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논문 기본 정보
- 자료유형
- 연구보고서
- 저자정보
- 발행연도
- 2005.12
- 수록면
- 1 - 77 (91page)
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1. 연구필요성 및 목적
2004년 산업부문의 에너지 소비는 국내 최종에너지 소비의 56%를 점유한 것으로 나타나고 있다. 이처럼 에너지 소비의 절반 이상을 소비하므로 산업부문의 에너지 소비행태를 분석한 연구는 많이 존재한다. 그러나 산업부문의 에너지원간 대체와 관련된 연구는 그 중요성에 비추어 그렇게 활발하지 못하였다.
본 연구는 산업부문 에너지원간 대체관계를 분석할 목적으로 진행된다. 특히 환경규제가 산업부문 에너지 대체에 어떠한 영향을 주었는지에 분석의 초점을 둔다. 과거 국내 에너지 소비행태를 돌아보면 경제주체의 자발적 동기보다 정부의 정책이 소비자의 에너지원 선택에 큰 영향을 준 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고 연료대체에 관한 연구에서 환경규제의 영향을 고려하여 분석을 시도한 예는 없다. 가장 큰 이유는 환경규제를 계량화하는 것이 매우 어렵다는 점일 것이다. 그러나 에너지 소비에 대한 모형을 구성할 때 정책에 대한 고려가 없을 경우 잘못된 추정결과를 도출할 가능성이 높다. 구체적으로 연료소비 결정에서 가격의 역할이 과장될 가능성이 높다는 점이 지적될 수 있다.
본 연구에서는 환경규제를 계량화한 후 이를 모형에 포함시킴으로써 환경규제가 연료대체에 어떠한 영향을 미쳤는지 분석한다.
2. 내용 요약(한계점)
한국의 에너지 소비는 고도성장과 함께 크게 증가하여 왔다. 외환위기 이후 에너지 소비 증가세가 둔화되는 모습을 보이고 있으나 경제 규모에 비해 소비수준이 높은 편이다. 이는 산업부문의 에너지 소비에 영향을 크게 받은 것으로 판단된다. 2004년 산업부문의 에너지 소비는 국내 최종에너지 소비의 56%를 점유할 정도로 높은 것으로 나타나고 있다.
산업부문에서 소비되는 에너지는 자본이나 노동처럼 생산을 위하여 투입되는 생산요소라는 특징을 지닌다. 따라서 생산주체인 기업은 이윤극대화나 비용극소화를 위하여 필요한 에너지를 선택하고 투입한다. 경제이론에 따르면 산업부문의 에너지 소비를 결정하는 요인은 결국 생산량과 에너지 가격이다. 그러나 가격과 같은 경제변수 외에 현실적으로 정책의 변화도 기업의 에너지 선택에 영향을 준다.
국내 산업부문의 에너지 소비 추이를 보면 소비구조가 크게 변화하고 있음을 알 수 있다. 예를 들어 석유의 소비 비중은 지속적으로 감소되고 있는 반면 전력과 도시가스의 소비 비중은 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 변화가 경제적 요인에 의한 것인지 아니면 경제외적인 요인에 의한 것인지 분석해 볼 가치가 있다.
본 연구는 산업부문(제조업)에서 나타나고 있는 연료대체에 대하여 분석을 시도하고자 한다. 산업부문 연료대체에 대한 연구는 많이 존재한다. Pindyck(1979a)는 정태 초월대수함수에 국가간 소비자료를 이용하여 연료대체에 대한 분석을 시도하였다. 그러나 초월대수함수와 같은 신축적 함수형태(flexible functional forms)는 한정된 상대가격 범위 내에서는 작동을 잘 하지만 일단 가격이 이러한 영역을 벗어나면 이론적인 규칙성 즉, 부의 자기가격 탄력성이라든가 정의 점유율과 같은 이론적인 요구를 만족시키지 못하는 경우가 흔히 발생하게 되는 문제를 지니고 있다. 이러한 이유로 최근에는 선형 로짓 모형(linear logit model)을 이용하여 분석을 시도하는 연구가 많이 나타나고 있다. Considine(1989a)은 정태 로짓 모형을 통해 연료대체에 대하여 분석을 시도하였으며, Considine(1990)에서는 선형 로짓 모형에 대칭제약을 부과하는 모형을 통한 분석을 시도하였다. 이와 유사한 선형 로짓 모형의 일반화 작업은 Dumagan and Mount(1992, 1993)도 시도하였다.
