에너지경제연구  제 15 권 제 1 호

Korean Energy Economic Review

Volume 15, Number 1, March 2016 : pp. 33~57

컨조인트 방법을 이용한 국산 바이오디젤의

비시장가치 추정*

원두환**․김형건***

요 약

지속가능한 에너지 확보와 지구환경 개선을 위한 연구 개발은 전 세계적으로 중요한 사안이다. 바이오디젤은 이런 문제들의 심각성을 경감시킬 수 있는 하나의 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 국산 바이오디젤의 사용으로 발생하는 다양한 비시장가치를 컨조인트법을 이용하여 추정해보았다. 전국 수송용 경유를 BD5, BD20, BD100으로 대체했을 때의 사회적 가치는 각각 2,242억 원, 3,343억 원, 7,601억 원으로 나타났고 국산 원료를 이용했을 때 2,860억 원의 편익이 부가적으로 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 국산 바이오디젤의 가치는 환경 보존, 에너지 안보, 국내 농업과 농촌사회의 보호에 대한 지불의사액으로부터 비롯된다고 할 수 있다.

주요 단어 : 바이오디젤, 컨조인트법, 비시장가치, 에너지

경제학문헌목록 주제분류：Q21, Q42

* 본 논문은 에너지경제연구원 연구보고서「바이오에너지산업 육성을 통한 FTA 대응전략 연구-바이오연료의 비시장가치 평가(2008)」의 일부 내용을 발췌하여 수정․보완한 논문입니다. 본 논문의 개선을 위해서 많은 조언을 하여 주신 익명의 심사위원님들께 감사드립니다.

** 에너지경제연구원 책임연구원 (주저자). doohwan@keei.re.kr

*** 에너지경제연구원 책임연구원 (교신저자). kimhyunggun@keei.re.kr

Ⅰ. 서      론

에너지경제연구 ●  제 15권 제 1 호

오늘날 에너지 자원의 안정적인 수급과 환경오염 문제는 전 세계가 당면한 과제이다. 원유 수급을 100% 해외에 의존하고, 이산화탄소 10대 배출국에 속하는 우리나라는 국제 유가 상승과 온실가스 감축 문제들을 해결하기 위한 노력이 다른 어떤 나라보다도 시급히 요구된다. 그 해결책의 한 방법은 화석연료를 대체할 친환경 연료인 신재생에너지를 개발 및 보급하는 것이다(배정환, 2006).

바이오디젤 사업은 우리나라 신재생에너지 개발 사업의 일부분으로 시범보급 사업단계를 거쳐 시장을 확대중이다. 바이오디젤은 일반 경유를 대체하여 사용할 수 있기 때문에, 경유 연소로 발생하는 환경오염 물질(분진(PM), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등)을 탁월하게 저감할 수 있다(Boyd et al., 2004). 이러한 물질들은 공기와 물을 통해 강과 호수를 오염시키고 농산물 생산에 악영향을 주는 산성비의 원인이 되고 있다. 또 바이오디젤은 경유 특유의 독한 냄새가 없고, 친환경적으로 빠르게 분해된다는 장점이 있어 기름유출사고 발생으로 인한 토양 및 수자원 오염의 위험을 낮출 수 있다. 이와 함께 국산원료를 이용하여 바이오디젤 생산을 한다면 에너지 국산화를 통한 에너지 안보를 높일 수 있으며, 시장개방을 통해 어려움을 겪고 있는 국내 농가에 새로운 작물재배와 판로확보를 마련해 주게 되어 농가 소득에도 도움이 될 수 있다. 또 국산 원료로 주목받고 있는 유채의 경우 봄철 농촌의 미관 향상에 도움을 주어 관광 효과까지 낼 수 있다(삼성경제연구소, 2006; 미래농정연구원, 2005).

컨조인트 방법을 이용한 국산 바이오디젤의 비시장가치 추정

바이오디젤의 사용으로 발생하는 다양한 사회적 편익들은 눈에 쉽게 보이지는 않고, 시장에서 거래가 되지 않기 때문에 그 가치를 측정하는 것은 쉽지 않다(Jeanty and Hitzhusen, 2007). 본 연구는 국산원료를 이용한 바이오디젤의 보급으로 발생할 수 있는 사회적 편익, 즉 가치가 어느 정도 되는지 비시장가치법(non-market valuation methods)을 이용하여 추정함으로써, 국내 바이오디젤사업에 대한 비용-편익 분석(cost-benefit analysis)에 유용한 정보를 제공하고자 한다.

Carson (2000)에 의하면 비시장적인 가치를 고려하지 않은 비용-편익 분석은 심각한 편의(bias)를 일으킬 수 있다고 한다.

본 연구는 바이오디젤의 사회적 가치를 경유 소비자들이 바이오디젤을 사용하기 위해서 추가적으로 지불하고자하는 지불의사액(willinness to pay)을 통해서 추정할 것이다. 이와 더불어 국산 유채를 이용하여 바이오디젤을 생산하는 것에 대해서 얼마만큼의 가치를 두는지 함께 추정한다.

이 논문은 다음과 같이 구성된다. 다음 장에서는 바이오디젤과 국내 바이오디젤 시장의 현황에 대해서 기술하고 바이오디젤의 가치에 대한 선행연구를 살펴본다. 제Ⅲ장에서는 비시장가치 방법론과 컨조인트법 분석모형을 제시하고, 제Ⅳ장에서는 계량분석 결과를 정리하고 해석한다. 마지막 제Ⅴ장에서는 논문의 전체 내용을 요약하고 결론을 내린다.

Ⅱ. 바이오디젤과 국내 바이오디젤 사업 현황

1. 바이오디젤

바이오디젤을 생산하기 위해서는 촉매와 알코올을 이용하여 특정한 온도와 압력에서 글리세린(glycerine)과 바이오디젤(methyl esters)을 만들어 낸다. 바이오디젤 생산에 사용되는 연료로 동식물에서 추출되는 모든 종류의 기름을 사용할 수 있으나, 현재 대부분 식물성 기름을 이용하고 있다. 바이오디젤의 원료 식물 종류는 각 나라의 지리적 기후나 토양에 따라 다르다(한국환경정책․평가연구원, 2007). 북유럽에서는 유채(rapeseed), 미국에서는 대두(soybean), 적도지역을 중심으로 야자기름(palm oil)이 바이오디젤 생산의 주원료이다. 코코넛과 해바라기도 널리 이용되는 원료 중에 하나이다.

