가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년...

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수시 연구 보고서 16-12 김지효 남수현 가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구: 가구에너지소비 상설표본조사자료 분석

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Page 1: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

수시연구 보고서

16-12

김 지 효

남 수 현

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

가구에너지소비상설표본조사자료 분석

참여연구진

연구책임자 부연구위원 김지효

부연구위원 남수현

연구참여자 부연구위원 김길환

요약 i

lt요 약gt

1 연구의 필요성 및 목적

가정 부문 에너지 소비 효율은 전반적으로 개선되고 있으나 전력

소비의 효율은 개선되고 있다고 보기 어렵다 가정 부문의 1인당 에너

지소비량과 전력 소비량 변화가 이를 뒷받침한다 1인당 에너지 소비

량은 2000년 0455 TOE에서 2014년 0417 TOE로 연평균 05 감소

하였다(에너지경제연구원 2016) 반면 1인당 전력 소비량은 2000년

0068 TOE에서 2014년 0108 TOE로 연평균 34 증가하였다(에너

지경제연구원 2016) 1인당 전력 소비량 증가의 원인으로는 가전기기

대형화 고급화 보급률 증가 및 전력화 현상(electrification)인데 이러

한 추세는 앞으로도 지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실

가스 감축의 핵심은 전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할

것이다

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량을 비

롯하여 거주면적당 또는 거주인원당 전력 소비량과 같은 원단위 지표

에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화

를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는

경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지

않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될

경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대

로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 이러한 한계

ii

를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화에 따른 최적 전력 소

비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개념을 미시적으로 정의

하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제주체의 전력 소비 의

사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기존의 원단위 지표를

보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한 유용한 참고자료로 활

용될 수 있을 것이다

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

요약 iii

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 비효율성의 평균

적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를 보이는지 파악

한다

2 연구 결과 요약

제3장은 미시적 관점에서 경제주체(가구)의 효용 극대화에 따른 최

적 선택을 고려하여 전력 소비의 (비)효율성을 정의한다 Varian

(1990)의 논의를 적용하여 경제주체가 원하는 수준의 효용을 달성하

기 위한 최소의 전기요금을 지출하고 있는지에 근거해서 효율성을 정

의하였다 이 때 비효율성은 원하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최

소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의된다 이에 근거하여

SFA를 적용하여 가구의 전기요금 프론티어 함수 및 비효율성 정도를

추정하는 분석 모형을 제시한다

제4장은 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 어떻게 가공해서 분석

자료를 작성하였는지를 설명한다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리

나라 16개 시도의 가구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여

표본가구의 에너지 소비 현황을 추적하는 조사이다 본 연구는 「2015

년 가구에너지 상설표본조사」에서 조사대상 2520 가구 중 분석에 사

용할 수 있는 답변을 제시한 2409 가구의 응답으로 구성된 횡단면 자

료를 구성하였다 이 때 종속변수는 전기요금 지출액이고 설명변수

iv

는 용도별(냉난방 조명 조리 기기 이용) 전력서비스 소비량을 대표

하는 변수 및 전력 소비에 영향을 미칠 것으로 추측되는 가구 특성이다

제5장은 전기요금 프론티어 함수와 비효율성의 크기를 추정한 결과

를 제시하고 그 의미를 설명한다 가구의 전기요금 프론티어 함수에

영향을 주는 설명 변수는 연간 냉방시간 냉장고 용량 거주주택 면적

거주인원 아파트 여부 전기요금 할인가구 여부 등이다 분석대상 가

구의 전력 소비의 효율성은 상당히 높은 것으로 추정되었다 설정한

모형을 바탕으로 도출된 분석대상 가구의 전력 소비의 효율성은 상당

히 높은 것으로 추정되었다 한편 본 연구에서 수행한 SFA 결과에 기

초해서 도출한 효율성 순위와 IEA에서 가정 부문 에너지 소비 효율을

판단하는 지표로 도출한 효율성 순위는 순서의 유사성이 없는 것으로

분석되었다 이는 효용 극대화 의사결정을 고려해서 도출된 효율성 수

준은 단순 지표에 근거한 효율성 수준과 상당히 다름을 시사한다 단

본 연구에서 제시한 분석결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 추가적인

분석이 이루어질 필요가 있다

Abstract i

ABSTRACT

1 Research Background

Overall energy efficiency in the residential sector has improved It

is hard to say the efficiency of electricity consumption in the sector

has improved however Changes in energy consumption per capita

and electricity consumption per capita in the residential sector

support this supposition in the residential sector the energy

consumption per capita has decreased from 0455 TOE in 2000 to

0417 TOE in 2014 (KEEI 2016) while the electricity consumption

per capita has increased from 0068 TOE to 0108 TOE during the

same period (KEEI 2016) It seems that the spread of high-end and

large appliances as well as electrification may be the cause of this

phenomenon and that this trend will continue Therefore it is

important to improve the residential sectorrsquos efficiency of electricity

consumption in order to reduce green house gas emission in the

residential sector

So far energy efficiency policy has set its target and has evaluated

its result based on intensity indices mdash total residential energy

consumption per dwelling or per floor area Although the intensity

indices help to easily measure efficiency changes at the macro level

they cannot reflect decision-making mechanism at the household

ii

level Therefore a policy developed based on the intensity indices at

the macro level might not change actual decision-making of

electricity consumption at the household level as expected A

different approach to define the efficiency of electricity consumption

should be considered by taking an economic agentrsquos decision making

mechanism mdash her utility maximization mdash into account The

re-defined efficiency can complement the limit of the intensity

indices at the macro level which contributes to developing policies

effectively addressing the residential sectorrsquos electricity consumption

An agentrsquos efficiency of energy consumption at the micro level

has been rarely discussed The discussions of energy efficiency result

in ldquoenergy efficiency gaprdquo which is defined as the gap between

optimal and actual energy efficiency This concept is useful to judge

whether a certain technology is efficient or not Yet it is not

applicable to judge whether an agentrsquos energy consumption is

efficient or not The optimal amounts of electricity consumption

resulting from utility-maximizing behavior can be different by agents

Therefore it is necessary to define energy efficiency reflecting a

mechanism of utility maximization which is distinguished from the

aforementioned intensity indices

In this context this study attempts to define a householdrsquos

(in)efficiency of electricity consumption at the micro level

(household level) and to estimate the magnitude of this

(in)efficiency First the (in)efficiency is defined based on an agentrsquos

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 2: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

참여연구진

연구책임자 부연구위원 김지효

부연구위원 남수현

연구참여자 부연구위원 김길환

요약 i

lt요 약gt

1 연구의 필요성 및 목적

가정 부문 에너지 소비 효율은 전반적으로 개선되고 있으나 전력

소비의 효율은 개선되고 있다고 보기 어렵다 가정 부문의 1인당 에너

지소비량과 전력 소비량 변화가 이를 뒷받침한다 1인당 에너지 소비

량은 2000년 0455 TOE에서 2014년 0417 TOE로 연평균 05 감소

하였다(에너지경제연구원 2016) 반면 1인당 전력 소비량은 2000년

0068 TOE에서 2014년 0108 TOE로 연평균 34 증가하였다(에너

지경제연구원 2016) 1인당 전력 소비량 증가의 원인으로는 가전기기

대형화 고급화 보급률 증가 및 전력화 현상(electrification)인데 이러

한 추세는 앞으로도 지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실

가스 감축의 핵심은 전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할

것이다

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량을 비

롯하여 거주면적당 또는 거주인원당 전력 소비량과 같은 원단위 지표

에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화

를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는

경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지

않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될

경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대

로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 이러한 한계

ii

를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화에 따른 최적 전력 소

비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개념을 미시적으로 정의

하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제주체의 전력 소비 의

사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기존의 원단위 지표를

보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한 유용한 참고자료로 활

용될 수 있을 것이다

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

요약 iii

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 비효율성의 평균

적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를 보이는지 파악

한다

2 연구 결과 요약

제3장은 미시적 관점에서 경제주체(가구)의 효용 극대화에 따른 최

적 선택을 고려하여 전력 소비의 (비)효율성을 정의한다 Varian

(1990)의 논의를 적용하여 경제주체가 원하는 수준의 효용을 달성하

기 위한 최소의 전기요금을 지출하고 있는지에 근거해서 효율성을 정

의하였다 이 때 비효율성은 원하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최

소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의된다 이에 근거하여

SFA를 적용하여 가구의 전기요금 프론티어 함수 및 비효율성 정도를

추정하는 분석 모형을 제시한다

제4장은 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 어떻게 가공해서 분석

자료를 작성하였는지를 설명한다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리

나라 16개 시도의 가구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여

표본가구의 에너지 소비 현황을 추적하는 조사이다 본 연구는 「2015

년 가구에너지 상설표본조사」에서 조사대상 2520 가구 중 분석에 사

용할 수 있는 답변을 제시한 2409 가구의 응답으로 구성된 횡단면 자

료를 구성하였다 이 때 종속변수는 전기요금 지출액이고 설명변수

iv

는 용도별(냉난방 조명 조리 기기 이용) 전력서비스 소비량을 대표

하는 변수 및 전력 소비에 영향을 미칠 것으로 추측되는 가구 특성이다

제5장은 전기요금 프론티어 함수와 비효율성의 크기를 추정한 결과

를 제시하고 그 의미를 설명한다 가구의 전기요금 프론티어 함수에

영향을 주는 설명 변수는 연간 냉방시간 냉장고 용량 거주주택 면적

거주인원 아파트 여부 전기요금 할인가구 여부 등이다 분석대상 가

구의 전력 소비의 효율성은 상당히 높은 것으로 추정되었다 설정한

모형을 바탕으로 도출된 분석대상 가구의 전력 소비의 효율성은 상당

히 높은 것으로 추정되었다 한편 본 연구에서 수행한 SFA 결과에 기

초해서 도출한 효율성 순위와 IEA에서 가정 부문 에너지 소비 효율을

판단하는 지표로 도출한 효율성 순위는 순서의 유사성이 없는 것으로

분석되었다 이는 효용 극대화 의사결정을 고려해서 도출된 효율성 수

준은 단순 지표에 근거한 효율성 수준과 상당히 다름을 시사한다 단

본 연구에서 제시한 분석결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 추가적인

분석이 이루어질 필요가 있다

Abstract i

ABSTRACT

1 Research Background

Overall energy efficiency in the residential sector has improved It

is hard to say the efficiency of electricity consumption in the sector

has improved however Changes in energy consumption per capita

and electricity consumption per capita in the residential sector

support this supposition in the residential sector the energy

consumption per capita has decreased from 0455 TOE in 2000 to

0417 TOE in 2014 (KEEI 2016) while the electricity consumption

per capita has increased from 0068 TOE to 0108 TOE during the

same period (KEEI 2016) It seems that the spread of high-end and

large appliances as well as electrification may be the cause of this

phenomenon and that this trend will continue Therefore it is

important to improve the residential sectorrsquos efficiency of electricity

consumption in order to reduce green house gas emission in the

residential sector

So far energy efficiency policy has set its target and has evaluated

its result based on intensity indices mdash total residential energy

consumption per dwelling or per floor area Although the intensity

indices help to easily measure efficiency changes at the macro level

they cannot reflect decision-making mechanism at the household

ii

level Therefore a policy developed based on the intensity indices at

the macro level might not change actual decision-making of

electricity consumption at the household level as expected A

different approach to define the efficiency of electricity consumption

should be considered by taking an economic agentrsquos decision making

mechanism mdash her utility maximization mdash into account The

re-defined efficiency can complement the limit of the intensity

indices at the macro level which contributes to developing policies

effectively addressing the residential sectorrsquos electricity consumption

An agentrsquos efficiency of energy consumption at the micro level

has been rarely discussed The discussions of energy efficiency result

in ldquoenergy efficiency gaprdquo which is defined as the gap between

optimal and actual energy efficiency This concept is useful to judge

whether a certain technology is efficient or not Yet it is not

applicable to judge whether an agentrsquos energy consumption is

efficient or not The optimal amounts of electricity consumption

resulting from utility-maximizing behavior can be different by agents

Therefore it is necessary to define energy efficiency reflecting a

mechanism of utility maximization which is distinguished from the

aforementioned intensity indices

In this context this study attempts to define a householdrsquos

(in)efficiency of electricity consumption at the micro level

(household level) and to estimate the magnitude of this

(in)efficiency First the (in)efficiency is defined based on an agentrsquos

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

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한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 3: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

요약 i

lt요 약gt

1 연구의 필요성 및 목적

가정 부문 에너지 소비 효율은 전반적으로 개선되고 있으나 전력

소비의 효율은 개선되고 있다고 보기 어렵다 가정 부문의 1인당 에너

지소비량과 전력 소비량 변화가 이를 뒷받침한다 1인당 에너지 소비

량은 2000년 0455 TOE에서 2014년 0417 TOE로 연평균 05 감소

하였다(에너지경제연구원 2016) 반면 1인당 전력 소비량은 2000년

0068 TOE에서 2014년 0108 TOE로 연평균 34 증가하였다(에너

지경제연구원 2016) 1인당 전력 소비량 증가의 원인으로는 가전기기

대형화 고급화 보급률 증가 및 전력화 현상(electrification)인데 이러

한 추세는 앞으로도 지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실

가스 감축의 핵심은 전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할

것이다

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량을 비

롯하여 거주면적당 또는 거주인원당 전력 소비량과 같은 원단위 지표

에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화

를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는

경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지

않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될

경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대

로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 이러한 한계

ii

를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화에 따른 최적 전력 소

비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개념을 미시적으로 정의

하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제주체의 전력 소비 의

사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기존의 원단위 지표를

보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한 유용한 참고자료로 활

용될 수 있을 것이다

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

요약 iii

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 비효율성의 평균

적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를 보이는지 파악

한다

2 연구 결과 요약

제3장은 미시적 관점에서 경제주체(가구)의 효용 극대화에 따른 최

적 선택을 고려하여 전력 소비의 (비)효율성을 정의한다 Varian

(1990)의 논의를 적용하여 경제주체가 원하는 수준의 효용을 달성하

기 위한 최소의 전기요금을 지출하고 있는지에 근거해서 효율성을 정

의하였다 이 때 비효율성은 원하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최

소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의된다 이에 근거하여

SFA를 적용하여 가구의 전기요금 프론티어 함수 및 비효율성 정도를

추정하는 분석 모형을 제시한다

제4장은 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 어떻게 가공해서 분석

자료를 작성하였는지를 설명한다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리

나라 16개 시도의 가구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여

표본가구의 에너지 소비 현황을 추적하는 조사이다 본 연구는 「2015

년 가구에너지 상설표본조사」에서 조사대상 2520 가구 중 분석에 사

용할 수 있는 답변을 제시한 2409 가구의 응답으로 구성된 횡단면 자

료를 구성하였다 이 때 종속변수는 전기요금 지출액이고 설명변수

iv

는 용도별(냉난방 조명 조리 기기 이용) 전력서비스 소비량을 대표

하는 변수 및 전력 소비에 영향을 미칠 것으로 추측되는 가구 특성이다

제5장은 전기요금 프론티어 함수와 비효율성의 크기를 추정한 결과

를 제시하고 그 의미를 설명한다 가구의 전기요금 프론티어 함수에

영향을 주는 설명 변수는 연간 냉방시간 냉장고 용량 거주주택 면적

거주인원 아파트 여부 전기요금 할인가구 여부 등이다 분석대상 가

구의 전력 소비의 효율성은 상당히 높은 것으로 추정되었다 설정한

모형을 바탕으로 도출된 분석대상 가구의 전력 소비의 효율성은 상당

히 높은 것으로 추정되었다 한편 본 연구에서 수행한 SFA 결과에 기

초해서 도출한 효율성 순위와 IEA에서 가정 부문 에너지 소비 효율을

판단하는 지표로 도출한 효율성 순위는 순서의 유사성이 없는 것으로

분석되었다 이는 효용 극대화 의사결정을 고려해서 도출된 효율성 수

준은 단순 지표에 근거한 효율성 수준과 상당히 다름을 시사한다 단

본 연구에서 제시한 분석결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 추가적인

분석이 이루어질 필요가 있다

Abstract i

ABSTRACT

1 Research Background

Overall energy efficiency in the residential sector has improved It

is hard to say the efficiency of electricity consumption in the sector

has improved however Changes in energy consumption per capita

and electricity consumption per capita in the residential sector

support this supposition in the residential sector the energy

consumption per capita has decreased from 0455 TOE in 2000 to

0417 TOE in 2014 (KEEI 2016) while the electricity consumption

per capita has increased from 0068 TOE to 0108 TOE during the

same period (KEEI 2016) It seems that the spread of high-end and

large appliances as well as electrification may be the cause of this

phenomenon and that this trend will continue Therefore it is

important to improve the residential sectorrsquos efficiency of electricity

consumption in order to reduce green house gas emission in the

residential sector

So far energy efficiency policy has set its target and has evaluated

its result based on intensity indices mdash total residential energy

consumption per dwelling or per floor area Although the intensity

indices help to easily measure efficiency changes at the macro level

they cannot reflect decision-making mechanism at the household

ii

level Therefore a policy developed based on the intensity indices at

the macro level might not change actual decision-making of

electricity consumption at the household level as expected A

different approach to define the efficiency of electricity consumption

should be considered by taking an economic agentrsquos decision making

mechanism mdash her utility maximization mdash into account The

re-defined efficiency can complement the limit of the intensity

indices at the macro level which contributes to developing policies

effectively addressing the residential sectorrsquos electricity consumption

An agentrsquos efficiency of energy consumption at the micro level

has been rarely discussed The discussions of energy efficiency result

in ldquoenergy efficiency gaprdquo which is defined as the gap between

optimal and actual energy efficiency This concept is useful to judge

whether a certain technology is efficient or not Yet it is not

applicable to judge whether an agentrsquos energy consumption is

efficient or not The optimal amounts of electricity consumption

resulting from utility-maximizing behavior can be different by agents

Therefore it is necessary to define energy efficiency reflecting a

mechanism of utility maximization which is distinguished from the

aforementioned intensity indices

In this context this study attempts to define a householdrsquos

(in)efficiency of electricity consumption at the micro level

(household level) and to estimate the magnitude of this

(in)efficiency First the (in)efficiency is defined based on an agentrsquos

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

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는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

