글로벌 CGE 모형인 GTAP의 가계부문 수요함수 체계와 탄력성 모수의 결정 과정 및 추정 방법론에 관한 연구 doc_id PCY_201611290514490001_1

연산가능일반균형모형(Computable General Equilibrium, 이하 CGE)은 2015년 현재 55년의 역사를 갖고 있으며 에너지경제를 포함한 다양한 경제 분야에서 활발하게 이용되고 있는 모형 중의 하나이다. 응용되고 있는 주제로 는 에너지 이외에도 무역, 재정, 사회보장, 인구, 이민, 기술, 노동, 환경, 인프라, 자연재해, 금융위기 등이 있다. ‘연산가능 (computable)’ 표현은 실제 자료에 기반을 둔 방정식 체계를 이용함으로써 경제에 대한 충격 효과를 수치로 계산할 수 있음을 나타내며, ‘일반균형(general equilibrium)’ 표현은 동 모형의 이론적 구조가 개별 경제주체의 최적화 행동과 모든 재화 시장에서의 동시적 균형에 기반하고 있음을 의미한다. 따라서 CGE모형은 외생적 충격에 따른 균형가격변화와 이에 따른 다부문 재화 시장과 경제주체에 대한 파급효과 분석을 수행할 수 있으며, 더욱이 상대적으로 적은 통계자료를 갖고서도 상세한 부문 분류에서 이러한 일반 균형분석을 할 수 있는 유용한 특성이 있다. GTAP은 글로벌 CGE모형, 다국가 데이터베이스, 소프트웨어 등을 포괄하는 개발 사업을 총칭하여 부르는 명칭이며 1993년에 처음으로 데이터베이스와 모형이 출시되었다. GTAP의 모형과 데이터베이스는 호주 정부가 1990년에 글로벌 무역모형으로서 개발한 SALTER(Sectoral Analysis of Liberalising Trade in the East Asian Region)모형을 상당 부분 이어 받았고, 후자 모형 은 다시 Whalley(1985)의 다국가모형의 맥을 따른다. 2015년 현재 GTAP 데이터베이스의 최신 버전은 9이며 2004년, 2007년, 2011년 등 세 개의 기준 년도에 대해 140개 지역의 57개 상품품목을 포함하고 있다. GTAP모형은 정태모형인 GTAP표준(GTAP Standard)모형을 근간으로 다양한 이슈를 분석할 수 있도록 다양하게 변형되었으며 그 중에는 축차동태모형인 GTAP-Dyn모형, 그리고 에너지와 관련해서 GTAP-E와 GDyn-E 모형 등이 있다. GTAP-E모형은 GTAP표준모형을 기반으로 에너지, 경제, 환경, 무역의 연관성을 분석하기 위해 개발되었으며 GDyn-E모형은 GTAP-E모형을 축차동태모형으로 확장한 모형이다. 각 모형의 주된 참고문헌으로는 GTAP표준모형의 Hertel(1998), GTAP-E모형의 Burniaux and Truong(2002), GTAP-Dyn모형의 Ianchovichina and McDougall(2000), GDyn-E모형의 Golub(2013) 등이 있다. Cobb-Douglas함수는 탄력성모수 값을 연구자가 설정할 수 없으며 자체가 격탄력성은 –1로 그리고 대체탄력성과 소득탄력성은 1의 값으로 고정된다. LES함수는 소비의 최저생계수준을 고려할 수 있다는 점에서 Cobb-Douglas 함수와 차이가 있지만 그 수준을 넘어서는 소비에 대해서는 두 함수는 동일 하다. CES함수의 경우, 대체탄력성 모수값을 연구자가 설정할 수 있다는 점에서 상대적으로 유연성 정도가 높다. 모든 재화는 순 대체관계를 가지며 상대가격이 변할 때 예산비중이 변할 수 있다. 그러나 동조함수이기 때문에 소득변화에 따른 예산비중의 변화는 없으며 상대가격변화에 따라 임의의 소득 수준에서 동일한 정도의 대체를 할 수 있으므로 모든 재화는 조대체관계도 갖는다. 