제조건 통일···179

2. 모형 상호 연계방법···180

제3장 요약 및 결론···182

부 록···196

참고문헌···224

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표 차례

제Ⅱ편

<표 Ⅱ-1> 우리나라의 2005년 에너지수지표 개요···13

<표 Ⅱ-2> 2005년 우리나라의 1차에너지 소비···14

<표 Ⅱ-3> 2005년 전환부문의 에너지수지표···17

<표 Ⅱ-4> 2005년의 우리나라 최종 에너지 소비 수지표···20

<표 Ⅱ-5> 우리나라의 2005년 온실가스 배출 현황···23

<표 Ⅱ-6> 산업부문의 2005년 온실가스 배출 현황···26

<표 Ⅱ-7> 선행연구와의 차별성···30

<표 Ⅱ-8> 분석모형의 개요···33

<표 Ⅱ-9> 에너지수지표와 온실가스 배출 분류표와의 관계···40

<표 Ⅱ-10> 기준에너지시스템(RES)의 구성요소···43

<표 Ⅱ-11> 정유산업의 기준에너지시스템(RES) 구성요소 예···45

<표 Ⅱ-12> 부문별 기술관련 자료 ···53

<표 Ⅱ-13> 에너지 및 물질 ···54

<표 Ⅱ-14> 에너지원별 가격···56

<표 Ⅱ-15> 온실가스 배출계수 ···60

<표 Ⅱ-16> 정유 산업의 온실가스 배출 추이···62

<표 Ⅱ-17> 시멘트산업의 공정배출···63

<표 Ⅱ-18> 석유화학산업의 온실가스 배출계수···63

<표 Ⅱ-19> 철강산업의 공정배출···64

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<표 Ⅱ-20> 온실가스 종류별 CO2 등량 온난화지수···65

<표 Ⅱ-21> 배출계수···66

<표 Ⅱ-22> 전력의 온실가스 배출계수(CO2톤/MWh)···67

<표 Ⅱ-23> 산업부문 업종별 제품 생산전망 예(2005-2020년)···68

<표 Ⅱ-24> 산업부문에 적용 가능한 온실가스 감축수단 분류···72

<표 Ⅱ-25> 산업부문의 업종별 기존기술 종류···73

<표 Ⅱ-26> 발전부문의 기존기술 종류···74

<표 Ⅱ-27> 정유산업의 공정별 기존기술목록 ···75

<표 Ⅱ-28> 제지산업의 기존기술 종류···76

<표 Ⅱ-29> 시멘트산업의 기존기술 종류···77

<표 Ⅱ-30> 석유화학산업의 기존기술 종류···79

<표 Ⅱ-31> 철강산업의 기존기술 종류···80

<표 Ⅱ-32> 자동차제작산업의 기준기술 종류···82

<표 Ⅱ-33> 산업부문 업종별 신기술 종류···84

<표 Ⅱ-34> 발전부문의 신기술 종류···84

<표 Ⅱ-35> 정유산업의 신기술 종류 ···85

<표 Ⅱ-36> 제지산업의 신기술 종류···86

<표 Ⅱ-37> 시멘트산업의 신기술 종류···87

<표 Ⅱ-38> 석유화학산업의 신기술 종류···88

<표 Ⅱ-39> 철강산업의 신기술 종류···89

<표 Ⅱ-40> 자동차산업의 신기술 종류···90

<표 Ⅱ-41> 에너지 소비실적 및 모형의 실적 비교(2005년)···99

<표 Ⅱ-42> 에너지원별 에너지 실적 및 모형의 실적 비교(2005년)···100

<표 Ⅱ-43> 산업부문 업종별 CO2 배출량 비교(2005년)···103

(23)