촉매로는 주로 sodium, potassium hydroxide가 주로 쓰인다.

글리세린은 화장품, 제약, 페인트, 담배, 식품 등 그 용도가 다양해 사용가치가 높다.

바이오디젤은 일반 경유와 혼합하여 주로 사용되는데 혼합비율에 따라 BD5(바이오디젤 5% ＋ 일반 경유 95%), BD20(바이오디젤 20% ＋ 일반 경유 80%), BD100(바이오디젤 100%) 등으로 나뉜다. 바이오디젤을 경유차량에 연료로 사용하기 위해서는 따로 엔진을 개조할 필요가 없다. 또 기존 주유소 사업망을 통해 바이오디젤을 공급할 수 있어서 바이오디젤 보급에 대한 사회적 비용이 상대적으로 적다.

100% 순수 바이오디젤을 이용할 경우에는 아직까지 안정성에 대한 논란이 있으나 20% 미만으로 일반 경유와 혼용해서 사용할 경우에는 아무 문제가 없는 것으로 보고되고 있다.

바이오디젤의 사용으로 인해 화석연료의 사용을 줄이게 되고 이것은 곧 온실가스 배출 저감으로 이어진다(USDA, 1998). 또 경유 연소시에 배출되는 오염가스를 줄일 수 있고, 경유 특유의 냄새를 저감할 수 있다. 그리고 바이오

<표 1>  바이오디젤의 오염물질 저감 효과

(단위 : %)

	종 류	바이오디젤
		BD100	BD20	BD5
대기오염 감소	일산화탄소 (Carbon monoxide)	-43.2	-12.6	-3.2
	탄화수소 (Hydrocarbon)	-56.3	-11.0	-6.3
	분진 (Particulates)	-55.4	-18.0	-4.5
	질소산화물1) (Nitrogen oxides)	+5.8	+1.2	+0.2
	황산화물 (Sulfur oxides)	-100.0	-20.0	-5.0
	그 외 공해 (Formaldehyde, Benzene)	-75.0	-15.0	-3.0
온실가스 감소	이산화탄소 (CO2)	-75.0	-15.0	-3.0
냄새 감소	경유연소에 발생하는 특유의 매캐한 냄새 감소	-50.0	-10.0	-3.0
친환경적 비독성	석유보다 독성 적고 분해 빠름. 친환경적 안전 분해	100% 자정 정화	환경친화적 분해 20% 향상	환경친화적 분해 5% 향상

주 : 1) 바이오디젤의 혼합비율이 높아질수록 대부분의 배출 가스는 감소되나 NOx는 약간 증가할 수 있음. 그러나 여기에 대한 논쟁은 아직 진행중임(Proc et al., 2006).

자료 : USDA. 1998. “Life Cycle Inventory of Biodiesel and Petroleum Diesel for Use in an Urban Bus.” NREL/SR-580-24089 UC Category 1503.

디젤은 빠르게 자연 분해되기 때문에 기름유출 사고시 발생할 수 있는 토양 및 수자원 오염에 대한 위험도를 낮출 수 있다.

바이오디젤의 환경적 효과는 혼합비율에 따라 달라진다(Boyd et al., 2004). <표 1>은 일반 경유 대비 바이오디젤 혼합비율에 따른 오염물질 저감 효과를 보여준다.

2. 국내 바이오디젤 산업 현황

우리나라 바이오디젤 산업의 발전단계는 2002년부터 시작된 시범보급 단계를 거쳐 2006년부터 상용화 단계에 이르렀다(에너지경제연구원, 2007). 시범보급 단계에서 BD20을 수도권과 전라도 지역의 관공서 차량을 대상으로 공급하였다.

2006년부터는 바이오디젤의 상용화 단계로 정유사와 지식경제부 간의 자발적 협약으로 정유사가 바이오디젤을 5% 이내로 혼합할 수 있도록 하여 현재 BD0.5가 판매되고 있다. 2007년 바이오디젤 생산업체는 15군데로 생산능력은 연간 60만 톤이고, 실제 생산량은 9만 톤 정도이다.

현재 주유소에서 판매되고 있는 경유는 BD0.5로 바이오디젤이 0.5% 혼합되어야 하지만, 바이오디젤의 공급량이 부족하여 실제 혼합비율은 0.5% 미만으로 매우 소량이다. 따라서 현재 공급되는 바이오디젤로는 사회적 효과를 얻기 어렵다. 또 대부분의 소비자들은 바이오디젤이 혼합된다는 사실을 인지하지 못하고 있다.

우리나라 바이오디젤의 생산원료는 대부분 대두유가 주종을 이루고 있고 팜유와 재활용 식용유도 일부 사용되고 있다. 최근 국내 바이오디젤 시장이 활성화되자 국내 원료작물의 생산․공급에 대한 필요성이 대두되어 2007년부터 유휴농지 및 겨울철 이모작 지역을 이용하여 바이오디젤 원료용으로 유채를 시범재배하고 있다(배정환, 2006). 현재 경남, 전남, 제주도에 각각 500ha씩 총 1,500ha에 유채가 시범 재배되고 있으며 1ha당 경관직불제 170만 원을 보조하고 있다.

유채재배를 통해 바이오디젤 원료를 국내에서 수급하여 바이오디젤을 생산함으로써 에너지의 국산화를 일부 실현할 수 있고 석유수입을 대체하는 효과가 있다. 또 농촌에는 농가수입을 창출하고 관상용으로 지역관광발전에 크게 도움을 줄 수 있다는 장점이 있다(미래농정연구원, 2005).

