2차 에너지산업의 기술적 효율성 국제비교 및 결정요인 분석에 관한 연구 = A Comparative Study on Technical Efficiency in the Secondary Energy Industry and a Factor Analysis for Technical Efficiency

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Amid unfavorable external conditions such as the prolonged trend of high oil prices exceeding USD 100 per barrel and the international community's tightening of regulations on climate change, it has become an important agenda for the energy industry to enhance productivity and technical efficiency to reduce both energy input and greenhouse gas emission. Since Korea is a country that depends heavily on imported energy, enhancing energy efficiency has become an imperative to reduce the cost of energy and more effectively respond to the growing global pressure to reduce greenhouse gas.

Therefore, in this study, the technical efficiency of Korea's energy industry was analyzed and compared with that of other countries including the U.S. and Europe. Also, an analysis was conducted on the factors that influence technical efficiency. Through such efforts, this study seeks to identify the technical efficiency of Korea's energy industry and suggest a solution to enhance technical efficiency, and thereby contribute to strengthening the competitiveness of Korean companies, industries, and the nation as a whole.

For this purpose, among the data on the productivity of 72 industries in 25 countries released annually by EU KLEMS, secondary energy industry related data from 1985 to 2005 were collected. Based on the collected data, the technical efficiency of the countries were analyzed, in addition to the factors that influence technical efficiency. Analysis was conducted on the secondary energy industry of the countries, and for the purpose of this study, secondary energy industry was redefined as the coke, redefined petroleum and nuclear fuel industries and the electricity, gas and water supply industries.

A stochastic frontier production model using panel data, which is a parametric analysis method, was used as the model to estimate technical efficiency. In estimating technical efficiency, the focus of analysis was placed on the inefficiency of input. Input included labor (total labor input hours), capital (compensation for capital) and energy (energy input), and total output was used for output. Also, for the analysis model, a phase 1 model that estimates technical efficiency and efficiency-determining factors through a single model was used.

According to the technical efficiency estimation results, the average technical efficiency of 16 countries changed from 0.9676 in 1985 to 0.9490 in 2005, and the average technical efficiency during the same period was 0.9636, which was close to the perfect efficiency level of 1. When the results were compared with that of Korea, Korea's average technical efficiency was 0.9820 in 1995, which was 0.0206 higher than the average technical efficiency of all countries. However, Korea's technical efficiency decreased to 0.9060, which was lower than the average technical efficiency of all countries by 0.0463. It is estimated that there are two factors attributable to this result. First, Korea's capital intensity declined at a similar rate to technical efficiency. The energy industry is an industry that is more capital intensive than labor intensive, and in this regard, a decrease in capital intensity means that technical efficiency may decrease as well. The second is currency effects. Since the Asian financial crisis of 1997, won-dollar currency rates have remained higher than the past, and currency rates were considered when labor and capital input were calculated into dollar currency for international comparison for the purpose of this study. Therefore, labor and capital input may have been underestimated, resulting in a decrease in technical efficiency figures.

A comparison between the technical efficiency of Korea and that of five countries - Japan, the U.S., France, Germany and the U.K. - showed a decrease in technical efficiency in all six countries from 1991 to 2005. In particular, since 2003, all six countries showed a steep decline. The cause is estimated as the decrease in capital ratio, increase in low quality labor and reduction in R&D investment.

To study the change in technical efficiency by period, the analysis period from 1991 to 2005 - the period for which comparable data was available - was divided into before and after the Asian financial crisis of 1997. The first half was from 1991 to 1997 and the second half was from 1997 to 2005. Among the 16 countries, 14 countries excluding Korea and Australia had an average technical efficiency of 0.9644 and the increase rate was 0.06%. The average technical efficiency in the second half was 0.9633, which was similar to that of the first half. However, the increase rate in the second half was -0.16%. Korea's average technical efficiency in the first half was 0.9824, outperforming the average of the 14 countries by 0.018, but in the second half, average technical efficiency steeply declined to 0.9505, which was 0.128 lower than the average of 14 countries. Korea posted a decrease of 0.0786 in the first half but in the second half, the decrease rate further declined to almost 1%.