<표 Ⅱ-44> 표준산업분류에 의한 분석 대상 업종분류···104

<표 Ⅱ-45> 산업부문 업종별 제품 생산 지수 전망(2005=100)···107

<표 Ⅱ-46> 산업부문의 온실가스 감축수단···108

<표 Ⅱ-47> 산업부문의 온실가스 감축 시나리오···110

<표 Ⅱ-48> 산업부문의 온실가스 감축 시나리오···111

<표 Ⅱ-49> 기준안의 온실가스 배출 전망···112

<표 Ⅱ-50> 신기술의 기준안 대비 온실가스 감축 잠재량···112

<표 Ⅱ-51> 도입 가능한 신기술 목록 및 도입 규모···114

<표 Ⅱ-52> 신기술 추가 도입에 의한 온실가스 감축 잠재량···115

<표 Ⅱ-53> 신기술 도입의 온실가스 감축 잠재량 및 한계감축비용···116

제Ⅲ편

<표 Ⅲ-1> 지역분류···124

<표 Ⅲ-2> 산업분류···125

<표 Ⅲ-3> 지역별 사회회계행렬(SAM) 구성도···152

<표 Ⅲ-4> 지역별 에너지소비액 2003년도···157

<표 Ⅲ-5> 지역별 이산화탄소 배출량 2003년도···159

<표 Ⅲ-6> 온실가스 배출량 전망(BAU) ···162

<표 Ⅲ-7> 배출권거래 가격···162

<표 Ⅲ-8> 지역별 배출권 거래 현황(MTC)···163

<표 Ⅲ-9> GRDP에 미치는 영향···163

<표 Ⅲ-10> 지역별소비에 미치는 영향···164

<표 Ⅲ-11> 지역별 투자에 미치는 영향···164

<표 Ⅲ-12> 지역별 정부지출에 미치는 영향···165

(24)

<표 Ⅲ-13> 국내 물가수준에 미치는 영향···165

<표 Ⅲ-14> 지역별 부가가치에 미치는 영향···166

<표 Ⅲ-15> 온실가스 배출규제가 산업에 미치는 영향···167

<표 Ⅲ-16> 지자체별 온실가스 감축목표 설정사례···177

부록

<표 1> 석탄 및 석탄제품의 흐름(2005년)···196

<표 2> 원유 및 석유제품의 흐름(2005년)···199

<표 3> 가스, 전력 및 열에너지 흐름(2005년)···203

<표 4> 지역별 산업별 부가가치···205

<표 5> 수도권지역의 산업별 중간재화(국내재화)···206

<표 6> 수도권지역의 산업별 중간재화(수입재화)···207

<표 7> 강원권지역의 산업별 중간재화(국내재화)···208

<표 8> 강원권지역의 산업별 중간재화(수입재화)···209

<표 9> 충청권지역의 산업별 중간재화(국내재화)···210

<표 10> 충청권지역의 산업별 중간재화(수입재화)···211

<표 11> 전라권지역의 산업별 중간재화(국내재화)···212

<표 12> 전라권지역의 산업별 중간재화(수입재화)···213

<표 13> 경북권지역의 산업별 중간재화(국내재화)···214

<표 14> 경북권지역의 산업별 중간재화(수입재화)···215

<표 15> 경남권지역의 산업별 중간재화(국내재화)···216

<표 16> 경남권지역의 산업별 중간재화(수입재화)···217

<표 17> 수도권 지역의 수도권 지역으로부터의 수입···218

<표 18> 수도권 지역의 강원권 지역으로부터의 수입···219

(25)

<표 19> 수도권 지역의 충청권 지역으로부터의 수입···220

<표 20> 수도권 지역의 전라권 지역으로부터의 수입···221

<표 21> 수도권 지역의 경북권 지역으로부터의 수입···222

<표 22> 수도권 지역의 경남권 지역으로부터의 수입···223

(26)

그림차례

제Ⅱ편

[그림 Ⅱ-1] 신기술 도입에 의한 온실가스 한계감축비용(2020년,

$1,000/CO2톤)···117

제Ⅲ편

[그림 Ⅲ-1] MRCGE 모형의 재화 및 생산요소 흐름도···123

[그림 Ⅲ-2] 지역별․산업별 생산구조···132 [그림 Ⅲ-3] 국내 재화간 아밍톤 복합구조···133 [그림 Ⅲ-4] 정책변화에 따른 성장경로 변화···148 [그림 Ⅲ-5] 수도권 지역의 부가가치···153 [그림 Ⅲ-6] 강원권 지역의 부가가치···154 [그림 Ⅲ-7} 충청권 지역의 부가가치···154 [그림 Ⅲ-8] 전라권 지역의 부가가치···155 [그림 Ⅲ-9] 경북권 지역의 부가가치···155 [그림 Ⅲ-10] 경남권 지역의 부가가치···156 [그림 Ⅲ-11] 지역별 에너지소비액 2003년도···158 [그림 Ⅲ-12] 지역별 이산화탄소 배출량 비중···159

[그림 Ⅲ-13] 지역별 이산화탄소 배출량 2003년도···160

(27)

