친환경자동차 시장 전환에 따른 시장 참여 주체의 최적 투자 전략: 한국 시장 실증 분석

Abstract

국제 사회에서 내연기관자동차 퇴출을 공식화하면서 자동차 시장은 친환경자동차로 구조적 전환이 발생하고 있다. 본 연구에서는 이러한 전환하에 정부와 소비자, 기업으로 구성되는 각 시장 주체 별 특성과 각 주체 간의 유기적 관계를 반영한 최적 투자 전략을 분석하였다. 정부의 최적 투자 전략을 도출하기 위하여, 친환경자동차 세 대안에 대한 비용효과분석을 수행하였다. 비용효과분석은 친환경자동차 시장 전환에 필수적으로 요구되는 연료 충전 인프라 비용을 고려하여, 수명주기비용분석의 결과와 전 과정 평가를 통한 온실가스감축량을 비교하여 도출하였다. 내연기관자동차와 달리, 친환경자동차는 구매비용은 높지만 연료비용은 낮고, 다른 연료를 사용함으로써 석유가격 변동성이 비용에 직접적으로 반영되지 않은 비용 구조적 차이가 있다. 본 연구에서는 이러한 비용 구조적 차이에 의한 소비자의 비용 비교의 어려움을 극복하기 위하여 불확실성하에서 최적 의사결정 분석에 효과적인 실물옵션 방법을 사용하여 최적 구매 시기와 구매 대안을 도출하였다. 특히, 친환경자동차의 경우 아직 기술개발 단계에 있어 생산비용 저감이 빠른 특징을 반영하기 위하여, 배터리 가격의 하락 추세를 모형에 반영하였다. 연료 충전소는 경제성이 낮아 민간 기업에서 투자가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 친환경자동차 제조 기업이 직접 연료 충전소에 투자하는 경우, 간접 네트워크 효과에 의한 자동차 판매 수익까지 기대할 수 있다는 점에 착안하여, 간접 네트워크 효과를 반영한 최적 충전소 투자 모형을 연구하였다. 특히, 간접 네트워크 효과를 실증적으로 추정할 수 있는 이산선택이론을 활용하여 모형의 실용성을 높이였다. 상기 세 연구는 모두 다른 국가와는 다르게 수소자동차에 집중하고 있는 한국 시장에 적용한 실증 분석을 수행하였다. 실증 분석 결과, 세 연구 모두에서 수소자동차는 아직 친환경자동차의 대안으로 주목받기에 기술적 진보가 더욱 필요한 것으로 도출되었다. 이에 따라 가장 비용효과성이 높은 하이브리드 자동차를 과도기적으로 사용하면서 차츰 무공해차량으로의 전환하는 정책이 필요할 것으로 보인다.

The global society is formalizing the withdrawal of internal combustion engine vehicles, and thus, the automobile market is undergoing a structural transition to eco-friendly vehicles. Under this transition, in this thesis, I analyzed the optimal investment strategy that reflects the characteristics of each market entity composed of the government, consumers, and businesses and the systematic relationship between each entity. To derive the optimal investment strategy of the government, a cost-effectiveness analysis was conducted on the eco-friendly alternatives. The cost-effectiveness was derived by comparing the life cycle cost with the GHG reduction by considering the cost of fuel/charging infrastructure, which is essential for the transition to the eco-friendly vehicle market. Unlike internal combustion engine vehicles, eco-friendly vehicles have high purchase costs and low fuel costs, and because they use other fuels, oil price volatility is not directly reflected in costs. In this thesis, to overcome the difficulty of cost comparison by consumers due to such cost structural differences, the optimal purchase timing and purchase alternatives were derived using the real option method, which is effective for optimal decision-making analysis under uncertainty. Particularly, for eco-friendly vehicles, the downward trend in battery prices was reflected in the model to reflect the characteristics of rapid reduction in production costs as they are still in the technological development stage. It is difficult for private companies to invest in fuel stations owing to their low economic feasibility. In this thesis, we studied the optimal charging station investment model that reflected the indirect network effect by focusing on the fact that when an eco-friendly vehicle manufacturer directly invests in a fuel station, it can expect car sales revenue through indirect network effects. Particularly, the practicality of the model was enhanced by utilizing the discrete choice theory, which can empirically estimate the indirect network effects. All the aforementioned studies conducted empirical analysis that applied to the Korean market, which is focusing on hydrogen vehicles unlike other countries. The result of the empirical analysis of all three studies suggested that hydrogen vehicles need further technological progress to garner attention as an alternative to eco-friendly vehicles. Accordingly, a policy of transitioning to zero-emission vehicles while transitioning to the most cost-effective hybrid vehicles is needed.