일반연산균형모형 모델링을 통한 로봇자본 등장이 사회경제에 미치는 영향 분석

Abstract

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 협동과정 기술경영·경제·정책전공, 2022. 8. 구윤모.로봇의 등장 및 확산은 산업, 노동, 경제성장 등 경제에 많은 영향을 미치며 사회경제적으로 많은 긍·부정적 변화를 예고하고 있다. 로봇의 등장으로 인해 생산환경이 바뀌고 있으며, 로봇이 노동자에게 미치는 영향은 노동직군에 따라 다를 수 있다. 이 같은 배경 하에, 본 연구는 노동대체 현상이 산업, 직군, 그리고 가계 별로 어떻게 다르게 나타나며 경제성장을 포함한 가격, 수요, 공급, 효용 등 경제 요인 간에 어떤 상호 작용을 불러 일으키는지 살펴보고자 한다. 이를 바탕으로, 산업 및 직군 간 다른 노동대체율을 반영하여 연산가능 일반균형 (Computable General Equilibrium; CGE) 모형을 설계하고 제안할 수 있도록 한다. 연산가능 일반균형 모형은 다양한 정책의 파급효과를 체계적으로 분석 가능하다는 장점이 있어, 경제성장과 혁신정책 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 연구는 CGE모형을 이용하여 최근에 크게 사회적으로 우려가 되고 있는 로봇자본에 의한 노동대체 문제와 사회·경제적 영향을 이해하는 것을 목표로 한다. 특히, 노동대체 이슈는 사회적 영향이 클 것으로 우려되어 경제성장에 미치는 파급효과 및 메커니즘에 대한 면밀한 연구가 요구된다. 구체적으로, 이 연구는 다른 산업간 노동의 이질적인 특성에 따라 노동대체에 의해 다르게 미치는 영향을 반영하기 위하여 사회계정행렬 (Social Accounting Matrix; SAM) 자료체계 내 노동 및 가계 계정을 세분화하였다. 또한, 로봇자본이라는 새로운 유형의 자본 개념을 새롭게 정의하고, 이에 따라 투자와 자본을 일반과 로봇으로 구분하였다. 이를 통해, 경제 혹은 정책 충격에 따라 경제주체에 미치는 상이한 효과를 분석할 수 있는 모형 및 자료체계를 구축할 수 있었다. 이처럼 설계된 연산일반균형 모형을 바탕으로, 본 연구는 실증연구를 통해 상이한 노동대체가 경제에 미치는 상이한 효과와 각 주체의 상호작용이 파급되는 경제체제 내 경로를 식별하고자 하였다. 본 연구에서는 recursive dynamic CGE모형을 이용하여, 2015-2050년 동안 기술발전에 의한 노동 대체가 사회에 미치는 영향을 분석한다. 가계, 노동, 투자, 자본을 구분한 SAM을 구축하고 산업 및 노동직군에 따라 다른 대체탄력성을 산정하였다. 로봇자본의 노동 대체가 각 산업, 가계, 노동에 미치는 영향을 분석하고, 로봇자본 등장과 관련하여 사회적으로 우려되는 상황에 대한 시나리오를 설정하여 로봇자본의 노동대체로 인한 사회적 영향을 다양한 측면에서 살펴보았다. 분석결과에 따르면, 로봇자본의 생산성 향상과 양의 증가로 인해 로봇자본의 가격이 하락하고 대체가능확률에 따라 노동대체율이 높은 노동일수록 로봇에 의해 많이 대체되는 것을 보여준다. 이때, 노동대체율이 높은 직군의 노동가격 하락폭이 가장 크게 나타났고, 이 때문에 대체율이 높은 노동직군에 해당하는 가계의 노동소득의 증가율이 가장 적게 나타났다. 생산 측면에서의 비교를 위해 35개의 산업을 대체확률(probability of replacement)과 자본집약 정도(capital intensity)에 따라 네 가지 산업종류로 분류하였다. 대체확률이 높고, 자본집약적인 산업의 경우 노동가격의 상대적 하락으로 인해, 2015-2050년도에 대해 생산자 가격과 소비자 가격의 증가율이 높게 나타났다. 이 산업군은 저소득층의 소비비중이 높은 산업으로 가격증가에 따라 효용감소폭이 크게 나타나는 것을 확인하였다. 반대로 대체확률이 낮고, 노동집약적인 산업의 경우 생산자 가격과 소비자 가격이 하락하였다. 해당 산업 군은 고소득층이 비교적 더 많이 소비하는 산업에 해당하여, 해당 산업 군의 물건 가격이 저렴해진 효과, 즉 물건구매력이 더 좋아졌다고 볼 수 있다. 이는 가계 효용변화로 이어서 해석할 수 있는데, 고소득층의 효용증가율이 더 높게 나타나는 이유가 바로 이 때문이다. 더 나아가 로봇자본의 특성과 관련한 사회적 우려 상황에 대해 시나리오 분석을 진행하였다. 로봇자본의 편중된 분포와 노동생산성 향상으로 인한 노동대체의 사회적 영향 심화 시나리오를 통해 로봇자본이 저소득층과 고소득층간에 소득 양극화를 야기할 수 있다는 점을 확인하였다. 로봇세 부과 시나리오를 통해 로봇자본에 대해 세금을 부과하게 되면, 고소득층의 로봇자본으로 인한 소득을 감소시키는데 일조하여 양극화 정도는 완화되는 것을 확인하였지만, 이는 생산 감소로 이어져 성장둔화를 야기할 수 있다는 시사점을 가진다. 본 연구는 방법론과 실용적인 측면에서 다음과 같은 기여점을 가진다. 먼저, 일반자본과 대체 및 축적의 속도 측면에서 차별화된 특성을 가진 로봇자본을 정의하고 이를 이용하여 산업별 노동직군에 따라 다른 대체율을 반영할 수 있도록 CGE모형을 설계하였다는 점에서 방법론적 측면의 기여가 있다. 또한, 로봇자본의 노동대체가 중요한 사회적 문제로 떠오르고 있는 현 상황에서 노동대체가 가계와 산업에 대해 차별적으로 야기할 수 있는 영향적 측면에서 각 주체간의 상호작용 메커니즘을 이해하는데 실질적인 기여를 한다. 특히, 본 연구결과는 노동대체로 인한 차별적인 영향을 고려하여 정책입안자가 노동대체라는 사회적 이슈를 고려하여 혁신 정책을 설계할 수 있도록 다양한 시나리오 관점에서 실질적인 방향성을 제공하였다는 점에서 그 가치가 있다.The emergence and diffusion of robot capital impact the economy and its aspects, such as industry, labor, and economic growth, signaling many positive and negative socioeconomic changes. Robotization is altering production environments, and its impact on labor varies by labor type and industries, as robots replace labor to a different degree. Therefore, this study aims to examine how the labor replacement phenomenon differs by industries, labor types, and households, as well as to observe inter-relationships among economic variables, including price, demand, supply, utility level, and economic growth. Thus, based on these findings, a computable general equilibrium (CGE) model that considers different labor replacement rates between industries and labors can be constructed. The CGE model is able to systematically analyze the ripple effects of various policies, and it is used in various research fields such as economic growth and innovation policies. Using this model, the study aimed to elucidate the labor replacement problem and social and economic impacts of robot capital, which has recently become a major social concern. In particular, labor replacement issues are feared to have a large social impact, thereby requiring research on its mechanisms and ripple effects on economic growth. This study subdivided labor and household accounts within the social accounting matrix (SAM) data to reflect the different effects of labor replacement depending on the heterogeneous characteristics of labor types and industries. In addition, the model in this study defines a new type of capital concept termed robot capital. Accordingly, investment and capital are divided into general and robot capitals. Furthermore, a model and data system that can analyze different effects on economic subjects according to economic or policy shocks were established. Based on the designed and proposed CGE model, this study attempted to empirically identify different paths and effects of labor replacement on the economy. Furthermore, the effect of labor replacement due to the technological development in society during 2015–2050 was analyzed using the recursive dynamic CGE model. SAM classifies households, labor, investment, and capital, and different elasticities of substitution are estimated according to industries and labor occupations. This study analyzed the impact of robot capital’s labor replacement on each industry, household, and labor and examined the social impact of technology’s labor replacement in various aspects through the scenario analysis. The results show that the price of robot capital decreases due to the productivity improvement and increase in the amount of robot capital. The higher the labor replacement rate, the more labors are replaced with robots. The decrease in labor prices was the largest in the occupational group with a high replacement rate, and for this reason, the increase in the labor income of the households belonging to the labor types with the high replacement rate was the smallest. To compare results from the production perspective, 35 industries were classified into four industrial types according to the probability of replacement and capital intensity. In case of capital-intensive industries with high replacement probability, the growth rate of producer prices and consumer prices was high for the period 2015–2050 due to the relative decline in labor prices. The results indicate that this industrial type with high replacement probability and being capital intensive has a high consumption ratio of low-income class, and the decrease in utility is large as the price increases. Conversely, in the case of labor-intensive industries with low replacement probability, producer prices and consumer prices fell. This industrial type corresponds to an industry in which the high-income group exhibits a relatively higher consumption. This can be used to explain the effect of lowering the product price of the products of corresponding industrial types, that is, the purchasing power of the product has improved. This further can be interpreted