천연가스는 석유, 석탄과 더불어 세계 3대 에너지원 중의 하나인 중요한 연료이다. 과거부터 그 수요가 꾸준히 증가해 왔으며 세계 저탄소에너지 추세와 맞물려 향후에는 다른 화석연료보다 높은 성장률을 보일 것으로 전망된다. 국내 천연가스 수요 또한 1985년 발전용으로 공급을 시작한 이래 급격한 성장을 보여 왔으며 세계 친환경에너지 확산과 맞물려 2031년까지 연평균 0.8% 수준의 지속적인 수요 증가가 예상된다. 향후 국내 천연가스 수요는 산업용 도시가스 수요가 연평균 1.7% 수준의 성장률을 보이며 증가세를 이끌 것으로 전망된다.
우리나라는 천연가스 공급의 99.6%(2015년 기준)를 수입에 의존하고 있으며, 지정학적 이슈로 인해 모든 수입 물량은 액화천연가스(Liquified Natural Gas, LNG) 형태로 공급 되고 있다. 이로 인해 국내 천연가스 공급을 위해서는 공급배관 뿐만 아니라 액화플랜트, 수송선, LNG 터미널 등 다양한 인프라 설비 투자가 필요하며 가스전 개발부터 공급까지 최소 4 ~ 5년의 시간이 소요된다. 따라서 미래의 안정적인 천연가스 공급을 위해서는 사전에 정확한 수요를 예측하고 공급 물량을 미리 확보하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 향후 국내 천연가스 수요 증가의 핵심인 산업용 도시가스의 수요함수 추정 방법론을 제안하여 보다 정확한 국내 천연가스 수요 예측 및 안정적인 공급계획 수립에 도움이 되고자 하였다.
선행연구들은 주로 국내총생산(GDP), 평균도시가스 가격 변수를 활용한 시계열 분석으로 수요함수를 추정하여 개별 산업체 단위의 특성을 반영하지 못하는 한계가 있었다. 본 논문에서는 이를 보완하기 위해 국내 304개 산업체의 횡단면 자료를 활용 하여 도시가스 수요함수를 추정하였고, 도시가스 가격, 산업체 매출 이외에 자본투자, 제조원가 등 산업체의 운영 특수성이 수요에 미치는 영향을 도출하였다. 추정방법론으로는 최소자승추정법(OLS)와 최소절대편차추정법(LAD)를 고려 하였으며, 최종적으로 특이치(Outliers)에 강건하고, 오차항의 동분산 및 정규성을 가정하지 않는 최소절대편차추정법(LAD)를 선택하여 결과 값을 도출하였다.
본 논문에서 분석한 산업용 도시가스 수요의 가격탄력성은 ?1.5181 이며, 매출탄력성 1.00210 이다. 또한 산업체의 운영 특징을 나타내는 자본투자 탄력성은 ?0.1274, 제조원가 탄력성은 ?0.5100, 전기사용량 탄력성은 0.5599로 도출 되었으며, 산업체 규모와 관련 있는 중소기업 유무 탄력성은 0.65로 추정되었다. 가격/매출/전기사용량/중소기업 유무 탄력성은 유의수준 5%, 자본투자/제조원가 탄력성은 유의수준 10%에서 통계적으로 유의하였다. 가격탄력성 및 매출탄력성은 모두 절대 값이 1보다 큰 것으로 보아 도시가스 가격 및 산업체 매출에 탄력적으로 반응하고 있음을 알 수 있다. 자본투자와 제조원가는 도시가스 수요와 대체 관계에 있으며, 비탄력적인 특징을 가진다. 이를 통해 산업체에 에너지효율화 설비 등 자본투자를 늘리면, 도시가스 수요를 줄일 수 있음을 예측할 수 있다. 이를 고려할 때 제3차 에너지기본계획에 제시된 에너지절감 목표 달성을 위해서 정부는 산업체 에너지 효율화 설비 관련 자본투자를 적극 지원하는 정책을 검토할 필요성이 있다. 또한 전기사용량 탄력성으로부터 도시가스 수요와 전기사용량은 보완 관계에 있으며, 산업체에서 도시가스와 전기는 경쟁연료라기 보다는 제품 생산을 위해 상호 보완 및 협력하는 연료임을 유추할 수 있다. 마지막으로 중소기업 유무 탄력성이 양의 값을 띄고 있는 것으로 보아 중소기업일수록 도시가스를 더 많이 사용하고 있음을 알 수 있다. 이는 향후 산업체 특성과 연계 도시가스 수요를 추정할 때 주요 사항으로 고려해야 할 요소 중의 하나이다.
