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유류세의 정당성과 적정성에 대해 경제학 이론은 적절한 유류세율은 경제적 효율성에 초점을 맞추어 사회적 후생을 극대화시키거나 사회적 후생의 순손실을 최소화시키는 수준에서 결정되어야 한다고 근거를 제시한다. 즉, 유류 소비가 환경오염과 교통 혼잡과 같은 부정적인 외부효과(Negative Externalities)를 유발시키기 때문에 시장메커니즘에 의해서 사회적으로 볼 때 과도한 수준의 소비가 이루어지는 것을 방지하기 위한 목적으로 유류세율이 책정된다. 상기 유류세 항목 중 교통․에너지․환경세가 이에 해당한다. 현행 복잡한 유류세 체계를 이론적 논의를 통해서만 판단하기에는 무리가 있으나 부정적 외부 효과에 대한 적정 유류세율이 어느 정도인가에 대해서는 검토할 필요가 있다. 이와 관련하여 흔히 사용되는 방법이 이론과 데이터를 기반으로 하여 국가 간 유류세율을 비교하는 것인데, 국가별로 대기오염도, 교통혼잡도, 석유의 대외의존도, 인구, 면적 등이 다른데 이러한 차이를 적절히 모두 고려하여 국가 간 유류세를 비교하기는 쉽지 않다. 또한 유류세 결정에 미치는 변수들을 발견하기 위한 것과 예상되는 변수들이 유류세 결정에 미치는 탄력성을 추정할 수는 있으나, 최적 유류세를 정확하게 측정하기에는 한계가 있다.
유류세는 유류의 소비가 부정적인 외부효과를 유발하기 때문에 이를 방지하기 위한 목적으로 책정된다. 다만 이론적인 논의로만 판단하기에 무리가 있으므로 데이터와 이론을 기반으로 국가 간 유류세율울 비교하여야 한다. 하지만 국가 별로 다양한 변수가 있기  때문에 정확한 유류세를 측정하기엔 한계가 있다.