< 초록 > 투자와설비투자 목차 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 배경 : R&D와설비투자 Ⅲ. R&D 투자와물적투자간장기균형관계 Ⅳ. R&D 투자와물적투자간선행성및인과관계 Ⅴ. 시사점 R&D를통해축적되는지식자본은한번공개되면그것을공유하는데비용이들지않는비경합성 (nonrivalry) 을가진다. 비경합성은지식자본과경합적생산요소즉, 물적자본, 노동, 천연자원을통해최종생산물을생산할때이가규모수익체증 (increasing returns to scale) 의현상을가짐을의미한다. 즉, 물적자본과달리지식자본이축적될수록지식자본의한계생산이체감할필요가없음을나타낸다. 이현상은기술혁신이물적자본에존재하는수확체감의법칙을상쇄하는보완적관계를지님을의미한다. 또한, 대부분의 R&D부문이자본집약적특성을지니기때문에실증분석결과는최근우리경제에서기술혁신이물적투자를유발 (cause) 하는현상이 90년대부터나타나고있음을보여준다. 반면, 양적성장기에해당하는 90년대이전에는일반적으로물적자본투자가기술학습필요성유발및생산요소비용변화를통해기술혁신의인센티브에영향을미쳐왔음을보여준다. 이같이설비투자의구조전환이발생함에따라, 투자활성화를위한전제로기술혁신과인적자본육성을위한 R&D투자의중요성이증대하고있다. 즉, R&D투자는상품혁신과공정혁신을통해신상품, 신공정을창출하고이같은 R&D투자의결과를상품화하는과정에서설비투자가파생적으로유발되는구조로전환되었음을인식할필요가있다. 기술혁신에의해유발되는물적투자의증대를위해구체적으로기술정책과재정정책의동시시행이필요하다. 예를들어, R&D 지원대상부문에가속상각 (accelerated depreciation) 제도, 투자세액공제 (investment tax credit) 정책을동시에시행하여체화된기술진보의설비투자유발을유도할필요가있다. 김병우과학기술정책연구원 부연구위원 02-3284-1841 byungw@stepi.re.kr Abstract More capital accumulation stimulates innovation by raising equilibrium flow of profits, just as more innovation stimulates capital accumulation by raising the rate of productivity growth. This complementarity proposition runs counter to the conventional belief that the long-run rate of growth is not affected by capital accumulation, a belief that is supported by the neoclassical growth model of Solow and Swan(1956), in which technical progress drives long-run growth independently of capital accumulation. The same conventional beliefs is supported also by the endogeneous growth models of Romer(1990) and Grossman and Helpman(1991), in which the incentives to perform R&D determine long-run growth independently of the stock of capital. The key difference between the model of Aghion and Howitt(1998) and these other models is that they assumed that R&D uses the same mix of inputs as does the production of capital and consumption goods, whereas these other models assume that labor is the only input to research. The increase in business R&D expenditure will eventually lead to promotion of firm's physical investment expenditures. - i -
Ⅰ. 서론 < 주제어 > R&D 투자, 물적자본, 그랜저인과관계, 지식자본, 비경합성 <Key Words> R&D investment, Physical capital, Granger causality, Knowledge capital, nonrivalry 최근기업의수출은크게증가했지만국내민간수요, 즉민간소비와투자증가를통한성장률증가의정도는미미한상황이다. 과거 수출증가 기업이익증가 고용및설비투자증가 소득증가... 의선순환구조가우리경제의경기회복의주요요인으로작용한반면수출과투자등내수간의단절화현상이나타나면서 고용없는성장 등여러거시경제적문제점을노정하고있다.( 정운찬, 2005) 현재정책당국에의해중요성이부각되는 R&D투자역시, 실물경제에긍정적영향을미치려면실물투자촉진등어떤형태로든체화 (embodied) 될필요가있다. 설비투자증가침체에따라경기회복시기지연은물론자본스톡증가율둔화를통해성장잠재력저하로이어질것으로우려되며 1) 투자부진장기화는 질적경제성장 제고에도걸림돌로작용할전망이다. 1980년대후반까지만해도연평균 15% 수준을나타내었던설비투자증가율은 1990년대들어둔화되기시작하여외환위기이후둔화추세가심화되고있다. 특히, 2001년~2004년 3/4분기에는증가율이연평균 0.3% 수준까지하락하였다. < 그림 1> 1970 년대이후설비투자및경제성장률추이 ( 자료 : 전승철외, 2005) (%) 30 25 20 설비투자증가율 15 10 5 0 경제성장률 -5-10 71-75 76-80 81-85 86-90 91-95 96-00 01-03 설비투자의 GDP 대비비중도 1990 년대중반 15 16% 수준을기록하였으나이후하락세 를지속하여외환위기이후에는 10 13% 수준을유지하였다. 이에반해 (GDP 대비 ) R&D 집약도는꾸준히증가하여 2005 년말 2.99% 까지지속적으로상승하였다. 1) 일반적으로총투자 (gross investment) 에서감가상각된부분을빼면순투자 (net investment) 규모변수를얻을수있음. 국민계정에서투자지출은설비투자, 건설투자및재고투자의세항목으로구성되어있음 - ii - - 1 -