제Ⅰ편 서 문

제1장 연구 필요성 및 목적

1. 연구 필요성

제13차 기후변화당사국총회(COP-13, 2007.12)에서 합의한 선진국 및 개도국의 장기협력적 행동(AWG-LCA)으로 2012년 이후(post-2012) 개도 국의 기후변화협약(UNFCCC)에 의거한 온실가스 감축 의무부담에 관한 협상이 2009년 말까지 완료될 예정이다. 교토의정서(Kyoto Protocol)에 의한 부속서 I 국가의 post-2012 의무부담 설정작업(AWG-KP) 역시

2009년 말까지 협상이 완료될 예정이다. 따라서 두 협상절차가 완료되는

2009년 말에는 2012년 이후의 우리나라에 대한 온실가스 감축형태가 결

정될 것으로 예상된다.¹⁾

선진국 및 개도국의 장기협력적 행동(AWG-LCA)에 선진국(developed country parties)은 측정･보고･검증(MRV. Measurable, Reportable and

Verifiable) 가능한 방법으로 각국의 여건을 반영한 온실가스 감축 의무

부담(commitment)이나 감축행동(mitigation actions)을 취해야 하며 개도 국(developing country parties)은 측정･보고･검증 가능한 방법으로 선진 국의 기술지원 및 재정지원을 받아 지속가능개발의 맥락에서 온실가스

1) 본 연구를 도와주신 유동헌 연구위원, 박태식 연구위원, 정창봉 연구위원, 정경화 책임연구원, 이보라 위촉연구원, 김은영 위촉연구원, 이소향 위촉연구원, 정선영 위 촉연구원에게 감사드립니다.

(28)

감축행동(mitigation actions)을 취하도록 명시되어 있다.²⁾

우리나라의 post-2012 의무부담 설정에 장기협력적 행동(AWG-LCA) 이 직접적으로 영향을 미치기 때문에 우리나라가 개도국의 지위를 유지

하면 2012년 이후에는 온실가스 감축행동을 취할 수 있지만 선진국으로

분류되면 온실가스 감축행동이나 의무부담을 받아야 할 것이다. 우리나 라의 경제규모나 온실가스 배출량 규모로 판단하면 개도국보다는 선진 국으로 분류될 가능성이 높으므로 온실가스 의무부담이나 감축행동에 대비해서 온실가스 감축전략을 수립할 필요성이 높아지고 있다.

2. 연구 목적

본 연구는 2008년부터 2010년까지 3단계에 걸쳐 이루어지게 본 연구 의 궁극적인 목적은 저탄소 경제시스템 구축을 위한 기후변화 정책의 경제․환경적 효과를 분석할 수 있는 통합모형을 구축하고 구축한 모형 으로서 기후변화정책의 경제․환경적 효과를 분석하는 것이다. 기후변화 정책이 경제성장 및 국제교역, 지역경제에 미치는 영향을 분석할 수 있 는 하향식 모형(CGE)을 구축하고, 기후변화 정책 및 조치가 각 산업부 문의 온실가스 감축 잠재량 및 감축비용을 분석하고 비용 효과적인 감 축전략을 분석할 수 있는 상향식 모형(Bottom-Up)을 구축하여 두 모형 을 통합한다. 통합한 모형으로 기후변화 정책의 경제･환경적 효과를 분 석하는 것이 주된 목적이다. 이러한 분석으로 효과적인 저탄소 경제시스 템 구축 전략을 수립할 수 있을 것으로 기대한다. 분석기간의 기준년도

2) 기후변화협약(UNFCCC)이나 교토의정서(Kyoto Protocol)에서는 국가를 부속서 I 국 가(Annex I)와 비부속서 I 국가(Non-Annex I)로 분류되어 있으나 장기협력적 행동 (AWG-LCA)에서는 선진국과 개도국으로 분류되어 있다.

(29)

는 2005년이며 분석대상 기간은 2005년부터 2020년까지로 국한한다.

제1단계인 2008년도에는 하향식 모형과 상향식 모형을 독립적으로 구 축한다. 우리나라를 수도권과 기타 지역으로 구분한 하향식 모형 (Regional CGE)을 구축하고 상향식 모형에서는 우리나라의 에너지 시스 템을 대상으로 국가적인 모형(MARKAL)을 구축한다. 제1단계에서는 모 형을 구축하기 위한 자료와 모형구축의 문제점 등에 집중하지만 상향식 모형 구축에는 막대한 자료와 시간이 소요되기 때문에 2008년도에는 국 가 에너지 시스템 대신 산업부문을 대상으로 상향식 모형을 구축한다.

