The direct and indirect household energy requirements in the Republic of Korea from 1980 to 2000: An input-output analysis

Hi-Chun Park, 허은녕 (2007) · Energy Policy 35:2839-2851 · DOI ↗

한국 가구 부문의 직접·간접 (embedded) 에너지 수요를 1980-2000 기간에 걸쳐 168 sector 투입산출분석 로 정량화한다. 가구 부문이 국가 1차 에너지 (TPES) 의 약 52% 를 차지하고, 그 중 60% 이상이 가구가 소비하는 재화·서비스에 embedded 된 간접 에너지임을 발견. 2000 년에는 전력이 가구 직접 에너지의 주요 연료로 부상 (석탄 점유 1980 년 68.4% → 2000 년 1.0%, 전력 18.0% → 36.0%). 활동-구조-효율 분해 (AVE-PDM2) 결과 가구 소비지출 증가 (활동 효과) 가 에너지 수요 증가의 1차 driver 이며, 1990 년대에는 less energy-intensive 제품 전환 (구조 효과 −11.4%) 과 효율 개선 (−32.3%) 이 증가율을 큰 폭으로 완화.

RQ: 한국 가구 부문의 직접 + 간접 에너지 수요는 1980-2000 동안 얼마나 변화했고, (i) 활동 (consumption expenditure), (ii) 구조 (consumption mix), (iii) 효율 (energy intensity) 세 요인이 각각 얼마나 기여했나? 정책의 시야를 직접 에너지 너머로 확장해야 하는 근거는?
방법론: 투입산출분석 (Bank of Korea 의 168 sector IO 표, 1990/1995/2000 constant price), leontief-inverse 로 cumulative energy intensity 계산, ave-pdm2-decomposition (Ang 1995 의 simple average parametric Divisia method 2, additive form, residual 최소화), uniform vs differentiated energy price (가구-산업 가격 차 25%) sensitivity
데이터: 한국 168 sector (1985, 1990, 1995, 2000) + 161 sector (1980) IO 표 (BOK), 7 에너지 sector (naphtha, petroleum products, other petroleum, coal, electricity, town gas, district heat), 가구 소비 cross-classification. 에너지 소비는 KEEI Korean Energy Balances, 모두 1 차 에너지 환산 (TPES). 신재생 (49.5 PJ, ~0.5%) 제외
주요 발견: (i) 가구가 국가 TPES 의 52% 점유 (1980-2000 일관); (ii) 가구 에너지의 60% 이상이 간접 (1980: 63.4%, 1990: 65.1%, 2000: 60.4%); (iii) 2000 년 가구 직접 에너지 1644.8 PJ, 간접 2512.7 PJ, 합계 4157.5 PJ; (iv) 직접 연료 mix 의 급변: 석탄 1980 년 68.4% → 2000 년 1.0%, 전력 18.0% → 36.0%, 도시가스 0.2% → 18.5%; (v) 1990-2000 가구 에너지 증가 1804.5 PJ 분해 — 활동 +2585.6 PJ (+143.3%), 구조 −205.3 PJ (−11.4%), 효율 −582.5 PJ (−32.3%); (vi) 소비지출 elasticity 1.38 (1980 년대) → 0.87 (1990 년대) 하락
시사점: 에너지 절약 정책은 직접 사용 ( $\sim$ 40%) 만 아니라 가구가 소비하는 재화·서비스 mix ( $\sim$ 60%) 까지 겨냥해야 한다. 한국이 OECD 평균보다 가구 직접 에너지 비중이 낮은 (residential TFC 점유 11.5% vs 프랑스 28%, 독일 27%) 것은 휘발유세·전력 누진제 등 가격 정책 효과지만, 동시에 cross-subsidy 로 산업이 싼 에너지를 사용해 간접 에너지 비중이 높은 구조적 부작용 발생

