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Causal relationship between renewable energy consumption and economic growth: comparison between developed and less-developed countries

Sangmin Cho, 허은녕, Jihyo Kim (2015) · Geosystem Engineering 18(6):284-291 · DOI ↗

재생에너지 소비 (RE) 와 경제 성장 (GDP) 간 장기 인과를 1990-2010 OECD 31 국 vs 비OECD 49 국 multivariate 패널 벡터 오차수정 모형 으로 비교. KLE production function 의 LGDP·LGFCF·LLABOR·LRE 4 변수, Pedroni cointegration, FMOLS, Engle-Granger 2 단계 인과 검정. OECD: 장기 conservation 가설 (GDP → RE 단방향, RE 탄력성 1.41) — 재생에너지는 성장의 derived demand. 비OECD: 장기 feedback 가설 (양방향, GDP→RE 0.71, RE→GDP 0.34) — 재생에너지가 생산 투입 역할.

  • RQ: 재생에너지 소비와 경제 성장 간 인과 관계가 경제 발전 단계 (선진국 vs 개도국) 에 따라 어떻게 달라지는가? 장기 재생에너지 정책은 두 그룹에서 어떻게 차별화돼야 하는가?
  • 방법론: multivariate 패널 벡터 오차수정 모형 (3·4 세대 결합), 패널 단위근 검정 (LLC, IPS, Fisher-type 3 종 모두), Pedroni 공적분 (within + between dimension, 7 통계량), Pedroni (2000) FMOLS, Engle-Granger 2 단계 그랜저 인과성
  • 데이터: World Bank WDI 1990-2010 (21 년), OECD 31 국 (호주·캐나다·독일·일본·한국·…) + 비OECD 49 국 (인도·중국·러시아·인도네시아·태국·…), 변수 LGDP (2005 USD 불변), LGFCF (자본형성), LLABOR (백만 명), LRE (재생전력 GWh) 모두 자연로그
  • 주요 발견: 모든 변수 I(1) 확인. 4 개 cointegration 식 모두 H₀ (no cointegration) 기각. OECD FMOLS — RE 의 GDP 탄력성 1.41 (GDP 1% 증가 → RE 1.41% 증가). 비OECD FMOLS — GDP→RE 탄력성 0.71, RE→GDP 탄력성 0.34. VECM Model A (OECD ΔLGDP): LLABOR 유의 (RE 와 인과 없음). Model B (OECD ΔLRE): ECT 만 유의 → 장기 GDP → LRE 만 유의, 단기 인과 없음 → conservation 가설. Model C (비OECD ΔLGDP): ECT·LGFCF·LLABOR 유의 → RE → GDP 장기 인과. Model D (비OECD ΔLRE): ECT 유의 → GDP → RE 장기 인과 → feedback 가설.
  • 시사점: 선진국 — 재생에너지가 경제 성장에 미치는 영향 없음, 경기 침체 시 RE 성장 위험 → 선택·집중 전략. 개도국 — RE 가 생산 투입재로 성장 견인, FIT·REC·투자 세액공제 같은 적극 보급 정책이 성장 정책과 동조 → intensive promotion. 선진국의 개도국 ODA (재생에너지) 가 양쪽 모두에 이익.

요약

Kraft-Kraft (1978) 이래 지속되는 에너지-성장 인과 논쟁의 재생에너지 확장. 기후변화 대응 필요성으로 재생에너지 소비가 GDP 와 어떻게 결합하는지가 정책 핵심. Mehrara (2007) 가 정리한 4 세대 방법론 분류 중 3 세대 (multivariate VECM, omitted variable bias 해결) + 4 세대 (panel VECM, statistical power 향상) 를 결합한 multivariate panel VECM 적용. KLE production function 기반으로 capital (GFCF) + labor 변수 추가해 직접 인과뿐 아니라 간접 인과까지 식별.

방법론은 3 단계. (i) 패널 단위근 검정 LLC·IPS·Fisher-type 3 종 모두 적용해 robust 검정. 모든 level 변수가 비정상, 1 차차분 정상 — I(1) 확인. (ii) Pedroni (1999, 2004) cointegration: within-dimension (panel v, rho, PP, ADF) + between-dimension (group rho, PP, ADF) 7 통계량. 4 개 cointegration 식 (LGDP only / + GFCF / + LABOR / + both) 모두 cointegration 존재. (iii) Pedroni (2000) FMOLS 로 long-run 탄력성 추정 + Engle-Granger (1987) 2 단계 — ECT 를 VECM 회귀변수로 사용해 장기/단기 Granger 인과 분리.

