International comparisons of productivity and its determinants in the natural gas industry

Tai-Yoo Kim, 이정동, Yearn H. Park, Boyoung Kim (1999) · Energy Economics 21:273–293 · DOI ↗

8 개국 28 개 천연가스 사업자 (transmission 9, integrated 19) 의 productivity 와 그 결정 요인을 3 가지 방법론 — 다자간 Törnqvist 생산성 지수, Edgeworth 경영성과 지수 체계, DEA 기반 nonparametric-efficiency-analysis — 으로 cross-checking 한 1987–1995 panel 분석. 한국 Kogas 는 transmission 그룹 평균 productivity 96.8 (Kogas 1995=100 기준) 로 거의 최하위, 비효율의 주 source 는 allocative (LNG 의존·government 규제). 한국 KGS (distribution) 는 평균 117.1, 비효율 source 는 managerial. 같은 시기 천연가스 산업의 deregulation 은 output price 급락을 가져왔지만 productivity 성장이 미미해 profit 이 phenomenal 하게 감소했다.

RQ: 천연가스 산업의 productivity 와 그 결정 요인 (allocative · scale · managerial) 을 국제 비교했을 때 어떤 패턴이 나오며, 한국 (Kogas, KGS) 의 비효율은 어디서 오는가? 3 가지 distinct 방법론의 결과는 일관되는가?
방법론: 다자간 Törnqvist 생산성 지수 (Caves-Christensen-Diewert 1982 multilateral 확장), Edgeworth 경영성과 지수 체계 (Diewert 1981 Edgeworth bilateral index 의 multilateral 확장, profit·productivity·output price·input price 통합), DEA 기반 nonparametric-efficiency-analysis (overall · allocative · technical = scale × managerial efficiency 분해)
데이터: 미국·캐나다·프랑스·이탈리아·벨기에·독일·일본·한국 등 8 개국 28 firms (transmission 9 / integrated 19), 1987–1995 unbalanced panel (transmission 68 obs, integrated 158 obs), Kogas 1995 = 100 normalization
주요 발견: Transwestern Pipeline (US, T5), Ruhrgas (Germany, T8), Snam (Italy, D9) 가 3 가지 방법론 모두에서 최고 productivity. 한국 Kogas (T9): 평균 productivity 96.8, 성장률 9.4%/y, overall efficiency 0.187 (transmission 그룹 최하위). Kogas 의 비효율은 allocative (allocative efficiency 0.429) 가 dominant — LNG 의존·정부 규제·미상각 자본의 결과. 한국 KGS (D19): 평균 productivity 117.1, 성장률 31.2%/y, overall efficiency 0.209, 비효율 source 는 managerial (managerial efficiency 0.326)
시사점: Kogas — LNG → 다양화·자본의 productive utilization·scale 확대 (transmission 의 MPSS = Kogas 1995 의 1.1–5.2 배). KGS — yardstick competition (지역 규제 monopoly 간 경쟁 비교) 도입으로 managerial 효율 강화. 1987–1995 deregulation 의 lesson: output price 하락이 productivity 성장보다 빠르면 profit 이 무너진다, regulatory change 는 생존 가능 profit 이 유지되는 속도 로 진행되어야

Figure 3. Transmission 그룹 9 firms 의 scale efficiency vs output size (Kogas 1995 output = 1 normalization). Scale efficiency 가 output 1.1–5.2 부근에서 최고 — most productive scale size (MPSS) 가 Kogas 의 1995 규모보다 1.1–5.2 배 더 큰 영역에 있음을 시각화한다. Kogas 가 작은 쪽으로 밀려있어 scale 확대가 정책 lever 로 직접 도출된다.