요약

본 paper 는 허은녕 의 1기 (1998-2008) 분석 도구 확립에서 투입산출분석 를 한국 가구 부문에 적용한 표지작. 인하대학교 Hi-Chun Park 과의 공저로, Vringer-Blok (1995 Energy Policy) 의 네덜란드 가구 hybrid energy analysis 와 평행한 한국판이지만 hybrid (process + IO) 가 아닌 순수 IO. 자매작 Changes in Energy Intensities by Energy Type in Korea: A Decomposition Analysis 가 산업 부문 에너지 강도를 LMDI 분해했다면, 본 paper 는 분석 단위를 가구 부문으로 옮기면서 간접 (embedded) 에너지의 가시화 를 핵심 contribution 으로 삼는다.

분석 framework 의 핵심은 — 가구가 직접 구매하는 연료 (전기·도시가스·휘발유·LPG 등) 만 아니라 가구가 소비하는 모든 재화·서비스에 embed 된 에너지를 leontief-inverse 로 propagate 해 합산하는 것이다. 168 sector × 7 에너지 source 의 IO 표를 사용해 (i) 각 sector 의 direct energy intensity $I_i^{\text{direct}} = \sum_e E_{e,i} / X_i$ (kJ/Won, 1995/2000 constant price), (ii) Leontief inverse $(\mathbf{I} - \mathbf{A})^{-1}$ 로 total intensity $\mathbf{I}^{\text{total}}$ 계산, (iii) 가구 final demand 와 inner product 로 가구 부문 total energy requirement. Uniform price 가정 (가구·산업 동일 가격) 의 한계 (실제로 가구가 더 비싸게 구매) 를 sensitivity analysis 로 평가 — 25% 가격 차이를 부여하면 직접 에너지 비중 39.6% → 35.3%, 간접 60.4% → 64.7% 로 이동.

결과 해석이 풍부하다. (i) 가구가 거대한 에너지 소비자: 1980-2000 일관 TPES 의 52% 사용. 나머지는 정부 (5%), 투자 (33%), 순수출 (9%). 흥미롭게 한국 수출 (20.045 kJ/Won) 이 수입 (18.981) 보다 더 에너지 집약 — 자원 빈국임에도. (ii) 간접 비중의 일관성: 60% 이상 (1980: 63.4%, 1990: 65.1%, 2000: 60.4%) — 가구가 직접 절약 정책의 직접적 대상으로 잡혀온 관행의 1차 시야 협소함 증명. 비교: 네덜란드 (1990) 54%, 인도 (1993-94) 47%. 한국이 더 높은 것은 (a) 휘발유세·전력 누진제로 가구 직접 사용 억제, (b) cross-subsidy 로 산업이 싼 에너지 사용 (Table 11: 가구 전력 평균 112.55 Won/kWh vs 산업 60.80 Won/kWh, 가구가 산업에 1146.7 + 1784.4 billion Won 보조), (c) 중공업 (철강·석유화학) 비중 — 에틸렌 생산 능력 1988 년 0.505 Mt → 2000 년 5.150 Mt 의 10 배 증가가 가구가 사는 모든 화학 제품에 embed.

(iii) 전기화의 가속: 가구 직접 에너지에서 석탄 1980 년 68.4% → 2000 년 1.0% 의 극적 substitution, 전력 18.0% → 36.0%, 도시가스 0.2% → 18.5%. 간접에서도 전력 비중 1980 년 20.4% → 2000 년 40.0% — 전력이 가구 간접 에너지의 1차 carrier. (iv) 활동 효과의 압도적 역할: 1990-2000 가구 에너지 증가 1804.5 PJ 의 분해 — 활동 +2585.6 (+143.3%), 구조 −205.3 (−11.4%), 효율 −582.5 (−32.3%). 활동 (consumption expenditure 연 6.7% 증가) 이 압도적 driver 였고, 1990 년대의 구조 + 효율 개선이 그 증가를 절반 정도 완화. (v) Income elasticity 하락: 1.38 (1980 년대) → 0.87 (1990 년대) — 외환위기 + 효율 개선 + 구조 reform 의 종합 효과.

