공공부문 R&D 투자의 경제성 분석기법 2002. 11. 08 김 정 흠 한국기계연구원 STEPI 정책포럼 공공부문 R&D 투자의 경제성 분석기법 2002. 11. 08 김 정 흠 한국기계연구원 042-868-7271/018-451-7271 kimjh@kimm.re.kr

 목 차 제 1절: 연구개발 기여도 평가방법론 제 2절 : 연구개발모형의 활용사례 제 3절 : 비용함수 모형의 사용사례  목 차 제 1절: 연구개발 기여도 평가방법론 1.1 계량경제학적 모형 1.2 비시장가치 평가모형 1.3 거래가치 평가모형 제 2절 : 연구개발모형의 활용사례 2.1 모형의 선정 2.2 산출량 증가에 대한 기여도 2.3 한국기계연구원의 경제적 효과 제 3절 : 비용함수 모형의 사용사례 3.1 산업간 파급효과의 측정방법 3.2 모형의 선정 3.3 파급효과의 계산 3.4 생산비 절감효과 3.5 한국기계연구원의 효과

 목 차 (2) 제 4절 : 인적자본모형의 활용사례 제 5절 : 비시장가치법의 활용 사례 4.1 분석모형의 설정 4.2 인적자본 스톡 4.3 인적자본의 경제적 가치 제 5절 : 비시장가치법의 활용 사례 5.1 CVM (Contingent Valuation Method) 5.2 MAUA (Multi Attribute Utility Analysis)

제 1절 연구개발 기여도 평가방법론 1. 계량경제학적 방법 2. 비시장가치 평가법 3. 기술거래가치평가 방법 °경제성장모형, °구조방정식 모형, °산업파급효과 2. 비시장가치 평가법 °Hedonic Price, °CVM, °MAUT/MAUA, …. 3. 기술거래가치평가 방법 °시장접근법 °비용접근법 °소득접근법 4. 등급평가 모형 °결정론적 모형, °경제론적 모형, °OR적 모형

1.1 계량경제학적 모형 계량경제학적으로 개발된 각종의 모형을 사용하여 각 산업의 기술개발 투자효과를 측정한 후, 해당기관, 또는 해당사업의 효과를 추출. 대표적인 방법으로 1) 거시경제성장모형을 이용하는 방법, 2) 구조방정식을 사용하는 방법, 3) 산업연관표를 사용하는 방법, 4) 기타 특별히 고안된 수학모형을 사용하는 방법 등이 있음. 해당산업 타산업 타산업 매출액 증가 부가가치 증대 수입대체, 수출증대 산업파급효과 수입제품 국산화 신제품 개발 산업생산성 증대 품질제고 기술파급효과 기술개발 인력배출 연구기관, 사업

1.1.1 계량경제모형의 종류 1) 거시경제성장모형을 사용하는 방법 2) 구조방정식 모형: 3) 산업연관표 모형: 1) 거시경제성장모형을 사용하는 방법 연구개발자본 모형: 거시경제모형에 연구개발자본부문을 첨가한 성장모형을 작성하여 사용, 연구개발 투자가 해당산업에 미친 효과를 측정 인적자본모형 : 거시경제모형에 인적자본부문을 첨가하여 해당분야의 인적자원이 경제성장에 미친 효과를 추출 2) 구조방정식 모형: 거시경제의 구조를 묘사하는 연립방정식에 연구개발분야를 추가한 방정식을 사용 일반적으로 개발하고, 유지하는데 많은 비용과 시간이 소요 보통 약식으로 작성된 계산가능한구조방정식 등을 사용하고 있음. 3) 산업연관표 모형: 산업연관표를 활용하여 해당분야의 기술흐름을 분석하고 타 산업에의 파급효과를 측정 산업연관표방식을 응용하여, 기술흐름표를 작성하여 활용하거나, 기술적 거리를 계산하여 측정하는 방식 등이 있음 후자의 두 방식은 아직 일반화되지 못하고, 아이디어차원의 각종 연구가 진행되고 있음. 4) 특별함수 모형 R&D Spillover를 측정하기 위해 개발된 비용함수 등이 대표적 산업간 기술파급효과를 측정하는데 사용

1.1.2 경제성장 모형의 선정 거시경제 성장모형을 이용 R&D 투자의 산업성장에 대한 기여도 분석 s k g = = n Harrod-Domar 모형(1946년) Solow 모형(1956년) F(K, L)= A K L λ α (1-α) 0<α<1 신성장 모형 (1990년대 초) Qt=BK(α+r)L(1-α) - 실행학습모형 : - 연구개발 자본모형 : Qt=Aeλt KαL(1-α)Rβ - 인적자본모형 : Q(t)=K(t)αH(t)β(A(t)L(t))1-α-β - 기타모형 : Pt= Aeλt Rt Ht β r

