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        • 수소경제 이행에 따른 경제적 파급효과 분석

          배정환,조상민,조경엽 에너지경제연구원 2006 연구보고서 Vol.2006 No.12

          1. 연구 배경 및 목적 지난 2005년에 ‘수소경제 국가비전 및 실행계획 수립 연구’를 통해 수소에너지가 향후 2040년까지 어떤 경로로 보급될 것인지에 대한 로드맵이 수립되었다. 이 연구결과에 의하면 최종에너지 수요 대비 수소에너지의 비중을 2040년까지 15%로 늘리기 위해서는 총 207조원의 투자가 필요할 것으로 추정되었다. 이에 따라 연관산업에 미치는 파급효과를 투입산출모형을 이용하여 분석하였으나, 투입산출모형은 투입산출계수에 기초한 경제적 파급효과만 분석할 뿐 기회비용, 최적화 행위, 부문간 균형조건 등을 고려하지 못하여 파급효과를 과다추정하는 경향이 있다. 본 연구에서는 이러한 산업연관분석기법의 한계를 극복하고자 동태 CGE(Computable General Equilibrium) 모형을 개발하여 2040년까지 수소에너지 보급에 따른 거시경제적 파급효과를 분석하고자 하였다. 본 연구는 수소기술의 차별적인 특성들을 모형에 자세히 반영하기 위해 수소 및 연료전지 기술이 프런티어 기술로서 갖는 특성들인 학습효과 (learning effect)와 에너지원간 상보성(complementarity)을 고려하였고, ‘수소경제실현을 위한 수소수요량의 산정 및 공급방안’(에너지경제연구원, 2006)에서 제시된 수소기술의 기준안상의 보급경로를 감안하였다. 또한 수소기술의 영향을 가장 많이 받는 수송부문 및 발전부문을 부각시키고자 이들 부문을 모형 내 생산함수에서 분리하여 수소, 화석에너지 및 신재생에너지원간 대체관계를 설정하였다. 또한 수소부문을 신재생에너지 부문과 별도 부문으로 취급하여 분석하였고, 에너지경제연구원에서 최종에너지 수요를 2040년까지 예측한 자료를 기준안으로 하였다. 이러한 특성들을 반영한 모형을 통해 수소기술 보급에 따라 에너지 부문 및 비에너지부문의 산출, 소비, 투자, 수출입, GNP 등에 어떤 영향을 미칠 것인지 분석하였다. 2. 주요 연구내용 프런티어 기술로서 수소생산 및 연료전지기술의 주요 경제적 특성으로는 학습효과와 에너지원간 상보성이 거론되었다. 이러한 학습효과와 상보성은 에너지 믹스 및 에너지 빈티지(공급기간) 설정에 주요한 역할을 하는 것으로, 본 연구의 주요 방법론인 동태 CGE 모형의 주요 가정으로 설정되었다. 신기술이 갖는 학습효과 및 상보성에 관한 이론적, 경험적 선행연구 결과에 따르면, 학습효과로 인해 신기술의 생산비용은 체감하지만 이러한 긍정적 외부효과(positive externality)를 향유하기 위한 목적으로 타 기업들이 무임승차(free-riding)하려는 경향으로 인해 사회 전체적으로 바람직한 수준의 신기술 보급이 이루어지지 않는다는 문제가 제기되었다. 이에 Rivers and Jaccard(2006)는 학습효과가 갖는 긍정적 외부효과를 제어하고자 정부가 개입될 필요가 있고, 가장 효과적인 개입수단이 무엇인지 연구하였다. 이들의 연구결과에 따르면 경제적 유인정책이 규제정책보다 항상 우월한 것으로 나타났으나, 재생가능의무할당제(Renewable Portfolio Standard: RPS)와 같이 경제적 유인과 규제정책이 혼합된 정책이 더 효과적일 수 있으며, 효율성 측면이 아닌 정치적 수용성과 같은 기준에 의하면 양 정책의 효과에 근소한 차이가 있는 한 오히려 규제정책이 선호될 수 있음을 주장하였다. 한편 Mulder et a1.(2003)은 신기술의 효율성이 높음에도 불구하고 기업이 도입을 지연시키고 효율성이 낮은 기존기술을 고수하는 이른바 ‘에너지효율의 역설’ 현상을 설명하기 위해 과도한 초기투자비용이 주요 요인이라는 Jaffe and Stavins (1994) 및 Jaffe et a1.(1999)의 연구에 대해 상보성과 학습효과를 주요인으로 꼽았다. 즉 기업은 다양한 빈티지를 갖는 에너지 기술을 적정하게 믹스함으로써 외부환경에 보다 유연하게 대처할 수 있다는 것이다. 또한 기술 교체로 인해 기존기술이 갖고 있던 학습효과가 상쇄됨으로 인한 생산성 저하문제를 해결하기 위해 신기술도입이 점진적으로 일어난다는 것이다. Isoar 1. Background and objective of this study In 2005, a 'study on a national vision of the hydrogen economy and the action plan' was conducted to set a roadmap on how hydrogen economy can be realized in Korea by 2040. According to the study, 207 trillion won should be invested to increase the portion of hydrogen energy in the final energy demand upto 15% by 2040. Based on the investment demand, the study analyzed the economic impact of the increase of hydrogen energy using input-output analysis. However, input-output analysis is based on simple assumptions which do not consider opportunity costs of investment, optimization behavior, or inter-sectoral equilibrium conditions. Therefore, input-output analysis is inclined to over-estimate the expected benefit from the investment on hydrogen technology. The purpose of this study is to estimate the economic impact of hydrogen economy by 2040 using a dynamic CGE (Computable General Equilibrium) model. The dynamic CGE model is expected to overcome the limit of input-output analysis, and reflect specific features of hydrogen technology such as learning effect, economy of scale (imperfect competition), and complementarity of various energy sources. Aggregation of industry in the model considers to split the industry into transportation, power generation, and all other industries, since hydrogen economy would affect transportation and power generation sectors through the application of HFCV(hydrogen fuel cell vehicle) and fuel cell for the power generation of household, commercial, and industry. As major features of this model, final energy consumption estimated by KEEI(Korea Energy Economics Institute) was applied and hydrogen supply predicted by the same approach was used as baseline scenario. Hydrogen was separated from new and renewable energy sectors in the production function, and hydrogen was assumed as substitute for fossil and new and renewable fuels in the transportation and power generation sectors. Based on the above assumption, the impact of hydrogen economy on the energy mix, energy supply and demand, household consumption, investment, GNP, and output of transportation and other industries. 2. Major Results Main economic features of hydrogen technology as a frontier technology are learning effect, energy complementarity, and economy of scale. Learning effect is observed in the introduction of new technology, which means that each stage of production including R&D, labor, capital, management has improvement through the accumulation of experience. Energy complementarity implies that a firm prefers to mix a spectrum of technology to prepare for future risk. Economy of scale occurs in the monopoly or imperfect competition. These factors are considered in the model. According to previous studies on the learning effect and complementarity between energy sources, learning effect reduces production cost of new technology, but the positive externality spreads over other companies without charge. Therefore it is not possible to obtain socially optimal level of promotion of new technology. Rivers and Jaccard (2006) claimed that government should intervene in the penetration of new technology to internalize the positive externality generated from learning effect. Their results show that economic incentive policy is always dominant, but RPS(Renewable Portfolio Standard) could be more effective. In addition, political acceptability and other principle might be more important than efficiency, which leads to make command and control policy more attractive in promoting new technology. Mulder et al. (2003) proposed 'complementarity' between energy sources and learning effect as major factors of 'paradox of energy efficiency'. More specifically, they argue that firms prefer diversified energy mix to monotonous one in order to hedge external shock. Also, firms introduce a new technology gradually for the purpose of minimizing low productivity due to the offset of learnin