제2단계(2009년)에서는 전국을 수도권, 경남권, 경북권 등으로 구분한 지 역별 하향식 모형과 국가 에너지 시스템 및 지역별 상향식 모형을 구축 하며 제3단계(2010년)에서는 두 모형을 통합하는 방법론을 제시하고 통 합된 모형으로 국가적인 기후변화 정책 및 지역적인 기후변화 정책의 경제적 및 환경적 효과를 분석한다.

제1단계 연구의 제Ⅱ편에서는 상향식 모형을 구축하고 제Ⅲ편에서는 하향식 모형을 구축한다. 제Ⅱ편 제1장에서는 기준년도(2005년)의 우리 나라 에너지 수급 및 온실가스 배출을 분석하여 에너지 흐름과 부문별 온실가스 배출을 살펴보고 제2장에서는 상향식 분석모형(MARKAL)을 소개한다. 제3장에서는 우리나라의 기준 에너지 시스템(RES)을 설정하고 제4장에서는 모형에 입력될 다양한 변수와 자료를 제시하며 제5장에서 는 저탄소 정책의 일부로 활용될 수 있는 온실가스 감축수단을 살펴 볼 것이다. 제6장에서는 산업부문을 대상으로 모형을 구축하고 구축된 모형 에서 도출된 기준년도(2005년)의 에너지 소비 및 온실가스 배출 결과를 실적치와 비교하여 모형의 정확도를 점검하게 된다. 또한 온실가스 감축 신기술을 활용한 산업부문의 온실가스 감축 잠재량과 감축비용을 시범

(30)

적으로 분석하고 제7장에서 결론을 맺는다.

제Ⅲ편 제1장은 하향식 모형 구축의 서론이며 제2장은 지역별 경제적 구조와 모형구조의 자세한 설명이다. 제3장에서는 저감목표와 정책에 따 른 시나리오를 구성하고 이에 대한 파급효과를 실증적으로 분석한다. 효 율성과 형평성의 관점에서 지역별 정책 방향에 대한 제언을 제4장에 제 시한다.

정부는 본 연구 결과를 기후변화 정책 및 조치가 각 부문 및 업종에 미치는 영향을 분석하여 비용효과적인 정책 및 조치를 평가할 수 있는 수단으로 활용할 수 있을 것이다. 산업계는 비용 효과적인 온실가스 감 축전략을 수립하고, 가정 및 상업부문에서도 효과적인 온실가스 감축수 단을 도입하는데 본 연구 결과를 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

(31)

제2장 통합모형 개발 필요성

1. 기후정책 평가모형

³⁾

지구온난화의 파급효과나 이를 방지하기 위한 지구적 노력의 평가를 위해서 기후변화의 과학적 측면과 사회경제적 측면을 결합한 통합평가 모형(Integrated Assessment Models: IAMs)이 1972년 로마클럽에 의해 최초로 개발되었다. 이후 1970년대와 1980년대에 다양한 형태의 모형이 개발되었으며 기후변화 관련 최초의 통합평가모형은 Mintzer(1987), Lashof and Tirpack(1989), Rotmans(1990) 등에 의해 개발된 모형이라고 할 수 있다.

통합모형은 크게 ‘정책평가모형’ (policy evaluation models)과 ‘정책최 적화모형’ (policy optimization models)으로 구분될 수 있다. 정책평가모 형은 정책이 환경, 경제, 및 사회에 미치는 영향을 평가하며 정책최적화 모형은 정해진 정책목표를 달성하기 위해 탄소배출량이나 탄소세 수준 등의 정책변수를 최적화하는 모형이다.

기후변화 문제를 다루는 기후정책모형은 온실가스 감축목표를 달성하 기 위해 도입되는 기후정책수단의 도출이나 사회적 비용의 평가를 목적 으로 이용된다. 기후정책모형은 국내 오염배출량, 에너지소비, 그리고 경 제적 성과(혹은 비용)의 변화를 평가한다.

1970년대 후반부터 온실가스와 환경문제를 다루는 모형 개발에 경제

3) 본 절의 내용은 신의순. 김호석 『기후변화협약과 기후정책』의 “제4장 기후정책 평가를 위한 모형분석“을 인용. 축약한 것입니다.

(32)

학자들이 포함되기 시작하면서 이산화탄소 감축의 비용과 편익을 분석 한 많은 연구들이 추진되었다. 대부분의 온실가스가 화석연료의 연소과 정에서 배출되기 때문에 기후정책모형들은 에너지-환경-경제의 상호의존 관계를 모형화하고 정책의 파급효과를 분석한다. 기후정책모형을 다양한 기준에 따라 분류하면 다음과 같다.

