Can government intervention through R&D steer fossil energy consumption? Evidence from the G7 economies: A MMQR approach

기술 요약: G7 경제국의 R&D 및 화석 에너지 소비에 대한 정부 개입

문제 제기
교토 의정서, 파리 협정, COP-26과 같은 국제적인 기후 약속에도 불구하고, 온실가스 배출을 줄이고 화석 연료에서 벗어나려는 글로벌 진전은 예상보다 더디게 진행되고 있다. G7 경제국(캐나다, 프랑스, 독일, 이탈리아, 일본, 영국, 미국)은 에너지 관련 이산화탄소(CO₂) 배출량의 약 25%를 차지하며 에너지 전환을 위해 상당한 재원을 투입해 왔으나, 연구 개발(R&D)을 통한 정부 개입의 효용성은 여전히 논쟁의 대상이다. 기존 문헌들은 주로 총체적인 R&D 지출이나 재생 에너지에만 국한된 R&D에 초점을 맞추어 왔으며, 화석 에너지 부문에 할당된 공공 R&D의 구체적인 영향은 간과해 왔다. 본 연구는 공공 R&D가 G7 국가의 화석 에너지 소비(FEC)를 조절할 수 있는지 여부를 조사하고, 재생 에너지(RDR)와 화석 에너지(RDF)에 대한 지출 효과를 구분함으로써 이러한 격차를 해소하고자 한다.

연구 방법론
본 연구는 1990년부터 2023년까지 7개 G7 국가를 대상으로 하는 연간 패널 데이터를 활용한다. 종속 변수는 1인당 화석 에너지 소비(FEC)이다. 주요 설명 변수는 1인당 재생 에너지 공공 R&D 지출(RDR)과 1인당 화석 에너지 공공 R&D 지출(RDF)이다. 통제 변수로는 1인당 GDP, 재생 에너지 소비(REC), 그리고 KOF 세계화 지수를 포함한다.

실증 전략은 데이터의 특성을 해결하기 위해 엄격한 일련의 계량 경제 테스트를 채택한다.

1. 예비 진단: 분석을 통해 G7 국가 간의 횡단면 의존성(CSD)과 기울기 이질성이 존재함을 확인하였으며, 이에 따라 2세대 계량 경제 기법이 필요함을 입증하였다.
2. 정상성 및 공적분: 2세대 단위근 검정(CADF 및 CIPS)과 3세대 분위 단위근 검정(QCIPS)을 적용하여 적분 차수를 결정하였으며, 그 결과 혼합된 I(0) 및 I(1) 특성이 나타났다. 이러한 혼합된 차수와 CSD 문제를 해결하기 위해, I(0) 회귀 변수와 이질성에 강건한 Westerlund (2008) Durbin-Hausman 패널 공적분 검정을 활용하였다.
3. 핵심 추정: 주요 추정 기법은 Machado와 Silva (2019)가 개발한 모멘트 분위 회귀(MMQR) 방식이다. 이 접근법은 평균에만 집중하는 대신, FEC의 전체 조건부 분포(저소비에서 고소비 수준까지)에 걸친 R&D 지출의 이질적 효과를 포착할 수 있게 한다. 이 모델은 위치(평균) 효과와 척도(분산) 효과를 모두 고려한다.
4. 강건성 및 인과관계: 결과의 타당성은 가능 일반화 최소제곱법(FGLS)과 패널 수정 표준 오차(PCSE)를 통해 검증된다. 또한, 변수 간의 인과 방향을 확립하기 위해 Dumitrescu와 Hurlin (2012)의 패널 그랜저 비인과성 검정을 사용한다.

주요 기여
본 논문은 문헌에 세 가지 뚜렷한 기여를 한다:

1. R&D의 세분화: R&D를 총체적으로 취급하거나 재생 에너지에만 초점을 맞춘 기존 연구와 달리, 본 연구는 재생 에너지와 화석 에너지에 대한 공공 R&D 지출의 개별적인 효과를 동시에 분리하여 규명한다.
2. 분포 분석: MMQR을 활용함으로써, 본 연구는 평균 효과를 넘어 화석 에너지 집약도가 다른 수준(분위)에 따라 R&D의 영향력이 어떻게 달라지는지 밝혀내며, 정책의 효과성이 저소비 맥락과 고소비 맥락에서 어떻게 차이가 나는지를 다룬다.
3. 방법론적 엄밀성: 횡단면 의존성과 기울기 이질성이 있는 패널에 특화된 3세대 계량 경제 기법(분위 단위근 검정 및 MMQR)을 공적분 및 인과관계 검정과 함께 통합하여, G7 데이터에 대해 더욱 신뢰할 수 있는 추정 프레임워크를 제공한다.