요약

천연가스 산업은 1980 년대 후반부터 미·영을 시작으로 deregulation·privatization 의 중심 무대였고, 한국도 1990 년대 중반 그 흐름에 합류하기 시작했다. 그러나 국가 간 비교 로 천연가스 사업자의 productivity 와 그 결정 요인을 본 연구는 거의 없었다 — Aivazian et al. (1987, US), Price-Weyman-Jones (1996, UK), Rushdi (1994, Australia) 등 single-country 분석만 존재. 본 paper 는 28 firms × 8 countries panel 위에 3 가지 distinctive 방법론 을 동시 적용해 국제 productivity benchmarking 의 방법론적 기준 을 세우고, 한국 천연가스 산업의 정책 처방을 도출한 첫 작업이다. 같은 1999 년 Tai-Yoo Kim·이정동 그룹의 자매편 Productivity growth, capacity utilization, and technological progress in the natural gas industry (translog cost function 으로 6 개국 panel) 와 Profit, productivity, and price differential: an international performance comparison of the natural gas transportation industry (Edgeworth index 의 transmission-group 심화) 가 본 paper 와 같은 데이터셋·같은 시기 의 trio 를 이룬다.

방법론은 cross-checking 의 안정성에 집중한다. (i) 다자간 Törnqvist 생산성 지수 는 Caves-Christensen-Diewert (1982) framework 위에 cost-share 가중 log-차분으로 firm 간 transitivity 를 보장 — 본 paper 는 transmission 9 / integrated 19 firms 의 productivity level + growth rate 를 측정. (ii) Edgeworth 경영성과 지수 체계 은 profit · productivity · output price · input price 를 absolute level 차분으로 통합한 새 framework — deregulation 시기의 price drop vs productivity growth 비대칭을 직접 가시화. (iii) DEA 기반 nonparametric-efficiency-analysis 는 best-practice frontier 까지의 거리를 overall = allocative × technical (= scale × managerial) 로 분해 — 비효율의 source 를 firm-by-firm 진단 가능. 결과: Ruhrgas / Transwestern / Snam 이 3 가지 방법론 모두에서 dominant. 한국 Kogas 는 transmission 9 firms 중 최하위 (overall 0.187), 비효율의 87% 가 allocative. KGS 는 distribution 19 firms 중 하위 4 분위, 비효율의 67% 가 managerial. 결과의 일관성은 fig.4 의 productivity-efficiency 산점도가 strong correlation 으로 확인.

본 paper 의 정책 함의는 한국·국제 양쪽이다. (i) 1987–1995 의 deregulation 은 output price 를 dramatic 하게 떨어뜨렸지만 productivity 성장은 그것을 offset 할 만큼 빠르지 않아 profit 이 무너졌다 — regulatory change 는 qualified public service 가 유지되는 속도로 진행되어야 한다. (ii) Kogas 의 처방은 LNG 다변화 + 미상각 자본의 productive utilization + scale 확대 (MPSS 1.1–5.2 × Kogas 1995). (iii) KGS 의 처방은 yardstick competition (지역 monopoly 간 성과 비교 + 규제 차등) 으로 managerial 효율 강화. 한계는 명시적 — 사업자 별 시작 시점·환경 조건 이 다름에도 cross-country 비교를 했다는 점, 그리고 sample 의 sub-period coverage 가 firm 별로 다른 unbalanced panel 의 internal 한계.

핵심 결과

한국 vs 최우수 사업자 비교 (1991–1995 평균, Kogas 1995 = 100)

사업자	그룹	평균 productivity	growth (%/y)	Overall eff	Allocative eff	Technical eff (Scale × Managerial)
Ruhrgas (T8, Germany)	transmission	636.1	1.0	1.000	1.000	1.000
Transwestern (T5, US)	transmission	492.9	18.5	0.833	0.833	1.000
Kogas (T9, Korea)	transmission	96.8	9.4	0.187	0.429	0.439 (0.604 × 0.796)
Snam (D9, Italy)	integrated	839.3	−0.8	0.979	0.979	1.000
Union Gas (D7, Canada)	integrated	770.7	0.0	0.914	0.954	0.955
KGS (D19, Korea)	integrated	117.1	31.2	0.209	0.831	0.254 (0.775 × 0.326)

한국의 비효율 source 진단

Kogas 의 overall 비효율 = allocative 가 dominant (AE 0.429). 처방: LNG 다변화, 미상각 자본 productive utilization, scale 확대 (MPSS = Kogas 1995 의 1.1–5.2 배). KGS 의 overall 비효율 = managerial 이 dominant (ME 0.326). 처방: yardstick competition 도입, regional monopoly 간 성과 비교 + 규제 차등.

