The role of electricity mix and transportation sector in designing a green-growth strategy in Iran

Bahareh Oryani, 구윤모, Shahabaldin Rezania, Afsaneh Shafiee, Muhammad Kamran Khan, Seyed Mohammadreza Mahdavian (2021) · 에너지 · DOI ↗

이란 1971-2015 (45 년) 의 전력 + 운송 두 부문이 1 인당 CO2 에 미치는 단·장기 영향을 ardl cointegration bounds test 로 분석. 이란 CO2 의 48% 가 전력 + 운송 (전력·열 34.3% + 운송 24.9%, 2014/2019 기준). ARDL(1,1,2,0,0) + 이란-이라크 전쟁 더미. F-bounds test 5 개 식 모두 1% 유의 (LCO2 F=10.55, LY F=9.93, LNV F=4.31, RE F=5.52, URB F=7.01). 장기: LY 1% ↑ → LCO2 +0.33%, LNV 1% ↑ → +0.11%, RE 1%p ↑ → −0.006%, URB +0.012%, 전쟁 더미 −0.18%. 단기: D(LY) +0.51, ECM = −0.775 (1.4 년에 균형 복원). ECM-Granger: RE → LCO2 단방향 음 인과, LNV → LCO2 단방향 양 인과, RE ↔ LY 양방향. Bahareh Oryani 이란 시리즈의 네 번째.

RQ: 이란 전력 (재생 비중) + 운송 (차량 수) 가 1 인당 CO2 에 미치는 단·장기 elasticity 는? 두 부문 동시 분석 (Iran 또는 다른 국 에서 전례 없음) 시 인과 방향은? Green-growth 전략 설계 함의는?
방법론: ardl (1,1,2,0,0) + cointegration-bounds-test (Pesaran-Shin-Smith 2001, Narayan 2005 small-sample critical values) + ECM + ecm-granger-causality (단·장기 인과 분리) + fully-modified-ols + canonical-cointegrating-regression + dynamic-ols (강건성 3 종) + KPSS unit root + Iran-Iraq 전쟁 더미 (D_w).
데이터: 이란 1971-2015 (45 년) 연간. LCO2 (1 인당 CO2, log, metric ton), LY (1 인당 RGDP, log, 2010 USD), RE (재생 전력 share, %, hydro+solar+wind+bio), LNV (도로 차량 수, log), URB (도시화 %). Source: WDI, US EIA, Ministry of Industry/Mine/Trade (MOIMT) Bureau of Autos. RE 평균 13.65%, max 36.9%, min 2.4%; URB 평균 58.7%; LNV: 126,664 (1996) → 1,028,336 (2015).
주요 발견: (i) F-bounds 5 식 모두 1% 유의 → cointegration 존재. (ii) 장기 계수: LY +0.333 (t=3.38), LNV +0.107 (t=3.59), RE −0.006 (t=−2.06), URB +0.012 (t=2.40), D_w −0.176 (t=−4.66). 즉 LY 10% ↑ → CO2 +3.3%, LNV 10% ↑ → CO2 +1.1%, RE 10%p ↑ → CO2 −0.06%, URB 10%p ↑ → CO2 +0.12%. (iii) 단기: D(LY) +0.507 (t=6.17), D(LNV(−1)) −0.094 (t=−4.12), ECM = −0.775 (t=−8.54) → 1.4 년 복원. (iv) ECM-Granger 장기 인과: LY → LCO2, LNV → LCO2, URB → LCO2 (모두 양), RE → LCO2 (단방향 음), RE ↔ LY 양방향 (양), LY → LNV 양방향 (양), LPY → RE (양 17.76). (v) 강건성: FMOLS/CCR/DOLS 모두 LY (+0.41~~0.49), LNV (+0.05~~0.10), URB (+0.01~~0.23) 양, RE 음 (−0.002~~−0.008). (vi) 운송 배경: 가솔린 사용 32.9 → 80 백만 L/일 (1996-2015 +146%), 디젤 33.4 → 75 (+127%), 차량 노후 운영.
시사점: (a) 부문 통합 — 재생 전력 확대 단독은 부족, 운송 부문 CO2 가 잠식. (b) ICE → AFV (Alternative Fuel Vehicle) 전환 필요, 단 AFV 의 전력원이 재생일 때만 환경 효과 발현 (상호의존성). (c) Coady 등의 fossil fuel 보조금 단계 폐지 → 글로벌 GDP +0.2% / CO2 −2.32% (2030) 추정 인용; 이란도 보조금 자유화 + tax concession + soft loan + R&D 자금 + 독립 규제기관 설립이 정책 묶음. (d) OPEC/IMF/ADB 와의 PPP·기술이전 협력 가능.