        • 미래 수소경제 실현을 위한 기반구축 연구 : 수소경제 이행의 최적경로 개발

          부경진,조상민,김봉진 에너지경제연구원 2008 연구보고서 Vol.2008 No.12

          1. 연구필요성 및 목적 에너지전문가들은 수소와 연료전지를 중심으로 하는 수소경제 체제가 지속가능한 미래에너지시스템의 핵심으로 대두될 것으로 예상하고 있다. 수소는 화석연료, 원자력, 바이오매스, 풍력, 태양 등의 다양한 에너지원으로부터 얻을 수 있으며 전기와 마찬가지로 2차 에너지 또는 에너지캐리어(energy carrier)로 분류된다. 지속가능한 수소경제 체제의 구축을 위해서는 신 · 재생에너지를 이용한 수소 제조의 비중이 높아야 한다. 그러나 신 · 재생에너지에 의한 수소 제조비용은 화석연료에 의한 수소 제조비용보다 비교적 비싸기 때문에 획기적인 기술개발을 통하여 화석연료에 의한 수소 제조비용과의 격차를 크게 줄이는 것이 관건이다. 수소경제 시대로의 진입을 앞당기기 위한 또 하나의 중요한 과제는 비용효과적인 수소공급 인프라의 구축이다. 수소는 제조, 저장, 운송 등의 단계를 거쳐 이용되므로 수소의 제조분야부터 이용분야에 이르기까지의 시스템적인 접근을 통하여 비용효과적인 수소경제 인프라를 구축 할 필요가 있다. 본 연구는 에너지경제연구원(2005년)의 연구보고서인 “수소경제의 국가비전 및 실행계획 수립 연구”에서 제시한 장기전략과 로드맵에 기초하여 수소운송에 대한 구체적인 방안을 마련하고자 한다. 이전의 연구에서는 수소의 공급과 수요 측면에 중점을 둔 반면, 수소의 공급과 수요를 연결하는 저장 및 운송에 대해서는 충분한 검토가 이루어지지 않았다. 본 연구는 수소의 분야별 기술특성 및 비용을 분석하고, 수소의 제조로 부터 이용에 이르기까지의 모든 단계를 시스템적인 관점에서 파악하여 최적 수소운송시스템을 구축하는 것을 연구주제로 선정하였다. 2. 주요 연구내용 및 방법론 가. 주요 연구내용 본 연구는 경제사회연구회가 기획연구과제로 발주한 3개년 연구프로젝트인 “수소경제 실현을 위한 기반구축 연구”의 3차년도 과제로서I 1차년도 연구과제“수소경제 실현을 위한 수소 수요량 산정 및 공급방안 연구 (2006)"와 2차년도 연구과제 “수소경제 도래에 대비한 수소공급의 시스템적 접근 (2007)"에 이어 1단계의 최종년도 연구과제로서 추진되었다. 1차년도 연구과제에서는 수소경제의 미래상에 입각한 장기 에너지믹스, 에너지공급 및 소비구조와 행태의 분석과, 목표지향적 전략에 기초한 수소필요량의 산정, 그리고 수소제조방법의 최적믹스 도출을 통한 수소시나리오를 설정하였다. 2차년도 연구에서는 1차년도 연구결과를 기초로 하여 중점 연구사항으로서 수소경제 이행을 위한 단계별, 분야별 목표설정 및 이의 달성을 위한 최적 시스템의 구축을 목표로 하여, 비용효과적 수소 제조와 운반, 저장 인프라 구축을 위한 시스템적 접근을 시도 하였다. 본 연구에서는 1, 2차년도 연구결과를 종합하여 수소경제로 이르기 위한 최적이행경로를 개발, 제시하고자 하였다. 더 나아가서 수소 경제로의 다양한 이행경로에 대한 비교분석뿐만 아니라 경로별 비용편익 분석을 통한 최적의 이행경로에 대한 대안제시도 필요하다. 따라서 본 연구는 다음과 같은 주요 내용으로 구성되어 있다. 우선, 수소경제에로의 다양한 이행경로에 대한 비용 · 효과 분석이다. 본 연구원에서 수행한 선행연구에서 제시한 수소수요량과 공급방안, 그리고 시스템 구축에 입각한 수소경제로의 이행경로 분석을 실시하였다. 다음으로, 효율적인 수소경제 이행체제 구축을 위한 해외 벤치마킹이다. 이 부분에서는 미국의 이행체제 구축을 위한 연구분석 방향 및 성과 분석과 함께 EU 및 회원국의 이행체제 구축 경로별 분석 결과, 그리고 캐나다, 일본 등의 수소경제 이행경로 구축 실태 분석이 실시되었다. 셋째, 시스템적 접근을 통한 수소경제 이행경로의 추적이다. 여기에서는 1) 수소경제 부문별 수소경제 이행 시스템 분석, 2) 수소경제의 다양한 이행경로 간 비교분석, 3) 수소경제 부문을 통합하는 이행경로의 시스템적 접근이 시도되었다. 넷째, 수소경제에로의 다양한 이행경로에 대한 비용/편익 분석이다. 비용편익분석을 위해서 수소제조 부문에서의 최적 믹스 도출과 함께 수소저장 1. Background and Research Questions It is a common view among energy experts that hydrogen economy based on fuel cell technologies will emerge as a core of the sustainable future energy system. Hydrogen can be extracted or produced from fossil fuel, nuclear power, biomass, wind, and solar energy and categorized as an energy carrier like electricity. Renewable energy's share in production of hydrogen should be raised in order to build a sustainable hydrogen economy. However, because production cost of hydrogen based on renewable energy is higher than those based on fossil fuels, it is a paramount concern whether hydrogen production cost of renewable energy can be greatly reduced by technological innovation. Another issue for an early advent of hydrogen economy is the building of a cost-effective infrastructure. Hydrogen is produced, transported, and stored until it is delivered to end-users. Accordingly, cost-effective infrastructure for hydrogen economy through systemic approach from production to application. This study aims at providing a specific approach to hydrogen transportation based on long-term strategies and roadmap suggested in the 2005 report, "A National Vision of a Hydrogen Economy and Action Plan." The previous two studies(2006 and 2007) focused on the aspect of supply and demand for hydrogen, but not really took into a serious consideration the stages of storage and transportation which connects supply sources and end-users. In this context, main theme in this study is to build-up an optimal hydrogen delivery system by taking a systemic approach to the multiple stages from production to end-users based on analyses of technical properties and costs in each sector of hydrogen application. 2. Methodology This study adopts three approaches: First, production system is categorized into central off-site and distributed on-site. Second, scenario approach to calculating regional fuel cell deployment as well as hydrogen supply by energy sources. Third, transportation plan (LP) to optimize the transportation system of hydrogen. Hydrogen production, if seen in terms of production location, can be categorized into a central off-site plant of large scale hydrogen production and a distributed on-site station. In addition, hydrogen transportation implies that hydrogen produced in a central off-site plant is delivered to end-users, that is, a hydrogen filling station. For a distributed on-site production of hydrogen, the object to be delivered is feedstock such as natural gas, naphtha, LPG, etc., but not hydrogen. The 2007 study constructed an optimization of hydrogen delivery system with hydrogen production location predetermined. Extending the scope of the 2007 research outcomes, this study includes the sources of feedstock for hydrogen production as variable factor, resulting in a more realistic model. The optimization model for the hydrogen supply system is formulated as an integer programming. The objective is to determine the schedule of the hydrogen supply locations and amounts that minimizes the total hydrogen production and transportation cost while satisfying supply and demand limits. The optimal hydrogen supply plan is obtained by applying the well-known LINGO optimization software. 3. Major Findings and Policy Implications Major findings of this study are as follow: First, the maximum hydrogen production from new and renewable energies in 2040 is estimated as 1,778 thousand tons if we adopt a cost effective hydrogen supply system. The previous study estimated the hydrogen production from new and renewable energies in 2040 was 4,502 thousand tons, but this hydrogen supply plan is difficult to achieve because of the lack of the potential domestic resources of new and renewable energies. Second, the average hydrogen supply cost by central off-site hydrogen production in 2040 is estimated as $2.69/㎏H₂, if nuclear power is included for hydrogen production. If we do not utilize nuclear