1.2 비시장가치 평가모형 해독함수접근법 (Damage Function Approach) : 시장이 존재하지 않는 재화에 대한 가치를 측정하기 위해 고안된 방법들로 사용자 (또는 잠재적 사용자)에 의한 주관적 가치를 측정함. 환경, 안전, 국방 등 공공재에 대한 가치측정에 많이 사용해 왔으며, 최근 기술의 가치측정에 활용하고 있음. 해독함수접근법 (Damage Function Approach) : 해당 행위(또는 재화)가 미친 손해(damage)를 측정하는 함수로 환경, 안전분야에서 사용. 행태학적 접근법 (Behavior-based Approach) 시장내 활동자들의 행태(효용, 수요행태, 등)를 측정함으로써 재화의 가치를 측정하는 방법 일반적으로 많이 활용됨. 간접적 방법과 직접적 방법으로 나뉘어짐.

1.2.1 행태학적 접근방법 간접적 방법 직접적 방법 사용자의 효용, 가치를 해당재화의 대체제를 사용하여 측정하는 방법 Hedonic pricing: 재화와 생산요소간의 과정을 포함한 회귀식을 선정 예) 주택가격= F(소음수준, 경치, …) Travel cost : 휴양에 사용한 비용과 시간을 이용하여 특정 휴양시설에 대한 가치를 평가 Conjoint Analysis: 신개발제품의 마케팅자료를 추정하기 위해 사용 직접적 방법 사용자의 효용이나 가치를 가상의 시장을 조성하여 직접적으로 측정 CVM: 가상적으로 설계된 시장에 기초하여 설문에 대한 응답을 이용하여MAUT 재화의 가치를 측정하는 방법 MAUA: 다속성 효용이론에 기초한 가치측정법으로 MAUT의 이용하여 선호도를 구조적으로 유도하고, CVM의 후생개념을 결합함.

1.3 거래가치 평가모형 기술을 실제적으로 거래할 때 설정되는 가격으로 기술의 가치를 측정 무형의 기술을 대상으로 그 기술의 기술성, 사업성, 시장성을 검토하여 기술의 금액, 등급, 의견 등을 표시하는 평가활동 기술성 : 기술의 수준, 경쟁력 사업성 : 제품매출 전망, 경쟁력, 경영능력 시장성 : 시장규모, 수요예측 접근방법 비용접근법 시장접근법 소득접근법

1.3.1 거래가치평가의 접근법

▣ 비용접근법 ▣ 시장접근법 개발된 기술을 다시 개발하는데 필요한 비용을 추산하는 방법 Cost of reproduction, recreation cost 공정시장가액 = 취득원가 - 물리적 감가 - 기능적 진부화 - 경제적 진부화 ▣ 시장접근법 기술자산가치 = 사업전체가치 - 유동자산- 유형자산 - 무형자산 (인적자산, 시장자산) 사업가치 : 유동자산 고정자산 유형자산 무형자산 인적자산 시장자산 기술자산

▣ 소득접근법 기업가치평가모형의 원형 평가모형의 수정형 V= 평가대상 자산의 가치 CFt = t기의 현금흐름 r = 수익율 위험조정 할인율 모형 확실성 등가모형

1.3.2 Options Thinking Valuation 일반적 현금흐름모형의 단점 해소 미래의 조건들에 대한 평가절하 할인율 선택에 대한 의존도 높음 미래의 불확실성에 대한 직접적 고려 없음 기술개발 투자의 각 단계에서 투자에 대한 옵션을 직접 고려함 전통적 DCF NPV= -5.4 Options Thinking Valuation NPV= +2.2

Market Outcome Initial R&D Investment Decision Commercialization Decision R&D Outcome +$60M Yes 0.8 ㅡ$15M 0.2 Excellent +$15M N0 +$20M 0.3 Yes 0.3 ㅡ$15M Yes Good 0.7 0.6 +$10M ㅡ$6M N0 0.1 ㅡ$15M Yes 0.1 ㅡ$15M Poor 0.9 ㅡ$60M N0 No

