산업 전력요금 인상의 공급가격 및 전력수요 절감 효과 분석:국내 제조업 부문을 대상으로 An analysis on the effects of higher power rates on supply price and power savings for Korean manufacturing sector원문보기
본 논문에서는 국내 제조업 가운데 전력 사용량이 상대적으로 많은 화합물 및 화학제품 산업을 대상으로 암묵 (shadow) 비용함수를 사용하여 전력 등의 투입요소 간 효율적 배분 여부를 검증하고 전력의 적정수준 대비 과잉 투입 규모를 조사한다. 기업의 비용최소화 달성을 전제로 각 투입요소에 대한 수요의 가격탄력성을 추정하여 전력요금 인상에 대한 각 요소 수요의 파급효과를 모의실험을 통하여 분석한다. 또한 공급관계식을 비용함수의 방정식체계에 추가하여 동시 추정함으로써 전력요금 10% 인상 시 물가지수에 미치는 영향을 분석한다. 실증분석 결과, 1982-2006년 기간 동안 '투입요소 간 효율적 배분 달성'의 귀무가설은 기각되었으며, 전력은 적정수준 대비 평균적으로 매년 약 98% 과잉 사용되고 있는 것으로 나타났다. 다른 요인들이 불변하다면 전력요금이 10% 인상될 경우 전력 수요는 약 11.4% 감소하였으며, 공급가격은 평균적으로 0.08% 하락하는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 국내 제조업 가운데 전력 사용량이 상대적으로 많은 화합물 및 화학제품 산업을 대상으로 암묵 (shadow) 비용함수를 사용하여 전력 등의 투입요소 간 효율적 배분 여부를 검증하고 전력의 적정수준 대비 과잉 투입 규모를 조사한다. 기업의 비용최소화 달성을 전제로 각 투입요소에 대한 수요의 가격탄력성을 추정하여 전력요금 인상에 대한 각 요소 수요의 파급효과를 모의실험을 통하여 분석한다. 또한 공급관계식을 비용함수의 방정식체계에 추가하여 동시 추정함으로써 전력요금 10% 인상 시 물가지수에 미치는 영향을 분석한다. 실증분석 결과, 1982-2006년 기간 동안 '투입요소 간 효율적 배분 달성'의 귀무가설은 기각되었으며, 전력은 적정수준 대비 평균적으로 매년 약 98% 과잉 사용되고 있는 것으로 나타났다. 다른 요인들이 불변하다면 전력요금이 10% 인상될 경우 전력 수요는 약 11.4% 감소하였으며, 공급가격은 평균적으로 0.08% 하락하는 것으로 나타났다.
In this paper, we test for allocative efficiency of productive inputs including electricity and measure the divergence between the actual and optimal level of electricity for the chemical products, which is a relatively highly electricity-intensive sector in Korean manufacturing industries, by estim...
In this paper, we test for allocative efficiency of productive inputs including electricity and measure the divergence between the actual and optimal level of electricity for the chemical products, which is a relatively highly electricity-intensive sector in Korean manufacturing industries, by estimating a shadow cost function. Supposing cost minimization subject to market prices was achieved, we derive the price elasticities of demand for each input and simulate the impact of a 10% increase in power rate on its demand and supply price by estimating jointly a cost function with an inverse supply relation. The null hypothesis of allocative efficiency of inputs is rejected over the period 1982-2006. On average, electricity is used more than optimal level by 98% per year. The demand for electricity decreases by 11.4%, and supply price, on average, falls by 0.08%, other things being equal.
In this paper, we test for allocative efficiency of productive inputs including electricity and measure the divergence between the actual and optimal level of electricity for the chemical products, which is a relatively highly electricity-intensive sector in Korean manufacturing industries, by estimating a shadow cost function. Supposing cost minimization subject to market prices was achieved, we derive the price elasticities of demand for each input and simulate the impact of a 10% increase in power rate on its demand and supply price by estimating jointly a cost function with an inverse supply relation. The null hypothesis of allocative efficiency of inputs is rejected over the period 1982-2006. On average, electricity is used more than optimal level by 98% per year. The demand for electricity decreases by 11.4%, and supply price, on average, falls by 0.08%, other things being equal.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
Atkinson and Halvorsen(1998)이 증명하였듯이 식 (6)과 (7)은 δi에 대하여 0차 동차함수이므로 δi 값 추정이 근본적으로 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 연료에 대한 왜곡상수를 1로 설정한 후 다른 요소의 왜곡상수와 동일 여부를 검증한다.