해외의 연구에 비하여 국내의 산업부문 에너지대체에 대한 연구는 그렇게 활발하지 못하였다. 에너지를 하나의 생산요소로 간주하여 노동이나 자본 등 다른 생산요소와의 대체관계에 대한 분석을 시도한 연구는 일부 있으나 에너지만을 대상으로 한 연구는 거의 없는 실정이다. 신정식ㆍ류지철(1988)이 초월대수함수와 Rotterdam 모형을 이용하여 연료대체에 대한 분석을 시도한 바 있다. 그러나 당시의 제조업 에너지 소비구조는 현재와 크게 달라 그 결과를 활용하는 것은 불가능하다. 최근에는 박창수(2003)의 연구에서 로짓 함수를 이용하여 제조업 에너지대체에 대한 분석이 시도된 바 있다. 두 연구 모두 경제이론에 근거한 모형, 즉 가격이나 소득과 같은 경제변수만을 모형에 포함시켰다. 그러나 지난 40여 년간 한국의 에너지 소비 행태를 고려할 때 정부의 정책이 에너지원 선택에 큰 영향을 주었음을 부인하기 어렵다. 특히 환경규제의 강화가 그렇다. 물론 에너지대체와 관련된 연구 시 고려해야 할 가장 중요한 요인은 경제변수이나 가격과 같은 변수에 포함되지 않은 환경정책과 같은 변수도 중요한 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고 지금까지 국내에서 시도된 연구는 환경규제의 연료대체에 대한 영향을 반영하지 않았다. 주요 원인은 환경규제를 계량화하기 어렵다는 현실적인 문제일 것이다. 그러나 이러한 변수를 배제한 모형은 잘못된 결과를 제공할 가능성이 높다. 즉, 에너지대체에 대한 가격의 영향이 과장될 가능성이 높다는 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 환경규제를 정량화 한 후 이를 모형에 추가하여 연료대체에 대한 분석을 시도하였다. 본 연구에서 사용된 모형은 크게 환경규제변수가 포함되지 않은 기본모형(이후 기본모형)과 환경규제변수를 포함시킨 환경규제모형(이후 환경모형)으로 구분되며 각 모형은 다시 정태모형과 동태모형으로 구분된다. 각 모형은 1981년에서 2004년까지의 연간 자료를 이용하여 Zellner의 비선형 반복적 SUR(nonlinear iterative seemingly unrelated estimation procedure) 방법을 이용하여 추정된다.
기본모형 중 정태모형의 R² 값은 0.58~0.98, 동태모형의 R² 값 은 0.57~0.98로 나타났다. 환경규제변수를 포함시켜 추정한 결과, 정태모형의 경우 R²는 0.87~0.99, 동태모형의 경우도 R²가 0.84~0.99로 나타나 기본모형에 비하여 설명력이 크게 향상되었다. 동태모형에서 적응계수(λ)의 추정치는 0.077과 0.066으로 낮게 추정되었다. 이는 장기탄력성과 단기탄력성 사이의 차이가 크지 않음을 의미한다. 자기가격 탄력성은 모든 에너지원에 대하여 음의 값을 보였고 통계적으로도 유의한 것으로 나타났다. 도시가스의 가격탄력성이 다른 에너지원에 비하여 상대적으로 큰 값을 보이고 있으나 모든 에너지원의 가격탄력성은 비탄력적이다. 한 가지 주목할 만한 결과는 기본모형에 비하여 환경모형의 가격탄력성이 낮게 추정되고 있다는 점이다.
석유와 도시가스에 대한 교차가격 탄력성은 모든 모형에서 정의 값을 나타내었다. 이는 두 에너지원간에 대체관계가 있음을 의미한다. 두 에너지원간의 대체탄력성은 기본모형에 비하여 환경모형에서 크게 낮은 것으로 추정되었다. 전력과 석유사이의 교차가격 탄력성은 정태모형에서 음의 부호를 보이고 있다.
환경규제변수의 경우 석유에 대한 추정치는 음의 부호를 보이고 있으며 도시가스에 대해서는 정의 값을 보이고 있다. 이는 환경규제가 석유의 소비를 감소시키고 도시가스 소비를 증가시키는 방향으로 작용하였음을 의미한다. 석유와 가스사이의 에너지 대체에 환경정책의 영향이 컸음을 보여주는 결과라 하겠다.
