본 연구는 파리협정의 효과적인 이행을 위한 국내 환경정책이 어업분야에 미치는 영향을 살펴보기 위한 것이다. 이를 위해 수협 수산경제연구원의 어업경영조사 자료를 바탕으로 근해어업의 어획물 생산과 이산화탄소가 동시에 산출된다는 가정 하에 근해어업의 비용구조를 분석하였다. 근해어업의 이산화탄소($CO_2$) 배출량은 수협의 면세유 공급량 자료(2003~2016)를 활용하여 도출하였다. Translog 형태의 비용함수를 추정하였으며, 분석에는 SUR(Seemingly Unrelated Regression)모형을 사용하였다. 비용함수 추정결과 표본기간동안의 어획량과 $CO_2$ 배출량 사이에 약처분성이 존재하는 것으로 나타났으며, 한계저감비용(MAC)은 연평균 1,457원으로 추산되었다. 또한 같은 기간 동안 마력당 1%의 $CO_2$를 저감하고자 할 때 MAC는 2.2% 상승하고, 어획량 1ton당 1%의 $CO_2$를 저감하고자 할 때 MAC는 1.4% 상승하는 것으로 각각 분석되었다.
본 연구는 파리협정의 효과적인 이행을 위한 국내 환경정책이 어업분야에 미치는 영향을 살펴보기 위한 것이다. 이를 위해 수협 수산경제연구원의 어업경영조사 자료를 바탕으로 근해어업의 어획물 생산과 이산화탄소가 동시에 산출된다는 가정 하에 근해어업의 비용구조를 분석하였다. 근해어업의 이산화탄소($CO_2$) 배출량은 수협의 면세유 공급량 자료(2003~2016)를 활용하여 도출하였다. Translog 형태의 비용함수를 추정하였으며, 분석에는 SUR(Seemingly Unrelated Regression)모형을 사용하였다. 비용함수 추정결과 표본기간동안의 어획량과 $CO_2$ 배출량 사이에 약처분성이 존재하는 것으로 나타났으며, 한계저감비용(MAC)은 연평균 1,457원으로 추산되었다. 또한 같은 기간 동안 마력당 1%의 $CO_2$를 저감하고자 할 때 MAC는 2.2% 상승하고, 어획량 1ton당 1%의 $CO_2$를 저감하고자 할 때 MAC는 1.4% 상승하는 것으로 각각 분석되었다.
This study has attempted environmental economic analysis on the cost structure of offshore fisheries based on fishery management data published by the Fisheries Research Institute to examine the effect of the environmental policy on the fisheries for the effective implementation of the Paris Convent...
This study has attempted environmental economic analysis on the cost structure of offshore fisheries based on fishery management data published by the Fisheries Research Institute to examine the effect of the environmental policy on the fisheries for the effective implementation of the Paris Convention. Under the assumption that both fisheries and carbon dioxide are simultaneously produced, the cost structure of offshore fisheries were analyzed. Cost function in a translog form was estimated and SUR (Seemingly Unrelated Regression) model was used for the analysis. Here, $CO_2$ emission of offshore fishery was calculated by using National Federation of Fisheries Cooperatives' data on supply of tax exemption oil (2003~2016). The cost function estimation showed that there is a weak disposition between catches and $CO_2$ emissions during the sample period, and the marginal abatement cost (MAC) is estimated at 1,457 won per year. In addition, for the same period, when 1% of $CO_2$ per horsepower is to be reduced MAC increases by 2.2%, and when 1% of $CO_2$ per 1 ton of catch is to be reduced, MAC increases by 1.4%.
This study has attempted environmental economic analysis on the cost structure of offshore fisheries based on fishery management data published by the Fisheries Research Institute to examine the effect of the environmental policy on the fisheries for the effective implementation of the Paris Convention. Under the assumption that both fisheries and carbon dioxide are simultaneously produced, the cost structure of offshore fisheries were analyzed. Cost function in a translog form was estimated and SUR (Seemingly Unrelated Regression) model was used for the analysis. Here, $CO_2$ emission of offshore fishery was calculated by using National Federation of Fisheries Cooperatives' data on supply of tax exemption oil (2003~2016). The cost function estimation showed that there is a weak disposition between catches and $CO_2$ emissions during the sample period, and the marginal abatement cost (MAC) is estimated at 1,457 won per year. In addition, for the same period, when 1% of $CO_2$ per horsepower is to be reduced MAC increases by 2.2%, and when 1% of $CO_2$ per 1 ton of catch is to be reduced, MAC increases by 1.4%.
