Cap and Trade 제도 하에서 발전사업자는 탄소배출권 가격의 불확실성이라는 새로운 위험에 노출이 된다. 따라서 발전사업자가 전일 셀프스케쥴링을 실시함에 있어 전력 가격의 불확실성 뿐 아니라 탄소배출권 가격의 불확실성 또한 고려할 필요가 있다. 이에 본 논문에서는 전력 가격과 탄소 배출권 가격의 불확실성을 모두 고려한 발전사업자의 전일 셀프스케쥴링 문제를 고려하였다. 탄소배출권 시장의 거래상당 부분이 발전사업자에 의해 이루어지므로 전력 가격과 탄소 배출권 가격의 상관관계를 고려하여 셀프스케쥴링 문제를 정식화 하였다. 셀프스케쥴링의 결과로 나온 발전사업자의 기대수익과 기대수익의 변동성은 발전사업자의 위험회피정도에 따라 달라짐을 확인할 수 있었다.
온실가스의 국가감축목표 달성을 위한 시장 메커니즘의 핵심수단으로서 2015년 1월부터 국내에서도 배출권거래제가 시행되고 있다. 배출권 거래의 초기 거래실적은 해외사례에서도 높지 않은 편이지만, 성공적인 정책으로 발전되도록 배출권 시장이 보다 활성화될 필요가 있다. 이를 위해서는 현재 제1차 계획기간의 3개 이행연도별로 세분화되어 있지 않은 배출권 가격에 대해 적절한 가격 시그널이 마련되어야 한다. 이자율의 기간구조 개념과 선물가격 산정 방법인 보유비용 모델을 이용해 이행연도별 배출권 가격 산정 방법을 제시함으로써, 가격발견기능에 관한 시장 참여자의 합리적 기대 형성과 거래시장 활성화에 기여하고자 한다.
배출권 가격의 다변량 시계열자료를 이용하는 국내외 선행연구들은 모두 공통적으로 내생변수가 네 개 이내이며, 분석기간에서 가격자료에 왜곡이 발생한 2006년 4월~6월까지의 데이터를 포함하고 있다. 본 연구는 유럽 배출권 가격의 시계열자료를 분석하되, 내생변수를 다섯 개 이상으로 확장하였으며, 분석기간도 일간자료의 경우 비교적 신뢰성이 확보된 제2단계 기간의 자료(즉, 2008년 4월 21일~2010년 3월 31일)를 대상으로 하였고, 경제변수들을 내생변수로 포함하는 월간 자료를 추가로 분석하였다. 분석 방법은 그래프 이론과 구조적 벡터오차수정모형(SVECM)을 이용하였다. 본 연구 결과는 다음과 같이 요약된다. 첫째, 일간 자료에서 배출권 가격에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 오일가격, 전력가격, 가스가격의 순으로 나타났다. 둘째, 일간 자료에서 배출권 가격이 전력가격에 전가된다는 기존의 이론이 최근 데이터에서도 입증되었다. 셋째, 일간 자료에서 그래프 분석 결과 브렌트유 가격이 인과흐름에서 중요한 중간 매체 역할을 수행하여 배출권 가격${\rightarrow}$브렌트유 가격${\rightarrow}$석탄/가스가격${\rightarrow}$전력가격으로 이어지는 인과흐름이 파악되었으며, 배출권거래소간에는 EEX 선물${\rightarrow}$BlueNext 선물${\rightarrow}$ECX 선물로 이어지는 인과흐름이 발견되었다. 마지막으로 월간 자료에서는 유로 산업생산지수와 영국 재무성증권90일물 금리, 유로 생산자물가지수 등 경제변수들이 배출권 가격에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이것은 배출권 가격의 주요 결정요인으로 경제변수들을 포함시킬 수 있는 가능성을 보여주었다.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제22권3호
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pp.401-412
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2011
본 연구는 벡터오차수정모형을 이용하여 유럽 탄소배출권 현물가격의 일간 시계열자료를 분석한다. 내생변수로는 탄소배출권가격 이외에 오일가격, 천연가스가격, 전력가격, 석탄가격 등 모두 5개 변수를 고려하며, 분석기간은 유럽 배출권가격의 왜곡이 발생한 제1단계 기간 (2005~2007년)을 피해 제2단계 기간 (2008년 4월 21일~2010년 3월 31일)을 대상으로 하였다. 시계열변수의 안정성 및 공적분 검정 결과, 모든 변수들이 단위근을 갖으며 또한 공적분 벡터가 존재하는 것으로 나타나서 분석모형으로서 벡터자기회귀모형 대신에 벡터오차수정모형을 채택하였다. 분석결과, (1) 오일, 천연가스, 전력 등의 가격이 배출권가격에 대해 원인으로 작용하는 그랜저인과관계가 존재하였다. (2) 충격 반응분석에서 배출권가격은 오일가격의 외생적 충격에 대해 가장 크게 반응하였고, 석탄가격의 충격에 대해서는 초기 상승 후 하락, 전력가격과 천연가스가격의 충격에 대해서는 초기 상승 후 음 (-)으로 감소하는 반응을 보였다. (3) 예측오차 분산분해 분석에서 배출권가격에 대해 가장 큰 영향을 주는 요인은 초기 (3기)에는 오일가격>석탄가격>천연가스가격>전력가격의 순이었으나 이후 (20기)에는 전력가격>오일가격>석탄가격>천연가스가격의 순으로 나타났다.