본 논문에서는 국내 제조업 가운데 전력 사용량이 상대적으로 많은 화합물 및 화학제품 산업을 대상으로 암묵비용함수를 추정하여 투입요소 간 효율적 배분 여부를 검증하고 전력의 적정수준 대비 과잉 투입규모를 측정하였다. 비용최소화 달성의 전제로 공급관계식을 비용함수와 함께 하나의 연립방정식체계로 추정하여 각 투입 요소에 대한 수요의 가격탄력성을 도출한 후 이를 이용하여 전기요금 10% 상승 시각 요소수요 및 공급가격에 미치는 파급효과에 대한 모의실험을 실시하였다.
제안 방법
2) 그 다음으로, 요소 간 효율적 배분을 전제로 비용최소화가 달성된 상황에서 각 투입요소에 대한 수요의 가격탄력성을 추정하여 전력과의 대체 혹은 보완 여부 및 그 정도를 조사함으로써 전기요금 인상에 대한 각 요소 수요의 파급효과를 모의실험을 통하여 분석한다. 전기 절약효과와, 에너지 요소로서 전력과 연료가 상호 보완적 관계일 경우 연료 감소분을 근거로 연료 유형별 탄소배출계수를 이용하여 CO2 감축효과를 측정할 수 있다.
본 논문에서는 먼저 국내 제조업 가운데 전력 사용량이 상대적으로 많은 화합물 및 화학제품 산업을 대상으로 생산비용의 최소화 가정을 전제하지 않고 도출한 암묵비용함수를 사용하여 투입요소 간 효율적 배분 여부를 검증하고 전력의 적정수준 대비 과잉 투입 규모를 파악한다.2) 그 다음으로, 요소 간 효율적 배분을 전제로 비용최소화가 달성된 상황에서 각 투입요소에 대한 수요의 가격탄력성을 추정하여 전력과의 대체 혹은 보완 여부 및 그 정도를 조사함으로써 전기요금 인상에 대한 각 요소 수요의 파급효과를 모의실험을 통하여 분석한다.
분석 대상 산업구조의 완전경쟁 여부를 조사하기 위하여 공급관계식 (15)에서 시장지배력 markup 항목에 대한 제약조건 θ(t)= 0의 채택 여부를 검증한다.
본 논문에서는 국내 제조업 가운데 전력 사용량이 상대적으로 많은 화합물 및 화학제품 산업을 대상으로 암묵비용함수를 추정하여 투입요소 간 효율적 배분 여부를 검증하고 전력의 적정수준 대비 과잉 투입규모를 측정하였다. 비용최소화 달성의 전제로 공급관계식을 비용함수와 함께 하나의 연립방정식체계로 추정하여 각 투입 요소에 대한 수요의 가격탄력성을 도출한 후 이를 이용하여 전기요금 10% 상승 시각 요소수요 및 공급가격에 미치는 파급효과에 대한 모의실험을 실시하였다.
연료비용(cf)은 ‘광공업’의 연료비 자료를 사용하고 연료가격(wf)은 ‘에너지통계연보’에서 집계한 경유와 B-C유의 소비자가격을 각 소비량으로 가중평균하여 산출한다.
또한 전력과 자본이 서로 대체적이라면 기업 생산성 향상효과가 상대적으로 높은 자본 투자수요의 확대효과 뿐만 아니라, 반대로 자본 투자에 세제혜택을 통한 가격보조가 제공되어 자본 수요가 1% 증가될 경우 전력 사용의 절감효과를 제시한다. 정부의 전력에 대한 가격보조의 명분으로 삼고 있는 물가 안정화의 기여도를 규명하기 위하여 재화의 가격이 한계비용과 산업의 시장지배력에 대한 가격 markup으로 구성되는 공급관계식을 비용함수와 함께 하나의 방정식체계로 동시에 추정하여 공급가격을 전력 가격으로 편미분함으로써 전기요금 10% 인상 시 물가지수에 미치는 영향을 분석한다.