3. 바이오디젤의 가치 평가에 대한 선행 연구

삼성경제연구소 (2006)의 연구에 의하면 1% 바이오디젤(BD1)의 사용으로 온실가스 저감 효과의 가치는 16.8백만 달러에 달한다. 대기 오염저감 효과에 있어서도 사회적 편익이 15.8백만 달러 발생한다고 보고하고 있다. 또 국내원료를 이용할 경우 에너지 해외의존도 감소를 통한 에너지 안보 효과가 있다고 한다.

배정환 (2006)의 연구에서는 시나리오별로 국산 바이오디젤 공급 잠재량을 최소 10만 kℓ에서 최대 132만 kℓ로 추산하였고, 이에 의한 총 사회적 가치를 석유대체편익, 이산화탄소 저감편익, 대기오염물질 감소편익, 경관보전 효과, 부산물 편익 등으로 구분하여 최소 1,231억 원에서 최대 14,564억 원으로 추정하였다.

한국환경정책․평가연구원 (2007)도 일반경유를 바이오디젤로 교체할 경우 저감되는 대기오염물질과 CO2의 저감 효과를 EU에서 사용하는 단위당 피해비용과 CO2의 배출권 가격을 이용하여 환경개선 효과를 분석하였는데, BD5가 의무화될 경우 4,641억 원, BD20의 경우 12,748억 원, BD100에서는 24,405억 원의 대기환경 개선 효과가 있는 것으로 추정되었다.

이들 연구들은 사회적 효과를 추정하는데 있어서 소비자들의 효용에 기반을 둔 방법을 사용하기보다는 바이오디젤 생산으로 인한 원유 수입대체, 부산물 생산에 의한 가치, 그리고 해외시장의 가치 지수들을 한국 시장에 전이(benefit transfer)하는 방법으로 바이오디젤의 가치를 추정하였다. 그러나 수입대체 또는 부산물에 의한 부가가치 창출은 우리가 찾고자 하는 바이오디젤의 비시장가치가 아니다. 또 Rosenberger and Loomis (2003)에 의하면 비시장 가치를 추정하기 위해서 다른 나라 또는 지역의 연구 결과를 이용할 때는 계수조정이 필요하나 위의 연구에서는 여기에 대한 논의가 전혀 없다. 따라서 추정된 비시장가치들이 얼마나 대한민국 실정에 맞게 정확하게 추정되었는지 알 수가 없다.

비시장가치법을 이용하여 바이오디젤의 가치에 대한 연구는 Jeanty and Hitzhusen (2007)에 의해서 수행되었는데, 연구 방법은 이중 양분형 조건부가치법(double-bounded dichotomous choice contingent valuation model : DBDC CVM)을 이용하였다. 미국 오하이오 주 거주자들의 BD20에 대한 지불의사액을 이용하여 바이오디젤의 대기환경 개선 및 CO2 저감 효과에 대한 비시장가치를 추정하였다. 이 연구에서 경유 가격 대비 바이오디젤에 대한 한계지불의사액은 갤런당(per gallon) 9센트에서 31센트 정도로 추정되었다. 그러나 조건부가치법을 썼기 때문에 BD5와 BD100에 대한 가치를 동시에 추정할 수 없고, 원료에 대한 비시장가치에 대해서는 연구되지 않았다.

본 연구에서는 조건부가치법의 단점을 극복하고 국산 원료에 대한 비시장 가치를 동시에 추정하기 위해서 컨조인트법을 이용하였다.

Ⅲ. 컨조인트법 및 실험설계

1. 컨조인트법

우리나라에서는 바이오디젤에 대한 시장이 활성화되어 있지 않고 보조금 지급으로 인해 바이오디젤가격이 왜곡되어 있기 때문에 현시선호법(revealed preference methods)을 이용하여 바이오디젤의 사회적 가치를 분석하는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서 진술선호법(stated preference methods)을 이용하기 위해서 실험설계를 통하여 소비자들에게 가상적 시장을 제시하고 소비자들의 선택을 분석함으로써 바이오디젤의 비시장가치를 추정할 것이다.

진술선호법의 한 방법인 컨조인트법은 어떤 재화의 가치를 추정할 때 재화의 다양한 속성의 조합을 제시함으로써 각 속성에 대한 가치를 추정하는 방법이다(Adamowicz et al., 1994). 조건부가치법(contingent valuation method : CVM)은 가치측정 대상의 속성을 변화시킬 수 없기 때문에 다양한 속성을 가진 재화의 각 속성별 가치를 추정하고자할 경우 그 적용이 쉽지 않다. 반면 컨조인트법은 재화의 속성을 다양하게 변화시킴으로써 속성별로 가치를 추정할 수 있다(Brown, 2003). 예를 들어, 국산 원료 바이오디젤과 수입 원료 바이오디젤에 대해서 가치를 알아보기 위해 조건부가치법은 각각의 질문을 따로 해야 되지만 컨조인트법에서는 원료의 종류를 하나의 속성으로 하여 여러 가지 조합의 바이오디젤을 만들어 낼 수 있다.

2. 실험설계 및 설문조사

컨조인트법을 이용하기 위해서는 설문지를 작성하고 실험설계를 해야 한다.  컨조인트법을 통하여 가치를 추정하기 위해서는 적절한 금액을 설문에 제시하는 것이 매우 중요한 일이다. 제시 금액이 너무 높거나 낮다면 질문에 대한 응답이 한 쪽으로 편향될 가능성이 높기 때문에 계량모형을 적용할 때 편향된 결과를 얻을 수 있다. 따라서 적절한 제시금액을 찾기 위해 사전조사(pre-test)를 설문지 작성을 위해서 실시하였다.

사전조사의 대상자는 자가운전자들로, 총 32부의 응답을 받을 수 있었다. 사전조사에서 바이오디젤에 대한 지불의사액을 물었는데, 일반 경유가격(1리터에 1,500원)을 제시하여 수입 원료를 이용한 바이오디젤(BD20)과 국산 원료를 이용한 바이오디젤(BD20)의 가격을 기입하여 제시하도록 하였다. 일반경유를 비교대상으로 하는 이유는, 구하고자 하는 국산 바이오디젤의 비시장 가치가 일반 경유에는 포함되지 않고 응답자들에게 실생활의 비교대상을 제시

응답자에게 바이오디젤에 대한 가격 정보를 전혀 제공하지 않고 개방식(open ended question)으로 금액을 입력하도록 한 이유는 연구자가 어떤 가격을 제시한다면 응답자의 순수 지불의사액이 제시된 가격에 영향을 받을 수 있기 때문이다(Haab and McConnell, 2000).