as a change in household utility, which is why the utility growth rate of the high-income class is higher. Furthermore, scenario analysis of socially concerned situations related to the characteristics of robot capital was conducted. In the scenario with unbalanced distribution of robot capital, there is income polarization between low- and high-income households. For the robot tax scenario, the degree of polarization would be alleviated as the income from robot capital of the high-income households is reduced, but this scenario leads to a decrease in the production and lowered economic growth rate. This study made the following contributions in terms of methodology and practicality. First, from the methodological perspective, robot capital with different characteristics in terms of the speed of replacement and accumulation from general capital was defined, and the CGE model was designed to reflect different replacement rates considering various industries. In addition, in the current situation where the labor replacement of robot capital is emerging as an important social problem, it makes a practical contribution to the understanding of the interaction mechanism between each subject, in terms of influence, that can discriminate against households and industries. In particular, the results of this study are valuable as they provide policymakers with practical directions, considering various perspectives to design innovative policies reflecting the social issue of labor replacement.Chapter 1. Introduction 1 1.1 Research background 1 1.2 Research motivation 5 1.3 Research outline 6 Chapter 2. Literature Review on Theoretical and Methodological Approaches 8 2.1 Computable General Equilibrium model 8 2.2 Labor replacement 11 2.2.1 Technology and economic growth from the historical perspectives 11 2.2.2 Mechanization, computerization, and robotization 15 2.2.3 Robot capitals and robot tax 27 2.2.4 Economic impact of technology changes and social issues 30 2.3 Contribution of this study 34 Chapter 3. Social Accounting Matrix Data 36 3.1 Construction of social accounting matrix (SAM) 36 3.1.1 Concept of SAM 36 3.1.2 Main characteristics of SAM in this study 40 3.2 Construction of micro-SAM for household, labor, investment, and capital accounts 41 3.2.1 Inter-industry transaction composition 41 3.2.2 Household division 43 3.2.3 Labor division 48 3.2.4 Capital division 53 3.2.5 Investment division 58 3.2.6 Scaling the Social Accounting Matrix 59 Chapter 4. The Computable General Equilibrium Model 61 4.1 Overall structure of CGE model 61 4.1.1 The CGE model 61 4.1.2 Main features of CGE model equations in this study 62 4.2 Production 66 4.3 Households 78 4.4 Government 81 4.5 Investments and savings 83 4.6 Exports and imports (International trade) 85 4.7 Market and aggregation equilibrium conditions 88 4.7.1 Consumer price index 88 4.7.2 Market clearing 88 4.8 Recursive equation 89 Chapter 5. Economic impact analysis of labor replacement by robots 91 5.1 Business as usual (BAU) scenario: labor replacement by robot capitals 92 5.2 Robot capital scenario 114 5.2.1 Biased distribution of robot capital 114 5.2.2 Labor productivity biased scenario 122 5.3 Imposing tax on robot capital scenario 128 5.4 Sensitivity analysis 135 5.4.1 Sensitivity analysis on elasticity of substitution 135 5.4.2 Sensitivity test results 137 Chapter 6. Conclusion 139 Bibliography 145 Abstract (Korean) 155박