추가로 산업용 도시가스의 가격탄력성 값을 활용하여 산업용 도시가스의 경제적 가치를 추정하였다. 국내 산업용 도시가스의 경제적 가치는 2016년 기준 885.9원/㎥로 도시가스 공급가격의 1.3배 높다. 추정 값에서 볼 수 있듯 산업용 도시가스를 연료, 원료로 사용하는 산업체는 제조/생산 과정에서 도시가스의 가격보다 더 많은 가치를 창출한다. 이를 고려 시 산업체에 도시가스를 지속 확대 공급하는 것이 국가 차원에서 이득이 됨을 알 수 있으며, 정부는 산업용 도시가스 지원 정책을 통해 보급 확대를 추진할 필요가 있다.

Natural gas is an important fuel, which is one of the world''s three major energy sources, along with oil and coal. The demand has been steadily increasing from the past and is expected to show a higher growth rate than other fossil fuels in the future with global low carbon energy trends. Domestic demand for natural gas has also shown rapid growth since its supply began in 1985, and it is expected to continue to grow at a CAGR of 0.8% until 2031 with global clean energy trend. Demand for industrial natural gas is expected to lead domestic natural gas demand growth in the future, and the annual average growth rate of industrial natural gas is 1.7%..
Korea is dependent on imports for 99.6% (as of 2015) of its natural gas supply. Due to geopolitical issues, all imports are supplied in the form of Liquefied Natural Gas (LNG). In order to supply domestic natural gas, it is necessary to invest various infrastructure facilities such as liquefaction plant, natural gas pipe line, LNG terminal, and it takes at least 4 ~ 5 years from development to supply of gas field. Therefore, in order to supply stable natural gas in the future, it is necessary to forecast the demand in advance and secure the quantity of supply. In this paper, we propose a method of estimating the demand function of industrial natural gas, which is the core of the increase of domestic natural gas demand in the future.
Previous studies have limited the ability to estimate the demand function by using time series analysis using GDP and average natural gas price variables and not to reflect characteristics of individual industries. In order to supplement this, the cross - sectional data of 304 domestic industries were used to estimate the demand function of the industrial natural gas, and the effect of industry specific characteristics such as capital investment, manufacturing cost, etc. The OLS method and the LAD method are considered as the estimation methodology. Finally, the least absolute deviation estimation method (LAD) which is robust to outliers and does not assume the homogeneity of the error term and the normality, And the results were derived.
The price elasticity of industrial natural gas demand analyzed in this paper is -1.5181 and the elasticity of sales is 1.00210. Also, the elasticity of capital investment indicating the characteristics of the industry is -0.1274, the elasticity of manufacturing cost is -0.5100, the elasticity of electricity use is 0.5599, and the elasticity of small and medium-sized businesses is estimated to be 0.65. Price / sales / electricity usage / small and medium-sized businesses(SMBs) elasticity was 5% and capital investment / manufacturing elasticity was statistically significant at 10%. Both price elasticity and sales elasticity are larger than 1 in absolute value, indicating that they are responding flexibly to city gas prices and industrial sales. Capital investment and manufacturing costs are in substitution for industrial natural gas demand, and they are inelastic. As a result, it can be predicted that by increasing capital investment such as energy efficiency facilities in industry, demand for city gas can be reduced. Considering this, in order to achieve the energy saving targets set forth in the Third Energy Basic Plan, the government needs to review policies that actively support capital investment in industrial energy efficiency facilities. In addition, city gas demand and electricity use are complementary from the electricity use elasticity, and it can be inferred that the city gas and electricity in the industry are the fuel to complement and cooperate with each other for the production of the product rather than the competitive fuel. Finally, Since the elasticity value of SMBs is positive, it can be seen that SMBs use more city gas. This is one of the important factors to consider when estimating city gas demand linked with industrial characteristics in the future.
In addition, the economic value of industrial city gas was estimated using the price elasticity of industrial city gas. The economic value of domestic industrial city gas is 885.9 won / ㎥ as of 2016, 1.3 times higher than the city gas supply price. As can be seen from the estimated values, industries using industrial city gas as fuel or raw material generate more value than city gas price in manufacturing / production process. Considering this, it can be seen that the continuous expansion and supply of city gas to the industrial sector is beneficial at the national level, and the government needs to promote expansion through the industrial city gas support policy.