에너지 정책이 국민 삶의 질에 미치는 영향과 대응 전략 연구(1/3)

국문 초록 (Abstract)

1. 연구의 필요성 및 목적
o 에너지 및 온실가스 관련 국가 목표나 정책은 국가 발전부터 국민 삶의 질에 이르기까지 광범위한 영향을 미침.
- 2018년 10월 인천 송도에서 채택된 IPCC ‘지구온난화 1.5℃ 특별보고서 (IPCC, 2018)’ 이래, 영국, 프랑스 등 많은 국가들이 탄소중립을 법제화하거나 탄소중립 목표를 선언하였으며,
- 우리나라도 2020년 10월 28일 문재인 대통령의 국회 시정연설에서 2050 탄소중립 목표를 선언하고 (문재인, 2020) 2021년 9월에는 ‘기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법 (환경부, 2021)’이 시행됨에 따라 세계에서 14번째로 탄소중립의 법적 기반을 마련함 (환경부, 2021).
- 정부의 ‘2050 탄소중립 추진전략’ (대한민국정부, 2020)에서도 이행 과정에서 산업구조 변경, 에너지 전환, 일자리 감소, 물가 상승을 이행 부담으로 지목함.
o 하지만 탄소중립 추진으로 사회 경제의 변화가 얼마나 발생할 지에 대해서는 우리의 이해가 아직 파편적이거나 부족한 부분이 많음
- 이러한 파편적인 이해는 국가 전략의 수립에서부터 정책 집행과 평가에 이르기까지 많은 부분에서 혼선을 야기할 수 있음.
- 물론, 거시계량모형부터 연산가능 일반균형모형, 동태적 일반균형모형 등 다양한 모형들이 개발되었고 정책 효과 분석 연구에 활용되었지만, 근본적으로 대부분의 기존 연구들은 특정 연구 목적을 위해 모형을 구축하였기 때문에 모형의 확장성과 일반성이 부족하다고 평가할 수 있음.
- 이러한 문제는 국가 에너지 정책 수립에 사용된 에너지 수요 및 온실가스 배출 전망과의 논리적, 방법적 일관성 부족으로 이어지고, 결국 정책 수립 및 분석에 대한 기여도가 현저하게 떨어지는 결과를 초래함.
o 따라서 탄소중립 추진과 같은 에너지 및 온실가스 정책이 우리나라 경제의 변화를 통해 국민 삶의 질과 국가 발전에 미치는 영향을 일관되게 분석할 수 있는 경제 모형의 구축과 모형 운용이 필요함.
- 이를 위해 미국 EIA(Energy Information Administration)에서 운영하는 NEMS(National Energy Modeling System)의 MAM(Macroeconomic Activity Module)과 영국 Cambridge Econometrics에서 운용하는 경제∙에너지∙환경 거시계량모형(E3ME)을 참고하여 에너지경제연구원의 에너지-온실가스 전망 모형(KEEI-EGMS)과 연계된 경제 모형을 마련함으로써 에너지-경제-환경을 아우르는 대규모 전망 시스템을 구축하고자 함.
- 새로 구축되는 경제 모형은 국민 삶의 질 및 국가 발전에 대한 지표들과 지표에 영향을 미치는 변수들을 포괄하며, 경제 이론에 부합하는 분석 결과를 도출하는 것을 목적으로 함.
- 특히 이미 구축되어 있는 에너지-환경 모형과 유기적으로 연계되도록 경제 모형을 설계하는 것이 중요함.
o 하지만 이론과 모형은 복잡한 현실을 단순화한 구조이기 때문에 모형을 이용하여 분석할 때 모형의 목적과 한계를 분명히 이해해야 함.
- 삶의 질과 국가 발전에 영향을 미치는 무수히 많은 정책 변수들 중에서 에너지 및 온실가스 정책 수단으로 대상을 한정하지만, 이러한 정책들도 탄소세를 비롯한 가격 정책들, 투자 관련 정책들, 기타 직접 또는 간접적인 규제들로 다양하게 구분할 수 있음.
- 정책 변수들을 에너지 및 온실가스 관련 정책 변수로 한정한다는 것은 경제에 영향을 미치는 다른 무수한 환경들을 고정된 것으로 가정하는 것이기 때문에 엄격한 제약 하에서 모형 결과를 이해하고 활용해야 함.
2. 연구내용 및 주요 결과
■ 모형의 구축 목적과 특징
o 본 연구와 후속 연구는 에너지경제연구원의 장기 에너지 전망 시스템인 KEEI-EGMS와 연계된 경제 모형의 구축을 목적으로 하고 있으며, 다음과 같은 목적과 대상을 염두에 두고 모형을 설계함.
