[논문]신재생에너지의 R&D 생산성과 배출권거래제의 연관관계 분석: OECD 특허데이터를 중심으로

김수이

doi:10.15266/kerea.2013.22.1.053

신재생에너지의 R&D 생산성과 배출권거래제의 연관관계 분석: OECD 특허데이터를 중심으로
The Analysis on the Relationship between R&D Productivity of Renewable Energy and Emission Trading Scheme; Using OECD Patent Data 원문보기

자원·환경경제연구 = Environmental and resource economics review, v.22 no.1, 2013년, pp.53 - 76

김수이 (홍익대학교 상경대학 상경학부)

초록
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본 연구는 신재생에너지의 R&D 생산성과 배출권거래제의 연관관계를 OECD의 국가별 특허건수와 R&D 투입액 데이터를 사용하여 분석하였다. 즉 배출권거래제의 실시 전후하여 이러한 R&D 생산성이 실질적으로 향상되었는지를 살펴봄으로써 배출권거래제가 신재생에너지 연구개발 성과를 촉진하였는지를 계량경제학적으로 분석한 것이다. 본 연구에 사용한 분석 방법은 Hausman et al. (1984)가 제시한 Negative Binomial Models을 사용하였다. 분석결과에 의하면 배출권거래제가 신재생에너지의 R&D생산성을 향상시키는 것으로 나타났으며, 이는 99%의 신뢰구간에서 유의한 것으로 나타났다. 또한 부속서 I국가인가의 여부가 신재생에너지의 R&D생산성을 더욱 촉진하는 것으로 나타났다. 본 연구는 단순한 신재생에너지에 대한 연구개발투자의 상호 비교를 통하여 시사점을 도출하기 보다는 실질적인 R&D 생산성을 배출권거래제와 상호 연계하여 분석하였다는 점에서 의의가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper analyzed on the relationship between R&D productivity of renewable energy and the Emissions Trading Scheme using OECD's country-specific patents and R & D input data. We empirically tested whether this R & D productivity has been substantially improved before and after the implementation of the emissions trading scheme and whether emission trading scheme has been promoted technology progress of renewable energy. Analytical methods used in this study, Negative Binomial Models which was proposed by Hausman et al. (1984). According to the results of this analysis, the R & D productivity of renewable energy was improved by emissions trading scheme, which was statistically significant at the 99% confidence interval [CI]. The R&D productivity of renewable energy was higher in Annex I countries. This research is significant in that R&D productivity was analyzed in associated with the emission trading scheme rather than it was analyzed by simply comparing R&D productivity.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만 신재생에너지의 시장 확대가 신재생에너지의 기술혁신으로 바로 이어질지는 미지수다. 따라서 본 연구는 온실가스 배출권거래제라는 특정 환경정책이 신재생에너지의 기술혁신으로 이어질 수 있는가에 대한 실증 분석이다. 특히 온실가스 감축과 관련된 다양한 국제환경과 배출권거래제라는 특정한 정책에 대한 상호연관하에서 분석한 연구는 본 연구가 처음 시도하는 바이다.
본 연구에서는 신재생에너지의 기술혁신 구체적으로는 신재생에너지 기술 특허의 생산성에 영향을 미치는 다양한 요인들을 살펴보았다. 본 연구에서는 R&D생산성에 영향을 미치는 요인으로 전력가격, R&D투자액 등 기술적이고 경제적인 특성 뿐만 아니라 배출권거래제 실시여부, 교토의정서 부속서 I국가인가의 여부, G7국가 여부 등의 정책적인 요인들을 아울러 고려하였다는데 그 의의가 있다.
(2010)에 의하면 온실가스 감축에 대한 노력들은 신재생에너지에 대한 투자를 가져왔다. 본 연구의 목적은 온실가스 배출권거래제가 단순히 온실가스 감축의 수단으로서 뿐만 아니라 신재생에너지의 기술혁신에 기여할 수 있는가에 초점이 맞추어져 있다.
Brunnermeier and Cohen (2003)은 Jaffe and Palmer (1997)의 연구에서 혁신의 지표를 “환경 특허(envoronmental patents)”에 한정하였다. 이 연구에서는 미국의 제조업 데이터를 사용하였으며, 배출량 감축은 국내 규제당국에서만 기인하는 것이 아니라 국제적인 경쟁에서도 기인한다는 것을 고려하였다. 그들은 국제적인 경쟁이 환경적인 혁신을 가속화한다는 것을 발견하였다.
특히 OECD 패널데이터를 사용하여 배출권거래제와 신재생에너지 기술개발과의 연관성에 대한 분석은 본 연구에서 처음 시도되는 바이다. 2015년부터 온실가스 배출권거래제가 한국에서도 도입될 예정이므로 배출권거래제와 신재생에너지의 기술혁신과의 연관성은 향후 국내 배출권거래제 정책과 신재생에너지 정책 설계에 유익한 시사점을 줄 것으로 보인다.
따라서 본 연구는 온실가스 배출권거래제라는 특정 환경정책이 신재생에너지의 기술혁신으로 이어질 수 있는가에 대한 실증 분석이다. 특히 온실가스 감축과 관련된 다양한 국제환경과 배출권거래제라는 특정한 정책에 대한 상호연관하에서 분석한 연구는 본 연구가 처음 시도하는 바이다. 본 연구에서는 신재생에너지에 대한 R&D데이터가 가능한 OECD 28개국을 대상으로 하여 패널데이터를 구축하였다.

