대기오염물질 배출 수준은 배출 국가의 경제 성장 수준과 밀접한 관련을 맺고 있고, 경제가 성장함에 따라 초기에는 배출 수준도 상승하다가 점차 환경 보호 의지와 규제 수준이 강화되어 배출 수준이 감소되는 역U자형의 환경쿠즈네츠 곡선을 나타내는 것으로 알려져 있다. 온실가스의 경우에도 최근 많은 국내외 연구를 통해 경제성장과 역U자형의 관계가 존재하는지에 대한 연구가 활발해졌다. 본 연구는 시계열 자료에 기초한 타 연구와 달리 우리나라 156개 시군에 대한 온실가스 배출량과 지역총생산간의 비선형 관계에 초점을 맞추고, 지역총생산 수준이 다시 노동과 자본, 에너지 투입량에 관한 생산함수에 의해 결정되는 연립 방정식 모형을 적용하였다. 3SLS에 의한 연립 방정식 추정 결과를 SUR 추정 결과와 비교한 결과 환경쿠즈네츠 곡선이 전자에서만 관찰되었다. 또한 일인당 지역총생산액이 3천만원 수준이 되었을 때 온실가스 배출 수준이 감소하기 시작하였고, 소득 전환점을 통과한 시군은 16개로 나타났다. 한편 노동과 자본, 에너지 투입수준의 온실가스 배출 수준에 대한 탄력성을 추정한 결과 에너지보다 노동에 대한 탄력성이 더 높게 나타났고, 이는 향후 시군 단위에서 온실가스 저감을 위해서는 에너지와 노동 투입량보다 자본 투입량을 상대적으로 늘려야 함을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.