환경규제는 또한 연료대체를 통하여 CO2 배출량을 줄이는 결과도 초래하였다. 본 연구의 결과에 따르면 환경규제를 10% 강화하는 경우 CO2 배출량의 순 감소분은 3.1만 탄소톤인 것으로 추정된다.
이러한 의미있는 발견에도 불구하고 본 연구는 몇 가지 점에서 개선되어야 할 점이 있다. 첫째, 자료의 기간이 짧아 다양한 검증을 시도하지 못하였다는 점이다. 특히 도시가스의 경우 신뢰할 수 있는 자료의 구간은 1989년부터라는 문제를 지닌다. 둘째, 본 연구에서 정량화시킨 환경규제변수의 정확성에 대한 문제이다. 셋째, 본 연구에서는 산업구조의 변화 등을 고려하지 않았다. 그러나 산업부문 에너지소비 행태에 산업구조의 변화가 미치는 영향은 무시하기 어렵다. 넷째, 많은 산업부문 연료대체 연구에서와 마찬가지로 본 연구에서도 산업부문의 에너지를 석유, 가스, 전력, 석탄의 네 가지로 단순화 하였다. 그러나 에너지가 소비되는 용도 등을 고려할 때 이러한 단순화는 정확하지 못한 결과를 초래할 가능성을 배제하지 못한다.
3. 연구결과 및 정책제언
본 연구의 추정결과로부터 산업부문 에너지원간 대체에 환경규제가 큰 영향을 미쳤음을 알 수 있었다. 그리고 모든 에너지원의 자기 가격 및 교차가격 탄력성이 비탄력적인 것으로 나타났는데, 특히 환경규제변수를 포함시킬 경우 탄력성이 더욱 낮아졌다. 이러한 낮은 탄력성은 가격의 변화가 산업부문 에너지 소비행태에 큰 영향을 주지 못하며, 경제가 지속적으로 성장하는 경우 에너지 가격의 상승에도 불구하고 소비 증가세가 크게 둔화되지 않을 것임을 보여준다.
산업부문의 에너지 소비 가격탄력성이 비탄력적인 것은 다른 나라의 경우에도 흔히 발견된다. 그러나 최근의 연구결과들을 비교하면 우리의 경우가 더 비탄력적인 것으로 나타나고 있다. 여러 가지 이유가 있겠지만 정부의 규제에 의한 가격 왜곡이 한 가지 요인으로 지적될 수 있을 것이며 대표적인 경우가 산업용 전력이다. 정책적 목적에 따라 정부가 에너지 가격을 왜곡시킬 경우 기업의 에너지 소비가 바람직하지 못한 방향으로 움직일 가능성이 높음을 의미하며 이는 결국 국민경제에 큰 부담으로 작용할 것이다. 따라서 정부는 가격 규제보다는 에너지 절약 및 이용합리화 투자 강화 등을 통하여 적정 에너지 소비를 유도해야 할 것으로 판단된다.
1. Research Purpose
The industrial sector accounted for about 56 % of total final energy consumption in 2004. For this reason, several researchers have analysed the pattern of industrial energy consumption. However, studies on interfuel substitution of the industrial sector have not been active.
The aim of this study is to analyze interfuel substitution of the industrial sector. Especially, it is focused on the effects of environmental regulations on the interfuel substitution. In retrospect to the history of Korea's energy consumption, government polices had effects on the consumer's choice of energy source. Nevertheless, there has not been studies to analyze the effects of environmental regulations on the interfuel substitution. The main reason is likely that it is very difficult to quantify environmental regulations. However, failure to incorporate this policy into models of fuel demand could lead to parameter bias. That is, the role of prices in interfuel substitution is probably overestimated. Accordingly we attempt to quantify environmental regulations and to estimate their impact on fuel substitution.
2. Summary
Korea's energy consumption has increased rapidly with a high economic growth. Even though its increasing trend has been weakened since the foreign currency crisis, Korea's energy consumption level is still very high, which is mainly caused by a high energy consumption structure of the industrial sector. The energy consumption of industrial sector accounted for about 56 percents of final energy consumption in 2004.
Like capital or labor, energy is an input to produce goods. Firms choose energy source to maximize profits or minimize costs. Energy prices and policies have an effect on the firm's choice of energy source. Thus, it would be very natural that the energy consumption pattern of industry sectors changes with either industrial structures or policies. According to the statistical data on energy consumption, the phenomenon of interfuel substitution in energy demand of industry sector has been visualized. For example, consumption share of petroleum has been declined. On the other hand, the trends of demand shares of electricity and natural gas have been increased gradually.