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한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 4: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

ii

를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화에 따른 최적 전력 소

비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개념을 미시적으로 정의

하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제주체의 전력 소비 의

사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기존의 원단위 지표를

보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한 유용한 참고자료로 활

용될 수 있을 것이다

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

요약 iii

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 비효율성의 평균

적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를 보이는지 파악

한다

2 연구 결과 요약

제3장은 미시적 관점에서 경제주체(가구)의 효용 극대화에 따른 최

적 선택을 고려하여 전력 소비의 (비)효율성을 정의한다 Varian

(1990)의 논의를 적용하여 경제주체가 원하는 수준의 효용을 달성하

기 위한 최소의 전기요금을 지출하고 있는지에 근거해서 효율성을 정

의하였다 이 때 비효율성은 원하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최

소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의된다 이에 근거하여

SFA를 적용하여 가구의 전기요금 프론티어 함수 및 비효율성 정도를

추정하는 분석 모형을 제시한다

제4장은 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 어떻게 가공해서 분석

자료를 작성하였는지를 설명한다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리

나라 16개 시도의 가구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여

표본가구의 에너지 소비 현황을 추적하는 조사이다 본 연구는 「2015

년 가구에너지 상설표본조사」에서 조사대상 2520 가구 중 분석에 사

용할 수 있는 답변을 제시한 2409 가구의 응답으로 구성된 횡단면 자

료를 구성하였다 이 때 종속변수는 전기요금 지출액이고 설명변수

iv

는 용도별(냉난방 조명 조리 기기 이용) 전력서비스 소비량을 대표

하는 변수 및 전력 소비에 영향을 미칠 것으로 추측되는 가구 특성이다

제5장은 전기요금 프론티어 함수와 비효율성의 크기를 추정한 결과

를 제시하고 그 의미를 설명한다 가구의 전기요금 프론티어 함수에

영향을 주는 설명 변수는 연간 냉방시간 냉장고 용량 거주주택 면적

거주인원 아파트 여부 전기요금 할인가구 여부 등이다 분석대상 가

구의 전력 소비의 효율성은 상당히 높은 것으로 추정되었다 설정한

모형을 바탕으로 도출된 분석대상 가구의 전력 소비의 효율성은 상당

히 높은 것으로 추정되었다 한편 본 연구에서 수행한 SFA 결과에 기

초해서 도출한 효율성 순위와 IEA에서 가정 부문 에너지 소비 효율을

판단하는 지표로 도출한 효율성 순위는 순서의 유사성이 없는 것으로

분석되었다 이는 효용 극대화 의사결정을 고려해서 도출된 효율성 수

준은 단순 지표에 근거한 효율성 수준과 상당히 다름을 시사한다 단

본 연구에서 제시한 분석결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 추가적인

분석이 이루어질 필요가 있다

Abstract i

ABSTRACT

1 Research Background

Overall energy efficiency in the residential sector has improved It

is hard to say the efficiency of electricity consumption in the sector

has improved however Changes in energy consumption per capita

and electricity consumption per capita in the residential sector

support this supposition in the residential sector the energy

consumption per capita has decreased from 0455 TOE in 2000 to

0417 TOE in 2014 (KEEI 2016) while the electricity consumption

per capita has increased from 0068 TOE to 0108 TOE during the

same period (KEEI 2016) It seems that the spread of high-end and

large appliances as well as electrification may be the cause of this

phenomenon and that this trend will continue Therefore it is

important to improve the residential sectorrsquos efficiency of electricity

consumption in order to reduce green house gas emission in the

residential sector

So far energy efficiency policy has set its target and has evaluated

its result based on intensity indices mdash total residential energy

consumption per dwelling or per floor area Although the intensity

indices help to easily measure efficiency changes at the macro level

they cannot reflect decision-making mechanism at the household

ii

level Therefore a policy developed based on the intensity indices at

the macro level might not change actual decision-making of

electricity consumption at the household level as expected A

different approach to define the efficiency of electricity consumption

should be considered by taking an economic agentrsquos decision making

mechanism mdash her utility maximization mdash into account The

re-defined efficiency can complement the limit of the intensity

indices at the macro level which contributes to developing policies

effectively addressing the residential sectorrsquos electricity consumption

An agentrsquos efficiency of energy consumption at the micro level

has been rarely discussed The discussions of energy efficiency result

in ldquoenergy efficiency gaprdquo which is defined as the gap between

optimal and actual energy efficiency This concept is useful to judge

whether a certain technology is efficient or not Yet it is not

applicable to judge whether an agentrsquos energy consumption is

efficient or not The optimal amounts of electricity consumption

resulting from utility-maximizing behavior can be different by agents

Therefore it is necessary to define energy efficiency reflecting a

mechanism of utility maximization which is distinguished from the

aforementioned intensity indices

In this context this study attempts to define a householdrsquos

(in)efficiency of electricity consumption at the micro level

(household level) and to estimate the magnitude of this

(in)efficiency First the (in)efficiency is defined based on an agentrsquos

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

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985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 5: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

요약 iii

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 비효율성의 평균

적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를 보이는지 파악

한다

2 연구 결과 요약

제3장은 미시적 관점에서 경제주체(가구)의 효용 극대화에 따른 최

적 선택을 고려하여 전력 소비의 (비)효율성을 정의한다 Varian

(1990)의 논의를 적용하여 경제주체가 원하는 수준의 효용을 달성하

기 위한 최소의 전기요금을 지출하고 있는지에 근거해서 효율성을 정

의하였다 이 때 비효율성은 원하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최

소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의된다 이에 근거하여

SFA를 적용하여 가구의 전기요금 프론티어 함수 및 비효율성 정도를

추정하는 분석 모형을 제시한다

제4장은 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 어떻게 가공해서 분석

자료를 작성하였는지를 설명한다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리

나라 16개 시도의 가구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여

표본가구의 에너지 소비 현황을 추적하는 조사이다 본 연구는 「2015

년 가구에너지 상설표본조사」에서 조사대상 2520 가구 중 분석에 사

용할 수 있는 답변을 제시한 2409 가구의 응답으로 구성된 횡단면 자

료를 구성하였다 이 때 종속변수는 전기요금 지출액이고 설명변수

iv

는 용도별(냉난방 조명 조리 기기 이용) 전력서비스 소비량을 대표

하는 변수 및 전력 소비에 영향을 미칠 것으로 추측되는 가구 특성이다

제5장은 전기요금 프론티어 함수와 비효율성의 크기를 추정한 결과

를 제시하고 그 의미를 설명한다 가구의 전기요금 프론티어 함수에

영향을 주는 설명 변수는 연간 냉방시간 냉장고 용량 거주주택 면적

거주인원 아파트 여부 전기요금 할인가구 여부 등이다 분석대상 가

구의 전력 소비의 효율성은 상당히 높은 것으로 추정되었다 설정한

모형을 바탕으로 도출된 분석대상 가구의 전력 소비의 효율성은 상당

히 높은 것으로 추정되었다 한편 본 연구에서 수행한 SFA 결과에 기

초해서 도출한 효율성 순위와 IEA에서 가정 부문 에너지 소비 효율을

판단하는 지표로 도출한 효율성 순위는 순서의 유사성이 없는 것으로

분석되었다 이는 효용 극대화 의사결정을 고려해서 도출된 효율성 수

준은 단순 지표에 근거한 효율성 수준과 상당히 다름을 시사한다 단

본 연구에서 제시한 분석결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 추가적인

분석이 이루어질 필요가 있다

Abstract i

ABSTRACT

1 Research Background

Overall energy efficiency in the residential sector has improved It

is hard to say the efficiency of electricity consumption in the sector

has improved however Changes in energy consumption per capita

and electricity consumption per capita in the residential sector

support this supposition in the residential sector the energy

consumption per capita has decreased from 0455 TOE in 2000 to

0417 TOE in 2014 (KEEI 2016) while the electricity consumption

per capita has increased from 0068 TOE to 0108 TOE during the

same period (KEEI 2016) It seems that the spread of high-end and

large appliances as well as electrification may be the cause of this

phenomenon and that this trend will continue Therefore it is

important to improve the residential sectorrsquos efficiency of electricity

consumption in order to reduce green house gas emission in the

residential sector

So far energy efficiency policy has set its target and has evaluated

its result based on intensity indices mdash total residential energy

consumption per dwelling or per floor area Although the intensity

indices help to easily measure efficiency changes at the macro level

they cannot reflect decision-making mechanism at the household

ii

level Therefore a policy developed based on the intensity indices at

the macro level might not change actual decision-making of

electricity consumption at the household level as expected A

different approach to define the efficiency of electricity consumption

should be considered by taking an economic agentrsquos decision making

mechanism mdash her utility maximization mdash into account The

re-defined efficiency can complement the limit of the intensity

indices at the macro level which contributes to developing policies

effectively addressing the residential sectorrsquos electricity consumption

An agentrsquos efficiency of energy consumption at the micro level

has been rarely discussed The discussions of energy efficiency result

in ldquoenergy efficiency gaprdquo which is defined as the gap between

optimal and actual energy efficiency This concept is useful to judge

whether a certain technology is efficient or not Yet it is not

applicable to judge whether an agentrsquos energy consumption is

efficient or not The optimal amounts of electricity consumption

resulting from utility-maximizing behavior can be different by agents

Therefore it is necessary to define energy efficiency reflecting a

mechanism of utility maximization which is distinguished from the

aforementioned intensity indices

In this context this study attempts to define a householdrsquos

(in)efficiency of electricity consumption at the micro level

(household level) and to estimate the magnitude of this

(in)efficiency First the (in)efficiency is defined based on an agentrsquos

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

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985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 6: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

iv

는 용도별(냉난방 조명 조리 기기 이용) 전력서비스 소비량을 대표

하는 변수 및 전력 소비에 영향을 미칠 것으로 추측되는 가구 특성이다

제5장은 전기요금 프론티어 함수와 비효율성의 크기를 추정한 결과

를 제시하고 그 의미를 설명한다 가구의 전기요금 프론티어 함수에

영향을 주는 설명 변수는 연간 냉방시간 냉장고 용량 거주주택 면적

거주인원 아파트 여부 전기요금 할인가구 여부 등이다 분석대상 가

구의 전력 소비의 효율성은 상당히 높은 것으로 추정되었다 설정한

모형을 바탕으로 도출된 분석대상 가구의 전력 소비의 효율성은 상당

히 높은 것으로 추정되었다 한편 본 연구에서 수행한 SFA 결과에 기

초해서 도출한 효율성 순위와 IEA에서 가정 부문 에너지 소비 효율을

판단하는 지표로 도출한 효율성 순위는 순서의 유사성이 없는 것으로

분석되었다 이는 효용 극대화 의사결정을 고려해서 도출된 효율성 수

준은 단순 지표에 근거한 효율성 수준과 상당히 다름을 시사한다 단

본 연구에서 제시한 분석결과의 신뢰성을 높이기 위해서는 추가적인

분석이 이루어질 필요가 있다

Abstract i

ABSTRACT

1 Research Background

Overall energy efficiency in the residential sector has improved It

is hard to say the efficiency of electricity consumption in the sector

has improved however Changes in energy consumption per capita

and electricity consumption per capita in the residential sector

support this supposition in the residential sector the energy

consumption per capita has decreased from 0455 TOE in 2000 to

0417 TOE in 2014 (KEEI 2016) while the electricity consumption

per capita has increased from 0068 TOE to 0108 TOE during the

same period (KEEI 2016) It seems that the spread of high-end and

large appliances as well as electrification may be the cause of this

phenomenon and that this trend will continue Therefore it is

important to improve the residential sectorrsquos efficiency of electricity

consumption in order to reduce green house gas emission in the

residential sector

So far energy efficiency policy has set its target and has evaluated

its result based on intensity indices mdash total residential energy

consumption per dwelling or per floor area Although the intensity

indices help to easily measure efficiency changes at the macro level

they cannot reflect decision-making mechanism at the household

ii

level Therefore a policy developed based on the intensity indices at

the macro level might not change actual decision-making of

electricity consumption at the household level as expected A

different approach to define the efficiency of electricity consumption

should be considered by taking an economic agentrsquos decision making

mechanism mdash her utility maximization mdash into account The

re-defined efficiency can complement the limit of the intensity

indices at the macro level which contributes to developing policies

effectively addressing the residential sectorrsquos electricity consumption

An agentrsquos efficiency of energy consumption at the micro level

has been rarely discussed The discussions of energy efficiency result

in ldquoenergy efficiency gaprdquo which is defined as the gap between

optimal and actual energy efficiency This concept is useful to judge

whether a certain technology is efficient or not Yet it is not

applicable to judge whether an agentrsquos energy consumption is

efficient or not The optimal amounts of electricity consumption

resulting from utility-maximizing behavior can be different by agents

Therefore it is necessary to define energy efficiency reflecting a

mechanism of utility maximization which is distinguished from the

aforementioned intensity indices

In this context this study attempts to define a householdrsquos

(in)efficiency of electricity consumption at the micro level

(household level) and to estimate the magnitude of this

(in)efficiency First the (in)efficiency is defined based on an agentrsquos

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

lt국내 문헌gt

관계부처합동 제1차 기후변화대응 기본계획 2016 12

국토교통부고시 제2015-1108호 건축물의 에너지절약 설계기준

20151231 일부개정

김지효 ldquo에너지수요관리 정책다변화를 위한 기법 연구 행동경제학적

접근rdquo 에너지경제연구원 기본연구보고서 16-06 2016

박광수정윤경 ldquo맞춤형 에너지지원을 위한 가구 특성별 에너지 소비지출

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윤태연남수현 ldquo공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석rdquo 에너지

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 7: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

