본 논문은 이산화탄소 배출량과 소득과의 비선형적인 관계를 시간변동계수를 갖는 공적분모형으로 추정하였다. 특히 이산탄소배출량의 소득효과를 시간에 따라 서서히 변하는 것으로 모형화하였고, 이를 비모수적 방법을 이용하여 추정하였다. 추정결과 선진국의 경우 소득탄력성이 시간에 대해 감소하는 것으로 추정된 반면에 개발도상국의 소득탄력성은 시간에 따라 점차 증가하는 것으로 추정되었다. 이 같은 결과는 경제 발전단계에 따라 소득이 이산화탄소 배출량에 미치는 영향이 다르다는 환경쿠즈네츠곡선에서 의미하는 것과 일치하는 결과이고, 또한 기후변화협약과 교토의정서 상에서 의무준수 대상국(Annex I)과 Non-Annex I 국가 구분이 필요하다는 것을 반증한다. 이러한 차이는 선진국에 비하여 개도국의 경우 소득에 따른 이산화탄소 배출이 상대적으로 더욱 가속화될 수 있음을 의미하며, 이는 기후변화협약 상에서 개도국에 대한 기술이전 및 재정지원이 지속적으로 필요하다는 것에 대한 근거로 활용될 수 있다.
본 논문은 이산화탄소 배출량과 소득과의 비선형적인 관계를 시간변동계수를 갖는 공적분모형으로 추정하였다. 특히 이산탄소배출량의 소득효과를 시간에 따라 서서히 변하는 것으로 모형화하였고, 이를 비모수적 방법을 이용하여 추정하였다. 추정결과 선진국의 경우 소득탄력성이 시간에 대해 감소하는 것으로 추정된 반면에 개발도상국의 소득탄력성은 시간에 따라 점차 증가하는 것으로 추정되었다. 이 같은 결과는 경제 발전단계에 따라 소득이 이산화탄소 배출량에 미치는 영향이 다르다는 환경쿠즈네츠곡선에서 의미하는 것과 일치하는 결과이고, 또한 기후변화협약과 교토의정서 상에서 의무준수 대상국(Annex I)과 Non-Annex I 국가 구분이 필요하다는 것을 반증한다. 이러한 차이는 선진국에 비하여 개도국의 경우 소득에 따른 이산화탄소 배출이 상대적으로 더욱 가속화될 수 있음을 의미하며, 이는 기후변화협약 상에서 개도국에 대한 기술이전 및 재정지원이 지속적으로 필요하다는 것에 대한 근거로 활용될 수 있다.
This paper intends to test the non-linear relationship between $CO_2$ emissions and income by employing cointegration model of the time-varying income elasticity. We select France, UK, Italy, Japan, US, China, India, Mexico and Korea and use non-parametric time series analysis on each cou...
This paper intends to test the non-linear relationship between $CO_2$ emissions and income by employing cointegration model of the time-varying income elasticity. We select France, UK, Italy, Japan, US, China, India, Mexico and Korea and use non-parametric time series analysis on each country in order to estimate its own effect of income on $CO_2$ emission. The main results indicate that the $CO_2$ emission-income elasticities vary over time and the income elasticities of the Annex I countries tend to be higher in absolute terms than those of developing countries. In addition, we find that emission-income elasticities decrease for Annex I countries over time, whereas those for developing countries increase.
This paper intends to test the non-linear relationship between $CO_2$ emissions and income by employing cointegration model of the time-varying income elasticity. We select France, UK, Italy, Japan, US, China, India, Mexico and Korea and use non-parametric time series analysis on each country in order to estimate its own effect of income on $CO_2$ emission. The main results indicate that the $CO_2$ emission-income elasticities vary over time and the income elasticities of the Annex I countries tend to be higher in absolute terms than those of developing countries. In addition, we find that emission-income elasticities decrease for Annex I countries over time, whereas those for developing countries increase.
