효과적인 에너지효율 개선을 위한 가격시그널 정상화 필요성 연구
효과적인 에너지효율 개선을 위한 가격시그널 정상화 필요성 연구
  • 오승환
  • 승인 2020.07.13
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

한전 경영연구원 선임연구원

❶ 에너지효율 향상 필요성

에너지효율 향상을 통한 에너지소비 감소는 경제성장을 저해하지 않으면서 온실가스와 미세먼지를 감축할 수 있는 효과적인 수단이다. 경제적 측면(낮은 생산비용, 대규모 설비 건설 갈등비용 회피) 뿐만 아니라 에너지안보(수입의존도 개선) 측면에서도 긍정적인 효과를 지니고 있다.

우리나라는 대표적인 에너지 다소비 국가(1차에너지 소비량 세계 8위)로 저효율 에너지 소비구조를 보이고 있다.

실제로 우리나라의 에너지원단위는 OECD 35개국 중 33위 수준이다. 최근 선진국은 경제성장에도 불구하고 에너지소비가 감소하는 ‘탈동조화(decoupling)’현상을 나타내고 있는데 반해, 에너지소비가 지속적으로 증가하는 추세를 기록하고 있다.

 

우리나라는 2030년 온실가스 배출량을 2017년 대비 24%를 감축하는 목표를 수립했으나 에너지공급부문(전환부문)의 절감노력만으로는 목표달성이 어려운 상황이다. 따라서 온실가스 감축목표의 효과적 달성을 위해서는 공급측면 수단과 함께 수요측면의 에너지효율 개선이 함께 이뤄져야 한다. 특히 공급측면은 최종 에너지수요 변동의 불확실성으로 인해 감축 어려움이 존재하며, 전원믹스 조정(석탄↓, 신재생↑) 방식을 통한 온실가스 배출량 감축은 비용 증가요인으로 작용한다. 따라서 우리나라도 에너지효율 개선을 통한 저소비·고효율 에너지소비구조 구축을 통해 비용 효율적인 온실가스 감축 방안 마련이 필요하다.

우리나라는 2030년 에너지 수요를 전망치(BAU) 대비 14% 감축하고 에너지효율은 2017년 대비 27% 개선하는 중장기 에너지소비 감축 목표를 수립했다. 에너지효율 개선을 위해서는 최종소비 단계의 고효율 기기 사용이 중요하다. 이에 따라 고효율 기기 보급 확대를 위한 다양한 정책이 시행돼야 한다. 에너지 효율향상을 위해서는 기술적, 제도적, 시장적 측면 등의 정책이 필요하나 현재 우리나라의 정책은 기술적(기기(설비) 효율기준 강화), 제도적(고효율 기기 구매 보조금 지급) 정책에 집중돼 있으며 합리적인 에너지사용 비용을 바탕으로 하는 시장적 측면의 정책은 부족한 상황이다. 에너지효율 향상을 위한 기술(기기) 의 보급은 단위 에너지사용량을 낮추는 효과가 있으나 소 비자의 행동변화를 고려할 경우 고효율 기기 사용으로 예 상되는 에너지사용 감축량에 비해 실제 감축 효과는 줄어들 수 있다.

❷ 전력부문 리바운드 효과 분석

가. 리바운드 효과 개념

리바운드 효과는 소비자나 시장에서의 반응을 고려하지 않은 채 예상되는 에너지소비 감축량(공학적 감축량)과 실제 달성된 감축량 간의 차이를 의미한다. 예를 들어 소비자가 기존 자동차를 고효율(연비개선) 자동차로 교체할 경우 개선된 연비만큼 에너지사용량이 감소할 것으로 기대된다. 하지만 자동차를 교체한 후 소비자의 행동 변화로 여가활동이 증가해 자동차 운행 거리가 늘어날 경우 실제 감소한 에너지사용량은 기대에 비해 줄어들 것이다. 이러한 효과를 리바운드 효과라고 한다.

리바운드 효과는 대체효과와 소득효과로 구분할 수 있다. 대체효과는 고효율 기술(기기) 도입 시 상대적으로 낮아진 비용으로 인해 해당 상품에 대한 소비가 증가하는 효과를 의미한다. 소득효과는 에너지소비 절감에 따른 소득의 증가로 다른 상품의 소비가 증가하는 효과를 의미한다. 따라서 리바운드 효과의 수준에 따라 고효율 기술 보급만으로는 에너지전환의 목표인 에너지사용량 절감을 통한 온실가스 감축 목표 달성에 어려움이 존재한다.(리바운드 효과 ⇨ 목표대비 에너지사용량↑ ⇨ 온실가스 배출량↑)

리바운드 효과를 낮추고 온실가스 감축 효과를 제고하기 위해서는 가격시그널을 통한 소비자 행동 변화가 필요하다. 우리나라는 전력소비에 따른 비용 부담이 낮아 에너지효율 개선을 통한 사용량 절감에 대한 경제적 유인이 부족하다. 따라서 가격시그널 제공 및 효율향상 등 수요관리 역할을 원활히 수행할 수 있도록 적정원가를 반영한 합리적 에너지요금조정이 필요하다. (요금정상화 ⇨ 합리적 소비 유도 (에너지사용량↓) ⇨ 온실가스 배출량↓)

나. (전력부문 사례1) 고효율 냉방기기(에어컨) 선택

전력부문의 고효율 기기 사용에 따른 리바운드 효과와 요금 수준에 따른 영향을 분석하기 위해 다음과 같은 가정을 설정했다. 먼저 전기요금 수준은 2가지 시나리오를 적용했다. 첫 번째는 현재의 전기요금 수준이 지속되는 경우이며, 두 번째는 요금 정상화 시나리오로 원가를 기준으로 매년 소비자물가 수준의 인상률을 가정했다.