To analyze the difference in technical efficiency by region, the 16 countries were categorized into three regional groups - Europe, Anglo-America and Asia. In Europe and Anglo-America, technical efficiency remained stable near 0.96. In Anglo-America, technical efficiency also remained stable, fluctuating by a small margin every year and declining slightly since 1999. However, Asia - Korea and Japan - posted a high technical efficiency close to 1 in 1985 but showed a decline every year after 1985. Since 1995, the decrease in technical efficiency became steeper. During this period, Japan's technical efficiency decreased but the minimum remained at the 0.95 range up to 2005. However, because Korea's technical efficiency decreased significantly, the average technical efficiency of the Asia region also decreased.

Lastly, to analyze the factors determining technical efficiency, the following variables

국문 초록 (Abstract)

최근 들어 배럴당 100달러가 넘는 고유가 상황 장기화, 기후변화에 대한 국제적인 규제 등의 외부환경 하에서 생산성과 기술적 효율성을 높여 에너지 투입을 줄임과 동시에 온실가스 배출량을 줄이는 것이 에너지 산업의 중요한 의제 중 하나가 되고 있다. 특히 우리나라처럼 전형적인 에너지 해외 의존국은 점점 높아져 가는 에너지 비용을 조금이라도 줄이고, 온실가스에 대한 국제적 압력을 피해가기 위해서는 에너지 생산의 효율을 높이는 것이 중요하다.

따라서 본 연구에서는 제조업 중심의 우리나라 2차 에너지 산업의 기술적 효율성을 분석하고, 유럽, 미주 등 세계 여러 나라들과 기술적 효율성의 수준을 국제 비교한 후 어떠한 요인들에 의해 기술적 효율성이 영향을 받는지를 분석하였다. 이를 통해 우리나라 2차 에너지산업 효율성의 현 위치와 기술적 효율성을 제고할 수 있는 방안을 찾아 기업, 산업, 나아가 국가 차원의 경쟁력을 높이는 데 기여하고자 한다.

이를 위해 본 연구에서는 EU KLEMS에서 매년 발표하는 전 세계 25개 국가, 72개 산업의 생산성 관련 자료를 바탕으로 1985년부터 2005년까지 21년간의 2차 에너지 산업 관련 자료를 선별하여 기술적 효율성을 국제 비교한 후, 기술적 효율성이 어떤 요인에 의해 영향을 받는지를 분석하였다. 분석 대상은 국가 단위의 2차 에너지 산업이며, 이 때 2차 에너지 산업은 72개 산업 중 석탄, 석유정제, 핵연료(coke, refined petroleum and nuclear fuel)와 전기, 가스, 물 공급(electricity, gas and water supply) 산업의 합으로 재정의하였다.

기술적 효율성 추정을 위한 모형으로는 모수적 분석방법인 패널자료를 활용한 확률적 프론티어 생산함수 모형(stochastic frontier production model)을 이용하였다. 기술적 효율성은 투입물 기준의 비효율성에 초점을 맞추고 분석을 진행하였으며, 이때 투입물은 노동(노동에 대한 보상), 자본(자본에 대한 보상)이며, 산출물은 부가가치를 사용하였다. 그리고 분석모형은 기술적 효율성과 효율성 결정요인 분석을 하나의 모형에서 추정하는 ‘한 단계 모형’을 사용하였다.

기술적 효율성을 추정한 결과, 전체 16개 국가의 기술적 효율성의 평균은 1985년에 0.9676에서 2005년에 0.9490이었고, 같은 기간 동안의 평균은 0.9636으로 완전효율적인 수준인 1에 근접했다. 이 결과를 우리나라와 비교해 보면, 우리나라는 1995년에 0.9820으로 전체 기술적 효율성 평균에 비해 0.0206만큼 높았다. 그러나 2005년에는 우리나라의 기술적 효율성이 0.9060까지 하락하면서 전체 평균에 비해 오히려 0.0463만큼 효율성이 더 낮아진 것으로 나타났다. 여기에는 두 가지 원인이 있는 것으로 추정된다. 하나는 우리나라의 자본집약도가 기술적 효율성과 비슷한 추세로 같이 하락해 왔다. 에너지 산업의 특성상 노동보다는 자본집약도가 높은 산업인데, 자본집약도가 낮아졌다면 그만큼 기술적 효율성도 함께 하락할 가능성이 높다. 두 번째는 환율 효과이다. 1997년 IMF 금융위기 이후 환율이 그 이전에 비해 높은 수준으로 유지되었는데, 본 연구에서 국제비교를 위해 노동과 자본 투입을 달러화 가치로 환산하는 과정에서 환율이 고려되었기 때문에 노동과 자본 투입량이 실제보다 과소평가되면서 기술적 효율성이 하락하는 것처럼 보이도록 영향을 미쳤을 수 있다.