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문제 정의
본 논문에서는 일인당 이산화탄소 배출량과 소득과의 관계를 추정하기 위한 다음의 비선형 공적분모형을 고려하였다.
이 같은 경향의 차이는 경제발전 단계에 따른 소득탄력성이 다를 것이라는 환경 쿠즈네츠곡선과 일맥상통하는 결과이다. 여기서 본 연구의 목적은 이산화탄소 배출량과 소득과의 관계를 정교하게 추정하여 향후 이산화탄소 배출량 전망에 대한 사전적인 분석에 있다. 환경 쿠즈네츠곡선의 존재 여부를 검증하는 것이 목적이 아니라는 것을 밝혀둔다.
이후 논문은 Ⅱ장에서 이산화탄소 배출량의 소득효과 추정을 위한 비선형 공적분모형을 정의하고 이에 대한 추정방법을 상세히 살펴볼 것이다. 특히 소득탄력성 추정에 대한 이론을 중점적으로 다룰 것이다.
지금까지 본 연구는 선진국 5개 국가와 신흥 개발도상국 4개 국가에 대해 이산화 탄소 배출량의 소득탄력성 추정에 대해 살펴보았다. 소득탄력성은 시간변동계수 공적분모형을 통해 시간에 대해 변하는 것으로 설정하여, 국가별 소득탄력성의 시간에 대한 추의를 살펴보았다.
제안 방법
이 같은 문제점을 극복하기 위해 본 연구는 이산화탄소 배출량과 소득과의 비선형 관계를 비모수적인 추정하였고, 특히 소득변수의 계수를 시간에 대해 변하는 것으로 설정하여 비선형적인 관계를 모형화하였다.
이에 본 연구는 이산화탄소 배출량의 장기전망에 앞서, 배출량과 소득과의 관계를 모형화하려는 의도에서 출발하였다. 구체적으로 소득 변수에 대한 계수를 시간에 따라 변하도록 설정하여, 이산화탄소 배출량과 소득과의 비선형관계를 모형화하였다. 기존의 환경 쿠즈네츠곡선에 대한 연구에서 많은 경우에 배출량을 소득에 대한 2차 다항식 형태의 모수적인 방법을 사용하였다.
첫째는 상기 연구들이 모두 패널모형을 고려한 반면, 본 연구는 단일 국가 시계열 자료를 이용했다는 점이다. 두 번째는 상기 연구들은 소득에 대한 비선형함수를 직접 추정하였지만, 본 연구에서는 소득변수의 계수를 변동계수로 모형화함으로써 소득의 비선형 효과를 고려하였다는 것이다. 이 같은 차이점은 비정상 시계열 자료를 기반으로 한 공적분 방정식에 대한 커널추정법에 대한 이론적 연구가 최근에서야 개발되기 시작했기 때문이다(Wang and Phillips, 2009 참고).
자료 기간은 기본적으로 1960년에서 2010년이지만 신재생 및 원자력 에너지비중과 산업비중은 국가별로 자료 기간이 상이하여 이에 따라 모형을 추정하였다. 또한 국가별 차이를 보기 위해 선진국과 개발도상국을 함께 고려하였다. 구체적으로 선진국 국가는 미국, 영국, 프랑스, 이태리, 일본을 고려하였고, 개발도상국으로는 한국, 멕시코, 중국, 인도를 고려하였다.
Copeland and Taylor(1995)는 1인당 국민소득이 1만 달러 수준에서는 기술효과가 규모효과를 압도하여 소득이 증가해도 환경오염을 줄일 수 있음을 설명하였다. 본 연구도 이 같은 이유로 시계열자료를 이용하여 국가별 배출량과 소득과의 관계를 추정하였다.
상기 서술한 모형을 통해 선진국 5개국인 영국, 프랑스, 이태리, 일본, 미국과 한국, 중국, 인도, 멕시코의 주요 개발도상국에 대해서 이산화탄소의 배출량의 소득탄력성을 추정하였다. 추정결과 두 그룹 간의 뚜렷한 차이를 발견하였다.