Abstract i

ABSTRACT

1 Research Background

Overall energy efficiency in the residential sector has improved It

is hard to say the efficiency of electricity consumption in the sector

has improved however Changes in energy consumption per capita

and electricity consumption per capita in the residential sector

support this supposition in the residential sector the energy

consumption per capita has decreased from 0455 TOE in 2000 to

0417 TOE in 2014 (KEEI 2016) while the electricity consumption

per capita has increased from 0068 TOE to 0108 TOE during the

same period (KEEI 2016) It seems that the spread of high-end and

large appliances as well as electrification may be the cause of this

phenomenon and that this trend will continue Therefore it is

important to improve the residential sectorrsquos efficiency of electricity

consumption in order to reduce green house gas emission in the

residential sector

So far energy efficiency policy has set its target and has evaluated

its result based on intensity indices mdash total residential energy

consumption per dwelling or per floor area Although the intensity

indices help to easily measure efficiency changes at the macro level

they cannot reflect decision-making mechanism at the household

ii

level Therefore a policy developed based on the intensity indices at

the macro level might not change actual decision-making of

electricity consumption at the household level as expected A

different approach to define the efficiency of electricity consumption

should be considered by taking an economic agentrsquos decision making

mechanism mdash her utility maximization mdash into account The

re-defined efficiency can complement the limit of the intensity

indices at the macro level which contributes to developing policies

effectively addressing the residential sectorrsquos electricity consumption

An agentrsquos efficiency of energy consumption at the micro level

has been rarely discussed The discussions of energy efficiency result

in ldquoenergy efficiency gaprdquo which is defined as the gap between

optimal and actual energy efficiency This concept is useful to judge

whether a certain technology is efficient or not Yet it is not

applicable to judge whether an agentrsquos energy consumption is

efficient or not The optimal amounts of electricity consumption

resulting from utility-maximizing behavior can be different by agents

Therefore it is necessary to define energy efficiency reflecting a

mechanism of utility maximization which is distinguished from the

aforementioned intensity indices

In this context this study attempts to define a householdrsquos

(in)efficiency of electricity consumption at the micro level

(household level) and to estimate the magnitude of this

(in)efficiency First the (in)efficiency is defined based on an agentrsquos

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

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oots

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표준

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한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 8: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

ii

level Therefore a policy developed based on the intensity indices at

the macro level might not change actual decision-making of

electricity consumption at the household level as expected A

different approach to define the efficiency of electricity consumption

should be considered by taking an economic agentrsquos decision making

mechanism mdash her utility maximization mdash into account The

re-defined efficiency can complement the limit of the intensity

indices at the macro level which contributes to developing policies

effectively addressing the residential sectorrsquos electricity consumption

An agentrsquos efficiency of energy consumption at the micro level

has been rarely discussed The discussions of energy efficiency result

in ldquoenergy efficiency gaprdquo which is defined as the gap between

optimal and actual energy efficiency This concept is useful to judge

whether a certain technology is efficient or not Yet it is not

applicable to judge whether an agentrsquos energy consumption is

efficient or not The optimal amounts of electricity consumption

resulting from utility-maximizing behavior can be different by agents

Therefore it is necessary to define energy efficiency reflecting a

mechanism of utility maximization which is distinguished from the

aforementioned intensity indices

In this context this study attempts to define a householdrsquos

(in)efficiency of electricity consumption at the micro level

(household level) and to estimate the magnitude of this

(in)efficiency First the (in)efficiency is defined based on an agentrsquos

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 9: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

Abstract iii

utility-maximizing choice of electricity consumption Then this study

specifies a model to identify the (in)efficiency in order to apply a

stochastic frontier approach (SFA) which has been mainly applied to

producerrsquos optimal choice problems to 2015 Household Energy

Standing Survey (HESS) data set The data set contains household

level information about energy consumption behavior for 2014 in

Korea The estimation results demonstrate the magnitude of

(in)efficiency and how the characteristics of households affect it

Plus the efficiency is compared with those based on traditional

indices

2 Summary

Ch3 defines the (in)efficiency of electricity consumption reflecting

an agentrsquos utility maximizing choice In line with Varian (1990) the

(in)efficiency is defined by considering if an agent minimizes its

expense for electricity consumption with a given level of utility

Here the inefficiency is defined by the difference between minimum

and actual expenses for electricity consumption with a given level of

utility Based on this theoretical outline Ch3 specifies a model

identifying this (in)efficiency and then applies SFA to estimate it

Ch4 describes the data set of HESS for empirical analysis HESS

is a household level survey data for energy consumptions of 2520

households that represent all of the households of 16 regions of

Korea The data set that this study uses for the estimation contains

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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Fundamentals on Statistics IEA Paris

Jondrow J Lovell C K Materov I S amp Schmidt P 1982 ldquoOn

the estimation of technical inefficiency in the stochastic frontier

production function modelrdquo Journal of econometrics 19(2-3)

233-238

Kumbhakar SC Wang H and Horncastle AP 2015 ldquoA

practitioners guide to stochastic frontier analysis using Statardquo

Cambridge University Press

Lee J-D C Park D-H Oh amp T-Y Kim 2008 ldquoMeasuring

consumption efficiency with utility theory and stochastic

frontier analysisrdquo Applied Economics 40 2961-2968

Schmidt P and Lin TF 1984 ldquoSimple tests of alternative

specifications in stochastic frontier modelsrdquo Journal of

Econometrics 24(3) 349-361

Sutherland R J 1994 ldquoEnergy efficiency or the efficient use of

energy resourcesrdquo Energy Sources 16 257-268

Varian H R 1990 ldquoGoodness-of-fit in Optimizing Modelsrdquo Journal

of Econometrics 46 125-140

김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 10: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

iv

about 2300 households for the year of 2015 The dependent variable

is a householdrsquos annual electricity consumption spending for 2014

and the explanatory variables include its electricity-service

consumption by usage (heating cooling lighting cooking and

appliance-use) and household characteristics that might affect its

electricity consumption

Ch5 includes the estimation results the coefficient estimates of

the frontier the inefficiency and the idiosyncratic error The effects

of total hours of cooling volume of refrigerator floor area number

of dwellers apartment dummy and dummy for special supports on

frontier are statistically significant The technical efficiency of the

households on average is estimated to be considerably high

However further research with various specifications and modelings

is needed to support the estimation result In addition it turns out

that the efficiency rankings based on the SFA results obtained in the

study and those derived from the IEAs indices for household energy

efficiency such as consumption per dwellings and per floor area do

not have similarity of the orderings This suggests that the efficiency

level reflecting utility maximization decisions would be significantly

different from that based on simple indicators

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

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985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 11: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

차례 i

제목 차례

제1장 서론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1

제2장 선행연구 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

1 가구의 전력 소비 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16

제4장 분석자료 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

1 분석자료 개관 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 21

2 변수 설정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23

가 종속변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

나 설명변수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

1) 용도별 전력서비스 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28

2) 가구 특성 및 비효율성 분산 요인 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33

제5장 분석 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41

2 기존 효율 지표와의 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 52

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

lt국내 문헌gt

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결정요인 분석rdquo 에너지경제연구원 기본연구 보고서 14-04 2014

에너지경제연구원 2016 에너지통계연보 에너지경제연구원 2015

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최문선 ldquo2015년 가구에너지 상설표본조사rdquo 에너지정보통계센터 출

연과제 기반 15-02 에너지경제연구원 2015

한국전력 홈페이지 httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHC

CYHCHP00107jsp (2016 12 20 검색)

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 12: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

ii

제6장 요약 및 결론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 57

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 61

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

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985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 13: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

차례 iii

표 차례

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 24

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26

lt표 3gt 프론티어 및

계수 추정 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42

lt표 4gt 와 에 대한 가구특성()의 한계효과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 49

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 53

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddot 55

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

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표준

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필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 14: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

iv

그림 차례

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 11

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산

효용함수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 14

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

lt국내 문헌gt

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박광수정윤경 ldquo맞춤형 에너지지원을 위한 가구 특성별 에너지 소비지출

결정요인 분석rdquo 에너지경제연구원 기본연구 보고서 14-04 2014

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윤태연남수현 ldquo공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석rdquo 에너지

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최문선 ldquo2015년 가구에너지 상설표본조사rdquo 에너지정보통계센터 출

연과제 기반 15-02 에너지경제연구원 2015

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 15: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

제1장 서론 1

제1장 서론

정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표

하면서 2030년까지 건물 부문의 온실가스 배출량은 기준전망치(BAU

Business As Usual) 대비 181인 358백만 톤 감축하겠다는 목표를

제시하였다(관계부처 합동 2016) 정부는 단열 향상 신재생에너지 확

대 기기 효율 향상 에너지사용 최적화를 주요 수단으로 제시하고 있

다(관계부처 합동 2016) 정부가 제시한 감축 수단은 결국 가정과 상

업 부문에서 에너지가 사용되는 모든 과정의 효율을 개선하는 것을

의미한다

본 연구는 건물 부문 에너지 소비량의 절반 이상을 차지하는 가정

부문의 에너지효율을 다룬다 에너지경제연구원에서 발간한 「2016 에

너지통계 연보」 자료를 분석해 보면 가정 부문의 에너지소비량은 다

소 나마 감소하였으며 1인당 에너지 소비량도 전반적으로 감소하는

추세이다([그림 1]) 가정 부문의 1인당 에너지 소비량은 2000년 046

TOE에서 2015년 040 TOE로 연평균 08 감소하였다 그러나 전력

소비는 이와 사뭇 다른 추세를 보인다 가정 부문 전력 소비량은 2000

년 3191 kTOE에서 2015년 5486 kTOE로 연평균 37 증가하였다

1인당 전력 소비량은 2000년 007 TOE에서 2015년 011 TOE로 연

평균 33 증가하였다 가정 부문 에너지 소비량은 감소하는 반면 전

력 소비량은 증가하는 현상의 원인은 가전기기 대형화 고급화 보급

률 증가 및 전력화 현상(electrification) 등이므로 이 현상은 앞으로도

지속될 것으로 판단된다 따라서 가정 부문 온실가스 감축의 핵심은

전력 소비 효율성의 개선이라고 보아도 무방할 것이다

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

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985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

Page 16: 가정부문 전력사용 효율성 실증 …...제1장 서론 1 제1장 서론 정부는 2016년 12월 「2030 국가온실가스감축 기본로드맵」을 발표 하면서 2030년까지

2

[그림 1] 가정 부문 에너지전력 소비량 변화

자료 에너지경제연구원(2016) 「2016 에너지통계 연보」

지금까지 효율 정책의 목표 설정과 평가는 1인당 전력 소비량([그림

1])을 비롯하여 거주면적당 전력 소비량 거주인원당 전력 소비량과

같은 원단위 지표에 근거해서 이루어져왔다 원단위 지표는 거시적 차

원에서 효율 변화를 손쉽게 판단할 수 있도록 도와준다는 장점이 있

지만 이 지표에는 경제주체(가구)가 전력 소비를 선택하는 의사결정

이 제대로 반영되지 않는다는 단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근

거해서 정책이 고안될 경우 이 정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의

사결정에 의도한 방향대로 영향을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한

계가 있다 이러한 한계를 극복하기 위해서는 경제주체의 효용 극대화

에 따른 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려해서 효율의 개

념을 미시적으로 정의하고 측정하는 방안을 고민할 필요가 있다 경제

주체의 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 도출된 효율은 기

제1장 서론 3

존의 원단위 지표를 보완하여 효과적인 효율 정책을 수립하기 위한

유용한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다1)

미시적 관점에서 경제주체 단위의 전력 소비의 효율성에 대한 경제

학적 논의는 매우 부족한 상황이다 전력을 비롯한 에너지 소비가 효

율적인지 여부에 대한 경제학적 논의는 ldquo에너지효율 격차(Energy

Efficiency Gap)rdquo로 귀결된다 에너지효율 격차는 기술적 경제적으로

가능한 최적 에너지효율과 현재 에너지효율 간 차이로 정의된다

(Sutherland 1994) 이 개념을 적용하여 어떤 채택된 기술이 효율적인

지 여부를 판단하는 것은 비교적 용이하다 그러나 경제주체 단위에서

는 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 각기 다르기 때문에

효용 극대화를 달성하는 최적 전력 소비 수준도 달라진다 따라서 경

제주체의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려

해서 효율을 새롭게 정의하는 것이 필요하다

이러한 배경에서 본 연구는 미시적 관점에서 가구 수준에서 전력

소비의 (비)효율성을 정의하고 그 크기를 정량적으로 추정하고자 한

다 가구의 효용 극대화에 따른 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 체

계화하고 이에 따라 미시적 관점에서 전력 소비의 비효율성을 정의한

다 이러한 이론적 토대 위에서 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 가구별 전력 소비 (비)효율

성을 비교 분석한다 효율성 추정의 대표적 방법론인 SFA는 주로 생

산자의 최적 선택 분석에 적용되어온 반면 소비자의 최적 선택에 적

1) 이러한 논의는 가정 부문 전력 소비 효율성뿐만 아니라 에너지 소비의 효율성에도 동일하게 적용될 수 있다 본 연구는 우리나라 가정 부문의 온실가스 감축의 핵심 수단이 전력 소비 효율성 개선이라고 보았기 때문에 전력으로만 논의를 한정한다

4

용된 사례는 많지 않다 본 연구는 SFA를 활용하여 에너지경제연구원

에서 발표하는 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 분석한다

이 자료는 우리나라 16개 시도 가구를 대표하는 상설표본의 2014년

도 에너지소비 행태 정보를 담고 있다 분석을 통해 2300여 가구의

비효율성의 평균적 크기는 어느 정도인지 기존 지표와는 어떤 차이를

보이는지 파악한다

본 보고서의 구성은 다음과 같다 서론에 이어 제2장은 가정 부문

에너지효율을 분석하였거나 SFA를 소비 효율성 분석에 적용한 선행

연구를 개관한다 제3장은 가구 수준에서 전력 소비 (비)효율성을 어

떻게 정의할 수 있는지 논의하고 이를 정량적으로 추정하기 위한

SFA 모형을 어떻게 설정하였는지 설명한다 제4장은 분석자료를 설

명한다 「2015년 가구에너지 상설표본조사」 자료를 이용해서 추정 모

형에 사용할 변수를 어떻게 작성하였는지 각 변수의 기초 통계는 어

떠한지 제시한다 제5장은 SFA 모형 추정결과를 비롯하여 가구별 비

효율성의 추정 결과를 제시하고 결과의 함의를 설명한다 또한 본 연

구에서 정의한 미시적 관점에서의 가구 전력 소비 효율성 순위와 IEA

가 제시하는 원단위 지표 기준 효율성 순위를 비교한다 마지막으로

제6장은 전체 내용을 요약하고 연구 한계를 밝히며 시사점을 정리한다

제2장 선행연구 5

제2장 선행연구

본 연구는 가구 단위의 전력 소비 효율성을 확률적 프론티어 방법

론(SFA Stochastic Frontier Analysis)으로 분석한다는 특징을 갖는다

이에 가정 부문 에너지효율을 분석한 연구 및 SFA를 소비 효율성 분

석에 적용한 연구를 중심으로 선행연구를 검토하였다

미시적 관점에서 가구 단위의 에너지효율을 정의한 선행연구는 거

의 찾아보기 어렵다 가정 부문의 에너지효율을 경제학적으로 설명하

고 효율 변화에 영향을 미치는 요인을 분석한 선행연구도 생각보다

많지 않다 Haas and Schipper(1998)는 가정 부문 에너지 수요를 설명

하는 데 있어 에너지효율의 역할을 분석하였다 STRINT(structure and

intensity) 방식으로 에너지 소비량의 변화를 지수분해 분석하여 에너

지효율 지표를 도출하였고 에너지 수요함수 추정 시 설명변수에 에너

지효율 지표를 포함시키는지 여부에 따라 가격탄력성과 소득탄력성이

달라지는지 분석하였다 에너지효율 지표를 포함시킬 경우 그렇지 않

은 경우에 비해 가격탄력성은 매우 낮아졌고 소득탄력성을 높아졌다

이 결과를 Haas and Schipper(1998)는 효율 향상이 장기적으로 에너

지 수요를 줄이는데 유의한 영향을 미치며 기술적 효율 진보를 간과

하는 것은 소득탄력성의 잘못된 추정으로 이어질 수 있다고 해석하였

다 한편 Haas and Schipper(1998)는 상향식(bottom-up) 방식으로 기

기당 면적당 에너지 소비량을 작성하여 에너지효율 지표도 도출하였

다 이 때 국가 단위의 거시자료를 사용하였기 때문에 경제주체 단위

에서 에너지효율을 어떻게 표현할 수 있는지에 대한 논의는 간과하였

다는 한계가 있다

6

국내에서도 경제주체 단위에서 에너지 소비의 효율을 정의분석한

연구는 거의 없으며 가정 부문의 에너지효율을 분석한 연구도 많지

않다 가정 부문 에너지효율을 분석한 대표적 연구로는 이성근이성인

(2008)을 들 수 있다 이성근이성인(2008)은 IEA(2007) 방법론을 사

용하여 우리나라 가정 부문의 1990~2006년 에너지소비 시계열을 지

수분해분석(IDA Index Decomposition Analysis) 하였다 가정 부문

에너지 소비량 변화를 생산 효과 구조 효과 원단위 효과로 분해하여

각 효과가 에너지 소비량 변화에 미치는 영향을 살펴보았다 이 연구

는 우리나라 가정 부문의 에너지효율이 전반적으로 개선되는지 또는

악화되는지 여부를 파악하는 데에는 기여하였다 그러나 거시자료에

기초하여 에너지효율 지표 변화를 고찰하는 데 그쳐 연구 결과를 가

구별 에너지효율 수준의 편차나 에너지를 비효율적으로 소비하는 가

구 특성 등을 파악하는 데 활용하기는 어렵다

SFA는 주로 생산자의 효율성 분석에 활용된 방법론으로 소비자의

효율성 분석에 활용된 사례는 그다지 많지 않다 SFA를 소비 효율성

분석에 활용한 사례를 살펴보기 위해 Lee et al(2008) Filippini and

Hunt(2010 2011)의 연구를 검토하였다 Lee et al(2008)은 효율성이

라는 전통적인 개념을 소비자 수요 분석에 활용하는 방법론을 고안하

여 SFA로 분석하였다 효용함수로부터 확률적 헤도닉(hedonic) 프론

티어 함수를 도출하였고 이를 우리나라 컴퓨터 시장 자료를 이용해서

실증 분석하였다 Lee et al(2008)의 연구는 소비 효율성 분석에 SFA

를 활용하기 위한 한 방안을 제시하였다는 의의를 갖는다 그러나 여

기에서 제안된 방법론은 차별화된 재화(differentiated good)의 소비 효

율성 분석을 위해 고안되었기 때문에 본 연구에 직접적으로 활용하기

는 어렵다

제2장 선행연구 7

Filippini and Hunt(2010)는 1995~2006년 동안 미국 주 단위의 패

널자료를 기초로 가정 부문 에너지 수요의 프론티어 함수를 추정하였

다 동일한 방식으로 Filippini and Hunt(2011)는 1978~2006년 동안의

29개 OECD 국가 패널자료를 기초로 에너지 수요의 프론티어 함수를

추정하였다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 가격과 소득 등의 설명

변수를 갖는 통상적인 에너지 수요함수를 추정하였는데 SFA를 적용

하기 위해 수요함수의 교란항을 반정규분포(half-normal distribution)