<표 2>  사전조사 결과

변 수	설 명	Mean	Min	Max
Diesel	디젤 자동차 소유자 1, 휘발유 자동차 0	0.46	0	1
Age	나이	38.81	21	60
Sex	남자 1, 여자 0	0.62	0	1
Imported BD20	수입 원료를 이용한 BD20 가격	1,369	800	1,600
Domestic BD20	국산 원료를 이용한 BD20의 가격	1,444	900	1,800

하여 가치평가에 관한 인지의 부담을 덜어주기 위함이다. 따라서 일반 경유와 국산 바이오디젤의 가격 차이를 추정한다면 그것이 바로 국산 바이오디젤의 비시장가치가 될 수 있다. 사전조사의 결과는 <표 2>에 정리되어 있다.

응답자들은 BD20에 대하여 평균적으로 1리터당 1,369원을 제시하였고, 국산 유채를 이용한 BD20의 가격은 최소 900원에서 최대 1,800원까지 평균 1,444원이었다. 일반 경유의 가격을 1,500원이라고 제시했음에도 불구하고 바이오디젤에 대한 평균 지불의사액은 원료의 국산 여부와 관계없이 1,500원 이하로 형성되었다. 바이오디젤의 지불의사액이 낮게 나온 데는 여러 가지 원인이 있을 수 있다. 첫째, 대다수의 응답자가 바이오디젤을 사용해본 경험이 없어서 새로운 연료에 대한 불안감의 표출일 수가 있다. 두 번째로 바이오디젤의 생산원가에 대한 정보를 제공하지 않았기 때문에 바이오디젤의 생산 비용에 대한 고려를 전혀 하지 않고 자신이 원하는 낮은 가격을 적었을 수 있다. 셋째로, 급등하는 경유가격에 대한 불만을 표출할 수도 있다. 2008년 연초만 하더라도 1,400원 대의 경유 가격이 국제 유가 상승과 더불어 지속적으로 상승하고 있기 때문에, 경유를 대체할 수 있는 바이오디젤이 낮은 가격으로 공급되었으면 하는 기대심리가 반영되었을 수도 있다. 그러나 응답자들이 바이오디젤이 일반 경유에 비해 기술적으로 완벽하게 대체된다는 사실과 바이오디젤의 생산원가가 경유에 비해 비싸다는 사실을 안다면 바이오디젤에 대한 지불의사액은 일반경유보다 크거나 같을 것이다.

6명의 응답자가 바이오디젤의 가격을 1,000원 이하로 적어내어 전체적인 평균에 영향을 주었다. 이들의 응답을 제외하고 26개의 응답을 평균하면 BD20의 가격은 1,468원 국산 BD20의 가격은 1,539원에 이른다.

물론 새로운 물건을 쓴다는 불안감으로 인해서 마이너스 WTP를 보여줄 수도 있다.

사전조사에서 또 한 가지 주목할 점은 응답자들이 국산 유채를 이용하여 생산한 바이오디젤에 대해서 더 높은 가치를 주고 있다는 것이다. 국산 바이오디젤의 평균 지불의사액이 수입산 바이오디젤보다 약 77원 정도 높게 나타났다. 이것은 국내 유채를 이용하여 바이오디젤을 생산할 때 발생하는 비시장 효과에 대한 응답자들의 지불의사액이라고 할 수 있을 것이다.

컨조인트법을 이용하여 국산 바이오디젤의 비시장가치를 세세히 추정하기 위해서는 각각의 속성을 분해해서 실험설계를 해야 하나 속성의 개수가 많아지면 실험설계가 복잡해질 뿐만 아니라 응답자들의 인지능력에도 문제가 발생한다. 따라서 속성의 개수는 최대 6개를 넘지 말아야 한다(Adamowicz et al., 1994; Patunru et al., 2007). 따라서 본 연구에서는 실험설계를 위해서 바이오디젤의 속성을 네 가지로 구분하였다 (<표 3> 참조).

첫째 속성은 바이오디젤의 혼합비율로 공해 및 온실가스의 저감 효과, 냄새와 기름유출에 대한 위험 감소 효과를 대리(proxy)하여 보여준다. 둘째 속성으로 원료의 국산 여부이다. 국산원료는 에너지 국산화 및 농촌 경제 활성화 농촌 경관 개선의 비시장가치를 포함하고 있다. 셋째는 바이오디젤의 보급 경로이다. 보급 경로는 바이오디젤의 직접적 속성은 아니지만 바이오디젤의 향후 보급을 방식에 따른 가격 결정에 유용한 정보를 제공할 수 있다. 마지막으로 바이오디젤의 가격으로 일반 경유와 비교하여 가격차이로 표시하였다. 일반 경유의 가격을 1리터에 1,620원으로 가정하여 가격의 차이를 제시하였다.

설문조사 최종본이 완성될 시기의 서울시 경유가격의 평균은 1,620원이다.

http://www.oilpricewatch.com/

<표 3>  바이오디젤의 속성

바이오디젤의 종류	BD5	⟶	바이오디젤 5% ＋ 일반 경유 95% 혼합
	BD20	⟶	바이오디젤 20% ＋ 일반 경유 80% 혼합
	BD100	⟶	순수 100% 바이오디젤
바이오디젤 원료	국산	⟶	국내에서 재배된 유채를 이용
	외산	⟶	해외에서 수입된 원료
바이오디젤 공급	기존 일반 주유소	⟶	기존의 모든 주유소
	그린 주유소 1km	⟶	바이오디젤만을 취급하는 독립된 그린주유소, 운전경로에서 1km 떨어짐
	그린 주유소 3km	⟶	바이오디젤만을 취급하는 독립된 그린주유소, 운전경로에서 3km 떨어짐
	그린 주유소 5km	⟶	바이오디젤만을 취급하는 독립된 그린주유소, 운전경로에서 5km 떨어짐
바이오디젤 가격	- 50원	⟶	1리터당 50원 저렴1)
	0원	⟶	바이오디젤의 가격과 경유가격 동일
	+50원	⟶	1리터당 50원 비쌈
	+100원	⟶	1리터당 100원 비쌈

주 : 1) 사전조사에서 일부 응답자들은 일반 경유 값보다 바이오디젤 값을 낮게 제시하였기 때문에 이 부분을 고려하여 음(－)의 값을 추가 제시함.

