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문제 정의
- 본 논문에서는 중국 정부가 추진하고 있는 ‘저탄소 지속가능한 성장’의 실현가능성을 개진하기 위하여 탄소배출권 거래 시범지역으로 지정된 7개 지역 가운데 북경시, 중경시 각각에 대하여 해당 지역 제조업을 대상으로 투입물거리함수(input distance function)를 추정하여 생산의 기술 효율성(technical efficiency) 100% 달성을 전제로 업종별 감축 가능한 최대 CO2 배출량을 추산한다.
- 4) ‘12차 5개년 계획’ 기간 탄소배출권 시범 거래를 위한 인프라 구축 대상으로 선정된 7개 지역에 대하여 2015년까지 2010년 대비 평균 18% CO2 감축 목표가 설정되었다. 본 논문의 실증분석 대상지역인 북경과 중경의 저탄소 정책과 탄소배출권 제도 도입 현황을 살펴본다.
가설 설정
- 두 지역 간 산업별 #의 표준편차를 비교한 결과 각 지역 내 제조업 업종 간 탄소배출권거래의 한계저감비용 절감효과는 평균적으로 중경시가 더 클 것으로 예상된다.10) 만약 두 지역 간 동일 업종끼리 CO2 배출권을 거래할 경우 #의 지역 간 격차가 큰 코크스 및 석유가공, 방직 및 신발, 비금속광물 산업 등에서 CO2 단위 감축의 사회적 비용 최소화효과는 상대적으로 높을 것이다.
- 100% 생산 효율성을 달성함으로써 연료 사용량을 다른 투입요소와 함께 (1-TE)만큼 감축할 수 있다는 가정 하에 제조업 각 산업별로 CO2 최대 잠재 감축량을 추산할 수 있다. TE가 낮을수록 CO2 잠재 감축량은 많아지게 된다.
제안 방법
- ‘12차 5개년 계획(2011∼2015)’에서는 ‘에너지절약 및 오염물 배출저감에 관한 종합 사업방안’을 발표하여 31개 성(자치구, 시 포함)에 대한 NH4, SOx, NOx 등 오염물질의 총배출량 감축목표 및 지역별 감축 할당량을 설정하였으며, 오염물 총량규제를 환경평가의 선행 조건으로 지정하는 등 50가지 정책안을 제출하였다.
- 노동투입량(l)과 에너지투입량(e)는 각각 평균 종업원 수(천 명)와 에너지 총사용량(만 톤)을 사용하였다. CO2 배출량을 산출하는 데 있어서 다음과 같이 ｢기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)｣의 연료별 탄소배출계수에 기초한 산정방식을 이용하였다.
- 배출량을 추산한다. 각 지역의 제조업 업종별 CO2 암묵가격(shadow price), 즉 한계저감비용을 계산하여 각 지역 내 업종 간 거래, 두 지역 사이의 동일 업종 간 탄소 배출권거래 등에 대한 비용절감 효과를 비교, 분석한다. 에너지 고효율 생산시설 및 친환경 생산공정의 투자를 통한 CO2 감축의 잠재적 성과를 분석하기 위하여 각 지역 제조업의 자본과 에너지 간 대체가능성을 측정한 후 두 지역을 비교한다.
- 배출권거래 등에 대한 비용절감 효과를 비교, 분석하였다. 또한 지역별 자본과 에너지의 대체가능성을 측정하여 자본투자에 대한 CO2 감축의 잠재적 성과정도를 타진하였다.
- 각 지역의 제조업 업종별 CO2 암묵가격(shadow price), 즉 한계저감비용을 계산하여 각 지역 내 업종 간 거래, 두 지역 사이의 동일 업종 간 탄소 배출권거래 등에 대한 비용절감 효과를 비교, 분석한다. 에너지 고효율 생산시설 및 친환경 생산공정의 투자를 통한 CO2 감축의 잠재적 성과를 분석하기 위하여 각 지역 제조업의 자본과 에너지 간 대체가능성을 측정한 후 두 지역을 비교한다.3)
- 중국 정부는 12차 5개년 계획(2011∼2015)에서 ‘녹색, 저탄소 발전’ 개념을 도입하여 비화석연료의 비중 확대, 에너지집약도 및 탄소집약도 저감 목표를 제시하였다. 이 과정에서 산업계의 생산비용 부담을 완화시키기 위하여 경제적 유인수단으로서 탄소배출권거래제의 단계적 도입을 추진하기로 하였으며, 우선 북경, 중경 등 7개 시범지역을 선정하여 탄소배출거래 실행 계획에 착수하였다.
