불확실성하에서의 의사결정 이론에 기초한 에너지 및 기후경제 모형 방법론

황인창 한국환경경제학회, 한국자원경제학회 ( 구 한국환경경제학회 ) 2017 한국환경경제학회 학술발표논문집 Vol.2017 No.하계

에너지 및 기후변화 정책을 수립하는데 있어 경제모형은 중요한 역할을 한다. 자원의 효율적인 사용에 관한 경제이론을 바탕으로 공공의 정책을 평가하고 나아가야 할 방향을 제시할 수 있기 때문이다. 개인의 의사결정뿐 아니라 공공의 의사결정에서 불확실성은 중요한 영향을 미친다. 최근 학계를 중심으로 에너지 및 기후변화 문제와 관련하여 불확실성이 모형의 결과에 미치는 영향이 강조되고 있으며, 몇몇 모형들에서는 불확실성을 명시적으로 반영하고 있다. 그러나 국내에서 사용하고 있는 에너지 및 기후경제 모형의 경우 대체로 결정론적인 분석 틀을 사용하고 있어 에너지 및 기후변화 문제가 갖고 있는 불확실성을 반영하지 못한다는 문제점이 있다. 발생 가능한 다양한 경우에 대해서도 견고한 의사결정의 중요성이 강조되고 있다는 측면에서도 불확실성 분석의 필요성은 더욱 커지고 있다. 이에 이 논문은 불확실성 분석에 관한 이론을 검토하고, 이론에 근거해 불확실성과 관련한 에너지 및 기후경제 모형의 최근 연구결과를 분석하며, 국내 모형들이 불확실성 분석을 수행할 수 있는 방법을 제안한다. 또한 수치모형 응용으로서 FUND 모형을 불확실성을 반영해 수정한 후 국내 기후변화 피해비용을 분석하였다. 이 논문은 에너지 및 기후경제 모형과 관련하여 불확실성 분석 관련 내용을 종합적으로 검토하고 향후 국내 모형에서 적용할 수 있는 방안을 제시한다는 점에서 기여하는 바가 있다. Uncertainty is central to energy and climate policy. A growing number of literature show that almost all components of energy and climate models are, to some extent, uncertain and that the effect of uncertainty on the model outputs, in turn policy recommendations, is significantly large. Most existing energy and climate-economy models developed and used in Korea, however, do not take uncertainty into account explicitly. Rather, many models conduct a deterministic analysis or do a simple (limited) sensitivity analysis. In order to help social planners to make more robust decisions (across various plausible situations) on energy and climate change issues, an uncertainty analysis should be conducted. As a first step, this paper reviews the theory of decision making under uncertainty and the method for addressing uncertainty of existing probabilistic energy and climate-economy models. In addition, the paper proposes a strategy to apply an uncertainty analysis to energy and climate-economy models used in Korea. Applying the uncertainty analysis techniques, this paper revises the FUND model and investigates the impacts of climate change in Korea.