- 첫째, 본 연구에서 구축하는 경제 모형은 에너지 모형과 경제 모형 사이의 정합성을 만족해야 함.
- 둘째, 최종적인 경제 모형은 에너지 모형과의 균형과 전체 모형의 지속적 운영을 고려하여 단순화하지만, 삶의 질과 국가 발전 지표를 포괄적으로 분석하기 위해 최대한 상세화 함.
- 셋째, 단기 경기 변동이 아니라 장기 경제 변화에 대한 분석을 중심으로 하며, 분석 대상 정책은 에너지 수급과 관련된 정책, 온실가스 및 미세먼지 배출 관련 정책 그리고 에너지와 관련된 외부 충격으로 한정함.
o 모형에서 도출하는 삶의 질과 국가 발전 지표는 국가지표체계에서 제시하고 있는 ‘국민 삶의 질 지표’와 ‘국가 발전 지표’ (대한민국정부, 2021)에서 에너지-경제 모형에 적합한 지표를 선정함.
- 국가지표체계는 개인, 사회적 관계, 환경이라는 세 가지 차원에서 총 71개의 물질 부문과 비물질 부문의 삶의 질 기여내역을 선정하고 있으며, 경제부문, 환경부문, 사회(행위/관계)부문에서 국가 발전을 나타내는 93개의 핵심 지표를 수요자 관점에서 선정함.
- 모형에서는 에너지와 경제를 중심으로 정량화 할 수 있는 핵심 지표를 선정하였으며, 모형 확장과 더불어 도출 지표도 확대할 예정임.
o 경제 모형은 에너지경제연구원에서 운영하고 있는 에너지·온실가스 전망 모형(KEEI-EGMS)과 연계되어 에너지·경제·환경 전망 시스템의 한 축을 담당함.
■ 모형의 구조
o 모형은 크게 총량 변수를 이용하여 경제 변수간의 관계를 표현하는 거시 모듈과 산업 구조 변화를 분석하는 산업 모듈로 구분됨.
- 거시 모듈은 소득, 지출, 투자, 생산 부문으로 구성되어 있으며, 산업 모듈은 총투입, 중간투입 및 중간수요, 총수요 부문으로 구성되어 있음.
- 전체 시스템은 경제 모형 내의 거시 모듈과 산업 모듈 사이, 그리고 경제 모형과 에너지 모형 사이에서 발생하는 순환 연산 작업을 처리하여 전체 모형의 균형해를 찾는 작업을 수행함.
o 시스템의 운용은 다음과 같은 과정을 거쳐 수행함.
- 첫 번째 작업은 전제를 설정하는 단계로, KEEI-EGMS는 한국개발연구원에서 전망하는 장기 잠재경제성장률과 이를 바탕으로 산업연구원에서 전망하는 업종별 산출액과 부가가치를 기초 경제 전제로 사용함
- 두 번째 작업은 에너지 전망으로, 에너지 모형은 기초 전제를 이용하여 에너지 설비 및 기기의 수요, 에너지 효율 기술 발전 그리고 에너지 수요와 공급을 전망함.
- 에너지 모형의 전망 작업이 완료되면 세 번째 단계에서 경제 모형이 에너지 모형의 결과를 받아 경제 전망을 수행하는데, 거시 모듈에서는 거시계량 분석 방법을 이용하여 총량 변수를 전망하고, 산업 모듈은 투입산출 분석 방법을 이용하여 상품별 산출과 부가가치를 전망함.
- 에너지 모형과 경제 모형은 일정 수렴 조건이 만족할 때까지 전망 결과를 주고받는 작업을 반복함으로써 최종적인 경제성장 및 산업구조 그리고 에너지 수요 전망 결과를 도출함.
o 경제 모형은 에너지 모형의 방대한 세부 결과들을 몇 개의 그룹으로 묶어 사용함.
- 에너지 모형에서 경제 모형으로 환류되는 변수들은 기술, 설비/기기, 에너지 소비로 구분함.
- 에너지 효율 기술 지수는 제조업 용도별 최신 기술의 에너지 효율을 의미하며, 에너지 모형에서는 광업과 건설업을 포함하여 16개 업종에 대해 건물관리와 공정 등 5개 용도의 최신 기술을 전망함.
- 신규 설비 용량은 늘어나는 생산에 필요한 공장의 추가 건설뿐만 아니라 최신 에너지 효율 기술 적용을 위한 기존 설비 개보수를 포함함.