네 가지 속성들을 조합하여 선택대안을 구성하여야 하는데, 모든 조합을 다 고려할 경우 2⨉3⨉4⨉4＝96개의 선택대안이 있다. 그러나 설문지를 통해 96개의 질문을 만들어 응답하기는 불가능하다. 이런 경우 실험계획법(experimental design)의 부분요인설계(fractional factorial design)를 이용하여(Louviere, 1988; Louviere et al., 2000) 총 24개의 선택대안을 만들 수 있다. 이들 대안을 임의로 2개씩 묶어 12쌍으로 나누되, 각 쌍에서 어느 하나의 대안이 나머지 대안보다 명백하게 모든 속성에서 유리하지 않도록 하였다. 그리

<표 4>  컨조인트 질문 예시

질문 V1-6	바이오디젤 Ⅰ	바이오디젤 Ⅱ	일반 경유
바이오디젤 종류	BD5 (5% 바이오디젤)	BD5 (5% 바이오디젤)	시중에 판매되는 일반 경유
바이오디젤 원료	국산	수입산
바이오디젤 주유소	1km 떨어진 그린주유소	기존 일반 주유소
바이오디젤 가격	일반 경유보다 리터당 50원 저렴	일반 경유보다 리터당 50원 저렴
선택	□	□	□

고 각 쌍에는 세 번째 대안, ‘일반 경유 사용’을 제시하였는데, 바이오디젤 사용을 강제하지 않기 위해 포함하였다.

12개의 질문은 2개의 질문지로 나누어서 각 설문지당 6개의 대안 조합을 배치하여, 응답자가 반복되는 질문에 지치는 것을 방지하고자 하였다. <표 4>는 설문지에 제시된 컨조인트 질문 중에 하나이다. 이 밖에도 설문지를 통하여 응답자의 사회․경제적 특징과 바이오디젤에 대한 인지여부, 사용여부에 대한 자료도 함께 수집하였다.

본 설문조사는 2008년 5월 8일부터 한 달 동안 경유 차량을 소유하고 있는 서울시민을 대상으로 실시되었다. 목표 표본량을 500으로 설정하여, 서울시 각 차량 검사소에 전문조사원들에 의해서 응답을 얻어내었다. 응답자에게 컨조인트 질문을 접하기 전에 <표 1>에 제시된 바이오디젤의 환경적 효과와 국산 원료를 사용할 때 발생할 수 있는 사회적 효과에 대해서 설명을 하였다.

설문조사의 자세한 내용은 에너지경제연구원 2008 기본과제 “바이오연료의 비시장 가치 평가”에 설명되어 있다.

바이오디젤은 아직까지 낯설고 그 사회적 효과에 대해서 일반인들에게 많이 알려져 있지 않기 때문에 설문조사를 위해서는 바이오디젤에 대한 간략한 설명이 필요하다. 전화나 우편을 통해 설문을 실시한다면 오랜 시간 설문에 시간을 투자하는 것을 꺼려할 수 있기 때문에 응답률이 높지 않을 것으로 예상하여, 전문 조사원들을 고용해 대면조사를 실시하였다. 대면조사에서 응답자들이 바이오디젤을 실제로 보고 냄새를 맡을 수 있도록 바이오디젤 샘플도 준비하였다.

차량검사소에서 개인들이 차량의 검사를 기다리는 동안에 충분한 시간을 가질 수 있고, 차량에 대한 정보를 얻을 수 있기 때문에 자동차 소유자를 대상으로 하는 설문에 가장 적합한 장소이다.

Ⅳ. 분석 모형 및 결과

1. 분석 모형

컨조인트법의 분석방법은 효용함수(utility function)의 설정에서부터 시작한다. 설문응답자 [eqn: n]은 자신의 효용함수가 연료선택에 대해서 선형함수라고 가정하면 다음과 같은 확률효용모형(random utility model : RUM)으로 표현할 수 있다(Train, 2003).

[eqn: U _{nj}` &=V _{nj} + epsilon _{nj}# &= acute{beta x _{nj} ``+ epsilon _{nj}}]	(1)

[eqn: U _{nj}] : 개인 [eqn: n]이 [eqn: j]번째 연료를 선택했을 때의 효용

[eqn: x _{nj}] : [eqn: n]이 선택한 [eqn: j]번째 연료의 특성

[eqn: epsilon _{nj}] : 확률변수

각 개인은 제시된 대안의 특성 [eqn: x _{nj}]와 [eqn: beta], [eqn: epsilon _{nj}]를 모두 알고 있기 때문에 [eqn: U _{nj}]는 확정적이다. 그러나 연구 관찰자는 [eqn: x _{nj}]만 관찰 가능하고 [eqn: epsilon _{nj}]는 알 수 없기 때문에 [eqn: U _{nj}]는 확률적이다. [eqn: epsilon _{nj}]가 제1형태의 극한 분포를 따른다고 가정하면, 개인 [eqn: n]이 연료 [eqn: j]를 선택할 확률은 다음과 같이 된다(Haab and McConnell, 2000; Train, 2003)

[eqn: P _{nj} = {exp(V _{nj} )} over {sum _{j=1} ^{J} exp(V _{nj} )} ``= {exp( acute{beta } x _{nj} )} over {sum _{j=1} ^{J} exp( acute{beta } x _{nj} )}]	(2)

설문의 실험에 대한 응답과 수집된 개인의 특성을 이용하여 개인 [eqn: n]이 연료 [eqn: j]를 선택할 때의 효용함수를 다음과 같이 선형으로 나타내어 보았다.