를 따르는 비효율항과 정규분포를 따르는 확률적 교란항으로 분해하

였다 반정규분포를 따르는 비효율항은 0보다 크거나 같은 값을 갖기

때문에 비효율적 에너지 수요과 프론티어보다 얼마나 큰지를 나타낸

다 Filippini and Hunt(2010 2011)는 이러한 분석을 통해 분석단위가

되는 경제주체별 비효율항을 추정하여 비교하였다

Filippini and Hunt(2010 2011)는 SFA를 활용하여 경제주체 단위

의 에너지 소비 효율성 비교 분석에 대한 논의를 개진하였다는 의의

를 갖는다 그러나 에너지 수요 프론티어에서 벗어난 정도로 비효율성

을 판단하는 것이 적절한지에 대한 이론적 기반이 취약하다는 한계를

갖는다 경제주체가 최적 에너지 소비를 어떻게 결정하는지 이 과정

에서 비효율성이 에너지 수요의 프론티어에 어떤 영향을 미치는지에

대한 설명이 간과되었다 또한 비효율성이 어떠한 요인으로부터 비롯

되었는지에 대한 설명이 부족하다 경제주체별 비효율성의 크기를 파

악하는 것도 중요하지만 구체적으로 그 비효율성이 무엇을 의미하는

지 파악해야 정책적 시사점을 도출하는 데 활용할 수 있다

본 연구는 전술한 선행연구의 한계를 다음과 같이 극복하고자 한다

첫째 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에 따른 최

8

적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여 (비)효율성을 정의한

다 둘째 가구 단위의 미시자료인 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

사용하여 정의된 전력 소비의 (비)효율성을 SFA로 추정하고 (비)효율

성에 영향을 미치는 요인을 파악한다 셋째 원단위 중심의 거시적 에

너지효율 논의에서 한 걸음 더 나아가 미시적 관점에서 에너지효율을

논의한다 본 연구는 최적 전력 소비 의사결정의 메커니즘을 고려하여

(비)효율성을 정의추정하는 최초의 연구라는 데 의의를 갖는다 또한

본 연구에서 제시하는 (비)효율성 지표는 추후 개선 과정을 거칠 경우

기존의 에너지 원단위 지표를 보완하여 정책 의사결정에서 유용하게

활용될 수 있을 것이라 기대된다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 9

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정

1 가구의 전력 소비 비효율성

가구 에너지 소비 효율을 판단하기 위해 주로 사용되는 지표는 단

위당 에너지사용량이다 국제에너지기구(IEA International Energy

Agency)는 가정 부문 에너지효율 지표로 거주인원당 또는 거주면적당

에너지소비량과 같은 에너지 원단위(energy intensity) 지표를 사용한

다 이러한 지표를 사용한 분석은 에너지 원단위가 낮을수록 상대적으

로 에너지 소비가 효율적임을 전제한다

하지만 에너지 원단위가 낮을수록 경제주체의 에너지 소비 효율이

반드시 우수하다고 할 수 있을까 Hass(1997)는 ldquo효율적 가전기기와

진보된 기술을 사용하여 에너지를 많이 소비하는 가구가 효율적인가

아니면 낮은 생활수준을 누리면서 에너지를 덜 쓰는 가구가 효율적인

가rdquo라는 질문을 던진 바 있다 Hass(1997)의 에너지 효율적 가구의

정의에 대한 고찰에 나타나듯이 앞서 제기한 질문은 효율성을 어떻게

정의할 것이냐에 따라 그 답이 달라질 것이다 어떤 가구가 에너지 효

율적인지 판단하는 기준이 달라진다면 가정 부문 에너지효율을 높이

기 위한 정책적 접근도 달라질 수 있다

본 연구는 에너지 원단위의 단순 증감이 아닌 경제주체의 효용을

바탕으로 하는 경제학적 접근을 사용하여 에너지 소비의 효율성을 정의

하고자 한다 가구마다 전력 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이

각기 다를 수 있음을 고려하여 ldquo가구가 전력 소비를 통해 원하는 효용

수준을 얼마나 효율적으로 충족하는가rdquo라는 질문으로부터 출발한다

10

효용을 고려하는 가구의 전력 소비 (비)효율성은 화폐환산 효용함수

(money metric utility function)와 확률적 프론티어 방법론(SFA

Stochastic Frontier Approach)에 의거해 보다 구체적으로 정의될 수

있다 다음 절에서는 이를 설명하도록 한다

가 가구의 전력 소비 비효율성 정의

(비)효율성을 추정하는 대표적 방법론인 SFA는 관측된 결과가 최적

(최대 또는 최소) 결과로부터 단방향으로 이탈하는 모든 문제에 적용

가능하다(Kumbhakar et al 2015) 직관적으로 최적 결과(optimal

outcome 또는 potential outcome)의 함수인 프론티어(frontier)와 실제

결과 간 차이가 비효율성에 기인한다는 것이다 주로 생산자 이론에서

생산 극대화 비용 최소화 또는 이윤 극대화 문제에 적용되었는데 본

연구는 소비자 이론의 비용 최소화 문제에 이를 활용하고자 한다

이 방법론을 적용하기 위해서는 일차적으로 다음의 조건을 만족하

는 가구의 전력 사용을 위한 프론티어를 설정해야 한다

ge 식 (1)

여기서 는 가구의 실제 전력 비용을 의미하며 는 최적 전력

비용으로 본 분석의 프론티어에 해당한다 본 연구는 주어진 가격체계

에서 가구가 얻고자 하는 효용 수준을 만족하기 위해 필요한 최소 지

출을 의미하는 화폐환산 효용함수(money metric utility function)를

로 설정한다

Varian(1990)은 효용 극대화를 목적으로 하는 합리적 경제주체의

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 11

실제 선택과 최적 선택 간 괴리가 경제주체의 비효율성 때문에 발생

한다고 정의하였다 그리고 이러한 비효율성 정도를 화폐환산 효용함

수와 실제 지출비용의 차이로 해석하였다([그림 2]) 합리적 경제주체

라면 주어진 상품 가격체계에서 의도한 수준의 효용을 만족하기 위해

지출을 최소화해야 하는데2) 비효율성에 의해 실제 관측되는 지출이

이보다 더 커지게 되는 것이다3)

[그림 2] Varian(1990)의 소비효율성 정의

자료 Varian(1990) Fig 1

2) 효용 극대화와 지출 극소화는 쌍대(duality) 관계에 있다3) Varian(1990)은 Cobb-Douglas 효용함수로부터 도출된 화폐환산 효용함수를 활용

하였으며 실제 지출과 화폐환산 효용함수의 비율을 최소화시키는 계수(parameter) 즉 효용최적화 이탈정도(degree of violation in utility-maximizing behavior)를 최소화시키는 계수를 비선형 최소자승법(Nonlinear Least Squares)을 적용하여 추정하였다

12

본 연구는 전술한 Varian(1990)의 논의를 가구의 전력 소비 선택에

적용하고자 한다 Varian(1990)은 가구가 선택하는 전체 상품묶음의

효용을 기반으로 한다 따라서 본 연구는 가구 전력 소비와 非전력 소

비 간 약분리성(weak separability)을 가정4)하여 가구의 전체 상품묶음

에 대한 효용함수로부터 전력 소비에 대한 효용함수를 분리하여 다음

과 같이 가구의 전력 소비 효용함수를 정의한다5)6)

식 (2)

식 (2)에서 ( )는 용도별 전력서비스 소비이다 사람들

은 전력 소비 자체보다는 냉난방 기기 사용 등 전력 서비스를 이용

하여 효용을 충족한다(Bhattacharyya 2011 p 42) 따라서 동일한 양

의 전력 소비라 하더라도 용도에 따라 다르게 효용에 영향을 미칠 수

있다고 간주하여 효용함수의 투입변수를 용도별 전력서비스 소비로

정의한다 즉 [그림 2]를 전력서비스 소비 평면에서 나타는 효용과 지

출의 관계로 해석할 수 있게 되며 전력서비스 소비의 비효율성은 원

하는 효용 수준을 충족시키기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의

차이로 정의된다 비효율성은 원하는 효용 수준을 얻기 위해 필요한

4) 가구의 전체 소비상품에 대한 효용을 로 표현할 수 있다 여기서

는 전력 서비스 상품을 는 전력을 제외한 가구의 모든 상품을 의미한다5) Baker et al(1989)은 연료와 비연료 사이의 약분리성을 가정하여 가구의 전체

소비상품에 대한 효용으로부터 연료 소비로 인한 효용을 분리하였다6) 가구 전체 상품묶음에 대한 효용함수로부터 전력서비스 소비에 대한 효용함수를

분리한 이유는 분석자료로 사용한 「가구에너지 상설표본조사」에 전체 상품묶음에 대한 화폐환산 효용함수를 추정할 수 있는 정보가 충분치 않기 때문이다 이에 대해서는 결론에서 「가구에너지 상설표본조사」 개선방안을 토의하면서 상술한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 13

양보다 전력서비스를 더 많이 소비하는 것을 가리키므로 비효율성은

전력서비스를 더 많이 소비하는 경제주체의 행태적 특성과 관련된다7)

나 가구의 전력 소비 기술적 비효율성

SFA에 의해 식별할 수 있는 (비)효율성은 기술적 비효율성

(technical inefficiency)과 배분적 비효율성(allocative inefficiency)으로

구분된다 본 연구는 가구의 전력 사용에서 최적배분을 가정8)하는 기

술적 비효율성을 추정하고자 한다 기술적 비효율성은 경제주체의 자

원배분에 영향을 주지 않기 때문에 비효율성이 존재하더라도 궁극적

으로 선택된 상품묶음의 비율은 비효율성 없이 선택되는 상품묶음의

비율 즉 효용곡선과 예산제약선의 접점에서 결정되는 적정 상품묶음

의 비율과 동일하게 유지된다 기술적 비효율성을 이해하기 위해 [그

림 3]을 살펴보자 향후 논의의 편의를 위해 전력을 지칭하는 위첨자

를 붙이지 않는다

[그림 3]에서 이 가구는 현재 상품묶음 (

)을 소비하고 있지

만 기술적 비효율성( )으로 인해 비효율성이 없는 상태의 효용

보다 낮은 의 효용을 누리고 있다 이 가구의 실제

7) 일반적으로 효율에는 사용자의 행태적 특성(behavior)과 기술적 효율(technical efficiency)이 모두 관련된다(Haas 1998) 행태적 특성은 예를 들어 가전기기를 사용하지 않을 때에는 콘센트를 뽑아둔다든지 하는 개개인의 전력서비스 소비의 습관과 밀접하게 관련된다 기술적 효율은 전력서비스를 제공하는 가전기기의 에너지소비효율과 밀접하게 관련된다 전력서비스는 전력 소비량과 기술적 효율의 곱으로 정의되기 때문에(Haas 1998 Berkhout et al 2000) 본 연구에서는 비효율성이 행태적 특성과 관련된다고 보았다 또한 Haas (1998)가 말하는 기술적 효율은 다음 소절에서 설명하는 SFA에서의 기술적 (비)효율성과 구별된다

8) 가구는 전력서비스를 소비하기 위한 예산을 전력 서비스 상품( )에 항상

효율적으로 배분한다고 가정한다

14

소비는 이지만 기술적 비효율성으로 인해 실제 효용으로 연결되는 유

효 소비(effective consumption)는 상품묶음의 비중을 유지한 채

으로 감소하였기 때문이다9) 유효 소비(effective consumption) 만큼

을 소비하였지만 기술적 비효율성으로 인해 만큼 소비한 것과 다름

없는 효용을 얻게 되는 것이다 즉 기술적 비효율성은 가구의 전력 소

비 습관으로 인해 가구가 선택한 전력 소비로 가능한 최대의 전력서

비스를 누리지 못하게 하는 것으로 해석할 수 있다10)11)

[그림 3] 기술적 비효율성()을 갖는 소비자의 효용함수와 화폐환산 효용함수

9) 효율적 자원배분을 가정하였기에 비효율성이 두 전력서비스에 동일하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있다

10) 전력과 타연료 소비 간의 선택에 대한 분석이라면 두 상품(전력 타연료) 간의 가격 차이로 인하여 최적배분 가정이 비현실적일 수 있지만 용도별 전력 서비스의 가격은 전력의 상품가격이 동일하다는 것을 고려할 때 전력 서비스 간의 선택 문제에서 최적배분 가정이 초래할 왜곡은 크지 않을 것으로 판단된다

11) 본 연구는 SFA를 가구단위 데이터에 적용하는 첫 시도이기에 분석의 주제를 배분적비효율성이 발생하지 않는 기술적비효율성에 한정하기로 한다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 15

비효율성의 크기는 Varian(1990)의 논의에 따라 실제 지출과 최적

지출의 차이로 정의한다 비효율성으로 인해 추가적으로 지출된 전력

비용을 첫 번째 전력서비스 으로 평가하면 로 표현된다

비효율성과 실제 및 최적 지출과의 관계를 가구의 전력 소비 비용최

적화 문제 식을 통해 좀 더 구체적으로 살펴보자 개 전력서비스에

대한 가구의 전력 소비 비용최적화 문제는 다음과 같이 표현된다

prime

식 (3)

식 (3)에서 ⋯⋯ 는 용도별 전력서비스 소비의 벡터

는 용도별 전력가격 벡터 는 기술적 비효율성이다 상기 비용최소

화 문제를 풀면 식 (4)의 화폐환산 효용함수 가 도출된다

equiv

식 (4)

따라서 실제 지출은 다음과 같이 표현할 수 있다

equiv

식 (5)

식 (4)의 양변에 을 곱하면 실제 전력 소비 지출( )이 되고 여

기에 로그를 취하면 식 (6)이 도출된다 모든 전력서비스가 만큼 과

소비되어 실제지출이 최적 지출에 비해 만큼 증가하는 것을 확인할

수 있다

16

ln ln 식 (6)

정의상 최적 전력 지출이 실제 전력 지출을 초과할 수 없으므로

ge 이다 한편 식 (6)을 재배치하면 다음의 식을 도출할 수 있다

exp

equiv 식 (7)

SFA 문헌에서는 기술적 효율성( Technical efficiency) 지표로

최적지출 대비 실제 지출의 비율인 exp 를 사용한다 ge 이기

에 는 0과 1 사이의 값으로 나타나게 되며 한 경제주체의 가

1일 때 그 경제주체는 완벽하게 효율적(fully efficient)임을 뜻한다

2 가구의 전력 소비 비효율성 모형 설정

SFA는 식 (6)의 프론티어 의 불확실성을 허용한다 즉 프론티어

가 확률적 교란항(stochastic disturbance)에 영향을 받는 것을 허용하

는 것이다 본 분석에서는 이를 식 (8)의 형태로 설정한다

exp 식 (8)

여기서 는 화폐환산 효용함수를 는 확률적 교란항을 의미

한다 그렇다면 식 (6)은 아래와 같이 정리할 수 있다 좌변은 로그를

취한 실제 전력 소비 지출을 우변은 로그를 취한 최적 전력 소비 지

출과 기술적 비효율성 교란항 의 합이다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 17

ln ln 식 (9)

