A Spatial Overlapping Generations Model with Environmental and Human Capital Externalities: Evidence from European Regions (1995–2025)

기술 요약: 환경 및 인적 자본 외부성을 고려한 공간적 중첩 세대 모델

문제 제 thức
유럽 연합 내 지역 간 경제적 격차는 수십 년간의 결속 정책과 단일 시장 통합에도 불구하고 지속되어 왔다. 본 논문은 (1) 총요소생산성(TFP) 및 지식 확산의 차이, (2) 인적 자본 보유량 및 흡수 능력의 이질성, (3) 환경 저하에 대한 노출의 차이라는 세 가지 상호작용하는 현상을 통합하여 이러한 격차를 유발하는 메커니즘을 다룬다. 기존 문헌에서 별개로 취급되곤 하는 이 현상들을 모델링하는 데 있어 핵심적인 과제는, 표준적인 비공간적 중첩 세대(OLG) 모델이나 순수하게 경험적인 공간 성장 연구가 충분히 포착하지 못하는 세대 간 거래(인구 구조)와 공간적 상호의존성(지역 간 파급 효과)을 고려하는 프레임워크 내에 이들을 통합하는 것이다.

방법론
본 논문은 엄격한 이론적 프레임워크와 다단계 경험적 추정 전략을 결합한 이중 접근 방식을 채택한다.

• 이론적 프레임워크: 저자들은 $R$개의 지역에 대해 이산적 시간(discrete time)을 갖는 다지역 OLG 모델을 구축한다. 모델의 특징은 다음과 같다:

  • 인구 통계: 두 개의 코호트(젊은 층과 노년 층)와 인구 성장률을 포함한다.
  • 선호도: 행위자들은 소비, 환경 품질, 인적 자본 외부성으로부터 도출되는 생애 효용을 극대화한다.
  • 생산: 생산은 환경 피해(오염 축적량)에 의해 영향을 받으며, TFP와 인적 자본에 의해 증강되는 코브-더글라스(Cobb-Douglas) 기술을 따른다.
  • 공간 역학:
    • TFP: 자신의 지속성과 이웃 지역 생산성의 가중 평균에 의존하는 공간 자기회귀 프로세스를 통해 진화한다.
    • 인적 자본: 교육적 노력, 지역 환경 품질, 그리고 이웃으로부터의 지식 공간 확산에 따라 축적된다.
    • 환경: 오염은 생산으로부터 축적되지만 자연적으로 소멸하며, 이웃 지역으로부터의 초국경적 파급 효과를 포함한 저감 노력에 의해 감소한다.
  • 균형: 모델은 유일한 내부 균형 성장 경로(BGP)를 도출하며, 공간적 수렴 조건과 "환경 함정"(오염이 저감 능력을 압도하는 상태)의 존재 조건을 확립한다.

• 경험적 전략:

  • 데이터: 1995년부터 2025년까지 약 240개의 NUTS-2 유럽 지역을 포함하는 불균형 패널 데이터를 사용한다. 변수로는 1인당 GDP(PPP), TFP(잔차), CO2 배출량, 인적 자본 지수(고등 교육 등록률/기대 수명), R&D 지출이 포함된다.
  • 공간 가중치: 기본적으로 로우 정규화된 퀸 인접성 행렬($W$)을 사용하며, 거리 기반, 경제적, 고차 인접성 행렬을 통한 강건성 검정을 수행한다.
  • 추정 계층:
    1. 기본 OLS: 고정 효과와 상호작용 항을 포함한다.
    2. 공간 더빈 모델(SDM): 직접 효과와 공간적 파급 효과(종속 변수 및 독립 변수의 시차 변수)를 포착한다.
    3. IV-GMM: 내생성(역인과관계 및 측정 오차) 문제를 해결하기 위해 독립 변수의 공간 시차 변수를 도구 변수로 사용한다.
    4. 시스템-GMM(Blundell-Bond): 동적 지속성과 세대 간 자본 축적 메커니즘을 포착한다.
  • 분해: LeSage와 Pace(2009)를 따라 계수를 직접 효과, 간접 효과(파급 효과), 그리고 총 효과로 분해한다.

