Ex-ante Impact Evaluation of Corporate Average Fuel Economy Standards on Energy Consumption and the Environment in South Korea

Jongroul Woo, Hyungbin Moon, Misuk Lee, Manseok Jo, 이종수 (2017) · transportation-research-part-d 53:321-333 · DOI ↗

한국 cafe-standards (Corporate Average Fuel Economy, 2006 도입) 의 효과성을 two-stage 자동차 구매·사용 모형 + rebound effect 결합으로 정량 평가. Short-term scenario (소형/경차 상대가격 -20%): 연료 소비 -0.381% / CO2 배출 -0.408% (2012 대비). Long-term scenario (디젤·가솔린 연비 +20%): 각 ≈ -2.83% 감소. Rebound effect 고려 시 단순 fuel efficiency 개선 효과의 약 30% 가 sales/usage 증가로 상쇄. 한국 CAFE 의 효과 부재 논쟁에 대한 정량 답.

RQ: 한국 CAFE 의 단기·장기 시나리오별 연료 소비 + CO2 배출 효과는 얼마인가? Rebound effect 를 무시하면 효과 추정이 얼마나 과대평가되는가?
방법론: two-stage-model, 다항로짓, 도구변수, 시나리오 분석, rebound-effect-modeling
데이터: 한국 자동차 보유 19+ 세 N=2,090 중 분석 표본 692 (Korea Environment Institute 2012-08-30~09-10 온라인 설문, purposive quota sampling); 차종 분류 (Economy <1000cc · Subcompact 1000-1300 · Compact 1300-1600 · Mid-size 1600-2000 · Full-size >2000 · SUV); 6 specification (price · fuel efficiency · displacement · SUV dummy · gasoline dummy · 4 manufacturer dummies)
주요 발견: Short-term (소형/경차 상대가격 -20%) — 연료 -0.381% / CO2 -0.408%; Long-term (디젤·가솔린 연비 +20% each) — 연료·CO2 각 ≈ -2.83%; rebound elasticity (driving distance vs fuel efficiency) 추정값 약 0.05~0.50 (선행 합치); rebound 무시 시 long-term 효과를 약 30% 과대평가
시사점: CAFE 의 환경 효과는 short-term 가격 조정 으론 미미하고 long-term 기술 개선 이 결정적. 정책 평가 시 rebound effect 필수 — 단순 fuel efficiency 개선 → driving distance 증가 → 효과 일부 상쇄

Fig. 1. 한국 자동차 부문 CO2 배출량 증가 추이 (1990-2012, 연 평균 +4.68%) 와 CAFE 도입 (2006) 후 증가율 둔화. 그러나 총 배출 은 감소하지 않은 controversy 가 본 연구의 motivation.

요약

한국의 자동차 부문 final energy consumption 은 1990-2012 년 +162%, CO2 배출은 연 +4.68% 로 급증했고, 도로교통이 부문 배출의 94.2% 를 차지한다. 한국 정부는 2006 년 cafe-standards 를 도입했지만 총 배출은 감소하지 않고 증가율만 둔화 라 효과 논쟁이 계속됐다. 기존 ex-ante 연구는 두 한계 — (i) consumer 의 현실적 구매 행동 (예: 차급 segment 내 선택) 을 무시하고 모든 차종을 동질로 가정, (ii) rebound-effect (연비 개선 → 운전 거리 증가 → 절약 일부 상쇄) 미반영. 본 논문은 이종수 연구진의 transportation policy 라인에서 2-stage 차량 구매-사용 모형 + IV 로 endogeneity 해결 + rebound 명시 반영한 첫 한국 CAFE 정량 ex-ante 분석이다.

two-stage-model: Stage 1 — 다항로짓 으로 reconstructed choice set 에서 차량 선택 (consumer 가 실제 구매 차종 ± 인접 displacement 만 고려한다고 가정해 choice set 재구성). Utility:

U_{nj} = \beta_{price} X_{nj,price} + \beta_{eff} X_{nj,eff} + \beta_{disp} X_{nj,disp} + \beta_{SUV} d_{nj,SUV} + \beta_{gas} d_{nj,gas} + \sum_c \beta_c d_{nj,c} + \varepsilon_{nj}

5 manufacturer dummies (Kia base). Stage 2 — 차량 mileage (연간 주행 거리) 의 linear 함수. Stage 1 의 unobserved factor 가 Stage 2 의 residual 과 상관 → endogeneity. 도구변수 (Dubin-McFadden 1984) 로 stage 1 의 추정 choice probability $\hat{P}_j$ 를 stage 2 의 choice dummy $\psi_{nj}$ 의 instrument 로 사용:

m_n = \sum_{j \in S_n} \left( \alpha + \sum_k b_k X_{jk} + \sum_l \delta_l Z_{nl} \right) \hat{P}_j + \varepsilon_n

Stage 1 결과: 응답자는 (i) 낮은 가격 선호 (계수 음수), (ii) 높은 연비 선호 (양수), (iii) 큰 displacement 선호 (양수), (iv) 가솔린 선호, (v) SUV 비선호. Stage 2 결과: 연비가 높을수록 mileage 증가 (rebound), 가솔린 차량은 mileage 적음, 고소득 가구 mileage 큼.