< 그림 2> 1970 년대이후설비투자 (MINVEST), 총투자 (INVEST) 및 R&D 투자 (RD2) 추이 ( 단위 : 십억원 ) 그러나, 한연구의분석대상인상장기업의유형자산투자가위축되는것과대조적으로 R&D투자는확대되는것으로나타나고있다. 즉, 90년대후반부터투자에도 선택과집중 의원칙이적용되면서설비투자보다는 R&D투자에주력하는경향이나타나는것이다 (2004, LG경제연구원 ). 설비투자부진의원인으로주로경기침체에따른투자수요감소와경제의불확실성을들고있다.(2004, SERI) 이와유사하게우리경제의투하자본수익률 (ROIC) 이지속적으로하락되는현상을투자부진의근거로제시하기도한다 (2006, LG경제연구소 ). 또한, 설비투자유발경로변화에대한대응경로미흡을드는주장도있다 ( 전승철외, 2005). 즉, 물적자본위주의경제성장이지속됨에따라자본한계생산성은낮아지지만 R&D 등질적투자에의해유발되는내생성에대한대응이적절하지않다는것이다. 한편, 기업이기술기회를적절히포착하지못한데서물적투자부진이나타난다고파악하는견해도있다 (2006, STEPI). < 그림 3> 설비투자의대 GDP 비중하락 ( 자료 : LG 경제연, 2003) < 그림 5> 투하자본수익률 (ROIC) 추이 ( 자료 : LG 경제연, 2006) < 그림 4> 우리경제의 R&D 투자동향 요약하면, 외환위기이후우리경제의성장세가둔화되는중요한요인중의하나로설비투자또는물적자본에대한투자증가세둔화가지적되고있다. 따라서, 내수진작등총수요증대를위해민간설비투자촉진이중요한정책과제로대두되고있다. 본연구는이같은총수요측뿐아니라총공급측면에서도경제성장제고를위해민간부문 R&D촉진이이에대한해결방안이될수있음을이론적 실증적으로검토하고자한다. 이와함께, 그기간을뚜렷이구분하는것은어렵지만우리경제는이전의산업화단계에서최근혁신기반성장단계로이행하고있다. 이같이경제성장단계의전환이 R&D투자의특성을변화시킴으로써지식및물적자본의두투자유형간관계에어떠한변화를야기하였는가를통계적방법을통해검정한다. 주 : 선은 percentage of GDP(%), 막대는 R&D 투자 (100 million Won) 을나타냄자료 : 과학기술부 - 2 - - 3 -
Ⅱ. 배경 : R&D 와설비투자 1. R&D 투자지출 우리나라는일부 IT 관련업종을제외하고대부분의산업에서최근까지물적자본투입위 주의성장전략에서벗어나지못한상황이다. 1990 년대들어 R&D 지출총액의급증으로 GDP 대비비중인 R&D 집약도도 2006 년기준 3.2% 까지상승하였으나대부분의 R&D 지출 이전자부품 영상음향통신등일부 IT 관련업종에편중되어여타업종에서는여전히 R&D 투자지출이크게미흡한실정이다. < 표 1> 제조업업종별매출액대비 R&D 투자비중및설비투자증가율 2) (1998~2003 년평균 ) ( 단위 : %) 업종 R&D투자비중설비투자증가율 업종 R&D투자비중설비투자증가율 전자부품 4.12 21.11 조립금속 0.53 5.63 의약품 1.87 11.19 출판인쇄 0.50-2.46 자동차 1.79 6.98 섬유제품 0.32 0.39 기계장비 1.16 5.35 비금속광물 0.31 1.01 화학제품 1.05-0.62 음식료품 0.26-0.31 전기기기 0.94 13.65 석유제품 0.17-7.63 가죽, 가방, 신발 0.66 7.39 종이펄프 0.15-15.59 1차금속 0.56-7.91 제조업전체 1.40 1.34 자료 : 한국은행기업경영분석각호, 산업은행설비투자계획조사각호 또한, 기술혁신을나타내는 R&D 투자비중 ( 집약도 ) 와물적투자의증가율을비교해보면일 부 IT 관련산업 ( 전자부품등 ) 을제외하고 R&D 투자집약도가전체적으로낮은수준을보인 다. < 표 2> 주요국의첨단산업업종별 R&D 지출점유비중 (2000 년도기준 ) ( 단위 : %) 구분 한국 미국 일본 독일 영국 의약품 1.7 10.0 7.3 6.7 30.8 컴퓨터및사무용기기 8.5 8.0 11.4 2.1 1.2 전자부품 영상음향통신장비 43.8 19.9 19.8 11.1 11.1 의료 정밀 광학기기 1.2 14.8 4.7 5.4 5.2 항공기 3.5 8.0 0.8 7.2 11.8 ( 첨단기술업종계 ) (58.7) (60.7) (44.0) (33.1) (60.1) 제조업전체 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 자료 : NSF, Science and Engineering Indicators 2004 2. 기존연구결과기술혁신은기계및설비의품질을향상시킴으로써생산성을향상시키는등일반적으로물적및인적자본등내구재에체화되어나타난다. 또한, 연구개발부문은컴퓨터, 정밀기기등시설뿐아니라과학자나엔지니어등인적자본을축적한 R&D 인력을필요로하는등 R&D 부문은일반적으로매우자본집약적인부문인특성을지니고있다. 기술혁신을통해질적성장을추구하고자하는우리경제에서도물적자본축적이가지는의미와시사점을연구하는것은중요하다. 하준경 (2004, 한국은행 ) 은선진국간기술격차가좁혀지지않는가운데혁신기반성장전략만이유효성을지닌다고주장하였다. 신태영 (2003, STEPI) 은 R&D 자본스톡을명시적으로산출하여 R&D와관련된정부정책변화가실물투자등거시경제변수에미치는영향을실증적으로분석하고시뮬레이션을통해 1조원의 R&D 투자지출증가가장기적으로설비투자를 1.5% 정도증가시킴을보였다. 그는하준경 (2004) 과달리우리경제는물적자본에대한투자와기술혁신을바탕으로한성장전략을동시에추구할필요가있음을주장하였다. 