일본, 미국, 프랑스, 독일, 영국 등 주요 5개국과 우리나라의 기술적 효율성을 비교한 결과, 전체적으로 6개 국가 모두 1991년부터 2005년까지 기술적 효율성이 하락하였고, 특히 2003년부터는 6개 국가 모두 기울기가 급하게 하락하였다. 그 이유는 국가별로 자본비율 감소, 저급노동의 증가, 연구개발투자 감소 등에 원인이 있는 것으로 추측된다.

기간별로 기술적 효율성 변화를 살펴보기 위해 비교 데이터가 가용한 1991년부터 2005년까지 분석기간을 우리나라 IMF 금융위기가 있었던 1997년을 기준으로 전후로 나누어 1991년부터 1997년까지를 전반기, 1997년부터 2005년까지를 후반기로 구분하여 분석해 보았다. 우리나라와 호주를 제외한 14개 국가의 전반기 기술적 효율성 평균은 0.9644, 증가율은 0.06%였는데 반해, 후반기의 기술적 효율성은 전반기와 큰 차이 없는 0.9633이었으나, 증가율은 –0.16%로 마이너스를 기록하였다. 한편, 우리나라는 전반기의 기술적 효율성 평균은 0.9824로서 전체 14개 국가의 평균보다 0.018만큼 상회하였으나, 하반기에는 크게 감소한 0.9505로 전체 평균보다 0.128만큼 낮아졌다. 증감률로 보더라도 한국은 전반기에도 증가율이 –0.0786으로서 마이너스를 기록하였는데, 하반기에는 증가율이 거의 1%에 가깝게 하락한 점이 특징적이었다.

지역별로 효율성 변화를 분석하기 위해, 16개 국가를 유럽(Europe), 영미(Anglo-America), 아시아(Asia) 등 세 그룹으로 나누어 비교해 보았다. 유럽과 영미권은 기술적 효율성이 0.96 근처에서 아래위로 변동하면서 안정적인 추세를 보였다. 영미권도 유럽과 큰 차이 없이 연도별로 등락하면서 안정세를 보이다가 1999년부터 소폭의 하락세를 기록하였다. 그러나 일본과 우리나라로 구성된 아시아는 1985년에 거의 1에 가까울 정도로 높은 기술적 효율성을 보여

목차 (Table of Contents)

• < 목 차 >
• I. 서론 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 1
• 제2절 연구의 방법 및 구성 4
• 1. 연구의 방법 4
• 2. 연구의 구성 5
• II. 선행연구에 대한 이론적 검토 7
• 제1절 생산효율성 이론의 전개 7
• 1. 효율성의 개념 7
• 2. 생산 효율성 측정 방식 9
• 3. 기술적 효율성 분석 이론 12
• 가. 전체 이론 개괄 12
• 나. 모수적 분석모형 14
• 다. 기술적 효율성 결정요인 분석 모형 23
• 제2절 선행연구 분석 26
• 1. 프론티어 생산함수를 활용한 기술적 효율성 선행연구 26
• 가. 기술적 효율성 추정에 관한 연구 26
• 나. 총요소생산성 분해와 기술적 효율성의 기여에 대한 연구 30
• 2. 기술적 효율성 결정요인에 관한 연구 32
• 3. 기술적 효율성 국제비교 및 결정요인에 관한 연구 36
• 4. 선행연구에 대한 평가 38
• III. 2차 에너지산업의 기술적 효율성 분석 41
• 제1절 분석모형 41
• 1. 분석모형 설정 41
• 2. 자료 및 변수 선정 44
• 3. 추정 결과 46
• 제2절 2차 에너지산업의 기술적 효율성 분석 49
• 1. 국가별 49
• 2. 기간별 57
• 3. 지역별 59
• IV. 2차 에너지산업의 기술적 효율성 결정요인 분석 64
• 제1절 기술적 효율성 결정요인 검정 64
• 1. 분석 모형 설정 64
• 2. 결정요인 변수 설정 64
• 가. 노동 64
• 나. 자본 65
• 다. 연구개발 투자 66
• 제2절 실증결과 분석 69
• V. 결론 73
• 제1절 연구의 요약 73
• 제2절 정책적 시사점 75
• 제3절 연구의 한계 및 향후 과제 77
• 참고문헌 79
• 1. 국내문헌 79
• 2. 국외문헌 82
• Abstract 86

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