The impact of renewable energy production on fossil fuel imports

Abstract

The key purpose of this research is to empirically investigate the impact of domestic renewable energy production on fossil fuel imports. The data sample is composed of 17 OECD countries for the time period 2000-2019. A panel Autoregressive Distributed Lag (ARDL) model with 1 lag for each variable was used for analysis with Mean Group (MG), Pooled Mean Group (PMG), and Dynamic Fixed Effects (DFE) estimators. The Hausman test showed that PMG estimator is most suitable for all fossil fuel econometric models. PMG analysis results reveal that the renewable energy production reduces coal and natural gas imports but not for oil imports. Furthermore, from examining additional explanatory variables, the real GDP per capita variable indicates that OECD countries are reducing coal and oil imports but are increasing natural gas imports in the long-run while showing economic growth. Crude oil prices also positively affect coal imports while negatively affecting natural gas imports in the long-run. The percentage of GDP in manufacturing also indicate that higher shares mean higher imports for coal and oil. Lastly energy consumption in the transport sector positively affect oil and natural gas imports. The analysis results imply that renewable energy can reduce coal and natural gas imports and thus enhance energy security. Countries are also reducing coal and oil imports while experiencing economic growth in the context of climate change but are increasing natural gas imports due to its role as a transition fuel. Future climate change policies for the industrial and transport sector which increase efficiency and reduce consumption may also aid countries in reducing fossil fuel imports and enhance energy security, indicating that climate change objectives and energy security objectives are simultaneously achievable.

이 연구는 국가의 자국 내 재생에너지 생산이 화석연료수입에 미치는 영향을 실증 분석하여 재생에너지가 화석연료수입을 감소시키는지 확인하고자 하였다. 이를 위해 OECD 국가 17개국의 20년 데이터(2000-2019)를 기반으로 자기회귀시차분포(ARDL) 모형을 이용하여 분석하였으며, 추정법은 그룹평균(MG), 통합그룹평균(PMG), 그리고 동적고정효과(DFE)를 이용하여 추정했다. 종속변수는 각각 석탄, 석유, 천연가스수입으로 세가지 모형을 추정하였으며, 독립변수는 자국 내 재생에너지 생산, 자국 내 비재생에너지 생산, 1인당 실질 국내총생산(GDP), 평균원유수입가격, GDP 내 제조업 비중, 화물 및 여객 수송 총 에너지 소비량으로 산정하였다. 분석을 진행하기에 앞서 횡단면 의존성 검정과 패널 단위근 검정을 실시하였다. 횡단면 의존성 검정을 실행한 결과, 모든 변수에서 횡단면 의존성이 나온 것으로 검정되어 이는 패널 단위근 검정을 할 때 이를 고려한 검정법을 이용해야 함을 나타낸다. 횡단면 의존성을 고려한 패널 단위근 검정에서는 몇몇 수준변수에서는 단위근이 있는 것으로 검정되었지만 이를 차분한 모든 변수에 대해서는 정상성이 있는 것으로 나타나 패널 ARDL 모형 사용의 적절성을 보여주었다. 하우스만 검정에 의하면 분석에 이용되었던 세가지 추정법 중에서 PMG 추정법이 가장 적절한 것으로 나타났다. 이를 토대로 PMG 추정법 분석결과를 살펴보면, 세 화석연료 모형 모두 오차수정항(ETC)이 음의 값으로 유의미하게 추정되었다. 이를 통해 공적분 관계를 확인할 수 있고 변수들이 장기적 균형관계로 수렴되는 것을 확인할 수 있다. 재생에너지 생산은 석탄, 천연가스에 한해 수입 감소효과가 나타났으며, 장기계수에서 재생에너지 생산이 1% 증가함에 따라 석탄수입은 약 0.34%, 천연가스수입은 약 0.1% 감소하는 것으로 추정되었다. 자국내 비재생에너지 생산의 경우, 장기계수에서 1% 증가함에 따라 천연가스 수입이 약 0.26% 감소하는 것으로 나타났다. 1인당 실질 GDP 변수의 경우, 단기계수에서 1인당 실질 GDP가 1% 증가함에 따라 석탄수입은 약 3.48% 증가하는 것으로 추정되었으나, 장기계수에서는 오히려 약 2.2% 감소하는 것으로 추정되었으며, 석유 또한 장기계수에는 약 1.09% 감소한다고 추정되었다. 반면에 천연가스의 경우 장기적으로 1인당 실질 GDP 1% 증가에 따라 약 0.82% 증가하는 것으로 추정되어 석탄, 석유수입과는 상반된 결과를 보여주었다. 평균원유수입가격에 대해서는 해당 변수가 1% 증가함에 따라 장기에는 석탄수입이 0.22% 증가, 단기에는 천연가스수입이 약 0.09% 증가하는 것으로 추정되어 이러한 결과는 세 화석연료 사이의 대체관계를 보여주었다. 그러나 장기에는 반대로 천연가스수입이 약 0.06% 감소하는 것으로 추정되었다. GDP 내 제조업 비중의 경우, GDP 내 제조업 비중이 1% 증가함에 따라 석탄, 석유수입은 각각 장기에 약 3.31%, 4.94% 증가하는 것으로 나타난 반면에, 천연가스수입은 약 5.22% 감소하는 것으로 추정되었다. 또한 수송부문 에너지 소비의 경우, 수송부문 에너지 소비 1% 증가가 단기에는 천연가스수입 약 1.01% 증가로, 장기에는 석유수입 약 0.85% 증가로 이어졌다. 이러한 분석결과를 통해, 재생에너지 생산의 증가는 석탄수입과 천연가스수입을 대체하여 해외수입의존도를 줄일 수 있으며, 이를 통해 에너지 안보에 기여할 수 있는 것으로 기대된다. 반면에 1인당 실질 GDP에 대한 추정결과를 통해 OECD 국가들이 경제가 성장함에 따라 기후변화대응 등을 이유로 재생에너지와 관계없이 석탄 및 석유수입을 줄이려는 경향을 확인할 수 있으며, 반대로 천연가스는 전환기 연료 역할로서 아직은 수입이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한 제조업 및 수송부문이 화석연료 수입에 유의미한 영향을 미쳐, 해당 부문에서의 에너지 효율성 증대를 통한 에너지 소비 감소 및 재생에너지로의 전환 정책이 필요한 것을 통해, 탄소중립 목표와 에너지 안보 목표가 부분적으로 일맥상통하다는 것을 시사점으로 도출할 수 있다.