본 논문은 다음과 같이 구성된다. 제II절에서 실증분석을 위한 계량모형을 제시하고 제III절에서 요소수요의 가격탄력성 등 생산함수의 제반 특성과 에너지 가격의 공급가격 파급효과를 분석한다. 제IV절에서 자료 설명과 함께 분석결과의 도출 및 해석을 실시하며, 제V절에서 요약과 결론을 담는다.
계량모형은 초월대수비용함수 (12)와 각 요소의 비용몫방정식 (13), 그리고 공급 관계식 (15)로 구성된 하나의 연립방정식 체계로서 비용함수 선형 동차성 제약조건 (14)를 만족시키면서 반복-비선형-SUR (iterative-nonlinear-seemingly unrelated regression)분석기법을 사용하여 추정한다. 추정계수에 해당 제약조건을 부여할 경우 산업에 대한 생산함수의 제반 특성들과 시장지배력 유무를 가설검증을 통하여 조사할 수 있다. 검증방식은 X2 분포의 Wald 검증법을 사용한다.
대상 데이터
본 연구의 계량모형을 추정하기 위하여 국내 제조업 부문에서 전력 사용량이 상대적으로 많은 화합물 및 화학제품 산업을 대상으로 1982년부터 2006년 기간의 연도별 자료를 사용한다.4) 최종 생산량(y)은 통계청의 ‘광공업통계조사보고서’(이하 ‘광공업’)에서 집계된 명목 생산액을 소비자물가지수로 환산한 실질 생산액으로 측정한다.
이론/모형
추정계수에 해당 제약조건을 부여할 경우 산업에 대한 생산함수의 제반 특성들과 시장지배력 유무를 가설검증을 통하여 조사할 수 있다. 검증방식은 X2 분포의 Wald 검증법을 사용한다.
계량모형은 초월대수비용함수 (12)와 각 요소의 비용몫방정식 (13), 그리고 공급 관계식 (15)로 구성된 하나의 연립방정식 체계로서 비용함수 선형 동차성 제약조건 (14)를 만족시키면서 반복-비선형-SUR (iterative-nonlinear-seemingly unrelated regression)분석기법을 사용하여 추정한다. 추정계수에 해당 제약조건을 부여할 경우 산업에 대한 생산함수의 제반 특성들과 시장지배력 유무를 가설검증을 통하여 조사할 수 있다.
성능/효과
’의 귀무가설은 기각되었다. 기업의 가격수용자로서의 완전경쟁적 행태는 기각되어 산업내 시장지배력은 존재하는 것으로 나타났다. 채택된 제약조건을 가한 다음 연립방정식 체계를 재추정하여 최종적으로 <표 3>의 추정계수를 얻었으며, 총 27개 계수 가운데 17개가 1% 수준에서 유의적으로 나타났다.
이는 요소별로 적정수준 대비 과잉 혹은 과소 투입되고 있음을 의미하는데, 전력은 평균적으로 매년 약 98% 과잉 투입되는 것으로 나타났다. 다른 요인들이 일정불변하다면 전력요금 10% 상승 시 전력수요는 11.4% 감소하고, 대체관계인 자본에 대한 투자는 0.27% 증가하는 것으로 조사되었다. 반면 자본투자가 1% 증가할 경우 전력수요는 2.
98의 범위를 보였다. 비용함수에 대한 규칙성(regularity)을 조사한 결과 단조성(monotonicity)은 모든 연도에서 충족되었으며, 오목성(concavity)은 2개 연도를 제외하고 모두 만족하였다.6)
자본과 노동 간 교차탄력성이 양 방향 모두 (+) 값으로 측정됨에 따라 두 요소는 서로 대체관계임을 알 수 있다. 세부적으로는 1%의 자본가격 변화에 대한 노동 수요가 1%의 노동가격 변화에 대한 자본 수요보다 약 5배 가까이 더 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 자본과 전력 역시 두 요소 간 교차탄력성이 양 방향 모두 (+) 값이 되어 상호 대체 가능한 것으로 조사되었다.