- 북경시는 전국 최초 탄소배출권거래 시범지역으로 지정된 바, 2013년부터 정기적으로 배출권거래를 운영, 가동할 계획이다. 이를 위하여 2012년 탄소배출권 전자플랫폼시스템을 구축하였으며, 전국 단위의 탄소배출권 거래 및 등록 시스템 구축, 교역 플랫폼 및 관리, 감독체계를 마련하기로 하였다. 배출권거래 시범지역의 확대를 위하여 총량 감축 대상인 이산화탄소의 직접배출권과 함께 간접배출권 거래까지 종합하여 실시하고 있으며 여기서 간접배출은 현재 북경시에서 소비되는 전력 2/3은 외부 지역에서 구입한 것으로 이들 지역의 전력 생산과정에서 발생하는 이산화탄소 배출량이다.
- 중국 정부의 ‘저탄소 지속가능한 성장’을 추진하는 데 있어서 비용효과적인 CO2 감축 여부가 관건인 만큼 본 논문에서는 탄소배출권거래 시범지역인 북경시와 중경시에 소재한 각 제조업 24개 부문을 대상으로 투입물거리함수를 추정하여 지역별, 업종별 생산효율성 제고를 통한 CO2 잠재 감축량을 추산하고, CO2 암묵가격을 도출하여 각 지역 내 업종 간, 두 지역의 동일 업종 간 CO2 배출권거래 등에 대한 비용절감 효과를 비교, 분석하였다.
대상 데이터
- 또한 ‘온실가스 배출규제 업무방안’을 통하여 CO2 배출을 억제하는 데 있어서 시장메커니즘의 정책수단을 점진적으로 도입할 것을 선언하였다. 그 가운데 대표적으로 탄소배출권 거래시장의 단계적 도입을 들 수 있는데 2015년까지 하나의 통일된 전국체제 구축을 목표로 북경, 중경, 상해, 천진, 심천, 호북성, 광동성 등 7개 시범지역을 대상으로 탄소배출거래 실행 계획에 착수하였다.2) 선정 배경으로는 천진시, 중경시, 호북성, 광동성 등의 경우 다른 지역에 비해 에너지집약 산업이 상대적으로 많이 입지되어 있고, 북경시, 상해시, 심천시 등은 비록 에너지집약 산업의 집중도는 낮으나 상대적으로 발전 속도가 빠르고 건물들의 밀집도가 높아서 에너지 절약과 온실가스 배출저감에 대한 필요성이 제기되었다.
- 본 논문에서는 북경시, 중경시의 제조업을 대상으로 지역별 투입물거리함수를 추정하는 데 있어서 제조업 24개 부문으로 구성되어 있는 2010년도 횡단면자료를 사용하였다. CO2 배출량(u)을 제외한 모든 변수에 대한 통계자료의 출처는 ｢북경시통계연감｣과 ｢중경시통계연감｣이다.
- 기업별 탄소배출 총량제를 실시함과 동시에 기업의 에너지 사용을 제한할 계획이며, 이를 위해 먼저 탄소배출권 거래 대상기업을 지정하고, 기업별로 탄소배출 연간 한도를 배분할 예정이다. 주요 대상기업에는 지역내 에너지 기업 및 중공업 기업, 특히 에너지 다소비 업종인 알루미늄, 철강 관련 기업을 집중적으로 포함시켰다.
이론/모형
- Aigner and Chu(1968)을 따라서 선형계획(linear programming)기법을 사용하여 (7)의 계수들을 추정한다. 목적함수를 ∑n[lnD(yn,xn)-ln1]로 설정하고 단조성, 동차성 등 제반 제약조건들을 충족시키면서 최소화를 추구한다.
성능/효과
- 35로서 가장 낮았으며 화합물 및 화학제품, 고무제품, 출판 및 인쇄 산업 등이 그 다음을 이었다. 0.5미만의 TE를 나타낸 음료품, 식료품, 방직 및 신발 산업 등도 상대적으로 생산 효율성이 저조하였다. 24개 제조업 부문 전체의 평균 TE는 0.
- 그 가운데 대표적으로 탄소배출권 거래시장의 단계적 도입을 들 수 있는데 2015년까지 하나의 통일된 전국체제 구축을 목표로 북경, 중경, 상해, 천진, 심천, 호북성, 광동성 등 7개 시범지역을 대상으로 탄소배출거래 실행 계획에 착수하였다.2) 선정 배경으로는 천진시, 중경시, 호북성, 광동성 등의 경우 다른 지역에 비해 에너지집약 산업이 상대적으로 많이 입지되어 있고, 북경시, 상해시, 심천시 등은 비록 에너지집약 산업의 집중도는 낮으나 상대적으로 발전 속도가 빠르고 건물들의 밀집도가 높아서 에너지 절약과 온실가스 배출저감에 대한 필요성이 제기되었다.