Scenario 분석 — Short-term (자동차 제조사가 가격만 조정): 소형·경차 상대가격 -20% → 연료 소비 -0.381% / CO2 -0.408% (2012 대비). Long-term (제조사가 fuel efficiency 개선 + 가격 조정): 디젤·가솔린 fuel efficiency +20% 시 각 ≈ -2.83% 감소. Rebound effect 무시 시 long-term 효과를 약 30% 과대평가. 즉, naive 한 fuel efficiency × VMT 계산은 정책 비용 편익을 잘못 추정. 정책 함의 — short-term 가격 조정만으로는 CAFE 가 환경에 미미한 영향, long-term 기술 개선이 결정적이지만 그조차 rebound 로 효과가 일부 상쇄. 정부는 연비 개선 + 통행 거리 관리 (대중교통·도시계획) 의 정책 패키지 필요.

핵심 결과

시나리오별 효과 (2012 대비)

Scenario	연료 소비 변화	CO2 배출 변화
Short-term (소형·경차 가격 -20%)	−0.381%	−0.408%
Long-term (디젤·가솔린 연비 +20%)	≈ −2.83%	≈ −2.83%

Stage 1 (MNL) 추정 부호

Variable	부호
Sales price	−
Fuel efficiency	+
Engine displacement	+
SUV dummy	−
Gasoline dummy	+
Manufacturer dummies	(제조사별 상이)

Rebound effect — 연비 1% 개선 → driving distance +0.05~0.50% 증가 (선행 Greening et al. 2000 · Sorrell et al. 2009 범위 합치). 무시 시 long-term 효과 약 30% 과대평가.

방법론 노트

two-stage-model 은 차량 구매 (discrete) 와 사용 (continuous) 의 sequential decision 을 분리 추정. Stage 1 의 다항로짓 은 consumer 효용 최대화 가정 — McFadden (1974) random utility framework. Choice probability:

P_{nj} = \frac{e^{V_{nj}}}{\sum_{i \in S_n} e^{V_{ni}}}, \quad V_{nj} = \sum_k \beta_k X_{jk}

핵심 innovation 는 reconstructed choice set — 응답자가 실제 구매 차종의 인접 displacement 차종만 대안으로 고려했다고 가정 (예: economy 구매자 choice set = {economy, subcompact}; compact 구매자 = {compact, mid-size, SUV}). 미국 시장 (수많은 make-model) 과 달리 한국 시장은 소수 brand 가 지배하므로 현실적 segment-level choice set 재구성 가능 → bias 감소. Stage 2 의 endogeneity (unobserved factor 가 choice 와 usage 동시 영향) 는 도구변수 Dubin-McFadden (1984) 방식 — Stage 1 의 fitted $\hat{P}_j$ 를 Stage 2 choice dummy 의 instrument 로 사용. Long-term scenario 는 제조사가 fuel efficiency 개선 + price 조정 동시 대응. Rebound 는 Stage 2 의 연비 → mileage 양의 elasticity 로 자동 반영. 식별은 (i) 차종간 specification variation, (ii) consumer 인구학적 covariate, (iii) IV 의 exogeneity (choice set 외 차종의 specification 변화는 usage 에 직접 영향 안 함) 에서 온다.

연구 계보

본 paper 의 직접 method 조상은 Dubin and McFadden (1984, Econometrica) 의 two-stage IV framework + Bento, Goulder, Jacobsen, von Haefen (2009, AER) 의 미국 gasoline tax welfare 분석. CAFE ex-ante 라인은 Kleit (1990, 2004), Thorpe (1997), Jacobsen (2013, AEJ: Economic Policy), Ferrara (2007). Rebound effect 라인은 Greene (1992, 2012), Greene et al. (1999), Small and Van Dender (2007), Stapleton et al. (2016). 한국 CAFE 선행은 Korea Energy Economics Institute (2008, 2010). 이종수 author page 의 제2기 demand-side econometrics 라인에서, 본 paper 는 sibling Public Attitudes Toward the Construction of New Power Plants in South Korea · Analyzing Public Preference and Willingness to Pay for Spent Nuclear Fuel Facilities in South Korea: A Latent Class Approach 와 함께 Jongroul Woo 의 2017 년 에너지·환경 정책 4 부작 의 자동차 부문 표지작.

인접 그래프

1-hop 이웃 13개

인물 5
방법론 3
주제 1
수록처 1
분류 1
논문 2

휠 = 확대/축소 · 드래그 = 이동 · hover = 강조 · 클릭 = 페이지 이동

이 문서를 가리키는 페이지

논문 (2)

인물 (1)

이종수