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type: paper
slug: hwarang-lee-2020-hybrid-energy-manufacturing
title: >-
  A hybrid energy system model to evaluate the impact of climate policy on the
  manufacturing sector: Adoption of energy-efficient technologies and rebound
  effects
authors:
  - '[[hwarang-lee]]'
  - '[[sung-won-kang]]'
  - '[[yunmokoo]]'
year: 2020
venue: '[[energy]]'
doi: 10.1016/j.energy.2020.118718
categories:
  - '[[energy-economics]]'
  - '[[environmental-economics]]'
methods:
  - '[[hybrid-energy-system-model]]'
  - '[[bottom-up-energy-system-model]]'
  - '[[computable-general-equilibrium]]'
themes:
  - '[[rebound-effect]]'
  - '[[manufacturing-decarbonization]]'
  - '[[energy-efficiency-policy]]'
aliases: []
last_updated: '2026-05-20T02:07:35+09:00'
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# A hybrid energy system model to evaluate the impact of climate policy on the manufacturing sector: Adoption of energy-efficient technologies and rebound effects

*[[hwarang-lee]], [[sung-won-kang]], [[yunmokoo]] (2020)* · [[energy]] · [DOI ↗](https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118718)

> 한국 제조업의 *에너지 효율 개선 정책* 의 *rebound effect* — 효율 개선이 생산 증가로 이어져 *예상 배출 감축의 절반을 상쇄* — 을 [[hybrid-energy-system-model]] (bottom-up + top-down soft-link) 으로 정량화. **신기술 도입의 *예상 감축 23.8 Mt CO2eq*, *실제 감축 12.7 Mt (53%)***. 한국 정부의 2030 효율 개선 감축 목표 37.8 Mt 가 rebound 후 *3 분의 1 만 달성 가능*.

- **RQ**: 한국 제조업 에너지 효율 개선의 *rebound effect* 는 얼마나 큰가? *bottom-up + top-down 결합 모형* 으로 *직간접 rebound* 를 정량화할 수 있는가?
- **방법론**: [[hybrid-energy-system-model]] — [[bottom-up-energy-system-model]] (기술 수준 효율 변화) + [[computable-general-equilibrium]] (top-down, output 변화) 의 *soft-link 반복*. *Direct rebound* (효율 개선 부문) + *indirect rebound* (비연관 부문 + 가계) 분리
- **데이터**: 한국 제조업 부문별 에너지 사용·배출·기술 채택 + GTAP 풍 CGE 모형
- **주요 발견**: (1) **예상 감축 23.8 Mt CO2eq** (rebound 무시) **→ 실제 12.7 Mt (53%)** (rebound 포함). (2) 한국 정부 2030 효율 감축 목표 37.8 Mt → rebound 후 약 *3 분의 1*. (3) *대규모 + 배출 집약 산업* (철강, 석유화학, 시멘트) 의 rebound 가 큼. (4) **비연관 부문 + 가계 에너지 소비의 *indirect rebound* 도 유의** — 한 부문 효율 개선이 *경제 전반에 파급*.
- **시사점**: 효율 개선 정책의 *낙관 편의* 위험 — 정부가 *rebound 크기를 정확히 측정* 해야 정책 정당성 + 감축량 예측 정확화. *총량 규제 (탄소세, ETS)* 가 *효율 개선 정책* 의 rebound 를 흡수 가능.

![](/papers/202012_LeeH_A_hybrid_energy_system_model_to_evaluate_the_impact_of_climate_policy_on_the_manufacturing_sector_Adoption_of_energy_efficient_technologies_and_rebound_effects/fig1.jpeg)

*Fig. 1 — 효율 개선 → 생산 증가 → rebound (직접 + 간접) 의 경로 분해.*

## 요약

이 paper 는 [[yunmokoo]] 의 *2 기 (2017-2021)* 의 *bottom-up + CGE 결합 모형* 의 *첫 응용*. [[hwarang-lee-2019-bottom-up-pmp]] (PMP 산업 bottom-up) + [[yunmokoo-2019-ets-company-size-cge]] (CGE 분리 SAM) 의 *두 도구를 통합* 한 *hybrid 모형* 의 첫 paper. 후속 [[hwarang-lee-2022-ccs-steel]] (2022 CCS), [[hwarang-lee-2024-sector-coupling]] (2024 섹터 커플링), [[chang-kibyeong-2025-unicon-net-zero]] (2025 UNICON) 의 *방법론적 출발점*.