- 5미만의 TE를 나타낸 음료품, 식료품, 방직 및 신발 산업 등도 상대적으로 생산 효율성이 저조하였다. 24개 제조업 부문 전체의 평균 TE는 0.69이었는데, 이는 북경시 제조업 기업들이 생산 효율성의 극대화를 통하여 기술적으로 가장 효율적인 영역(즉, 등량곡선 상)에서 조업을 한다면 산출물 감소 없이 모든 생산요소의 투입량을 평균적으로 동시에 최대 31%까지 줄일 수 있음을 의미한다.
- <표 5>에서 알 수 있듯이 생산효율성 향상을 통한 CO2 잠재 감축효과가 가장 큰 산업은 비금속광물과 화합물 및 화학제품 산업이며 각각 246만 톤과 112만 톤을 기록하였다.8) 이 두 산업의 CO2 잠재 감축량은 북경시 제조업 총 집계량(516만 톤)의 70%에 이른다.
- 9) 본 논문의 북경시, 중경시 제조업에 대한 평균 CO2 한계저감비용 추정치와 선행 연구 결과와 비교하면 에서 알 수 있듯이 분석 국가, 대상에 따라 차이가 나는데 중국 제조업, 발전산업 자료를 사용한 경우 CO2 암묵가격은 3.1, 3.23달러/톤으로서 본 논문 결과와 유사하나, 지역(성)을 분석 대상으로 한 경우에는 17.6-73.1달러/톤의 범위를 보였다.
- 자본과 에너지의 관계는 북경시와 마찬가지로 다른 투입요소에 비해 대체가능성이 상대적으로 떨어지며, 에너지에 대한 자본의 대체가능성이 그 반대 방향보다 더 용이하였다. 두 지역 간 Mek을 비교하면 북경시에서의 에너지에 대한 자본의 대체가능성이 상대적으로 높음에 따라 자본 투자확대로 인한 CO2 감축의 기대효과는 그 가능성에서 북경시가 더 높을 것으로 예측된다. 에너지는 노동을 비교적 쉽게 대체할 수 있으나 노동이 에너지를 대체하는 정도는 그보다 못 미치는 것으로 나타났다.
- <표 7>은 식 (6)으로부터 계산한 지역별 제조업에 대한 투입요소 간 간접 Morishima 대체탄력성의 평균 추정값을 보여주고 있다. 먼저 북경시의 경우 자본과 노동 간 대체탄력성 양 방향 모두 상대적으로 낮게 추정됨에 따라 두 투입요소 간 대체가능성이 비교적 높은 가운데, 자본이 노동을 상대적으로 더 쉽게 대체할 수 있는 것으로 나타났다.11) 이에 반해 자본과 에너지는 다른 요소 간 관계와 비교하여 대체가능성이 상대적으로 떨어지지만 두 요소 간 상호 관계에 있어서는 자본이 에너지를 대체하는 가능성이 그 반대 방향보다 상대적으로 더 높았다.
- 만약 두 지역 간 동일 업종끼리 탄소배출권 거래가 이루어진다면 코크스 및 석유가공, 방직 및 신발, 비금속광물 산업 등에서 CO2 단위 감축비용을 상대적으로 더 크게 낮출 수 있을 것이다. 북경시 제조업에서의 에너지에 대한 자본의 대체가능성이 중경시 보다 상대적으로 더 높게 측정됨에 따라 자본 투자확대로 인한 CO2 감축의 기대효과 가능성은 북경시가 더 높게 나타났다.
- 이 가운데 비금속광물, 화합물 및 화학제품 두 산업이 차지하는 비중은 북경시와 중경시에서 70%와 86%를 각각 기록하였다. 북경시, 중경시 제조업 업종별 CO2 한계저감비용을 추정한 결과 각각 평균 3.86달러/톤, 4.97달러/톤으로 추정되었다. 지역별로 CO2 암묵가격이 상대적으로 높은 고무제품(북경시), 코크스 및 석유가공(중경시), 비금속광물(북경시, 중경시) 산업 등이 탄소배출권 거래를 통한 CO2 한계 저감비용의 절감효과를 극대화시킬 수 있는 것으로 조사되었다.
