Analyzing Public Preference and Willingness to Pay for Spent Nuclear Fuel Facilities in South Korea: A Latent Class Approach

Jongroul Woo, Jinyong Jang, Hyungbin Moon, 이종수 (2017) · progress-in-nuclear-energy 100:255-265 · DOI ↗

한국 사용후핵연료 (spent nuclear fuel) 시설 — 임시 저장 / interim storage / 영구 처분장 (permanent repository) — 의 공공 수용성을 discrete-choice-experiment + 2-class latent-class-model 로 분석. 결과: Class 1 prudentialists (48.2%, 지식+환경의식 높음) 은 심도 와 재처리 를 중요시 (MWTP +KRW 11.80/월·m for depth, +KRW 3,806.54/월 for reprocessing); Class 2 risk averters (51.8%, 지식 낮음) 은 영구 처분장 과 민주적 절차 를 강선호 (영구 처분장 MWTP +KRW 2,793.29/월). Cost-benefit 분석 결과 — interim storage (PV KRW 23 조) 와 permanent repository (KRW 45 조) 모두 현 시점 경제적 타당성 미확보.

• RQ: 한국 대중의 사용후핵연료 시설 선호는 어떤 잠재 집단 으로 분리되며, 각 집단의 MWTP 와 핵심 attribute (depth, 재처리, 민주 절차) 의 trade-off 는 무엇인가? 정부 expected cost 와 비교한 경제적 타당성은?
• 방법론: latent-class-model, discrete-choice-experiment, em-algorithm, 비용편익분석, 주성분 분석
• 데이터: 한국 서울 + 7 광역시 (인천·부산·대구·광주·대전·일산·분당) 2059 세 N=400 (Gallup Korea face-to-face 2014-07-2408-10, purposive quota); 5 attribute × 108 조합 중 16 orthogonal alternatives 4 sets; membership 변수 (knowledge · environmental interest) PCA Cronbach $\alpha$ = 0.875 / 0.655
• 주요 발견: CAIC 최저화 2 class 결정 (CAIC 3,811.10 < 1 class 3,906.49 < 3 class 3,816.20); Class 1 prudentialists (48.2%) — depth RI 33.97%, 비용 24.35%, 재처리 20.78%; Class 2 risk averters (51.8%) — 비용 RI 35.60%, 영구 처분장 24.85%; Class 1 prudentialists 의 reprocessing 선호 (+0.897 ***, MWTP +KRW 3,806/월) vs Class 2 risk averters 의 reprocessing 비선호 (-1.035 ***, -KRW 1,407/월) — 극단적 반대 선호 방향; Cost-benefit 분석 — interim 과 permanent repository 모두 경제적 타당성 미확보
• 시사점: 사용후핵연료 정책은 단일 집단 평균 으로 결정 불가능. Class-specific 정책 패키지 + 민주적 절차 (Class 2 강선호) 필수. 정부 expected cost 의 사회적 정당화 어려움

요약

한국은 2014 년 기준 전력 30.2% 를 23 기 원전 (20,716 MW) 으로 충당하지만 사용후핵연료 임시 저장 시설이 70% 포화 상태 이며 일부 시설은 2024 년 완전 포화 전망. 영구 처분장이 없으면 모든 원전 폐쇄 위기. 정부는 2013 년 공론화위원회 를 발족했지만 공공 합의 미달성. 기존 사용후핵연료 연구는 단일 집단 평균 선호만 다뤘고, prudentialist vs risk averter 같은 잠재 집단별 극단적 반대 선호 구조 의 식별이 없었다. 본 논문은 이종수 연구진의 원자력 정책 수용성 라인에서, latent-class-model + cost-benefit analysis 결합으로 2 잠재 집단의 반대 방향 선호 와 정부 expected cost 의 경제적 타당성을 동시 검증한 첫 작업이다.

discrete-choice-experiment 의 5 attribute — (1) 시설 유형 (임시 저장 / interim / permanent repository, 3 수준), (2) 심도 (0m / 250m / 500m), (3) 재처리 (yes / no), (4) 정책 절차 (민주적 / 정부 주도), (5) 가구당 추가 전기료 (KRW 1,000 / 3,000 / 5,000/월). 108 조합 중 fractional factorial 16 orthogonal alternatives 를 4 choice sets 으로. 400 명 face-to-face × 4 sets × 4 alternatives ranking.

latent-class-model (Greene-Hensher 2003) — class $q$ 에 속한 응답자 utility:

$$U_{njt|q} = \sum_{k=1}^K \beta_{k|q} X_{jkt} + \varepsilon_{njt|q}$$

Class 수 결정: CAIC 1 class 3,906.49 → 2 class 3,811.10 → 3 class 3,816.20 → 4 class 3,864.23. 2 class 가 minimum CAIC + 해석 가능성. Class membership 은 multinomial logit $H_{nq} = \exp(z_n' \theta_q) / \sum \exp$, $z_n$ 은 knowledge (4 Likert 합성, Cronbach $\alpha = 0.875$) + environmental interest (2 Likert, $\alpha = 0.655$). EM algorithm 추정.