The primary focus of this study is on analyzing interfuel substitution in the industrial sector(manufacturing industry). There are several studies on interfuel substitution of the industrial sector. Pindyck(1979a) used a static translog model to analyze pooled intercountry data. However, flexible functional forms like a translog model, are well behaved for only a limited range of relative prices. Once outside this region, theoretical regularity conditions of negative own-price elasticities and positive shares are not satisfied. Recently, for this reason, linear logit models of cost shares have been adopted in many studies. Considine (1989a) examined interfuel substitution possibilities using a static logit model. In a subsequent article, Considine(1990) extended his linear logit model to impose global symmetry. A similar generalization of the linear logit model was given by Dumagan and Mount(1992, 1993).
Unfortunately, domestic studies on interfuel substitution of the industrial sector are few. Shin and Ryu(1988) analyzed interfuel substitution of the manufacturing industry with a translog model and Rotterdam model. Park(2003) examined interfuel substitution using static and dynamic logit models. Two studies were based upon just economic theory. However, considering the history of Korea's energy consumption for the past 40 years, besides economic factors like energy prices, we can easily find that policies had an important effect on the interfuel substitution of the industrial sector. Especially, enforcement of environmental regulations did. The choice of energy source are determined by relative prices, as economic theory would suggest. They may also be influenced, however, by environmental policies that are not reflected in relative prices. Nevertheless, there has not been studies to analyze the effects of environmental regulations on the interfuel substitution. The main reason is likely that it is very difficult to quantify environmental regulations. However, failure to incorporate this policy into models of fuel demand could lead to parameter bias. That is, the role of prices in interfuel substitution is probably overestimated.
We attempt to quantify environmental regulations and to estimate their impact on fuel substitution with static and dynamic linear logit models. The models in this study are classified into two types, that is, models without environmental regulations (basic model) and models with environmental regulations(environmental model). The models have been estimated using non-linear iterative two-step procedure based on the Zellner's seemingly unrelated regression method.
According to the empirical results, the environmental models have higher R² statistics than the basic models. The estimated values for adjustment parameter(λ) in the dynamic model are 0.077 and 0.066. This implies that the difference between short-run and long-run elasticities is negligible. The own-price elasticities of energy sources are all negative and statistically significant. Especially, the own-price elasticity for natural gas is substantially larger than other energy sources. The own-price elasticity of electricity is most inelastic. An interesting result in own-price elasticities is that the environmental models show lower elasticities than the basic models.
Cross-price elasticities are positive for natural gas and petroleum in every model, which implies a substitute relation between them. As in the basic models, cross-elasticities for gas and petroleum are lower in the environmental models than in the basic models. Cross-price elasticity for electricity and petroleum shows negative sign in the basic static model.
The estimated values of regulation parameters are negative for petroleum and positive for gas. This means that environmental regulation had a negative effect on petroleum consumption and a positive impact on gas consumption. Environmental regulations have also impacts on CO2 emission through fuel substitution. When environmental regularity intensity increases by 10%, net reduction of CO2 emission is estimated as 31 thousand CO2 ton. That is, environmental regulations have a positive effect on CO2 emission.
There are some limitations in the study. First, the period of analysis is not enough long to conduct some diverse tests. Especially, the data of gas are available only from 1989. Second, We attempted to quantify environmental regulations. However, it still has much room to improve. Third, we did not consider the change of industrial structure which is one of important factors to explain the change of industrial energy consumption pattern.
Fourth, as In many interfuel substitution studies, we classified industrial fuel consumption into four group: petroleum, gas, coal, and electricity. However, such a classification often leads to illogical results.
3. Research Results & Policy Suggestions
According to the estimation results of this study, environmental regulations seemed to have more substantial impacts on firm's choice energy sources than prices. The estimation results also show that price elasticities are very low. Low cross-price and own-price elasticities implies that energy prices had a negligible effect on the change of energy consumption pattern in the industrial sector.
Korea's price elasticities are estimated relatively lower than those of foreign countries. One of reasons may be price distortion by the Korean government. The demand for industrial electricity is a good example. Price distortion could cause firms to consume energy in an inappropriate way, which impose a burden on the national economy. More attention in energy policies is to be paid on the energy saving or rational use of energy than price regulation.