가. 에너지 수요와 공급의 결정 방법에 의한 분류

에너지수요 및 공급을 결정하는 요인은 크게 시장적 요인과 기술적 요인으로 구분할 수 있다. 이 두 요인 중에서 어떤 그룹의 요인을 중심 으로 에너지수요 및 공급을 결정할 것인가에 따라 상향식 모형 (bottom-up model)과 하향식 모형(top-down model)으로 구분된다.

상향식 모형(bottom-up model)은 경제내의 기술적 잠재력과 에너지공 급기술을 구체적으로 정의하여 다양한 대체기술이 비용과 에너지공급에 미치는 영향을 분석한다. 동 모형에서는 대체로 에너지 수요가 외생적으 로 주어지게 된다. 이러한 분석방법에 해당되는 모형은 EFOM-ENV, LEAP-supply, MARKAL, MESSAGE-III, META*NET을 들 수 있다.

하향식 모형(top-down model)은 상향식 모형과는 달리 시장에서 채 택된, 이용 가능한 기술만을 고려하여 소득, 가격탄력성과 같은 총량경 제지수를 통해 에너지수요를 결정한다. 동 분석방법에 해당되는 모형은 LEAP-demand, MARKAL-MACRO의 MACRO 부분, CGE GREEN을 들 수 있다.

나. 분석 방법에 의한 분류

모형의 목적과 사용된 변수 및 내생화 정도, 그리고 에너지수요 및 공

(33)

급의 결정 방법 등이 설정되면 각 모형은 균형가격, 균형생산량, 외생변 수의 변화에 따른 영향 등을 분석할 방법론을 결정하여야 한다.

계량경제모형(econometrics model)은 과거의 행태를 통해서 미래의 행 태를 분석하는 통계학적 모형이다. 주로 총량자료를 이용하여 에너지부 문과 경제부문의 상호연관성을 분석할 때 사용한다. 단점은 여러 가지 기술적 대안을 동시에 고려하지 못한다는 것과 과거의 자료를 이용하기 때문에 경제주체의 행태가 불안정한 경우에는 적절한 결과를 제시하지 못한다는 것이다. (ENERPLAN)

거시경제모형(macro-economic model)은 경제 전체 또는 각 부문 간의 상호관계를 분석하기에 적합한 모형이다. 따라서 에너지부문을 구체적으 로 다루지 않고 경제 전체의 일부로서 다룬다. 따라서 에너지부문을 구 체적으로 다루지 않으므로 기술적 잠재력과 에너지공급기술을 구체적으 로 고려하지 못하는 단점이 있다.

경제균형모형(economic equilibrium model)은 앞의 두 모형이 단기분 석에 적합한 반면 동 모형은 중장기분석에 적합하다. 에너지부문을 경제 전체의 일부로 정의하고 에너지부문과 다른 경제부문과의 상호관계를 분석한다. 일반균형모형과 부분균형모형의 2가지가 있으며 완전시장균형 을 가정하고 있다. (MARKAL-MACRO, META*Net, CGE, GREEN)

최적화모형(optimization model)은 내생적인 최적 에너지투자 결정에 이용된다. 국가 에너지계획 수립에 있어서 에너지시스템의 변화를 분석 할 때 이용된다. 모형과 관련된 모든 경제주체는 주어진 제약 하에서 합 리적으로 행동한다는, 즉 자신의 목적함수를 극대화한다는 가정을 하고 있다.(EFROM-ENV, MARKAL, KARKAL-MACRO, MESSAGE-Ⅲ)

(34)

2. 통합모형 개발 필요성

앞에서 살펴본 바와 같이 본 연구에서 개발할 상향식 모형(MARKAL) 과 하향식 모형(CGE)은 에너지 수요와 공급을 결정하는 방식에서 차이 가 발생하고 있다. 즉, 상향식 모형은 에너지 수요가 외생적으로 모형에 주어지기 때문에 에너지 공급을 모형에서 결정하는 반면 최종수요(에너 지 수요 포함)가 내생적으로 결정되는 것이 아니라 외생적으로 결정된다 는 특성을 지니고 있다. 반면 하향식 모형은 경제지수(소득탄력도, 가격 탄력도 등)에 의해 에너지 수요가 모형에서 결정됨으로써 최종수요(에너 지 수요 포함)가 모형 내에서 내생적으로 결정되는 특성을 지니고 있다.