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문제 정의
먼저 기초자료 분석에서 2012년의 배출량이 추세를 크게 벗어난 것으로 미루어 보아 유류가격의 변동이 어업인의 의사결정에 영향을 미칠 것이라고 판단하였다. 그리고 실증분석을 통해 이것이 타당함을 증명하고자 하였다. 비용구조에 대한 SUR 분석결과는 배출저감비용에 대한 일반적 경제이론을 만족하는 것으로 나타났으며, 생산량과 배출량 간의 약처분성 역시 존재하는 것으로 나타났다.
그러나 우리나라 수산업 부문의 연료연소에 대한 정확한 데이터가 부족하여 Tier2 이상의 배출계수기준을 마련하지 못하고 있음을 지적하였다. 따라서 정확한 통계 구축이 필요하며 이를 위해 지속적인 연구를 통해 수산업의 배출계수 산정을 보완해 나아갈 필요성을 제시하였다. 김필수 외(2014)는 어선부문의 배출량 추정에 관한 연구가 다양하게 이루어지지 못하는 이유를 어선활동 패턴의 불확실성이 높기 때문이라고 판단하였다.
본 연구에서는 이러한 선행연구를 바탕으로 Tier1에 근거한 근해어업의 CO2 배출량을 산정하고, 어업비용과의 관계를 분석하여 CO2 저감비용을 추정한다.
우리나라 수산업이 기후변화 대응면에서 국제 경쟁력을 갖추고 친환경적이며 지속가능한 산업으로 나아가기 위해서는 환경경제학적 접근을 바탕으로 한 다양한 연구들이 이루어져야 한다. 이러한 문제 인식에 따라 본 연구는 어업분야에 있어 가장 대표적 CO2 배출업종인 근해어업의 생산활동에 따른 CO2 배출량과 한계저감비용을 추정하고자 한다.
<표 5>에 제시한 바와같이 추정된 비용함수는 단조성과 오목성을 모두충족하였다. 이와 더불어 근해어업의 비용함수 배출량과 어획량에 대한 약처분 생산기술의 성립여부를 확인하였다. αE =
이는 어업 자체가 조업패턴, 해황 등에 따라 에너지 소비량이 크게 달라질 수 있고, 그에 따른 비용의 추정이 매우 어렵기 때문이다. 이와같이 우리나라 어업의 비용함수 추정에 대한 연구가 활발하지 못한 현실에서 본 연구는 타 산업을 대상으로 한 선행연구들을 토대로 우리나라 어업분야의 CO2 배출저감비용함수를 추정하고자 하였다.
가설 설정
본 분석에서는 근해어업 14개 업종을 대상으로 하는 비용함수를 추정하기 위해 패널데이터를 구축하고, 근해어선의 어업활동을 통해 어획물과 오염물질이 동시에 산출된다는 가정 하에서 이들을 모두 포함한 비용함수를 구성하여 추정한다. 이때 Fare 등(1986)에 따라서 어획생산물과 CO2 배출량은 서로 약처분성(weak disposability)이 존재함을 가정하고 어획생산물은 강처분성(strong disposability)을 가정한다.
본 분석에서는 근해어업 14개 업종을 대상으로 하는 비용함수를 추정하기 위해 패널데이터를 구축하고, 근해어선의 어업활동을 통해 어획물과 오염물질이 동시에 산출된다는 가정 하에서 이들을 모두 포함한 비용함수를 구성하여 추정한다. 이때 Fare 등(1986)에 따라서 어획생산물과 CO2 배출량은 서로 약처분성(weak disposability)이 존재함을 가정하고 어획생산물은 강처분성(strong disposability)을 가정한다. 강처분성은 생산활동에서 무제약 하에 생산자가 요소의 투입과 산출의 수준을 자유롭게 결정할 수 있는 기술 상태를 말하는 반면, 약처분성은 생산자가 환경규제와같은 제약조건을 준수하고자 할 때의 생산 기술 상태를 말한다.