2004년 산업부문의 에너지 소비는 국내 최종에너지 소비의 56%를 점유한 것으로 나타나고 있다. 이처럼 에너지 소비의 절반 이상을 소비하므로 산업부문의 에너지 소비행태를 분석한 연구는 많이 존재한다. 그러나 산업부문의 에너지원간 대체와 관련된 연구는 그 중요성에 비추어 그렇게 활발하지 못하였다.
본 연구는 산업부문 에너지원간 대체관계를 분석할 목적으로 진행된다. 특히 환경규제가 산업부문 에너지 대체에 어떠한 영향을 주었는지에 분석의 초점을 둔다. 과거 국내 에너지 소비행태를 돌아보면 경제주체의 자발적 동기보다 정부의 정책이 소비자의 에너지원 선택에 큰 영향을 준 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고 연료대체에 관한 연구에서 환경규제의 영향을 고려하여 분석을 시도한 예는 없다. 가장 큰 이유는 환경규제를 계량화하는 것이 매우 어렵다는 점일 것이다. 그러나 에너지 소비에 대한 모형을 구성할 때 정책에 대한 고려가 없을 경우 잘못된 추정결과를 도출할 가능성이 높다. 구체적으로 연료소비 결정에서 가격의 역할이 과장될 가능성이 높다는 점이 지적될 수 있다.
본 연구에서는 환경규제를 계량화한 후 이를 모형에 포함시킴으로써 환경규제가 연료대체에 어떠한 영향을 미쳤는지 분석한다.
2. 내용 요약(한계점)
한국의 에너지 소비는 고도성장과 함께 크게 증가하여 왔다. 외환위기 이후 에너지 소비 증가세가 둔화되는 모습을 보이고 있으나 경제 규모에 비해 소비수준이 높은 편이다. 이는 산업부문의 에너지 소비에 영향을 크게 받은 것으로 판단된다. 2004년 산업부문의 에너지 소비는 국내 최종에너지 소비의 56%를 점유할 정도로 높은 것으로 나타나고 있다.
산업부문에서 소비되는 에너지는 자본이나 노동처럼 생산을 위하여 투입되는 생산요소라는 특징을 지닌다. 따라서 생산주체인 기업은 이윤극대화나 비용극소화를 위하여 필요한 에너지를 선택하고 투입한다. 경제이론에 따르면 산업부문의 에너지 소비를 결정하는 요인은 결국 생산량과 에너지 가격이다. 그러나 가격과 같은 경제변수 외에 현실적으로 정책의 변화도 기업의 에너지 선택에 영향을 준다.
국내 산업부문의 에너지 소비 추이를 보면 소비구조가 크게 변화하고 있음을 알 수 있다. 예를 들어 석유의 소비 비중은 지속적으로 감소되고 있는 반면 전력과 도시가스의 소비 비중은 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 변화가 경제적 요인에 의한 것인지 아니면 경제외적인 요인에 의한 것인지 분석해 볼 가치가 있다.
본 연구는 산업부문(제조업)에서 나타나고 있는 연료대체에 대하여 분석을 시도하고자 한다. 산업부문 연료대체에 대한 연구는 많이 존재한다. Pindyck(1979a)는 정태 초월대수함수에 국가간 소비자료를 이용하여 연료대체에 대한 분석을 시도하였다. 그러나 초월대수함수와 같은 신축적 함수형태(flexible functional forms)는 한정된 상대가격 범위 내에서는 작동을 잘 하지만 일단 가격이 이러한 영역을 벗어나면 이론적인 규칙성 즉, 부의 자기가격 탄력성이라든가 정의 점유율과 같은 이론적인 요구를 만족시키지 못하는 경우가 흔히 발생하게 되는 문제를 지니고 있다. 이러한 이유로 최근에는 선형 로짓 모형(linear logit model)을 이용하여 분석을 시도하는 연구가 많이 나타나고 있다. Considine(1989a)은 정태 로짓 모형을 통해 연료대체에 대하여 분석을 시도하였으며, Considine(1990)에서는 선형 로짓 모형에 대칭제약을 부과하는 모형을 통한 분석을 시도하였다. 이와 유사한 선형 로짓 모형의 일반화 작업은 Dumagan and Mount(1992, 1993)도 시도하였다.