효율 지표( ) 또는 비효율성()을 추정하기 위해서는 의

모형설정과 와 에 대한 분포가정이 필요하다 먼저 를 설정

하자 본 연구는 냉난방 조명 조리 기기 이용에 투입된 사용시간을

용도별 전력서비스 소비의 대리변수로 취급한다 따라서 ln를

이들의 사용시간과 전력가격의 선형함수로 정의한다 더 나아가 화폐

환산 효용함수가 가구의 고유특성()에 영향을 받는 것을 고려한다

예를 들어 전력서비스 소비를 통해 누리고자 하는 효용 수준이 동일

한 두 가구라도 거주인원이 2명인 가구와 4명인 가구는 지불하고자

하는 최소 전력 비용이 다를 수 있음을 반영하기 위함이다 분석의 편

의를 위해 화폐효용 함수가 다음과 같은 형태를 갖는다고 가정하였

다12)

ln 식 (10)

식 (10)에서 는 상수항을 포함하며 우리나라의 가정용 전력가격

요금체계는 단일하다고 보아도 무방하기 때문에 단일 가격 변수를 설

정한다 한편 우리나라의 전력가격은 모든 가구에 동일하게 적용된다

즉 식 (10)에서 를 식별할 수 있는 전력가격의 변화(variation)가 없

어 가격의 효과는 상수항에 포함되어 나타나게 된다13) 식 (10)을 다

12) expexp로 가구의 고유특성( )이 전력서비스 소비로

인해 발생하는 비용에 exp배만큼 균일하게 증가시키는 영향을 갖도록 설정되었다

18

음과 같이 재설정한다

ln 식 (11)

와 에 대한 분포는 다음과 같이 가정한다

sim

exp

sim

식 (12)

는 반정규분포(half normal distribution)를 가정하여 ge 이란 조

건을 만족할 수 있게 하고14) 본 연구의 목적이 각 가구의 (비)효율성

정도를 추정하는 것과 더불어 가구의 전력사용 비효율성에 영향을 주

는 특성을 분석하는 것이기에 비효율성의 분산이 가구의 이질적 특성

에 영향을 받을 수 있도록 허용한다 확률적 교란항은 정규분포를 가

정한다

따라서 식 (6)의 추정식은 식 (13)으로 나타난다

13) 본 연구의 목적은 비효율성() 추정에 있기에 전력가격의 효과와 상수항이 식별되지 않는 것은 문제가 되지 않는다

14) ge 조건을 만족하기 위해서는 반정규분포 외에도 절단형 정규분포(truncated normal distribution)와 지수분포(exponential distribution)를 사용할 수 있다

제3장 전력 소비 비효율성 논의 및 모형 설정 19

ln

sim exp

sim

식 (13)

식 (13)에 최대우도추정법(MLE Maximum Likelihood Estimation)

을 적용15)하여 와 의 최대우도추정량을 추정한다16) 그리고

의 최대우도추정량 를 구하여 얻어진 의 분포에 대한 정보를 바탕

으로 표본의 평균 비효율성 을 도출한다 표본의 각 가구별 비효

율성 지표(observation specific values of the inefficiency)를 도출하기

위해서는 Jondrow et al(1982)이 제안한 추정량인 을 사용한

다17) 또한 가구별 효율 지표()는 Battese and Coelli(1988)가 제안

한 exp 를 MLE 추정치를 이용하여 도출한다

한편 은 비효율성을 설명하는 가구특성 의 에 대한 한계효

과(marginal effect)18)가 아니다 가구특성 의 j번째 설명변수의

에 대한 한계효과는 j번째 설명변수의 계수 뿐만 아니라 다른 특성

을 포함한 전체 값에 의해 결정된다(식 (14) 참고) 따라서 으로부

터는 한계효과 추정치의 방향만을 알 수 있다

15) 응답자의 무작위표본추출(random sampling)을 가정한다

16) 식 (12)의 분포가정에 의해 도출된 가구 의 로그우도 함수는 Kumbhakar et al(2015)를 참고한다

17) 가구별 정보를 담고 있는 합성오차(composite error) 를 이용하여 개별 가구의

비효율성을 추정한다 식 (12)에 의해 도출되는 의 구체적인 형태는

Kumbhakar et al(2015)의 Appendix B를 참고한다 18) 부분효과(partial effect)라고도 부를 수 있다

20

exp

식 (14)19)

가구마다 의 한계효과가 다르기 때문에 본 분석에서는 식 (14)의

표본 평균으로 한계효과의 대푯값을 산출한다 또한 가구특성이 비효

율성의 분산 에 대한 한계효과도 동일한 방식으로 도출한다20)

다음 장에서는 추정에 사용할 「가구에너지 상설표본조사」 자료와

구체적인 변수 설정에 대해 설명한다

19)

20)

exp

제4장 분석자료 21

제4장 분석자료

1 분석자료 개관21)

분석 자료로 에너지경제연구원에서 2011년부터 5차에 걸쳐 작성하

고 있는 「가구에너지 상설표본조사」의 제5차 조사(2015년) 자료를

사용하였다 「가구에너지 상설표본조사」는 우리나라 16개 시도의 가

구를 대표하는 상설표본(2520가구)을 구축하여 표본가구의 에너지 소

비 현황을 추적하는 조사이다 조사의 목표 모집단은 전국의 일반 가

구이며 조사모집단은 「인구주택총조사」의 일반 가구이다

「가구에너지 상설표본조사」는 제1차 조사에서 선정된 표본가구를

이후 지속적으로 조사하는 것을 원칙으로 삼고 있다 이 때 제2~4차

조사까지는 일종의 거처패널 조사로 표본가구가 이사 및 분가하는 경

우에는 이를 추적하여 조사하지 않았다 그 결과 제 1차 조사가 이루

어진 2011년을 기준으로 원표본 유지율이 지속적으로 크게 감소하는

문제가 나타났다22) 원표본 유지율을 높이기 위해 2015년 제5차 조사

에서는 기존 가구가 이사하는 경우 그 가구를 추적하여 이사 전 주택

과 이사 후 주택의 지역 주택유형 주 난방연료가 동일하면 해당 표

본을 대체하지 않고 유지하였다23)

현재 「가구에너지 상설표본조사」 자료는 횡단면자료 형태로 공개되고

21) 최문선(2015)를 참조하여 작성하였다 22) 2011년 조사를 기준으로 원 표본 유지율은 2012년 707 2013년 479

2014년 413 2015년 369로 하락하였다(최문선 2015)23) 「가구에너지 상설표본조사」 담당자에게 표본 가구 대체 원칙을 문의한 결과를

토대로 작성하였다 2015년 조사의 가구 대체 원칙 변화로 가구 식별 변수와 함께 주택 식별 변수를 포함시키는 작업이 에너지경제연구원에서 진행 중인 상황이다

22

있으며24) 1~5차 조사를 패널자료로 통합하기 위한 작업이 에너지경

제연구원에서 진행되고 있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」

를 사용하여 패널 분석하는 방향으로 기획되었으나 연구진이 자체적

으로 2015년의 가구 대체 원칙 변화를 반영하여 패널자료를 구축하는

데 어려움이 있었다25) 이에 패널 분석 대신 가장 최근의 제5차 조사

(2015년) 자료를 사용하는 횡단면 분석으로 연구방향을 선회하였다

「가구에너지 상설표본조사」는 주 조사표를 통해 가구 에너지 소비

현황을 주로 파악하며 1일 기장 조사표를 통해 여름과 겨울의 주요

가전기기 계절적 사용특성을 추가적으로 파악한다 본 연구는 주 조사

표를 통해 작성된 자료를 분석에 사용한다 조사표 및 조사결과는 최

문선(2015)을 참조한다 제 5차 조사의 주조사표에 대한 조사는 2015

년 7월 20일부터 9월 11일까지 8주에 거쳐 이루어졌다 주 조사표는

조사원의 방문에 의해 이루어진다 주택에 관한 기본사항 가구에 관

한 사항 냉난방설비 및 취사에 관한 사항 주요 에너지이용 기기 보

유 및 이용현황 에너지 소비량 자가용 승용차 보유 및 운행현황에

대한 149개 항목을 조사한다 이 때 에너지 소비량 중 망 에너지(전

력 도시가스)에 대해서는 공급자조사를 실시한다 전력 소비량의 경

우 공급사 조사를 통해 2014년 1월부터 12월까지의 실제 월별 전력

소비량을 조회하는 방식을 취한다 조사가구의 동의를 전제로 한국전

력으로부터 월별 전력 소비량 자료를 조회하며 동의하지 않은 조사가

24) 현재 2013~2015년의 횡단면자료가 에너지경제연구원에서 구축한 국가에너지통계종합정보시스템(httpwwwkesisnet)에 공개되어 있다

25) 2014년과 2015년의 가구 식별 변수를 함께 제공받았으나 통합변수가 확정되지 않은 상황이기에 가구 식별 변수의 매칭(matching)만으로 패널자료를 구축할 수 없었다 현재 조사 자료를 패널 분석에 적합한 수준으로 가공하는 작업이 진행되는 상황으로 추후 패널자료 구축이 완료된다면 본 연구에서 제시한 모형을 확장하여 패널 분석을 수행할 수 있을 것이다

제4장 분석자료 23

구는 조사가구가 답변한 전력 소비량 자료를 사용한다 이에 따라 다

른 가구 특성도 2014년도를 기준으로 작성된다

2 변수 설정26)

「2015년 가구에너지 상설표본조사」는 2520 가구의 2014년도 에너

지소비 현황에 대한 자료를 수집하였다 본 연구는 이 자료를 가공하

여 화폐환산 효용함수 즉 프론티어를 구성하는 변수 및 에

영향을 미치는 가구특성 변수 을 작성하였고 여기에 포함되는 변수

를 각기 달리해가며 총 4개 모형을 추정하였다 이 과정에서 무응답

또는 상식적으로 이해하기 어려운 응답을 한 가구를 분석 대상에서

제외하였다 그 결과 모형 1 2와 4를 추정할 때에는 2377 가구의 자

료가 사용되었으며 모형 3을 추정할 때에는 2330 가구의 자료가 사

용되었다 모형 1 2 4에 비해 모형 3 추정에 사용된 관측치 수가 줄

어든 이유는 모형 3에서 추가된 변수와 관련된 질문에 일부 응답자의

응답이 추가로 제외되었기 때문이다

모형 1 2 추정에 사용된 2377 가구 관측치에 근거한 변수의 기초

통계는 lt표 1gt에 모형 3 추정에 사용된 2330 가구 관측치에 근거한

변수의 기초통계는 lt표 2gt에 제시한다 세 모형에 공통적으로 포함된

변수의 기초통계가 두 집단 간 거의 동일하므로 일부 관측치를 제외

하였다 하더라도 표본가구의 특징이 비교적 유지된다고 판단하였다

각 변수를 어떻게 작성하였는지에 대한 자세한 설명은 이어지는 소절

에서 상술한다

26) 분석에 사용하는 변수들을 분명히 구분하기 위해 변수를 지칭할 때에는 기울임체를 사용하였다

24

변수 평균표준편차

변수형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0706 0456 10

연간 냉방시간 8030 6419 수준

세탁기 1주일 사용시간 3996 2795 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4731 2586 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8972 7053 수준

냉장고 용량 7952 2498 수준

조명등 보유대수 1095 4893 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1183 9900 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7980 1215 수준

청소기 1주일 사용시간 1112 1233 수준

거주주택 면적 2550 8784 수준

거주인원 3002 1252 수준

소득1 0144 0351 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0441 0497 10

지하 0005 0074 10

전기요금할인가구 0018 0133 10

건축연한(2010~) 0026 0159 10

부산 0064 0245 10

대구 0048 0215 10

인천 0048 0215 10

광주 0049 0216 10

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 25

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0026 0159 10

경기 0114 0319 10

강원 0044 0205 10

충북 0048 0214 10

충남 0065 0247 10

전북 0049 0216 10

전남 0066 0249 10

경북 0079 0270 10

경남 0075 0264 10

제주 0075 0264 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1804 0488 수준

관측치 2377

주 1) 모형(1) (2) (4)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 1gt 변수의 기초통계(모형(1) (2) (4) 추정자료 기준 계속)

26

변수 평균표준편차

변수 형태

ln(전기요금 1년 지출액) 1309 0336 수준

보조난방기기 사용 0707 0455 10

연간 냉방시간 8064 6460 수준

세탁기 1주일 사용시간 3976 2777 수준

전기밥솥 1주일 평균 취사횟수 4738 2584 수준

전기밥솥 1일 평균 보온시간 8973 7508 수준

냉장고 용량 7949 2506 수준

조명등 보유대수 1115 4713 수준

TV 및 영상기기 1일 사용시간 1185 9912 수준

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 7992 1219 수준

청소기 1주일 사용시간 1109 1223 수준

거주주택 면적 2545 8976 수준

거주인원 2996 1253 수준

소득1 0145 0352 10

소득9 0019 0138 10

아파트 0440 0497 10

지하 0006 0075 10

전기요금할인가구 0018 0132 10

건축연한(2010~) 0025 0157 10

부산 0063 0242 10

대구 0048 0214 10

인천 0049 0217 10

광주 0050 0218 10

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준)

제4장 분석자료 27

변수 평균표준편차

변수 형태

대전 0048 0215 10

울산 0027 0161 10

경기 0116 0320 10

강원 0042 0202 10

충북 0048 0215 10

충남 0065 0247 10

전북 0047 0212 10

전남 0068 0251 10

경북 0080 0271 10

경남 0076 0264 10

제주 0014 0116 10

가전기기 평균 에너지소비효율등급 1803 0488 수준

현 주택 거주년수 9833 8020 수준

가구주연령20대 0024 0152 10

가구주연령30대 0154 0361 10

가구주연령40대 0313 0464 10

가구주연령50대 0275 0446 10

주택소유여부 0720 0449 10

LED비율 0031 0139 수준

관측치 2330

주 1) 모형(3)에 포함된 변수의 기초통계만 제시한다

lt표 2gt 변수의 기초통계(모형(3) 추정자료 기준 계속)

28

가 종속변수

종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)으로 가구가 2014년도 1년 동

안 지출한 전기요금에 로그를 씌운 값을 갖는다 「가구에너지 상설표

본조사」는 가구별 월별 전력 소비량27)28)을 조사하는데 이를 근거

로 월별 전기요금을 추산하였다 월별 전기요금 추산 시 조사가구의

주거형태에 따라 요금제가 다소 달라질 수 있지만 통상적으로 주택용

전력의 요금제를 대표한다고 간주되는 주택용 전력(저압) 요금제를 적

용하였다29) 부가가치세와 전력기반기금 부과금은 포함시키지 않았다

이렇게 산출된 1월부터 12월까지의 월별 전기요금을 모두 합하여 1년

동안 지출한 전기요금을 산출하였고 여기에 로그를 씌워 종속변수를

작성하였다 조사가구가 1년 동안 지출한 전기요금 지출액의 평균은

약 48만원 ln(전기요금 1년 지출액)의 평균은 1309 수준이다

나 설명변수

1) 용도별 전력서비스()

Haas(1998)와 IEA(2014)는 가정 부문 에너지소비를 난방 급탕 냉

방 조리 기기 조명의 6가지 용도로 분류하였다 우리나라에서 전기

27) 일반전력과 심야전력을 나누어서 조사한다 심야전력은 판매사(한국전력)이 인정하는 심야전력 이용기기를 설치하여 전력사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시)에 열 온수 또는 얼음을 생산 저장하였다가 하루 종일 난방 급탕 또는 냉방에 이용하는 경우 적용된다(출처 한국전력 홈페이지) 응답자 중 심야전력 소비자는 약 5 미만이기 때문에 본 연구는 일반전력 소비량 자료만 사용함을 미리 밝힌다

28) 아파트에 거주하고 있는 조사가구의 전기 소비량은 공동전기 사용량(승강기 가로등 등)을 제외한 세대별 사용량만 조사한다(최문선 2015)

29) 2013년 11월 21일부터 시행된 요금제를 적용하였다

제4장 분석자료 29

급탕방식은 거의 보급되지 않았고 주 난방시설로 전기보일러를 사용

하는 가구도 많지 않다 이에 본 연구는 전력 서비스 용도를 냉난방

조명 조리 기기 사용의 4개 유형으로 분류하고 각 유형의 전력 서비

스 소비량을 나타내는 변수를 작성하였다 여기에서 용도별 전력 서비

스 소비량은 경제주체가 각 용도에 해당하는 기기를 얼마나 사용할지

에 대한 의사결정의 결과이므로 직접적 관측이 불가능하다 이에 본

연구는 용도별 전력서비스 소비량을 근사할 수 대리변수(proxy)로 용

도별 전력서비스 사용시간을 채택하였다 경제주체가 전력서비스를

이용하기 위한 의사결정은 각 용도별 가전기기 이용 정도와 직접적으로

관련된다고 보았기 때문이다30) 「가구에너지 상설표본조사」 자료를

가공하여 용도별 가전기기 이용 정도를 나타내는 변수를 작성하였다

① 냉난방 서비스

냉난방 서비스 소비량을 대표하는 변수는 보조난방기기 사용과 연

간 냉방시간이다

보조난방기기 사용 변수는 전기장판담요 전기난로 등 보조 난방을

위한 전기기기 사용 여부를 나타내는 더미 변수이다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구가 보조 난방기기를 사용하는지 사용한다면 어떤