제안 방법
김필수 외(2014)는 어선부문의 배출량 추정에 관한 연구가 다양하게 이루어지지 못하는 이유를 어선활동 패턴의 불확실성이 높기 때문이라고 판단하였다. 그는 배출원에 대한 시험․분석을 통해 얻은 배출계수를 이용하는 Tier3을 적용하여 업종별 척당 연료 사용량과 온실가스 배출량을 추정하였다. 이를 위해 조업시간과 운항시간을 나누어 조업패턴과 그에 따른 엔진부하를 분석하였다.
근해어업의 비용함수 추정을 위해서 경영수지 현황, 조업 현황, 자산 현황 자료 등을 활용하였으며, 마찬가지로 수산물생산자물가지수(2010=100)를 적용하여 실질가격으로 변환하였다. 이때 어업경영조사의 마력수 자료를 활용하여 각 변수에 대한 마력당 실질가격을 도출하였다.
우리나라 어업에서의 비용함수 추정에 관한 연구로는 김기수(1994)와 신용민(2017)이 있으며, 전자는 콥-더글라스 생산함수형태와 Shephard‘s Lemma를 이용하였다. 반면 후자는 생산과정의 제특성을 고려하기 위하여 초월대수함수를 도입, 패널분석을 실시하여 근해어업의 비용구조를 분석하고 업종별 규모의 경제를 산정하였다.
근해어업 업종별 비용자료로는 수협중앙회의 어업경영조사(2004~2017)를 이용하였으며, 명목가격을 수산물생산자물가지수(2010=100)를 적용하여 실질가격화 하였다. 변환된 실질가격은 분석의 목적에 맞게 어선마력당 투입비용으로 환산하였다. 마력당 총어업비용의 추이는 <그림 2>와같다.
τEM) ∈f(x)로 즉, 오염물의 산출을 줄이고자 하면 산출물도 동시에 감소할 수밖에 없음을 의미한다. 본 분석에서는 아래와 같이 수정된 형태의 비용방정식과 비용몫방정식을 하나의 방정식체계로 구성하고 반복Zellner 방식으로 분석한 후, Wald 검정을 통해 두 가지 생산물 간에 약처분성이 성립하는지 확인한다.
에너지 열량 환산기준4) 및 IPCC(2006)의 배출계수를 적용하여 근해어업의 업종별·연도별 마력당 CO2 배출량을 산정하였다.
인건비는 총어업비용의 약 39%를 차지하여 비중이 가장 높았으며, 연료비의 경우 평균 21%, 출어비는 평균 17%의 비중을 보였다. 요소가격 도출을 위해 선원임금과 후생비를 합한 것을 종사자수로 나누어 1인당 인건비를 노동가격으로 하였으며, 연료비와 출어비는 출어일수로 나누어 출어일당 가격으로 정의하였다. 여기서 출어비용은 어구비, 용기대, 저장대, 소모품비, 주부식비 등을 합한 것이다.
근해어업의 비용함수 추정을 위해서 경영수지 현황, 조업 현황, 자산 현황 자료 등을 활용하였으며, 마찬가지로 수산물생산자물가지수(2010=100)를 적용하여 실질가격으로 변환하였다. 이때 어업경영조사의 마력수 자료를 활용하여 각 변수에 대한 마력당 실질가격을 도출하였다. 비용함수를 구성하는 투입변수 L, E, K는 <표 3>에서 보듯이 투입량 xi와 투입변수 wi의 곱으로 이루어지는데, i는 변수 L, E, K를 의미한다.
그는 배출원에 대한 시험․분석을 통해 얻은 배출계수를 이용하는 Tier3을 적용하여 업종별 척당 연료 사용량과 온실가스 배출량을 추정하였다. 이를 위해 조업시간과 운항시간을 나누어 조업패턴과 그에 따른 엔진부하를 분석하였다.
대상 데이터
근해어업 업종별 비용자료로는 수협중앙회의 어업경영조사(2004~2017)를 이용하였으며, 명목가격을 수산물생산자물가지수(2010=100)를 적용하여 실질가격화 하였다. 변환된 실질가격은 분석의 목적에 맞게 어선마력당 투입비용으로 환산하였다.