이란 전력 + 운송 - CO2 nexus 의 conceptual framework — ARDL bounds test 기반의 단·장기 분리.

요약

구윤모 · Bahareh Oryani 이란 시리즈의 네 번째이자 부문 통합 분석 의 정점. 이전 paper 들 (Structural vector autoregressive approach to evaluate the impact of electricity generation mix on economic growth and CO2 emissions in Iran 전력만 SVAR, Investigating the asymmetric impact of energy consumption on reshaping future energy policy and economic growth in Iran using extended Cobb-Douglas production function 거시 에너지 Cobb-Douglas) 가 단일 부문 분석이었다면, 본 paper 는 전력 + 운송 두 부문의 결합 효과 검정 — 저자들이 명시적으로 “no research has been conducted to evaluate the environmental impact of power and transportation sectors simultaneously not only in Iran but also in other countries” 라고 gap 표명한다. 이란 CO2 의 48% (전력·열 34.3% + 운송 24.9%, 2019) 가 두 부문에서 발생하므로 결합 분석의 정책적 가치 큼.

방법론적 핵심은 ardl cointegration bounds test (Pesaran-Shin-Smith 2001, Narayan 2005 small-sample) 의 단·장기 분리 + ECM. 의존변수: 1 인당 CO2; 설명변수: 1 인당 RGDP, 재생 전력 share, 차량 수, 도시화, 이란-이라크 전쟁 더미. KPSS unit root 로 LCO2 / LNV / RE / ΔURB 모두 I(1) 또는 I(0), 어느 것도 I(2) 아님 → ARDL 적용 가능. AIC 기반 ARDL(1,1,2,0,0). F-bounds test 5 식 모두 1% 유의 (LCO2 F=10.55, LY F=9.93, LNV F=4.31, RE F=5.52, URB F=7.01) → cointegration 존재. ECM 계수 −0.775 → 1.4 년에 장기 균형 복원. 강건성 검정으로 fully-modified-ols + canonical-cointegrating-regression (Park 1992) + dynamic-ols 3 종 cointegration regression 일치 확인 (LY +0.41~~0.49, LNV +0.05~~0.10, RE −0.002~−0.008). ecm-granger-causality (Engle-Granger) 로 단·장기 인과 방향 분리.

핵심 결과 — 장기 elasticity 가 정량적으로 surface: 1 인당 GDP 10% ↑ → CO2 +3.3% (이란이 EKC 의 증가 구간 에 위치), 차량 수 10% ↑ → CO2 +1.1% (1996-2015 차량 수 8 배 증가, 가솔린 사용 +146%), 재생 전력 비중 10%p ↑ → CO2 단지 −0.06% (절대값 매우 작음, 재생 비중 자체가 1971-2015 동안 평균 13.65% 로 hydro 중심 + 신재생 1% 미만 의 한계), 도시화 10%p ↑ → CO2 +0.12%. 전쟁 더미 −0.176 은 1980-1988 산출 감소가 환경 부담 일시 경감. 인과 결과: RE → LCO2 단방향 음 (재생 확대가 환경 개선), LNV → LCO2 단방향 양 (차량 증가가 CO2), RE ↔ LY 양방향 (재생 투자가 GDP 견인 + GDP 가 재생 투자 가능케 함), LY → LNV (소득 증가가 차량 증가). 핵심 통찰: 부문별 별도 분석의 한계 — 재생 전력 확대 단독은 운송 부문 CO2 증가가 상쇄하므로, ICE → AFV 전환 + 재생 전력 의 결합 정책 이 필요. 단 AFV 의 전력원이 fossil 이면 효과 제한, 두 부문이 동시 진행돼야 환경 효과 발현 (상호의존성). caveat: 재생 종류별 분리 데이터 없음 (hydro/solar/wind 합산), 비대칭 (양·음 충격) 분석 없음 (저자가 future work 으로 NARDL, Dynamic ARDL, Quantile ARDL 제시).