또한 상향식 모형은 부분균형에 해당되는 최적화 모형인 반면 하향식 모형은 일반균형에 해당되는 모형이다. 이와 같이 본 연구에서 개발할 상향식 모형과 하향식 모형은 여러 가지 상이한 특성을 지니고 있다. 상 향식 모형은 분석대상의 미시적인 분석에 유용한 정보를 제공할 수 있 는 반면 하향식 모형은 거시적인 분석에 유용한 정보를 제공할 수 있다.

따라서 두 모형의 장단점을 보완적으로 활용한다면 저탄소 정책이나 기 후변화정책의 평가를 통해 저탄소 경제시스템을 구축하기 위한 정책적 수요를 충족시켜줄 수 있을 것으로 기대된다.

상향식 분석모형은 분석대상의 최소 단위인 산업부문 업종별 온실가 스 감축수단, 온실가스 감축 잠재량, 한계감축비용(MAC), 온실가스 감축 소요비용 분석에 매우 유용하게 활용될 수 있다. 기준안 대비 온실가스 감축수단별 한계감축비용 추정이나 감축수단 조합 및 시나리오 분석을 통해서 비용 효과적인 감축전략을 수립하는데 기여할 수 있는 분석방법 이다. 특히 분석대상인 업종별 감축수단과 감축전략을 구체적으로 제시 하고 한계비용이 음의 수준인 감축수단이나 감축정책을 제시할 수 있는

(35)

장점이 있다. 그러나 동 모형은 부가가치나 국민총생산(GDP)과 같은 변 수들을 사용하지 않으므로 온실가스 감축이 거시경제에 미치는 파급효 과를 추정하기에는 적합하지 않는 한계점이 있다. 또한 최종수요가 고정 되는 특성상 부문이나 업종별 생산량이 불변이라는 모형의 가정으로 인 해 온실가스 감축이 업종별 생산이나 부가가치에 미치는 효과를 추정하 는데 한계점을 갖고 있다.

하향식 모형(CGE)은 온실가스 감축수단이나 감축정책이 국민총생산

(GDP)나 무역, 고용 등의 거시경제 지표에 미치는 효과를 추정하는데

매우 유용한 방법론이다. 감축수단이나 감축정책의 경제적 파급효과를 비교분석하여 경제 시스템측면에서 비용 효과적인 감축전략의 분석에 기여할 수 있는 모형이다. 반면 동 모형은 기술적인 자료를 사용하지 않 으므로 분석대상인 업종별 구체적인 감축수단의 감축 잠재량이나 한계 감축비용을 제시하지 못하고 따라서 비용 효과적인 감축수단 분석이 어 려운 한계점이 있다. 특히 한계비용이 음의 수준인 감축수단이나 감축정 책을 제시할 수 없는 단점이 있다.

이와 같이 상향식 모형과 하향식 모형은 각각 장점과 단점을 갖고 있 으므로 한 모형을 사용하기 보다는 두 모형을 사용하면 상향식 모형과 하향식 모형의 장단점을 보완할 수 있을 것이다. 온실가스 감축수단이나 감축정책을 평가하기 위해서는 개별 업종에 미치는 파급효과뿐만 아니 라 거시경제에 미치는 효과도 분석할 필요가 있다. 또한 개별 업종의 구 체적인 감축수단이나 감축전략을 제시해야 할 필요도 있다. 이와 같은 필요를 충족시키기 위해서는 상향식 모형과 하향식 모형을 구축하여 저 탄소 정책이나 기후변화 정책수단의 효과를 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구의 제1차년도(2008년)와 제2차년도(2009년)에서는 우리나라 전체

(36)

및 지역을 대상으로 상향식 모형과 하향식 모형을 개발하고 제3차년도 (2010년)에서는 상향식 모형과 하향식 모형을 통합하게 된다.

(37)

제Ⅱ편 상향식 모형

제1장 에너지 수급 및 온실가스 배출 분석

본 장에서는 기준년도인 2005년의 에너지 수급 구조와 온실가스 배출 현황을 분석하게 된다. 기준년도의 에너지 수급과 온실가스 배출량 현황 은 기후변화 정책의 효과를 분석하는데 기준이 될 뿐만 아니라 상향식 모형의 예측능력과 분석능력을 제고하는데 매우 중요한 역할을 하기 때 문에 정확하게 파악할 필요가 있다.

