지난 10년여 동안, 기후온난화 이산화탄소 배출량을 감소시키려는 많은 나라와 지역은 새로운 경량자동차와 트럭의 효율성 개선을 위해 설계된 더욱 공격적인 연비 표준을 적용시켰다. 그런데 경제학자들은 일반적으로 이산화탄소 배출을 감소시키는 더 비용효과적인 방법은 모든 경제 분야에서 배출자가 대기로 방출하는 이산화탄소 톤수만큼 내는 제도인 캡-앤-트레이드(cap-and-trade) 방식과 같은 시스템을 통한 요금 지급방식을 주장한다. 이러한 두 가지 접근법의 효과는 이전에 국가 또는 지역별 차원에서 비교되었지만, 지금까지 글로벌 차원에서는 평가된 적이 없다.
이 문제를 극복하기 위해, 글로벌 변화에 대한 과학과 정책에 대한 매사추세츠 공과대학교 조인트 프로그램이, 세계적인 차원에서 2050년까지로 현재 계획된 연비 표준이 미치는 경제적, 환경적 그리고 에너지 부문에서의 영향과 그에 상응하는 이산화탄소 배출량 감소를 위해 디자인된 지역 차원의 탄소세를 비교하는 연구를 진행했다. [Journal of Transport Economics and Policy]에 발표된 그들의 연구는 이러한 엄격한 연비 표준이 2050년에는 탄소세로 말미암은 국민총생산 비용의 단 6% 부담과 비교하여 10% 정도의 비용 부담이 된다고 밝혔다.
연구결과에 의하면, 연비 표준을 통해 자동차의 효율성을 개선하려는 경제학자들의 의도가 전력과 산업분야에서 가장 저렴한 것 중심으로 이러한 문제를 해결하려는 결제-차원의 방법보다 이산화탄소 배출량 감소에 훨씬 도움이 된다는 사실을 말하고 있다. 그러나 연구에서 모델링된 연비 표준은 연료 소비량 측면에서는 장점이 있다. 즉, 2050년 시점에서 정책이 없는 시나리오에서는 승용차의 연료 소비량은 47% 감소했지만, 탄소세를 통해서는 단 6% 감소했을 뿐이다.
"많은 개발도상국은 이산화탄소 배출 감소를 위해 매우 비싼 방법을 선택하고 있지만, 만약 그 정책이 최고 우선의 정책이라면 탄소세의 부과와 같이 진행해야 한다. 만약 에너지 독립성에 더 초점을 맞춘다면, 연비 표준 적용은 가능하지만, 휘발유에 대한 과세가 더 비용효과적일 것"이라고 이 대학교 슬로안 매니지먼트 스쿨(Sloan School of Management)의 글로벌 경제 및 관리분야 조교수이자 이 연구의 선임 저자인 발레리에 카플러스(Valerie Karplus) 교수는 말했다.
"카플러스(Karplus) 교수와 그의 동료가 발표한 새로운 논문은 교통분야에서 휘발유의 사용과 온실가스 배출량을 줄이려는 세계 각지 나라들의 노력에 중요한 새로운 시사점을 제공한다. 이 연구는 휘발유 사용량을 줄일 수 있으면서 연비의 개선을 요구하는 자주 사용되는 정책이 온실가스 배출량 감소에서 비용효과적인 경제-차원의 정책보다 상당히 비싸다는 사실을 보여준다"고 마인 대학교 경제학부 및 마가렛 체이스 스미스 정책센터(Margaret Chase Smith Policy Center) 교수인 조나단 루빈(Jonathan Rubin) 교수는 말했다.
글로벌 경제에 서로 얽힌 반응들을 캡처하는 것
연구결과 도출을 위해, 연구진들은 연비와 탄소세 정책의 효과를 시뮬레이션하기 위해 이 대학교의 배출가스 예측 및 정책 분석(EPPA, Emissions Prediction and Policy Analysis) 모델을 사용했다. 연비 시나리오는 2050년까지 현재의 연비 규정이 소멸시점까지 확장되었을 경우를 시뮬레이션했다. 탄소세 시나리오는 연비 표준이 각 시장에서 생산됨에 따라 2050년까지 같은 이산화탄소 배출량 감소를 이루도록 디자인된 국가적 그리고 지역적 캡-앤-트레이드(cap-and-trade) 정책들의 패치로 구성되어 있다.
이 연구의 중요한 특징은 배출가스 예측 및 정책 분석(EPPA) 모델을 통해 국가적 그리고 지역적 연비 표준의 두 가지 중요 효과를 캡처하는 능력에 있었다. 리바운드와 리키지(rebound and leakage)가 그것이다. 연료 수요의 감소를 통한 더욱 연료효율적인 자동차의 도입도 시장에서 수요와 공급이 균형을 맞추면 마일당 연료비용을 감소시킨다. 이 가격 절감은 리바운드 효과(rebound effect)라고 알려진 정책에 의해 시장에서 더 잘 작동되도록 추동하고 동시에 리키지 효과(leakage effect)라고 알려진 정책에 의해 커버되지 않는 분야와 지역에서도 잘 진행이 된다. 왜냐하면, 세계적으로 상호연결된 연료 시장은 가격을 세계적으로 내릴 것이기 때문이다.
"우리의 연구를 독특하게 만드는 것은 하나의 국가, 지역 또는 분야 내부에서보다는 세계적인 차원에서 시장 연결성을 캡처하는 글로벌 모델을 사용한 것"이라고 카플러스(Karplus) 교수는 말했다.