일반 경유의 속성은 BD0(경유), 수입산 원료, 기존 주요소, 경유가격으로 주어진 4개의 속성으로 표현할 수 있다.

[eqn: U _{nj} = beta _{0} BD _{j} times PER+ beta _{1} BD5 _{j} `+ beta _{2} BD2 _{j} + beta _{3} BD100 _{j}]	(3)

[eqn: + beta _{4} DOM _{j} + beta _{5} STA _{j} + beta _{6} PRICE _{j} + beta _{7} PRICE _{j} times HI`]

[eqn: + beta _{8} PRICE _{j} times MI``+ epsilon _{nj}]

효용함수의 변수들은 <표 5>에서 정의되어 있다. BD는 바이오디젤이라는 대안의 상수항(alternative specific constant : ASC)으로 응답자가 바이오디젤을 선택하였을 경우 1, 그 외에는 0을 가지는 더미변수이다. PER은 응답자의 바이오디젤에 대한 사전 인지를 하고 있는지 여부를 나타내는 더미변수로 BD와 교차(interaction)하여 바이오디젤에 대한 사전인지가 있는 바이오디젤 선택에 영향을 주는지 확인할 수 있다. BD5, BD20, BD100은 선택된 바이오디젤의 혼합비율을 나타내는 것으로 각각 더미변수 처리를 하였다. 추정하고자하는 혼합비율의 종류가 많고 응답자의 효용 수준이 혼합비율과 선형의 관계가 있다면 하나의 변수로 혼합비율을 나타낼 수 있으나, 여기서는 일반 경유 대비 세 가지 바이오디젤의 혼합비율만을 고려하면 되고, 효용 수준과 혼합비율의 관계가 선형이라는 제약을 주지 않기 때문에 모형의 신뢰성을 더 높일 수 있다. DOM은 원료의 국산 여부를 나타내는 더미변수로 국산일 경우

<표 5>  컨조인트법의 변수

변 수	설 명
BD	응답자가 바이오디젤을 선택 ＝ 1, 그 외 ＝ 0
BD5	BD5 선택 ＝ 1, 그 외 ＝ 0
BD20	BD20 선택 ＝ 1, 그 외 ＝ 0
BD100	BD100 선택 ＝ 1, 그 외 ＝ 0
DOM	국산원료 선택 ＝ 1, 그 외 ＝ 0
STA	바이오디젤 주유소와의 거리
PRICE	바이오디젤 가격
HI	가구소득 400만 원 이상 ＝ 1, 그 외 ＝ 0
MI	가구소득 300만 원 이상 399만 원 미만 ＝ 1, 그 외 ＝ 0
PER	설문조사전에 바이오디젤 인지 여부 알고 있음 ＝ 1, 모름 ＝ 0

1이고 수입산일 경우 0이다. STA는 주요소까지 거리로 기존 주요소일 경우 0으로 환산하여 1km, 3km, 5km 단위로 나타내었다. PRICE는 일반 경유값을 0으로 하여 바이오디젤 가격과의 차이를 나타내고, HI와 MI는 응답자 가구의 소득 수준으로 400만 원과 300만 원을 기준으로 하였다.

가격과 응답자의 가구소득 수준의 교차항을 만든 이유는 WTP의 계산에서 가격 계수가 사용되는데 소득 수준에 따라 돈에 대한 가치가 달라져 WTP에 영향을 줄 수 있다는 가정을 하였기 때문이다. 응답자의 가구소득 분포는 400만 원 이상이 49%, 300만 원 미만이 14%이다.

질문의 설계에서도 알 수 있듯이 응답자는 2개는 바이오디젤 대안과 1개의 일반 경유 대안에서 하나를 선택해야 한다. 응답자 [eqn: n]의 각각의 대안에 대한 효용의 오차항을 [eqn: epsilon _{n1} ,` epsilon _{n2} ,` epsilon _{n3}]이라고 할 때 각 오차항이 서로 독립이라면 조건부로짓(conditional logit)을 쓰는 것이 가장 간단하다. 그러나 만일 2개의 바이오디젤 대안에 대한 오차항이 서로 연관이 있다면 계층로짓(nested logit) 또는 프로빗모형을 쓰는 것이 효과적이다(McFadden, 1981; Ben-Akiva and Lerman, 1985; Louviere et al., 2000; Train, 2003). 본 연구에서는 계층로짓과 조건부로짓을 병행하였는데, 계층로짓의 경우 연료의 선택은 바이오디젤과 일반 경유로 먼저 결정되고 바이오디젤을 선호한다면 대안 1 또는 대안 2에 대한 결정을 그 이후에 한다는 가정을 하였다. 즉, [eqn: epsilon _{i1}]과 [eqn: epsilon _{i2} `] 간에 0이 아닌 상관관계를 가정하였다.

2. 분석결과

<표 6>은 조건부로짓과 계층로짓을 이용한 효용함수 추정값들이다. PRICE와 소득 수준 간의 교차항을 제외하고는 계수들이 모두 유의 수준 10% 수준에서 유의하다. BD와 PER의 교차항의 계수는 양의 부호를 가진다는 것은 바이오디젤에 대해서 인지를 하고 있는 응답자들이 경유보다는 바이오디젤 사용으로부터 더 많은 효용을 얻는다는 것을 알려준다. BD5, BD20, BD100의 계수에서 보듯이 혼합비율이 높아질수록 효용 수준이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 통계적으로 유의한 DOM의 양의 계수는 응답자들이 국산원료를 이용한 바이오디젤로부터 더 많은 효용을 얻는다는 것을 보여준다. 반면 주요소가 멀리 떨어져 위치할수록 사람들의 효용은 더 낮아진다. PRICE의 음의 계수는 바이오디젤의 가격이 높아질수록 응답자들의 효용 수준이 낮아진다는 것을 보여준다. PRICE와 MI, PRICE와 HI의 교차항들은 양의 계수를 가지고 있어 높은 소득을 가진 응답자일수록 연료 가격이 효용 수준에 미치는 영향이 적어지는 것으로 관찰되지만 10% 유의 수준에서 유의하지 못하기 때문에 통계적으로는 큰 의미를 가지지는 않는다.