가설 설정

그리고 이때 모수 λit는 계수(parameters)가 (γ, δ)인 감마분포(Gamma Distribution)를 따른다고 가정한다.
셋째, 전력가격 역시 신재생에너지 혁신 인센티브를 가속화할 것이다. 신재생에너지 수요는 전력가격이 상승하면 상승할수록 증가할 것이다.
셋째, 전력가격 역시 신재생에너지 혁신 인센티브를 가속화할 것이다. 신재생에너지 수요는 전력가격이 상승하면 상승할수록 증가할 것이다. 대부분의 각 국가의 실정을 보면 신재생에너지 발전단가가 다른 에너지원에 의한 발전단가보다도 훨씬 높다.
전력가격은 IEA의 “Energy Prices and Taxes”데이터 중에서 가정용 전력가격을 이용하기로 한다.

제안 방법

그리고 신재생에너지 R&D스톡이 동 특허에 영향을 미친다는 기본적인 설정하에 배출권거래제라는 구체적인 정책변수를 도입하였다. 그 외에도 교토의정서 부속서 I 국가인가의 여부, G7국가인가의 여부 등 정책변수를 아울러 고려하였다.
그리고 신재생에너지 R&D스톡이 동 특허에 영향을 미친다는 기본적인 설정하에 배출권거래제라는 구체적인 정책변수를 도입하였다.
그리고 혁신의 지표로서 R&D지출과 특허 모두를 고려하였다.
이상에서 우리나라를 비롯한 OECD국가들의 신재생에너지 R&D 투자현황, 그리고 R&D 기술성과를 특허데이터를 중심으로 살펴보았다.
한 국가의 혁신 능력을 구체적으로 측정하는 것은 매우 어려운 문제이지만 본 연구에서는 각국의 R&D지출액을 기반으로 하여 신재생에너지의 R&D 자본스톡을 추정하였다.

대상 데이터

신재생에너지에 대한 배출권거래제의 R&D효과성에 대한 분석결과는 <표 7>에 제시된 바와 같다. 독립변수(independant variable)의 조합에 따라서 총 8개의 모델을 설정하였다³⁾. 전체 모형에 걸쳐서 Wald X²값을 비교해본 결과 모든 모형이 95% 유의수준에서 유효한 것으로 나타났다.
본 연구에서 사용한 변수에 대한 기본적인 데이터는 에서 보는 바와 같이 대부분 OECD 및 IEA데이터에서 추출하였다.
본 연구에서는 신재생에너지에 대한 R&D데이터가 가능한 OECD 28개국을 대상으로 하여 패널데이터를 구축하였다.
Lanjauw and Mody (1996)은 특허건수와 거시적인 수준의 오염감축비용의 측면에서 추정한 환경정책의 정도에 대한 상관관계를 분석하였다. 분석대상은 일본, 미국, 독일로 한정되었으며, 분석기간은 1971년에서 1988년까지를 대상으로 하였다. 이 분석에서 1-2년의 시차를 두고 오염감축비용이 특허건수에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

이론/모형

본 연구에 사용한 분석 방법은 Hausman et al.(1984)가 제시한 negative binomial model을 사용하기로 한다. 내생변수(dependant variable)가 특허와 같은 count 변수의 경우에는 Poisson model 혹은 negative binomial model을 사용하고 있다.
그외에도 본 연구에서는 특허건수에 가장 중요한 영향을 미치는 요소로서 R&D 스톡을 Grossman & Helpman (1995)가 제시한 방법으로 직접 산출하였다.
이 경우에 만약 Poisson 모형으로 추정할 경우, 분산을 과소 추정하여 이로 인해 가설 검정에서 낮은 검정력을 가지게 된다. 따라서 본 연구에서는 과다산포문제(overdispersion problem)와 횡단면 자료에서의 이질성을 고려한 Neagative binomial 모형을 이용하였다. Johnstone & Hascic (2008)의 경우에도 negative binomial model을 사용하고 있다.
본 연구에서는 구체적으로 Grossman &Helpman (1995)이 제시한 방법으로 구한다.