백워드 설계 모형을 적용한 기술교과 ‘신ㆍ 재생 에너지’ 단원 수업 설계 방안 및 효과

이동수,윤지아,허혜연,함형인,김기수 한국실과교육연구학회 2021 실과교육연구 Vol.27 No.4

이 연구의 목적은 교과 지식과 수행의 연계를 중시하고 학습자의 이해를 중심으로 교육과정을 운영 하는 백워드(Backward) 설계 모형에 기반한 기술 교과 ‘신ㆍ재생 에너지’ 단원을 설계하는 것이다. 이를 달성하기 위해 준비-개발-검증-개선의 단계를 거쳐 ‘신ㆍ재생 에너지’ 단원을 설계하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 준비 단계에서는 2015 개정 교육과정 및 12종 ‘기술ㆍ가정’ 교과서를 분석하고, 백워드 설계와 관련된 문헌을 고찰하여 백워드 설계에 기반한 단원 구성의 기초를 마련하였다. 둘째, 개발 단계에서는 백워드 설계의 3단계 절차에 따라 ‘신ㆍ재생 에너지’ 단원을 설계하였다. 1단 계인 ‘바라는 결과 확인하기’ 단계에서는 기술적 지식, 기술적 사고, 기술적 능력으로 나누어 바라는 결 과를 구체적으로 제시하였다. 2단계인 ‘수용 가능한 증거 결정하기’ 단계에서는 ‘GRASPS’요소를 활용 하여 두 가지의 수행 과제(신ㆍ재생 에너지 홍보 브로셔 제작하기, 우리 지역에 적합한 신ㆍ재생 에너지 활용 방안 제안하기)를 개발하고, 각 수행 과제에 대한 루브릭을 개발하였다. 3단계인 ‘학습 경험과 수업 계획하기’ 단계에서는 ‘WHERETO’ 요소를 활용하여 ‘신ㆍ재생 에너지’ 단원의 수업(총 10차시)를 계 획하였다. 셋째, 검증 단계에서는 ‘신ㆍ재생 에너지’ 설계안에 대한 전문가 타당도 검증 및 G광역시 A중학교 학생 159명을 대상으로 시범 적용하여 현장 적합도를 검증하였다. 넷째, 개선 단계에서는 검증 단계에서 이루어진 시범 적용 결과와 전문가 타당도 결과를 바탕으로 기술 교과 ‘신ㆍ재생 에너지’ 단원 수업 설계안과 학생용 자료를 수정ㆍ보완하였다. The purpose of this study is to design the ‘renewable energy’ chapter of technology subject based on the backward design model that emphasizes the connection between subject knowledge and performance, which also manages the curriculum centered on the learner’s understanding. In order to achieve the purpose of the research, the ‘renewable energy’ unit was designed throughout the stages of preparation – development – verification - improvement. The results of this study are as follows. First, in the preparation stage, the ‘2015 revised National Curriculum’, 12 types of 'technology /home-economics' textbooks, studieds related ‘Backward Design’ were analyzed. Second, in the development stage, the ‘Renewable energy’ chapter was designed according to the three-step procedure of backward design. First-step(Confirming the desired result), desired results were presented by sparating them into technical knowledge, technical thinking, and technical ability. Second-step(Determining acceptable evidence), ‘GRASPS’ elements were applied to develop task and presented a rubric for such as 'produce renewable energy promotional brochures' and 'proposal of suitable renewable energy utilization for our region'. Third-step(planning for learning experiences and lessons), total 10 lessons were planned by utilizing the ‘WHERETO’ element. Third, in the verification stage, based on the ‘renewable energy’ design plan, the implications for the program were derived by verifying the validity of experts and applying it on a pilot basis to students of G city A middle school. Fourth, in the improvement stage, based on the pilot application results and expert validity results made in the verification stage, lesson design plan and student materials were completed.

동적 패널 모형을 이용한 재생에너지 정책의 OECD 국가 재생에너지 보급 효과 분석

김은성,허은녕 한국환경경제학회 2016 자원·환경경제연구 Vol.20 No.2

To achieve the socially optimum level of renewable generation, governments should design renewable policies to induce renewable technologies competitive with conventional generation technologies. And to do that, it is needed to understand how each policy has been effective in promoting renewables for power sector. In most of the literatures, there are two key limitations that they did not considered autocorrelation problem using the amount of generation from renewables as a dependent variable and technology innovation which needs to be preceded technology adoption. In this study, I try to overcome these two problems by using dynamic panel model and adding an additional variable for technology innovation. According to the result, FIT has been effective rather than RPS in promoting renewables for generation and I found the possibility that the counterintuitive results which commonly appeared in existing studies might be due to the two limitations mentioned above. 기후변화 대응 및 에너지 안보를 위해 세계 각국에서는 다양한 재생에너지 보급 정책을 수립, 시행하고 있다. 재생에너지 정책이 재생에너지 확산에 미치는 영향을 분석하는 많은 선행연구들에서는 종속변수로 재생에너지 발전량을 사용하고 있는데 자기상관(autocorrelation) 문제의 발생 가능성에도 불구하고 정태적 모형을 쓰고 있다는 점, 기술채택에 선행되어야 하는 기술혁신의 영향을 고려하지 않았다는 점에서 한계점을 지닌다. 본 연구에서는 동적 패널 모형(dynamic panel model)을 이용하고 기술혁신 변수를 추가함으로써 위의 두 한계점을 극복하고자 하였다. 분석 결과 FIT가 RPS보다 재생에너지 보급에 보다 효과적임을 알 수 있고, 재생에너지 기술혁신 또한 재생에너지 확대에 긍정적으로 기여한다는 사실을 밝혀내었다. 또한 이 결과를 바탕으로 기존 선행연구에서 공통적으로 직관과 어긋난 결과를 도출한 데에는 위의 두 한계점이 원인일 수 있다는 가능성을 확인하였다.