- 부문별 에너지 소비는 석탄, 석유 등 세부 에너지 상품에 대한 소비이며 열량 단위로 전망된 결과를 경제 모형에서 소비자 물가지수나 생산자 물가지수 그리고 수송 연료 가격을 이용하여 에너지의 중간투입과 에너지에 대한 지출로 변환함.
■ 거시 모듈
o 경제 모형의 거시 모듈은 고용 및 소득 부문, 소비지출 부문, 총자본형성 부문, 생산 부문으로 블록이 구분되고, 총 9개의 행태식으로 구성되어 있음.
- 1차년도 모형은 장기 행태식만으로 구성되어 있고 행태식 추정은 최소자승법(OLS)을 사용하고 있는데, 계량적 검정보다는 경제 이론과의 정합성에 우선을 두고 행태식과 변수를 선택하였으며, 모형의 적합성 평가를 통해 타당성을 평가함.
o 소득 모듈은 소득의 규모와 분배를 결정하는 모듈로서, 투자 및 지출에 영향을 미침.
- 고정자산소모는 설비용량과 기술발전의 함수로 설정함.
- 국민총처분가능소득에서 고정자본소모를 제한 국민처분가능소득은 가계 처분가능소득, 기업 처분가능소득, 정부 처분가능소득으로 분배됨.
- 가계 처분가능소득은 피용자보수(임금)와 이자, 배당금, 임대료 등의 재산소득의 함계에서 경상이전을 제하여 계산하며, 피용자보수는 노동시장 모듈에서 결정됨.
- 기업 처분가능소득은 재산소득과 경상이전의 합계로, 기업의 재산소득은 국민처분가능소득에서 민간 총소득(피용자보수+재산소득)과 정부 총소득(재산소득+생산및수입세)을 차감하여 계산함.
- 정부 처분가능소득은 재산소득, 생산및수입세, 경상이전으로 구성되며, 정부의 재산소득은 고정된 것으로 가정하지만 생산및수입세는 중간재 수요와 수입액에 의해 결정됨.
o 노동시장 모듈은 평균 노동 시간과 경제활동참여율은 고정된 것으로 가정하고 취업인구와 실질 임금을 행태식으로 구성함.
- 취업인구는 실질 임금, 총산출 그리고 경제활동인구에 의해서 결정되며, 실업률은 경제활동참여인구와 취업자를 이용하여 계산함.
- 실질임금은 취업인구 당 임금으로, 총산출과 실업률의 함수로 구성함.
- 실질 피용자보수는 평균 실질임금과 취업자를 곱하여 계산함.
o 소비 모듈은 민간소비지출과 정부소비지출을 결정함.
- 총 민간소비지출 행태식은 가계 처분가능소득과 노인 인구 비율의 함수로 구성되어 있음.
- 정부지출 행태식은 정부 처분가능소득과 추세변수의 함수로 설정함.
o 총자본형성 모듈은 재고투자, 건설투자, 설비투자 그리고 지식재산생산물투자로 구분함.
- 재고투자는 변동성이 큰 투자 항목으로, 본 모형에서는 외생적인 것으로 취급하여 과거 3년의 이동 평균으로 계산함.
- 건설투자 행태식은 신규 설비용량, 주거용 건물의 신규 건설, 국민총처분가능소득을 변수로 구성하였음.
- 설비투자 행태식은 신규 설비용량, 에너지 효율 기술 지수 그리고 기업 처분가능소득의 함수로 구성함.
- 지식재산생산물 투자는 기업 처분가능소득, 재생에너지 비중, 에너지 효율 기술 지수를 변수로 사용하고 있음.
o 생산 모듈은 기술 진보를 고려한 국내총생산을 결정함.
- 본 모형에서는 기술 진보를 최신 기술의 에너지 효율로 나타내고 있는데, 이는 혁신적인 기술 진보 요인들이 에너지 소비 증가를 동반하지 않을 경우에 기술 진보로 간주하는 것을 의미함.
- 실질 국내총생산은 지출 측면의 최종 수요(민간 지출 + 총자본형성 + 정부 지출 + 수출 – 수입)가 생산 측면과 일치하도록 기준을 잡는 역할을 함.
- 본 모형에서는 일인당 국내총생산을 추정하고 이를 이용하여 실질 국내총생산을 계산하고 있으며, 일인당 국내총생산은 추세변수, 에너지효율, 취업자 일인당 자본의 함수로 구성함.
■ 산업 모듈
o 산업 모듈은 거시 모듈에서 전망한 최종수요와 전제로 제공된 총투입 및 부가가치의 관계를 이용하여 상품별 중간수요 및 중간투입, 총산출을 계산하며, 다음과 같은 특징이 있음.