성능/효과

그리고 국내 산업부문 중에서 전력부문에 할당되는 배출권도 가장 많을 것으로 사료 된다.¹⁾ 신재생에너지는 전력의 안정적 공급이라는 측면도 있지만 기후변화 대응과 관련하여 전력부문의 온실가스 감축 수단으로 가장 많이 활용되고 있으며, 우리나라도 RPS라는 제도를 통해 신재생에너지 의무보급비율을 단계적으로 확대하고 있다. Popp et al.
각 변수별 계수값을 살펴보면, R&D투자 스톡의 경우, 이 변수의 값이 증가할수록 특허건수가 증가하는 것으로 나타났다.
넷째, OECD국가의 R&D 자본 스톡을 보면 G7국가와 다른 국가와의 격차가 매우 큼을 알 수 있다.
다섯째, 교토의정서 부속서 I 국가의 경우에는 온실가스 감축 의무부담국이다. 따라서 이러한 국가들은 온실가스를 감축시키기 위하여 비교적 이른 시기부터 신재생에너지 개발 및 보급에 적극적으로 임하고 있다.
둘째, 전력소비량은 시장의 크기를 의미한다. 즉 전력시장의 크기가 크면 클수록 신재생에너지에 대한 수요도 증가할 것으로 예상된다.
본 연구에서는 R&D생산성에 영향을 미치는 요인으로 전력가격, R&D투자액 등 기술적이고 경제적인 특성 뿐만 아니라 배출권거래제 실시여부, 교토의정서 부속서 I국가인가의 여부, G7국가 여부 등의 정책적인 요인들을 아울러 고려하였다는데 그 의의가 있다.
분석결과에 의하면, 배출권거래제 실시 여부가 신재생에너지의 기술혁신을 촉진시키는 것으로 실증적으로 분석되었다. 따라서 배출권거래제는 단지 온실가스 감축 규제수단으로서 뿐만 아니라 신재생에너지 기술혁신을 통한 부차적인 온실가스 감축도 기대할 수 있다.
분석대상은 일본, 미국, 독일로 한정되었으며, 분석기간은 1971년에서 1988년까지를 대상으로 하였다. 이 분석에서 1-2년의 시차를 두고 오염감축비용이 특허건수에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 하지만 이 분석에서는 기술혁신에 영향을 미치는 다른 요소들을 충분히 고려하지 않았다.
이 연구에서는 더 강도 높은 환경정책이 R&D를 증가시키는 것으로 나타났다.
(2011)에서는 신재생에너지기술과 환경정책과의 관계를 윈드터빈(Wind Turbines)의 사례를 통하여 분석하였다. 이 연구에서는 환경세 수입(Environmental Tax Revenues)이 윈드터빈의 특허건수에 매우 높은 영향을 미친다는 결과를 발견하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이 신재생에너지에 대한 기술혁신은 R&D스톡, 전력가격, 배출권거래제 실시여부, 교토의정서 부속서 I 국가인가의 여부, G7국가 여부에 따라서 영향을 받는다고 할 수 있으며, 전력가격에 따라서 기술혁신이 가장 큰 영향을 받았으며, 그 외 배출권거래제 실시여부, 부속서 I국가인가의 여부에 따라서 많은 영향을 받았다.
이상에서 살펴본 바와 같이 우리나라는 미국, 독일, 프랑스, 이탈리아, 일본 등 주요 선진국들에 비해서는 신재생에너지에 대한 R&D 투자가 늦었지만, 최근에 들어서 과감히 신재생에너지에 대한 R&D투자를 확대하여 2010년 현재 전체 OECD의 신재생에너지 R&D투자액의 6.79%를 차지하였다는 사실은 주목할 만하다.
독립변수(independant variable)의 조합에 따라서 총 8개의 모델을 설정하였다³⁾. 전체 모형에 걸쳐서 Wald X²값을 비교해본 결과 모든 모형이 95% 유의수준에서 유효한 것으로 나타났다. 특히 모델 I을 제외하고는 모든 모형에서 99% 유의수준에서 유의한 것으로 나타났다.
첫째, 신재생에너지 R&D 자본 스톡은 신재생에너지의 특허 즉 혁신에 가장 많은 영향을 미칠 것으로 예상된다.
각 변수별 계수값을 살펴보면, R&D투자 스톡의 경우, 이 변수의 값이 증가할수록 특허건수가 증가하는 것으로 나타났다. 특히 모형 I은 95% 유의수준에서, 모형 II, 모형 III, 모형 IV, 모형 V에서는 99% 유의수준에서 유의한 것으로 나타났다. 특히 모형 II, 모형 III, 모형 IV에서는 계수값이 0.