핵심 결과는 두 그룹 간 명확한 비대칭. OECD 31 국에서는 RE 가 GDP 의 수동적 derived demand — GDP 1% 증가에 RE 1.41% 증가 (탄력적). VECM 에서 LRE 식의 ECT 만 유의 → 장기 GDP → RE 단방향 인과 (conservation 가설). 비OECD 49 국에서는 feedback — GDP → RE 탄력성 0.71, RE → GDP 탄력성 0.34. VECM Model C 의 LGFCF·LLABOR 유의 + Model D 의 ECT 유의 → 양방향 장기 인과. 정책 함의: 선진국은 재생에너지가 성장을 견인하지 않으므로 경기침체 시 위기, 효율 중심 선택·집중 필요. 개도국은 재생에너지 보급이 성장 정책으로도 작동 — FIT·REC·세액공제 같은 적극 보급 + 선진국의 ODA 가 win-win. 허은녕 의 2 기 (2009-2017) 정책 분석 라인의 panel 확장 + 3 기 개도국 에너지 정책 라인의 분기점. Analysis of causality between energy consumption and economic growth in Indonesia (단일국 인도네시아) → 본 paper (cross-country 비교) 의 방법론 진화.

핵심 결과

그룹FMOLS GDP→RE 탄력성FMOLS RE→GDP 탄력성VECM ΔLGDP 식VECM ΔLRE 식가설
OECD 31 국1.41(비유의)LLABOR 만 유의ECT 만 유의 → GDP→REConservation
비OECD 49 국0.710.34ECT, LGFCF, LLABOR 유의 → RE→GDPECT 유의 → GDP→REFeedback

OECD: RE 의 GDP 탄력성이 1 보다 큼 (elastic) — 부유국일수록 RE 비중이 가속 증가. 비OECD: RE→GDP 탄력성 0.34 가 inelastic 이지만 양 (+) 유의 — 재생에너지가 성장의 한계 기여. 양 그룹 모두 단기 (Δ 변수) 인과는 비유의 — 장기 정책 함의가 핵심.

방법론 노트

Multivariate panel VECM 의 ΔLRE 식 (OECD Model B):

ΔLREit=αit+γiECTit−1+∑pβ1ipΔLGDPit−p+∑pβ2ipΔLGFCFit−p+∑pβ3ipΔLLABORit−p+∑pβ4ipΔLREit−p\Delta\text{LRE}_{it} = \alpha_{it} + \gamma_i\text{ECT}_{it-1} + \sum_p \beta_{1ip}\Delta\text{LGDP}_{it-p} + \sum_p \beta_{2ip}\Delta\text{LGFCF}_{it-p} + \sum_p \beta_{3ip}\Delta\text{LLABOR}_{it-p} + \sum_p \beta_{4ip}\Delta\text{LRE}_{it-p}

여기서 ECTit−1\text{ECT}_{it-1}=Pedroni FMOLS 로 추정한 장기 cointegration 잔차 = LREit−1−αi−βLGDPit−1\text{LRE}_{it-1} - \alpha_i - \beta\text{LGDP}_{it-1}. Identification: γi\gamma_i 의 유의 → 장기 인과 (어느 변수가 균형 회복 부담을 짊어지는가), β1ip\beta_{1ip} 의 joint significance → 단기 인과. 두 source 모두 비유의면 neutrality, ECT 만 유의면 단방향 장기, 양 방향 ECT 유의면 feedback.

연구 계보

Kraft-Kraft (1978) 이래의 energy-growth 인과 라인 → Mehrara (2007) 의 4 세대 방법론 분류 → Apergis-Payne (2010, 2012), Sadorsky (2009, 2012), Tugcu et al. (2012), Al-mulali et al. (2013) 의 재생에너지 cross-country panel 라인. 직접 선행: Lee (2005) 의 18 개 개도국 panel cointegration, Apergis-Payne (2012) 의 OECD vs 비OECD 비교 (본 paper 의 직접 비교 frame). 허은녕 내 직접 선행: Analysis of causality between energy consumption and economic growth in Indonesia (단일국 인도네시아 VECM) → 본 paper (cross-country panel VECM) 의 방법론 일반화. Kim-Heo (2012) 의 한국 분해 에너지 인과 분석의 panel 차원 확장. 허은녕 의 2 기 정책 평가 라인 + 3 기 (2018-2024) 개도국 에너지 정책 라인의 분기 — 본 paper 가 발전 단계에 따른 정책 차별화 의제를 정량화.

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