- 첫째, 다른 모형과 달리 본 모형은 거시 모형에서 총량 변수를 전망하며 산업 모듈에서 재화별 수요로 배분함.
- 둘째, 본 모형은 투입산출계수를 이용한 총산출 계산 방식을 사용하지 않고 전제로 제공된 산업 구조, 즉 업종별 총산출과 부가가치에 반영되어 있는 미래의 투입-산출 구조를 최대한 이용함.
- 셋째, 에너지 모형에서 도출한 에너지 및 기기, 설비의 전망을 미래 투입-산출 관계에 반영함.
- 이러한 특징으로 인해 미래의 투입-산출 관계는 계수를 명시적으로 제시하지는 않지만 현재의 계수가 고정된 것이 아니라 변하게 됨.
o 거시 모듈과 에너지 모듈에서 전망한 최종수요는 산업 모듈에서 재화별 지출과 상품별 지출로 배분됨.
- 민간소비의 재화는 내구재 소비, 교통 소비, 에너지 소비, 기타 소비 등 네 가지로 구분함.
- 민간소비지출, 정부소비지출 그리고 총자본형성은 상품별로 배분되는데, 기초 모형은 상품을 농림수산품, 광산품, 제조업, 전기·가스·증기, 건설, 서비스로 구분함.
o 상품별 중간수요/투입 계산은 에너지 모듈의 전망 결과와 기초 전제를 반영하여 변화하는 투입산출 관계가 적용됨.
- 기초 전제인 국내총생산과 총투입의 관계를 이용하여 가상의 총투입을 계산하고, 여기에 에너지 모형에서 전망한 에너지 수요를 반영하여 투입산출관계를 조정함.
- 각 업종의 광산품과 전기·가스·증기 투입을 에너지 모형에서 전망한 에너지 수요와 전제로 사용한 에너지 물가를 이용하여 계산한 상품 투입으로 대체함으로써 각 업종의 상품별 중간투입과 중간수요가 도출됨.
o 상품별 총투입은 총산출과 항등식의 관계를 유지하며, 앞서 구한 상품별 총산출과 중간투입을 이용하여 업종별 부가가치와 생산물세를 계산함.
- 부가가치와 생산물세의 합계는 총산출과 중간투입의 차이이며, 생산물세는 총산출에 투입산출표의 생산물세율을 곱하여 계산함.
o 산업 모듈에서 계산한 부가가치와 총산출(총투입)은 다시 거시 모듈로 환류되어 거시 모듈에서 계산한 부가가치와 총산출을 산업 모듈에서 계산한 수치와 비교함.
- 그 차이가 일정 기준 내에 수렴할 때까지 반복하여 연산 작업을 하며, 이를 통해 에너지 모듈에 재입력할 산출액 전제를 도출하게 됨.
■ 모형의 적합성 평가
o 모형의 적합도는 세 가지 측면으로 평가함.
- 추정식 평가, 모형 안정성 평가, 결과 도출 평가를 통하여 모형의 적합성을 판단함.
- 기준 시나리오 설정과 정책효과 시나리오를 이용한 모형 적합성 평가를 위해서는 ‘2020 장기 에너지 전망 (에너지경제연구원, 2021)’의 기준 시나리오와 정책강화 시나리오를 사용함.
o 거시 모듈의 행태식을 개별적으로 추정하고 Gauss-Siedel 방법을 이용해 내생변수의 해를 구한 결과, 대부분의 변수들은 RMSPE(Root Mean Squared Percentage Error) 기준 5% 이내의 오차를 보여 추정 적합도가 매우 높은 것으로 나타남.
o 두 번째는 에너지 모형과 경제 모형을 연동했을 때 기존 전망 시나리오에 사용된 경제 전제가 어떻게 바뀌는지를 살펴봄.
- 이는 에너지 모형과 경제 모형이 서로 연산 결과를 주고받으며 안정적으로 구동하는지를 평가하는 것임.
- 에너지 및 경제 모형을 연동해서 구한 최종 경제 시나리오와 기초 전제를 비교한 결과 국내총생산은 다소 감소하며, 이와 유사하게 총산출은 대부분 줄어들지만 전기가스수도 및 건설업의 총산출은 기초 전제 대비 증가하는 방향으로 변함.
- 평가 결과 에너지 모형과 경제 모형을 연결했을 때에도 모형이 안정적으로 해를 도출하는 것으로 판단함.
o 마지막으로 가상의 정책효과 분석을 수행하고 주요 경제 변수의 변화가 경제 이론에 부합하며 설명 가능한지를 검토함.
