온실가스 배출량 증감요인 및 탈동조화에 대한 광역자치단체별, 업종별 개별 분석 연구 = A Study on the Characteristics of Disaggregated GHG Emissions in Korea using Decomposition and Decoupling Methods

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 우리나라의 온실가스 배출량 통계를 국가 단위에서 보다 세분화하는 분해(disaggregation)를 실사하여 배출량 증감요인에 대해 분석하고, 세분화된 배출량과 개별 경제성장 지표 간 탈동조화 여부를 분석한 연구이다. 배출량 통계의 분해는 지역별 및 업종별 등 2개의 축으로 시행하였다. 지역별 배출량 분해의 경우 16개 광역자치단체로 나누어 1998년부터 2019년까지, 업종별 배출량 분해의 경우 22개 업종별로 2012년부터 2019년까지 우리나라의 배출량 자료를 분해하여 시계열 자료를 구성하여 이를 분석하였다. 이를 통하여 지역별, 업종별로 세분화된 배출량 분석의 의미와 시사점을 도출하고자 하였다.
본 연구에서는 지역 및 산업별로 분해된 배출량 자료를 대상으로 하여 두 가지 실증분석을 시행하였다. 첫 번째 실증분석에서는 광역자치단체별, 업종별 배출량에 대하여 로그평균디비지아지수(Log Mean Divisia Index, LMDI) 분해분석(Decomposition) 방법론을 적용하여, 개별 온실가스의 배출량 증감에 생산효과, 구조효과, 에너지원단위 효과, 배출계수 효과가 각각 어떠한 영향을 주었는지에 대해 분석하였다.
두 번째 실증분석에서는 광역자치단체별, 업종별 배출량과 경제성장 지표 간 탈동조화 지수(Decoupling Index, DI) 분석방법론을 적용하여 연도별 배출량 증가율과 경제성장 지표 증가율 간 변화양상을 분석하였다. 또한, 시계열 자료를 활용하여 VAR 모형과 VECM 방법론을 통해 배출량과 경제성장 지표 간 인과관계에 대해 분석하였다.
위 두 가지 실증분석의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
첫 번째 LMDI 분해분석 결과를 살펴본 결과, 국내 광역자치단체별 온실가스 배출량 증감요인과 업종별 온실가스 배출량 증감요인 분해분석 결과 모두 공통적으로 생산효과는 온실가스 배출량을 증가시키는 요인으로 나타났고, 에너지원단위 효과는 배출량을 감소시키는 요인으로 확인되었다.
업종별로 분해된 배출량 분석의 경우 발전에너지 업종과 철강 업종의 배출량이 전체 대비 60% 이상을 차지하며 두 업종의 배출량 증감요인에 따라 전 업종의 배출량 증감이 결정되는 경우가 많았다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 이들 두 업종의 경우 온실가스 배출량 분석 및 정책 수립을 별도로 수행할 필요가 있음을 보여준다.
한편, 광역자치단체별 요인분해 결과에서는 온실가스 다배출 시도가 업종에 비해서 다양하게 존재하는데 이들 시도의 경우 각 요인별 양상이 다르게 움직이는 것을 확인하였다. 이는 광역자치단체별 온실가스 배출량 증감요인별 특성을 고려하여 개별적으로 온실가스 감축 정책이 수립될 필요성이 있다는 것을 의미한다.
두 번째 탈동조화 지수 분석방법론을 사용한 실증분석 결과 중 광역자치단체별 분석의 경우 울산, 전남, 충남은 배출량과 총생산액이 비슷한 크기로 증가하는 확장적 동조화(Expansive Coupling, EC)를 나타냈다. 울산, 충남, 전남을 제외하고는 총생산액 증가율 대비 온실가스 배출량은 덜 증가한 약 탈동조화(Weak Decoupling, WD) 상태를 나타냈다. 시도별, 연도별 상세 탈동조화 분석지수를 살펴본 결과, 국내 시도의 경우 총생산액이 감소하면서 배출량이 증가하는 상태인 강 부정적 탈동조화(Strong Negative Decoupling, SND) 상태인 경우는 거의 존재하지 않았던 것으로 확인되었다.