실증 결과
MMQR 추정 결과, 화석 에너지 소비 분포 전반에 걸쳐 유의미한 이질적 효과가 나타났다:

• 재생 에너지 R&D (RDR): 재생 에너지에 대한 공공 지출은 모든 분위에서 FEC에 유의미한 음(-)의 영향을 미친다. 이러한 감소 폭은 낮은 분위(예: 10번째 분위에서 -0.243)에서 더 두드러지며, 높은 분위(예: 90번째 분위에서 -0.152)로 갈수록 점차 감소한다. 이는 녹색 혁신이 초기 화석 에너지 집약도가 낮은 맥락에서 화석 연료 의존도를 낮추는 데 가장 효과적임을 시사한다.
• 화석 에너지 R&D (RDF): 화석 에너지에 대한 공공 지출은 모든 분위에서 FEC에 양(+)의 영향을 미치며, 이러한 투자가 화석 연료 소비를 자극한다는 점을 확인시켜 준다. RDR과 마찬가지로, 이 양의 효과의 크기는 높은 분위로 이동함에 따라 감소한다(10번째 분위의 0.181에서 90번째 분위의 0.096으로).
• 통제 변수:
  • 재생 에너지 소비 (REC): FEC와 양의 상관관계를 보인다. 이는 G7 국가에서 현재 재생 에너지가 화석 연료의 대체재라기보다 보완재 역할을 하고 있음을 시사한다.
  • GDP: FEC에 양의 영향을 미치지만, 높은 분위에서는 탄력성이 감소한다. 이는 원자력 에너지 확장에 의해 주도되는 고소비 맥락에서의 상대적 탈동조화(decoupling)를 나타낸다.
  • 세계화 (KOF): FEC에 음(-)의 영향을 미치는데, 이는 에너지 집약적 산업이 개발도상국으로 외주화된 것에 기인한다.

인과관계 결과
그랜저 인과관계 검정 결과는 다음과 같다:

• RDR에서 FEC로의 단방향 인과관계.
• RDF와 FEC 사이의 양방향 인과관계. 이는 지출이 소비를 유도하고, 소비에 의해 창출된 이익이 다시 지출을 강화하는 상호작용 루프가 존재함을 의미한다.
• REC와 FEC 사이의 양방향 인과관계. 이는 재생 에너지의 간헐성 속에서 그리드 안정성을 확보하기 위한 화석 연료 백업의 필요성을 반영한다.
• GDP에서 FEC로의 단방향 인과관계(보존 가설) 및 KOF에서 FEC로의 단방향 인과관계.

의의 및 정책적 시사점
본 논문은 정부 개입을 통한 R&D가 에너지 소비 패턴을 조절하는 강력한 도구라고 결론짓는다. 연구 결과는 정책이 특정 기술을 향해 혁신을 유도할 수 있다는 "지향적 기술 변화(directed technical change)" 이론을 뒷받침한다.

저자들은 G7 정책 입안자들에게 다음과 같이 권고한다:

1. RDR 확대: 에너지 전환을 가속화하기 위해 재생 에너지 R&D 투자를 늘려야 한다.
2. RDF 재배치: 탈탄소화를 지원하기 위해 기존 화석 에너지 R&D 예산의 일부를 재생 에너지 쪽으로 점진적으로 전환해야 한다.
3. 보완성 문제 해결: 재생 에너지가 화석 연료의 대체재가 아닌 보완재로 작용하지 않도록 재정 및 구조적 정책(예: 보조금, 환경세)을 시행해야 한다.
4. 세계화 활용: 세계화가 화석 에너지 소비를 줄이는 데 기여할 수 있도록 무역 메커니즘과 탄소 국경 조정 제도를 활용해야 한다.

본 연구는 목표한 기후 목표를 달лям하기 위해 이러한 조치들이 G7 국가에 필수적이라고 주장한다. 왜냐하면 현재의 추세는 표적화된 정책 개입 없이는 재생 에너지가 화석 연료를 대체하기보다는 오히려 보완하는 경향을 보이기 때문이다.