A continuous increase in energy consumption by economic agents would raise the problem of agents’ gradual dependence on the energy sector―including their vulnerability to the sector’s volatility and shocks―that require agents’ systemic management of energy savings and efficient conservation, in order to relieve the structural fragility of their relationship with energy. Over the last fifty years, Korea has transformed its international status from that of a recipient of international aid, to an OECD member and donor country, but this resource-intensive growth seems to be causing the worrying situation that Korea has been one of the top-ten energy-consuming nations on the globe, and the industrial sector has consumed most of the nation’s energy expenditures. Korea has the additional constraints of having to import its major fuels―crude oil and natural gas―from overseas, and having a high level of dependence on international trade for its economic growth. Therefore, Korea has an inherent economic and political rationale for driving its industrial sectors to strive for the effective and efficient utilization of its energy resources, under circumstances of deepening global warming, and tightening international regulations for environmental protection, such as overall reductions in greenhouse gas emissions.
This dissertation proposes several interrelated research questions on the impacts of energy sources, industries sensitive to energy supplies, and an industrial policy, from the perspective of the heavy industrial consumption of Korea’s energy resources. The first essay raises two research questions: Which energy source is most influential in affecting the trade of other industries? Which industries are most susceptible to the breakdown of energy supply and demand? The second essay poses questions on the energy-shock spreading industries: Which industries are sensitive to the shocks associated with energy trades, and influential in spreading the shocks to other sectors? How are these bridge industries structured? The last essay presents a policy question regarding industries’ efforts to reduce their dependence on energy sectors: How can they achieve the composite efficiency of energy savings, and minimize emissions of the greenhouse gases that contribute to industrial growth?
The first essay focuses on the identification of the influential energy sources, and the corresponding industries that are sensitive to the halt of the energy supply-demand chain, using a simulation analysis on a dataset of 161 Korean industries over three years (2010 to 2012). The second essay analyzes the industries that are vulnerable to energy trade shocks and are influential in spreading shocks to other businesses, and the group structures of these bridge industries through a series of complementary methods (e.g., network analysis, principal component analysis, cluster analysis, and others). Using statistical analyses of Malmquist productivity analysis and panel regression, the last essay investigates the positive impacts of Korean industries’ composite efficiency on their productivity, as the industries’ undertake voluntary improvements on their energy management, relative to their considerable contribution to Korea’s heavy energy consumption.
The first essay implements the simulation of energy trade suspension and finds that the petroleum and electricity energy industries are most critical for taking this impact, and the metal, raw material, and several service industries are the ones most sensitive to shocks from more than two energy sources. The second essay performs a chain of complementary methods and demonstrates that few energy, service, and raw material industries spread the trade shocks from energy sources, and they are members of two groups in the four clusters. The last essay executes the Malmquist productivity analysis for composite efficiency and several estimations using linear regression of panel data. This research demonstrates that the composite efficiency and the relative efficiency can have positive impacts on productivity, but technical efficiency does not have a significant influence on growth rates.
These three interrelated studies propose policy guidelines for identifying the critical energy sources that can shock other industries, by halting their supply and demand, the bridging industries that can be fragile to this shock, and spread this impact to other businesses, and the economic rationale of industries’ composite efficiency as a contribution to their productivity. In particular, industrial investment in the R & D of energy technologies and efficient production facilities could be one of the innovation factors for industries and companies to enable them to structurally and continually reduce their production costs, with government assistance for undertaking environmental protection and sustainable development measures.
This dissertation has several limitations regarding the generalization of its findings and the restricted methodology of using a short-term analysis of a Korea-specific sample. Further research would investigate international firms’ long-term productivity effects resulting from efficiency and the factors/obstacles associated with improving efficiency, because companies utilize energy sources and energy technologies. This analysis of the relationship among companies’ composite efficiency, performances, and other factors, could surmount the restricted applicability of the present top-down approach, by offering detailed implications for practical and behavioral changes in energy supply and demand.
경제적 주체의 지속적인 에너지 소비의 증가는 에너지 부문의 변동성과 충격이 다른 비(非)에너지 부문에 쉽게 전파되는 것과 같은 에너지 의존성 문제를 야기한다. 이러한 에너지 거래의 구조적 취약성을 해소하기 위해 에너지 절약 및 효율적 전환과 같은 구조적 측면의 관리가 필요하다. 한국은 지난 50여년 간 압축경제 성장으로 국제 원조의 수혜국에서 OECD가입국이자 원조 공여국으로 변모했지만, 이러한 자원 집약적 발전은 세계 10대 에너지 과소비 국가이자 산업 부문이 에너지 자원을 가장 많이 소비하는 에너지 비효율 상황을 초래했다. 또한 원유와 가스 등 주요 연료를 해외로부터 수입하며 국제 무역거래에 의존적인 어려운 조건에 직면해 있다. 그러므로, 한국은 산업 부문이 에너지 자원을 보다 효율적으로 활용하는 것이 사회경제적으로 중요하며, 점점 심화되는 지구 온난화와 환경 파괴에 대한 국제 규제 강화와 같은 세계적 여건에 부합하는 선택이다.