<표 4>에 모형식 (1)에 대한 추정결과를 나타냈다. 소득 이외에 관련 변수로 신재생 및 원자력에너지 비중(이후 신재생 비중으로 칭함)과 GDP에서 산업이 차지하는 비중(이후 산업 비중으로 칭함)을 고려하였다. 신재생 비중이 증가하게 되면 자연스럽게 화석연료 사용량이 감소할 것이므로 이산화탄소 배출량은 감소하게 될 것이다.
지금까지 본 연구는 선진국 5개 국가와 신흥 개발도상국 4개 국가에 대해 이산화 탄소 배출량의 소득탄력성 추정에 대해 살펴보았다. 소득탄력성은 시간변동계수 공적분모형을 통해 시간에 대해 변하는 것으로 설정하여, 국가별 소득탄력성의 시간에 대한 추의를 살펴보았다. 추정결과 선진국의 소득탄력성은 대체로 시간에 따라 감소하는 형태로 추정되었으나 개발도상국의 경우는 반대로 증가하는 형태로 추정되었다.
이산화탄소 배출량과 GDP는 인구를 이용하여 일인당 변수로 변화하여 사용하였다6). 자료 기간은 기본적으로 1960년에서 2010년이지만 신재생 및 원자력 에너지비중과 산업비중은 국가별로 자료 기간이 상이하여 이에 따라 모형을 추정하였다. 또한 국가별 차이를 보기 위해 선진국과 개발도상국을 함께 고려하였다.
대상 데이터
또한 국가별 차이를 보기 위해 선진국과 개발도상국을 함께 고려하였다. 구체적으로 선진국 국가는 미국, 영국, 프랑스, 이태리, 일본을 고려하였고, 개발도상국으로는 한국, 멕시코, 중국, 인도를 고려하였다.
이산화탄소 배출량자료가 연단위로 집계되므로, 기본적으로 연별 자료를 이용하였다. 이산화탄소 배출량, 인구, 신재생 및 원자력 에너지비중, 산업비중은 World Development Indicator4) 자료를 이용하였다. GDP는 Penn world table5)에서 제공하는 2005년 미 달러 기준의 실질 GDP를 사용하였다.
이론/모형
이산화탄소 배출량, 인구, 신재생 및 원자력 에너지비중, 산업비중은 World Development Indicator4) 자료를 이용하였다. GDP는 Penn world table5)에서 제공하는 2005년 미 달러 기준의 실질 GDP를 사용하였다. 이산화탄소 배출량과 GDP는 인구를 이용하여 일인당 변수로 변화하여 사용하였다6).
이 같은 차이점은 비정상 시계열 자료를 기반으로 한 공적분 방정식에 대한 커널추정법에 대한 이론적 연구가 최근에서야 개발되기 시작했기 때문이다(Wang and Phillips, 2009 참고). 따라서 본 연구는 단일 국가 시계열모형을 이용할 때 이러한 한계점을 극복하기 위해 Park and Hahn(1999)이 제시한 시간변동계수를 갖는 공적분모형을 이용하였다.
비모수적 방법론을 사용한 것이 본 연구가 처음은 아니며, 이며 여러 연구(Bertinell and Strobl, 2005; Millimet et al., 2003; Schmalensee et al, 1998)에서 비모수 및 반 모수 방법론을 적용하였다. 이들 연구와 본 연구와는 몇 가지 차이점이 있다.
이에 본 연구는 Park and Hahn(1999)과 마찬가지로 Park(1992)이 제시한 정준공적분회귀(Canonical Cointegrating Regression) 모형을 사용하였다. 식 (5)에 대한 정준공적분회귀모형은 변환된 변수에 기반을 둔 회귀모형에 대한 최소제곱추정(OLS)을 통해 이루어진다3).