제 2절 연구개발 모형의 활용사례 - 기계연구원의 연구개발 투자효과 - (1998, 김정흠) 2.1 모형의 선정 Qt=Aeλt KαL(1-α)Rβ , 0<α<1, β>0 Qt: 산출량, K : 자본스톡, L : 노동, R:연구개발자본스톡 산업분류 : 10개 산업 농림수산업 광산업 음식료, 유지 및 가죽, 목재·종이·인쇄출판 석유화학 비금속광물, 제1차금속 기계산업(금속제품, 일반기계, 정밀기계, 수송기계) 전기·전자기기 기타제조업 전력가스수도, 건설 서비스

2.2 산출량 증가에 대한 기여도 기계산업의 연구개발 투자를 1% 증가시킬때 기계산업의 산출량은 3.4% 증가됨. 2.2.1 기계산업의 산출량 증가 기여도 자본스톡(K) : 38.3% 노동(L) : 61.6% R&D스톡 : 3.4% 제조업 평균 2.0% 전기·전자기기 4.1% 기계산업의 연구개발 투자를 1% 증가시킬때 기계산업의 산출량은 3.4% 증가됨.

2.2.2 연구개발활동이 부가가치 증대에 미친 효과

2.3 한국기계연구원의 경제적 효과 연구개발투자비 및 연구개발자본 스톡 연구개발자본 스톡 1억원당 부가가치 창출 규모

제 3절 비용함수모형의 사용사례 3.1 산업간 파급효과 측정 방법론 3.2 모형 선정 : Bernstein & Nadiri(1988)의 비용함수 lnCv = β0 + βl lnwl + βk lnwk + βy lny + βiRi + βlk lnwl lnwk + βly lnwl lny + βli lnwl lnRi + βky lnwk lny + βki lnwk lnRi + βyi lny lnRi + (lnRi + βls lnwl + βks lnwk) βij lnRj + uc ∑ j=1, j≠i N 여기서, Cv : 가변비용(생산비용), wl : 임금율, wk : 물적자본의 가격, y : 총산출량, Ri : 자체 연구개발자본스톡, Rj : 다른 산업의 연구개발자본스톡

3.3 파급효과의 계산 (1998, 김정흠)

3.4 생산비 절감효과 전산업의 연구개발활동으로 인한 생산비용 절감효과 생산비용 절감효과의 산업별 비율

3.5 한국기계연구원의 효과

-기계(연) 인력의 경제적 가치- (1998, 김정흠) 제 4절 인적자본모형의 활용사례 -기계(연) 인력의 경제적 가치- (1998, 김정흠) 4.1 분석모형의 설정 인적자본모형 : Cobb-Douglas 생산함수 형태의 Mankiw et al.(1992)의 인적자본 모형 모형 : Qt=Aeλt KαHβ L(1-α-β) , α>0, β>0, α+β<1 4.2 인적자본스톡 Branson, W.H. and N. Monoyios (1977) Hi(t) = Wi(t)* - Wi(t)` D Li(t) Wi(t)* = i 산업의 년 평균임금 Wi(t)` = 중졸이하 노동자의 년 평균임금 D = 할인율

4.3 인적자본의 경제적 가치 Mincer의 근로소득함수 모형 : lnW = β0 + β1 S + β2 t + β3 t2 + β4 t·S + ε 여기서, W : 각 연구인력의 근로소득 S : 근로자의 교육수준 t : 근로자의 경력 t·S : 교육수준과 경력의 상호작용항 ε : 확률적 오차항 위 모형에 근로자의 속인적 특성을 반영한 추정모형 모형 : lnW = f(M, U, S, t, t2, t·S) M :성별, U : 노동조합 가입 여부

4.3.1 재직인력의 경제적 가치 재직인력 총인적자본 : 4,024억원

4.3.2 배출인력의 경제적 가치 자료추계 : 1993년이후 1998년 5월까지의 퇴직자 140명 중 경제활동을 하고 있는 100명 대상

제 5절 비시장가치법의 활용사례 5. 1 CVM (Contingent Valuation Method) 비시장재화에 대하여 임의의 가상적 시장상항을 부여하고 이에 대한 지불의사를 직접 소비자부터 측정 환경, 안전 등 대체 또는 보완관계에 있는 재화를 찾기 가 현실적으로 불가능하거나, 요구되는 정보량이 많을 경우 사용 장점 : 다양한 유형의 사용가치, 비사용가치를 측정 마샬의 소비자 잉여가 아닌 힉스적 후생(Hicksian welfare)을 복잡한 중간과정을 거치니 않고, 정확하게 추정 단점 : 반응자의 지불의도에 좌우됨 응답자에게 친숙하지 않은 예산결정을 하게함 시간과 비용이 소요