에너지바우처 이용자의 취약한 주거환경과 에너지빈곤의 관계: 패널로짓 분석

이정민,김진석 한국보건사회연구원 2025 보건사회연구 Vol.45 No.2

본 연구는 에너지복지 제도 중 에너지바우처 이용자의 취약한 주거환경과 에너지빈곤 경험 여부와의 상관관계를 분석함으로 에너지복지 관련 정책의 수립에 주민의 주거환경을 고려할 필요성이 있음을 확인하는 것을 목적으로 한다. 에너지바우처 이용자의 주거환경과 에너지빈곤의 관계를 파악하기 위하여 한국복지패널조사의 13차(2017년)~17차(2021년) 자료 중 에너지바우처 이용 경험이 있는 1,127명의 가구주를 대상으로 패널로짓 임의효과 모형을 분석하였다. 에너지빈곤 경험 여부를 종속변수로 하고, 독립변수는 에너지빈곤에 영향을 미치는 취약한 주거환경(주택유형, 난방시설, 주택의 물리적 환경)으로 설정하였다. 이외에 에너지빈곤에 영향을 미칠 수 있는 소득, 주거면적, 가구원 수, 점유형태, 거주지역을 통제하였다. 분석 결과, 에너지효율이 낮은 취약한 주거환경에 거주하는 에너지바우처 이용자는 그렇지 않은 이용자에 비해 에너지빈곤을 경험할 확률이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 에너지복지 정책은 에너지비용 지원을 넘어 주거환경의 에너지 효율성을 높이는 지원으로 확대할 필요가 있음을 제안하였다. This study aimed to examine the relationship between inadequate residential environment factors and energy poverty among energy voucher users by analyzing data from the 13th (2017) to the 17th (2021) waves of the Korean Welfare Panel Study. A panel logit random effects model was applied to 1,127 households with experience using energy vouchers. The study employed energy poverty as the dependent variable and considered vulnerable housing factors―such as housing type, heating type, and physical housing environment―as independent variables. Control variables included income, residential area, household size, occupancy type, and region. The analysis revealed that energy voucher users residing in housing with poor energy efficiency were more likely to experience energy poverty compared to those in better residential conditions. Based on these findings, the study suggests that energy welfare policies should extend beyond financial support for energy costs to include measures that enhance the energy efficiency of housing environments.

국내 태양광 및 풍력발전 보급 양상 분석 및 전망: 혁신확산 모형을 중심으로

우종률,이혜정,허성윤 한국에너지학회 2022 에너지공학 Vol.31 No.1

탄소중립 달성 과정에서 에너지 부문 내 재생에너지의 역할은 더욱 중요해지고 있다. 그러나 국내의 경우 도전 적인 중장기 보급 목표와는 달리 재생에너지 보급 실적은 주요국에 비해 저조한 상황이다. 본 연구는 국내 전환 부문 내 재생에너지, 그 중에서도 정책적으로 초점이 되는 태양광과 풍력발전 설비용량의 보급양상을 분석하고 국가 주요 계획 내 보급 목표 달성 여부를 점검한다. 신재생에너지 보급통계의 연도별 신재생에너지 보급용량 자료를 바탕으로 연평균성장률, 추세분석, 로지스틱 성장모형, 배스 확산모형을 적용 및 분석하였다. 분석 결과, 여러 모형 중 배스 확산모형이 국내 태양광 및 풍력발전 확대 양상을 설명하는 데 있어 가장 우수한 것으로 나 타났다. 2050년까지의 국내 태양광 및 풍력 발전설비 확대 양상을 전망한 결과 태양광은 국가 주요 계획 상 보 급목표를 달성하는 반면 풍력은 그렇지 못할 것으로 전망되어, 향후 풍력발전 관련 정책을 보다 활성화할 필요 가 있는 것으로 나타났다.