업종별 분석결과를 살펴보면 전반적으로 확장적 부정 탈동조화(Expansive Negative Decoupling, END)를 보이며 부가가치가 증가율 보다 배출량 증가율이 컸던 것으로 나타났다. 즉, 약 탈동조화(Weak Decoupling, WD)를 나타냈던 지역별 분석의 결과와는 차이가 있다. 이는 광역자치단체의 경우 세금, 서비스업 부가가치 등 기업에는 존재하지 않는 온실가스를 적게 배출하거나 아예 배출하지 않는 수입원이 존재하기 때문에 상대적 부가가치 증가율이 높았기 때문인 것으로 판단된다. 한편, 업종별 탈동조화 세부 분석결과에서 비철금속, 유리, 철강, 통신, 항공 업종의 경우 부가가치가 감소할 때 배출량이 증가하는 강 부정적 탈동조화(Strong Negative Decoupling, SND) 상태였던 것으로 분석되었다.
광역자치단체의 경우 배출량과 총생산액 간 탈동조화 여부와 함께 배출량과 총생산액 지표 간 인과관계 분석을 실시하였는데, 대부분의 시도 자료에서 시계열 안정성이 확보되지 못하거나 시계열 안정성이 확보된 경우에도 인과관계는 확인되지 않는 걸로 나타났다.
분석결과를 종합해보면, 국내 온실가스 배출량을 업종별, 광역자치단체별 개별로 분해하여 증감요인에 대해 분석한 결과 증감요인별로 증감과 방향성이 다르게 나타난 것으로 확인되었다. 특히, 광역자치단체에서 배출량 증감요인별 편차가 컸던 것으로 나타났다.
탈동조화 분석결과에서도 광역자치단체별 결과와 업종별 세부 결과에 차이가 있는 것으로 나타났다. 광역자치단체 탈동조화 분석 결과에서는 울산, 전남, 충남을 제외한 대부분의 시도에서 총생산액이 증가하는 동안 배출량은 덜 증가하는 약 탈동조화를 보이며 전반적으로 시도 간 탈동조화 수준에서 크게 차이가 나지 않았다.
이와는 다르게 업종별 탈동조화 분석결과에서는 부가가치 증가율 대비 배출량 증가율이 더 큰 확장적 부정 탈동조화를 보여, 광역자치단체 결과와는 다른 결과를 나타냈다. 또한, 시도 간 세부 탈동조화 수준은 크게 차이가 없었던 것과 달리 업종별 탈동조화 세부 분석결과에서는 모든 탈동조화 사례를 보이며 업종별 탈동조화 수준이 다양하게 존재함을 확인하였다. 이는 국내 산업 업종의 경우 업종별 부가가치의 편차가 크고, 다배출 업종과 저배출 업종이 모두 존재하는 다양성에 기인한 것으로 판단된다. 그러므로, 업종별 온실가스 배출 특성과 대내외적 시장 상황을 고려하여 모든 업종이 부가가치가 증가하는 동안 배출량이 감소하는 강 탈동조화 수준에 이를 수 있도록 업종별 감축 정책이 필요할 것으로 생각된다.
본 연구의 결과는 저탄소경제 구축을 위한 지역별, 업종별 탈동조화 촉진 정책의 흐름과 방향성에 대해 파악하는 데는 물론 향후 지역별, 업종별 온실가스 감축 정책의 지표를 마련하는데 기여할 것으로 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study analyzes the driving factors of greenhouse gas emissions in South Korea by disaggregating the national emissions into regional and sectoral emissions. It also examines the decoupling status between the disaggregated emission quantities and individual economic growth indicators. The national greenhouse gas emissions were disaggregated for 16 regions emissions data from 1998 to 2019. And for the analysis of sectoral emissions, the national emissions data were disaggregated from 2012 to 2019 to construct time series data. The study aims to derive the significance and implications of analyzing disaggregated emissions data by region and sector and its relationship with individual economic growth indicators.