그근거로양극화현상의심화속에서우리경제는성장유지와고용확대를위해두유형의전략이동시에필요함을들고이를통해우리경제가선진국수준으로수렴할수있음을주장하였다. 한편, 김성 장준영 (2006, 한국은행 ) 은 R&D 및인적자본등무형자산에대한지출이설비투자에미치는영향을실증적으로분석하고공적분모형의충격반응함수를통해 R&D지출이설비투자를보완하여장기적으로양적투자를확대시키는것을보였다. 3) 이들은특히우리경제에서와같이 IT위주의성장및수출주도경제하에서는 R&D등질적투자에따른생산성제고가양적투자확대로이어질수있도록유도하는정책이필요하다고주장하였다. 4) 신고전파경제성장이론및 1세대내생적경제성장이론등은경제의장기균형성장률이자본축적에의해영향받지않는일종의중립성 (neutrality) 이존재함을주장하였다. 즉, 신고전파모형에서는오직지속적기술진보만이지속적성장률증가를가능케하는것이다 (Solow 1957, Swan, 1957). 1세대내생적성장이론에서도 R&D를시행할인센티브는자본스톡과무관하게결정된다 (Romer 1990, Grossman and Helpman 1991). 내생적성장모형에서기본적으로이러한결론이도출되는것은 R&D 부문이유일한요소투입으로노동 (R&D 인력 ) 만을사용한다는가정에서비롯된다. 즉, 두견해모두자본축적은장기성장경로의수준 (level) 만을결정하고기술혁신만이장기성장률 (rate) 을결정한다는입장을지니고있다. 반면, 2세대내생적경제성장이론에는자본축적과기술혁신간의보완관계 (complementarity) 를명시적으로고려하고있다 (Aghion and Howitt, 1998). 이들에따르면, 기술혁신이생산성증가율을향상시켜자본축적을촉진하는것과마찬가지로더많은물적자본축적은균형이윤흐름을증가시켜기술혁신을더욱촉진시키게된다. 기술혁신이존재하지않으면수확체감의법칙이순투자를저해하게되며또한, 물적투자가발생하지않으면 R&D 부문에서자본의사용자비용이체증하게된다. 이는언급한바와같이 R&D를통한지식생산과정에서최종재생산과같이 R&D 인력뿐만아니라물적자본 (physical 2) < 표 1> 과 < 표 2> 는전승철외 (2005, 한국은행 ) 에서재인용. 3) 반면, 단기적으로는 R&D 에따른생산성향상으로 ( 물적 ) 자본재가격이하락할것을기대하여자본재구매를미룰가능성이있음. 이같은새케인지안 (New Keynesian) 의견해는단기적가격경직성에기초를두고있음 4) 이들은 R&D 자본스톡과설비투자간관계를주로분석하였으나본연구에서는 Aghion and Howitt(1998) 에따라플로우개념인 R&D 투자지출과설비투자간관계를분석하였음 - 4 - - 5 -
capital) 도동시에지식생산과정에투입된다고보는시각에서기인한다. 2세대성장모형에서는다음과같이거시경제의균형식에서 R&D 투자 ( N) 를명시적으로고려하고있다. Y= C + I + N = (A ) α K α (1) 또한, 자본축적과기술혁신이상이한인과관계요인이아니라동일한과정의두측면으로파악하고있다. 즉, 신기술은대부분그것이사용되기위해서는새로운형태의물적또는인적자본에체화 (embodied) 되어나타난다는것이다. 3. 수직적기술혁신 : 슘페터적내생성장모형 (Aghion and Howitt, 1998) 본절에서의모형은 R&D투자가새로운중간재개발을통해최종재생산에서의품질 (quality) 을제고하는경로를중시하는이론에기반을두고있다. 다음과같은대표적가계의효용극대화문제를상정하자. (2) (3) 는소비에대한효용함수를, ρ는주관적인할인율을나타낸다. 여기서효용함수는시점간일정한대체탄력성을지니도록설정되었다. 제의생산요소는노동 () 과다수의중간재 ( ) 로구성되며제조부문의총생산함수 (aggregate production function) 는다음과같다고하자. 2세대성장모형에서는기계등내구재에체화된자본스톡 K를명시적으로고려하고있다. 총투자를 I 로나타내고자본재역시소비지출또는 R&D지출과같이다음생산함수에의해노동과중간 ( 자본 ) 재에의해생산된다고하자. (4) 중간재생산에소요되는유일한투입은 ( 물적 ) 자본재이다. i부문에서의독점사업자가 x만큼의중간재를생산하기위해서는 Ax만큼의자본재를필요로하게된다. 신규기술일수록 (A 가클수록 ) 보다자본집약적인특성을띠게된다. 각독점사업자는가계로부터자본재를임대받는다고하자. 임대율은 r이며임대시장은완전경쟁적이라하자. 그러면, 독점사업자의평균비용은 Ar이된다. 이와같이중간재 의가치는 ( 국지적인 ) 중간재독점생산자의이윤극대화에따라결정된다. 최종재제조부문에서투입하는중간재의한계생산은역수요함수 와같다. (5) 독점사업자의최적공급량은다음과같다. Romer(1990) 는 υ=1을가정하여독점적마진율이자본소득몫의역수로결정되도록하였다. 그러나여기서는마크업에관계없이모든재화가동일한가격으로거래되기때문에중간재생산기업의이윤흐름은다음과같다. 이윤흐름은다음과같이수입의 (1-α) 분과동일하게된다. π= (7) A를모든부문에서의평균적인생산성을나타내는지표라하자. 중간재기업의자본에대한수요 ( 좌변 ) 와경제전체자본공급 ( 우변 ) 이동일하다는균형조건은다음과같이나타난다. (8) 식 (X) 에따르면모든중간재부문은동일한양만큼생산하게된다. 이는다음관계를의미하게된다. x=k=k/a (9) 즉, 각중간재부문에서의중간재산출흐름은 자본집약도 k와동일하게된다. 이와식 (X) 는다음을의미하게된다. r= (k/l (10) 이에따르면과거에결정된자본집약도는중간재독점사업자가지불해야하는균형이자율을하락시키게된다. 이는자본축적에따른수확체감의결과로볼수있다. 이관계를생산함수 (F) 에대입하면다음과같은콥-더글라스총생산함수를얻을수있다. (11) 이제까지묘사된모형은 2부문성장모형으로볼수있다. 즉, 산출수준은물적자본스톡 K와 A에비례한지식스톡등두유형의스톡에의해결정된다. 산출, 소비, 자본및 R&D투자가모두 g의동일한비율로증가하는정상상태를고려하자. A의증가율은선진국파라미터 max 의증가율과동일하다. 이경우, 경제성장률은다음과같다. g=λn lnγ (12) 여기서 n=n/ max 즉, 생산성조정 R&D 투자규모를나타낸다. 또한, γ는품질제고내생성장모형에서기술혁신의규모 (size) 로불리는것으로기술혁신이다음기의생산성을증가시키는크기를나타낸다.( =γ ) 이같은슘페터내생성장모형에다음과같은가정을부과하기로한다. 즉, Solow, Swan 과마찬가지로경제주체 ( 가계 ) 가총생산 Y의일정비율 s만큼을저축한다는것이다. 이경우, 자본축적방정식은다음과같다. x=(r/ L (6) - 6 - - 7 -