편의 보정 비모수 추정 기법을 이용한 에너지 수요 예측

김지현(Jihyun Kim),정민수(Minsoo Jeong) 한국자료분석학회 2021 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.23 No.5

에너지 수요에 대한 예측은 그 중요성으로 인해 지금까지 많은 연구자들의 관심을 받아왔다. 이러한 에너지 수요의 전망은 향후 더욱 더 중요해질 것으로 예상하지만 모형을 기반으로 하는 예측에는 다양한 불확실성이 존재할 수 있다. 예를 들어 예측에는 예측모형의 불완전성으로 인한 불확실성이 존재할 수 있고, 또한 예측모형에서 사용되는 설명변수의 불확실성에서 오는 불확실성도 존재할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 다양한 불확실성들을 보정할 수 있는 기법들을 제시하고, 이러한 기법들을 적용한 비모수 추정 모형을 이용하여 장기 에너지 수요를 예측하였다. 에너지 예측시 편의를 발생시킬 수 있는 여러 가지 다양한 요인이 존재하는데, 본 연구에서는 먼저 GDP 등의 설명변수 예측에서 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위한 비모수 기법을 제시하고 적용하였다. 또한 비모수 비선형적인 모형을 추정할 때 발생하는 편의를 추가적으로 보정하여 보다 개선된 추정값을 얻을 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제시한 예측 방법과 예측치는 다른 예측모형과의 상호검증과 보완을 통해 에너지 장기 수요전망의 효율성을 높이는데 기여할 것으로 기대한다. Forecasting energy demand has so far attracted the attention of many researchers because of its importance. Although the forecast of energy demand is expected to become more important in the future, there are various sources of uncertainty in the model-based forecast. For example, in forecasting, there may be uncertainty due to the incompleteness of the forecasting model itself. Furthermore, there may also be uncertainty resulting from the uncertainty in the forecast of the explanatory variables used in the forecasting model. In this paper, we first propose a nonparametric bias correction method which can be applied to reduce errors in the explanatory variable forecast. Then, we further adjust the biases arising in nonlinear nonparametric estimation to obtain more accurate forecast values. We expect that our forecasting method will contribute to enhance the robustness and efficiency of the long-term energy consumption forecasting through the comparison and mutual verification with other forecasting models.