        • Productivity Growth and Competitiveness Strategies in Korean Energy Industry

          박용덕 에너지경제연구원 2003 연구보고서 Vol.2003 No.12

          WTO 에너지서비스 협상은 한국 에너지서비스 시장에 심대한 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 지난 40년간 에너지는 한국 경제발전에 중추적인 역할을 수행하였는데, 이는 경제개발 초기였던 까닭에 단순한 생산요소의 투자증대가 고성장의 달성을 가능하게 하였기 때문이다. 그러나 한국의 경제성장이 단순한 생산요소 투자증대만으로는 한계에 도달하는 단계로 접어듦에 따라 기술발전에 좌우되는 총생산요소생산성이 지속적인 경제성장에 중요한 역할을 담당하게 되었다. 이는 비록 노동생산성이나 자본생산성이 한국의 경제성장에 여전히 중요한 역할을 담당하고 있으나, 기술발전이 보다 중요한 역할을 담당하는 새로운 경제성장이론에 의하면 총요소 생산성의 성장이 어느 정도 경제성장이 달성된 국가의 지속적인 경제성장에 보다 중요한 역할을 담당하기 때문이다. 본 연구는 이러한 경제성장패턴의 변화에 근거하여 WTO 에너지서비스 협상 이후 한국의 에너지서비스부문의 경쟁력확보방안을 분석하는데 그 기본 목적을 두고 있다. 그러므로 본 연구는 기술발전이 경제성장에 얼마나 중요하며, 에너지서비스부문의 생산성 측정이 어떻게 이루어지는 가를 보여주고자 한다. 아울러 WTO 에너지서비스 협상이 현재 어떻게 진행되고 있으며, 그러한 협상이 완료되는 경우 한국의 전력과 가스산업 부문의 구조개편이 협상 이후의 한국경제에 얼마나 중요한 가를 설명하고 있다. 이후 본 연구는 생산성 측정의 방법론을 각 생산요소생산성을 중심으로 설명하고, 에너지서비스 시장의 국제 경쟁력강화를 위한 각종 전략을 에너지서비스 시장의 특성에 비추어 분석하여 WTO 협상타결 이후의 전략적 유용성을 제시하였다. 또한 본 연구의 추가 연구주제로서 에너지시장의 경쟁력강화 방안을 생산성을 기준으로 한 평가 작업을 위한 구체적인 분석주제를 제시하였다. Energy services are required at each step of the energy process from the location of the potential energy source to its distribution to the final consumer. A new set of energy services has emerged from the process of structural reform that is being carried out in the energy sector by both developed and developing countries. The breaking up of integrated energy systems, the introduction of competition and the privatization of previously state-owned enterprises, especially in the sector of natural gas and electricity, have led to the extermination of previously integrated services and the demand for new services to take advantage of the opportunities of a freer market for energy. WTO energy service negotiation is expected to have a huge influence on Korean energy service market. During last four decades, energy products have been the significant factors in Korean economic growth. In the early days of Korean economic development, more investment of production input such as labor, capital, and energy into the economy has been guaranteeing higher growth rate. However, the economic growth dependent solely on more input investment is creeping to the limit because the input - labor, capital, and energy - has intrinsically diminishing returns to scale. Then total factor productivity based on the technology development can display more important role in sustainable and continuous economic development. Even though labor and capital productivity are important in attaining higher output growth, total factor productivity growth becomes more important in continuous economic growth because the technology development has more dominant role in the new economic growth pattern. The main focus in this study is how to make Korean energy service sector more competitive even after WTO energy service negotiation. Thus this study shows how important technology development in economic growth and how to measure energy service sector productivity. After briefing on WTO energy service negotiation, this study proceeds to the topic about how important the restructuring of gas and electricity industries after WTO negotiation. Then it shows the methodology of measuring productivity with method for each partial factor productivity. Finally this study suggests the effective strategies for enhancing competitiveness in energy service market and display the benefit of those strategies. Also there are some suggestions for the empirical investigation in energy service sector and for the evaluation of each competitiveness strategy in terms of productivity.

        • KCI등재후보

          서ㆍ남해안 지역 조력ㆍ조류 에너지 개발사업의 경제성에 관한 小考

          이준행(Joon-Haeng Lee),노용환(Yong-Hwan Noh),유경원(Kyeongwon Yoo) 에너지경제연구원 2009 에너지경제연구 Vol.8 No.1

          「기후변화협약」 발효와 같은 환경규제 움직임의 가시화 및 고유가로 인한 에너지 시장의 불확실성 증대 등 에너지 소비여건의 급속한 변화에 따라 대체에 너지원으로서의 조력ㆍ조류 에너지 개발ㆍ이용에 대한 관심이 고조되고 있다. 이는 조력ㆍ조류 발전의 상용화가 이루어지면 현존하는 에너지 전력 중 가장 저가의 에너지원이 될 것으로 기대되기 때문이다. 그동안 조력ㆍ조류 발전은 설비의 특성상 대규모 시설공사에 따른 높은 초기 투자비가 소요되므로 기존의 화석에너지에 비해 경제성이 떨어지는 것으로 인식되어 왔으나 최근 경제ㆍ사회환경이 급속히 변화함에 따라 이에 대한 경제적 타당성 검토가 요구되고 있다. 본 연구의 목적은 불확실성을 수반하는 대규모 조력?조류 에너지 실용화 기술개발사업의 경제성을 평가하여 동 사업이 시장반응에 따라 전략적 유연성을 제고하면서 추진되도록 유도하는데 있다. 이를 위해 첫째, 조력ㆍ조류 에너지 실용화 기술개발사업의 직접효과를 비용과 편익의 관점에서 분석한다. 둘째, 동사업이 국민경제에 미치는 총산출효과 및 관련 산업부문에 미치는 파급효과를 직ㆍ간접적으로 계산하여 기술개발의 경제성을 거시적으로 평가한다. 셋째, 직접적인 화폐가치나 시장가격으로의 환산과 같은 유형적 가치평가와 함께 다양한 간접적ㆍ무형적인 잠재이익에 대해서도 분석한다. 본 연구는 이상과 같은 세 가지 주요 분석을 통해 조력ㆍ조류 에너지 개발사업의 경제성을 평가하는데 있어서 단기적ㆍ정태적 시각에 근거한 사업평가로 귀결되기보다는 장기적ㆍ동태적인 관점에서 우리나라 조력ㆍ조류 에너지 사업의 상용화와 산업화를 어떻게 효율적으로 추진해 나갈 수 있을 것인가에 대한 시사점을 도출하였다. About 87.7% of the world primary energy relies on fossil fuel resources such as petroleum(36.8%), coal(27.2%) and natural gas(23.7%). Korea presently ranks 7th in the world in petroleum consumption, and imports 97% of energy resources. The perspective of the energy supply, however, is not optimistic at all : for example, petroleum is estimated to be exhausted within 40.5 years on the basis of current consumption pattern. In addition, the climate change is now both a national and a global problem. With the ratification of the Kyoto Protocol to cut greenhouse gas emissions, each nation is fighting against global warming crisis and global oil depletion. In order to cope with arising energy and environmental problems, therefore, it is essential to diversify stable and competitive supply of clean energy. Fortunately, the western and southern coastal areas of Korea has worldwidely endowed tide and tidal current energy resources, as they are Rias coasts and have strong tide. In the presence of high oil price and the worldwide trend of greenhouse gas reduction, this paper evaluates economic feasibility for the development of utilization technique for ocean energy in the coastal area of Korean peninsula.