기기를 사용하는지 조사한다 전기장판담요 전기난로 또는 기타 전

기기기를 보조 난방기기로 사용한다고 답한 가구에게는 1의 값을 부

여하고 그렇지 않은 가구에게는 0의 값을 부여한다 조사가구의 70

이상이 보조 난방기기를 사용하는 것으로 나타났다

30) 가전기기 이용 정도와 용량을 곱하면 용도별 전력 소비를 도출할 수 있다 가전기기 용량도 결국 경제주체가 선택하므로 용도별 전력 소비를 의사결정 그 자체로 볼 것인지 아니면 의사결정의 산물로 볼 것인지에 대해서는 별도의 연구를 통해 보다 정교한 논의가 필요하다

30

연간 냉방시간 변수는 1년 동안 냉방을 위해 에어컨과 선풍기 같은

냉방기기를 가동한 시간이다 이 변수는 1년 동안 에어컨을 가동한 시

간과 선풍기를 가동한 시간을 합산한 값을 갖는다 「가구에너지 상설

표본조사」는 에어컨의 여름철 1일 평균 사용시간과 연평균 사용일수

를 조사하는데 이를 곱하여 1년 동안 에어컨을 사용한 총 시간을 도

출할 수 있다 에어컨을 여러 대 보유한 가구의 경우 각 에어컨의 1

년 총 가동시간을 합산하였다 선풍기 사용시간도 동일한 방식을 적용

하여 가구가 1년 동안 선풍기를 가동하는 총 시간으로 정의하였다 이

때 에어컨 사용시간과 선풍기 사용시간은 과대 계산되었을 가능성을

배제할 수 없다 전술한 계산 방식은 여름철 평균 사용시간을 1년 평

균 사용일수 내내 사용한다는 가정을 기저에 깔고 있기 때문이다 이

렇게 냉방 총 사용시간을 계산한 결과 조사가구는 평균적으로 연간

800시간 이상 냉방기기를 가동하는 것으로 나타났다

② 조명 서비스

「가구에너지 상설표본조사」는 조명 서비스를 얼마나 사용하는지에

대한 정보는 제공하지 않지만 조사가구가 거주하는 주택에 형광등

백열등 LED가 용량별로 몇 개 설치되어 있는지는 조사한다 이에 본

연구는 조명 서비스 소비량을 대표하는 변수로 조명등 보유대수를 사

용한다 분석 편의를 위해 용량이나 종류를 구분하지 않고 설치된 조

명의 총 개수로 변수를 작성하였다 조사가구는 평균적으로 약 11개

이상의 조명을 보유하고 있는 것으로 나타났다

③ 조리 서비스

조리 서비스 소비량을 대표하는 변수는 전기밥솥 1주일 평균 취사

제4장 분석자료 31

횟수와 전기밥솥 1일 평균 보온시간이다 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기(보온)밥솥을 총 몇 대 보유하고 있는지 각 밥솥

의 1주일 평균 취사횟수는 몇 회인지 1일 평균 보온기능 사용시간은

몇 시간인지 조사한다 이 정보를 활용하여 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수 변수를 작성하였으며 전기밥솥을 여러 대 보유하고 있는 가구에

대해서는 밥솥별 1주일 총 취사횟수를 모두 합하여 변수를 작성하였

다 조사가구는 1주일 동안 평균적으로 47회 전기밥솥을 취사에 사용

하는 것으로 집계되었다 마찬가지로 전기밥솥 1일 평균 보온시간 변

수를 작성하였는데 조사가구는 전기밥솥의 보온기능을 평균적으로

매일 약 9시간 사용하는 것으로 나타났다

④ 기기 서비스

기기 서비스 소비량을 대표하는 변수는 세탁기 1주일 사용시간 냉

장고 용량 TV 및 영상기기 1일 사용시간 컴퓨터 및 사무기기 1주일

사용시간 청소기 1주일 사용시간의 5개 변수로 정하였다

세탁기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조

사하는 세탁기 보유 대수 각 세탁기의 1주일 평균 사용횟수 1회 평

균 사용시간에 대한 정보를 종합하여 작성되었다 세탁기의 1주일 평

균 사용횟수와 1회 평균 사용시간을 곱하면 1주일 평균 사용시간을

구할 수 있다 세탁기를 여러 대 보유한 가구의 경우 세탁기별 1주일

평균 사용시간을 합산한다 조사가구는 평균적으로 1주일에 세탁기를

약 4시간 사용하는 것으로 나타났다

냉장고 용량 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 조사하는 가구

별 냉장고 보유 대수 냉장고별 용량(단위 리터) 정보를 종합하여 작

32

성되었다 냉장고를 여러 대 보유한 가구의 경우 냉장고 용량을 모두

합산하여 변수 값을 구하였다 냉장고는 일반적으로 24시간 내내 가

동하므로 다른 가전기기처럼 소비시간으로 전력 서비스 이용 정도를

근사하기 어렵다 본 연구는 냉장고 서비스를 어느 정도로 이용할 것

인지에 대한 의사결정이 각 가구가 보유하고 있는 냉장고 용량에 반

영된다고 보았다 조사가구는 평균적으로 약 800 리터 규모의 냉장고

를 보유하고 있는 것으로 나타났다

TV 및 영상기기 1일 사용시간 변수는 조사가구가 1일 동안 TV를

비롯하여 디지털 셋톱박스 비디오DVD 플레이어 오디오(홈씨어터

포함) 등의 영상기기를 사용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상

설표본조사」는 가구별로 TV를 몇 대 보유하고 있는지 각 TV별 1일

평균 사용시간은 어느 정도인지를 조사한다 디지털 셋톱박스 비디오

DVD 플레이어 오디오에 대해서도 동일한 정보를 조사한다 TV 및

영상기기 1일 사용시간 변수는 이러한 기기별 1일 평균 사용시간을

모두 더한 값을 갖는다 조사가구는 평균적으로 하루 동안 TV 및 영

상기기를 약 12시간 사용하는 것으로 나타났다31)

컴퓨터 및 사무기기 1주일 사용시간 변수는 조사가구가 1주일 동안

컴퓨터(데스크탑 노트북)를 비롯하여 프린터 복합기 등의 기기를 사

용한 평균시간을 나타낸다 「가구에너지 상설표본조사」는 컴퓨터 및

관련기기를 1주일 동안 평균 며칠 사용하는지 1일 평균 사용시간은

몇 시간인지를 조사한다 본 연구는 기기별 1주일 평균 사용일수와 1

일 평균 사용시간을 곱하여 1주일 평균 사용시간을 구하고 컴퓨터 및

31) 이는 1일 24시간 중 TV 및 영상기기를 12시간 내내 가동함을 의미하는 것이 아니다 예를 들어 TV를 6시간 TV를 보는데 필요한 디지털 셋톱박스를 6시간 가동한다면 TV 및 영상기기를 12시간 사용하는 것으로 간주하였다

제4장 분석자료 33

관련기기에 대해 합산하여 해당 변수를 작성하였다 조사가구는 평균

적으로 1주일 동안 PC 및 관련 기기를 약 8시간 정도 사용하는 것으

로 나타났다

청소기 1주일 사용시간 변수는 「가구에너지 상설표본조사」에서 제

공하는 청소기 보유대수 일주일 평균 청소기 사용횟수 1회 평균 사

용시간 정보를 종합하여 작성되었다 일주일 평균 청소기 사용횟수와

1회 평균 사용시간을 곱하여 1주일 사용시간을 도출하였고 청소기를

여러 대 보유하고 있는 경우에는 각 청소기별 1주일 사용시간을 합산

하여 변수를 구성하였다 조사가구는 평균적으로 청소기를 1주일에

약 1시간 이상 가동하는 것으로 나타났다

2) 가구 특성() 및 비효율성 분산 요인()

본 연구는 Frederiks et al(2015) 윤태연남수현(2015) 박광수정

윤경(2014)을 참조하여 전력 소비에 영향을 미치는 가구 특성을 선정

하여 프론티어를 구성하는 변수로 포함시켰다 또한 비효율성의 분산

도 가구 특성을 비롯한 여타 요인에 영향을 받을 수 있다 본 연구는

에너지효율 투자 의사결정에 영향을 미치는 요인을 분석한 김지효

(2016)의 연구를 참조하여 비효율성의 분산에 영향을 미칠 것으로 추

측되는 변수를 선정하였다 이들 변수에 대한 자세한 설명을 아래에

제시한다

거주주택 면적 변수는 현재 조사가구가 거주하고 있는 주택의 면적

(단위 평)으로 정의된다 조사가구는 평균적으로 약 25평 규모의 주

택에 거주하고 있는 것으로 나타났다 거주인원 변수는 조사가구를 구

성하고 있는 총 가구원 수를 나타내며 조사가구의 평균 거주인원은

34

약 3명으로 집계되었다 「가구에너지 상설표본조사」는 가구원수를 함

께 살았던 가족 수로 정의하며 학업 직장 군입대 등으로 떨어져 살

았던 가족을 제외하지만 동거한 친인척을 포함해서 조사한다 거주주

택 면적과 거주인원 변수는 가구 특성을 나타냄과 동시에 가구가 보

유하고 있는 가전기기 크기나 소비전력 등의 차이를 통제하는 역할도

한다

소득을 나타내는 변수로는 소득1과 소득9이다 「가구에너지 상설

표본조사」는 가구원의 연간 총소득을 총 9개의 구간으로 나누어 조사

한다 첫 번째 구간은 최저소득 그룹으로 가구원의 세금 공제 전 연간

총소득이 1200만원 미만인 가구가 여기에 속하며 아홉 번째 구간은

최고소득 그룹으로 연간 총소득이 9600만원 이상인 가구가 여기에

속한다 소득1 변수는 조사가구가 최저소득 그룹으로 분류되면 1 그

렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수이며 소득9 변수는 조사가구가

최대소득 그룹으로 분류되면 1 그렇지 않으면 0의 값을 더미변수이

다 소득1과 소득9는 소득의 영향이 가장 분명하게 나타나는 가구의

특성을 대변할 것이라 예상되며 이 변수들로 반영되지 않는 소득 차

이의 영향은 거주주택 면적 등 타 변수로 통제될 수 있을 것이라고 판

단된다 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 전체의 약 14이고

9600만원 이상인 가구는 전체의 2 정도이다

정주여건을 나타내는 변수는 아파트와 지하 변수이다 아파트 변수

는 조사가구가 아파트에 거주하고 있으면 1 다른 유형의 주택에 거주

하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 우리나라의 가구가 거주하

는 주택 유형은 단독주택 연립 및 다세대 주택 아파트 등으로 구분

되는데 아파트에 거주하고 있는 가구의 비중이 가장 높은 것으로 알

제4장 분석자료 35

려져 있다 아파트와 타 유형 주택 간에는 에너지 성능이 달라질 수

있으며 아파트 거주가구의 전기요금은 관리비 형태로 납부되기 때문

에 전기요금 지출액에 대한 의사결정도 다르게 나타날 가능성이 존재

한다 조사가구의 약 40 이상이 아파트에 거주하고 있는 것으로 나

타났다 지하 변수는 조사가구가 지하층에 거주하고 있으면 1 1층 이

상에 거주하고 있으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 조사가구의 약

06가 지하층에 거주하고 있는 것으로 나타났다

전기요금할인가구 변수는 조사가구가 전기요금을 할인 받으면 1

그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미 변수이다 한국전력은 장애인 상

이유공 독립유공 기초생활수급자 차상위계층 3자녀 이상 생명유지

장치에 대해서 전기요금을 할인해준다32) 「가구에너지 상설표본조사」

는 조사가구가 전기요금을 할인받는지 아닌지 여부를 조사하지는 않

지만 가구 특성을 조사하는 과정에서 조사가구가 기초생활보장수급

가구인지 등록장애인가구인지 여부를 조사한다 본 연구는 조사가구

가 기초생활보장수급가구 또는 등록장애인가구인 경우에는 전기요금

을 할인받고 있다고 보아 이를 더미변수화하여 전기요금을 할인받는

가구 특성을 통제하였다 이 기준에 따르면 조사가구의 약 18가

전기요금을 할인받고 있는 것으로 나타났다 여기에서는 전기요금을

할인받고 있는 다양한 가구 특성을 모두 반영하고 있지 못하기 때문

에 실제로는 더 많은 가구가 전기요금을 할인받고 있다고 추측된다

건축연한(2010~) 변수는 조사가구가 거주하는 주택이 2010년도 이

후에 건축 또는 리모델링되었으면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더

미 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 건축년도를 1970년도 이

32) httpcyberkepcocokrckepcofrontjspCYHCCYHCHP00107jsp

36

전 1971~1979년 1980~1989년 1990~1999년 2000~2009년 2010년

이후의 6개 구간으로 나누어 조사한다 즉 건축연한(2010~) 변수는

주어진 자료 범위 내에서 가장 최근에 건축된 주택에 거주하는 조사

가구를 식별하기 위한 변수이다 「건축물의 에너지절약 설계기준」33)

은 시간이 지남에 따라 점차 강화되어 왔으므로 최근에 지어진 주택

일수록 에너지성능이 우수할 가능성이 높다 건축물의 에너지성능은

단열 환기시스템 조명 급탕 등에 소요되는 에너지효율과 밀접한 관

계를 갖기 때문에 전기요금 프론티어 또는 비효율성의 분산에 영향을

미칠 수 있다 조사가구의 약 25는 2010년 이후에 건축 또는 리모

델링 된 주택에 거주하고 있는 것으로 나타났다

부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전

남 경북 경남 제주 변수는 조사가구가 각 지역에 거주하고 있으면

1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 지역 더미변수이다 지역 더미변수가

모두 0의 값을 갖는 가구라면 서울에 거주한다고 볼 수 있다 지역 더

미변수는 지역 간 기후 생활수준 등의 차이가 전기요금 프론티어에

미치는 영향을 반영하기 위해 작성되었다 예컨대 온대기후대에 속하

는 지역과 냉대기후대에 속하는 지역의 전력 소비는 다른 특징을 가

질 수 있다 또한 전반적으로 소득수준 및 생활수준이 높은 지역과

그렇지 않은 지역의 전력 소비도 다르게 나타날 수 있다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 변수는 가구가 2014년 보유한

가전기기의 에너지소비효율 등급이 평균적으로 어느 정도 수준인지

보여주는 변수이다 「가구에너지 상설표본조사」는 TV 세탁기 에어

컨 선풍기 냉장고 식기세척기 전기밥솥 등 가전기기의 에너지소비

33) 연면적 합계가 500m2인 모든 건축물의 허가 및 용도변경 신청 시 건물주는 국토교통부 고시 lsquo건축물의 에너지절약 설계기준rsquo 준수 여부를 심사받아야 한다