물-에너지-식량 연계와 삼각딜레마 : Mohtar와 Daher 모형의 적용과 확장

김창수(Kim, Chang-Soo) 한국지방정부학회 2020 지방정부연구 Vol.23 No.4

이 연구에서는 물, 에너지 그리고 식량 간의 삼각딜레마를 분석하고 Mohtar와 Daher 모형을 적용하여 우리나라 나름의 분석틀을 제안하고자 하였다. 우선 물 위기와 에너지 위기, 식량 위기라는 세 가지 제약요인을 전제하였을 때 발생 가능한 문제점들을 분석해보았다. 첫째, 물 위기라는 제약요인을 전제하고 발생할 수 있는 트릴레마 문제를 분석했는데, 2015년 가을 중부지방 가뭄 때에 발전용수 공급에 우선순위를 두면서 농업용수 배분에 문제가 나타났다. 둘째, 에너지 위기라는 제약요인을 전제하고 발생할 수 있는 상충관계를 분석했는데, 해수담수화 시설로 인해 물 위기는 극복할 수 있지만, 식량 요소인 어장에 피해가 발생할 수 있었다. 이와 비슷하게 문재인 정부에서는 재생에너지 공급을 위해 농지와 산림을 파괴시킨 사례가 있었다. 셋째, 식량 위기라는 제약요인을 전제하고 발생할 수 있는 상충관계를 분석했는데, 우리나라에서는 흔치 않은 경우이다. 그러나 외국에서는 지하수를 고갈시켜가며 재배한 옥수수로 바이오에너지를 생산하면서 상충관계를 초래하는 사례가 있었다. 결국 우리나라에서는 주로 물 위기와 에너지 위기라는 제약요인에 의해 다양한 문제가 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 우리나라의 지속가능한 발전을 위해서는 물, 에너지 그리고 식량 부문의 연계성에 대한 고려가 무엇보다 중요하며, 이를 위한 통합 입법과 통합 거버넌스가 필요한 것으로 나타났다. The purpose of this study is to analyze water-energy-food nexus trilemma and to find out suitable nexus strategies using adequate framework based on Mohtar and Daher Model. In this study, possible problematic outcomes are analyzed under the circumstances where water, energy, and food crisis are acting as constraint factors. Firstly, predictable outcomes of water-energy-food nexus trilemma under water crisis were analyzed. One example of this would be allocating scarce water resources to power plants and farmlands. Secondly, the outcomes of trilemma under energy crisis were analyzed. Seawater desalination is one example. Seawater desalination plants help people overcome water crisis. However, it can damage fisheries. Thirdly, the outcomes of trilemma under food crisis were analyzed. It is a rare case in Korea, but still dilemmas between stock-breeding and water conservation can happen. In conclusion, water-energy-food nexus approach is the key to sustainable development in Korea. However, governmental agencies in Korea lack cooperation due to the sectionalism among them, and Korea needs integrated legal foundations and governance to achieve the goal of sustainable development. Therefore, I suggest WEF nexus approach be implemented based on the integrated legal foundations and cooperative governance.

이중차분모형에 의한 에너지바우처 효과성 평가 - 저소득층 노인가구 중심으로 -

박명지 한국정책학회 2022 한국정책학회보 Vol.31 No.2

This study aims to assess the impact of energy voucher on the energy consumption of the low income and old aged population. Using quasi-experiment method, difference-in-difference, it specifically measures the magnitude of changes in energy expenditure. The result shows that the treated group spent more money than the control group in energy consumption, and the effects was sustained for three consecutive years. It is noticeable that the magnitude of change is close to the amount of benefits provided through the voucher. It provides the evidence that the newly implemented energy voucher policy improves energy poverty conditions of the vulnerable population. The evidence also shows that the poor have not used the proper level of energy for a living. 본 연구는 2015년 처음 시행된 에너지바우처 정책이 저소득층 노인가구의 에너지 소비에 미치는 영향을 분석하고 있다. 빈곤층에 대한 에너지 관련 지원이 규모 측면이나 수혜자의 사용 측면에서 실효성이 낮았기 때문에, 준현금성 성격의 바우처 제도는 저소득층의 적정에너지 사용에 기여도가 높을 것으로 기대되었다. 본 논문에서는 한국복지패널 데이터와 이중차분 모형을 사용하여 에너지바우처 시행으로 실제 취약계층의 에너지 지출이 유의미하게 증가하였는지 추정하였다. 분석결과 에너지바우처를 수급한 가구의 에너지지출이 비수급 가구대비 더 크게 증가한 것으로 나타났다. 이 수치는 통계적으로 유의미하였으며 지출 증가 효과는 시행 3년차까지도 지속되는 것으로 나타났다. 특히, 에너지 추가 지출이 바우처 한도액 수준만큼 증가하여 그 동안 저소득 노인가구가 적정에너지를 사용하지 못하였음을 보여준다.