에너지 열량 환산기준4) 및 IPCC(2006)의 배출계수를 적용하여 근해어업의 업종별·연도별 마력당 CO2 배출량을 산정하였다. 마력수는 통계청에서 제공하는 어선 세력(2003~2016) 자료를 이용하였다.
데이터처리
여기서 마력당 배출량과 MAC의 관계를 살펴보기 위하여 한계저감비용의 대수치에 대한 마력당 배출량의 대수치로 회귀분석을 실시하였다. 그 결과 외부조건이 일정하다면 근해어업의 CO2 배출량 1% 저감시 MAC가 약 2.
추정계수를 바탕으로 비용함수가 정규성을 만족하는지 Wald test를 통해 검정하였다. <표 5>에 제시한 바와같이 추정된 비용함수는 단조성과 오목성을 모두충족하였다.
이론/모형
비용몫방정식의 추정을 위하여 SUR모형(Seemingly Unrelated Regression Model)을 이용하며, 비용방정식을 아래와같이 미분하여 한계저감비용을 유도할 수 있다.
우선적으로 일반최소자승법을 적용하여 비용구조를 분석한 결과 1차의 자기상관이 확인되었으며, 따라서 최종적으로 최우추정의 일종인 실현가능한 일반선형회귀모형(FGLS)을 Zellner의 반복추정법으로 적용하였다.
환경정책적 제약에 따른 어업비용을 추정하기 위하여 오염물질 배출량 추정이 우선되어야 한다. 이를 위해 본 분석에서는 어선에서 소비되는 연료의 유종별 데이터에 IPCC 기준 기본 배출계수를 적용하는 Tier1 산정법을 이용하였다.
성능/효과
이때 모든 변수는 1마력을 기준으로 하는 것이다. 14개 업종에서 연평균 마력당 약 1.0ton을 어획하고 0.9ton의 CO2를 배출하는 것으로 나타났다. 총어업비용의 구성은 인건비, 연료비, 출어비로 나누어 살펴보았는데, 각각 54만 원, 31만 원, 30만 원이 소요되는 것으로 나타났다.
2003∼2016년 근해어업의 마력당 평균 총어업비용은 약 143만 원으로 나타났다. 가장 높은 업종은 대형트롤어업으로 마력당 약 206만 원을 부담하였으며, 가장 낮은 잠수기어업은 약 43만 원을 부담하였다.
여기서 마력당 배출량과 MAC의 관계를 살펴보기 위하여 한계저감비용의 대수치에 대한 마력당 배출량의 대수치로 회귀분석을 실시하였다. 그 결과 외부조건이 일정하다면 근해어업의 CO2 배출량 1% 저감시 MAC가 약 2.2% 상승하는 것으로 분석되었다. 이때 결정계수 값은 약 0.
1ton당 가격은 477~8,966원으로 나타났으며, 전년 대비 등락률은 -30%에서 660%로 나타났다. 그리고 다른 조건이 일정할 때 근해어선 1마력당 1%의 CO2를 저감하면 한계저감비용이 2.2% 상승하고, 어획량 1ton당 CO2 1%를 저감하면 1.4%의 한계저감비용이 상승하는 것으로 나타났다. 기술변동은 CO2 배출량에서 유의한 영향을 미쳤지만, 어선마력의 한계저감비용에 대해서는 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
4%의 한계저감비용이 상승하는 것으로 나타났다. 기술변동은 CO2 배출량에서 유의한 영향을 미쳤지만, 어선마력의 한계저감비용에 대해서는 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 반면 어획량에 대한 한계저감비용은 13개월마다 1%씩 상승하는 것으로 분석되었다.
또한 비용함수로부터 요소수요함수를 도출할 수 있도록 제안된 Shephard’s Lemma를 이용하여 비용함수 도출에 필요한 계수를 보다 효율적으로 추정할 수 있다.