제4장 분석자료 37

효율등급 정보도 수집한다 에너지소비효율등급은 각 가구가 보유하

고 있는 기기의 에너지성능을 보여주는 지표이지만 에너지소비효율

등급이 높다고 해서 절대적으로 에너지성능이 우수하다고 볼 수는 없

다 예컨대 2010년 생산된 1등급 냉장고의 효율과 2015년 생산된 1

등급 냉장고의 효율이 동일하다고 볼 수 없다 다만 이 변수는 조사

가구가 가전기기 구입 당시 효율 수준이 높은 가전기기를 선택하는

경향이 나타나는지를 간접적으로 보여준다 따라서 가전기기 평균 에

너지소비효율등급 변수가 작은 값을 갖는 가구일수록 효율 수준이 높

은 가전기기를 선택하는 경향이 나타난다고 가정하였다 평균적으로

조사가구는 에너지소비효율등급이 약 18등급 수준인 가전기기를 보

유하고 있는 것으로 나타났다

현 주택 거주년수 변수는 현재 거주 중인 주택에 몇 년 동안 살았는

지 보여준다 현 주택 거주년수는 주어진 정주여건에서 에너지를 효율

적으로 사용하기 위한 지식 습득과 관련성을 가질 것으로 추측된다

현 주택에서 오랜 기간 거주하였다면 어떻게 하면 최적으로 에너지를

소비할 것인지에 대한 경험적 지식이 더 많이 축적되었을 수 있다 반

면 거주년수가 길수록 가구주 연령이 높아지고 주택 건축연한이 길

어질 수 있다 또한 현재 생활방식을 고수하고자 하는 경향도 커진다

고 볼 수 있기 때문에 에너지효율을 높일 수 있는 새로운 방안에 보수

적으로 반응할 가능성도 배제할 수 없다 조사가구는 평균적으로 현재

거주하는 주택에 약 10년 거주해온 것으로 나타났다

가구주의 연령이 전기요금 프론티어 및 비효율성 분산에 미치는 영

향을 파악하기 위해 가구주연령20대 가구주연령30대 가구주연령40

대 가구주연령50대 변수를 작성하였다 가구주연령20대 변수는 가

38

구주 연령이 20~29세이면 1 그렇지 않으면 0의 값을 갖는 더미변수

이다 가구주연령30대 가구주연령40대 가구주연령50대 변수도 동

일한 방식으로 작성되었으며 연령 관련 더미변수가 모두 0의 값을 갖

는 가구는 가구주 연령이 60세 이상이라고 볼 수 있다

주택소유여부 변수는 현재 거주 중인 주택을 보유하고 있으면 1

전월세 등 세입자로 입주해 있으면 0의 값을 갖는다 김지효(2016)는

현재 거주 중인 주택을 보유하고 있는지 여부가 주택 에너지효율 투

자의 의사결정에 유의한 영향을 미친다고 논한 바 있다 자가 주택에

거주할 경우 전월세 주택에 거주할 때보다 이사 가능성이 낮아지고

현재 생활방식의 효율성을 제고하기 위해 노력할 가능성이 높아진다

고 추측된다 조사가구 중 자가 주택에 거주하고 있는 가구의 비율은

70 이상인 것으로 나타났다

LED비율은 조사가구 주택에 설치된 전체 조명등 개수 중에서 LED

조명등이 차지하는 비율을 나타낸다 LED 조명이 백열등이나 형광등

에 비해 에너지효율이 우수하다 이 변수는 가전기기 평균 에너지소비

전력등급 변수나 건축연한(2010~) 변수가 미처 포착하지 못한 가구

특성을 반영하기 위해 작성되었다 「건축물의 에너지절약 설계기준」

에 따르면 조명등 채택 시 산업통상자원부 고시 「효율관리기자재 운

용규정」에 따른 최저소비효율기준을 만족하는 제품을 사용해야 하며

유도등 등은 고효율에너지기자재 인증제품에 해당하는 LED 조명을

설치해야 하고 건축물의 에너지 소요량을 평가받아야 한다 「건축물

의 에너지절약 설계기준」이 점차 강화되어온 점을 고려할 때 LED 조

명 비율이 높은 주택에 거주하는 가구는 최근에 건축되었을 가능성이

높기 때문에 LED 비율 변수는 건축연한(2010~) 변수를 보완하는 용

제4장 분석자료 39

도로 활용될 수 있다 또한 LED 조명의 비율이 높은 가구는 에너지

효율이 높은 제품을 선택하고 에너지 절약을 위해 노력한다고도 볼

수 있으므로 LED 비율은 가구의 자발적 에너지 절약 행태를 나타내

는 대리변수 역할을 하기도 한다 조사가구의 LED 조명 비율은 평균

적으로 약 3 수준으로 나타났다

제5장 분석 결과 41

제5장 분석 결과

1 가구의 전력 소비 비효율성 추정결과

프론티어 함수의 설명변수 계수 추정치 비효율성과 교란항의 분산

(

)의 계수 추정치를 lt표 3gt에 제시한다 제4장에서 설명하였듯

이 종속변수는 ln(전기요금 1년 지출액)이며 설명변수는 더미 변수

또는 수준 변수이다 따라서 각 설명변수 또는 의 한 단위 변화

에 따라 가구의 실제 지출이 ( times) 또는 ( times)만큼 증가

또는 감소한다고 해석한다

먼저 모형(1)은 용도별 전력서비스()와 함께 화폐 효용함수에 영향

을 주는 가구특성()에는 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 소

득9 전기요금할인가구를 에 영향을 주는 가구특성( )에는 거주인

원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)을 설

정하였다 기후가 가구의 전력서비스 사용에 영향을 줄 것을 고려하

여 모형(2)에 지역더미34)를 추가하였다 모형(3)에서 에는 소득1

현주택 거주년수 건축연한(2010~) 및 가구주연령 더미35)를 에는 현주택

거주년수 주택소유여부 가구주연령 더미 LED 비율을 추가로 설정

하였다36) 비효율성의 존재여부와 관련한 LR 검정은 세 모형에서 모두

귀무가설을 강하게 기각하며 단방향의 비효율성이 존재함을 시사한다

34) 각 추정치는 서울지역 가구와의 차이를 의미한다 35) 가구주연령 더미 변수의 추정치는 60대 이상인 가구주와의 차이를 의미한다36) 각 변수가 종속변수 및 비효율성에 미칠 것으로 예상되는 영향에 대해서는 제4

장의 변수 설명을 참조한다

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

보조난방기기 사

용0

000

(00

14)

000

4 (0

014

)0

001

(00

14)

-00

07 (

001

5)

연간 냉

방시간

000

0

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0 (

000

0)0

000

(0

000

)

세탁기 1

주일 사

용시간

000

2 (0

002

)0

001

(00

02)

000

1 (0

003

)0

004

(0

003)

전기밥솥 1

주일 평

균 취

사횟수

000

4 (

000

3)0

003

(00

03)

000

2 (0

003

)0

005

(0

003)

전기밥솥 1

일 평

균 보

온시간

-00

01 (

000

1)-0

001

(0

001)

-00

01 (

000

1)-0

002

(0

001

)

냉장고 용

량0

000

(0

000)

000

0

(00

00)

000

0

(0

000)

000

0

(0

000)

조명등 보

유대수

-00

01 (

000

1)

000

1 (0

001

)0

000

(00

01)

000

2 (

000

1)

TV 및

영상기기 1

일 사

용시간

000

2

(0

001)

0

001

(00

01)

000

1 (0

001

)0

002

(

000

1)

컴퓨터 및

사무기기 1

주일 사

용시간

000

0 (0

000

)0

000

(00

00)

000

0 (0

000

) 0

000

(00

00)

청소기 1

주일 사

용시간

-00

01 (

000

5)0

001

(00

05)

000

1 (0

005

) 0

003

(00

05)

거주주택 면

적0

002

(0

001

)0

002

(0

001)

000

2 (

000

1)

아파트

002

7

(0

013)

002

5 (

001

3)

003

3

(00

14)

지하

019

3

(0

056)

018

7

(0

055)

018

1

(0

056)

거주인원

004

3

(0

007)

003

6

(0

007)

004

4

(0

010)

소득

10

026

(00

32)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

42

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

소득

90

065

(00

47)

007

0 (0

048

) 0

060

(00

48)

전기요금할인가구

010

5

(0

034)

009

0

(0

034)

008

0

(00

36)

현주택 거

주년수

000

1 (0

001

)

건축연한

(201

0~)

-00

72 (

005

4)

가구주연령

20대

-00

08 (

004

8)

가구주연령

30대

-00

23 (

002

9)

가구주연령

40대

-00

22 (

002

7)

가구주연령

50대

000

7 (0

026

)

부산

003

5 (0

031

)0

032

(00

32)

대구

007

6

(00

30)

007

9

(0

027)

인천

006

3

(00

24)

006

3

(00

25)

광주

003

4 (0

033

)0

023

(00

33)

대전

000

8 (0

041

)0

008

(00

42)

울산

008

6

(0

032)

007

5

(00

32)

경기

004

1 (0

026

)0

039

(00

26)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

43

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

프론티어

강원

011

5

(0

028)

011

2

(0

027)

충북

-01

10

(0

051)

-01

17

(0

052)

충남

-01

92

(0

041

)-0

212

(00

42)

전북

-00

30 (

005

2)-0

045

(0

055)

전남

008

8

(0

032)

007

5

(00

31)

경북

008

6

(0

027)

0

078

(

002

7)

경남

004

9 (0

035

) 0

039

(00

35)

제주

007

7

(00

39)

010

5

(00

42)

상수

127

85

(0

042

)12

792

(00

50)

127

63

(0

063

)12

873

(00

35)

비효율성

분산

()

거주인원

-26

36

(1

116)

-38

17

(21

79)

-21

76

(0

948)

095

3

(0

183)

소득

1-5

882

(28

88)

-56

78

(2

724

)-6

332

(27

67)

073

3 (1

069

)

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-52

54

(2

348)

-45

68

(24

00)

-18

97

(10

90)

-07

13

(0

361)

건축연한

(201

0~)

451

2

(1

414)

521

4

(1

543)

415

4

(1

210)

-16

51 (

157

0)

현주택 거

주년수

-07

36 (

064

2)

주택소유여부

000

4 (0

043

)

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

44

설명변수

(1)

(2)

(3)

(4)

비효율성

분산

( )

가구주연령

20대

-72

0

(4

507)

가구주연령

30대

027

2 (1

026

)

가구주연령

40대

-06

00 (

180

8)

가구주연령

50대

-06

14 (

117

6)

LED

비율

-19

73 (

293

5)

상수

492

6 (

290

9)4

633

(29

54)

124

8 (1

567

)-7

941

(10

60)

상수

-22

55

(0

097

)-2

305

(01

00)

-23

15

(0

101

) -2

235

(00

99)

0

994

099

70

988

096

1

0

025

001

50

048

015

7

관측치

237

72

377

233

023

77

log-

like

liho

od-6

953

5-6

347

7-6

124

1-7

284

6

LR

검정

(

)

254

8

211

9

264

0

208

0

1)

plt0

1

p

lt00

5

p

lt00

1 2

) 프론

티어의

추정

치는 을

추정치

는 에

해당

한다

3)

괄호 안

에는

계수의

표준

오차를

재한

4)

e

xp

5)

추정량

표본

평균

을 사

용한

lt표 3

gt 프

론티

수 추

정 결

과(계

속)

45

46

세 모형에서 용도별 전력서비스 중 연간 냉방시간과 냉장고 용량이

가구의 특성 중 거주주택 면적 아파트 지하 거주인원 전기요금할인

가구가 프론티어에 유의한 영향을 주는 변수로 나타났다 이 변수들의

계수 추정치 부호는 대부분 예상에 합치하는 방향으로 도출되었다

연간 냉방 총 사용시간이 100시간 증가37)할 때 연간 전기요금 지출

액은 02~03로 증가하며38) 냉장고의 용량이 100리터 증가할 때

05~08 증가39)하는 것으로 추정되었다 전기밥솥 1주일 평균 취사

횟수와 TV 및 영상기기 1일 사용시간은 모형(1)에서 유의한 (+)의 효

과를 갖는 것으로 나타났다 모형(1)에서 전기밥솥의 주1회 사용 증가

는 연간 전기요금 지출액의 04 증가를 TV 및 관련 영상기기의 하

루 1시간 증가는 02 증가를 야기하는 것으로 추정되었다 그러나

이 두 변수의 영향은 지역더미를 포함시킨 모형(2)와 (3)에서는 유의

하지 않게 나타난다 거주주택 면적이 1평 증가할 때 전기요금 1년 지

출액은 세 모형에서 동일하게 02 증가하는 것으로 거주인원이 1명

증가할 때 36~44 증가하는 것으로 추정되었다 아파트에 거주하는

가구는 25~33 지하층에 거주하는 가구는 181~193 기초생활

보장 수급가구와 장애인 가구는 8~105 높은 연간 전기지출액을 지

불한 것으로 추정되었다

아파트는 통상적으로 다른 주택유형에 비해 에너지 성능이 더 우수

하다고 알려져 있으므로 아파트 변수가 종속변수에 부(-)의 영향을 미

칠 것으로 기대하였으나 lt표 3gt은 이와 반대되는 결과를 보여준다

37) 여름철 하루 냉방사용시간을 1시간 증가한다면 이는 약 100시간의 연간 냉방시간이 증가한 것으로 간주할 수 있다

38) 세 모형에서 연간 냉방시간의 계수 추정치는 00000277 00000210 00000181이다

39) 세 모형에서 냉장고 용량의 계수 추정치는 00000516 00000755 00000749이다

제5장 분석 결과 47

그 이유를 본 연구 결과만으로 설명하기는 어렵지만 아마도 아파트의

전기요금 부과방식과 관련되어 있지 않을까 추측된다 가구가 실제 전

력서비스 소비를 선택할 때 실 사용량보다는 이전 지출액 즉 고지서

에 기재된 정보를 기준으로 판단할 가능성이 높다 아파트의 경우 관

리비 안에 전기요금이 포함되는 구조이고 이 전기요금에는 세대별 사

용량뿐만 아니라 주차장 승강기 등 공동사용량이 포함된다 그러나

본 분석의 종속변수는 공동사용량을 제한 가구별 소비량을 바탕으로

작성되었다 이러한 요인들이 복합되어 아파트에 거주하는 가구의 전

기요금 프론티어가 더 높다는 결과가 파생된 것으로 추측되지만 그

원인을 명확하게 파악하기 위해서는 후속 연구에서 보다 체계적 분석

이 필요할 것으로 판단된다 지하 변수의 계수가 유의한 정(+)의 값을

갖는 결과는 지상층과 비교해 채광률이 낮은 지하층은 습하고 어두워

동일한 효용 수준을 달성하기 위해서는 더 높은 전력 소비가 필요하

기 때문인 것으로 이해된다

전기요금할인가구의 프론티어가 더 높게 형성된다는 결과는 종속변

수인 ln(전기요금 1년 지출액)을 구성한 방식을 고려할 때 합리적인

결과로 판단된다 얼마나 할인을 받는지에 대한 정보가 없어 가구별

전력사용량을 토대로 종속변수를 구성하였다 따라서 전기요금할인가

구는 실제 지출 비용보다 ln(전기요금 1년 지출액)이 더 높게 형성되

었다 한편 전기요금할인가구가 보조를 받지 않은 다른 가구에 비해

전력을 더 저렴하게 인식하여 더 많이 소비하고 있을 가능성도 배제

할 수는 없다 보다 정확한 결과 해석을 위해서는 후속 연구가 필요하

다고 판단된다

소득9 변수는 고소득 가구가 대형 또는 고급 가전기기를 보유할 가

48

능성이 높다고 판단되어 포함시켰으나 세 모형 모두에서 유의하지 않

은 것으로 나타났다 모형(3)에서 현주택 거주년수 변수의 계수도 마

찬가지로 유의하지 않아 본 분석에서는 동일 주택에 거주한 기간에

따른 체득효과의 영향을 확인할 수 없었다40) 한편 지역 더미의 추정

치는 서울과 비교해 여름철 기온이 높은 남부지역(대구 울산 등)과

겨울철 기온이 낮은 강원지역은 유의한 정(+)의 효과를 비교적 기온

의 영향을 덜 받는 충청지역에서는 (-)의 효과로 나타나 기후가 전기

요금 지출에 큰 영향을 준다고 추론할 수 있게 한다

비효율성 분산()에는 거주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비

효율등급 건축연한(2010~) 변수가 세 모형 모두에서 부(-)의 영향을

주는 것으로 추정되었다 이 변수들이 평균 비효율성()에 미치는

한계효과를 식 (14)에 따라 계산하여 lt표 4gt에 제시한다41) 따라서

lt표 4gt에 제시된 설명변수() 중 lt표 3gt에서 유의하다고 나타난 거

주인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한(2010~)

의 한계효과의 의미에 대해서만 살펴보도록 하겠다

40) 현주택 거주년수의 계수추정치를 동일 주택에 거주한 기간에 따른 채득효과로 해석하기 위하여 모형(3)에 건축연한(2010~) 가구주연령 더미가 함께 포함되었다 현주택에 거주한 시기가 증가할수록 주택의 건축연한과 가구주의 연령이 높아질 수 있기에 이들의 영향을 통제하기 위함이다

41) 한계효과의 통계적 유의성을 판단하기 위해서는 부트스트랩(bootstrap)을 이용하여 표준오차를 구해야 한다 하지만 본 분석에 사용된 최대우도추정법은 수렴하지 않는 경우가 발생하여 부트스트랩 실행을 위해서는 추가적인 논의가 필요하며 재표본추출(iteration)이 모두 수렴한다고 하더라도 의미있는 결과를 얻기위해 요구되는 표본추출 회수(iteration)를 이행하기 위해서는 장시간이 걸리기에 본 분석에서는 이를 실행하지 못하였다

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

086

-00

071

-00

131

001

95

소득

1-0

191

2-0

106

3-0

381

80

0150

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

171

-00

086

-00

114

-00

146

건축연한

(201

0~)

001

470

0098

002

50-0

033

8

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

044

가구주연령

20대

-04

342

가구주연령

30대

000

16

가구주연령

40대

-00

036

가구주연령

50대

-00

037

LED

비율

-00

119

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

49

변수

( )

(1)

(2)

(3)

(4)

거주인원

-00

010

-00

011

-00

012

000

13

소득

1-0

021

8-0

016

6-0

034

70

0010

가전기기 평

균 에

너지소비효율등급

-00

019

-00

013

-00

010

-00

010

건축연한

(201

0~)