수요체계모형을 이용한 우리나라의 1차 에너지 수요 추정 연구

김지환,김윤경 재단법인 에너지경제연구원 2024 에너지경제연구 Vol.23 No.1

2021년 기준으로 94.8%의 에너지수입의존도를 갖는 우리나라는 과거 30여년간 계속 이 수준을 유지하고 있다. 이에 본 연구에서는 1차에너지에 대한 수요 양상이 바뀌고 있다는 점을 밝히고자 1차 에너지원을 대상으로 2단계 수요체계 모형을 이용해 석탄, 원유, 천연가스를 포함한 에너지원과 노동, 기타투입재 간의 수요체계를 추정하였다. 추정결과에 따르면 1998년 이전 기간에서는 모든 재화에 대해 자기가격탄력성이 유의한 양의 값으로 나타났으며, 총산출에 대해서도 모두 양의 값을 보였다. 1999년 이후 기간에서는 모든 재화의 자기가격 탄력성이 음의 값을 보이며, 총산출에 대해서는 양의 값을 갖는 것으로 나타났다. 1차 에너지원에 대한 추정 결과를 보면, 연료용 석유를 전력으로 대체하면서 기저전원을 담당하는 석탄과 원유간의 교차가격탄력성이 유의한 양의 값으로 나타났다. 일반적으로 에너지에 대한 수요는 전력이나 석유제품과 같은 전환에너지를 대상으로 하므로 전환에너지를 생산하기 위한 1차 에너지의 가격 변동을 체감하기는 쉽지 않다. 우리나라와 같이 에너지수입의존도가 높은 나라에게 1차 에너지의 가격 변동은 정부의 정책 노력으로 완화시키기 어려우므로 더 큰 위험으로 나타나게 된다. 이에 시기에 따라서 바뀌고 있는 1차 에너지에 대한 수요체계를 검토하면서 위험을 완화할 수 있는 대책을 마련하는 것이 필요하다.

에너지 절감형 돈사 모델 개발 : 시험용 돈사 및 에너지 모델 설계

김성헌 ( Seong-heon Kim ),이시영 ( Si-young Lee ),권진경 ( Jin-kyung Kwon ),김형권 ( Hyung-kweon Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

축산물은 인류 식생활에 있어서 양질의 단백질 공급원일 뿐만 아니라 맛과 영양학적 가치로 인해 소비량이 꾸준히 증가하고 있다. 우리나라는 지리·기후적 특성으로 인해 축산업이 발달한 유럽 및 오세아니아, 미주국가들에 비해 단위 면적당 겨울철 열환경 관리에 소비되는 에너지가 매우 높은 편이다. 국내 축산업에서의 연간 에너지 소비량은 약 48만 TOE에 달하며, 이 중 온풍기 및 보일러 등과 같은 난방설비의 비중이 약 80%로 가장 높다. 또한 냉방 시스템이 설치된 대규모 공장형 돈사의 보급이 늘어남에 따라 에너지 소비량은 더 크게 증가할 것으로 판단된다. 특히 돼지는 열환경에 민감한 가축이므로 돈사의 에너지 효율 향상을 위한 단열 및 난방 구조 개선 등에 관한 연구의 추진이 필요하다. 본 연구는 에너지 절감형 파일럿 돈사 모델을 구축하기 위한 기초연구로, 파일럿 돈사 모형과 에너지 모델을 설계하는 데에 목적을 둔다. 파일럿 돈사의 규격은 가로 3.1m, 세로 4.1m, 높이 4m이며, 사육실 바닥을 지면으로부터 0.8m를 띄우고 격자형 그레이팅을 설치하여 피트를 구성하였다. 그레이팅 상부에 돼지 개체의 발열, 하부에 열 발생 및 가스환경 조성을 위한 공간을 마련하였다. 단열재로는 지붕과 벽에 각각 두께가 150mm, 100mm인 난연 2급의 샌드위치판넬(EPS)을 사용하였다. 또한 에너지 모델을 검증하기 위해 지붕과 벽에는 열관류 센서를, 돈사 내외부에는 온습도 센서를 각각 설치하였다. 에너지 모델은 Heat Balance Method를 기반으로 작성하였고 EnergyPlus22를 이용하여 시뮬레이션하였다. 여기서 에너지 모델의 입력값은 돈사 건물(지붕, 벽, 바닥)의 열전도도, 돈사 내부(돼지, 조명, 각종 장비)에서 발생하는 열, 그리고 환기율로 구성하였다. 시험용 돈사 모형과 에너지 모델은 실증시험을 통해 성능을 평가하고 문제점을 보완하여 시나리오별 에너지 소비량을 최소화하는 적정 단열재 두께 및 최적 환기량을 산정할 예정이다.