1. 에너지 수급 구조

우리나라의 에너지 흐름은 에너지 정책 및 기후변화 정책을 분석하는 모형설정에 기준이 되므로 기준년도의 에너지 흐름을 정확하게 모형에 반영해야 한다. 따라서 본 절에서는 기준년도인 2005년의 우리나라 에너 지 수지표(Energy Balance)를 바탕으로 에너지 수급 구조를 분석하기로 한다. 본 연구는 전환부문을 포함한 산업부문을 대상으로 상향식 모형을 설정하는 연구이기 때문에 전환부문과 제조업의 산업부문을 세분화할 필요가 있다. 따라서 현재의 에너지수지표에 비해 산업분류를 보다 세분 화시킨 신에너지수지표를 바탕으로 분석하기로 한다.⁴⁾

4) 신에너지수지표는 현재 개정작업이 진행 중이기 때문에 현재의 에너지수지표와 수 치가 일치하지 않는 경우가 발생할 수 있다.

(38)

우리나라 에너지 시스템의 에너지 흐름을 가장 쉽게 볼 수 있는 것은 에너지경제연구원이 매년 작성･발표하고 있는 에너지수지표이다. 에너지 수지표는 에너지의 국내 생산 및 수.출입에서 최종 소비에 이르기까지 에너지원별 흐름을 나타낸다.⁵⁾ 에너지수지표는 크게 국내 생산 및 수출.

입과 국제 벙커링으로 구성된 1차에너지 공급부문, 발전/지역난방/가스 제조/정유 등의 에너지 변환 및 전환 과정을 표시하는 에너지 전환부문, 변환된 에너지가 산업/수송/가정/산업/공공기타 등에서 사용하는 행태 를 나타내는 최종 에너지 소비부문 등으로 구분된다.⁶⁾

우리나라의 2005년 1차 에너지 공급량은 222,955천TOE에 이르고 전환 부문(부생연료 포함)에 279,677천TOE가 투입되어 214,105천TOE가 생산 되었다. 따라서 전환부문에서는 약 65,572천TOE의 에너지가 전환손실(투 입량을 기준할 경우 손실율은 23.4%)로 유실되었다고 할 수 있다. 전환 부문의 에너지 투입량이 1차 에너지 공급량보다 많은 이유는 전환부문 에서 발생된 부생연료와 타산업으로부터 유입 등이 포함되었기 때문이 다. 전환산출에서 자가소비(6,260천TOE), 유통손실(1,534천TOE), 통계오 차(474천TOE)를 제외하면 150,062천TOE가 최종에너지로 소비되었다. 최 종 에너지 소비의 절반에 해당하는 72,834천TOE가 산업부문에 소비되었 으며 수송부문에 33,354천TOE, 기타부문(농업, 어업, 가정, 상업 및 서비 스, 공공기타)에 43,874천TOE가 소비되었다. 비에너지(산업, 수송, 기타 부문)로 소비된 26,919천TOE는 이미 최종 에너지 소비에 포함된 에너지

5) 에너지통계는 공급통계와 소비통계로 구분된다. 우리나라의 에너지수지표는 공급통 계를 바탕으로 작성되며 총에너지통계와 에너지원별 통계로 구분되어 작성되고 있 다(에너지경제연구원, 국가에너지통계 개편방안 연구, 2004, 2006).

6) 에너지수지표의 종축은 에너지 흐름을 나타내며 횡축은 에너지원을 표현하고 있다.

현행 에너지수지표는 42개의 행과 37개의 열로 구성되어 있으며 신에너지수지표는 77개의 행과 45개의 열로 구성되어 있다.

(39)

를 다른 항목으로 표현한 것에 지나지 않는다.

구분

석탄 석유

천연 가스 도시

가스 수력 풍력/태양 기타 원 자 력 전력

열 에 너 지 석탄 제품 원유 제품 합계

1차

에너지 ^52,936 222 125,813 -26,298 30,399 918 36 2,233 36,695 222,954

전환 부문

투입 47,723 8,224 131,702 23,361 30,086 391 918 36 371 36,695 170 0 279,677

산출 11,623 6,122 140,052 59 18,175 33,488 4,586 214,105

소비 109 4,362 272 1,427 89 6,260

최종 소비

계 5,470 3,512 159 86,013 71 17,768 1,862 30,709 4,497 150,061

산업 4,557 3,512 159 39,780 50 4,608 1,502 15,820 2,845 72,834

수송 32,816 21 339 0 177 0 33,354

기타 912 13,417 0 12,820 361 14,712 1,652 43,874

비

에너지 ^26,919 ^26,919

자료: 에너지경제연구원, 국가 에너지통계 개편방안 연구, 2006.12

<표 Ⅱ-1> 우리나라의 2005년 에너지수지표 개요

(단위: 천TOE)