ΔK/K=(sY-dK)/K=s(k/L -d (13) 정상상태에서이는성장률 g=λn lnγ 와동일하게된다. 따라서, 정상상태에서의자본집약도는다음과같은자본곡선에의해결정된다. s(k/l -d=λn lnγ (14) 산출, 소비, 자본및 R&D투자가모두 g의동일한비율로증가하는정상상태에서 A의증가율은선진국파라미터 의증가율과동일하다. 이경우, 경제성장률은다음과같다. g=λn lnγ (15) =γ (16) 따라서, 자본축적은기술혁신에의해증가하는기술파라미터 A의증가율에대해증가함수로나타난다. 본연구의후반부는이같이내생적성장모형이 R&D에따른생산성증가율과자본증가율에대해시사하는바를한국경제데이터를사용하여검정하고실증분석하는데집중된다. 다음절에서의모형은 2절과달리 R&D투자가상품혁신을통해최종재생산에서의투입으로사용되는신규중간재의유형을증가시킴으로써상품다양성 (variety) 을제고하는경로를중시하는이론에기반을두고있다. 5) 4. 수평적기술혁신 : 제품다양성확장모형 (Romer, 1990) 이와같이중간재 의가치는 ( 국지적인 ) 중간재독점생산자의이윤극대화에따라결정 된다. 1 단위의자본 (capital) 이 1 단위의중간재를생산한다고가정하면한계비용은이자율 이된다. 최종재제조부문에서투입하는중간재의한계생산은역수요함수 와같다. Romer(1990) 는신규중간재생산부문에진입하기위해서는중간재부문기업이 R&D 부문의제품혁신에대해보상하는독점지대 (monopoly rent) 성격의고정비용 (fixes costs) 을지불해야한다고가정함으로써자신의모형 (1986) 을확장시켰다. 특허보호 (patent protection) 에따라단지하나의기업만각중간재 ( 자본재 ) 를제조하게된다. 일단특정자본재에대한청사진을구매하면이는독점기업의고정비용 (fixed cost) 으로 산정되며중간재생산기업은단순한생산함수즉, 한단위의원시적자본 (raw capital) 으로 부터한단위의중간재를생산하는함수관계에따라각자본재를생산한다. 중간재생산기업은독점적생산자로활동하여한계비용에대해 η(=1+m) 의마크업 ( 비용 할증 ; mark-up) 을부과한다. 모든자본재는동일한가격으로판매된다. 따라서각자본재 생산기업은동일한이윤을얻는다. 중간재기업의자본에대한수요 ( 좌변 ) 와경제전체자본공급 ( 우변 ) 이동일하다는균형 조건은다음과같이나타난다. Romer(1990) 의최종재부문은솔로우신고전파성장모형과유사하다. 경제의생산요소 는노동 ( ) 과다수의중간재 ( ) 로구성되며제조부문의총생산함수 (aggregate production function) 는다음과같다고하자. 6) (υ: 자본재간대체탄력성 ) (17) 여기서 는최종재부문에서가용한중간재 ( 자본재 ) 의범위를나타낸다. 7) 각기업은최 종재를생산하기위해노동과각중간재를얼마나사용하여야하는지를결정하는이윤극대 화문제에직면하게된다. 기업은각중간재의한계생산이임대가격 와같아지는수준까 지중간재를고용및임대한다. 이를사용하면최종재부문의생산함수는다음과같다. σ [ 단, σ ] 이내생적성장모형에서는 R&D부문에의해결정되는총요소생산성증가율 (=ΔA/A) 이 1인당자본량증가율 (k=k/l) 을결정하게된다. 따라서, 수평적기술혁신 ( 또는제품다양성확장모형 ) 에서도 R&D 지출과물적투자상호간경제적관계를지니게된다. 이모형이슘페터적 (2세대) 성장모형과다른점은 R&D 및물적투자모두신고전파모형과달리내생변수임에도불구하고물적투자가주로 R&D투자에따른생산성향상에의해수동적으로결정되는측면이강한데있다. 5) 3 절과 4 절에서의기술혁신은모두상품혁신 (product innovation) 을대상으로하지만생산과정에서의비용을절감하는공정혁신 (process innovation) 도물적투자에영향을미칠수있음. 이경우, R&D 투자는생산성향상의경로를통해오히려단위산출당필요한설비투자를줄이는효과를가져올수도있음. 김성 장준영 (2006) 은단기적으로 R&D 투자가물적투자를축소시킬수있음을지적. 이에대한본격적인논의는향후연구로돌리기로함. 6) Romer(1986) 는이와는다소상이하게물적자본스톡 (K) 을 R&D 과정을통해창출되는지식 (knowledge) 으로해석하였음. 7) 중간재에대한가장직관적인예로로봇 (robot) 을들수있음. - 8 - - 9 -
투자와물적투자간장기균형관계 1. 벡터오차수정모형 (VEC) 1970 년부터 2004 년까지의우리경제의 R&D 투자 (RD), 물적자본투자 (I) 로구성된데이 터를사용하여 R&D 활동과물적투자간관계에대한실증분석을시행하였다. 8) R&D 투자지 출 (RD) 충격이물적투자에미치는충격반응함수 (impulse response function) 9) 를구하기위 해다음과같은벡터오차수정 (vector error correction; VEC) 모형 10) 을설정하였다. 이를통해 R&D 투자및물적투자변수간의인과적관계를실증적으로분석하였다. 11) 즉, 각데이터의시계열특성을이용하여두변수간공적분 (bivariate cointegration) 관계를검 정하였다. 12) 일반적으로, 불안정한 (nonstationary) 시계열변수의선형결합으로구성된잔 차항이안정적 (stationary) 시계열일경우, 변수간장기적균형관계즉, 공적분관계가있다 고불려진다. 13) VEC 모형에서는각변수가단위근 (unit root) 을가진다고가정하므로변수의안정성검정 을다음과같이시행하였다. Augmented Dickey-Fuller(ADF) 단위근검정은다음회귀식 에서 이라는귀무가설을검정한다. (18) 이를통해, 수준변수는불안정적이지만 1 차차분 (difference) 을통해안정적인시계열이 됨을 < 표 3> 에서확인할수있다. 