해외의 연구에 비하여 국내의 산업부문 에너지대체에 대한 연구는 그렇게 활발하지 못하였다. 에너지를 하나의 생산요소로 간주하여 노동이나 자본 등 다른 생산요소와의 대체관계에 대한 분석을 시도한 연구는 일부 있으나 에너지만을 대상으로 한 연구는 거의 없는 실정이다. 신정식ㆍ류지철(1988)이 초월대수함수와 Rotterdam 모형을 이용하여 연료대체에 대한 분석을 시도한 바 있다. 그러나 당시의 제조업 에너지 소비구조는 현재와 크게 달라 그 결과를 활용하는 것은 불가능하다. 최근에는 박창수(2003)의 연구에서 로짓 함수를 이용하여 제조업 에너지대체에 대한 분석이 시도된 바 있다. 두 연구 모두 경제이론에 근거한 모형, 즉 가격이나 소득과 같은 경제변수만을 모형에 포함시켰다. 그러나 지난 40여 년간 한국의 에너지 소비 행태를 고려할 때 정부의 정책이 에너지원 선택에 큰 영향을 주었음을 부인하기 어렵다. 특히 환경규제의 강화가 그렇다. 물론 에너지대체와 관련된 연구 시 고려해야 할 가장 중요한 요인은 경제변수이나 가격과 같은 변수에 포함되지 않은 환경정책과 같은 변수도 중요한 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고 지금까지 국내에서 시도된 연구는 환경규제의 연료대체에 대한 영향을 반영하지 않았다. 주요 원인은 환경규제를 계량화하기 어렵다는 현실적인 문제일 것이다. 그러나 이러한 변수를 배제한 모형은 잘못된 결과를 제공할 가능성이 높다. 즉, 에너지대체에 대한 가격의 영향이 과장될 가능성이 높다는 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 환경규제를 정량화 한 후 이를 모형에 추가하여 연료대체에 대한 분석을 시도하였다. 본 연구에서 사용된 모형은 크게 환경규제변수가 포함되지 않은 기본모형(이후 기본모형)과 환경규제변수를 포함시킨 환경규제모형(이후 환경모형)으로 구분되며 각 모형은 다시 정태모형과 동태모형으로 구분된다. 각 모형은 1981년에서 2004년까지의 연간 자료를 이용하여 Zellner의 비선형 반복적 SUR(nonlinear iterative seemingly unrelated estimation procedure) 방법을 이용하여 추정된다.
기본모형 중 정태모형의 R² 값은 0.58~0.98, 동태모형의 R² 값 은 0.57~0.98로 나타났다. 환경규제변수를 포함시켜 추정한 결과, 정태모형의 경우 R²는 0.87~0.99, 동태모형의 경우도 R²가 0.84~0.99로 나타나 기본모형에 비하여 설명력이 크게 향상되었다. 동태모형에서 적응계수(λ)의 추정치는 0.077과 0.066으로 낮게 추정되었다. 이는 장기탄력성과 단기탄력성 사이의 차이가 크지 않음을 의미한다. 자기가격 탄력성은 모든 에너지원에 대하여 음의 값을 보였고 통계적으로도 유의한 것으로 나타났다. 도시가스의 가격탄력성이 다른 에너지원에 비하여 상대적으로 큰 값을 보이고 있으나 모든 에너지원의 가격탄력성은 비탄력적이다. 한 가지 주목할 만한 결과는 기본모형에 비하여 환경모형의 가격탄력성이 낮게 추정되고 있다는 점이다.
석유와 도시가스에 대한 교차가격 탄력성은 모든 모형에서 정의 값을 나타내었다. 이는 두 에너지원간에 대체관계가 있음을 의미한다. 두 에너지원간의 대체탄력성은 기본모형에 비하여 환경모형에서 크게 낮은 것으로 추정되었다. 전력과 석유사이의 교차가격 탄력성은 정태모형에서 음의 부호를 보이고 있다.
환경규제변수의 경우 석유에 대한 추정치는 음의 부호를 보이고 있으며 도시가스에 대해서는 정의 값을 보이고 있다. 이는 환경규제가 석유의 소비를 감소시키고 도시가스 소비를 증가시키는 방향으로 작용하였음을 의미한다. 석유와 가스사이의 에너지 대체에 환경정책의 영향이 컸음을 보여주는 결과라 하겠다.
환경규제는 또한 연료대체를 통하여 CO2 배출량을 줄이는 결과도 초래하였다. 본 연구의 결과에 따르면 환경규제를 10% 강화하는 경우 CO2 배출량의 순 감소분은 3.1만 탄소톤인 것으로 추정된다.