Patunru et al., (2007)의 연구에서는 가구소득에 대한 교차 계수가 유의하게 나타났다.

두 모형의 로그우도(log likelihood)도 -2818.52와 -2818.31로 조건부로짓과 계층로짓의 결과가 크게 다르지 않음을 알 수 있다. 계층로짓에서 대안 1과

<표 6>  컨조인트법을 이용한 효용함수 추정값

Clogit	LR chi2(9) Prob > chi2 Pseudo R2 logL			1754.64 0.000 0.2662 -2418.52		Nlogit	Wald chi2(9) Prob > chi2 logL			456.37 0.000 -2418.31
choice	Coef.	Std. Err.	P > z			choice	Coef.	Std. Err.	P > z
BD⨉PER BD5 BD20 BD100 DOM STA PRICE PRICE⨉HI PRICE⨉MI	0.284 0.187 0.344 0.951 0.407 -0.363 -0.026 0.003 0.002	0.080 0.091 0.098 0.099 0.044 0.033 0.002 0.002 0.002	0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.17 0.24		*** ** *** *** *** *** ***	BD⨉PER BD5 BD20 BD100 DOM STA PRICE PRICE⨉HI PRICE⨉MI	0.286 0.166 0.332 0.946 0.411 -0.371 -0.026 0.003 0.002	0.081 0.098 0.102 0.101 0.044 0.036 0.002 0.002 0.002	0.00 0.09 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.17 0.23		*** * *** *** *** *** ***
						포괄적 가치(Inclusive variable)
						bd nobd	1.050 1.0	0.080 54569
						LR test for IIA
						chi2(2) Prob > chi2		0.42 0.8122

주 : ***은 1% 수준에서 통계적으로 유의하고, **는  5% 수준에서 통계적으로 유의하며,

*는 10% 수준에서 통계적으로 유의함.

대안 2의 오차항의 독립여부를 검정한 결과 10% 유의 수준에서 귀무가설을 기각할 수 없었다. 즉, 오차항들을 모두 독립으로 가정하여 조건부로짓을 사용하는 것에 큰 문제가 없다는 것을 알 수 있다(Gould et al., 2006; Train, 2003). 따라서 이후의 논의는 조건부로짓 모형을 이용해서 진행한다.

각 응답자의 특성과 조건부로짓에서 추정된 계수를 이용하여 응답자의 바이오디젤에 대한 한계지불의사액을 계산해 보았다. 바이오디젤에 대한 한계지

<표 7>  바이오디젤의 속성별 한계지불의사액

변수	평균	표준오차	하위 95% 신뢰구간	상위 95% 신뢰구간	최소값	최대값
BD5	13.57	0.2701	13.0432	14.1021	7.2250	20.7803
BD20	20.23	0.2712	19.7005	20.7639	13.2706	27.6952
BD100	46.00	0.2803	45.4536	46.5527	36.6657	54.4542
DOM	17.31	0.0305	17.2510	17.3708	15.7150	17.9746
STA	-15.42	0.0272	-15.477	-15.371	-16.015	-14.002

불의사액은 각 응답자들의 바이오디젤의 인지와 소득 수준에 따라서 변한다. 분모항의 계수는 한계소득효용이 소득 수준에 따라서 달라지고, 분자항의 PER은 바이오디젤의 인지여부에 따라 한계지불의사액이 달라질 수 있음을 나타낸다. BD5에 대한 한계지불의사액은 식 (4)를 이용하여 구할 수 있다.

[eqn: MWTP(BD5)=`- {beta _{0} times PER+ beta _{1}} over {beta _{6} + beta _{7} times HI+ beta _{7} times MI}]	(4)

식의 우항에 마이너스(－) 부호가 있는 것은 추정된 PRICE의 반대부호가 소득에 대한 한계편익(marginal utility of income)이기 때문이다.

BD20과 BD100에 대한 한계지불의사액은 이와 유사하게 [eqn: beta _{1}]을 [eqn: beta _{2}] 또는 [eqn: beta _{3}]로 대체하면 계산할 수 있다.

일반 경유대비 바이오디젤의 종류에 대한 한계지불의사액은 13.57원, 20.23원, 46.00원으로 바이오디젤의 혼합비율이 높아질수록 지불의사액이 높아진다(<표 7> 참조). 또 국산 원료에 대해서 평균적으로 17.31원의 한계지불의사를 더 가진다. 주유소의 위치가 기존의 주유소 또는 평소 이동경로에서 떨어져 있을 경우 1km에 약 -15.42원의 한계지불의사액을 보여주는데, 이것은 주유를 하기 위해서 먼 곳으로 이동해야 되는 것에 대한 응답자들의 한계수용의사액(marginal willingness to accept)을 보여준다. 즉, 1km 떨어져 있는 주유소를 이용하려면 리터당 15.42원 정도 보상을 받아야 한다.

본 연구에서 추정된 바이오디젤의 비시장가치는 Jeanty and Hitzhusen (2007)의 바이오디젤(BD20)에 대한 한계지불의사액을 추정한 결과에 비해 조금 낮은 수준이다. 그들은 조건부가치법으로 BD20에 대한 한계지불의사액 갤런당 9센트에서 31센트로 추정하였고 리터로 환산한다면 2.25센트에서 7.75센트로 약 30원에서 90원 사이이다. 본 연구에서 추정된 BD20의 한계지불의사액 95% 신뢰구간은 19.7원에서 20.7원이다. 이러한 가격의 차이는 국가별 일인당 GDP 수준과 환경에 대한 교육과 인식의 차이 또는 연구방법론에서 비롯될 수 있다.

정확한 원인을 찾아내기 위해서는 메타분석(meta-analysis)이 필요하다.

국산 바이오디젤의 1리터에 대한 추정된 한계지불의사액을 이용하여 바이오디젤이 수송용 경유를 대체할 경우 발생하는 비시장가치를 추정해 보았다. 통계청 자료에 의하면 2007년 연간 경유 소비량은 전국적으로 210억 리터의 경유가 소비되었고, 수송용으로는 약 16억 5,000만 리터가 쓰였다. 서울의 경우 20억 리터의 경유가 소비되었고, 16억 리터가 수송용으로 사용되었다.