        • Optimal Energy Taxation for Environment and Efficiency : Focusing on The Double Dividend Hypothesis

          Yongduk Pak 에너지경제연구원 2001 연구보고서 Vol.2001 No.11

          경제성장 초기에는 에너지의 소비가 저에너지가격정책 등을 통해 촉진되지만 경제성장이 어느 정도 성숙한 연후에는 에너지소비로 인한 경제 전반에 걸친 부정적 효과에 대한 적절한 관리가 시급히 요청된다. 그러나 이러한 에너지 소비에 대한 적절한 관리의 필요성에도 불구하고 진정한 사회비용을 감안한 에너지가격의 현실화는 경제성장에 부정적 영향을 줄 수 있기에 그 실현이 지연되고 있다. 이러한 현실에서 환경보호와 경제성장 문제가 대체적 관계가 아닌 보완적 관계를 형성할 수 있다는 이중배당이론은 지속가능한 경제발전에 적절한 에너지가격 체계를 구축하는데 있어서 유용한 이론으로 인정되고 있다. 이중배당이론에 따르면 환경세수입이 기존 조세체계의 비효율성 완화의 목적으로 적절히 민간부문에 환급될 경우 환경개선과 경제의 효율성향상이라는 두 가지 효과를 동시에 달성할 수 있는데 환경보호와 경제성장의 동시달성의 가능성을 환경세수입의 운용방식을 통해 제시한 이론이다. 에너지소비의 적절한 관리의 필요성에 의해 시작된 본 과제의 장기적 목표는 환경과 효율성 측면에서 가장 바람직한 에너지세제가 무엇인가 하는 것을 이중배당이론을 중심으로 밝히고자 하는 것이다. 그러한 장기적 목표의 효과적 달성을 위해 본 과제는 그 준비 작업을 수행함을 목적으로 하고 있는데, 이를 위해 이중배당이 가능한 경제적 상황 및 여건을 파악하고 적정에너지조세의 경제적 효과분석을 위한 기본모형의 수립에 그 구체적 목적을 두고 있다. 적정물품세이론을 중심으로 검토한 적정에너지세제의 특성을 중심으로 이중배당현상을 검토해본 결과 이중배당이 나타나는 특이한 시장상황의 경우를 살펴보면 다음과 같다. 일반재가 여가와 강한 대체성을 가지고 있거나 환경수준이 여가와 대체관계를 가지고 있는 경우 이중배당이 가능하게 된다. 또한 환경이라는 변수가 주요한 생산요소가 되는 경우와 오염행위에 대한 보조금지급이 행해진 경우도 이중배당 현상이 나타나게 된다. 국제교역조건개선에 환경세가 기여하는 경우도 이중배당이 가능하게 된다. 생산요소나 재화에 대한 비효율적인 과세도 이중배당의 가능성을 높여준다. 이밖에도 환경세가 에너지 절약기술 향상에 기여하거나 형평성 향상을 위한 높은 이전소득지출이 이루어지면 이중배당현상이 가능하게 됨을 알 수 있다. 본 연구에서 수립된 모형은 2개의 소비재화와 2개의 생산부문을 가정한 일반균형모형으로서 각종 최적화과정을 거쳐 도출된 편도함수 형태를 통해 환경세의 이중배당 가능성을 앞부분에 열거된 여러 상황 하에서 검토할 수 있도록 구성되어 있다. During the initial economic development period, energy consumption had been promoted through the low price policy since sufficient and secure energy supply is considered as primary factor to economic expansion. However, since more energy consumption for economic growth can induce the harmful side-impacts, it is believed that the control of energy consumption is desperately necessary through pertinent mechanisms for the sustainable economic development. Despite of the need for energy control, energy pricing based on its own cost and externalities will produce a huge and languid impact on industrial production. Because energy is main production factor in every industry sector, the induced cost increase tends to cause less production and more unemployment. This trade-off between environment and growth makes every government hesitate to establish relevant energy pricing system which reflects pertinent social cost including externality cost. From this point of view the double dividend hypothesis is suggesting how environment and growth can be reconciled in terms of welfare. The double dividend hypothesis claims that environmental tax can improve simultaneously environmental quality and economic efficiency if the revenue from environmental taxation is used to reduce the efficiency burden of pre-existing distortionary taxation. In addition, the hypothesis provides a rationale for those energy taxes or subsidies to encourage a greater energy conservation or increased supply of alternative fuels. Traditionally there has been much discussion over what is the best policy measure for controlling environmental pollution. This discussion has mainly focused on two alternative policies such as regulation and market incentives. Even though the actual dominant measures have been environmental regulatory standards, most economists have insisted the superiority of the pollution taxes over the regulations because the tax system induces the polluter to internalize all external pollution costs and provides a continuing incentive for polluter to develop cheaper forms of abatement technology. The double dividend hypothesis seems to suggest a third reason for the advantages of pollution taxes over regulatory standard on efficiency ground. Main purpose of this research is to investigate about how to use energy tax system to reconcile environmental protection and economic growth, and promote sustainable development with the emphasis of double dividend hypothesis. As preliminary work to attain this target, in this limited study I will investigate the specific conditions under which double dividend hypothesis can be valid, and set up the model for optimal energy taxation. The model will be used in the simulation process in the next project. As the beginning part in this research, I provide a brief review about energy taxation policies in Sweden, Netherlands, and the United States. From this review it can be asserted that European countries are more aggressive in the application of environmental taxes like energy taxes for a cleaner environment than the United States. In next part I examined the rationale for optimal environmental taxation in the first-best and the second-best setting. Then I investigated energy taxation how it can provoke various distortions in markets and be connected to the marginal environmental damages and environmental taxation. In the next chapter, I examined the environmentally motivated taxation in the point of optimal commodity taxation view. Also I identified the impacts of environmental taxation in various circumstances intensively to find out when the environment tax can yield double dividend after taking into account of even tax-interaction effects. Then it can be found that even though in general the environmental tax exacerbates the distortion in the market rather than alleviates, it can also improve the welfare and the employment under several specific circumstances which are classified as various ineffi