주요 기여

1. 이론적 통합: 본 논문은 OLG 환경 모델과 공간 성장 모델 사이의 간극을 메운다. 저자들은 내생적 인적 자본과 완전한 공간 역학을 갖춘 연속적인 지역들을 삽입함으로써 기존의 2개 지역 또는 비공 공간적 OLG 모델을 확장한다.
2. 분석적 도출: 저자들은 BGP의 존재와 유일성을 증명하고, 정상 상태 자본, 환경 품질 및 복지에 대한 폐쇄형 표현식을 도출한다. 결정적으로, SDM 추정치와 직접 연결되는 공간적 직접, 간접 및 총 효과에 대한 표현식을 도출하여 경험적 분해를 위한 이론적 토대를 제공한다.
3. 포괄적 경험적 증거: 독특한 장기 데이터셋(1995–2025)을 구축하고, 대규모 샘플인 유럽 지역들에 대해 OLS, SDM, IV-GMM, 시스템-GMM으로 구성된 추정 계층을 적용하여 내생성과 동적 지속성을 동시에 해결한다.
4. 정책 반사실적 분석: 추정을 넘어 정책 시나리오를 시뮬레이션함으로써 인적 자본과 환경 개입의 결합된 효과를 정량화한다.

주요 결과

• 공간적 상호의존성: GDP, CO2, 인적 자본에서 강력하고 통계적으로 유의미한 양의 공간 자기상관이 존재한다(Moran's $I \approx 0.44–0.51$). 공간 자기회귀 파라미터($\rho$)는 유의미하며($\approx 0.21–0.28$), 이는 지역 간 출력 상호의존성을 확인시켜 준다.
• 인적 자본 파급 효과: 인적 자본은 가장 큰 총 성장 효과($\approx 0.73$)를 생성한다. 이 효과의 약 31%는 간접 효과(이웃으로의 파급)이며, 이는 지식 확산이 유럽의 수렴을 이끄는 주요 동력임을 확인해 준다.
• TFP 역학: TFP가 1% 증가하면 1인당 GDP는 직접적으로 0.33–0.40% 상승하고, 공간적 파급을 통해 추가로 0.18% 상승한다.
• 환경 피해: CO2 배출은 유의미한 음의 직접 효과($-0.12$)와 견고한 간접 효과($-0.09$)를 나타내며, 이는 초국경적 오염 피해를 나타낸다. 총 피해 계수는 약$-0.21$이다.
• 상보성: 인적 자본과 CO2 사이의 상호작용은 양(+)이며 유의미하다. 이는 높은 인적 자본이 저감 능력을 확장함으로써 환경 피해를 부분적으로 상쇄할 수 있음을 시사한다.
• 세대 간 역학: 시스템-GMM 결과는 OLG 자본 축적과 일치하는 지속성 파라미터($\delta \approx 0.42$)를 확인한다. 젊은 층의 비중은 성장에 긍정적인 영향을 미치는 반면, 노년 층의 비중은 부정적인 영향을 미치는데, 이는 저축 행태의 인구 통계적 변화를 반영한다.
• 강건성: 결과는 대안적 가중치 행렬, 하위 샘플(EU-15 대 신규 회원국, 도시 대 농촌), 그리고 플라세보 테스트(무작위 가중치/결과) 전반에 걸쳐 유지된다.

의의 및 주장
본 논문은 통합된 프레임워크가 공간적 파급 효과나 세대 간 역학을 무시하는 모델보다 지역 성장 동인을 더 정확하게 평가할 수 있다고 주장한다.

• 정책 시사점 1: 공간적 파급 효과를 무시하는 교육의 표준 비용-편익 분석은 인적 자본 투자에 대한 사회적 수익을 약 3분의 1 정도 과소평가한다.
• 정책 시사점 2: 환경과 인적 자본 정책은 상보적이다. 즉, 인적 자본에 대한 투자는 환경 규제의 한계 유효성을 높인다.
• 정책 시사점 3: 인적 자본 투자와 환경 품질 개선을 결합한 프로그램은 30년 기간 동안 장기 복지를 4–5% 높일 수 있다. 이 결합된 접근 방식은 신규 회원국의 소외된 농촌 및 저소득 지역에 가장 큰 이득을 가져다주며, 이는 유럽 결속 정책의 목표와 일치한다.

저자들은 지역 인적 자본 투자가 직접적인 영향뿐만 아니라 양의 외부성을 창출하고 환경 정책의 효과를 증폭시키는 역할까지 고려할 때, 결속 기금의 가장 생산적인 사용처라고 결론짓는다. 향후 연구 방향으로는 재정 연방주의의 통합, 이질적 행위자를 포함한 지역 내 불평생의 연구, 그리고 신흥 시장에 대한 프레임워크 적용 등을 제시한다.