논문리뷰 (자연 도구변수) Natural “Natural Experiments” in Economics (Rosenzweig and Wolpin, 2000)

Backgroud 및 연구주제

 인간을 대상으로 한 연구의 많은 비용과 제약은 경제학의 발전에 큰 장애요인으로 인식되어 왔다. 최근 흥미로운 모수들을 추정하기 위한 여러 연구들이 주목을 받고 있지만 개개인의 특징들로 인한 이분산성을 통제하지 못한다면 모든 추정치들은 다른 해석의 여지를 가질 수밖에 없는 한계를 갖는다. 경제학자들은 이러한 이분산성을 통제하기 위해 무작위배정을 통한 실험설계를 진행한 바 있지만 이와 같은 인위적인 실험은 외적타당성이 부족하고 무작위배정의 조건들을 완전히 만족시키지 못한다는 비판을 받았다. 이에 대한 대안으로 도구변수를 사용한 비실험 연구가 활발하게 진행되었지만 도구변수에 대한 가정 또한 비판을 피하기 어려웠다.

 경제학자들은 보다 정확한 추정을 위해 최근 몇 년간 자연이 중요한 변수들에 있어 완벽한 무작위성을 보장한다는 인식 하에 자연 발생한 사건을 도구변수로 활용하는 방법을 고안했다. 이를 ‘자연 자연 실험연구’라고 칭하며 주로 사용되는 도구변수들은 쌍생아, 인간복제, 생년월일, 성별, 기상이다. 이와 같은 자연현상은 최소 개인의 취향과 역량과는 독립적이라고 할 수 있는 경제학들은 위의 변수들을 활용하여 다음의 3가지 주제를 연구해왔다. 첫째는 교육투자수익률, 둘째는 소득 변화에 대한 소비, 저축, 노동공급 민감도, 셋째는 출산율 변화에 따른 여성 노동의 참여이다.

 본 연구는 자연 현상을 도구변수로 활용한 연구들을 리뷰하고 해당 연구들의 학술적, 실증적 기여를 파악하고자 한다. 특히 본 연구가 주목하고 있는 것은 도구변수들의 신뢰성을 확보하기 위한 가정들로, 대다수의 연구들이 저자의 해석을 정당화하기 위한 가정들을 누락하거나 잘못된 가정들을 사용하고 있다. 따라서 기존 연구들에 대한 리뷰를 통해 기존 연구들의 잘못된 가정들을 찾아내고, 보다 신뢰성이 있는 도구활용변수 활용방법에 대한 시사점을 찾고자 한다.

 

Data 및 Design

 본 연구는 기존 선행연구들에 대한 리뷰 논문인 만큼 데이터에 대한 기여도는 크지 않다. 다만 도구변수로 활용하고 있는 자연 현상 변수들의 유의미성을 강조하는데 그 기여가 있다고 할 수 있다.

 Design 측면에서는 다수의 연구사례를 연구주제별로 묶은 후 해당 주제에서 사용한 도구변수들의 가정과 추정방법, 해석을 비교하는 메타연구 성격의 연구설계이다. 이 또한 메타연구의 특성상 연구설계측면에서 큰 기여도가 있다고 보기는 어렵다.

 

□ 통계적 기법 측면에서의 Contribution

 회귀분석에서 가장 단순한 방정식은 독립변수를 하나로 두고 있는 단순회귀방정식으로 그 식은 다음과 같다.

  이때 선택편의 등으로 인하여 𝟄이 Y와 X에 정의 영향을 미치고 있다면 X가 실제 Y에 영향을 미치지 않더라도 X가 Y에 영향을 미친다고 해석할 수 있다. 이를 통제하기 위해 Y에는 영향을 주지 않고 𝟄과는 상관관계가 없지만 X에 영향을 미치는 도구변수 Z를 구한다. 연구는 Z 와 오차항 간의 상관관계가 없음을 증명하기 위해 오차항에 어떠한 것들이 포함되어있는지를 정의해야되지만 기존의 연구들에서는 이러한 부분에서 미흡한 점들이 많았다. 본 연구는 연구주제를 (1) 인적자원 투자가 소득에 미치는 영향, (2) 소득의 변화가 소비, 저축, 노동 공급에 미치는 영향, (3) 출산의 변화가 기혼 여성의 노동공급에 미치는 영향 3가지로 구분한 후 각각 주제에서 사용된 도구변수들에 대한 가정과 의의, 한계를 비교한다.

 본 연구는 선행연구들에 대한 비교분석을 통해 자연적 도구변수가 아닌 일반도구변수를 사용한 접근 방식이 무작위배정 가정을 충족시킨다는 것은 비현실적인 만큼 자연적 도구변수의 유용성이 크다는 것을 보여주고 있다. 하지만 자연적 도구변수라고 하더라도 각각의 주제별 상황에서 도구변수를 활용한 추정치가 불편추정량이고 효율성을 높이기 위해서는 적절한 제약과 가정이 논리적으로 설정되어야 함을 강조한다.

 

전체적인 평가와 한계

 기존의 선행연구들은 자연적인 도구변수를 활용한 새로운 분석방법의 잠재적 가치를 명확하게 보여주었다. 하지만 소개된 방법이 기존의 방법과 완전히 다른 결과를 도출한다는 것에 그 의의가 있는 것은 아니다. 또한 이와 같은 방법이 꼭 불편추정량을 도출하는 것은 아니다. 자연적 도구변수를 활용한 방법은 대안 가설들의 수를 줄여줄 뿐 그 결과를 명확하게 해석할 수 있는 것은 아니라는 의미이다.

 ‘자연 자연 실험연구’가 의의를 갖는 것은 해당 연구가 외생성 문제를 환기시킴과 동시에 외생성을 완전히 확보할 수 없는 사회과학 연구 내에서 적어도 오차항의 내생성을 조금이라도 줄일 수 있는 도구로써의 역할을 한다는 것이다. 특히 자연적 도구변수는 만약 도구변수가 없었다면 발생할 여러 대안 가설들을 없애도록 도움을 준다. 물론 자연적 도구변수를 활용할 만한 상황이 많지 않다는 점과 다수의 연구자들이 관심을 갖는 종속변수가 선호나 기술, 시장에 의해서 결정되는 변수인 만큼 그 한계가 있다. 또한 새롭고 유용한 자연적 사건들이 발견될 가능성이 매우 낮다는 제한적인 측면도 존재한다.

 하지만 기존의 일관성있는 모델 하에 자연적 사건의 정보와 모형과 관련된 실증적 정보를 결합하여 분석을 한다면 향후 연구들은 지금 보다 견고한 실증적 지식의 발전에 기여할 수 있을 것이다.