둘째로 생산요소투입량을 설명변수로 사용할 경우 공선성이 발생할 여지가 다분하나, 비용함수와 비용몫함수(cost-share equations)를 연립방정식 체계로 구성하여 이를 피할 수 있다. 마지막으로, 생산구조 분석을 위해서 비용함수를 간단히 편미분하면 요소수요함수를 쉽게 도출할 수 있어 생산함수를 이용해 비용최소화를 위한 선형계획법을 도입하는 것에 비해 효율적이다.
그리고 실증분석을 통해 이것이 타당함을 증명하고자 하였다. 비용구조에 대한 SUR 분석결과는 배출저감비용에 대한 일반적 경제이론을 만족하는 것으로 나타났으며, 생산량과 배출량 간의 약처분성 역시 존재하는 것으로 나타났다. 이는 근해어업에서 면세유 폐지나 탄소세 부과 등 CO2 저감을 위한 정책적 제약이 가해지면 어업생산량이 줄어 들 수밖에 없음을 의미하며, 이들 정책이 오염물질 저감은 물론 수산자원에도 영향을 미칠 수 있음을 시사한다고 할 수 있다.
1ton당 1,457원의 감축비용이 소요되었을 것으로 추산되었다. 어업용 경유의 연도별 평균 공급가격5)은 -45%에서 +58%의 변동폭을 보인 반면, 연도별 MAC의 변동폭은 -30%에서 +660%로 나타나 유가변동에 비해 더욱 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 특히 유가 하락시보다 상승시의 MAC가 더욱 크게 변동하였다.
58tCO2로 나타났다. 업종별로 살펴보면, 쌍끌이 대형저인망, 대형트롤, 서남해구외끌이중형저인망, 외끌이대형저인망, 대형선망이 각각 연평균 1.97ton, 1.48ton, 1.45ton, 1.34ton, 1.12ton의 CO2를 배출하여 기타 업종에 비해 마력당 배출량이 약 2.4배 높은 것으로 나타났다. 마력당 평균 배출량이 낮은 업종으로는 잠수기(0.
이러한 선행연구 결과와 다르게 본 연구에서는 CO2 가격이 평균 1,457원으로 타 산업에 비해 낮은 수준인 것으로 나타났다. 이러한 분석결과는 에너지 소비가 많은 제조업, 철강업, 화력발전 등과 비교해 볼 때 상대적으로 어업분야의 에너지 소비가 적어 감축비용이 비교적 낮게 나타남을 의미한다고 할 수 있다.
총어업비용의 구성은 인건비, 연료비, 출어비로 나누어 살펴보았는데, 각각 54만 원, 31만 원, 30만 원이 소요되는 것으로 나타났다. 인건비는 총어업비용의 약 39%를 차지하여 비중이 가장 높았으며, 연료비의 경우 평균 21%, 출어비는 평균 17%의 비중을 보였다. 요소가격 도출을 위해 선원임금과 후생비를 합한 것을 종사자수로 나누어 1인당 인건비를 노동가격으로 하였으며, 연료비와 출어비는 출어일수로 나누어 출어일당 가격으로 정의하였다.
9ton의 CO2를 배출하는 것으로 나타났다. 총어업비용의 구성은 인건비, 연료비, 출어비로 나누어 살펴보았는데, 각각 54만 원, 31만 원, 30만 원이 소요되는 것으로 나타났다. 인건비는 총어업비용의 약 39%를 차지하여 비중이 가장 높았으며, 연료비의 경우 평균 21%, 출어비는 평균 17%의 비중을 보였다.
추정결과는 와같으며, 24개의 추정계수 가운데 배출량의 로그값에 대한 계수 추정값를 제외한 23개의 추정량이 10% 이하 수준에서 유의하게 나타났다.
한편 어획량당 배출량의 대수치로 회귀분석한 결과, 다른 모든 조건이 일정할 때 CO2 배출량 1%를 저감하면 MAC는 약 1.4% 상승하는 것으로 나타났다. 여기에서는 선형의 시간추세가 존재하는 것으로 분석되었는데 계수값이 0.