신기술과 행동의 모델링
이 모델은 리바운드와 리키지(rebound and leakage) 효과를 시뮬레이션할 뿐 아니라 새롭고 더 비싼 자동차와 구식 자동차 퇴역의 점차적인 적용도 시도한다. 즉, 자동차 소유자들이 더욱 효율적인 자동차를 구매하는 것과 더 많은 연료를 사용하는 것, 가계 수입과 자동차 사용자 행동 간의 관계 그리고 사용하는 연료당 이동거리를 개선하는 우수한 저탄소 기술과 기존 기술의 적용 간의 트레이드오프를 어떻게 검토하는지를 시뮬레이션한다.
또한, 이 연구는 2050년까지 현재 계획된 연비 표준이 정책이 시행되지 않는 상태에 대해 상대적으로 약 4% 정도의 이산화탄소 배출량 감소를 이끌 것이라고 결정했다. 2050년까지 이 표준들을 마지막 사용만료일까지 연장하게 되면 추가로 6%의 배출가스 감소가 가능할 것이다. 이러한 상대적으로 완만한 감소는 높은 비용을 가져온다.
이산화탄소 감소를 위해 일반적으로 적용되는 연비 표준을 다시 추진하거나 모방하는 것은 정치적으로는 쉬울지라도, 이 분석은 이산화탄소에 대한 가격 책정을 포함한 조정되고 통합된 정책이 이 목표를 달성하는 데 더욱 효과적일 것이라는 것을 제안하고 있다.
Vehicle fuel economy standards as global climate policy: How much can they deliver and at what cost?
Over the past decade, many countries and regions seeking to reduce climate-warming carbon dioxide emissions have adopted more aggressive fuel economy standards designed to boost the efficiency of new, light-duty cars and trucks. Economists, however, generally argue that a more cost-effective way to reduce CO2 emissions is to price carbon through a system such as cap-and-trade, in which emitters across all sectors of the economy pay for each ton of CO2 they put into the atmosphere. Impacts of these two approaches have been previously compared on a national and regional level, but until now, have not been evaluated on a global scale.
To fill this gap, researchers at the MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change have compared the worldwide economic, environmental, and energy impacts of currently planned fuel economy standards (extended to the year 2050) with those of region-specific carbon prices designed to yield identical CO2 emissions reductions. Their study, which appears in the Journal of Transport Economics and Policy, shows that such stringent fuel economy standards would cost the economy 10 percent of global gross domestic product (GDP) in 2050, compared with only 6 percent under carbon pricing.
This finding reinforces economists' contention that improving the efficiency of motor vehicles through fuel economy standards will yield significantly less CO2 emissions reduction per dollar than an economy-wide instrument that encourages such cutbacks where they are cheapest—principally in the electric power and industrial sectors. But the fuel economy standards modeled in the study did prove beneficial in terms of fuel consumption: They reduced fuel used in passenger vehicles by 47 percent relative to a no-policy scenario in 2050, versus only 6 percent under carbon pricing.
"Many developed countries are choosing very expensive ways to reduce CO2 emissions, but if that's a top priority, they should go with a price on carbon," says the study's lead author Valerie Karplus, assistant professor of global economics and management at the MIT Sloan School of Management. "If they're more focused on energy independence, fuel economy standards can deliver, but a tax on gasoline would be more cost-effective."
"The new paper by Professor Karplus and her colleagues provides important new insights into the role of efforts by nations around the world to reduce petroleum use and greenhouse gas emissions from the transportation sector," says Jonathan Rubin, a professor at the Margaret Chase Smith Policy Center and School of Economics at the University of Maine. "The research shows that the often-used policy of requiring fuel economy improvements, while capable of reducing petroleum use, is significantly more expensive than other, economy-wide options which are more cost-effective at reducing greenhouse gas emissions."
Capturing the interwoven responses of a global economy
To arrive at their findings, the researchers used the MIT Emissions Prediction and Policy Analysis (EPPA) model to simulate the impact of fuel economy and carbon pricing policies. The fuel economy scenario simulated the impacts of extending current fuel economy mandates past their expiration dates through 2050. The carbon pricing scenario consisted of a patchwork of national and regional cap-and-trade policies designed to achieve the same CO2 emissions reductions by 2050 as the fuel economy standards produced in each market.
An important feature of the study was its ability to capture, via the EPPA model, two major effects of national and regional fuel economy standards: rebound and leakage. Adoption of more fuel-efficient vehicles, by decreasing fuel demand, also reduces the per-mile price of fuel as supply and demand balance in the market. This price reduction can lead to more driving in the market covered by the policy—known as the rebound effect—as well as in sectors and regions not covered by the policy—known as the leakage effect—because globally interlinked fuel markets cause prices to fall worldwide.
"What makes our study unique is that we used a global model that captures market linkages around the world, rather than within a single nation, region or sector," says Karplus.
Modeling new technologies and behaviors
The model simulates not only rebound and leakage effects, but also the gradual adoption of new, more expensive vehicles and retirement of old ones; how vehicle owners navigate the tradeoff between using more fuel and purchasing a more efficient vehicle; the relationship between changes in household income and vehicle usage behavior; and the adoption of off-the-shelf and advanced, low-carbon technologies that increase miles per gallon.
The study also determined that by 2050, currently planned fuel economy standards would reduce CO2 emissions by about 4 percent relative to a no-policy scenario. Extending these standards past their deadlines through 2050 would decrease emissions by an additional 6 percent. These relatively modest reductions would come at a high cost.
Although it may be politically easier to repurpose or replicate commonly applied fuel economy standards to reduce CO2 emissions, this analysis suggests that a coordinated approach that includes a price on CO2 will be far more effective at achieving this goal.
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