배출권거래제에서는 할당된 배출권과 상쇄배출권을 의무준수에 이용할 수 있으며, 가격차이가 존재하면서 대체가능한 상품의 존재는 의무준수에 수반되는 총 비용을 줄일 수 있는 기회이면서 차익거래의 기회로 작용한다. 본 연구는 EU ETS의 Phase 2 전 기간을 대상으로 할당 배출권인 EUA와 상쇄배출권인 sCER 간의 가격 영향 요인을 각각 살펴보고, 두 유닛간의 차격차이를 의미하는 스프레드의 발생원인 및 결정 요인을 AR-GARCH 모형을 사용해 분석하였다. 분석결과 EUA와 sCER은 EU ETS를 중심으로 공통적인 가격 영향 요인과 상이한 가격 영향요인이 존재하는 것으로 나타났다. EUA와 sCER은 석탄가격(-), 금융위기(-)와 같은 에너지와 경제변수, 제도 운영변수에 대해서는 공통적인 영향을 받지만, 전력가격, CER 사용제한과 같은 정책변수, EUA와 ERU간의 가격차 등에 대해서는 서로 다른 영향을 받는 것으로 분석되었다. 에너지가격이 상승할 경우 탄소배출권 가격의 스프레드가 넓어지는 경향을 나타내었고, 특히 석유 가격과 전력 가격의 변동은 탄소배출권 가격의 변동 폭을 크게 하는 것으로 분석되었다. 한편, EUA와 ERU의 가격 차이가 커질수록 스프레드가 넓어지는 현상을 나타냈는데, 이러한 결과는 EU ETS의 운영상 특징으로 인해 EUA와 ERU의 가격차이가 sCER의 가격과 음(-)의 관계를 갖는 것으로 판단된다. 본 연구는 EU ETS의 Phase 2를 전 기간을 대상으로 탄소배출권 가격 스프레드의 변동 원인을 실증 분석하여, 2012년도에 EUA와 sCER의 스프레드가 급속히 증가하는 원인을 설명했다는 의의를 갖는다. 아울러 이러한 원인들이 대부분 정책적인 변화라는 측면에서 향후 우리나라에서 도입예정인 ETS에 대해서도 에너지 가격 등의 구조적인 요인들과 함께 정책적인 측면도 가격 변동의 주요 원인이 될 수 있다는 점을 간접적으로 설명하였다.
유럽배출권가래시장(EU ETS)과 Nord Pool에서 거래되고 있는 탄소배출권 가격자료를 이용하여 일물일가법칙 만족 여부를 검정하였다. 이를 위해 단위근 검정방법과 공적분 검정방법을 이용하였고, 인과성 분석, 충격반응분석과 분산분해 분석을 통해 두 시장간의 동태적 움직임을 분석하였다. 분석 결과 두 시장간 국제 배출권 가격 사이에는 일물일가의 법칙이 성립하며, EU ETS가 Nord Pool의 가격을 선도(lead)하고 EU ETS의 가격이 Nord Pool 가격의 움직임에 영향을 주는 것으로 분석되었다. 또한 Nord Pool은 자체 시장과 타 시장의 변동 모두에 큰 영향을 받는 시장인 반면, EU ETS는 외부의 충격에 큰 영향을 받지 않는 시장으로 분석되었다. 향후 유럽 지역에서의 배출권 시장이 EU ETS를 중심으로 통합되어 하나의 배출권 시장을 형성할 것으로 예측된다.
