Is renewable energy acceptable with power grid expansion? A quantitative study of South Korea's renewable energy acceptance

hyunggeun-kim, sangkyu-park, 이종수 (2021) · Renewable and Sustainable Energy Reviews 110584 · DOI ↗

한국의 Renewable 3020 정책 (재생에너지 발전비중 2017 년 6.4% → 2030 년 20%) 의 공공 수용성 을 송전망 확장 의 추가 비용까지 포함해 conjoint survey + mixed logit (WTP space) 으로 정량화. 기존 연구는 재생에너지 generation attribute (CO₂, 가격, 일자리, 단전) 만 보고 송전선 확장의 disutility 를 누락했음. 핵심 결과: 에너지 전환의 net public benefit 이 WTP for energy transition 의 오직 40% 에 불과 — 추가 overhead PTL (송전선) 이 WTP 의 60% 를 소거. 가구 전기요금 인상까지 합산하면 net benefit 이 2024 년부터 negative — 정책 목표 (2030) 달성 전. 지중화 (underground) PTL 의 WTP 는 계획 PTL 의 오직 3-4% — 지중화 전체 적용은 사회적으로 정당화 어려움. 결론: overhead PTL 최소화 + cost-effective 대안 (예: 분산형 발전, 수요 측 관리) 의 통합 최적화 필요.

RQ: 한국의 Renewable 3020 정책 (2017 6.4% → 2030 20%) 의 공공 수용성 은 송전망 확장의 disutility 까지 포함하면 어떻게 변하는가? 송전선의 지중화 (underground) 에 대한 WTP 는 얼마이며 얼마나 적용 가능한가?
방법론: choice-experiment (conjoint survey), 혼합 로짓 in wtp-space (Train-Weeks 2005), simulated public net benefit (WTP - WTA - electricity rate increase)
데이터: 한국 가구 대상 conjoint survey. Renewable 3020 계획 (2017) + Korea 국가 에너지 계획상 전기요금 인상 projection 활용
주요 발견: (i) 에너지 전환의 net benefit = WTP × 40% — 추가 overhead PTL 가 WTP 의 60% 를 소거. (ii) 2024 년부터 net benefit negative — Renewable 3020 의 2030 목표 달성 전 사회적 net loss 전환. (iii) Underground PTL WTP = 계획 PTL 의 3-4% 만 — 지중화 전체 적용은 정당화 어려움 (지중화 비용 대비 WTP 부족). (iv) 공공 정서 mismatch: 재생에너지 자체에는 WTP 있음, 송전망에는 WTA (보상 요구)
시사점: (a) 정책 시뮬레이션이 송전선 NIMBY 까지 internalize 해야 — 미반영 시 정책 과대 evaluate. (b) 분산형 재생에너지 (옥상 PV, 마이크로그리드) 의 정책 우선순위 — 송전망 의존 최소화. (c) 수요 측 관리 + smart grid 가 PTL 확장 대안. (d) 지중화의 selective 적용 — 인구 밀집·환경 sensitive 지역 limited 적용, 전 노선 지중화는 비효율. (e) 밀양 송전탑 갈등 (2014) 등의 사회 갈등 비용 의 정량화 정책 도구

요약

본 paper 는 이종수 의 3기 (2018-2025) 의 quantitative consumer/policy choice 라인의 에너지 정책 + grid infrastructure 수용성 갈래이다. Paris Agreement (2015) 후 한국 정부의 NDC + Renewable 3020 (2017) 계획 — 재생에너지 발전비중 2017 6.4% → 2030 20% — 의 공공 수용성 진단 이 본 paper 의 동기이다. IEA WEO 2018 의 글로벌 재생에너지 비중 2017 25% → 2040 40% 추세와 한국 정책 ambition 의 fit 진단. 기존 연구는 재생에너지 generation attribute (CO₂ 배출 감소, 단전 빈도/시간, 전기요금 인상, 재생에너지 산업 일자리, 재생 발전소 건설로 인한 산림 훼손) 만 conjoint 으로 평가하고 — 일관되게 공공의 재생에너지 선호 결론. 그러나 대규모 재생에너지는 송전망 확장 을 필연적으로 수반 — 분산형 PV/풍력 발전소가 기존 grid 와 분리돼 있고, 변동성 흡수에 interconnection capacity 가 필수. 한국 특수성: 밀양 송전선 갈등 (2014) — 대규모 765kV 송전탑 건설을 둘러싼 9 년 사회 갈등 의 NIMBY 비용 정량화 부재.

방법론적 핵심은 (i) conjoint survey 의 attribute 에 재생에너지 비중 + 송전선 추가 length + 송전선 type (overhead vs underground) + 전기요금 을 동시 포함, (ii) 혼합 로짓 의 wtp-space 정식 — Train-Weeks (2005) 의 coefficient 의 monetary unit 직접 추정 으로 WTP / WTA 의 unbiased 추정. (iii) Simulated public net benefit = WTP for renewable transition − WTA for additional overhead PTLs − 가구 전기요금 인상 (국가 에너지 계획 projection). 핵심 발견은 net benefit 의 dramatically reduced magnitude — public 이 재생에너지 자체에 WTP 있지만 송전선 확장에 WTA (보상 요구) 가 substantial, net 으로는 WTP 의 60% 가 소거. 결과: net benefit = WTP × 40% 만. 2024 년부터 cumulative net negative — 정책 목표 달성 전 사회적 net loss. Underground PTL 의 WTP 가 계획 PTL 의 3-4% 만 — 지중화의 selective 적용 만 정당.

