본 연구는 탄소세 부과 시 가계가 소비하는 에너지재 가격상승으로 인해 발생하는 분배효과를 QUAIDS 모형을 이용하여 분석한다. 에너지재를 수송용 유류, 전기, 가스, 가스 외 난방, 대중교통의 5개 부문으로 나누어 에너지재의 소득탄력성 및 가격탄력성을 추정하였다. 미시모의실험 결과, 탄소세는 역진적인 것으로 나타났으며 세수를 가구전체에게 정액 배분(lump-sum transfer)하는 경우 세부담은 누진적으로 바뀌었다. 그러나 탄소세의 세수를 정액 배분하는 것은 소득 증가에 따른 에너지재 소비를 야기하여 탄소 배출량 감축은 정액 배분이 없는 경우 대비 41.29% 떨어지는 것으로 분석되었다. 또한 세수를 저소득층에게 집중적으로 재분배할수록 세부담은 더 누진적으로 나타나지만 탄소배출량 절감효과는 더욱 감소하였다. 이러한 결과는 탄소세의 세수를 가계에 환원하는 정책 설계를 탄소세의 도입과 함께 고려할 경우 탄소 배출량 감축목표 수준에 따른 탄소세율이 세수 환원이 없는 경우보다 더 높은 수준에서 이루어져야 함을 시사한다.