가. 1차 에너지 소비

1차에너지소비는 국내생산(+), 수입(+), 수출(-), 국제벙커링(-), 재고증 감(+/-)으로 구분되며 1차에너지소비를 에너지원으로 구분하면 석탄(석 탄 및 석탄제품), 석유(원유 및 석유제품), LNG, 신재생 에너지(수력, 풍 력/태양광, 기타), 원자력으로 구분된다. 수력, 풍력, 태양광, 원자력의 1 차 에너지 국내 생산량 및 전화부문 투입량은 발전량을 열량 (1KWh=2,150Kcal, 총발열량 기준)으로 환산하여 계상된 것이다.

1차에너지소비의 44.6%는 석유(원유 및 석유제품)가 차지하며 석탄(석

탄 및 석탄제품)은 23.8%, 원자력은 16.5%, LNG는 13.6%를 차지하며 신 재생 에너지(수력, 태양광/풍력) 및 기타 에너지는 1.4%를 차지한다.

(40)

부문별로 국내생산은 1차 에너지 소비량의 18.7%에 불과한 수준이다.

원자력 발전을 국내 생산으로 계상했기 때문에 국내생산의 대부분은 원 자력발전이 차지하고 있다. 원자력을 제외할 경우 국내에서 생산된 에너 지는 석탄(무연탄)으로서 1차 에너지 소비량의 0.6%에 불과하다.

1차 에너지 소비의 특징은 석유가 1차 에너지 소비의 약 절반을 차지

하며 국내 생산은 극히 미미한 수준에 이르고 있어 대부분의 에너지를 수입에 의존하고 있다는 점이다. 기존의 에너지수지표에 의하면 2005년 우리나라의 에너지 수입 의존도는 원자력 발전을 국내생산에 포함할 경 우 80.6%, 원자력 발전을 포함하지 않을 경우 96.6%로 나타나고 있다.⁷⁾

구분

석탄 석유

천연 가스

도시

가스 수력 풍력/

태양광 기타 원자력 전력 열에 너지 합계 석탄 석탄

제품 원유 석유 제품

국내생산 1,274 59 490 918 36 2,207 36,695 41,679

수입 50,192 222 124,470 21,669 29,012 26 225,591

수출 -4 -37,874 -37,878

국제

벙커링 ^-10,804 ^-10,804

재고증감 1,470 1,999 712 897 4,366

1차 에너지

소비계 52,936 222 125,813 -26,298 30,399 918 36 2,233 36,695 222,954

비중 23.7% 0.1% 44.6% - 13.6% 0.4% 0.1% 1.0% 16.5% (100%)

<표 Ⅱ-2> 2005년 우리나라의 1차에너지 소비

(단위: 천TOE)

7) 신에너지수지표는 공인된 국가통계가 아니기 때문에 에너지 수입의존도를 별도로 제시하지 않고 대신 공인통계인 기존의 에너지수지표에 의한 에너지 수입의존도를 표시한다.

(41)

나. 에너지 전환부문

전환부문은 기존의 에너지수지표에 비해 크게 개정된 부문이다. 에너 지 흐름에서 보면 전환투입과 전환산출, 자가소비로 구분되며 부문별로 는 발전(화력발전, 수력, 풍력/태양광, 원자력), 열생산(열병합발전, 열생 산), 도시가스 제조, 정유, 제품이동(타산업 유입, 제품이동), 부생연료(정 유부문의 공정가스), 철강부문의 코크스제조 및 부생연료(코크스 제조, 고로가스, 전로가스)로 구분된다.

전환부문에서 투입은 전환부문의 에너지 생산을 위해 투입된 에너지 이고 산출은 전환과정에서의 전환손실과 자가소비를 제외하고 생산된 에너지이며 자가소비는 전환부문내의 에너지 소비이다.

전환부문의 발전은 화력발전, 신재생에너지발전(수력, 풍력/태양광), 원자력발전이며 열생산은 지역난방 및 산업체 열병합발전이 해당된다.

제품이동은 타산업유입과 제품이동으로 구분되고 부생연료는 정유공정 에서 생성된 공정가스(offgas)이며 철강부문의 전환은 코크스제조, 철강 공정에서 생성된 부생가스인 고로가스와 전로가스이다.