8) 물적투자는한국은행의총고정자본형성항목을, R&D 투자는 KISTEP 의연구개발비데이터를각각사용하였음. 9) 충격반응함수는한변수의충격이다른변수에시차를두고미치는영향을나타내는승수 (multiplier) 의궤적을나타내는함수또는그래프임. 10) 오차수정모형은종속변수가공적분관계에있는설명변수의변동및균형에서의이탈치에대한조정분에의해변동함을나타내는시계열모형임. 여기서중요한것은종속변수에서장기균형관계에있는변수간균형에서의오차 (equilibrium error) 에대해일정부분조정이이루어진다고파악하는것임. 예를들어 R&D 투자와물적투자 ( 종속변수 ) 간공적분관계가있을때두변수간장기적균형관계의이탈치의일정부분에대해시차를두고물적투자에오차수정 (error correction) 이이루어진다고파악. 11) VEC 모형에서의시차는두가지의정보기준 AIC 및 SC 를적용한결과 SC 의값이 lags=2 의경우에가장낮게나타나 n=2 의시차를사용. 12) 이하에서시행되는공적분검정에서일반적으로 1. No intercept, No trend 2. Intercept, No trend 3. Linear trend, Intercept, No trend 4. Linear trend, Intercept, Trend 5. Quadratic trend, Intercept, Trend 등 5 가지의경우를 Johansen(1995) 의모형설정검정법을사용. 본모형에서는 3. Linear trend, Intercept, 의경우가데이터에적합한것으로나타남. 13) 직관적으로설명하면한시계열변수에발생한충격의영향이시차를두고소멸하지않고항구적 (permanent) 인경우, 이시계열은불안정하다고표현. 또한, 두불안정한시계열의선형결합이안정적이면두시계열은공적분관계즉, 장기적균형관계에있다고나타냄. < 표 3> 변수에대한단위근검정 14) 구분 lnrd lni ΔlnRD ΔlnI ADF -3.14-0.95-3.13-5.21** PP(Phillips-Perron) -0.41-0.66-9.12** -4.75** 주 : * 는 5% 유의수준에서단위근을가진다는귀무가설이기각됨을의미 2. R&D 와물적투자간장기적관계 단위근검정결과를바탕으로 VEC 모형내변수들간의공적분관계를검정하기위한 Johansen(1988, 1991) 의공적분검정을시행하였다. 공적분벡터의수를검정한결과가다 음 < 표 4> 에나타나있으며 trace 통계량, 5% 임계치를확인할수있다. 표본 : 1972 2004 표본수 : 33 ( 조정후 ) 추세선가정 : 확정적추세 시계열 : LOG(RD2) LOG(I) 1 차차분의시차 : 1 to 1 무제약하공적분 Trace 검정 < 표 4> Johansen 공적분검정결과 귀무가설 Trace 0.05 공적분식의수 Eigenvalue Statistic Critical Value Prob. None** 0.312761 18.37190 15.49471 0.0179** At most1** 0.166108 5.994510 3.841466 0.0143** Trace 검정결과는 0.05 유의수준에서 2 개의공적분식이존재함을나타냄 **MacKinnon-Haug-Michelis (1999) p-values 주 : ** 는 5% 유의수준에서귀무가설이기각됨을의미 Johansen(1988, 1991) 의공적분벡터추정결과가 < 표 5> 에나타나있으며공적분벡터 의부호는예상과부합하여정규화된물적투자변수의공적분계수가음의부호를지닌다. 이를통해장기적으로 R&D 와물적투자간장기적으로정의균형관계가존재하며이에서 이탈할경우물적투자변수에일정부분의오차수정 (error correction) 이이루어진다고파악 할수있다. 14) 주 : 이하회귀분석또는가설검정결과에서 5%, 10% 유의수준에서회귀계수가통계적으로유의한경우 p-value 에각각 **, * 표시. - 10 - - 11 -
< 표 5> VEC 모형추정결과 ( 공적분벡터 ) 무제약하공적분계수 LOG(RD2) LOG(I) 1.486303-4.731956 2.904813-6.670254 정규화된공적분계수 ( 괄호안은표준오차 ) LOG(RD2) LOG(I) 1.000000-3.183709 (0.21746) 조정된계수 D(LOG(RD2)) 0.113085 D(LOG(I)) 0.065644 (0.03913) (0.02354) 투자와물적투자간선행성및인과관계 내생적성장이론에서기술혁신이물적투자에미치는영향을검정하기위해우선, R&D 투자와물적투자변수에대한집계변수 (aggregate data) 를통해변수간상관관계를살펴보았다. 즉, 두변수의로그를취하여선행 (leading), 동행 (concurrent) 및후행 (lagging) 시차변수간상관계수를비교하였다. 전체적으로 R&D 선행 (lagged) 시차변수와물적투자변수간상관관계가후행변수의것보다높으며시차변수중특히 2년및 1년전변수의상관계수가가장높게나타났다 (< 표 6>* 표시 ) 15) 이는두변수의로그차분 ( 증가율 ) 변수간상관계수에서도유사한패턴이나타난다. 따라서, 전체표본을대상으로볼때 R&D 투자변수가물적투자에대해선행 (leading) 또는동행한다고판단할수있다. 이번에는 VEC 내의한내생변수에발생한충격이다른변수에미치는영향을분석하는 모형인충격반응함수 (impulse response function) 를도출하였다. R&D 투자지출 (RD) 로그 치 1 표준편차충격이물적투자에미치는충격반응함수를보면 2 3 년후 0.01 정도의 ( 가장 큰 ) 증대효과가있음을알수있다. R&D 의 1 표준편차충격은약 R&D 투자의 2% 정도의규 모이며물적투자의 2 3 년후반응규모인약 1% 의두배정도의충격이필요하다. 