정책 함의는 (i) 정책 시뮬레이션이 송전선 NIMBY 비용 internalize — 미반영 시 정책 과대 evaluate, (ii) 분산형 재생에너지 (옥상 PV, 마이크로그리드, community solar) 의 정책 우선순위 격상, (iii) 수요 측 관리 (DSM) + smart grid 가 PTL 확장 대안, (iv) 지중화의 selective 적용 — 인구밀집·환경 sensitive 지역 limited 적용, 전 노선 지중화는 비효율, (v) 정부의 sunk cost (765kV 송전탑 건설 대 사회 갈등 비용) 의 정량화 정책 도구. 한계는 (i) stated preference 의 hypothetical bias — 실제 PTL 인근 거주자 vs 일반 공공의 WTP 격차 미고려, (ii) Renewable 3020 의 generation mix (PV vs 풍력) 별 PTL 부담 차이 미분해, (iii) 변동성 흡수 비용 (ESS, balancing power) 의 별도 항목 미포함, (iv) 송전망 outage / 안정성 효과 미고려.

핵심 결과

Public benefit decomposition

항목	비중 / 정량
Gross WTP for energy transition (Renewable 20% 목표)	100% (baseline)
Additional overhead PTL의 WTA 차감	−60%
Net benefit = WTP × 40%	40%
가구 전기요금 인상 차감 시	2024 년부터 negative

Underground PTL 정책 함의

항목	정량
Underground PTL 의 WTP (계획 PTL 대비)	3-4%
정책 함의	전노선 지중화 정당화 불가; 인구밀집·환경 sensitive 지역 selective 적용

정책 timeline

연도	사건
2017	재생에너지 발전비중 6.4% (baseline)
2017	Renewable 3020 정책 출범
2024	net benefit 0 (사회적 net loss 시작점)
2030	재생에너지 발전비중 20% 목표 (정책 목표)

방법론 노트

Mixed logit in WTP space (Train-Weeks 2005). 일반 utility space 정식:

U_{ij} = -\alpha p_j + x_j' \beta + \varepsilon_{ij}

여기서 $\alpha$ price coefficient. WTP 는 $\text{WTP}_k = \beta_k / \alpha$ — 두 random parameter 의 비 라 정확한 distribution 추정 어렵고 behavioral plausible 분포 (예: 정규) 강요 시 bias 발생.

WTP space reparameterization.

U_{ij} = -\alpha (p_j - x_j' w) + \varepsilon_{ij}

여기서 $w_k = \beta_k / \alpha$ 가 직접 monetary unit (KRW) 의 WTP. $w$ 의 분포를 직접 specification — behavioral interpretation 명확 + 정확. 본 paper 는 이 정식 채택.

Simulated public net benefit.

\text{Net Benefit}_t = \text{WTP}_{\text{renewable}, t} - \text{WTA}_{\text{PTL}, t} - \Delta P_{\text{electricity}, t}

여기서 $\Delta P_{\text{electricity}, t}$ 는 국가 에너지 계획 projection 의 가구 전기요금 인상. $t$ 별로 cumulative net benefit 계산해 2024 년부터 negative 전환.

식별은 (i) conjoint attribute 의 orthogonal design 으로 collinearity 회피, (ii) mixed logit 의 random parameter 로 heterogeneity 처리, (iii) WTP space 의 direct monetary scaling. 식별 한계: (i) stated preference 의 hypothetical bias, (ii) 응답자의 PTL distance heterogeneity 미관측, (iii) 정책 시점 전기요금 projection 의 uncertainty.

연구 계보

본 paper 의 renewable energy public acceptance lineage 는 (i) conjoint / DCM 기반의 generation attribute 분석 (Borchers et al. 2007 Energy Policy; Bergmann et al. 2006 Energy Economics; Ku-Yoo 2010 한국 Energy Policy 등 references 3-15), (ii) Wüstenhagen et al. (2007 Energy Policy 35: 2683-91) 의 renewable energy social acceptance 3-dimension framework (socio-political, community, market), (iii) Train-Weeks (2005) 의 wtp-space 정식. 한국 밀양 송전탑 갈등 의 사회과학 literature (Yun 2015 등) 와 분산형 재생에너지 정책 literature (REN21, IRENA) 의 결합.

TEMEP 직접 predecessor 는 이종수 의 2기-3기 quantitative consumer choice 라인 — Evaluation of Technological Innovation in the Cellular Phone Display 의 ICT 제품 conjoint, 이종수 의 다수 에너지 / 자동차 / 의료 DCM 작업의 renewable energy + 송전망 새로운 적용. 이종수 3기 (2018-2025) 의 quantitative 정책 trade-off 갈래 — Renewable 3020 정책 평가의 demand-side evidence. 공동저자 sangkyu-park 는 KEEI (Korea Energy Economics Institute) 의 정부 연구원 — 정책 evidence base 구축 차원의 학-정부 협업. hyunggeun-kim 은 TEMEP 박사과정 (1 저자).

TEMEP 내 sibling cluster: 이종수 의 에너지 정책 DCM 라인 — heejung-lee-2017-perceived-noise-wind-turbine (풍력 noise 수용성), jihye-park-2019-residential-solar-pv-wtp (가정용 태양광 WTP) 등의 자매작. 구윤모 의 Comparative analysis of iterative approaches for incorporating learning-by-doing into the energy system models (8 차 전력계획 LBD 모델링) 와 공급 측 비용 모델 + 수요 측 수용성 분석 의 demand-supply 양면. Electricity-generation mix considering energy security and carbon emission mitigation: Case of Korea and Mongolia (김연배 그룹) 의 generation mix scenario 와 수용성 dimension 의 보완.

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