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type: paper
slug: won-sik-hwang-2015-cge-quantitative-evaluation
title: A CGE analysis for quantitative evaluation of electricity market changes
authors:
  - '[[won-sik-hwang]]'
  - '[[jeongdonglee]]'
year: 2015
venue: '[[energy-policy]]'
volume: '83'
pages: 69-81
doi: 10.1016/j.enpol.2015.04.006
categories:
  - '[[energy-economics]]'
  - '[[industrial-organization]]'
methods:
  - '[[cge-analysis]]'
  - '[[top-down-bottom-up-hybrid]]'
  - '[[mixed-complementarity-problem]]'
  - '[[cournot-oligopoly]]'
  - '[[scenario-analysis]]'
themes:
  - '[[electricity-reform]]'
  - '[[korean-electricity-industry]]'
  - '[[electricity-privatization]]'
  - '[[forward-contract]]'
  - '[[scarcity-rent]]'
  - '[[market-power]]'
  - '[[gencos]]'
aliases: []
last_updated: '2026-05-20T02:18:39+09:00'
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# A CGE analysis for quantitative evaluation of electricity market changes

*[[won-sik-hwang]], [[jeongdonglee]] (2015)* · [[energy-policy]] 83:69-81 · [DOI ↗](https://doi.org/10.1016/j.enpol.2015.04.006)

> 한국 전력 산업 reform 의 *ex ante 정량 평가* 를 위해 [[top-down-bottom-up-hybrid]] 모형을 개발. Top-down [[cge-analysis]] 의 거시 효과와 bottom-up [[mixed-complementarity-problem]] 의 168 generator 단위 기술 제약을 통합. [[scarcity-rent]] 가 두 모형 사이의 *bridge* 역할 — *oligopoly rent* 를 economy-wide model 에 주입. 핵심 발견: GENCO 만 oligopolistic competition 시 GDP -0.48% 손실, [[forward-contract]] 도입 시 -0.08% 로 5/6 완화. 그러나 *retail (DISCO) 까지 oligopolistic* 이면 retail price 가 98% 폭등 — 최악의 reform 시나리오.

- **RQ**: 한국 전력 산업 privatization 이후 GENCO 와 DISCO 의 oligopolistic competition 가 거시경제 · 산업별 생산 · 전기료에 미치는 효과는 얼마이며, [[forward-contract]] 같은 정책 mitigation 은 얼마나 효과적인가?
- **방법론**: [[cge-analysis]], [[top-down-bottom-up-hybrid]], [[mixed-complementarity-problem]], [[cournot-oligopoly]], [[scenario-analysis]]
- **데이터**: 2009 한국 IO 테이블 (403 basic classifications → 14 sector), [[kepco]] 데이터의 168 generator (capacity · plant factor · fuel cost), [[gencos]] 6 개 + IPP
- **주요 발견**: GENCO oligopolistic competition 시 GDP -0.48% (4.38 조 won), 전기 도매가 +37.59%. [[forward-contract]] (80% cover) 도입 시 GDP 손실 -0.08% 로 5/6 완화. GENCO + DISCO 모두 oligopolistic 이면 retail price 98% 폭등 (최악).
- **시사점**: 전력 reform 은 *비가역적* — pre-reform 정책 mitigation 이 필수. (a) [[forward-contract]] 활성화, (b) DISCO 시장의 *충분한 경쟁자 수* (20 이상), (c) [[market-power]] 행사 감시.

![Oligopolistic wholesale and retail markets (Figure 11). GENCO oligopolistic competition (Cournot) 와 DISCO oligopolistic competition 의 결합이 wholesale 과 retail 시장의 *이중 markup* 을 만들고, 그 비용이 *electricity consumer* 와 *manufacturing 부문* 으로 전가되는 구조.](/papers/201508_HwangWS_A_CGE_analysis_for_quantitative_evaluation_of_electricity_market_changes/fig11.jpeg)

## 요약

본 paper 는 [[jeongdonglee]] 의 *제3기 (2) 에너지 정책의 심화* 라인이 *electricity market reform* 으로 분화한 결정 마디. 한국 전력 산업은 *vertically integrated regulated monopoly* 와 *fully privatized competitive market* 의 중간에 stuck 돼 있다 (Hwang & Lee 2013). California (USA), Norway, Alberta, UK 의 reform 실패 사례들이 보여주듯 *비가역적 reform 의 ex ante 정량 평가* 가 핵심 필요. Akkemik & Oguz (2011) 의 터키 CGE 가 *X-inefficiency 15% + markup 10% 제거* 같은 *낙관적 가정* 으로 +1.08% utility 효과 추정, Hosoe (2006) 의 일본 분석 등이 선행. 그러나 *top-down 단독* 은 기술 제약 무시, *bottom-up 단독* 은 거시 spillover 무시.