        • 에너지 · 환경 · 경제 통합 계량경제 시뮬레이션 모형에 의한 온실가스 저감수단의 평가

          부경진,최도영 에너지경제연구원 2002 연구보고서 Vol.2002 No.12

          본 연구는 국내에서 온실가스 배출 저감을 위해 개발된 여러 가지 정책수단을 대상으로 그 실효성을 평가하고, 그 것이 국민경제에 미치는 영향을 측정 한 다음, 각각의 저감수단의 비용효과(cost -effectiveness)를 평가하고자 하였다. 그 동안 제기된 여러 가지 저감수단과 정책들에 대한 미시적인 여러 가지 분석도구를 이용하여 교토메카니즘과 기타 정책수단들에 대한 경제분석이 이루어져 왔으며, 더 나아가서 동태적 분석을 위해 CGE 등 시뮬레이션 모형이 개발되어 정책수단에 대한 다양한 분석이 시도되었다. 이러한 시뮬레이션 분석이 대부분 수학적 모델인 CGE에 집중되어 온 것에 반해 본 연구에서는 순수 거시경제이론에 입각하여 경제주체들의 행태에 주안점을 둔 계량경제 시뮬레이션 모형을 개발하였다. 시뮬레이션 모형은 에너지 모듈과 환경 모듈, 경제 모듈의 3개의 모듈로 구성되었다. 이 세 가지 모듈들은 GOP와 에너지수요, 오염물질 배출량의 연결고리 변수로 상호연결된다. 또한 시뮬레이션 모형은 40개의 추정식(stochastic equations)과 36개의 항등식 (identities)로 총 76개의 연립방정식 체계를 이루고 있다. 내생변수는 76개, 외생변수는 24개로 구성되었다. 모델의 예측력과 안정성, 즉, robustness를 판별하는 기준인 의태분석(backcasting) 결과도 아주 양호하게 나타났다. 동 모델을 이용하여 외생변수에 대한 가정과 전제를 바탕으로 2002년 부터 2020년까지 전망한 결과가 〈표 1〉에 실려있다. GDP는 2001년~2020년 기간동안 3.9%의 연평균 증가율을 보일 것으로 전망된다. 이는 우리나라의 경제구조가 향후 20년간 현재의 선진국들과 같이 상당히 안정화될 것이라는 것을 의미한다. 1차에너지 수요는 2001년에 198,285천 TOE 수준에서 연평균 2.7%의 증가율로 늘어나 2020년에는 325,925천 TOE를 기록할 전망이다. 또한 에너지부문의 CO₂ 배출은 같은 기간중 123,273천 TC에서 180,953 천TC로 2.0%의 연평균 증가율을 나타낼 것으로 예상된다. 〈표 1〉 GDP, 에너지수요 및 CO₂ 배출 전망 〈표삽입〉 이와 같은 전망을 가지고 4개의 기본시나리오와 2개의 파생시나리오, 총 6개의 탄소세 시나리오를 설정하여 정책시뮬레이션을 실시하였다. 4개의 기본시나리오는 단순히 탄소세를 탄소톤 당 5, 10, 15, 20만원을 부과하는 것이고, 파생시나리오는 10만원의 탄소세를 부과하는 경우 거둬들인 탄소세 수입을 재투자, 재투자하되 효율, 환경, 신재생에너지원에 투자하는 두 가지를 상정하였다 6가지의 탄소세 시나리오를 바탕으로 실시된 정책시뮬레이션 분석으로부터 얻은 몇 가지 중요한 발견사항은 다음과 같다. 첫째, 탄소세의 에너지소비, CO₂ 배출량 저감 및 경제손실은 〈표 2〉와 같다. 〈표 2> 탄소세의 에너지소비, CO₂ 배출량 저감 및 경제 효과 〈표 삽입〉 둘째, 현재 일반적으로 인식된 것처럼 연료의 탄소함량에 비례하여 탄소배출량이 저감되기는 하나 오히려 연료가격에 반비례하여 연료별 탄소배출량이 저감되는 것으로 나타났다. 예를 들면, 석탄의 탄소함량이 다른 연료에 비해 월등히 많기는 하나 더 중요한 것은 석탄의 가격이 다른 에너지원에 비해 1/3 또는 1/4 수준에 머무르고 있다는 점이다. 동일한 탄소세를 부과하면 가격상승효과는 석탄의 경우 가격이 상대적으로 높은 타 연료에 비해 훨씬 확대되어 나타난다. 셋째, 탄소세의 인상에 따라 이산화탄소 배출량이 저감규모가 체감하는 현상을 보인다. 다시 말하면, 탄소세를 두배로 인상하여도 이산화탄소 배출량이 두 배로 줄지 않는 다는 것이다. 이는 어디까지나 모델의 구조적 특성, 즉, 추정식의 형태에 기인하는 것이다. 즉, 대부분의 에너지원별 수요를 추정하는 회귀식(regression equations)이 로그-로그(log-log) 형태를 취하고 있고, 또한 가격변수의 계수(가격탄력성)가 1이하를 취하고 있기 때문에 가격이 오를수록 수요감소폭 This study assesses the effectiveness of GHG mitigation measures, measures their impacts on national economy, and evaluates the cost-effectiveness of each measures. A number of modeling efforts, most of which are computable general equilibrium (CGE) techniques, have been made for dynamic analysis of policy measures to mitigate GHG emissions. CGE models, however, fails to incorporate economic behaviors into their model structure, overly relying on mathematical relations. In this study, dynamic simulation model, based on macro-economic and econometric theories, was developed. This empirical simulation model investigates the ways in which energy, environment, and economy interact as well as evaluates the impacts of GHG mitigation measures on energy consumption, environment, and macro-economic indicators. The simulation model is composed of three modules: an energy module, an environmental module and an economic module. Each module consists of identities as well as stochastic equations, totalling 76 equations (40 stochastic equations and 36 identities). To test the predictive accuracy and stability of the model which indicate a model’s robustness, mean absolute percentage error (MAPE) is employed as a back casting technique. Version 4.1 of Eviews was the modeling software program chosen for this effort. The result of backcasting, MAPEs were within an acceptable range for most of edogenous variables. Using this model and assumed values for exogenous variables, forecasting was conducted for endogenous variables. GDP was projected to increase at a relatively slow annual growth rate of 3.9% between 2001 and 2020. Total energy consumption and CO₂ emissions in 2020 are predicted to be 325.9 million TOE and 181.0 million TC, respectively. These results are comparatively consistent with those other major studies (KEEI, 1998, and 2000)These forecast provides a reference case (or baseline) for the ensuing policy simulation. 〈Table 3〉 Projected GOP, Energy Demand, and CO₂ Emissions 〈표 삽입〉 Because the model is grounded on economic structural behaviorism, the dynamic nature of the current economy is effectively depicted and simulated through manipulating exogenous policy variables. This macro-economic model is used to simulate six major policy interventions. This study considers only carbon tax for scenario analysis. Four basic scenarios and two derived scenarios were constructed: namely, 1) 50,000Won/TC, 2) 100,000Won/TC, 3) 150,000 Won/TC, 4) 200,000Won/TC, 5) 100,000/TC with reinvestment of tax revenue, 6) 100,000Won/TC with reinvestment of tax revenue in energy efficiency, conservation, environmental improvement, and renewable energy R&DD. 〈Table 4〉 Impact of Carbon Tax on Energy, CO₂ Emissions, and Economy 〈표 삽입〉 Major findings from this policy simulation are: 1) impact of carbon taxes in proportion with the relative price of each fuel as well as the carbon content of each fuel.; 2) reduction rate in CO₂ emissions is shriking as carbon tax increases; 3) carbon tax reduces the energy intensity as well as carbon intensity (carbon coefficients); 4) CO₂ emissions stabilization of 2000 (the most likely CO₂ emissions reduction requirement for Korea in Kyoto Protocol) could be achieved with 10,000Won/TC; 5) economic loss by carbon tax could be partially made up for through reinvestment of carbon taxes into energy efficiency and renewable energy programs.