식 (22), (23)을 이용하여 1994년 기준연도에서 측정한 각 투입요소 수요에 대한 자기 및 교차탄력성을 표본오차와 함께 <표 4>에 제시하였다. 예상대로 모든 요소의 자기 가격탄력성은 음수로 나타났으며 연료를 제외하고 모두 통계적 유의성을 확보하였다. 전력 및 노동에 대한 수요의 가격탄력성이 상대적으로 높은 반면 자본은 가장 비탄력적으로 반응하였다.
’의 귀무가설은 기각되었다. 이는 요소별로 적정수준 대비 과잉 혹은 과소 투입되고 있음을 의미하는데, 전력은 평균적으로 매년 약 98% 과잉 투입되는 것으로 나타났다. 다른 요인들이 일정불변하다면 전력요금 10% 상승 시 전력수요는 11.
16% 감소하였다. 전력과 연료는 상호 대체가능하여 다른 요인들이 일정불변하다면 전기요금이 10% 인상되면 연료수요는 7.9% 증가하고, 연료가격이 10% 상승하면 전력수요는 5.8% 증가하는 것으로 나타났다. 전기요금이 10% 인상될 경우 기타 요인들이 변하지 않는다면 공급가격은 평균적으로 0.
8) εkk와 εek의 추정값을 사용하여 자본의 수요 증가 시 전력소비가 얼마만큼 감소하는지에 대한 모의실험이 가능하다. 조달비용의 저감으로 1%의 자본 투자의 유인이 발생한다면 다른 조건들이 일정불변할 경우 전력수요는 2.16% 줄어드는 것으로 나타났다.9)
채택된 제약조건을 가한 다음 연립방정식 체계를 재추정하여 최종적으로 의 추정계수를 얻었으며, 총 27개 계수 가운데 17개가 1% 수준에서 유의적으로 나타났다.
최종에너지 소비에서 개별 에너지원이 차지하는 비중의 변화추이를 비교하면 1990년과 2010년 사이 석유와 석탄은 60.3%에서 51.8%, 26.4%에서 14.4%로 각각 떨어진 반면, 전력과 천연가스는 10.8%에서 19.3%, 1.3%에서 10.9%로 각각 증가하였다. 환경규제의 강화로 석탄에서 천연가스로의 에너지 소비전환이 이루어지고 있고, 전력사용의 지속적인 증가 추세는 상대적으로 저렴한 전기요금에 기인한다고 볼 수 있다.
후속연구
박창수(2003), 박광수(2005), 김수일(2006)은 로짓(logit) 모형을 이용하여 한국 제조업의 석유, 가스, 전력, 석탄에 대한 가격탄력성을 추정하였다. 그러나 산업의 공급관계식이 결합된 계량모형을 구축하지 못함으로써 전기요금 인상의 물가 파급효과를 추정한 종합적 분석은 시도하지 못하였다는 점이 한계로 지적할 수 있다.
산업용 전기요금 인상에 대하여 산업계는 전력수요의 절감효과는 기대만큼 크지 않을 뿐만 아니라 오히려 생산단가의 상승으로 인한 산업의 국제경쟁력 하락을 초래하게 될 것이라고 주장하고 있으며, 물가를 안정적으로 관리해야 하는 정부 역시 전기요금 인상에 소극적이다. 만성적인 전력수급 불균형 문제와 아울러 온실가스 감축을 비용 효과적으로 해결하기 위하여 수요관리정책이 유효한 현 상황에서 가격 보조된 산업용 전력의 과잉수요 여부 및 그 실태 그리고 전기요금 인상으로 인한 전력수요의 감소 규모와 공급가격에 미치는 영향 등을 분석하는 종합적인 진단이 요구된다.
향후 제조업 부문 전반에 대한 분석이 이루어져야 종합적인 결론이 도출되겠지만 화합물 및 화학제품 제조업에 국한한다면 본 연구의 결과는 산업의 대외 가격경쟁력 유지 및 안정적 물가관리를 위하여 산업용 전기요금의 현실화를 주저하는 정부의 우려는 기우임을 반증하고 있다. 이러한 해석이 유효하기 위해서는 생산요소의 효율적 투입이 전제되어야 하는데, 전력 가격보조가 유지되는 한 달성이 불가능하며 장기적 관점에서 전기요금 인상을 통하여 전력의 과다사용을 억제시키고 전기절약을 유도하는 정책이 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
한국의 CO2 배출량의 증가율은 연평균 몇 %인가?
