에너지 관련 기술 발전을 모형 내에 포함하는 전통적인 방법은 동태적 계량 모형에
deterministic
시간 추세(deterministic time trend)를 포함하는 것이다.이러한 방법은 에너지 관련 기술 발전의 성장이 시간에 걸쳐 불변이라는 가정 하에서 에너지 소비 분석 혹은 에너지 수요 전망을 수행하는 것이다. 동 모형 의 장점은 에너지 관련 기술 발전과 장기 가격탄력성을 동시에 추정할 수 있 다는 점에 있다. 예를 들어, Beenstock and Wilcoks (1981)는 장․단기 소득 및 가격탄력성을 추정하는 오차수정모형(Error Correction Model)에 시간 추세를 포함하고 있다.3)
반면에, Kouris (1983)와
Prosser (1985)는 앞서의 전통적 방법과는 달리 선형
시간 추세를 포함하지 않은 에너지 수요 모형을 제시하였다.4) 그들의 주장에 따르면, 에너지 수요 추정에 있어서 에너지 관련 기술 발전을 무시하는 것은 변수누락(omitted variable)이라는 심각한 모형 설정의 오류이지만, 단순히 선형 시간 추세와 같은 변수를 에너지 관련 기술 발전의 대변수로 사용하는 것이 에너지 수요 추정에 더 큰 오류를 발생시킨다는 것이다. 그러므로 적절한 에너 지 관련 기술 발전의 측정이 가능할 경우에만 편의(偏倚)가 없는 추정을 할 수 있으므로, 단순히 에너지 관련 기술 발전의 대변수로 시간 추세를 사용하는 것 은 모형 설정에 더 큰 오류를 야기한다는 것이다.<표 1>에서 정리된 바와 같이, KP의 주장은 동태적 계량 모형에 시간 추세
의 포함은 가격 탄력성의 추정치를 하향 편의(downward bias)를 가져오며, 소 득 탄력성을 상향 편의(upward bias)하게 한다는 것이다. 왜냐하면, 가격 탄력 성의 하향 편의는 장기 가격 반응 중 일부분이 기술 진보 비율에 뜻하지 않게 포함되어져 있기 때문이라는 것이다.3) 이하 BW 모형이라 표기한다.
4) Kouris (1983)와 Prosser (1985)의 연구는 다른 시기에 발표되었으나 동일한 방법을 사용하 여 연구하였기에 일반적으로 Kouris-Prosser 모형(이하 KP 모형)으로 불리고 있다.
<표 1> 시간추세의 포함 및 누락에 따른 편의(bias)
구 분 효과 편의 문 제 점
시간 추세 누락 가격 효과 상향 편의 가격 효과 및 기술 진보 효과 동시 추정
시간 추세 포함
가격 효과 하향 편의 장기 가격 반응 중 일부 기술 발전 효과를 포함
소득 효과 상향 편의 시간 추세 상향 편의
자료 : Kouris (1983)와 Prosser (1985)에서 재정리함.
KP
모형은 시간 추세를 에너지 추정 모형에 사용하지 않았을 뿐 아니라, 소 득의 변화에 대한 장기 조정을 허용하지 않고 장기 소득 탄력성도 허용하지 않는 모형을 사용하였다.5)BW
모형과KP
모형의 가장 중요한 차이점은 기술 발전 변수에 대한 해석 의 차이이다. 양 모형 모두 기술 발전이 에너지 수요 추정에 중요한 변수라는 점은 공통적으로 인식하고 있으나, 기술 발전을 연구자가 관찰할 수 있느냐 여 부에 대한 인식의 차이가 있다. BW는 전통적인 시간추세가 기술 발전을 측정 할 수 있다고 주장하며, 시간 추세의 누락시 추정 오류가 더 크다고 본 반면,KP는 전통적인 시간추세는 기술 발전의 대변수로서 역할을 할 수 없으므로,
동 변수의 포함이 더 큰 모형상의 오류를 야기하므로, 시간 추세의 누락이 더 효율적인 추정 방법이라고 주장하고 있다. 따라서 두 모형의 차이는 기술 발전 변수의 대변수로 시간추세를 사용하는 것이 더 큰 측정오류를 야기하는지 아 니면 이를 사용하지 않는 것이 더 큰 측정오류를 야기하는지 여부이다.보다 구체적인 모형 설정에 들어가기 전에 다시 한 번 기술 발전과 가격 간 의 관계를 명확히 살펴볼 필요가 있다. 기술 발전과 가격 간의 관계를 살펴보
5)
KP에 따르면, 소득 수준은 자본을 사용하는 에너지 스탁(stock)의 현재 사용 영향을 줌 으로써 에너지 수요에 영향을 준다고 가정하였다. 자본 스탁의 현재 규모는 과거의 소득 수준에 의하여 영향을 받을 뿐으로, 자본재의 현재 이용률(utilization rate)에 의하여서만 영향을 받으므로, 현재의 에너지 소비는 현재의 소득 수준에 의하여서만 영향을 받는다 고 하였다.면, 기술 발전의 많은 부분이 가격과 직접적으로 관련되어 있다. 에너지 가격 이 상승하였을 경우 일반적으로 기술 발전을 촉진한다. 그러나 에너지 감소량 에서 가격에 의한 감소 부분과 기술 발전에 의한 자동적(autonomous) 감소 부 분을 분리하는 것은 어려운 일이다.