10 년의반응기간을중심으로볼때 R&D 충격에대한물적투자의충격반응함수가시사하 는바는물적투자가전체적으로는증가 ( 양의값을가짐 ) 하지만중장기적 (3 년이후 ) 으로는 그효과가점점소멸하게된다는점이다. < 그림 6> VEC 모형에서의물적투자의 R&D 충격에대한충격반응함수 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 Response of LOG(I) to 1 SD R&D Shock 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Year Response of LOG(I): Ⅲ 장에서의분석을통해장기적으로 R&D 와물적투자간장기적으로정의균형관계가존 재함을파악할수있다. 그런데, VEC 모형에서의공적분관계는두변수간의인과관계 (causality) 를고려하지않고있다. 따라서, 다음장에서는두변수간인과관계가기간별로 어떻게나타나며변화했는가를살펴보기로한다. < 표 6> R&D 투자시차변수와물적투자변수간상관계수 ( 전체표본 : 1970-2004) 전체표본 RD(-5) RD(-4) RD(-3) RD(-2) RD(-1) RD(0) RD(1) RD(2) RD(3) RD(4) RD(5) LOG(I) 0.975 0.976 0.976 0.977* 0.980* 0.980* 0.975 0.970 0.970 0.972 0.972 물적투자간상관계수 물적투자증가율 0.985 0.980 0.975 0.970 0.965 0.960 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1-0.2 DLOG(RD-5) < 그림 7> 물적투자에대한 R&D 의시차상관계수 ( 로그수준및로그차분 ) RD(-5) RD(-4) RD(-3) RD(-2) RD(-1) RD(0) RD(1) RD(2) RD(3) RD(4) RD(5) DLOG(RD-4) DLOG(RD-3) DLOG(RD-2) DLOG(RD-1) 증가율간상관계수 DLOG(RD0) DLOG(RD1) R&D 증가율시차변수 DLOG(RD2) DLOG(RD3) DLOG(RD4) DLOG(RD5) R&D 의시차변수 DLOG(I) 15) STEPI( 신태영, 2003) 의경우우리나라의민간 R&D 자본재축적에대해 2 년의시차를설정 - 12 - - 13 -
다음으로, 두투자변수간인과관계의존재를검정하였다. 각각양방향의인과관계를검정한결과, 다음관계가통계적으로유의하게 Granger-cause하는것으로나타났다 (< 표 4> 참조 ). Proposition 1: 우리경제에는 R&D 투자가물적투자를유발하는관계가존재한다. R&D(1년전연구개발 ) Invest( 물적투자 ) ; 전체표본기간이는전체적으로 R&D투자가자본의한계생산성을증가시켜물적자본투자를유발하는측면을보여준다고볼수있다. < 표 7> 쌍방향 Granger 인과관계검정표본 : 1970 2004 시차 : 1 귀무가설 : Obs F-Statistic Probability LOG(I) 은 LOG(RD) 를 Granger Cause하지않음. 34 0.05026 0.82409 LOG(RD) 는 LOG(I) 를 Granger Cause하지않음. 3.44364 0.07303* 물적투자간상관계수 0.980 0.960 0.940 0.920 (RD(0)) (RD(1)) (RD(2)) (RD(3)) (RD(4)) (RD(5)) R&D 시차 ( 년 ) 표본 : 1970 1989 표본수 : 20 LOG(I),LOG(RD)(-i) LOG(I),LOG(RD)(+i) i lag lead ********** ********** 0 0.9709 0.9709 ******** ******** 1 0.8190 0.8411 ******* ******* 2 0.6650 0.6983 ****** ****** 3 0.5038 0.5508 **** **** 4 0.3478 0.4088 ***. ***. 5 0.1932 0.3089 다음으로, 1980 년대후반을기준으로 Granger 인과관계를두표본기간으로구분하여 살펴보았다. 1989 1990 을기점으로기간 1 에서는물적투자에서 R&D 투자로, 기간 2 에서는 역의인과관계가존재하는것으로나타났다. 16) 김병화외 (2002) 에따르면설비투자의변동폭이 1980년대 GDP의 3.2배에서 1990년대에는 GDP의 5.1배로크게확대되었다. 따라서, 80년대후반물적투자행태에일종의변화가발생한것으로가정하고상관관계와인과관계를두표본기간으로구분하여살펴보았다. 기간1( 성장단계 ; 1970 1989) 에서의 R&D 투자와물적투자변수에대한선행 (leading), 동행및후행 (lagging) 시차변수간상관계수를비교한결과, 기간1에서는특히 5년후후행 R&D 투자시차변수의상관계수가가장높게나타났다.(< 표 8>* 표시 ) 따라서, 기간1의표본을대상으로볼때상당한시차를두고 R&D 투자변수가물적투자에대해후행 (lagging) 한다고볼수있다. 이는두변수간상관도표 (cross-correlogram) 를구해서도확인할수있다.(< 표 8> 최하단도표 ) 이는물적자본축적이연구개발의자본사용자비용 (cost of capital) 을하락시켜일정기간경과후 R&D를유발하는측면을보여주고있다. 또한, 경제발전단계에서기술학습 (learning) 을위한 R&D투자가유발되었음을시사한다. Proposition 2: 우리경제에는 R&D와물적투자간인과관계의전환이발생하였다. Invest(5년전물적투자 ) R&D( 연구개발 ) ; 기간1 R&D(1년전연구개발 ) Invest( 물적투자 ) ; 기간2 17) < 표 9> 쌍방향 Granger 인과관계검정 ( 기간 1과기간2) 표본 : 1970 1990 ( 기간1) 시차 : 5 귀무가설 : Obs F-Statistic Probability LOG(I) 은 LOG(RD) 를 Granger Cause하지않음. 16 23.8415 0.00169** LOG(RD) 는 LOG(I) 를 Granger Cause하지않음. 