본 연구의 한계: (i) uniform price 가정으로 직접 에너지 과대·간접 과소 추정 — sensitivity 분석으로 보정 시도하지만 정확한 가구-산업 차등 가격 데이터 부재. (ii) sector 분류 (vegetables and fruits, dairy, wholesale 등) 가 여전히 너무 aggregated — 동일 sector 내 제품 간 에너지 강도 격차 미반영. (iii) Hybrid 방법론 (process analysis + IO) 으로의 future extension 제안. 허은녕 의 author page 분류상 1기 (1998-2008) 에너지 시장·자원 경제학 기초 의 에너지 효율·환경 정책 라인 핵심 paper 이며, Energy Policy 게재로 국제 인용 도달 시작.

핵심 결과

Table 7. 가구 직접 1 차 에너지 소비 (PJ, 괄호 = 비중 %)

연료	1980	1990	2000	연평균 1980-90	1990-2000
석유 제품	49.1 (13.4)	231.0 (28.1)	664.7 (40.4)	+16.8%	+11.1%
석탄	250.3 (68.4)	334.9 (40.7)	16.8 (1.0)	+3.0%	−25.9%
전력	65.8 (18.0)	242.5 (29.5)	592.5 (36.0)	+13.9%	+9.3%
도시가스	0.6 (0.2)	9.1 (1.1)	304.4 (18.5)	+30.7%	+42.0%
지역난방	0.0	5.3 (0.6)	65.9 (4.0)	—	+28.6%
합계 직접	365.8	823.1	1644.8	+8.4%	+7.2%

Table 8. 가구 간접 1 차 에너지 소비 (PJ, 괄호 = 비중)

연료	1980	1990	2000
나프타	106.0 (16.7)	226.7 (14.8)	315.3 (12.5)
석유 제품	308.3 (48.7)	640.1 (41.7)	668.3 (26.6)
석탄	84.3 (13.3)	163.5 (10.7)	271.3 (10.8)
전력	129.1 (20.4)	442.4 (28.8)	1005.2 (40.0)
도시가스	0.0	17.6 (1.1)	152.5 (5.3)
합계 간접	633.1	1533.9	2512.7
간접/총 가구 에너지	63.4%	65.1%	60.4%

Table 15. 가구 에너지 변화 분해 (AVE-PDM2, PJ)

기간	항목	Δ Energy	활동	구조	효율	Residuals
1980-1990	합계	+1248.2	+1230.8 (98.6%)	−34.0 (−2.7%)	+51.6 (+4.1%)	+0.2
1980-1990	직접	+437.2	+453.0 (103.6%)	−10.7 (−2.4%)	−5.1 (−1.2%)	0.0
1980-1990	간접	+811.0	+777.8 (95.9%)	−22.4 (−2.8%)	+55.8 (+6.9%)	+0.2
1990-2000	합계	+1804.5	+2585.6 (143.3%)	−205.3 (−11.4%)	−582.5 (−32.3%)	−6.7
1990-2000	직접	+888.0	+920.2 (103.6%)	−118.7 (−13.4%)	+88.0 (+9.9%)	+1.6
1990-2000	간접	+916.5	+1667.7 (182.0%)	−105.0 (−11.5%)	−652.1 (−71.1%)	−5.9

해석: (i) 활동 효과가 압도적 1 차 driver. (ii) 1980 년대 효율 효과는 +4.1% (악화), 1990 년대 −32.3% (개선) — 외환위기 후 효율 정책 효과 발휘. (iii) 간접 에너지에서 1990 년대 효율 효과가 −71.1% 로 가장 큰 폭의 감소 — 산업 부문 구조 reform 의 효과가 가구가 소비하는 제품에 embedded 형태로 전달. (iv) 구조 효과는 두 기간 모두 음(-) — less energy-intensive 제품 mix 로의 자발적 이동.