고효율 기기 선택과 관련된 가정은 다음과 같다. 에어컨의 전력소비는 고효율 기기 교체 전 2.3kW에서 교체 후 1.65kW 수준으로 개선되는 상황을 고려했으며, 고효율 기기 선택에 따른 추가 비용은 35만 원 수준으로 가정했다. 에어컨 사용시간은 4개월(6~9월) 동안 일평균 5시간을 사용 하는 것으로 설정하고 분석했다.

분석 가정 하에서 고효율 기기변경으로 예상되는 전력소비량은 10년간 누적 1만 65kWh 수준이며, 교체 전 대비 3,965kWh 절감 효과가 발생할 것으로 기대된다. 또한 할인율 4.5%를 적용해 순편익(NPV)을 산출할 경우 5만 4,679원의 편익이 발생하는 것으로 분석됐다. 이는 공학적 개념의 기대효과이며 리바운드 효과를 반영할 경우 예상되는 전력소비 절감량은 감소할 것이다. 소비자 입장에서 고효율 기기 사용으로 발생한 순편익은 소득효과로 작용할 것이며, 소득개선에 따른 전력소비 증가량은 18.5kWh 수준으로 추정된다. 대체효과를 분석하기 위해서는 시간당 전기사용 비용 변화에 대한 에어컨 사용시간의 탄력치를 고려해야 한다. 고효율 기기 사용으로 효율이 2.3kW 에서 1.65kW로 개선될 경우 단위비용은 68.2원/시간이 감소하고, 탄력치 0.4를 적용해 분석할 경우 에어컨 사용 시간은 연간 69시간(하루 34분) 증가하게 되며, 전력소비량은 1,118kWh 증가할 것으로 추정된다. 따라서 현 수준의 전기요금이 지속되는 시나리오(S1) 하에서 리바운드 효과를 고려했을 때 예상되는 전력소비량은 10년간 누적 1만 1,201kWh 수준으로 교체 전 대비 2,829kWh 절감 효과가 발생할 것으로 기대된다. 이는 공학적 개념으로 기대되었던 절감량의 약 71% 수준이다.

만약 동일한 고효율 기기 선택 상황 하에서 전기요금 정상화 시나리오(S2)를 반영할 경우 전력수요의 가격탄력성을 고려하면 10년간 누적 전력소비량은 1만 466kWh 수준으로 종전 기기 사용대비 3,564kWh 수준의 절감 효과가 발생할 것으로 기대된다. 이는 기대됐던 절감량을 약 90% 정도 달성 가능한 수준이다.

다. (전력부문 사례2) 고효율 조명기기(LED) 보급

에어컨 이외의 고효율기기 보급에 따른 리바운드 효과를 추정하기 위해 조명기기 교체에 따른 전력소비량 변화를 분석했다. 조명기기의 전력소비는 교체 전 320W에서 LED 교체 후 180W 수준으로 개선되는 상황을 고려했으며, 고효율기기 선택 시 추가비용은 18만 원(10개 기준) 수준으로 가정했다. 조명기기 사용시간은 일평균 5.1시간, 연간 1,862시간을 사용하는 것으로 설정하고 분석했다.

분석 가정 하에서 LED 교체 후 예상되는 전력소비량은 10년간 누적 3,351kWh 수준이며, 종전 조명기기 사용 대비 2,606kWh 절감 효과가 발생할 것으로 기대된 다. 앞의 에어컨 사례와 같이 할인율 4.5% 적용해 순 편익(NPV)을 산출할 경우 9만 2,374원의 편익이 발생하는 것으로 분석됐다. 이는 리바운드 효과를 고려하지 않은 공학적 개념의 예상되는 전력소비 절감량으로, 소비자의 행동변화를 고려할 경우 기대 절감량 대비 전력소비량이 증가할 것으로 예상된다. 우선 순편익 9만 2,374원은 소득효과로 작용할 것이며, 이에 따라 전력 소비량은 31.3kWh 증가할 것으로 추정된다. 대체효과의 경우 고효율 기기 교체로 소비효율이 320W에서 180W로 개선될 경우 단위비용은 14.7원/시간 감소하고, 탄성치 0.4 고려시 LED 사용시간은 연간 326시간 (하루54분) 증가하게 되며, 전력소비량은 491kWh 증가할 것으로 추정된다. 따라서 현 수준의 전기요금이 지속되는 시나리오(S1) 하에서 리바운드 효과를 고려했을 때 예상되는 전력소비량은 10년간 누적 3,873kWh 수준으로 교체 전 대비 2,084kWh 절감 효과가 발생할 것으로 기대된다. 이는 당초 예상됐던 공학적 절감량의 약 80% 수준이다.