1987–1995 industry-wide trend (multilateral managerial index, fig.1·2 narrative)

Output price: 큰 폭 감소 (deregulation 의 main 효과)
Input price: 거의 변화 없음
Productivity: 미미한 성장
Profit: phenomenal 감소 (output price 하락 ≫ productivity 성장)

방법론 노트

본 paper 의 핵심 방법론적 기여는 3 가지 distinct framework 의 cross-checking 이다 — 단일 도구의 자의성을 회피하기 위한 Charnes et al. (1988), Perelman (1995) 의 권고를 28 firms 에 직접 구현.

핵심 식. Multilateral Törnqvist productivity index 는 firm $k$ 와 $m$ 의 TFP 차이를 가상 평균 사업자 $h$ 를 통해 정의:

\ln \mathrm{TFP}_k - \ln \mathrm{TFP}_m = \left[\ln\!\frac{Y_k}{Y_h} - \ln\!\frac{Y_m}{Y_h}\right] - \left[\sum_i \frac{S_{ik}+S_{ih}}{2}\ln\!\frac{X_{ik}}{X_{ih}} - \sum_i \frac{S_{im}+S_{ih}}{2}\ln\!\frac{X_{im}}{X_{ih}}\right]

여기서 $Y_j$ = output, $X_{ij}$ = input $i$ , $W_{ij}$ = price of $X_{ij}$ , $S_{ij} = W_{ij}X_{ij}/\sum_i W_{ij}X_{ij}$ = cost share. $h$ 는 sample mean 으로 정의한 가상 firm — transitivity 보장 (Caves-Christensen-Diewert 1982).

DEA-based overall efficiency (firm $k$ 의 최소 비용 vs 관측 비용):

\mathrm{OE}(k) = \frac{C^{\min}(k)}{C(k)} = \frac{P_k X^*}{P_k X_k}, \quad C^{\min}(k) = \min P_k X \text{ s.t. } Y_k \le Q\lambda,\; \theta X \ge M\lambda,\; \lambda \in \mathbb{R}^+_K

추가로 Overall = Allocative × Technical, Technical = Scale × Managerial 의 분해. Identification 은 (i) 28 firms 의 multilateral panel 에서 hypothetical mean firm 이 transitivity anchor, (ii) DEA 의 best-practice frontier 가 empirical benchmark (parametric 가정 X), (iii) 3 가지 framework 의 결과 일치 (fig.4) 가 robustness 의 cross-method 검증으로 작동.

연구 계보

본 paper 는 Caves-Christensen-Diewert (1982 Econometrica) 의 multilateral productivity index, Diewert (1981, 1992) 의 Edgeworth bilateral index, Charnes-Cooper-Rhodes (1978) 의 DEA, Färe-Grosskopf-Lovell (1985, 1994) 의 efficiency 분해 전통을 결합. 자연가스 산업 관련 single-country predecessors 는 Aivazian et al. (1987, US transmission), Price-Weyman-Jones (1996, UK distribution), Rushdi (1994, Australia), Kim-Lee (1995, Korea distribution).

Tai-Yoo Kim·이정동 그룹의 1999 천연가스 trio 의 base 논문 — 같은 28 firms × 8 countries × 1987-1995 panel 위에 (i) 본 paper 가 3 methodology cross-checking 으로 framework 을 깔고, (ii) Productivity growth, capacity utilization, and technological progress in the natural gas industry 가 translog cost function 으로 6 개국 sub-sample 의 scale·CU·tech change 분해를 심화하고, (iii) Profit, productivity, and price differential: an international performance comparison of the natural gas transportation industry 가 transmission 그룹의 Edgeworth profit decomposition 을 심화한다. 같은 시기 Technological Progress versus Efficiency Gain in Manufacturing Sectors 가 한국 제조업 cross-section 에 nonparametric Malmquist 를 적용한 sibling 작업으로 author page 의 제1 기 측정의 도구 라인에 위치한다. 본 trio 는 기술경영경제정책전공 의 에너지·productivity 라인의 출발점이며, 공저자 KOGAS 의 Yearn H. Park · Boyoung Kim 은 practitioner-academic 협업의 초기 사례.

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