이러한 의미있는 발견에도 불구하고 본 연구는 몇 가지 점에서 개선되어야 할 점이 있다. 첫째, 자료의 기간이 짧아 다양한 검증을 시도하지 못하였다는 점이다. 특히 도시가스의 경우 신뢰할 수 있는 자료의 구간은 1989년부터라는 문제를 지닌다. 둘째, 본 연구에서 정량화시킨 환경규제변수의 정확성에 대한 문제이다. 셋째, 본 연구에서는 산업구조의 변화 등을 고려하지 않았다. 그러나 산업부문 에너지소비 행태에 산업구조의 변화가 미치는 영향은 무시하기 어렵다. 넷째, 많은 산업부문 연료대체 연구에서와 마찬가지로 본 연구에서도 산업부문의 에너지를 석유, 가스, 전력, 석탄의 네 가지로 단순화 하였다. 그러나 에너지가 소비되는 용도 등을 고려할 때 이러한 단순화는 정확하지 못한 결과를 초래할 가능성을 배제하지 못한다.
3. 연구결과 및 정책제언
본 연구의 추정결과로부터 산업부문 에너지원간 대체에 환경규제가 큰 영향을 미쳤음을 알 수 있었다. 그리고 모든 에너지원의 자기 가격 및 교차가격 탄력성이 비탄력적인 것으로 나타났는데, 특히 환경규제변수를 포함시킬 경우 탄력성이 더욱 낮아졌다. 이러한 낮은 탄력성은 가격의 변화가 산업부문 에너지 소비행태에 큰 영향을 주지 못하며, 경제가 지속적으로 성장하는 경우 에너지 가격의 상승에도 불구하고 소비 증가세가 크게 둔화되지 않을 것임을 보여준다.
산업부문의 에너지 소비 가격탄력성이 비탄력적인 것은 다른 나라의 경우에도 흔히 발견된다. 그러나 최근의 연구결과들을 비교하면 우리의 경우가 더 비탄력적인 것으로 나타나고 있다. 여러 가지 이유가 있겠지만 정부의 규제에 의한 가격 왜곡이 한 가지 요인으로 지적될 수 있을 것이며 대표적인 경우가 산업용 전력이다. 정책적 목적에 따라 정부가 에너지 가격을 왜곡시킬 경우 기업의 에너지 소비가 바람직하지 못한 방향으로 움직일 가능성이 높음을 의미하며 이는 결국 국민경제에 큰 부담으로 작용할 것이다. 따라서 정부는 가격 규제보다는 에너지 절약 및 이용합리화 투자 강화 등을 통하여 적정 에너지 소비를 유도해야 할 것으로 판단된다.
1. Research Purpose
The industrial sector accounted for about 56 % of total final energy consumption in 2004. For this reason, several researchers have analysed the pattern of industrial energy consumption. However, studies on interfuel substitution of the industrial sector have not been active.
The aim of this study is to analyze interfuel substitution of the industrial sector. Especially, it is focused on the effects of environmental regulations on the interfuel substitution. In retrospect to the history of Korea's energy consumption, government polices had effects on the consumer's choice of energy source. Nevertheless, there has not been studies to analyze the effects of environmental regulations on the interfuel substitution. The main reason is likely that it is very difficult to quantify environmental regulations. However, failure to incorporate this policy into models of fuel demand could lead to parameter bias. That is, the role of prices in interfuel substitution is probably overestimated. Accordingly we attempt to quantify environmental regulations and to estimate their impact on fuel substitution.
2. Summary
Korea's energy consumption has increased rapidly with a high economic growth. Even though its increasing trend has been weakened since the foreign currency crisis, Korea's energy consumption level is still very high, which is mainly caused by a high energy consumption structure of the industrial sector. The energy consumption of industrial sector accounted for about 56 percents of final energy consumption in 2004.
Like capital or labor, energy is an input to produce goods. Firms choose energy source to maximize profits or minimize costs. Energy prices and policies have an effect on the firm's choice of energy source. Thus, it would be very natural that the energy consumption pattern of industry sectors changes with either industrial structures or policies. According to the statistical data on energy consumption, the phenomenon of interfuel substitution in energy demand of industry sector has been visualized. For example, consumption share of petroleum has been declined. On the other hand, the trends of demand shares of electricity and natural gas have been increased gradually.