방법론적 핵심은 *soft-link iterative coupling*: (i) bottom-up 모형이 *기술 수준 정보 (효율 향상, 신기술 도입)* 산출 → CGE 에 *기술 변화 input*. (ii) CGE 가 *output 변화 (rebound)* 산출 → bottom-up 의 *demand input update*. (iii) 수렴 (∥수요 변화∥ < $\varepsilon$) 까지 반복. *Direct rebound* — 효율 개선 부문 자체의 output 증가 × 개선된 배출강도. *Indirect rebound* — 비연관 부문의 배출 변화 + 가계 에너지 소비 변화.

핵심 발견 — *rebound 가 효율 정책 감축의 47% 를 상쇄*. 23.8 Mt 예상 → 12.7 Mt 실현. 한국 정부의 2030 *5 대 감축 옵션 (효율 개선, 신기술, 친환경 공정가스, 저배출 연료, 폐자원 재활용)* 의 효율 개선 목표 37.8 Mt 가 rebound 후 *약 3 분의 1*. 이는 *Sorrell & Dimitropoulos (2007)* 의 *rebound 가 효율 정책의 barrier* 라는 경고의 한국 제조업 실증.

특히 흥미로운 발견 — *비연관 부문 (unlinked sector) + 가계 에너지 소비* 도 유의한 rebound 발생. *경제의 sector 간 연결성* 이 한 부문 효율 개선을 *전체에 파급* — 즉 *부문별 감축 목표 달성* 이 *국가 감축 목표 달성* 을 보장하지 않는다.

[[yunmokoo]] 의 *연구 궤적* 안에서 이 paper 는 *2 기 hybrid 모형 라인* 의 *최초 응용*, 후속 모든 *CCS + 섹터 커플링 + UNICON* 작업의 *방법론적 기반*.

## 핵심 결과

| 항목 | 값 (Mt CO2eq) |
|---|---:|
| 예상 감축 (rebound 무시) | 23.8 |
| **실제 감축 (rebound 포함)** | **12.7 (53%)** |
| 한국 정부 2030 효율 감축 목표 | 37.8 |
| Rebound 후 예상 달성 | 약 12.6 (= 37.8 × 12.7 / 23.8 × 1/2) |
| Rebound 의 효율 정책 감축 상쇄율 | **47%** |

- *대규모 + 배출 집약 산업 (철강, 석유화학, 시멘트)* 의 rebound 가 큼
- *비연관 부문 + 가계 에너지 소비* 도 유의한 indirect rebound

## 방법론 노트

[[hybrid-energy-system-model]] *soft-link iterative coupling*:

```
Loop until convergence:
  1. Bottom-up (PMP): given demand D_t, technology costs c_t, solve technology mix x_t*, energy use E_t*
  2. CGE: given technology efficiency from (1), solve macro equilibrium → output Q_t*, demand D_t*'
  3. Compare D_t and D_t*'; if ∥D_t - D_t*'∥ < ε, exit; else D_t ← D_t*'
```

*Direct rebound* 측정: 효율 개선 부문 $s$ 의 *output 변화* $\Delta Q_s$ × 개선된 *배출강도* $e_s^{new}$.

*Indirect rebound* 측정: $\sum_{s' \neq s} \Delta E_{s'} \times e_{s'}$ + 가계 부문 $\Delta E_{HH}$. 두 합이 *expected reduction* 의 일부를 상쇄.

식별 가정: (i) bottom-up 의 *기술 효율 모수* 가 CGE 의 *생산함수* 와 *체계적 정합*, (ii) soft-link 의 *수렴* 보장, (iii) GTAP 풍 CGE 의 *behavioral parameter* (elasticity) 외생.

## 연구 계보

이 paper 는 (i) Sorrell & Dimitropoulos (2007, 2008) 의 *rebound effect* 라인, (ii) Bohringer (1998), Bohringer & Rutherford (2009) 의 *hybrid energy-economy model* 정통, (iii) [[hwarang-lee-2019-bottom-up-pmp]] (PMP) + [[yunmokoo-2019-ets-company-size-cge]] (CGE 분리 SAM) 직접 선행 — 의 결합. [[yunmokoo]] 의 *연구 궤적* *2 기 hybrid 모형 라인* 의 *최초 응용*, 후속 모든 *CCS + 섹터 커플링 + UNICON* 작업의 토대.

## See also

- [[yunmokoo]]
- [[hwarang-lee]]
- [[sung-won-kang]]
- [[hybrid-energy-system-model]]
- [[bottom-up-energy-system-model]]
- [[computable-general-equilibrium]]
- [[rebound-effect]]
- [[manufacturing-decarbonization]]
- [[energy]]
- [[hwarang-lee-2019-bottom-up-pmp]]
- [[yunmokoo-2019-ets-company-size-cge]]