국내 배출권 시장에서는 시장안정화 조치 발동에도 불구하고 배출권 가격의 불확실성 문제가 지속적으로 대두되고 있다. 그리고 2021년 10월 정부가 발표한 2030 감축목표 상향안을 고려해볼 때 배출권 가격의 불확실성 완화를 위한 실질적인 대안 마련의 필요성이 높아지고 있다. 본 연구는 배출권 시장의 가격 불확실성 완화 수단인 가격상하한제가 배출량과 감축비용에 미치는 정량적인 영향을 살펴본다. 분석을 위한 주요 시나리오는 탄소세, 배출권거래제, 가격상하한제하 배출권거래제 3가지로 구분되며, 배출량 불확실성을 반영하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 기반으로 비교 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다: 1) 상하한제 도입 시에는 다른 시나리오 대비 현저히 낮은 감축비용으로 배출목표를 달성할 수 있다. 상향된 감축목표에서는 0.1%의 초과배출이 발생할 수 있으나 상하한 간격이 넓은 경우 안정적인 목표달성이 가능하다. 2) 이월을 제한할수록 감축비용은 상승한다. 이는 이월 제한 정책이 기간 간 효율성을 저해하여 비용효과적인 감축을 어렵게 만들기 때문이다. 3) 상하한제하에서 정부의 배출권 순구매량이 발생해도 순수입은 양이 될 수 있다. 정부는 배출권을 상한가에서 판매하고 하한가에서 구매하기 때문이다.
정부의 녹색성장기본법(안)에 따라 총량제한 배출권 거래제가 도입될 예정이므로, 배출규제에 대응한 전력시장의 제도적 대응이 요구된다. 본 논문은 배출비용을 감안한 발전원가를 평가하고, 전력시장이 현 비용입찰시장(CBP)의 형태를 유지한다는 전제하에 배출규제에 따른 전력시장가격의 영향을 분석하였다. 배출비용을 감안하더라도 전원별 급전우선순위는 변화하지 않으므로 비용최소화를 위한 전략은 기존 발전패턴을 유지하고 배출권을 구입하는 전략이 된다. 그러나 전기요금 안정화를 위한 발전회사의 수익 규제는 연료전환을 유도하여 배출감축에는 기여하지만, 발전비용 및 전력시장가격을 다소 상승시키게 된다. 한편 발전회사에 대한 수익규제는 배출권시장의 수급여건을 변화시키게 되므로, 전력시장과 배출권시장의 운영, 분석 및 규제에 대한 일원화된 체제의 필요성을 강하게 시사한다.
본 연구는 탄소배출권거래시 할당과 관련한 방법론 중 경매할당에 관한 연구로, 실험경제 방식을 이용하여, 가격결정방식간의 효율성을 비교하였다. 가격결정방식 중 단일가격 결정방식과 복수가격 결정방식에 대한 효율성을 비교하기에 앞서 무상할당, 일률배분 할당, 경매할당에 대한 배출권 가격분포를 분석함으로써, 경매할당이 불완전경쟁 체제하에서 시장수렴면에서 우월함을 입증하였다. Buckley et al.(2004) 연구에서 적용한 실험방식을 활용하여 거래상황을 설계하였으며, 실험결과, 단일가격 결정방식이 효율성 면에서 우월한 것으로 나타났다. 특히, 단일가격 결정방식은 시장참여자들이 승자의 저주(winner's curse)를 회피할 수 있기 때문에 시장참여자들이 보다 과감하게 입찰에 응함으로써, 배출권거래 운영자에게 한계저감비용에 대한 정보를 쉽게 노출시킨다는 점에서 거래운영을 용이하게 하는 이점이 있는 것으로 나타났다. 그러나, 경매수익 면에서는 단일가격 결정방식이 복수가격 결정방식보다 우월하다는 결론을 내리기에는 통계적 유의성이 확보되지 않았다.
배출권거래제는 시장 친화적 온실가스 감축 정책이지만 단기적으로는 기업들에게 추가적인 비용을 야기한다. 이 비용에 대한 정교한 예측은 기업이 직면한 불확실성을 줄이고, 나아가 거래제의 안정적 조기 안착을 돕는다. 본 연구는 배출량이 가장 많은 업종인 발전 에너지 업종의 2016-17년 예상 배출권 구입비용을 추산한다. '제7차 전력수급기본계획' 상의 전력수급량 전망치를 근거로 전력시뮬레이션 모형 M-Core을 이용하여 전망한 온실가스 예상 배출량과 '온실가스 배출권거래제 제1차 계획기간(2015년~2017년) 국가 배출권 할당계획'에 나타난 발전 에너지 업종 할당량을 이용하여 해당 업종의 배출권 과부족분을 추정하였다. 그 결과 2016년은 무상할당량이 예상배출량을, 2017년에는 예상배출량이 무상할당량을 초과하는 것으로 나타났으며, 배출권 가격이 1만원~2만원/톤인 경우 배출권 구입비용이 약 700억~1,400억원이 될것으로 전망되었다. 그리고 CO2 비용이 변동비에 포함된다는 가정 하에서, 배출권 가격이 8만원/톤을 초과하는 경우에 석탄화력발전과 LNG발전 간 급전순위 변동이 발생하는 것으로 확인되었다. 이는 2만원 이하의 현재 배출권 가격 수준으로는 배출권거래제의 목적인 석탄화력발전 대체를 달성할 수 없음을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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