The primary focus of this study is on analyzing interfuel substitution in the industrial sector(manufacturing industry). There are several studies on interfuel substitution of the industrial sector. Pindyck(1979a) used a static translog model to analyze pooled intercountry data. However, flexible functional forms like a translog model, are well behaved for only a limited range of relative prices. Once outside this region, theoretical regularity conditions of negative own-price elasticities and positive shares are not satisfied. Recently, for this reason, linear logit models of cost shares have been adopted in many studies. Considine (1989a) examined interfuel substitution possibilities using a static logit model. In a subsequent article, Considine(1990) extended his linear logit model to impose global symmetry. A similar generalization of the linear logit model was given by Dumagan and Mount(1992, 1993).
Unfortunately, domestic studies on interfuel substitution of the industrial sector are few. Shin and Ryu(1988) analyzed interfuel substitution of the manufacturing industry with a translog model and Rotterdam model. Park(2003) examined interfuel substitution using static and dynamic logit models. Two studies were based upon just economic theory. However, considering the history of Korea's energy consumption for the past 40 years, besides economic factors like energy prices, we can easily find that policies had an important effect on the interfuel substitution of the industrial sector. Especially, enforcement of environmental regulations did. The choice of energy source are determined by relative prices, as economic theory would suggest. They may also be influenced, however, by environmental policies that are not reflected in relative prices. Nevertheless, there has not been studies to analyze the effects of environmental regulations on the interfuel substitution. The main reason is likely that it is very difficult to quantify environmental regulations. However, failure to incorporate this policy into models of fuel demand could lead to parameter bias. That is, the role of prices in interfuel substitution is probably overestimated.
We attempt to quantify environmental regulations and to estimate their impact on fuel substitution with static and dynamic linear logit models. The models in this study are classified into two types, that is, models without environmental regulations (basic model) and models with environmental regulations(environmental model). The models have been estimated using non-linear iterative two-step procedure based on the Zellner's seemingly unrelated regression method.
According to the empirical results, the environmental models have higher R² statistics than the basic models. The estimated values for adjustment parameter(λ) in the dynamic model are 0.077 and 0.066. This implies that the difference between short-run and long-run elasticities is negligible. The own-price elasticities of energy sources are all negative and statistically significant. Especially, the own-price elasticity for natural gas is substantially larger than other energy sources. The own-price elasticity of electricity is most inelastic. An interesting result in own-price elasticities is that the environmental models show lower elasticities than the basic models.
Cross-price elasticities are positive for natural gas and petroleum in every model, which implies a substitute relation between them. As in the basic models, cross-elasticities for gas and petroleum are lower in the environmental models than in the basic models. Cross-price elasticity for electricity and petroleum shows negative sign in the basic static model.
The estimated values of regulation parameters are negative for petroleum and positive for gas. This means that environmental regulation had a negative effect on petroleum consumption and a positive impact on gas consumption. Environmental regulations have also impacts on CO2 emission through fuel substitution. When environmental regularity intensity increases by 10%, net reduction of CO2 emission is estimated as 31 thousand CO2 ton. That is, environmental regulations have a positive effect on CO2 emission.
There are some limitations in the study. First, the period of analysis is not enough long to conduct some diverse tests. Especially, the data of gas are available only from 1989. Second, We attempted to quantify environmental regulations. However, it still has much room to improve. Third, we did not consider the change of industrial structure which is one of important factors to explain the change of industrial energy consumption pattern.
Fourth, as In many interfuel substitution studies, we classified industrial fuel consumption into four group: petroleum, gas, coal, and electricity. However, such a classification often leads to illogical results.
3. Research Results & Policy Suggestions
According to the estimation results of this study, environmental regulations seemed to have more substantial impacts on firm's choice energy sources than prices. The estimation results also show that price elasticities are very low. Low cross-price and own-price elasticities implies that energy prices had a negligible effect on the change of energy consumption pattern in the industrial sector.
Korea's price elasticities are estimated relatively lower than those of foreign countries. One of reasons may be price distortion by the Korean government. The demand for industrial electricity is a good example. Price distortion could cause firms to consume energy in an inappropriate way, which impose a burden on the national economy. More attention in energy policies is to be paid on the energy saving or rational use of energy than price regulation.
목차
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 산업부문 에너지 소비 및 국제비교
Ⅲ. 환경규제정책
Ⅳ. 추정모형의 설정
Ⅴ. 추정결과
Ⅵ. 결론
참고문헌
부록 : 사용 자료
요약
ABSTRACT
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