만약 동일한 LED 교체 상황 하에서 전기요금 정상화 시나리오(S2)를 반영할 경우 전력수요의 가격탄력성을 고려하면 10년간 누적 전력소비량은 3,609kWh 수준으로 종전 조명기기 사용 대비 2,348kWh 수준의 절감효과가 발생할 것으로 기대된다. 이는 기대됐던 절감량을 약 90% 달성 가능한 수준이다. 따라서 효율적인 에너지 효율 개선을 위해서는 고효율기기 보급과 함께 가격정상화 정책을 동시에 시행하는 것이 효과적인 것으로 판단된다.

❸ 소비자의 효율개선 투자 선택행위 분석

이번 연구에서는 고효율 기기 교체 후 리바운드 효과를 고려한 전력소비량 분석에 더해 소비자의 효율개선 투자 선택행위에 대한 추가 분석을 시행했다. 일반적으로 소비자의 효율개선 투자 선택 여부는 교체 후 예상되는 편익에 따라 결정될 것으로 판단되나, 실제 투자 결정 과정에서는 발생 가능한 불확실성 등으로 인해 소비자가 보수적 결정을 할 유인이 존재한다. 따라서 소비자의 실제 투자 선택행위를 분석하기 위해서는 불확실성(교체비용, 요금변동 등)을 고려한 분석이 필요하다. 여기서는 앞장에서 살펴본 에어컨과 LED 교체 사례를 대상으로 실물옵션 모형을 활용해 소비자의 에너지효율 개선 투자 선택을 위한 전기요금의 비용부담(임계값) 수준을 분석했다. 이를 위해 우선적으로 전기요금에 대한 확률과정을 추정해야 한다. 본 연구에서는 불확실성을 고려하기 위해 40년간(1980년 이후) 전기요금 데이터를 바탕으로 요금의 확률과정을 추정했다. 또한 추가적으로 보조금 지급이 소비자의 효율개선 투자 선택에 미치는 영향을 분석했다. 우리나라는 고효율 기기 보급 정책으로 구입비 환급사업을 시행하고 있다. 보조금 지원 시 임계값 하락으로 고효율기기 교체 유인이 증가할 것으로 예상된다.

앞장의 분석에서 확인할 수 있듯 현 요금 수준(S1)에서 고효율 에어컨 및 LED로 교체할 경우 순편익이 존재하는 것으로 나타났다. 하지만 소비자의 실제 투자 선택행위 여부를 확인하기 위해 전기요금 변동 등 불확실성을 반영했을 때 충분한 수준의 수익이 발생해야 한다. 실물옵션 모형 하에서 소비자가 투자를 결정하는 고효율 에어컨 교체 임계수준은 155~185원/kWh 수준이며 LED 교체 임계 요금 수준은 120~145원/kWh 수준으로 추정됐다. 이에 따라 현 요금 수준 하에서는 고효율 기기로의 교체 유인이 부족함을 확인할 수 있다. 따라서 소비자의 자발적인 효율개선 투자를 위해서는 적절한 가격시그널을 제공하거나 투자비를 낮출 수 있는 보조금 지원이 필요하다. 현 요금수준에서 소비자의 효율개선 유인이 발생하는 적정 지원금 수준을 실물옵션 모형을 활용해 분석한 결과는 다음과 같다. 에어컨의 경우 교체 시 추가비용이 20만 원(기존 35만 원, 보조금 15만 원 지원) 수준으로 감소할 경우 현 요금 수준에서도 교체에 따른 이득이 발생하는 것으로 나타 났다. LED의 경우 교체에 따른 추가비용이 14만 원(기존 18만 원, 보조금 4만 원 지원)수준으로 감소할 경우 현 요금 수준에서도 교체에 따른 이득이 발생하는 것으로 나타났다.

❹ 시사점 효과적인 효율개선 사업을 위해서는 리바운드 효과에 대한 고려가 필요하다. 효율개선 사업 목표인 저탄소 경제 구축 및 에너지안보 제고 등을 위해서는 리바운드 효과를 감소시킬 수 있는 추가적인 제도 설계가 요구되며, 이를 위해 전력부문의 기기별 특성을 고려한 리바운드 효과 수준 파악을 위한 효율개선 사업의 사후검증 시행이 필요하다. 다음은 효율적인 에너지전환 목표 달성(온실가스↓, 에너지소비↓)을 위해 가격 시그널 제공, 보조금 지원 등 효율적인 정책 믹스 수립이 필요 하다. 현 요금수준에서는 자발적인 효율개선 투자를 기대하기 어렵기때문에 요금정상화와 고효율 기기 구매비용 환급사업 등 효율향상을 위한 최적 정책 시행이 필요하다.

 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.