Two empirical analyses were conducted using the disaggregated emissions data by region and industry. In the first empirical analysis, the Log Mean Divisia Index Decomposition(LMDI) methodology was applied to decompose emissions by region and sector, analyzing the impacts of production effect, structure effect, energy intensity effect, and emission factor effect on the changes in greenhouse gas emissions.
In the second empirical analysis, the Decoupling Index(DI) methodology was applied to analyze the changes between the growth rates of emissions and economic growth indicators. Additionally, the VAR model and VECM methodology were used to analyze the causal relationships between emissions and economic growth indicators using time series data.
The summarized results of these two empirical analyses are as follows:
The results of the first empirical analysis using the Log Mean Divisia Index(LMDI) decomposition methodology indicate that both the regional greenhouse gas emissions and the sectoral greenhouse gas emissions show a common pattern. The production effect consistently contributes to increasing greenhouse gas emissions, while the energy intensity effect is identified as a factor that reduces emissions. In other words, production effect are the increasing factor, while energy intensity effect are the decreasing factor for both regional and sectoral emissions.
Regarding the sectoral LMDI decomposition analysis, it was found out that emissions from the power generation sector and steel industry sector accounted for over 60% of the total emissions. Additionally, it was noticed that the emission increase and decrease factors in these two industries often determined the overall emission trends. This highlights the significance of separately conducting greenhouse gas emission analysis and policy formulation for these two industries. Therefore, the analyzing of driving factors of emissions and policy strategies for power generation and steel industry should be addressed distinctly due to their substantial contribution and influence on overall emissions trends.
On the other hand, in the results of the regional emissions analysis, it was evident that regions with diverse multi-sectoral emissions exhibited varying emission trends in the behavior of each factor contributing to emissions. This means that the importance of formulating customized greenhouse gas reduction policies for each region, aligning with the findings from the analysis of emission increase and decrease factors specific to each region. Essentially, the emission mitigation strategies should be established to the distinct characteristics and dynamics of emissions factors within different regions.
In the results of the second empirical analysis, Decoupling Index (DI) methodology was conducted specifically by region and industry level. It was found that Ulsan, Chungnam, and Jeonnam was at the status of expansive coupling(EC). In these regions, emission increase was proportionally similar to the increase in total production. Excluding Ulsan, Chungnam, and Jeonnam, most other regions showed a weak decoupling(WD) status, where the rate of economic growth increased faster than the rate of emissions.
When examining the results of the sectoral analysis, an overall pattern of expansive negative decoupling(END) was observed. This contrasts with the results from regional analysis. In the case of regional analysis, the presence of low-emission imports, such as taxes and other service industries not directly related to emissions, contributes to a relatively high increase in value-added. This explains the difference in decoupling patterns observed at the regional level.
However, in the sectoral decoupling index analysis, specific industries like non-ferrous metals, glass, steel, telecommunications, and aviation showed a strong negative decoupling(SND) trend. This means that these industries experienced an increase in emissions while their value-added decreased. This suggests that certain industries may require targeted emissions reduction strategies due to their economic dynamics. For the regional level, a causal relationship analysis was conducted between emissions and total production indicators. However, the analysis revealed that time-series stability could not be established for the data in 8 regions. Regarding other 8 regions, causal relationship between emissions and total production could not be identified.
In summary, the driving factors patterns were different in each disaggregated greenhouse gas emissions by region and industry level in South Korea.