핵심 결과 4 갈래. (1) Class 1 prudentialists (48.2%) — 지식·환경의식 높음. Depth RI 33.97% (심도 ↑ 강선호), 비용 RI 24.35%, reprocessing 강선호 (계수 +0.897 ***, MWTP +KRW 3,806/월), interim storage 비선호 (-0.366 **, MWTP -KRW 1,782/월), 영구 처분장과 추가 임시저장 비슷한 선호. (2) Class 2 risk averters (51.8%) — 지식·환경의식 낮음. 비용 RI 35.60% (비용 회피 강함), 영구 처분장 강선호 (계수 +1.785 ***, MWTP +KRW 2,793/월), reprocessing 비선호 (-1.035 ***, -KRW 1,407/월), 민주적 절차 선호 (+0.732 ***, +KRW 1,105/월). (3) 대립적 선호 구조 — reprocessing 에 대해 두 집단이 정반대 입장; democratic process 도 Class 2 만 유의. (4) Cost-benefit — 정부 expected cost (interim KRW 23 조, permanent KRW 45 조, 100 년 운영) vs 전국 가구 합산 MWTP — 두 옵션 모두 현 시점 경제적 타당성 미확보. Membership 변수 — demographic 무유의, knowledge + environmental interest 만 유의. 정책 함의 — 단일 집단 평균 정책 불가능; Class 2 (risk averter, 51.8%) 의 민주적 절차 + 영구 처분장 강선호 + Class 1 의 재처리 + 심도 강선호 의 동시 충족 가능 패키지 (예: deep + 민주 procedure + 재처리 옵션) 필요.

핵심 결과

Latent class 결정 (CAIC 최저화)

Classes	Log-L	CAIC	BIC
1	−1,923.95	3,906.49	3,900.49
2	−1,832.32	3,811.10	3,796.10
3	−1,790.93	3,816.20	3,792.20
4	−1,771.01	3,864.23	3,831.23

Class 1 Prudentialists (48.2%)

Attribute	계수	MWTP (KRW/월)	RI
Interim storage	−0.366**	−1,782	10.15%
Permanent repository	+0.083	+1,149	7.75%
Depth (m)	+0.233***	+11.80 / m	33.97%
Reprocessing	+0.897*	+3,807	20.78%
Democratic process	−0.146	−381	3.01%
전기료	−0.156***	—	24.35%

Class 2 Risk averters (51.8%)

Attribute	계수	MWTP (KRW/월)	RI
Interim storage	−0.112	−256	2.29%
Permanent repository	+1.785*	+2,793	24.85%
Depth (m)	+0.182***	+3.35 / m	14.96%
Reprocessing	−1.035*	−1,407	12.48%
Democratic process	+0.732***	+1,105	9.82%
전기료	−0.621*	—	35.60%

Membership 분석 (Class 1 reference Class 2)

• Environmental interest: +0.621** → 환경의식 ↑ 응답자 = prudentialist 가능성 ↑
• Knowledge: +0.464** → 지식 ↑ = prudentialist
• Demographic: 무유의

방법론 노트

latent-class-model 의 핵심은 모집단을 unobserved $Q$ class 로 분리하고 class 내 동질 선호 + class 간 이질 선호 가정. Class probability:

$$H_{nq} = \frac{\exp(z_n' \theta_q)}{\sum_{q=1}^Q \exp(z_n' \theta_q)}$$

Unconditional likelihood:

$$\ln L = \sum_n \ln \left[ \sum_q H_{nq} \prod_t P_{nt|q} \right]$$

em-algorithm (Bhat 1997; Train 2008) 으로 numerical stability 와 local maximum 수렴 보장. Class 수는 주성분 분석 적용 후 CAIC = $-2\ln L + m(1 + \ln N)$ 최소화로 결정 ($m$ 은 free parameter 수). MWTP:

$$\mathrm{MWTP}_{x_k} = -\frac{\hat{\beta}_{nk}}{\hat{\beta}_{n,price}}$$

Posterior class probability (Bayes):

$$\hat{H}_{q|n} = \frac{\hat{P}_{n|q} \hat{H}_{nq}}{\sum_q \hat{P}_{n|q} \hat{H}_{nq}}$$

식별은 (i) 16 orthogonal alternatives, (ii) 5 attribute 의 within-set variation, (iii) membership 변수 $z_n$ 의 between-respondent variation, (iv) EM 의 class-specific likelihood split.

연구 계보

본 paper 의 method 조상은 Greene and Hensher (2003) LCM framework + Train (2008) EM algorithm + Boxall and Adamowicz (2002) 환경 정책 LCM 응용. 한국 사용후핵연료 정책 라인은 Public Engagement Commission on Spent Nuclear Fuel Management (2014). 사용후핵연료 perception 라인은 Bassett et al. (1996) · Jenkins-Smith et al. (2011) · Slovic et al. (1991) · Flynn et al. (1993) · Sjoberg (2004, 2009). 이종수 author page 의 제2기 demand-side econometrics 라인에서, 본 paper 는 sibling Ex-ante Impact Evaluation of Corporate Average Fuel Economy Standards on Energy Consumption and the Environment in South Korea · Public Attitudes Toward the Construction of New Power Plants in South Korea 와 함께 Jongroul Woo · Hyungbin Moon · Jinyong Jang 의 2017 에너지·환경 정책 시리즈 의 핵폐기물 부문 작업. Jinyong Jang 의 박사학위 작업의 일부.

See also

• latent-class-model
• discrete-choice-experiment
• em-algorithm
• 비용편익분석
• 주성분 분석
• spent-nuclear-fuel
• nuclear-policy
• willingness-to-pay
• public-acceptance
• preference-heterogeneity
• Jongroul Woo
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• Ex-ante Impact Evaluation of Corporate Average Fuel Economy Standards on Energy Consumption and the Environment in South Korea
• Public Attitudes Toward the Construction of New Power Plants in South Korea

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