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Electricity generation and economic growth in Indonesia

seunghoon-yoo, 김연배 (2006) · energy 31(14):2890–2899 · DOI ↗

인도네시아 (1971-2002) 의 전력 생성과 GDP 성장 간 그랜저 인과성 분석. PP unit root + EG 와 Johansen co-integration test 결과 두 시계열이 co-integrated 가 아니므로 standard Granger causality 적용. GDP → 전력생성 의 uni-directional causality (역방향 인과 없음). 정책 함의: 전력 절감·효율 개선 정책이 경제 성장을 해치지 않고 시행 가능 — Indonesia 의 만성적 전력 공급 부족과 환경 문제 해결에 conservation 정책이 안전한 첫 lever.

  • RQ: 인도네시아의 전력 생성 과 경제 성장 의 인과 방향은? (i) 전력 생성 → 경제 성장 (전력 확대가 성장의 필수), (ii) 경제 성장 → 전력 생성 (성장이 전력 수요를 견인), (iii) 양방향, (iv) 무관. 결과는 conservation 정책의 가능 여부에 직결.
  • 방법론: phillips-perron-test (unit root), co-integration (engle-granger-test + johansen-test), 그랜저 인과성 (standard form, hsiao-fpe 의 optimal lag selection)
  • 데이터: 인도네시아 1971-2002 연간 시계열. LEG = ln(electricity generation, TWh), LGDP = ln(real GDP, 1995 USD). World Bank, BP, ASEAN Secretariat 출처. 32 obs (small sample → 10% significance level)
  • 주요 발견: (i) LEG, LGDP 모두 level 에서 non-stationary, first-difference 에서 stationary (PP test). (ii) Engle-Granger + Johansen 모두 co-integration 부재 (p-value 0.25-0.83) → standard Granger 적용. (iii) GDP equation 에 LEG 추가해도 FPE 증가 (1.871 → 1.981, F=0.276, p=0.604) — 전력 생성이 GDP 를 인과하지 않음. (iv) Electricity generation equation 에 LGDP 추가하면 FPE 감소 (3.707 → 3.320, F=4.030, p=0.059) — GDP 가 전력 생성을 인과. (v) 동일한 패턴이 electricity consumption 분석에서도 (uni-directional GDP → consumption).
  • 시사점: Indonesia 의 전력 conservation + efficiency 정책 + tariff 합리화 가 경제 성장에 부정적 영향 없이 시행 가능. 만성 전력 공급 부족 + IPP·PLN 부채 위기 (Asian financial crisis 후) 의 공급 측 투자 + 수요 관리 양면 대응 의 정량 근거. 대규모 신규 발전소 투자 외에 수요 측 management (DSM) 가 정책 옵션으로 정당화됨.

Indonesia 1971-2002 의 ln(전력 생성) 과 ln(전력 소비) 시계열 — Granger causality 검정에 사용된 두 변수. 두 시리즈가 거의 평행하게 상승해 long-run co-movement 를 시각화.

요약

본 paper 는 김연배 의 기술경영경제정책전공 부임 (2005) 직후 seunghoon-yoo (Hoseo University) 와의 협업으로, 개발도상국 에너지-성장 인과 관계 연구 라인의 출발점 작업이다 (author page 의 제2기 SNU-TEMEP 확장기 (2007-2017) 의 직전 작업). 기존 문헌 (Yang 2000, Yoo 2005, Soytas-Sari 2003 등) 의 전력 소비 ↔ 경제 성장 인과 분석을 전력 생성 측면으로 확장 — 후자가 정책 의사결정 (공급 측 투자) 에 더 직접적이라는 motivation. Geweke et al. 의 Monte Carlo 권고에 따라 small-sample 에서 robust 한 그랜저 인과성 + Hsiao FPE (Final Prediction Error) 의 결합 사용.

방법론은 순차 procedure — (i) phillips-perron-test 로 unit root 확인 (LEG, LGDP 모두 I(1)), (ii) Engle-Granger + Johansen 의 co-integration test (Akaike’s information criterion 으로 lag 선택), (iii) co-integrated 아니므로 first-differenced standard Granger model (식 1-4), (iv) Hsiao (1981) 의 FPE-minimizing lag selection 으로 lag 결정, (v) F-test 로 joint significance. 핵심 model: ΔYt=α+∑iβiΔYt−i+∑jγjΔXt−j+ut\Delta Y_t = \alpha + \sum_i \beta_i \Delta Y_{t-i} + \sum_j \gamma_j \Delta X_{t-j} + u_t — base model 의 FPE 보다 augmented model 의 FPE 가 작으면 X 가 Y 를 Granger-cause.