- 소득, 지출, 투자 등 주요 변수들의 전망을 비교한 결과 대부분의 변수들은 기대했던 방향으로 변화를 하였으나 건설투자 항목은 예상과 반대 방향의 변화를 나타냄.
- 건설투자가 다른 결과를 보인 원인은 경제 모형이 아니라 에너지 모형에 그 원인이 있는 것으로 파악되었으며, 이는 후속 연구에서의 개선 사항으로 남겨두었음.
3. 향후 계획
o 1차년도 연구는 기초 모형을 구축하고 전체 시스템이 정상적으로 작동하는지 평가하는 것을 중점으로 진행됨.
- 후속 연구는 기초 모형을 보다 실제 세계에 가깝게 확장하고 시스템을 효율적으로 안정화시키는 것에 중점을 두고 있음.
o 모형 확장은 크게 거시 모듈과 산업 모듈로 구분하여 목표를 설정함.
- 거시 모듈에서는 물가 부문을 비롯하여 대외교역 등 기존 모형에서 고정된 것으로 가정한 부분을 이론에 맞게 내생화 하는 작업을 진행할 예정임.
- 산업 모듈의 경우 재생에너지와 화석연료 기반 발전 산업 등 전기 산업의 구별, 철강, 정제 및 화학, 조립금속 등 제조업의 세분화, 수소 경제에 대한 규정과 모형화가 필요함.
o 하지만, 거시 모듈의 부문 확장이나 산업 모듈의 업종 세분화는 경제 모형의 복잡성 및 전체 시스템의 안정성을 고려한 균형이 필요함.
- 에너지 모형과 경제 모형의 반복적인 연산 흐름, 경제 모형 내 거시 모듈과 산업 모듈의 순환 연산 등 복잡한 연산 작업은 모형 구축에 사용된 프로그램의 연산 시간과 시스템 운영에 상당한 영향을 미침.
- 또한 앞서 건설투자의 문제 원인으로 에너지 모형이 지적된 것처럼, 경제 모형의 개선은 에너지 모형의 변경과 전체 시스템의 수정을 요구함.
- 따라서 인적, 시간적 투입 여건을 고려하여 모형 개선의 내용과 수준을 결정할 계획임.
o 에너지 모형의 개선을 동반한 경제 모형의 확대를 통해 국민 삶의 질과 국가 발전 지표 외에도 미래 사회에 대한 다양한 지표를 도출할 수 있으며, 이는 유용한 정책적 시사점을 제공할 것임.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• 제1장 서론
• 제2장 모형 구축 방향과 기존 모형 조사
• 1. 모형의 구축 방향과 특징
• 1.1. 모형 구축의 범위와 목적
• 1.2. 삶의 질 지표
• 1.3. 교정(Calibration)과 모의실험(Simulation)
• 1.4. 재구축(Rebuilding)과 재추정(Re-estimation)
• 2. 기존 모형의 비교 분석
• 2.1. 에너지
• 2.2. 공급
• 2.3. 수요
• 2.3.1. 민간소비와 투자
• 2.3.2. 고용, 소득
• 2.3.3. 조세와 정부지출
• 2.3.4. 금융, 물가, 대외교역
• 제3장 모형의 구조
• 1. 모형의 개요
• 2. 에너지 모형의 환류
• 3. 거시 모듈의 구조와 추정결과
• 3.1. 고용 및 소득 부문
• 3.1.1. 소득
• 3.1.2. 노동시장
• 3.2. 소비지출
• 3.2.1. 민간소비지출
• 3.2.2. 정부소비지출
• 3.3. 총자본형성
• 3.3.1. 건설투자
• 3.3.2. 설비투자
• 3.3.3. 지식재산생산물투자
• 3.4. 생산 부문
• 3.4.1. 기술 진보
• 3.4.2. 국내총생산
• 4. 산업 모듈의 구조와 전망 방법
• 4.1. 상품별 최종수요
• 4.1.1. 재화별 민간소비지출
• 4.1.2. 상품별 최종 수요
• 4.2. 상품별 총투입과 부가가치
• 4.2.1. 중간투입 및 중간수요
• 4.2.2. 총투입 및 부가가치
• 제4장 모형의 평가와 모의실험
• 1. 모형의 적합도 평가
• 2. 정책 효과 모의실험
• 2.1. 2020 장기 에너지 전망 기준 시나리오 53 2.2. 정책강화로 인한 파급 효과
• 제5장 결론
• 1.연구 결과
• 2.향후 계획
• 참고 문헌