핵심 수치: 가구 부문 TPES 점유 52% (1980-2000); 간접 비중 60% (vs 네덜란드 54%, 인도 47%); 2000 년 가구 직접 에너지 1644.8 PJ + 간접 2512.7 PJ = 총 4157.5 PJ; 가구는 수입의 6.2% 를 직접 에너지에, 7.7% 를 간접 에너지에 지출.

방법론 노트

핵심 통찰은 가구의 진정한 에너지 footprint 가 직접 구매 연료 + 모든 소비 제품의 embedded 에너지의 합이라는 점, 그리고 후자는 투입산출분석 의 leontief-inverse 로 propagate 가능하다는 점.

핵심 식 — IO 기반 cumulative energy intensity:

\mathbf{I}^{\text{total}} = \mathbf{I}^{\text{direct}} \, (\mathbf{I} - \mathbf{A})^{-1}

여기서 $\mathbf{I}^{\text{direct}}$ 는 각 sector 의 direct energy intensity (kJ/Won), $\mathbf{A}$ 는 technical coefficient matrix, $(\mathbf{I}-\mathbf{A})^{-1}$ 는 Leontief inverse. 가구 final demand vector $\mathbf{d}^{\text{HH}}$ 와 내적하면 total household energy requirement $E^{\text{HH}} = (\mathbf{I}^{\text{total}})^T \mathbf{d}^{\text{HH}}$ .

변화 분해 (AVE-PDM2, Ang 1995):

\sum E = \sum P \cdot \frac{PPI}{\sum P} \cdot \frac{\sum E}{PPI}

여기서 $\sum P$ = 가구 지출, $PPI$ = 기준연도 에너지 강도 가중 합 (physical production index), $PPI/\sum P$ = 구조 효과, $\sum E/PPI$ = 효율 효과. $\Delta E$ 의 3 요인 분해는 average parametric Divisia method 2 (additive form) 로 residual 최소화. 활동 효과:

\Delta E_{\text{activity}} = \frac{(P_1 + P_0)\left(\tfrac{PPI_1}{P_1} - \tfrac{PPI_0}{P_0}\right)\left(\tfrac{E_1}{PPI_1} + \tfrac{E_0}{PPI_0}\right)}{4}

식별 전략: (i) constant-price IO 표 (1990/1995/2000) 로 가격 효과 제거, (ii) 7 에너지 sector × 161 비-에너지 sector 의 disaggregation 으로 sector-level 변동성 포착, (iii) uniform-price 가정의 한계는 sensitivity (가구 25% 더 비쌈) 로 진단, (iv) AVE-PDM2 의 residual ≤ 0.4% — 거의 perfect decomposition. 다만 hybrid (process analysis + IO) 가 더 정확하다는 점은 future work 으로 명시.

연구 계보

본 paper 는 (i) Wright (1974 Energy Policy), Bullard-Herendeen (1975 Energy Policy), Denton (1975 Energy Policy), Miller-Blair (1985 Input-output Analysis) 의 투입산출분석 기반 cumulative energy analysis 전통, (ii) Vringer-Blok (1995a Energy Policy; 2000 Energy Policy) 의 네덜란드 가구 hybrid analysis (1948-1996), (iii) Pachauri-Spreng (2002 Energy Policy) 의 인도 가구 IO 분석, (iv) Ang (1995 Energy) 의 AVE-PDM2 분해 방법론, (v) Farla-Blok-Worrell (1997a,b) 의 네덜란드 sectoral 에너지 효율 분해를 결합. 한국 자료는 BOK IO 표, KEEI Energy Balances, MOCIE 통계 사용.

허은녕 의 author page 분류상 1기 (1998-2008) 에너지 시장·자원 경제학 기초 의 에너지 효율 분해 라인 의 가구 부문 확장이며, 자매작 Changes in Energy Intensities by Energy Type in Korea: A Decomposition Analysis (산업 부문 LMDI 분해) 와 함께 한국의 에너지 강도 구조 변화의 양 측면을 정량화. Energy Policy 게재로 허은녕 의 국제 인용 도달 시작점이 됨.

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