발견은 정책적 의미가 강하다 — (a) 인과 방향: GDP → electricity generation (uni-directional, 역방향 없음). 즉 경제 성장이 전력 수요를 견인 하나 전력 공급 확대가 성장을 견인하지는 않음. (b) Robustness: 동일 결론이 electricity consumption 분석에서도 (consumption 이 정책 결정에 더 informative). (c) 정책 함의: Indonesia 의 PLN 부채 위기 + 만성 공급 부족 상황에서, 기존 대규모 IPP 투자 전략 외에 demand-side management (DSM), 효율 개선, tariff 합리화 가 경제 성장 충격 없이 시행 가능 — 본 paper 가 conservation policy 의 empirical license 제공. 한계: (i) 32 obs 의 small sample, (ii) Asian financial crisis 1997-1998 의 break point 미반영 (sub-sample 분석 없음), (iii) ASEAN 다른 국가 비교 없이 single-country 분석.

핵심 결과

Granger-causality 검정 결과 (Hsiao FPE optimal lag)

식dependentbase FPE×10³augmented FPE×10³F-valuep-value결론
(1)→(2)ΔLGDP1.8711.981 ↑0.2760.604LEG → LGDP 인과 부재
(3)→(4)ΔLEG3.7073.320 ↓4.0300.059LGDP → LEG 인과 존재

정량 결론. Augmented model 의 FPE 가 base 보다 감소해야 Granger 인과 인정. GDP equation 에서는 FPE 가 증가 (전력 추가가 noise) → 인과 부재. Electricity equation 에서는 FPE 가 감소 (GDP 추가가 explanatory power) → 인과 존재. F-test p-value 0.059 < 0.10 (small-sample threshold) 로 통계적 유의.

방법론 노트

표준 Granger-causality 는 (i) lag length 의 결정이 결과에 민감하고, (ii) non-stationary data 사용 시 spurious causality 위험, (iii) small sample 에서 power 부족 의 세 위험을 가진다. 본 paper 는 — (i) Hsiao (1981) 의 FPE-minimizing optimal lag, (ii) PP test + 두 co-integration test 의 robustness check, (iii) Geweke et al. 의 Monte Carlo 결과로 small-sample 적용성 확보, 의 세 device 로 대응.

핵심 식. Standard Granger-causality:

ΔYt=α12+∑i=1L11β11iΔYt−i+∑j=1L12β12jΔXt−j+u12t\Delta Y_t = \alpha_{12} + \sum_{i=1}^{L_{11}} \beta_{11i} \Delta Y_{t-i} + \sum_{j=1}^{L_{12}} \beta_{12j} \Delta X_{t-j} + u_{12t}

이 augmented model 의 FPE 가 base model (β12j=0\beta_{12j} = 0 제약) 의 FPE 보다 작으면 X→YX \to Y 인과 인정. Hsiao FPE:

FPE(L11,L12)=(T+L11+L12+1T−L11−L12−1)⋅SSR(L11,L12)T\text{FPE}(L_{11}, L_{12}) = \left( \frac{T + L_{11} + L_{12} + 1}{T - L_{11} - L_{12} - 1} \right) \cdot \frac{\text{SSR}(L_{11}, L_{12})}{T}

L11,L12L_{11}, L_{12} 를 (1,…,Lmax⁡)(1, \ldots, L_{\max}) 의 sequential search 로 최적화. 식별은 (i) co-integration 부재 → first-difference 가 stationary, (ii) Akaike IC 의 lag selection robust, (iii) F-test 의 joint significance.

연구 계보

본 paper 는 electricity consumption ↔ economic growth 인과 literature (Kraft-Kraft 1978, Yang 2000, Soytas-Sari 2003, Wolde-Rufael 2004, Yoo 2005 등) 를 (i) electricity generation 측면으로 확장, (ii) Indonesia 라는 specific developing-country 적용. Yoo (2005) 의 ASEAN 4국 (인도네시아 포함) 연구의 인도네시아 single-country 심화. Hsiao (1981) 의 FPE-minimizing Granger framework + Engle-Granger (1987) co-integration test + Johansen (1988) maximum-likelihood co-integration test 의 결합. 김연배 author page 의 제2기 (SNU-TEMEP 확장기) 의 에너지-환경 정책 라인 으로 분류 (author page 분류) — 본 paper 가 기술경영경제정책전공 의 개발도상국 에너지 정책 연구의 출발점. 이후 김연배 그룹의 Policy for electricity access in African countries: The case of Tanzania (Tanzania), An analysis on barriers to renewable energy development in the context of Nepal using AHP (Nepal) 등 개발도상국 에너지 정책 연구 시리즈로 이어진다 (author page 제3기 분류).

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