6.55193 0.02987** < 표 8> R&D 투자시차변수와물적투자변수간상관계수및상관도표 ( 기간 1: 1970 1989) 16) 기간 2 에서는 IMF 경제위기 로물적투자데이터가타요인에크게영향을받는등이탈치 (outlier) 가존재할수있어기간 2 의인과관계검정에서는 1997 년까지의데이터만사용하였음 17) 원칙적으로두변수간공적분관계가있어인과관계검정도오차수정모형 (error correction model) 형태의검정방법을사용해야하나표본수의제약으로수준변수 ( 및시차변수 ) 에대해서만검정이이루어졌음. 기간 2 의경우표본수가 8 이지만추정및가설검정의대상이되는파라미터의수가 3 이어서자유도 (degree of freedom) 의문제는발생하지않음. 참고적으로이탈치 ( 외환위기기간 ) 를포함하여 1990-2004 년간인과관계검정을시행하면두방향모두인과관계가존재하지않는것으로나타남. 또한, 로그차분변수를사용하여인과관계검정을시행하여도 8 개의표본수는아무런문제를야기하지않지만두방향모두유의한결과가도출되지않음. - 14 - - 15 -
표본 : 1990 1997 ( 기간2) 시차 : 1 귀무가설 : Obs F-Statistic Probability LOG(I) 은 LOG(RD) 를 Granger Cause하지않음. 8 0.11246 0.75097 LOG(RD) 는 LOG(I) 를 Granger Cause하지않음. 5.63131 0.06371* 이번에는전체표본을 1989 1990년을기준으로 R&D투자가물적투자에미치는영향즉, 회귀계수가변화하였는가에대한가설검정인 Chow(1960) 검정을시행하여두표본기간간 회귀계수가동일하다는귀무가설을기각한다는결론을얻었다. 즉, 대략 1989년을기점으로물적투자에대한 R&D투자의회귀모형에서기울기와절편이 구조적전환 (R&D의물적투자에대한관계 ) 을일으켰다는시사점을도출하였다. (19) R&D투자가물적투자 에미치는효과가다음과같이 3차원의다항시차분포 (polynomial distributed lag) 를보인다고가정하였다. 18) (20) 이같이여러시차변수를설명변수로사용할때발생하는공선성의문제를제거한다음 R&D투자가물적투자유발에미치는효과를분석한결과, t기, (t-1) 기, (t-2) 기의계수가통계적으로유의한정의부호를가지는것으로나타났다. 또한, 11년간발생하는전체효과는 0.535% 로통계적으로유의한회귀계수의합이라는결과를얻었다. < 표 10> 물적투자와 R&D 투자에대한회귀분석 ( 기간 2) 종속변수 : LOG(I) 결정계수 0.87 표본 : 1989 2004 DW 통계량 1.8 Variable Coefficient Std. Error t-statistic Prob. C 9.544040 1.307423 7.299885 0.0000 LOG(RD(-1)) 0.218573 0.112228 1.947576 0.0734* AR(1) 0.543654 0.219083 2.481501 0.0275 < 표 11> 물적투자와 R&D 투자에대한회귀분석 ( 전체기간 ) 종속변수 : LOG(I) 결정계수 0.98 표본 : 1972 2004 DW 통계량 1.48 Variable Coefficient Std. Error t-statistic Prob. C 7.830435 0.317148 24.69017 0.0000 LOG(RD(-1)) 0.361402 0.031113 11.61564 0.0000** AR(1) 0.712887 0.134017 5.319368 0.0000 < 표 12> 회귀계수구조전환에대한 Chow 검정 Chow 전환검정 : 1989 F-statistic 2.779658 Probability 0.060* Log likelihood ratio 8.881939 Probability 0.030** R&D 투자가증가되어물적투자가유발되는경제적효과는오랫동안지속될수있고미래 기간에걸쳐퍼져나갈수있어이러한동태적효과를명시적으로고려하는시차분포모형 (distributed lag model) 을분석하였다. 다음과같이 R&D 투자가물적투자 와동태적인관 계에있다고가정하였다. < 표 13> R&D 투자가물적투자에미치는동태적효과 i Coefficient Std. Error t-statistic 0 0.286 0.128 2.240** 1 0.190 0.063 2.999** 2 0.122 0.055 2.219** 3 0.076 0.063 1.214 4 0.047 0.063 0.748 5 0.030 0.058 0.512 6 0.018 0.054 0.336 7 0.008 0.054 0.139 8-0.007 0.054-0.138 9-0.032 0.048-0.666 10-0.072 0.054-1.336 11-0.132 0.107-1.225 Sum of Lags 0.535 0.066 8.138** 요약하면, R&D 와물적투자간의시계열분석을통해다음과같은시사점을얻을수있었 다. 첫째, 상관관계는전체적으로 R&D 투자가물적투자를같은방향으로선행 (leading) 또는 동행하며전자에서후자에로의 Granger 인과관계 (causality) 가존재한다. 둘째, 이같은관계 는 R&D 의시차변수중특히, 두투자변수간 1 2 년의시차 (lag) 에가장뚜렷이나타난다. 셋째, R&D 와물적투자간인과관계는 1989 1990 년을기준으로구조적으로전환되었으며 1970 1989 년의기간중에는물적투자가 R&D 투자를, 1990 2004 년의기간중에는 R&D 투 자가물적투자를유발 (cause) 하는것으로나타났다. 한편, 정부 R&D 와민간 R&D 간관계에대한신태영 (2004, STEPI) 의연구결과는정부 R&D 가 4 년정도의시차를두고민간 R&D 투자를보완 ( 또는증대 ) 하는효과가있음을시차 18) 여기서 i 는 Almon(1965) 이다항시차분포모형을개발하여여러시차변수로이루어진설명변수에존재하는공선성의효과를감소시키기위해시차가중치의형태를나타내는다항식차수변수임. 예를들어, 2 차다항식의경우, t 기전설명변수변화가종속변수기대치에미치는영향은 i 로이루어진 2 차함수형태로추정할수있음. - 16 - - 17 -