본 paper 의 방법론적 혁신은 [[top-down-bottom-up-hybrid]] 의 *수렴 보장 알고리즘* — 일반 cobweb model 은 demand elasticity < supply elasticity 인 전력 시장에서 *발산* 하지만, 본 paper 는 *bottom-up 에서 가격 결정 → top-down 에 전달* 의 reversed iteration 으로 수렴 보장 (Böhringer & Rutherford 2009, Lanz & Rausch 2011). [[scarcity-rent]] $P^{SR}$ 가 oligopoly markup 을 *economy-wide model 에 주입하는 bridge*. Bottom-up 은 168 generator 의 *Mixed Complementarity Problem* 으로 [[gencos]] 의 Cournot profit maximization 표현. 한국의 4 계절 패턴은 12 load block 으로 분할, base load (coal · nuclear) vs peak load (LNG · refined oil) 의 dispatch 순서 모델링.

핵심 결과: 시나리오 (a) competitive market: GDP 903.94 조 won, 도매가 88.93 won/kWh. (b) GENCO oligopolistic: GDP -0.48% (899.56 조), 도매가 +37.59% (122.36). (c) + Forward contract (80% cover): GDP -0.08% (903.24), 도매가 +6.07% (94.33) — 5/6 완화. LNG 산업이 가장 큰 타격 (-19.97%) — base load 로 전환 못 한 결과. 더 심각한 시나리오: GENCO + DISCO 모두 oligopolistic 이면 retail price 가 *98% 폭등* (5 GENCO × 10 DISCO). DISCO 수가 10 에서 20 으로 늘면 markup 이 26% → 13% 로 절반. 한국 reform 의 *주요 정책 처방* 은 (a) forward contract 활성화, (b) DISCO 시장 진입 장벽 완화.

본 paper 의 한계는 (a) generator 의 *ramp-up/ramp-down rate*, minimum generation 같은 fine-grained 운영 제약 미반영, (b) [[stochastic-equilibrium-model]] 의 uncertainty 처리 부재, (c) 80% forward contract cover 가정의 *empirical robustness* 미검증. [[won-sik-hwang-2013-profitability-productivity-changes]] (KEPCO INPD 분해) 와 *Korean electricity industry post-reform 진단* 의 직접 sibling — 둘 다 author 동일, 같은 *제3기 (2) 에너지 정책의 심화* 라인. [[inha-oh-2015-efficiency-versus-equality]] 의 ETS 분석도 같은 *한국 전력 부문 CGE 진단* 라인의 페어 — 2015 년 두 발표 paper 의 정책적 보완 관계.

## 핵심 결과

| Indicator | Competitive | Oligopolistic | Oligopolistic + Forward contract |
|---|---:|---:|---:|
| GDP (조 won) | 903.94 | 899.56 (-0.48%) | 903.24 (-0.08%) |
| 전력 발전 (TWh) | 425.22 | 384.89 (-9.49%) | 418.11 (-1.67%) |
| 도매가 (won/kWh) | 88.93 | 122.36 (+37.59%) | 94.33 (+6.07%) |
| LNG 산업 | 20.35 | 16.29 (-19.97%) | 19.53 (-4.02%) |
| Chemical | 183.85 | 181.11 (-1.49%) | 183.42 (-0.24%) |
| Electronic equip. | 279.40 | 275.57 (-1.37%) | 278.78 (-0.22%) |

| Retail scenario | GENCO market | DISCO market | Retail price change |
|---|---|---|---:|
| Scn1 (GC-DC) | competitive | competitive | baseline |
| Scn3 (GC-D10) | competitive | 10 DISCOs | +38% |
| Scn6 (GO-D10) | 5 GENCO oligop. | 10 DISCOs | +98% |

핵심 정량 claim: (1) GENCO oligopoly 만으로 GDP -0.48% 손실 (도매가 +37.59%), (2) [[forward-contract]] 80% cover 가 손실의 5/6 완화 (GDP -0.08%), (3) DISCO oligopoly 가 더해지면 retail price 98% 폭등 — 최악 시나리오, (4) DISCO 수 10 → 20 으로 markup 26% → 13% 절반.