000

170

0015

000

23-0

002

3

현주택 거

주년수

000

00

주택소유여부

-00

004

가구주연령

20대

-00

395

가구주연령

30대

000

01

가구주연령

40대

-00

003

가구주연령

50대

-00

003

LED

비율

-00

011

1) 한

계 효

과의

통계

적 유

의성

을 판

단하

기 위

해서

는 b

oots

trap을

이용한

표준

오차

에 대

한 정

보가

필요하

lt표 4

gt

에 대

한 가

구특

성(

)의 한

계효

과(계

속)

50

제5장 분석 결과 51

거주인원이 증가할수록 비효율성 즉 비효율적 소비는 평균적으로

07~13만큼 감소하며 가전기기 평균 에너지소비효율등급이 1등급

증가할수록 평균적으로 09~17만큼 감소하는 것으로 추정된다 또

한 세금 공제 전 연간 총소득이 1200만원 미만인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 비효율적 소비가 평균적으로 106~382만큼 낮으며

2010년 이후에 지어진 주택에 거주하는 가구는 그렇지 않은 가구에

비해 비효율적 소비가 평균적으로 10~25만큼 낮게 나타나는 것으

로 분석된다

프론티어의 분석 결과와 종합할 때 거주인원은 최적 전력비용을 증

가시키는 요소지만 전력서비스 소비의 비효율성은 감소시키는 요인으

로 볼 수 있다 이 결과는 거주인원 수가 증가할수록 전력 소비는 증

가할 수밖에 없지만 전력서비스 소비의 행태적 효율성도 증가한다는

점에서 설명가능하다 또한 거주인원 증가로 인해 예상되는 전력비용

의 증가는 보다 에너지 절약적인 습관 채택을 유인할 가능성이 높다

한편 가전기기 평균 에너지소비효율등급의 부(-)의 효과는 에너지소

비효율등급이 높은 가전기기를 채택하는 가구일수록 전력서비스 소비

의 비효율성이 증가함을 시사한다 제3장에서 설명하였다시피 본 분

석에서 비효율성이 행태 특징과 관련됨을 고려할 때 가전기기 효율등

급의 부정적인 영향은 반등효과(rebound effect)와 관련된 것으로 짐작

된다 반등효과는 에너지효율 개선에 따라 수반되는 소비자의 행태 변

화로 인해 기대한 만큼의 절감 효과가 나타나지 않는 현상을 가리킨

다(이상준 2015)

기술적 비효율성의 분산에 대한 한계효과 추정결과에 따르면 거주

인원 소득1 가전기기 평균 에너지소비효율등급은 기술적 비효율성

의 불확실성을 줄이는 효과가 있으며 건축연한(2010~)은 불확실성을

52

증가시키는 효과를 갖는 것으로 나타난다

세 모형의 추정결과를 바탕으로 가구별 효율 지표()를 계산한

결과 분석대상 2330~2377 가구의 평균 효율 지표는 988~996로

상당히 높게 나타난다 하지만 이 결과를 바탕으로 분석대상의 가구의

전력서비스 효율성이 높다고 결론을 내리기는 어렵다 세 모형의 교란

항의 표준오차 대비 비효율성의 표준오차의 비율을 의미하는 의 값

이 002~005로 너무 낮기 때문이다42) 지금 제시된 세 모형 외에 「가

구에너지 상설표본조사」에서 가용 가능한 변수의 여러 다른 조합으로

추정을 시도하였으나 값은 큰 차이를 보이지 않았다 다만 전력서

비스 소비의 화폐환산 효용함수의 식별과 관련된 문제인지 확인하기

위해 용도별 전력서비스 소비량 변수만을 사용하여 추정하였을 때

의 값이 다소 증가하고 가구의 효율 지표 평균 역시 96로 다소 감소

한다(lt표 3gt의 모형(4) 참고)43) 결론적으로 본 연구 결과에 따르면

가구의 전력 소비 효율성이 상당히 높은 것으로 나타난다 하지만 이

를 확정하기 위해서는 추가적인 실증분석을 통하여 적정한 크기의

가 함께 제시되어야 함을 제안하는 바이다

2 기존 효율 지표와의 비교

본 절에서는 기존에 가정 부문 에너지효율을 판단하는데 자주 사용

42) 가구별 효율 지표( )가 제대로 계산되었는지 확인하기 위해 SFA 분야의 외

부 전문가의 조언에 따라 값을 확인하였다 43) 모형 (4)의 계수 및 한계효과 추정결과는 세 모형과 유사한 점도 있지만 다소 차이를

보인다 이 모형의 추정결과를 해석하기 위해서는 먼저 가 의미하는 바와 현실적인 가정인지에 대한 논의 및 제3장에서 논의된 화폐환산효용함수 설정에 사용된 가정과의 정합성에 대한 논의 등이 추가되어야만 한다

제5장 분석 결과 53

되어 온 에너지 원단위와 본 연구에서 분석한 효용 수준을 반영한 세

모형의 효율 지표( )를 비교한다44)

에너지 원단위는 IEA의 가정 부문 에너지효율 지표 정의를 고려하

여 거주면적당 전력사용량()과 거주인원당 전력사용량()을 계산

하였다 비교를 위해서 서열척도로 측정된 두 지표 간의 연관성의 크

기를 보여주는 켄달의 서열 상관계수(Kendalls rank correlation

coefficient)를 사용한다 켄달의 서열 상관계수는 표본 내 임의의 두

가구를 선택해서 각 지표를 기준으로 하는 서열을 비교하여 서열의

결과가 얼마나 합치하는지를 판단한다 켄달의 서열 상관계수 결과를

lt표 5gt에 제시한다

모형 (1) -0060 0236

모형 (2) -0048 0315

모형 (3) -0052 0288

주 1) plt01 plt005 plt001

2) 와 ( )는 독립이다

3) 거주인원당 및 거주면적당 사용량은 증가할수록 효율이 낮아짐을 의미하기에 는

제3장에서 설명한 Jondrow et al이 제안한 비효율성 추정량을 기준으로 설계되었다

lt표 5gt 와 및 의 켄달의 서열 상관계수 결과

세 모형에서 공통적으로 를 기준으로 도출된 가구의 비효율성

지표 순위는 순위와는 부(-)의 상관성을 갖는 것으로 나타나며

순위와는 정(+)의 상관성을 보이나 상관성이 높지 않은 것으로 나

44) 비록 앞 절에서 세 모형의 추정결과가 한계가 있음을 지적하였지만 이러한 비교는 향후 연구의 지침이 될 수 있을 것으로 기대한다

54

타난다45) 즉 SFA 분석을 통해 도출된 비효율성 지표와 그동안 가정

부문 에너지 소비의 효율성을 판단하는데 활용되었던 순위 지표 사이

에 상이한 관계가 있음을 제시하고 있다 에너지 원단위에 근거해서

살펴보았을 때는 전력 소비가 비교적 효율적이라고 판단되는 가구라

하더라도 전력 소비를 통해 얻고자 하는 효용 수준의 차이를 고려하

였을 때에는 효율적인 가구가 아닐 수도 있음을 내포하는 결과이다

이는 두 지표가 ldquo효율rdquo에 대한 다른 정의를 사용하기에 나타나는 결

과이며 더 나아가 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하자 하

는 정책이 에너지 원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될

경우에는 효용 극대화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한

유인을 제공하지 못할 가능성이 있음을 시사한다

및 를 기준으로 하위 10 즉 비효율성이 높은 가구

의 몇 가지 특성을 lt표 6gt에 정리한다 세 가지 기준별 차이가 크지

않은 특성도 존재하지만 거주주택 면적과 아파트의 경우에는 그

룹의 특성이 다른 두 지표 기준에 의해 분류된 그룹과는 다른 특성을

갖고 있음을 확인할 수 있다 구체적으로 어떤 가구 특성으로 인해

효율 지표 간 상이한 차이가 유발되는지는 추후 분석 및 논의가 필요

하다

45) 세 모형에서 기준 순위가 각각 기준 순위 및 기준 순위와

독립적이다는 귀무가설이 1 수준에서 기각되었다

제5장 분석 결과 55

평균 표준편차 최소값 최대값

거주주택 면적

24365 (8821) 7 61

12077 (2565) 6 23

20755 (8197) 6 61

거주인원

1644 (0641) 1 4

2322 (1233) 1 7

1009 (0092) 1 2

소득1

0 (0000) 0 0

0352 (0479) 0 1

0549 (0499) 0 1

아파트

0330 (0471) 0 1

0150 (0358) 0 1

0275 (0447) 0 1

전기요금할인가구

0 (0000) 0 0

0047 (0213) 0 1

0056 (0230) 0 1

현주택 거주년수

9609 (8294) 1 59

11300 (9799) 1 59

11974 (11223) 1 70

주 1) 모형(3)에 사용된 2333가구의 통계값이다

lt표 6gt 와 및 기준 하위 10의 가구 특성 비교

제6장 요약 및 결론 57

제6장 요약 및 결론

전력 소비 효율성 개선을 위해서는 현재의 전력 소비 효율성이 어

떠한지 정량적 평가와 분석이 선행되어야 한다 지금까지는 가정 부문

효율 정책에 대한 논의는 주로 거주면적당 전력 소비량 거주인원당

전력 소비량과 같은 거시자료를 활용한 원단위(intensity) 분석에 근거

해서 이루어졌다 원단위 지표가 개선 또는 악화되었는지 여부로 가정

부문의 전반적 효율이 개선되었는지를 판단하는데 초점을 맞춘 것이

다 그러나 원단위 지표는 거시적 차원에서 효율 변화를 손쉽게 판단

할 수 있도록 도와준다는 장점이 있지만 이 지표에는 경제주체 즉

가구가 전력 소비를 선택하는 의사결정이 제대로 반영되지 않는다는

단점이 있다 따라서 원단위 지표에 근거해서 정책이 고안될 경우 이

정책이 실제 가구 내의 전력 소비 의사결정에 의도한 방향대로 영향

을 미칠 것인지 예상하기 어렵다는 한계가 있다 따라서 효과적이고

명확한 정책 방향 설정을 위해서는 경제주체의 전력 소비 의사결정의

메커니즘을 고려하는 경제학적 논의가 필요하다

본 연구는 미시적 관점에서 경제주체(가구) 단위의 효용 극대화에

따른 최적 전력 소비 의사결정 메커니즘을 고려하여 전력 소비 비효

율성을 전력 서비스 소비를 통해 가구가 얻고자 한 효용 수준을 충족

하기 위한 최소 전기요금과 실제 전기요금의 차이로 정의하였다 그리

고 이렇게 정의된 비효율성을 에너지경제연구원에서 발표하는「가구에

너지 상설표본조사」의 제5차 조사 자료에 확률적 프론티어 방법론

(SFA Stochastic Frontier Approach)을 적용하여 추정하였다 추정한

결과를 요약하면 다음과 같다

58

전력 소비의 비효율성에 유의한 영향을 미치는 요인은 거주인원 소

득 사용하는 가전기기의 에너지소비효율등급 수준 건축연한 가구주

연령인 것으로 나타났다 가구원수가 많을수록 가전기기 에너지소비

효율등급이 낮을수록 비효율성은 감소하는 것으로 나타났다 최저소

득 그룹에 속한 가구 및 가구주 연령이 20대인 가구는 그렇지 않은

가구에 비해 전력 소비가 효율적인 것으로 분석되었다 2010년 이후

건축된 주택에 거주하는 가구는 그 이전에 건축된 주택에 거주하는

가구에 비해 전력 소비가 비효율적인 것으로 나타났다 이 결과가 시

사하는 바는 다음과 같다

가전기기 평균 에너지소비효율등급 건축연한과 같은 변수가 조사

가구의 에너지 성능 선택 행위를 반영한다고 볼 때 높은 에너지 성능

을 선택하는 사람의 전력 소비 행태는 비효율적일 수 있다는 것이다

이는 효율 향상이 전력 서비스의 가격 하락으로 이어져 소비량이 기

대한 만큼 감소하지 않는 반등 효과와 관련되는 것으로 추측된다 거

주인원이 많은 가구가 소비 효율성이 높다는 결과는 1인 가구 등 소

규모 가구 비중이 빠르게 증가하는 상황에서 소규모 가구의 전력 소

비 효율성을 높이기 위한 정책의 필요성을 뒷받침한다

SFA 분석을 토대로 도출된 가구별 효율성 지표 순위와 IEA 방식으

로 도출된 가구별 효율성 지표 순위는 약한 상관관계 또는 오히려 반

대의 관계를 갖는 것으로 나타났으며 두 방식을 기준으로 할 때 비효

율성이 높다고 분류되는 가구의 특성 역시 차이가 있는 것으로 나타

났다 이는 가정 부문의 전력 소비 효율성을 제고하는 정책이 에너지

원단위 중심의 지표 분석 결과를 바탕으로 수립될 경우에 효용 극대

화(비용 최소화)를 목적으로 하는 가구에는 적절한 유인을 제공하지

못할 수도 있음을 시사한다

제6장 요약 및 결론 59

한편 분석대상 가구의 평균 효율 지표는 989~996로 상당히 높게

나타났다 하지만 이를 확정하기 위해서는 여러 개선 과정을 거친 추

가적인 실증분석이 필요하다 먼저 교란항의 표준오차 대비 비효율성

의 표준오차의 비율이 적정한 값을 가질 수 있도록 다른 변수의 조합

및 비효율성의 분포를 다양하게 시도할 필요가 있다 또한 본 분석에

서는 LR 검증을 통하여 비효율성이 양(+)의 단방향으로 존재한다는

것을 확인하였지만 Schmidt amp Lin(1984)이 제안한 검증에 따르면

도리어 음(-)의 비대칭도(negative skewness)가 나타나 이에 대한 개선

이 필요하다 또한 효율적 자원배분에 대한 가정을 완화하여 배분적

비효율성을 고려하는 추가 분석도 의미가 있을 것으로 판단된다

본 연구는 국내 최초로 「가구에너지 상설표본조사」 자료를 경제 모

형 추정에 사용하였다는 의의를 갖는다 연구 결과를 토대로 「가구에

너지 상설표본조사」의 개선방안을 다음과 같이 제안한다 먼저 전력

소비량의 경우 월별 전력 소비량만 조사하는데 월별 전기요금 자료도

같이 조사하는 것이 자료 활용도를 높이는데 도움이 될 것이다 만약

전기요금 자료를 조사하기 어렵다면 조사가구가 주택용 전력요금제의

여러 유형 중 어떤 유형의 요금제에 가입되어 있는지를 조사하는 방

안도 고려할 필요가 있다 또한 가구 특성 조사 시 전기요금 등 에너

지요금을 할인받는 가구 특성을 고려해서 보기 문항을 설정할 필요가

있다 본 연구는 「가구에너지 상설표본조사」를 사용하여 횡단면 분석

을 시행하였으나 추후 에너지경제연구원에서 「가구에너지 상설표본

조사」의 패널자료 구축을 완료한 이후에는 본 연구에서 사용된 모형

을 패널 분석에 적용해볼 수 있을 것이다

제시된 여러 개선사항을 반영할 수 있다면 본 연구에서 제시하는

(비)효율성 지표는 기존 원단위 지표를 보완하여 효과적인 가정 부문

60

전력사용 효율 정책 수립을 위한 유용한 참고자료로 활용될 수 있을

것이라 기대된다

참고문헌 61

참고문헌

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김 지 효

現 에너지경제연구원 부연구위원

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985172정책변화 대응을 위한 에너지수요관리 정책의 법제적 기반 및 정책수단 체계화 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2015

985172ICT발전의 산업별 전력수요 영향 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

985172공동주택 에너지효율성에 대한 인식조사 연구985173 에너지경제연구원 수시연구 2014

남 수 현

現 에너지경제연구원 부연구위원

lt주요저서 및 논문gt

985172공동주택의 가구별 난방비 영향 요인 분석985173 에너지경제연구원 기본연구 2015

수시연구보고서 16-12

가정 부문 전력사용 효율성 실증 연구

2015년 12월 31일 인쇄

2015년 12월 31일 발행

저 자 김 지 효남 수 현

발행인 박 주 헌

발행처 에너지경제연구원 44543 울산광역시 중구 종가로 405-11

전화 (052)714-2114(代) 팩시밀리 (052)422-2028

등 록 1992년 12월 7일 제7호

인 쇄 (사)한국척수장애인협회 인쇄사업소 (031)424-9347

에너지경제연구원 2014 ISBN 978-89-5504-624-3 93320

파본은 교환해 드립니다 값 7000원

ISBN 978-89-5504-624-3

7000

ISBN 978-89-5504-624-3

2017-05-30

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