분포모형을통해보였다. 이를본연구의결과와관련지어보면, t기의정부 R&D는 4년정도의시차를두고 (t+4) 기의민간 R&D투자를유발하며이는다시 (t+5) (t+6) 기의물적투자를유발하는것으로유추할수있다. 즉, 정부 R&D는 5 6년의시차를두고 ( 민간 ) 물적투자를유발하는효과가있다. 시사점 R&D를통해축적되는지식자본은한번공개되면그것을공유하는데비용이들지않는비경합성 (nonrivalry) 을가진다. 비경합성은지식자본과경합적생산요소즉, 물적자본, 노동, 천연자원을통해최종생산물을생산할때이가규모수익체증 (increasing returns to scale) 의현상을가짐을의미한다. 즉, 물적자본과달리지식자본이축적될수록지식자본의한계생산이체감할필요가없음을나타낸다. 이현상은기술혁신이물적자본에존재하는수확체감의법칙을상쇄하는보완적관계를지님을의미한다. 또한, 대부분의 R&D부문이자본집약적특성을지니기때문에실증분석결과는최근우리경제에서기술혁신이물적투자를유발 (cause) 하는현상이 90년대부터나타나고있음을보여준다. 반면, 양적성장기에해당하는 90년대이전에는일반적으로물적자본투자가기술학습필요성유발및생산요소비용변화를통해기술혁신의인센티브에영향을미쳐왔음을보여준다. 이같이설비투자의구조전환이발생함에따라, 투자활성화를위한전제로기술혁신과인적자본육성을위한 R&D투자의중요성이증대하고있다. 즉, R&D투자는상품혁신과공정혁신을통해신상품, 신공정을창출하고이같은 R&D투자의결과를상품화하는과정에서설비투자가파생적으로유발되는구조로전환되었음을인식할필요가있다. R&D투자에의해유발되는설비투자증대를강화하기위해서는 R&D투자의양적확대뿐만아니라사회전체의혁신역량 (innovative capability) 을강화하는것이필요하다. 이를위해서는경쟁과창의성을중시하는교육및직업훈련시스템, 비생산적인지대추구 (rent-seeking) 행위를억제하는유인구조확립등정부의정책시행이필요하다.( 전승철외, 2005) 기술혁신에의해유발되는물적투자의증대는내수진작및생산성증대뿐아니라성장잠재력확충을통해경기회복및일자리창출에도긍정적영향을미칠것으로전망된다. 또한, 수출과내수간양극화, 대기업중소기업간투자양극화, 고용없는성장, 설비투자의성장견인력약화등우리경제의당면거시경제문제를해결하는데도일조할것으로보인다. 기업혁신지원정책등 R&D 투자의양극화해소를통해물적투자의양극화현상해소를동시에도모할필요가있다. 기술혁신에의해유발되는물적투자의증대를위해서는구체적으로기술정책과재정정책의동시시행이필요하다. 예를들어, R&D 지원대상부문에가속상각 (accelerated depreciation) 제도, 투자세액공제 (investment tax credit) 정책을동시에시행하여체화된기술진보의설비투자유발을유도할필요가있다. 또한, 특정기간조세감면 (tax holidays) 제도와같이연구개발실적이좋은기업을대상으로 R&D가상업화되는기간동안특히비 IT 첨단산업기업에조세감면의혜택을주는방안도고려할수있다. 향후두가지의투자유형관계에서기업규모별, 업종별기술혁신과이에의해유발되는자본축적을동시에촉진시킬수있는구체적정책수단연구가필요하다. 참고문헌 김범식 (2004) 투자가부진한 5가지이유, SERI경제포커스. 김병화임현준 (2002) 설비투자결정요인분석, 경제분석, 한국은행. 김성장준영 (2006) 무형자산에대한지출이설비투자에미치는영향분석, 조사통계월보논고, 한국은행. 배지헌 (2006) 투자부진이유어디에있나, LG 주간경제. 신태영 (2003) Long-Run Effects of R&D Investment on National Economy, 정책연구 2003-01. STEPI. 신태영 (2004) 기업혁신능력확충을위한정부연구개발투자전략, 정책연구 2004-07. STEPI. 신태영 (2005) 기술혁신과경제성장 : 요소대체율과기술진보율에대한실증적고찰, 정책연구 2005-08. STEPI. 전승철김영준하준경 (2005) 최근의설비투자부진원인과정책과제생산성변동요인분석, 금융경제연구, 제210호, 한국은행금융경제연구원. 조용수 (2003) 최근설비투자의구조적특징, LG 주간경제. 하준경 (2004) 성장전략의전환필요성과정책과제, 한국은행금융경제연구원. 하준경 (2005) R&D와경제성장, 한국은행금융경제연구원. Aghion P. and P. Howitt(1998) Endogeneous Growth Theory, MIT Press. Arrow K.(1962) "The Economic Implications of Learning by Doing", Review of Economic Studies 29: 155-173. Barro R. and X. Sala-i-Martin(2004) Economic Growth, Second Ed. MIT Press. Corrado C., C. Hulten and D. Sichel(2006) "Intangible Capital and Economic Growth", NBER Working Paper 11948. Greene, W.(1997) Econometric Analysis, 3rd Ed. Prentice-Hall International Inc. Grossman G. and E. Helpman(1991) Innovation and Growth in the Global Economy, MIT Press. Romer P.(1986) "Increasing Retunrs and Longt-Run Growth", Journal of Political Economy 94: 1002-1037. Romer P.(1990) "Endogeneous Technological Change", Journal of Political Economy 98(5): 71-102. Schumpeter J.(1975), Capitalism, Socialism and Democracy, Harper & Row Publishers. - 18 - - 19 -