- 이에 반해 영상 및 통신장비를 비롯하여 사무 및 회계용 기계, 교통운송설비, 전기기계 및 장비 산업 등 7개 산업의 #는 1달러/톤에도 못 미치는 양상이다. 북경시에서 탄소배출권 시장이 운영되어 제조업 업종 간 CO2 거래가 이루어진다면 한계 저감비용이 가장 높은 두 산업 고무제품, 비금속광물(14.42달러/톤) 제조업 기업들은 이들 7개 산업의 기업과 배출권 거래를 통하여 CO2 한계저감비용의 절감효과를 극대화시킬 수 있을 것으로 판단된다. 일반적으로 두 기업 간 배출권거래가 성립하려면 거래가격이 두 기업의 한계저감비용 사이에서 결정되어야 하며 한계비용의 차이가 클수록 배출저감의 사회적비용은 감소한다.
- 86달러/톤으로 추산되었다. 비금속광물, 방직 및 신발 산업도 CO2 1톤 저감하는 데 10달러 이상의 상대적으로 높은 비용이 드는 것으로 나타났다. 이에 반해 영상 및 통신장비를 비롯하여 사무 및 회계용 기계, 교통운송설비, 전기기계 및 장비 산업 등 7개 산업의 #는 1달러/톤에도 못 미치는 양상이다.
- 7로서 북경시와 비교하여 미세하게 우위를 보였다. 생산효율성 제고를 통한 제조업 총 CO2 잠재 감축량은 북경시보다 3배 이상 많은 1,704만 톤에 달하였으며 이 가운데 비금속광물과 화합물 및 화학제품 두 산업이 86%를 차지하였다. 이는 이들 두 산업에서의 연료 사용량이 북경시보다 월등히 많기 때문이다.
- 두 지역 간 Mek을 비교하면 북경시에서의 에너지에 대한 자본의 대체가능성이 상대적으로 높음에 따라 자본 투자확대로 인한 CO2 감축의 기대효과는 그 가능성에서 북경시가 더 높을 것으로 예측된다. 에너지는 노동을 비교적 쉽게 대체할 수 있으나 노동이 에너지를 대체하는 정도는 그보다 못 미치는 것으로 나타났다.
- 중경시 제조업 역시 자본과 노동은 비교적 수월하게 대체가능한 것으로 추정되었으며 북경시와는 달리 양 방향 대체가능성에서 거의 차이가 나지 않았다. 자본과 에너지의 관계는 북경시와 마찬가지로 다른 투입요소에 비해 대체가능성이 상대적으로 떨어지며, 에너지에 대한 자본의 대체가능성이 그 반대 방향보다 더 용이하였다. 두 지역 간 Mek을 비교하면 북경시에서의 에너지에 대한 자본의 대체가능성이 상대적으로 높음에 따라 자본 투자확대로 인한 CO2 감축의 기대효과는 그 가능성에서 북경시가 더 높을 것으로 예측된다.
- 21달러/톤으로서 한계저감비용이 가장 낮았으며, 북경시에서 #가 가장 낮은 4개 산업은 중경시에서도 저감비용이 1달러/톤보다 적었다. 제조업 평균은 1톤의 CO2를 저감하는 데 북경시보다 1.1달러 많은 5달러 가까이 소요되는 것으로 계산되었다.9) 본 논문의 북경시, 중경시 제조업에 대한 평균 CO2 한계저감비용 추정치와 선행 연구 결과와 비교하면 <표 6>에서 알 수 있듯이 분석 국가, 대상에 따라 차이가 나는데 중국 제조업, 발전산업 자료를 사용한 경우 CO2 암묵가격은 3.
- 한국이나 일본, EU를 연구한 경우 14달러/톤 이상으로 추정되었다. 중경시 제조업 내 산업 간 탄소배출권 거래가 실시되면 CO2 한계저감비용이 상대적으로 높은 코크스 및 석유가공과 비금속광물 산업 등은 1달러/톤 미만의 7개 산업과 거래를 통하여 북경시에서보다 한계저감비용을 더 많이 낮출 수 있는 것으로 나타났다. 두 지역 간 산업별 #의 표준편차를 비교한 결과 각 지역 내 제조업 업종 간 탄소배출권거래의 한계저감비용 절감효과는 평균적으로 중경시가 더 클 것으로 예상된다.