        • 에너지 이용합리화 정책 효과의 계량경제학적 분석을 위한 기반구축

          유승직,박용덕,유정식 에너지경제연구원 2004 연구보고서 Vol.2004 No.12

          1. 연구필요성 및 목적 우리나라는 높은 에너지 수입의존도, 중동의존도 등과 같은 에너지 공급의 취약성을 극복하기 위하여 한편으로는 에너지 자원의 확보 및 비축 등을 통한 공급의 안정성을 확보하고 다른 한편으로는 에너지소비의 효율성을 높이는 정책 및 시책을 통하여 에너지 소비를 줄이고 있다. 이와 같은 에너지의 합리적 이용을 체계적으로 유도하기 위하여 우리나라는 5년 단위로 에너지이용합리화 기본계획을 수립하여 시행하고 있다. 본 연구에서는 에너지이용합리화 정책의 효과를 계량적으로 추정하기 위하여 가계, 기업 등과 같은 경제 주체들의 에너지 소비행태와 관련된 의사 결정 과정을 살펴보고 있다. 그리고 이러한 의사결정을 계량경제학적으로 추정하는 기존의 연구들을 종합적으로 살펴보고자 한다. 주어진 예산 하에서 최대의 효용을 얻고자 하는 가계, 기업들의 합리적인 의사결정을 계량경제학적으로 설명하는 모형들을 살펴보고자 하는 것이다. 2. 내용 요약 에너지사용 기자재는 내구재(durable goods)적인 성격을 갖는다. 이러한 내구재에 대한 경제주체들의 수요를 추정하는 기존의 다양한 내구재수요 추정방법론을 살펴보았다. 내구재의 수요를 추정하는 가장 기본적인 추정방법은 이산형 선택모형(discrete choice model)이다. 추정하고자 하는 목적 혹은 선택대안의 차이에 따라 다양한 모형이 존재하며, 그 중 이분법 선택모형(binary choice), 다선택형 모형(multinomial choice model), 그리고 최근에 그 활용도가 매우 높은 혼합 로짓 모형(mixed logit model)을 살펴보았다. 산업, 가정, 수송부문의 에너지 소비가 내구재적인 특성을 갖는 에너지사용 기자재에 대한 선택뿐만 아니라 이러한 기자재를 어느 정도 가동 혹은 사용하는 가의 여부에 의해서 결정되는 경우 이산형 선택(discrete choice)과 연속적 선택(continuous choice)를 동시에 추정하여야 한다. 본 연구에서는 이러한 문제에 대한 접근으로 이단계 추정모형(two-stage estimation method)와 이부문 추정모형(two part estimation method)를 비교분석하고 있다. 그리고 수송부문에서도 분리된 자료를 이용하여 소비자의 수송형태 선택, 수송 수단의 선택 등에 대한 이산형, 그리고 연속형 선택을 다단계 선택 모형을 적용하여 추정하는 것이 바람직하다. 3. 연구결과 및 정책제언 본 연구를 통하여 에너지이용합리화 정책의 효과를 추정하고 추정된 효과에 근거하여 새로운 정책 방향을 개발하고 정책의 효과를 예측할 수 있는 다양한 계량경제학적인 방법이 존재하고 있음을 알 수 있었다. 그리고 이러한 방법들은 실질적으로 매우 활발히 적용되고 있다. 따라서 우리나라의 에너지이용합리화정책 효과분석에 있어서 중요한 것은 새로운 계량경제학적인 방법론을 개발하는 것이 아니라 현재까지 개발되어 적용되어 기존의 방법론을 분석목적에 맞추어 적절히 선택하는 것이다. 정책의 효과를 추정하기 위한 정확한 추정모형을 선택하기 위해서는 우선적으로 정책에 대한 정확한 개념 정의가 필요하다. 둘째로 우리나라 에너지이용합리화 기본정책의 효과를 정확히 추정하고 새로운 정책을 발굴하기 위해서는 미시적 통계자료의 축적이 필요하다. 미시적 자료는 자료의 수집과 관련하여 많은 비용이 소요되므로 자료 수집단계부터 철저한 준비가 필요하다. 그리고 이러한 자료 수집의 목적이 계량경제학적인 모형을 구축하여 이러한 모형을 추정하는 것이므로 자료의 수집에 대한 기획 및 자료 수집과정에 반드시 모형을 구축하고 이를 운영하는 연구자의 의견이 반영되어야 할 것이다. 1. Research Purpose Korean government tries to lower the heavy dependency of the energy on the import of oil and the dependency of the oil import from the Middle East Asia. On the one hand, energy supply is to be secured through the investments in new energy sources and to increase the capacity of oil storage. On the other hand government prepares policies and measures to improve efficiency in energy use through the planning and implementing the 5 year National Plan for Rational Use of Energy. This study surveys the existing literatures on the estimation of the impacts of the energy saving policies based upon the rational choice of the consumers. This study is expected to contribute to the development of more effective policies and measures by providing reliable information on the effects and by identifying the most effective policy variables to change the behavior of the use of energy by the economic agents in the economy. 2. Summary Estimation of demand for the energy is the basis of the economic analysis of policies and measures for the rational use of energy. Special attentions are needed to take care of the non-linear structure of the energy tariffs in the estimation of demand. The equipments using energy as input are mostly durable goods. It is necessary to apply the estimation methods designed to estimate demand for the durable goods. The most appropriate estimation approaches are the discrete choice models. They are classified into binary choice model, multinomial choice model and mixed logit model. The last approach becomes quite popular in this area, recently. If the energy demands in the industrial sector, the household sector and the transportation sector are by nature both discrete and continuous, Heckman type approach is commonly employed. However there is an alternative in the stimation of the energy demand, which is two-part model. 3. Research Results & Policy Suggestions In this study we have observed that there exist many appropriate estimation approaches to estimate the effects of energy saving policies and measures, to suggest new policies and measures to improve the effectiveness of the programs. Therefore the choice lies in the selection of the more appropriate estimation methods among the existing approaches, rather than in the development of the new methods. For that purpose more attention is to be paid on the clear definition of the tasks or policies to be implemented and the effects to be estimated. Secondly, micro data on the energy use and the characteristics of the decision-makers as well as the characteristics of the equipments are the foundation of the analysis. Collection of the micro data costs significant amount of money. Therefore it is quite important to have the econometricians involved in the design of the data collection.