Even in the decoupling analysis results, distinctions were observed between the analyses results for regional level and industry level. Except for Ulsan, Jeonnam, and Chungnam, most regions displayed a pattern of weak decoupling status, wherein total production increased while emissions grew at a slower pace. Overall, there wasn't a significant disparity in the decoupling levels among different regions. However, Ulsan, Jeonnam, and Chungnam showed expansive coupling(EC). And these regions can be attributed to specific industries such as the petrochemical, steel, and electronics industries, which are the major sources of greenhouse gas emissions.
This indicates that the level of decoupling and its underlying factors vary not only between sectors and regions but also within specific industries and economic activities within those regions.
In contrast, the sectoral decoupling analysis results diverged from the regional level results, showing a pattern of expansive negative decoupling where the rate of emission increase surpassed the rate of value-added growth. Furthermore, unlike the relatively consistent decoupling levels observed between regions, the sectoral decoupling analysis revealed a wider range of results with various instances of decoupling. This variation can be attributed to the substantial diversity in value-added across different industries in the domestic sector, as well as the presence of both high-emission and low-emission industries.
This observation emphasize the need for sector-specific emissions reduction policies that consider the greenhouse gas emission characteristics of each industry and their dynamics within both domestic and international markets. This approach aims to ensure that all industries achieve a strong decoupling level, wherein emissions decrease while value-added increases, and thus contribute to sustainable economic growth.
The findings of this study are expected to contribute not only to understanding the trends and directions of decoupling-enhancing policies for low-carbon economy development, but also to the establishment of indicators for future regional and sector-specific greenhouse gas reduction policies.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적
• 제 2 절 연구의 필요성 및 의의
• 제 3 절 온실가스 배출량 산정 및 감축정책 현황
• 1.3.1 국내 온실가스 배출량 산정 현황
• 1.3.2 국내 배출권거래제 운영 현황
• 제 4 절 논문의 구성
• 제 2 장 선행연구 및 분석방법론 고찰
• 제 1 절 선행연구
• 2.1.1 온실가스 배출량 증감요인 분해분석
• 2.1.2 탈동조화 분석
• 제 2 절 분석방법론
• 2.2.1 온실가스 배출량 증감요인 분해분석
• 2.2.2 탈동조화 분석
• 2.2.2.1 탈동조화 지수 분석
• 2.2.2.2 공적분 검정 및 인과관계 분석
• 제 3 장 분석 자료
• 제 1 절 온실가스 배출량 증감요인 분해분석 자료
• 3.1.1 광역자치단체별 자료
• 3.1.2 업종별 자료
• 제 2 절 탈동조화 분석 자료
• 제 4 장 분석 결과
• 제 1 절 배출량 증감요인 분해분석 결과
• 4.1.1 국가 배출량 증감요인 분해분석 결과
• 4.1.2. 광역자치단체별 증감요인 분해분석 결과
• 4.1.2.1. 광역자치단체별 생산효과 분석 결과
• 4.1.2.2. 광역자치단체별 구조효과 분석 결과
• 4.1.2.3. 광역자치단체별 에너지원단위 효과 분석 결과
• 4.1.2.4. 광역자치단체별 배출계수 효과 분석 결과
• 4.1.2.5. 광역자치단체별 총효과 분석 결과
• 4.1.3 업종별 배출량 증감요인 분해분석 결과
• 4.1.3.1. 업종별 생산효과 분석 결과
• 4.1.3.2. 업종별 구조효과 분석 결과
• 4.1.3.3. 업종별 에너지원단위 효과 분석 결과
• 4.1.3.4. 업종별 배출계수 효과 분석 결과
• 4.1.3.5. 업종별 총효과 분석 결과
• 제 2 절 탈동조화 분석 결과
• 4.2.1 광역자치단체별 탈동조화 분석 결과
• 4.2.2 업종별 탈동조화 분석 결과
• 제 5 장 결 론
• 제 1 절 결과 요약
• 제 2 절 결론 및 시사점
• 부 록
• 참고문헌
• Abstract