본 학위논문은 에너지 자원의 산업 영향력과 에너지 거래에 취약한 산업의 식별, 한국 산업의 에너지 활용 효율화 정책에 대한 상호 관련된 연구 질문을 제안한다. 첫 번째 논문은 에너지 부문의 산업 영향력에 대해 “산업 간 영향력이 가장 큰 에너지 자원은 무엇인가?”, “이에 상응하듯 어떠한 산업이 에너지 수요-공급의 중단에 취약한 가?”의 두 가지 연구질문을 논의한다. 두 번째 논문은 이러한 에너지 거래의 충격을 쉽게 전파하는 산업에 관해 “어떠한 산업이 에너지 거래의 중단 충격에 취약하면서, 다른 산업에 쉽게 그 충격을 전달시키는 가?”, “이러한 충격 전파 산업들은 구조적으로 어떠한 분포나 특징을 가지는 가?”의 두 가지 연구질문을 다룬다. 마지막 논문은 한국 산업의 에너지 부문에 대한 의존성을 낮출 수 있는 산업 정책에 대해 “에너지 절감과 온실가스 배출을 동시에 최소화하려는 산업의 복합 효율성이 현실적으로 산업의 성장에 기여하는가?”의 연구질문을 논의한다.
첫 번째 논문은 영향력 있는 에너지 산업을 식별하는 데 초점을 맞춰, 2010-2012년 161개 한국 산업에 대해 개별 에너지원의 수요-공급 중단 simulation으로 분석해 에너지원별 그리고 전반적으로 에너지원의 거래 정지 충격에 취약한 산업들을 파악한다. 두 번째 논문은 에너지 거래 중단 충격에 취약하면서 그 충격을 쉽게 다른 산업에 전파하는 영향산업들을 평가하고 그 구조적 분포를 포착하기 위해 산업 간 거래의 network analysis, principal component analysis, TOPSIS 등 여러 방법론을 연결해 산업 영향력 점수를 측정하며, 클러스터 분석과 클러스터 간 차이의 통계적 검정을 통해 핵심 산업군을 파악했다. 세 번째 논문은 Malmquist 생산성 분석과 panel regression의 2단계 분석을 통해 에너지 소비와 이산화탄소 배출을 동시에 최소화하려는 산업의 복합 효율성 노력이 실제 생산성으로 연결되는 지 통계적으로 검정했다.
첫 번째 논문은 6개 에너지원의 수요 및 공급 거래 중단의 simulation 분석에 따라, 연도별 산업 간 거래 충격 영향력이 높은 에너지 산업(예: 석유, 전력)과 2개 이상 에너지 산업의 거래 중단에 쉽게 충격을 받는 산업(예: 원자재 산업)을 파악했다. 두 번째 논문은 이러한 simulation 결과와 산업 간 거래영향력의 주요 변수(예: weighted network centralities)를 활용해 PCA, TOPSIS 등 보완적 방법론으로 분석한 결과, 에너지 산업의 거래 충격에 민감하면서 그 충격을 쉽게 다른 산업에 전파하는 2개 산업군을 포착했다. 마지막 논문은 산업별 에너지 및 환경 복합 효율성을 MEA로 분석하고, 이러한 효율성의 산업별 최종 성장율에 대해 panel regression을 수행한 결과, 전체 효율성과 상대적 효율성의 긍정적 생산성 효과를 확인했으며, 기술적 진보에 따른 생산성 효과는 통계적으로 유의하지 않았다.
이러한 일련의 연구는 어떠한 에너지원이 수요-공급 거래 관계에서 산업 전반적으로 가장 영향력이 있으며, 에너지 거래에 의존적이면서 다른 산업에 거래 충격을 전파하는 영향 산업을 식별하고, 산업의 복합 효율성이 최종 성장률에 기여함을 계량적으로 확인한다. 특히 본 연구는 산업 전반적으로 영향력 있는 에너지원의 파악, 에너지 수요-공급 관리가 우선적으로 필요한 산업의 평가, 경제성에 근거한 산업의 에너지-환경 효율성의 실현가능성과 같은 한국 산업의 에너지 과소비 상황에 대한 정책의 구체적 시사점을 제시할 수 있다. 더불어, 환경 보호를 감안한 지속가능한 발전이 요구되는 상황에서, 친환경 에너지 활용 기술과 효율적인 생산설비를 위한 산업의 에너지 R&D투자가 산업 비용을 구조적이면서 지속적으로 낮추는 혁신요인 임을 제안한다.
그럼에도 불구하고, 본 학위논문은 한국 산업의 단기간 데이터를 통한 분석으로서 결과와 방법론의 일반화에 일정한 한계가 있다. 기업이 에너지 자원과 관련 기술을 활용하는 산업의 현실을 고려할 때, 후속 연구는 기업의 수준에서 에너지 효율성을 이끄는 기업의 장기적 생산성 효과와 효율성의 촉진/장애 요인에 대해 여러 국가의 데이터를 활용해 분석할 필요가 있다. 본 학위 논문이 논의한 산업 수준의 top-down approach을 넘어서서, 향후 연구가 bottom-up 수준과 같이 기업 단위의 에너지-환경 복합 효율성과 결정요인 및 그 성과 간 관계에 대해 분석한다면, 에너지 공급-소비의 실질적인 행태 변화에 대해 보다 일반화 가능한 시사점을 제시할 수 있을 것이다.