만약 서울의 수송용 경유가 국산 BD20으로 대체될 경우 매년 약 611억 원

<표 8>  바이오디젤의 비시장가치

실제 한국의 바이오디젤 정책은 BD5 보급을 중점적으로 추진되고 있다.

(단위 : 원)

	서 울	전 국
BD5	22,096,958,968	224,278,533,824
BD20	32,938,994,426	334,322,446,199
BD100	74,895,166,908	760,166,964,568
국산 원료	28,182,975,385	286,050,058,176

(329억 원 ＋ 282억 원)의 비시장가치가 발생한다. 전국 소비량을 대체할 경우 매년 6,203억 원(3,343억 원 ＋ 2,860억 원)의 가치가 발생할 수 있다. 경유 소비량은 디젤자동차의 보급과 함께 꾸준히 증가하였고, 앞으로 더 많은 양의 소비가 예상되기 때문에 실제 국산 BD20이 상용화될 시점에서는 더 많은 비시장가치가 발생할 수 있다. 또 국산 BD20이 수송용뿐만 아니라 산업용, 발전용 경유까지 대체한다면 가치는 더욱 늘어날 수 있다. <표 8>은 혼합비율별 바이오디젤의 비시장가치를 보여준다.

(서울시 수송용 경유소비량) ⨉ (BD20의 가치 ＋ 국산 원료 가치) ＝ (1,628,043,255리터) ⨉    (20.23 ＋ 17.31)

Ⅴ. 결론 및 토의

국내외적으로 에너지, 환경 문제는 모든 나라가 직면한 중요한 문제이다. 원유 수요의 급격한 증가와 생산의 한계로 인해 유가 변동이 매우 심하다. 또한 화석연료 사용으로 인한 지구온난화 문제와 환경오염 문제를 해결하기 위해 여러 국가들이 힘을 모으고 있다. 따라서 지속가능한 에너지 확보와 지구환경 개선을 위한 연구 개발은 국가적인 중요 사안이다.

국산 바이오디젤은 이런 문제들의 심각성을 경감시킬 수 있는 대안 중에 하나이다. 바이오디젤은 온실가스와 대기오염 물질의 배출을 줄여주고, 에너지를 국내에서 생산하여 에너지 안보와 농촌 경제 활성화에 기여할 수 있다.

본 연구에서는 국산 바이오디젤의 사용으로 발생하는 다양한 비시장가치를 컨조인트법을 이용하여 추정해 보았다. 바이오디젤의 두 가지 속성을 이용하여 다양한 비시장가치에 대해서 추정을 하였다. 첫 번째 속성은 혼합비율로 이 속성은 공해 및 온실가스의 저감 효과, 냄새와 기름유출에 대한 위험 감소효과를 대표하고, 두 번째 속성은 국산원료로 에너지 국산화 및 농촌 경제 활성화, 농촌 경관 개선의 효과를 포함하고 있다.

전국 수송용 경유를 BD5, BD20, BD100으로 대체하면 사회적 편익은 각각 2,242억 원, 3,343억 원, 7,601억 원으로 나타났고, 국산 원료를 이용하면 2,860억 원의 편익이 부가적으로 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 응답자들은 환경, 에너지 안보, 국산 원료에 대한 지불의사액을 가지며, 바이오디젤의 가격이 조금 비싸더라도 일부 사람들은 충분히 바이오디젤을 사용할 의사가 있다는 것을 확인할 수 있다.

그러나 본 연구도 한계를 지니고 있다. 첫째는 시간의 제약으로 인하여 설문 대상을 서울시 경유 차량 소유자들만으로 하였기 때문에 전국 다른 지역을 포함한 설문을 실시하여 분석한다면 결과는 다르게 나올 수 있다. 둘째, 자료를 수집하고 있던 시기에 유가가 급등하여 경유의 가격 변동 폭이 매우 커서 에너지에 비시장가치를 정하는데 어려움이 있었다. 설문은 경유가격이 1,620원이라는 가정에서 바이오디젤의 비시장가치를 추정하였다. 따라서 경유가격이 1,620원에서 상이하게 달라지면, 바이오디젤의 비시장가치도 상대적으로 변할 수 있다. 셋째, 설문을 통해서 바이오디젤의 비시장가치를 환경오염, 온실가스, 에너지 안보, 농촌경제 기반 강화, 경관개선 효과를 구분지어 추정하고자 하였으나 실험설계의 어려움과 응답자 인지의 문제로 인해서 바이오디젤 혼합비율과 국산원료 두 속성으로 비시장가치를 추정할 수밖에 없었다. 차후 연구에서는 설문기법을 보강하여 세분화된 가치를 추정할 수 있어야 할 것이다.

접수일(2009년 4월 20일), 수정일(2009년 5월 30일), 게재확정일(2009년 6월 10일)

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ABSTRACT	Estimating Non-Market Values of the Domestic Biodiesel by the Conjoint Choice Method

DooHwan Won* and Hyung-Gun Kim**

With increasing demand and limited supply of oil, thereby surging oil prices, it is very important and urgent that a country ensures energy security and gain the energy independence. At the stage of vast global warming, it is also imperative the world develops earth-friendly energy resources. Developing domestic bio-diesel is a one of important measures to solve some of these problems. Bio-diesel could replace conventional diesel fuel for transportation and is also environmentally advantageous. Domestically producing bio-diesel will allow us to become a energy producing nation making us energy independence. It will also provide a substitute produce for the agricultural industry. Using the conjoint choice method, the estimated value of social benefit will be 224 billion won, 334 billion won, and 701 billion won if conventional diesel fuel is substituted with BD5, BD20 and BD100, respectively. The use of domestic resource to produce bio-diesel will increase the social benefit by 286 billion won.

Key Words : Biodiesel, Conjoint choice method, Non market value,

Energy

* Associate Research Fellow, Korea Energy Economics Instituted(main author). doohwan@keei.re.kr

** Associate Research Fellow, Korea Energy Economics Institute(corresponding author). kimhyunggun@keei.re.kr