        • 저탄소 경제시스템 구축 전략 연구 : 경제 · 에너지 · 환경 통합정책 개발

          김수이,유승직,오인하,조경엽 에너지경제연구원 2008 연구보고서 Vol.2008 No.12

          1. 연구필요성 및 목적 기후변화협상과 교토의정서를 통해 전세계는 당면한 지구 온난화를 극복하기 위해 노력하고 있다. 특히 2012년 이후 선진국의 의무부담에 대한 협상이 UNFCCC(United Nations Convention on Climate Change) 차원의 특별작업반(Ad hoc Working Group)을 통하여 진행 되고 있으며, 2012년 이후 기후변화 대응 체제 구축을 위한 선진국과 개도국 등 모든 당사국들이 참여하는 '기후변화협약 이행 증진을 위한 기후변화에 대응한 장기협력 대화 채널'(Dialogue on long-term cooperative action to address climate change by enhancing implementation of the Convention)이 가동 중에 있다. 지금까지의 기후변화협상에 의하면 우리나라는 non-Annex Ⅰ 국가로서 현재 온실가스배출량 감축의 의무부담국(Annex Ⅰ 국가)에 속해 있지 않지만, 향후 협상 여하에 따라 의무부담국에 편입되거나 자발적 감축량을 설정하는 등 실질적인 온실가스 감축 정책을 추진해야 할 것으로 보인다. 한편 세계 10위의 온실가스 배출국인 우리나라도 온실가스 배출을 줄일 수 있는 경제시스템으로의 전환이 필요하다. 유럽 수출자동차, 항공운항 등에서는 직접적인 규제가 가시화되고, 국제회의 등에서는 자축 수출제품의 국제경쟁력을 고려하여 비 온실가스 감축의무부담국으로부터 수입하는 제품에 대한 규제의 펼요성 및 방안이 논의되고 있다. 이에 따라서 저탄소 경제시스템 구축을 통하여 지속적인 경제성장을 유지하고, 에너지 비용을 낮춤으로써 산업의 경쟁력을 제고하고 삶의 질을 높일 수 있는 경제-사회-환경 구축이 필요하다. 그리고 국내경제에 미치는 영향을 최소화하는 동시에 삶의 질을 높이는 효과를 극대화하기 위해서는 사전에 중장기적 저탄소 경제로의 이행에 관한 목표와 전략을 수립하여 이를 지속적으로 평가하며 이행해야 한다. 저탄소형 경제시스템으로의 이행에 따른 기회비용 최소화를 위해서는 선진국들의 저탄소 경제로의 전환을 위한 정책목표, 추진전략, 기술개발 등을 분석하여 우리나라의 현실에 적합한 합리적인 정책대안을 발굴해야 한다. 또한 저탄소형 경제시스템으로의 전환에 따른 소득, 고용, 물가, 국제수지의 변화 등과 같은 경제적 파급효과를 분석하여 효율적이고 경제적 비용을 최소화할 수 있는 정책대안도 발굴해야 한다. 본 연구는 우리나라 경제시스템을 반영한 상향식, 하향식 경제모형에 적용 가능한 우리나라의 저탄소 경제시스템 전환목표, 이행정책 등에 관한 시나리오를 설정하여 이를 반영한 에너지 정책의 기본 방향을 설정하고자 한다. 우리나라 산업구조의 특성, 에너지의 높은 해외의존도, 국내 에너지자원 개발계획, 국내의 오염물질 저감을 위한 환경규제정책, 에너지자원기술개발 및 투자 정책 그리고 이러한 산업 구조, 정책의 변화에 대한 예측치를 반영하여 우리나라의 특성에 부합할 수 있는 저탄소경제시스템에 대한 실체를 규명한다. 한편 해외 선진국들의 저탄소 경제로의 이행을 위한 목표설정, 추진전략 등에 대한 사례분석을 통하여 우리나라에 적용 가능한 목표 및 정책에 대한 시사점을 도출한다. 그리고 지속적인 경제성장과 비용효과적인 저탄소 경제로의 이행을 위한 에너지효율 개선기술, 온실가스와 오염물질 감축기술 등의 개발, 보급에 대한 실증 분석을 통하여 향후 예상되는 기술개발에 대한 효과를 분석한다. 이와 더불어 국내외 온실가스 감축, 에너지효율 개선 등의 기술개발에 대한 국제 동향 및 전망자료 둥을 활용하여 기술개발의 방향 및 이로 인한 저탄소 경제로의 전환비용 저감효과 등을 추론한다. 저탄소 경제시스템의 목표, 이를 달성하기 위한 정책대안에 관한 시나리오를 설정하여 상향식-하향식 경제모형에 적용할 수 있는 기반을 구축한다. 이를 위해서 저탄소 경제시스템 구축 관련 기술의 개발 동학을 설정하고 이를 하향식 및 상향식 모형에 적용할 수 있도록 구체적인 저탄소 시나리오를 산출한다. 내생적 경제성장모형에서의 1. Research Purpose Through a series of climate change negotiations and the Kyoto protocol, great efforts have been made worldwide to address the issue of global warming. In particular, The negotiations on post 2012 further commitments for developed countries has been continued through the Ad Hoc Working Group on Further Commitments for Annex Ⅰ Parties under the Kyoto Protocol(AWG-KP). In addition, Ad Hoc Working Group on Long-term Cooperative Action under the Convention(AWG-LCA) by enhancing the implementation of the Convention attended by all the nations concerned including developed countries and developing countries to establish the scheme for addressing climate change by 2012 is now in operation. Based on the climate change negotiations to date, Korea is currently exempted from the obligation to reduce greenhouse gas(GHG) emission as a non-Annex Ⅰ party. Sooner or later, Korea is expected to promote a substantial greenhouse gas reduction policy since it is likely to be classified as an Annex Ⅰ nation depending on the negotiations in the future or obliged to take a preparatory step toward cutting down its emission volume voluntarily. On the other hand, as the 10th largest producer of greenhouse gas, Korea needs to adopt an appropriate economic system that can reduce the emission of greenhouse gas. In this situation, for the automobiles exported to Europe, air transportation, etc., direct control is visualized. Furthermore, in international conferences, etc., the necessity and method of regulation of goods imported from non-Annex Ⅰ parties are discussed considering the international competitiveness of their own exported products. Therefore, there is a need to maintain continued economic growth through the low-carbon economic system and establish an economy-society-environment system that can improve the competitiveness of the industry and enhance the quality of life by lowering the energy cost. To minimize the influence on the domestic economy as well as maximize the effect of raising the quality of life, establishing the objective and strategy related to the shift to the mid-/long-term low-carbon economy and assessing/ implementing it successively are inevitable. Minimizing the opportunity cost in accordance with the shift to the low-carbon economic system requires exploring an alternative policy that is appropriate and reasonable for the reality of Korea by analyzing the status of advanced nations in terms of their policy objective, strategy promoted, technical strategy, etc., vis-a-vis the low-carbon economy. Furthermore, exploring an alternative policy that can minimize the economic cost by analyzing the economic ripple effects such as changes in income, employment, price, international balance of payments, etc., is essential. Therefore, this study sought to establish a scenario concerning the objective and implementation policy of Korea to shift to the low-carbon economic system applicable to the Bottom-up & Top-down Economic Models reflecting the economic system of Korea as well as the basic direction of the energy policy reflecting such. Furthermore, it aimed at exploring the substance of the low-carbon economic system that can adapt itself to the characteristics of Korea by reflecting the nature of the nation's industrial structure, high energy dependence on foreign sources, nation's plan to develop energy resources, policy of environment control to reduce domestic pollutants, policy for development and investment related to energy resource technology, and prediction of changes in these industrial structures and policies. In addition, this study intended to draw implications related to the objective and policy applicable to Korea through an exemplary analysis of the objective setting, strategy promotion, etc., of advanced nations vis-a-vis their low-carbon economy and analyze further the effect on the expected technical development in the future through an actual analysis of energy efficiency