후속연구
본 연구에서는 비용함수 추정을 위해 수협중앙회의 어업경영조사(2003~2016) 자료를 이용하였는데, 이는 적은 수의 패널을 대상으로 한 것으로 조사결과의 일관성은 있다고 할 수는 있으나, 실제 근해어업 모집단의 대표값과 다소 차이가 나타날 가능성이 있다. 따라서 향후 연근해어업 실태조사와 같은 대표본에 대한 데이터가 축적되고, 이를 활용한다면 보다 개선된 CO2 저감비용 산정결과를 얻을 수 있을 것이라 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
생산함수 자체에 대한 직접적 연구보다 쌍대이론에 입각한 비용함수 추정이 주를 이루는 이유는 무엇인가?
한편 산업의 생산함수 특성을 정량적으로 규명하는 연구는 대부분 쌍대이론(Dual Approach)에 기초하여 우회적으로 비용함수나 이윤함수를 추정하는 방식으로 이루어지고 있다. 생산함수 자체에 대한 직접적 연구보다는 쌍대이론에 입각한 비용함수 추정이 주를 이루는 이유는 생산요소 투입의 다양한 특성을 반영할 수 있는 함수형태를 추정하더라도 간단히 미분을 통하여 기업의 이윤극대화를 위한 요소수요함수를 도출해낼 수 있기 때문이다. Halvorsen et al.
온실가스 배출저감에 따른 비용함수를 추정하기 위해서는 무엇을 먼저 산정하여야하는가?
온실가스 배출저감에 따른 비용함수를 추정하기 위해서는 먼저 온실가스 배출량을 산정하여야 한다. 수산업 분야에서의 온실가스 배출량 추정에 관한 연구는 2010년 들어서부터 주로 이루어지고 있다.
일반적인 산출물 거리함수를 이용할 때 생기는 문제점을 보완하기위해 어떤 것을 도입, 도출하였는가?
일반적인 산출물 거리함수를 이용하는 경우, 특정 산출물이 미치는 부정적 영향을 고려하지 못하고 모든 산출물이 동일한 비율로 확장되어 부정적 산출물을 더욱 많이 산출되도록 할 수 있다. 따라서 이를 보완하기 위하여 강상목(2010)은 주어진 기술수준에서 유익한 산출물을 최대한으로 확장하면서 동시에 유해한 오염물을 최소한으로 축소하는 방식으로 측정되는 방향거리함수를 도입하고, 우리나라 도시별 오염물질배출에 대한 생산함수를 도출하였다. 비용측면에서의 접근을 시도한 연구로 Atkinson(1984)은 신고전주의의 비용함수가 산출물만을 제약조건으로 두는 반면에 일반화된 비용함수(generalized cost function)는 생산단계에서 규제로 인해 발생하는 새로운 제약을 반영한다고 하였으며, 추가적 제약이 가해질 경우 생산요소의 배분에 왜곡이 발생하여 생산비용(market cost of output)의 최소화를 달성하지 못할 가능성이 있다고 주장하였다.
참고문헌 (20)
국립환경과학원, "국내 연근해 선박에 의한 대기오염물질 및 온실가스 배출계수 개발과 배출량 산정(I)", 2014.
강상목, "한국 도시의 지속가능한 성장: 대기오염물질에 대한 환경효율성과 그 결정 요인을 중심으로", 통계연구, 제15권 제2호, 2010.
김기수.강용주, "Cobb-Douglas 생산기술특성하의 연안어선어업의 비용 및 이윤함수의 추정", 수산경영논집, 제25권 제2호, 1994. 12.
김영미.조용성, "한국과 중국의 제조업종별 이산화탄소 배출에 대한 효율성과 한계저감 비용 비교 분석", 응용경제, 제17권 제4호, 2015.
Atkinson, S. E. and R. Halvorsen, "Parametric efficiency tests, economies of scale, and input demand in US electric power generation", International Economic Review, 1984, pp. 647-662.
Atkinson, S. E. and C. Cornwell, "Parametric estimation of technical and allocative inefficiency with panel data", International Economic Review, 1994, pp. 231-243.
Christensen, Laurits R. and William H. Greene, "Economies of scale in US electric power generation", Journal of political Economy, Vol. 4.4, Part 1, 1976, pp. 655-676.
European Environment Agency, "EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook", 2006.
Kwon, O. S. and W. C. Yun, "Estimation of the marginal abatement costs of airborne pollutants in Korea's power generation sector. Energy Economics", Vol. 21, 1999, pp. 547-560.
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