1. 연구 배경 및 목적 ■ 연구 배경 ○ 국내 에너지전환 정책이 가속화되면서 탈원전·탈석탄 기조가 국가 에너지정책의 큰 흐름으로 자리매김 ○ 첨두부하를 담당하고 있는 LNG 복합발전의 역할이 확대될 경우 연료가격 충격이 전력 도매가격의 변동성 확대로 이어질 가능성 증대 ○ 향후 기후변화 대응, 2050 탄소중립 목표 달성 등을 추진하는 과정에서 국제 에너지 가격의 불확실성은 지속 및 확대 가능성 존재 ○ 따라서 발전용 연료가격의 변동과 전원구성을 종합적으로 고려한 전력시장 분석과 전력가격 안정성 제고에 기여하는 전원계획 평가 및 발전방안 마련 필요 ■ 연구의 목적 ○ 연료가격의 변동과 전원구성의 변화가 전력시장에 미치는 영향을 미시적·거시적 관점에서 분석하고, 전원계획의 전력시장 안정성에 대한 기여를 평가하기 위한 이론적·방법론적 기초 구축 2. 연구내용 및 주요 분석 결과 ■ 연료가격 충격 시나리오 구축: 임계점 VAR 분석 ○ 임계점 VAR(threshold vector autoregression) 모형을 활용하여 유가 시계열을 고유가 국면과 저유가 국면으로 나누어 유가 상승 충격을 분석 ○ 임계점 VAR 모형으로 추정한 유가의 임계점은 4.10%이며, 유가가 장기 추세로부터 4.10% 이상 높은 시점을 고유가 국면으로 정의 ○ 모든 발전용 연료가격은 고유가 국면에서의 탄력성이 저유가 국면의 탄력성보다 훨씬 크게 추정되었으며, 통계적으로도 유의 ○ 고유가 국면에서 임계점으로부터 정점까지 유가의 평균 변화는 12.28% 수준이며, 이 때 석탄, LNG, 원자력 연료가격은 각각 7.05%, 12.43%, 0.06% 상승 ○ 임계점에서 정점까지의 유가 변화 최대치는 약 27.4% 수준으로, 이 때 석탄, LNG, 원자력 연료가격은 각각 15.7%, 27.7%, 0.14% 상승 추정 ○ 고유가 국면에서는 저유가 국면보다 유가 상승 충격의 지속성이 낮은 것으로 분석되었으며, 이러한 결과는 충격 식별을 위한 외생성 순서에 관계없이 강건 ■ 미시모형(M-Core) 전력도매가격 분석 ○ 연료가격 상승 충격이 전력도매가격에 미치는 영향을 제9차 전력수급기본계획의 전원구성과 연료비 비중이 낮은 원전의 이용률 변화를 고려하여 분석 ○ (발전비중 변화) 원전 이용률 80%, 석탄화력 이용률 60%를 유지하는 제9차 전기본 목표 시나리오의 전제조건에서 원전 이용률이 상승하면 LNG 등 기타 발전원들의 비중이 줄어들어 전력도매가격 변동성 완화 ○ (전력도매가격 변화) 연료가격 상승 충격 시 원전 이용률 80%가 지속된다면 SMP는 26.6~27.6% 인상되며, 원전 이용률 70% 수준에서는 29.7~29.8% 상승, 원전 이용률이 90%까지 상향되면 24.3~26.5% 상승 ○ (총정산금액 변화 및 전기요금 인상 압력) 연료가격 충격으로 인한 전력도매가격 상승은 발전사 정산금액의 상승을 야기하고, 소비자 전기요금으로 전가 ■ 거시적 관점의 전력시장 분석모형(DSGE) 개발 ○ 전력시장만을 대상으로 하는 부분균형(partial equilibrium) 분석인 미시모형의 단점을 보완하면서 연료가격 충격에 따른 거시적 파급효과를 일관성 있게 분석할 수단으로서 ‘전력시장 DSGE 모형 개발’을 연구 ○ (전원믹스 시나리오 분석) 제9차 전기본 상 2030년 전원구성으로 이행의 연료가격 상승 충격에 대한 전력시장과 거시경제의 부담 완화 효과는 제한적 ○ (모형 개발 평가) 전력시장 및 거시경제 데이터를 통해 모형경제를 추정하고 현실경제에서 확인되는 여러 현상과 특징의 상당부분을 모사하고 있으나, 미시모형 분석결과와 상당한 차이 발생 3. 