        • 수소경제 도래에 대비한 수소공급의 시스템적 접근

          부경진,조상민,김봉진 에너지경제연구원 2007 연구보고서 Vol.2007 No.12

          1. 연구의 필요성 및 목적 최근 들어 국내외 정책입안자와 환경 기구 및 단체, 에너지 분석 전문가들 사이에 수소경제에 대한 여러 가지 전망이 엇갈리고 있다. 일부 에너지 관련 전문가들은 수소경제의 실효성에 대해 비판적인 견해를 표출하면서 수소경제의 도래에 대해 부정적인 입장을 표명하고 있다. 그러나 수소경제 지지자들은 이를 수소경제에 이르는 과정에서의 시련으로 여긴다. 이들은 수소경제가 가져올 잠재적 편익, 즉 진정한 의미의 청정에너지원 개발, 지역경제 활성화, 신(新)성장산업 육성 등에 주목하고 지속 가능한 에너지수급 시스템 구축을 위한 여러 가지 방안 중 가장 근본적인 해법이 수소경제의 구현이라는 점에서 이를 적극 지지하고 있다. 이러한 논란 속에 세계 주요국 들은 수소경제를 유효하고 유력한 대안 중의 하나로 간주하고 수소경제 기초인프라 구축을 위한 연구기반 조성 및 유지에 정부와 민간이 합심하여 예산지원과 투자를 지속하고 있다. 이와 같은 세계적 추세를 감안하여 본 연구에서는 우리나라가 수소경제로 체계적이고 비용효과적으로 이행하기 위해서는 장기적인 비전과 목표를 가지고 하드웨어 및 소프트웨어 인프라 측면에서 시스템적인 접근을 추구해야 한다는 명제를 설정하였다. 수소는 제조, 저장, 운송 등의 복잡한 단계를 거쳐 이용되므로 수소의 제조분야부터 이용분야에 이르기까지의 전과정에 걸친 시스템적인 접근을 통하여 비용효과적인 수소 경제 인프라를 구축할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 수소의 분야별 기술특성 및 비용을 분석하고 수소의 제조로부터 이용에 이르기까지의 모든 단계를 시스템적인 관점에서 파악하여 수소운송시스템의 최적화모형을 개발하고 최적 수소운송시스템을 구축하는 방안을 제시하는 것을 목표로 하였다. 2. 주요 연구내용 및 방법론 가. 주요 연구내용 본 연구는 경제인문사회연구회가 기획 연구과제로 발주한 3개년 연구 프로젝트 “수소경제 실현을 위한 기반구축 연구”의 1차년도 연구과제인, “수소경제 실현을 위한 수소 수요량 산정 및 공급방안 연구(2006)”의 후속 연구과제로서 추진되었다. 1차년도 연구과제에서는 수소경제의 미래상에 입각한 장기 에너지믹스 전망, 에너지공급 및 소비구조와 행태의 분석과 더불어 목표 지향적 전략에 기초한 수소필요량을 산정하였고 수소제조방법의 최적믹스 도출을 통한 수소 공급 시나리오를 설정하였다. 본 연구에서는 1차년도 연구과제의 결과를 기초로 하여 중점 연구사항으로서 수소경제로의 이행을 위한 단계별 목표를 설정하고 이의 달성을 위한 최적 시스템을 구축하는 것을 목표로 비용 효과적 수소 제조와 운반, 저장 인프라 구축을 위한 시스템적 접근을 시도하였다. 수소경제 시대로의 순조로운 이행을 위한 중요한 과제 중 하나는 비용효과적인 수소공급 인프라의 구축이다. 수소는 제조, 저장, 운송 등의 다양한 단계를 거쳐 이용되므로 수소의 제조분야부터 이용분야에 이르기까지 시스템적인 접근을 통하여 비용효과적인 수소경제 인프라를 구축할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 수소의 분야별 기술특성 및 비용을 분석하고 수소의 제조로부터 이용에 이르기까지의 모든 단계를 시스템적인 관점에서 파악하여 최적 수소운송 시스댐을 구축하였다. 우선 1차년도 연구결과에서 제시되었던 수소제조원 및 제조방법의 최적 믹스를 토대로 집중화와 클러스터화 전략을 통한 수소 수급 시스템의 이행단계를 설정하였다. 그리고 이러한 이행단계를 바탕으로 수소의 운반 형태와 이용 형태를 고려한 최적 수소운송 시스템을 구축하였다. 나. 연구방법론 본 연구에서 채택한 연구방법은 크게 세 가지로 구분된다 첫째는 수소 제조시스템을 집중형과 분산형으로 나누어 분석하는 것이며, 둘째는 지역별 연료전지의 보급과 제조원별 수소공급량의 산정을 위한 시나리오 설정 및 분석이다. 마지막으로 셋째는 수소운송 최적화를 위해 적한 수송계획법이다. 수소제조를 제조 장소의 관점에서 분류하면 대규모의 수소 제조공장에서 생산하는 집중형과 수소의 이용 현장에서 생산하는 분산형으로 구분할 수 있다. 집중형으로 생산한 수소는 파 1. Background and Research Questions In recent years, there have been emerging controversial views of the hydrogen economy among energy experts and energy policy makers. Some energy experts articulate a critical position against the advent of the hydrogen economy. Many energy experts, however, expect that the hydrogen economy is a key to the sustainable energy system and will eventually materialize. Hydrogen is an energy carrier, and can be produced from a wide variety of energy sources such as fossil fuels, nuclear power, biomass, wind, and solar energy. One of the major concerns in transition to a hydrogen economy is the construction of a cost effective hydrogen infrastructure. Accordingly, a systemic approach is needed since hydrogen is used through multiple steps of production, storage, transportation, and conversion. In this regard, this study focuses on finding an efficient hydrogen delivery system based on long-term strategies and a road map of the national project report, A National Vision of Hydrogen Economy and Action Plan (Boo, 2005). With this in mind, this study attempts to answer the following research questions: First, what is the optimal strategy in transition to a hydrogen economy in terms of constructing a cost-effective infrastructure? Second, what is the optimal delivery network between hydrogen plants and filling station? In addition to these two major research questions, this study addresses scenario analysis to how to produce and supply hydrogen to meet the demand by sector and by energy sources for hydrogen production. 2. Methodology This study adopts three approaches: First, production system is categorized into central off-site and distributed on-site. Second, scenario approach to calculating regional fuel cell deployment as well as hydrogen supply by energy sources. Third, transportation plan (LP) to optimize the transportation system of hydrogen. Hydrogen production, if seen in terms of production location, can be categorized into a central off-site plant of large scale hydrogen production and a distributed on-site station. In addition, hydrogen transportation implies that hydrogen produced in a central off-site plant is delivered to an end-user, that is, a filling station. For a distributed on-site production of hydrogen, the object to be delivered is feedstock such as natural gas, naphtha, LPG, etc., but not hydrogen. The optimization model for the hydrogen transportation system is formulated as a transportation model. Transportation model is a special type of linear programming which deals with shipping a commodity from sources (hydrogen plants) to destinations (hydrogen filling stations). The objective is to determine the transportation schedule that minimizes the total shipping costs while satisfying supply and demand limits. The optimal hydrogen transportation plan is obtained by applying the well-known LINGO optimization software. 3. Major Findings and Policy Implications Major findings of this study are as follows: First, an optimal mix of energy resources for hydrogen production should be sought by considering the climate change, the energy security, the energy cost, the economic pervasive effect, and the social acceptance. Nuclear power can be an influential energy source for the off-site hydrogen production because of its superiority on aspects of cost and environment. Also, electrolysis of water will be cost effective hydrogen production method for the on-site hydrogen production in our country if there is a significant technological break-through. Second, basic approach in building a system of demand and supply for hydrogen in this study is two-tiers of clustering and concentration. Clustering and concentration interact with each other and grow in diverse ways. In other words, as clustering advances, concentration will develop around them. In tum, this concentration will promote a large supply of hydrogen which, ill tum, will stimulate anothe

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