5.1.1 비시장가치의 측정 WTP (Q) = f(P, Q1, Q0, Y0, T) WTP (Willingness To Pay: 지불의사액): 가치획득을 위해 개인이 지불할 의사가 있는 최대 금액 WTA(Willingness To Accept: 보상의사액): 가치를 포기할 때 받을 수 있는 최소의 보상금액 둘 중 어느 것을 사용할 지에 대해서는 아직 논의의 대상임. - 현재로서는 WTP의 사용이 일반적임 WTP의 측정 힉스의 보상잉여 : 두 지출함수의 차이 CS = E(P, Q0, U0, T) - E(P, Q1, U0, T) P= 재화의 가격, Q = 환경의 질, U= 효용, T= 응답자의 특성 소득보상함수: WTP (Q) = f(P, Q1, Q0, Y0, T) Y0 = 응답자의 현재 소득

5.1.2 대전시 대기질개선의 효과 (1996, 김정흠) WTP =ß1 +ß2FUTU + ß3AGE +ß4EDU +ß5CHILD +ß6PINC + u FUTU : 미래 대기질에 대한 기대 수준 AGE : 응답자 연령 EDU : 교육수준 CHILD : 13세 이하의 어린이 수 PINC : 월평균 가계소득 대기질 개선에 대한 경제적 편익의 화폐적 가치 : 총 117억원

5.1.2 한강교량 안전성개선효과 (1997. 12, 김정흠 ) WTP =ß1 +ß2SAFETY + ß3INCOME +ß4AGE +ß5EDU +ß6USE + u SAFETY : 안전성에 대한 평가(5점 척도) INCOME : 가구소득 (단위 : 원) AGE : 응답자 나이 EDU : 응답자 교육년수 USE : 정기적 이용하는 가족수 교량안전성의 경제적 가치 : 총 3,445억원

5.2 MAUA(Multi Attribute Utility Analysis) 여러 속성들의 가치로부터 다수의 의사결정을 가능하게 해 주는 MAUT(Multi Attribute Utility Theory)를 기반으로 하여 CVM 등과 연계하여 경제적 가치를 환산 MAUT: 해당문제의 정의와 목표, 목표설명 속성을 결정 여러 속성들에 대하여 응답자들의 반응으로부터 각각의 목표에 대한 효용함수를 유도 각 속성의 효용함수를 통합한 총합모형을 선정. 건설 입지선정, 계획의 대안선정, 투자품목 선택 등에 사용 장점 : 비시장가치와 시장가치를 통합할 수 있음 비구분문제(embedding effect)의 감소 구조화에 적절

5.2.1 MAUT 활용 사례 -연구개발 사업의 선정- 속성의 선정 각 요소별 기여도 선정 performance measure A)간판과제로서의 당위성, B) 재원확보 가능성, C) 기술파급효과, D) 성공가능성, E) 참여범위 각 요소별 기여도 선정 performance measure 예) A) 간판과제로서의 당위성: 9점척도 B) 재원확보 가능성: 백분율(%) C) 사업참여범위: 사업참여부서수 (1 ~ 7)

각 속성별 효용함수의 선정

U = 0.190 u1 +0.238u2 + 0.11u3 +0.31u4 + 0.16u5 최종평가모형의 선정 속성별 효용함수 취합방법 일차가산모형 : v(x)=w1x1+w2x2+w3x3 가산모형: v(x)= w1v1(x1)+w2v2(x2)+w3v3(x3) 승산모형: 1+wv(x) = [1+w1v1(x1)][1+w2v2(x2)][1+w3v3(x3)] 다선형 모형: v(x) = w1v1(x1)+w2v2(x2)+ w3v3(x3) + w12v1(x1)v2(x2) + w13v1(x1)v3(x3) + …… 각 대안별 효용의 계산 U = 0.190 u1 +0.238u2 + 0.11u3 +0.31u4 + 0.16u5

 원자력연구에 대한 경제성 평가 방법 분석대상 평가범위 원자력 산업: 연구소 활동 전반: 원자력 기술일반, 개별기술: 산업연관표, 연구개발자본 모형 연구소 활동 전반: 비용함수 모형, 연구개발 자본 모형, 인적자본 모형 원자력 기술일반, 개별기술: MAUT, CVM 개별발전소: 평가범위 에너지의 안정적 공급, 국가경제에의 기여도, 타 에너지와의 비용비교, 타 산업에의 파급효과 기술의 산업의 생산성제고 기여도, 에너지 안보효과 국민의 정서

감사합니다