7%는 발전 및 열생산 부문에서 발생하고 있다. CO2 배출량의 증가율은 1990-2009년 기간 동안 연평균 125%로서 이는 OECD 국가 중 가장 빠른 증가율이다. 2009년 정부는 국가 온실가스 배출량을 2020년 배출전망치(BAU) 대비 30%까지 줄이기로 하고 7개 부문별로 세분화하여 감축목표를 설정하였는데, 발전부문의 경우 26.
정부가 전기요금 인상을 억제하는 주된 이유는 무엇인가?
9% 인상 이후 최근 (2013년 1월, 11월)까지 5차례 전기료 인상이 이루어졌지만 선진국 수준에는 아직 못 미치고 있는 실정이다. 정부가 전기요금 인상을 억제하는 주된 이유는 국내 산업의 가격경쟁력 확보는 물론 전기요금 인상으로 인한 연쇄적인 물가상승 파급효과를 억제함으로써 물가의 안정적 관리에 유리하기 때문이다. 그러나 그 이면에는 가정 및 공공/상업부문에서 난방유 사용 대신 상대적으로 값싼 전력으로 대체하고 산업용 전력의 소비과잉을 초래하는 문제점을 파생시키고 있다.
정부의 전기요금 인상 억제의 문제점은 무엇인가?
정부가 전기요금 인상을 억제하는 주된 이유는 국내 산업의 가격경쟁력 확보는 물론 전기요금 인상으로 인한 연쇄적인 물가상승 파급효과를 억제함으로써 물가의 안정적 관리에 유리하기 때문이다. 그러나 그 이면에는 가정 및 공공/상업부문에서 난방유 사용 대신 상대적으로 값싼 전력으로 대체하고 산업용 전력의 소비과잉을 초래하는 문제점을 파생시키고 있다.1)
참고문헌 (19)
김수일, 계량경제모형을 통한 발전부문의 연료대체에 관한 연구, 기본연구보고서 06-06, 에너지경제연구원, 2006.
박광수,환경규제에 따른 산업부문의 에너지원간 대체관계 및 온실가스 배출저감 효과 분석, 기본연구보고서 05-13. 에너지경제연구원, 2005.
박창수,산업부문내의 에너지 대체효과 분석, 기본연구보고서 03-13, 에너지경제연구원, 2003.
Arnberg, S. and T. B. Bjorner, "Substitution between Energy, Capital and Labour within Industrial Companies: A Micro Panel Data Analysis," Resource and Energy Economics, Vol. 29, 2007, pp.122-136.
Atkinson, S. E. and R. Halvorsen, "Parametric Efficiency Tests, Economies of Scale, and Input Demand in U.S. Electric Power Generation," International Economic Review, Vol. 25, 1984, pp. 647-662.
Diewert, W. E., "Duality Approaches to Microeconomic Theory," in K.J. Arrow and M.D. Intriligator (eds.), Handbook of Mathematical Economics, Vol. 2, Amsterdam: North-Holland, 1982.
Ellis, G. M. and R. Halvorsen, "Estimation of Market Power in a Nonrenewable Resource Industry," Journal of Political Economy, Vol. 110, 2002, pp. 883-899.
IEA, Energy Price and Taxes 4th quarter, Paris, France, 2011.
Larsen, B. M. and R. Nesbakken, "Norwegian Emissions of $CO_{2}$ 1987-1994," Environmental and Resource Economics, Vol. 9, 1997, pp.275-290.
Lau, L. J. and P. A. Yotopoulos, "A Test for Relative Efficiency and Application to Indian Agriculture," American Economic Review, Vol. 61, 1971, pp. 94-109.
Pindyck, R. S., "Interfuel Substitution and the Industrial Demand for Energy: An International Comparison," Review of Economics and Statistics, Vol. 61, 1979, pp.169-179.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.