결론 ○ 본 연구는 전력시장을 포함한 DSGE 모형을 개발하여 거시적 관점에서 전력시장을 분석할 수 있는 기반을 마련 ○ 또한 제9차 전기본의 2030년 전원구성 변화만으로는 연료가격 상승 충격에 대한 전력도매가격의 변동성을 완화하는 역할은 제한적이라는 사실을 확인 ○ 향후 전력시장 DSGE 모형의 한계를 극복하고 활용도를 제고하기 위해 다음과 같은 모형개선을 위한 연구가 필요 - 첫째, 실제 전력거래시장의 전력도매가격 결정 체계를 DSGE 모형에 반영할 수 있는 방안 연구 - 둘째, 모형경제의 현실 정합성을 제고하기 위해서는 소매전기요금 정책의 관성(inertia)과 전력시장의 불완전성을 모형에 반영 - 셋째, 향후 탄소중립 등 기후변화 관련 정책 개발에 활용하기 위해서는 에너지원별 탄소배출을 모형에 포함 - 마지막으로 발전용 연료들 간의 상관성을 거시모형에 포함시키는 작업을 통해 모형의 완결성을 제고

요약 제1장 서론 1. 연구 배경 및 목적 1.1. 연구 배경 1.2. 연구 목적 2. 연구 방법 3. 선행 연구 4. 연구의 구성 제2장 세계 에너지 시장 1. 세계 석유 시장 현황 및 전망 1.1. 세계 석유 수요 및 공급 1.2. 세계 석유 가격 2. 세계 천연가스 시장 현황 및 전망 2.1. 세계 천연가스 수요 및 공급 2.2. 세계 천연가스 가격 3. 세계 석탄 시장 현황 및 전망 3.1. 세계 석탄 수요 및 공급 3.2. 세계 석탄 가격 4. 세계 우라늄 시장 현황 및 전망 4.1. 세계 우라늄 수요 및 공급 4.2. 세계 우라늄 가격 5. 소결 제3장 연료가격충격 시나리오 구축: 임계점 VAR 분석 1. 분석 데이터 2. 분석 모형 3. 분석 결과 3.1. 국면별 충격반응함수 추정 결과 3.2. 고유가 국면의 충격반응함수 추정 결과 3.3. 강건성 검정 4. 소결 제4장 미시모형(M-Core)을 이용한 전력도매가격 분석 1. M-Core 작동 원리: SUDP 알고리즘 2. 전력시장 모의를 위한 기초 입력자료 2.1. 제9차 전기본의 주요 내용과 2030년 목표 시나리오의 발전믹스 2.2. 주요 전제사항 3. 전원구성별 연료가격 충격에 대한 전력도매가격 영향 분석 3.1. 연료가격 상승 충격 시나리오 개요 3.2. 연료가격 충격과 전력도매가격 분석 3.3. 원전 이용률 변화를 고려한 민감도 분석 3.4. 종합 분석 제5장 전력시장 분석을 위한 거시모형(DSGE) 개발 1. 모형경제 1.1. 가계(Households) 1.2. 기업(Firms) 1.3. 재정 및 통화 정책(Fiscal and Monetary Policy) 1.4. 시장청산조건(Market Clearing Conditions) 2. 모수 추정 2.1. 캘리브레이션 2.2. 베이지안 추정(Bayesian Estimation) 3. 발전용 연료 가격 변동의 거시경제적 영향 3.1. 충격반응함수 분석 3.2. 예측오차분산분해 분석 4. 전원믹스 시나리오 분석 5. 모형 개발에 대한 평가 제6장 결론 참고문헌