성능/효과
이상의 결과를 정리하면 선진국과 개발도상국의 이산화탄소 배출량과 소득의 관계는 환경쿠즈네츠곡선에서 의미하는 바와 대체로 일치하는 것을 알 수 있었다. 대체로 일인당 소득이 $20,000 넘어가면 이산화탄소 배출량이 감소하거나 증가추세가 감소하는 것을 알 수 있었다.
아래 <그림 1>과 <그림 2>는 이산화탄소 배출량의 증가 추세를 선진국과 개발도상국의 경우를 나누어 나타낸 것이다. 먼저 선진국의 경우를 보면, 미국의 배출량은 1970년을 기점으로 증가추세가 사라진 것으로 나타났다. 1차 오일쇼크 이후에 원유 사용량 감소로 인한 결과로 판단된다.
추정결과 두 그룹 간의 뚜렷한 차이를 발견하였다. 선진국의 경우는 소득탄력성이 시간에 대해서 감소하는 경향을 보이는 반면, 개발도상국은 반대로 시간에 따라 상승하는 것으로 추정되었다. 이 같은 경향의 차이는 경제발전 단계에 따른 소득탄력성이 다를 것이라는 환경 쿠즈네츠곡선과 일맥상통하는 결과이다.
이 같은 차이는 경제 성장단계에 따라 이산화탄소 배출량의 증가 패턴이 다르다는 것을 의미한다. 이러한 연구결과는 기후변화협약과 교토의정서 상에서 의무 준수 대상국(Annex I)과 Non-Annex I 국가 구분이 필요하다는 것을 반증한다 본 연구에서 시도한 시간변동 소득탄력성 모형은 기존의 단일 국가 시계열자료를 이용한 경우에 발생하는 계량경제학적 문제점을 해결함과 동시에 배출량의 증가추세를 소득탄력성으로 모형화함으로써 보다 경제학적으로 접근할 수 있었다. 향후에는 패널자료도 함께 고려하여 소득탄력성의 시간에 따른 변화뿐만 아니라 소득수준에 따른 변동 또한 중요한 정책적 함의를 가질 것으로 보인다.
이태리와 일본도 프랑스와 유사하게 일인당 소득이 약 $15,000에서 증가하던 배출량이 감소하였으나, 이후 다시 소득에 따라 증가하는 패턴을 보이고 있다. 이상의 결과를 요약하면 미국, 영국, 프랑스는 소득증가에 대해서 이산화탄소 배출량이 정체되어 있거나 감소하는 패턴을 보이는 반면, 이태리와 일본은 일시적으로 배출량이 감소하여 증가 추세는 감소하였지만 여전히 소득에 따라 증가하는 모습을 보인다.
중국과 인도의 경우에는 지속적으로 소득에 따른 가파른 증가추세를 유지하고 있다. 이상의 결과를 정리하면 선진국과 개발도상국의 이산화탄소 배출량과 소득의 관계는 환경쿠즈네츠곡선에서 의미하는 바와 대체로 일치하는 것을 알 수 있었다. 대체로 일인당 소득이 $20,000 넘어가면 이산화탄소 배출량이 감소하거나 증가추세가 감소하는 것을 알 수 있었다.
이상의 추정결과를 종합해보면, 선진국의 소득탄력성은 시간에 대해 점진적으로 감소하는 형태를 보이나 감소하는 절대적인 양은 크지 않은 것으로 나타났다. 이에 반해 개발도상국은 증가하는 형태로 소득탄력성이 추정되었고, 절대적인 양도 큰 것으로 나타났다.
이상의 추정결과를 종합해보면, 선진국의 소득탄력성은 시간에 대해 점진적으로 감소하는 형태를 보이나 감소하는 절대적인 양은 크지 않은 것으로 나타났다. 이에 반해 개발도상국은 증가하는 형태로 소득탄력성이 추정되었고, 절대적인 양도 큰 것으로 나타났다. 이 같은 결과는 이산화탄소 배출량의 소득에 대한 효과가 선진국의 경우와 개발도상국의 경우가 다르다는 것은 환경 쿠즈네츠곡선에 대한 연구에서 제시한 결과에 일치한다.