- 지역별로 CO2 암묵가격이 상대적으로 높은 고무제품(북경시), 코크스 및 석유가공(중경시), 비금속광물(북경시, 중경시) 산업 등이 탄소배출권 거래를 통한 CO2 한계 저감비용의 절감효과를 극대화시킬 수 있는 것으로 조사되었다. 지역 제조업 간 비교에서는 산업별 CO2 암묵가격의 표준편차가 상대적으로 더 큰 중경시가 탄소배출권 도입의 비용효과성에서 북경시보다 비교 우위를 점할 것으로 나타났다. 만약 두 지역 간 동일 업종끼리 탄소배출권 거래가 이루어진다면 코크스 및 석유가공, 방직 및 신발, 비금속광물 산업 등에서 CO2 단위 감축비용을 상대적으로 더 크게 낮출 수 있을 것이다.
- 97달러/톤으로 추정되었다. 지역별로 CO2 암묵가격이 상대적으로 높은 고무제품(북경시), 코크스 및 석유가공(중경시), 비금속광물(북경시, 중경시) 산업 등이 탄소배출권 거래를 통한 CO2 한계 저감비용의 절감효과를 극대화시킬 수 있는 것으로 조사되었다. 지역 제조업 간 비교에서는 산업별 CO2 암묵가격의 표준편차가 상대적으로 더 큰 중경시가 탄소배출권 도입의 비용효과성에서 북경시보다 비교 우위를 점할 것으로 나타났다.
- 중경시 제조업에서는 TE=1인 산업의 수가 북경시보다 적은 5개로 나타났다. 특히 코크스 및 석유가공, 비철금속, 전기기계 및 장비, 영상 및 통신장비 산업 등은 두 지역 모두 생산효율성 100%를 보였다. TE가 가장 낮은 산업은 교통운송설비 부문이며 비금속광물, 화합물 및 화학제품이 그 뒤를 이었다.
후속연구
- 5 온실가스 배출 제한 및 저탄소시범 업무 방안’을 발표하였다. 기업별 탄소배출 총량제를 실시함과 동시에 기업의 에너지 사용을 제한할 계획이며, 이를 위해 먼저 탄소배출권 거래 대상기업을 지정하고, 기업별로 탄소배출 연간 한도를 배분할 예정이다. 주요 대상기업에는 지역내 에너지 기업 및 중공업 기업, 특히 에너지 다소비 업종인 알루미늄, 철강 관련 기업을 집중적으로 포함시켰다.
- 또한 ‘온실가스 배출규제 업무방안’을 통하여 CO2 배출을 억제하는 데 있어서 시장메커니즘의 정책수단을 점진적으로 도입할 것을 선언하였다.
- 또한 기업의 탄소 저감기술에 대한 R&D 유도를 위하여 정책지원을 실시할 계획이다.
- 지역 제조업 간 비교에서는 산업별 CO2 암묵가격의 표준편차가 상대적으로 더 큰 중경시가 탄소배출권 도입의 비용효과성에서 북경시보다 비교 우위를 점할 것으로 나타났다. 만약 두 지역 간 동일 업종끼리 탄소배출권 거래가 이루어진다면 코크스 및 석유가공, 방직 및 신발, 비금속광물 산업 등에서 CO2 단위 감축비용을 상대적으로 더 크게 낮출 수 있을 것이다. 북경시 제조업에서의 에너지에 대한 자본의 대체가능성이 중경시 보다 상대적으로 더 높게 측정됨에 따라 자본 투자확대로 인한 CO2 감축의 기대효과 가능성은 북경시가 더 높게 나타났다.
- 11) 이에 반해 자본과 에너지는 다른 요소 간 관계와 비교하여 대체가능성이 상대적으로 떨어지지만 두 요소 간 상호 관계에 있어서는 자본이 에너지를 대체하는 가능성이 그 반대 방향보다 상대적으로 더 높았다. 자본과 에너지의 대체가능성 특히 에너지에 대한 자본의 대체가능성이 높을 경우 에너지 집약도가 높은 산업이(에너지 효율화) 자본 시설에 투자를 확대하고 에너지 사용을 줄임으로써 CO2 발생량을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라 자본투자로 인한 체화된 기술혁신이 이루어지게 되면 생산성 향상을 도모할 수 있을 것이다. 노동과 에너지의 관계를 살펴보면 Mle가 음수로서 이는 에너지가 노동을 대체할 수 있음을 의미하며, Mel 역시 비교적 낮게 추정되어 에너지에 대한 노동의 대체가능성 또한 높았다.
- 중경시 에너지집단(重庆能源集团)은 현재 자체 R&D를 통해 설치한 기술설비를 활용하여 연간 1만 3,000톤의 탄소배출량을 감축하고 향후 탄소 저감기술에 대한 연구를 지속적으로 추진할 예정이다.
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