## 방법론 노트

[[top-down-bottom-up-hybrid]] 의 수렴 보장 알고리즘이 핵심 혁신. 전력 시장은 demand elasticity 가 매우 낮아 conventional cobweb 모형은 *발산*. 본 paper 의 idea: bottom-up 에서 *가격 결정 → 수량 결정* 의 supply side dominance 를 두면 수렴 보장.

핵심 식 ([[cournot-oligopoly]] 의 first order condition + scarcity rent bridge):

$$
\max_{x_f} \pi_f = px(x) \cdot x_f - c_f(x_f), \quad \text{FOC: } px \cdot \left(1 - \frac{ms_f}{|\sigma|}\right) = mc_f
$$

여기서 $px$ 는 전력 가격, $x_f$ 는 firm $f$ 의 generation, $ms_f$ 는 firm market share, $\sigma$ 는 demand elasticity, $mc_f$ 는 marginal cost. Conjectural variation $(\partial x / \partial x_f) = 1$ (Nash-Cournot).

$$
\frac{P^{SR}}{P^X_{EGEN} - P^{SR}} = \frac{px_{Oligo} - px_C}{px_C}
$$

여기서 $P^{SR}$ 는 top-down 의 scarcity rent, $px_{Oligo}$ 는 bottom-up 의 oligopolistic price, $px_C$ 는 competitive price. Scarcity rent 가 *oligopoly rent* 의 economy-wide 대응물.

[[forward-contract]] effect:

$$
\frac{px - mc_f}{px} = \frac{ms_f}{|\sigma|} \cdot \left(1 - rfc_f\right)
$$

여기서 $rfc_f = fc_f / x_f$ 는 contracting factor. 80% cover ($rfc_f = 0.8$) 가 markup 을 80% 감소 (Allaz & Vila 1993).

Identification 은 (a) 2009 한국 IO 테이블 SAM (403 basic classifications), (b) [[kepco]] *Statistics of Electric Power in Korea* 의 168 generator 데이터 (capacity · load factor · plant factor · fuel cost), (c) Korea Power Exchange (KPX) EPSIS 의 fuel 단가, (d) Hosoe (2006), Akkemik & Oguz (2011) 의 transmission/distribution value added 분리 방법.

## 연구 계보

[[top-down-bottom-up-hybrid]] 의 직접 선행: Böhringer & Rutherford (2009) 의 decomposition approach, Lanz & Rausch (2011) 의 *Top-Down Bottom-Up* 통합 framework. 전력 시장 CGE 선행: Akkemik & Oguz (2011) 의 터키 분석, Hosoe (2006) 의 일본 분석, Zhang et al. (2008) 의 partial equilibrium case studies. [[cournot-oligopoly]] 전력 시장 모델링: Boucher & Smeers (2001), Hobbs (2001), Bushnell (2007). [[forward-contract]] 의 mitigation 효과: Allaz & Vila (1993), Green (1999), Kim & Kim (2004), Willems et al. (2009). MCP framework 의 base: Mathiesen (1985). 한국 reform 의 직접 context: Hwang & Lee (2013) 의 *Korean electricity market reform stuck halfway*. [[jeongdonglee]] author page anchor *제3기 (2) 에너지 정책의 심화* 라인의 *2015 년 micro-policy 진단* 마디 — sibling [[won-sik-hwang-2013-profitability-productivity-changes]] (KEPCO INPD 분해) 와 *Korean electricity industry post-reform 평가* 의 페어, [[inha-oh-2015-efficiency-versus-equality]] (ETS 설계) 와 *2015 년 한국 전력 부문 CGE* 의 페어.

## See also

- [[cge-analysis]]
- [[top-down-bottom-up-hybrid]]
- [[mixed-complementarity-problem]]
- [[cournot-oligopoly]]
- [[forward-contract]]
- [[scarcity-rent]]
- [[market-power]]
- [[korean-electricity-industry]]
- [[electricity-reform]]
- [[kepco]]
- [[gencos]]
- [[won-sik-hwang]]
- [[jeongdonglee]]
- [[won-sik-hwang-2013-profitability-productivity-changes]]
- [[won-sik-hwang-2014-korea-green-technologies]]
- [[won-sik-hwang-2014-nuclear-power-policy-eppa-korea-model]]
- [[inha-oh-2015-efficiency-versus-equality]]