소득탄력성은 시간변동계수 공적분모형을 통해 시간에 대해 변하는 것으로 설정하여, 국가별 소득탄력성의 시간에 대한 추의를 살펴보았다. 추정결과 선진국의 소득탄력성은 대체로 시간에 따라 감소하는 형태로 추정되었으나 개발도상국의 경우는 반대로 증가하는 형태로 추정되었다. 이 같은 차이는 경제 성장단계에 따라 이산화탄소 배출량의 증가 패턴이 다르다는 것을 의미한다.
후속연구
(2014)는 전력수요의 소득탄력성을 시간과 소득의 함수로 설정한 모형에 대한 이론을 제시하였다. 이 방법은 이산화탄소 배출량의 소득탄력성 추정에도 적용할 수 있는 것으로 향후 연구과제로 진행하려 한다.
이들 연구와 본 연구와는 몇 가지 차이점이 있다. 첫째는 상기 연구들이 모두 패널모형을 고려한 반면, 본 연구는 단일 국가 시계열 자료를 이용했다는 점이다. 두 번째는 상기 연구들은 소득에 대한 비선형함수를 직접 추정하였지만, 본 연구에서는 소득변수의 계수를 변동계수로 모형화함으로써 소득의 비선형 효과를 고려하였다는 것이다.
이러한 연구결과는 기후변화협약과 교토의정서 상에서 의무 준수 대상국(Annex I)과 Non-Annex I 국가 구분이 필요하다는 것을 반증한다 본 연구에서 시도한 시간변동 소득탄력성 모형은 기존의 단일 국가 시계열자료를 이용한 경우에 발생하는 계량경제학적 문제점을 해결함과 동시에 배출량의 증가추세를 소득탄력성으로 모형화함으로써 보다 경제학적으로 접근할 수 있었다. 향후에는 패널자료도 함께 고려하여 소득탄력성의 시간에 따른 변화뿐만 아니라 소득수준에 따른 변동 또한 중요한 정책적 함의를 가질 것으로 보인다. 최근 Chang et al.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
선진국과 개발도상국의 이산화탄소의 배출량의 소득탄력성 추정 결과는 어떠한가?
추정결과 두 그룹 간의 뚜렷한 차이를 발견하였다. 선진국의 경우는 소득탄력성이 시간에 대해서 감소하는 경향을 보이는 반면, 개발도상국은 반대로 시간에 따라 상승하는 것으로 추정되었다. 이 같은 경향의 차이는 경제발전 단계에 따른 소득탄력성이 다를 것이라는 환경 쿠즈네츠곡선과 일맥상통하는 결과이다.
국내 온실가스 배출량의 현황은 어떠한가?
국내 온실가스 배출량은 2011년 총배출량 기준, 94.8%가 에너지 및 산업공정이 차지하고 있으며, 그 추세를 보더라도 에너지부문과 산업공정 부문의 증가율이 평균 증가율을 상회한다1). 즉, 1990년 대비 2011년 에너지부문과 산업공정의 온실가스 배출량은 각각 148.
환경 쿠즈네츠곡선에 대한 연구에서 많은 경우에 배출량을 소득에 대한 2차 다항식 형태의 모수적인 방법을 사용한 것에 대해 Wagner가 지적한 문제점은 무엇인가?
기존의 환경 쿠즈네츠곡선에 대한 연구에서 많은 경우에 배출량을 소득에 대한 2차 다항식 형태의 모수적인 방법을 사용하였다. Wagner(2008)는 이 같은 모형 설정에 대해 비정상 시계열의 비선형 변환된 변수를 사용하는 경우에는 기존의 통계적 방법을 그대로 사용할 수 없어 허구적인 회귀가 발생할 수 있음을 지적하였다.
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