후속연구

특히 OECD 패널데이터를 사용하여 배출권거래제와 신재생에너지 기술개발과의 연관성에 대한 분석은 본 연구에서 처음 시도되는 바이다. 2015년부터 온실가스 배출권거래제가 한국에서도 도입될 예정이므로 배출권거래제와 신재생에너지의 기술혁신과의 연관성은 향후 국내 배출권거래제 정책과 신재생에너지 정책 설계에 유익한 시사점을 줄 것으로 보인다.
본 연구의 한계점은 신재생에너지 정책에 대하여 명시적으로 분석하지 않았다는 것이다. 신재생에너지 정책은 각 국가별로 상이한 정책을 추진하고 있으며, G7국가나 Annex I 국가의 경우 비교적 신재생 보급정책이 잘 추진되고 있는 것으로 간주할 수 있다.
신재생에너지 정책은 각 국가별로 상이한 정책을 추진하고 있으며, G7국가나 Annex I 국가의 경우 비교적 신재생 보급정책이 잘 추진되고 있는 것으로 간주할 수 있다. 신재생에너지 정책에 대한 정량화로 인한 효과분석은 추후 과제로 남겨두기로 한다.
이 결과에 의하면 R&D변수와 CELE간에 상관계수값이 0.9682로 거의 1에 가까워 다중 공선성이 존재할 가능성이 높아 차후 분석에서는 CELE변수를 내생변수에서 제외하고 분석하기로 한다.
그리고 부속서 I국가의 경우에 전반적으로 신재생에너지의 기술혁신이 높게 나타나고 있다. 이는 당연한 결과로 여겨질 수 있지만 향후 온실가스 감축 의무국가가 증대할 경우 신재생에너지에 대한 기술혁신이 더욱 가속화되리라고 예측할 수 있다. 그 외에도 전력가격이 높을수록 신재생에너지의 기술혁신이 높게 나타나고 있다.
향후 온실가스 감축 의무 부담국이 늘어날 경우 전세계 신재생에너지 수요는 더욱 확대될 것으로 예상되며, 신재생에너지 기술개발 경쟁은 더욱 치열해질 것으로 예상된다. 우리나라의 기후변화 대응정책 차원에서 입법화된 온실가스 배출권거래제는 환경규제수단으로서의 역할뿐만 아니라 신재생에너지의 기술혁신에도 일정부문 기여할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라는 언제 온실가스 배출권거래제를 입법화하였는가?	우리나라는 2011년 온실가스 배출권거래제를 입법화하였으며, 온실가스 배출권 거래제 시행령이 2012년 말 국회를 통과하였다. 이러한 법률안에 의해 우리나라는 2015년부터 온실가스 배출권거래제를 실시할 예정이다.
	우리나라는 언제 온실가스 배출권거래제를 실시할 예정인가?	우리나라는 2011년 온실가스 배출권거래제를 입법화하였으며, 온실가스 배출권 거래제 시행령이 2012년 말 국회를 통과하였다. 이러한 법률안에 의해 우리나라는 2015년부터 온실가스 배출권거래제를 실시할 예정이다. 이러한 온실가스 배출권거래제라는 제도가 실질적으로 온실가스를 감축하는 정책으로서의 실효성을 거둘 것으로 예상되고 있다.
	배출권거래제가 온실가스 감축 기술혁신도 촉진할 것으로 이론적으로 알려져 있는 이유는?	이러한 온실가스 배출권거래제라는 제도가 실질적으로 온실가스를 감축하는 정책으로서의 실효성을 거둘 것으로 예상되고 있다. 그러나 이러한 가시적인 온실가스 감축이외에 배출권거래제를 통한 기술혁신을 통한 온실가스 감축도 예상할 수 있다. 따라서 배출권거래제는 온실가스 감축 기술혁신도 촉진할 것으로 이론적으로 알려져 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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