기술 진보가 적절히 측정되어지면, 장기 가격 반응과 기술 발전 양자를 포함 한 모형이 편의가 없는 모형일 것이다. 그러나 기술 발전의 적절한 측정 없는 추정은 기술 발전의 추정 계수의 상향 편의를 가져오며, 또한 가격 탄력성의 하향 편의를 가져온다. 두 변수 모두 에너지 절약이 에너지 수요에 미치는 부
(負)의 효과를 추정하고 있다.
그리고 장기 소득 효과를 살펴보면, 소득이 에너지 수요에 미치는 영향은 간 접적이다. 왜냐하면, 에너지를 사용하는 기기에 의존하는 것이 아니라 이용률 에 의존하는 간접적 영향이기 때문이다. 높은 과거의 소득이 산업에서의 자본 스탁 형성과 가정의 내구재 구입과 관련이 있다. 이러한 에너지 이용 기기가 미래에 사용될 것인지, 사용되면 어느 정도 사용될 것인지 여부는 과거의 소득 이 아니라 미래 각 시점에서의 경제 상황에 달려 있다. 소득과 에너지 가격의 연간 변화는 에너지 기기 이용률을 결정하는 주요 요인으로 간주된다.
장기 에너지 수요를 전망하기 위하여서는 과거 에너지 가격의 지속적이고 직접적 효과를 측정하는 것이 필수적이다. 반면에 장기 소득 탄력성은 장기 에 너지 소비 수준을 전망함에 부적절하다. 만약 에너지 수요에 장기 소득 효과가 작용한다면, 소득의 단기 변화는 에너지 소비의 단기 변화를 따르지 말아야 한 다. 왜냐하면, 과거의 소득 효과의 영향이 있기 때문이다. 그 증거로
KP는 소
득과 에너지 간의 변화는, 특히1977년 이후,
같이 움직이고 있다는 것을 들었 다. 그러므로 가격, 소득 그리고 기술 발전 대변수(代變數) 간의 다공선성(多共 線性) 문제로 인하여 기술 발전 대변수 없이 모형의 추정이 타당하다는 것이KP의 주장의 주요 논점이다.
6)앞에서 본 바와 같이
BW
모형과KP
모형은 상이하나 두 방법을 모두 포함 한 접근 방법이Welsch (1989)와 Jones (1994)에 의하여 제시되고 있다. BW
방6)
Kouris (1983)는 Koyck Distributed Lag Scheme 모형을 사용하였다.법론과
KP
방법론의 근본적인 차이는, 첫째 기술 진보를 모형 내에 어떻게 포 함할 것인가 여부이며, 둘째로는 장기 소득 효과의 존재 여부에 있다. KP 모형 은 모든 에너지 효율의 향상은 가격으로부터 발생하며, 따라서 기술 변화의 효 과를 무시하고 가격 변화의 효과만을 고려한다는 묵시적 가정을 택하고 있다.그러나 기술 진보의 효과를 가격 효과를 통하여 간접적으로 고려한다는 것은 에너지 가격의 하락이 부(負)의 기술 진보를 의미한다는 다소 모순된 결과를 가져온다.
두 모형을 화해시키려는