마지막으로 CDE함수는 앞의 세 개 함수와는 달리 비동조함수이다. 함수를 구성하는 모수값에 따라서 CES함수와 CobbDouglas함수를 특수한 경우로서 포함하기 때문에 더 일반적인 함수형태라고 말할 수 있다. 다만 최저생계수준을 반영할 수 없기 때문에 LES함수를 특수한 경우로 포함하지 않는다. 비동조함수인 또 다른 함수형태로서 Deaton and Muellbauer의 AIDS (Almost Ideal Demand System)모형, Working모형, Rimmer and Powell의 AIDADS(An Implictly, Directly Additive Demand System)모형 등이 있다. 이 중에서 AIDS모형과 Working모형은 각 재화의 예산비중이 0과 1의 범위를 벗어날 수 있는 문제가 있는 반면에 AIDADS모형은 동 범위로 제약된다. CDE모형은 초기 균형에서 사치품과 필수품으로 결정된 상품 분류가 소득이 어떻게 변화하더라도 계속 유지 되는 문제가 있지만 AIDADS모형은 이러한 문제가 없다. 또한 최근 여러 응용연구에서 AIDADS모형이 우월한 예측성과를 보이고 있기 때문에 GTAP을 포함한 많은 CGE모형들에서 수요함수체계로서 도입하려는 노력이 시도되고 있다. 그러나 AIDADS모형은 소득효과에 대해서는 풍부한 패턴을 보일 수 있지만 가격효과에 대해서는 유연성이 떨어지는 문제를 갖고 있으며 GTAP모형이 가계부문수요에 대해서 AIDADS모형 대신에 여전히 CDE모형을 채택하고 있는 이유는 이 때문이다. 그러나 이러한 유용한 특성은 반대급부를 수반한다. 응용연구에 사용되는 대부분 규모의 CGE모형들은 이용 가능한 통계자료를 훨씬 넘어서는 많은 수의 모수들로 구성되기 때문에 이들 모수들을 모두 계량경제학적으로 추정하 는 것은 불가능하다. 이 때문에 거의 모든 CGE모형들은 많은 모수들의 값을 선행연구에서 사용된 값을 인용하거나 연구자가 가정하는 관행을 따르고 있 다. 특히 모형의 분석결과에 크게 영향을 미치는 탄력성모수가 대부분 이러한 과정을 거쳐 결정되기 때문에 모형 분석결과의 통계적 신뢰도를 떨어뜨리는 근본 원인이 되고 있고 이 문제는 여러 문헌들에서 지적된 바 있다. 우리나라는 CGE모형 연구역사가 외국에 비해 짧기 때문에 주로 외국문헌의 탄력성 값들이 인용되고 있고 또한 상위부문의 값이 여러 이질적인 하위 부문들에 대해 공통적으로 가정되는 경우가 많기 때문에 위에서 언급된 문제의 심각성은 더욱 클 것으로 추측된다. 최근 우리나라에서 에너지 및 환경을 포함한 많은 분야에서 공공정책의 결정 과정에서 CGE모형의 활용사례가 빠르게 증가하고 있기 때문에 정책의 타당성 확보를 위해서 이제 우리나라도 CGE모형 모수의 계량경제학적 추정에 대한 연구가 본격화될 필요성이 제기된다. CGE모형에서 가계부문은 생산부문과 함께 분석결과에 큰 영향을 미치는 중요한 부문이다. 특히 GTAP모형은 개발과정에서 가계부문 수요행태의 모형 에 상당한 노력을 투입하였는데 그만큼 수요의 가격 및 소득탄력성이 정책 및 산업부문의 성장패턴을 결정할 때 중요한 역할을 수행하기 때문이다. GTAP모형에서 채택한 가계수요함수체제는 CDE(Constant Difference of Elasticities)모형이다. 