정책 함의: tax concession + 가솔린 가격 자유화 + 보조금 개혁 자금을 재생/효율/대중교통 으로 재배분 + soft loan + R&D 자금 + 독립 fossil 규제기관 + 가솔린 차량 → AFV 전환. 자금원: PPP, OPEC/IMF/ADB 협력.

핵심 결과

변수	장기 계수 (t-stat)	단기 계수 (t-stat)
LY (RGDP)	+0.333 (3.38)	+0.507 (6.17)
LNV (차량)	+0.107 (3.59)	D(LNV(−1)) −0.094 (−4.12)
RE (재생 share)	−0.006 (−2.06)	—
URB	+0.012 (2.40)	—
전쟁 더미 D_w	−0.176 (−4.66)	−0.176 (−6.88)
ECM_{t-1}	—	−0.775 (−8.54)

F-bounds 5 식 모두 1% 유의 (LCO2 F=10.55, LY F=9.93, LNV F=4.31, RE F=5.52, URB F=7.01). FMOLS/CCR/DOLS 강건성 일치. ECM-Granger 장기: RE → LCO2 단방향 음, LNV → LCO2 단방향 양, RE ↔ LY 양방향. 차량 수: 126,664 (1996) → 1,028,336 (2015) +712%; 가솔린 32.9 → 80 백만 L/일 (+146%).

방법론 노트

ardl (Pesaran-Shin-Smith 2001) bound test 기반 conditional ECM:

\Delta \text{LCO2}_t = \beta_0 + \sum \beta_{1i} \Delta \text{LCO2}_{t-i} + \sum \beta_{2i} \Delta \text{LY}_{t-i} + \sum \beta_{3i} \Delta \text{RE}_{t-i} + \sum \beta_{4i} \Delta \text{LNV}_{t-i} + \sum \beta_{5i} \Delta \text{URB}_{t-i} + \delta_0 \text{LCO2}_{t-1} + \cdots + \delta_4 \text{URB}_{t-1} + D_w + \mu_t

장기 cointegration 검정: $H_0: \delta_0 = \delta_1 = \cdots = \delta_4 = 0$ 의 Wald F-statistic vs Narayan (2005) small-sample critical bounds. F > upper bound I(1) → cointegration. Cointegration 확인 시 ECM 추정:

\Delta \text{LCO2}_t = \beta_0 + \sum \beta_{1i} \Delta \text{LCO2}_{t-i} + \sum \beta_{2i} \Delta \text{LY}_{t-i} + \cdots + \eta_1 \text{ECT}_{t-1} + D_w + \mu_t

$\eta_1$ 이 음·유의 → 장기 균형 수렴 보장, |η_1| = 매 기 균형 복원 속도. ECM-Granger causality: 단기 (Δx_{t-i} F-test) + 장기 (ECT_{t-1} t-test). 강건성 3 종: fully-modified-ols (Phillips-Hansen 1990), canonical-cointegrating-regression (Park 1992), dynamic-ols (Saikkonen 1992, Stock-Watson 1993). 식별: KPSS unit root, AIC lag, CUSUM/CUSUMSQ stability, Breusch-Godfrey serial correlation, ARCH heteroscedasticity, Ramsey RESET functional form.

연구 계보

구윤모 의 2 기 탄소중립·기술확산·정책 평가 라인 안에서 Bahareh Oryani 이란 시리즈의 네 번째이자 부문 통합 정점. Direct method predecessor: Pesaran-Shin-Smith (2001, ARDL bound test), Narayan (2005, small-sample critical values), Phillips-Hansen (1990, FMOLS), Park (1992, CCR), Saikkonen (1992) + Stock-Watson (1993, DOLS). Direct application predecessor: Ahmad & Du (2017, ARDL Iran), Pata (2018, Turkey ARDL EKC), Dong-Sun-Hochman (2017, BRICS), Bekhet & Othman (2018, Malaysia ECM-Granger), Coady 등 (fossil 보조금 단계 폐지 → GDP/CO2 효과). 시리즈 직속 선행 — Structural vector autoregressive approach to evaluate the impact of electricity generation mix on economic growth and CO2 emissions in Iran (SVAR 전력만), Investigating the asymmetric impact of energy consumption on reshaping future energy policy and economic growth in Iran using extended Cobb-Douglas production function (거시 에너지 Cobb-Douglas), Barriers to renewable energy technologies penetration: Perspective in Iran (장벽 AHP). Sibling 후속: Heterogeneous preferences for EVs: Evidence from Iran (EV DCM, 수요측 EV 선호).

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