그러나 탄력성 모수 값을 결정하는 과정에서 CDE모형 외에도 LES(Linear Expenditure System)와 AIDADS(An Implicitly, Directly Additive Demand System) 등 다양한 함수형태가 사용되며 또한 계량경제학에 의한 추정(estimation)과정과 보정(calibration)과정이 혼용되어 사용되기 때문에 전체적인 과정을 이해하기가 쉽지 않다. 본 연구의 주요 기여는 GTAP의 가계수요탄력성 값이 결정되는 과정을 체계적으로 정리한 것이다. 이 점에서 GTAP 매뉴얼은 상당히 축약해서 서술하고 있기 때문에 많은 연구자들이 혼란과 이해의 어려움을 겪기 마련이다. 이러한 연구에서, 계량경제학적 추정이 수행된 주요 해외 CGE모형 사례의 문헌 연구는 유용한 안내서가 될 수 있다. 그러나 주요 해외 CGE모형들은 오랜 기간에 걸쳐 개발되고 버전업되어 왔기 때문에 관련 문헌들이 시간, 산업 부문, 경제주체 부문별로 흩어져 있어서 문헌조사가 용이하지 않다. 또한 모형개발 주관 기관들이 탄력성모수 값들의 경우 문헌을 통해 외부로 잘 공개하는 반면에 값의 결정과정이나 근거는 적극적으로 상세하게 밝히지 않는 경향이 있어서 추정방법이나 근거를 일관성 있게 파악하기가 쉽지 않다. 본 연구의 목적은 글로벌 CGE모형의 대표 사례인 GTAP(Global Trade Analysis Project)과 동 모형의 가계부문수요에 초점을 맞추어서 탄력성 모수의 결정과 정과 근거를 정리하여 제시하고 향후 우리나라의 관련연구에 대한 시사점을 도출하는 것이다. GTAP 8을 기준으로 가계부문수요의 탄력성모수 추정과정을 요약하면 다 음과 같다. (1) GTAP 8에서 상품분류는 57개이지만 추정 및 보정의 계산과 정에서 수렴속도를 높이고 수렴을 확보하기 위해서 먼저 10개 상품분류에 대해서 탄력성모수 값을 결정하고 다음으로 같은 상위분류에 속한 하위분류의 상품들에 대해 동일한 모수값을 가정하여 57개 상품분류로 확장하는 방식을 취한다. (2) GTAP은 가계수요함수로서 CDE함수를 택하고 있으며 동 함수는 대체모수와 확장모수 등 2개의 모수로 구성된다. (3) 2개의 모수를 GTAP 8 의 113개 지역과 10개 상품분류 각각에 대해 개별적으로 값을 허용하면 모두 2,260개 모수의 값이 결정되어야 하므로 계량경제학적인 추정방법 대신에 보정방법이 이용된다. (4) 보정과정의 목표값으로서 수요의 소득탄력성과 가격 탄력성이 추정되어 이용된다. 이때 수요의 소득탄력성은 AIDADS수요함수를 이용하여 계량경제학적으로 추정되고 수요의 가격탄력성은 LES수요함수에서 성립하는 관계식을 이용하여 소득탄력성으로부터 계산되는 과정이 이용된다. 최근 우리나라에서도 통계 데이터베이스를 구축하여 CGE모형의 모수를 계 량경제학적으로 추정하려는 노력이 시작되고 있다. 본 연구가 이러한 시도에 대해 시사하는 바는 다음과 같다. 첫째, 생산이나 소비 등 부문별로 이론적으로 채택 가능한 함수모형들과 각 모형의 추정에 필요한 통계 종류 및 데이터 베이스 구축 규모가 면밀히 조사될 필요가 있다. 둘째, 전체 추정과정에 대한 후보 경로들을 설계할 필요가 있다. 이때 추정과정 전반에 걸쳐 일관된 함수 모형과 추정방법을 채택하기보다는 추정과정을 몇 단계로 구분하고 각 단계 별로 적절한 함수모형과 추정방법을 적용하는 접근법도 고려할 필요가 있다. 이러한 접근은 오랜 기간에 걸쳐 개발된 GTAP의 최근 버전에서도 여전히 적용되고 있다. 셋째, 계량경제학적 추정방법만을 고려하고 이에 적합한 데이터베이스를 완전하게 구축하기 보다는 보정(calibration)방법을 적절하게 활용 함으로써 필요한 데이터베이스의 규모를 줄이는 접근을 고려할 필요가 있다.