인구구조를 고려한 식품 수요변화와 곡물 수요체계에 대한 연구 = Impacts of Demographic Shifts on Food Demand and Analysis of Grain Demand Systems|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Concerns over global food security are mounting as climate change and geopolitical tensions increase market volatility within food supply chains. In South Korea, these global risks are compounded by significant demographic shifts, characterized by a declining and aging population. This transformation adds uncertainty to future food demand. At the same time, the country faces a dual challenge of managing a surplus of rice while remaining heavily dependent on imported grains, such as wheat, corn, and soybeans. Given these socio-economic and demographic transformations, along with persistent structural challenges in the food system, it is critical to project structural changes in food demand and to develop strategic frameworks that enhance supply resilience and safeguard food security.
This dissertation presents three empirical studies that examine how demographic change influences food demand and offer insights into developing a secure and reliable grain supply chain. The first study investigates how the age composition of households affects food expenditure by applying the Exact Affine Stone Index (EASI) demand system model to data from the Household Expenditure Survey and Consumer Price Index. Separate models are estimated for single-person and multi-person households to demonstrate heterogeneity in consumption behavior between household types. The effects of prices, income, time trends, and age composition on household food expenditure shares are analyzed across 19 food categories, providing a detailed understanding of consumption patterns across different demographic groups.
The second study forecasts potential structural changes in national food demand through 2050 by applying the EASI model estimates to projected scenarios of demographic trends and household composition. To identify key factors shaping the trajectory of food demand, the study employs Shapley Additive Explanations (SHAP), a machine learning technique grounded in game theory that provides a robust decomposition of each variable’s contribution while accounting for interactions and nonlinear relationships among the factors. This analysis illustrates how demographic and household structural shifts, together with economic variables, may collectively drive the transformation of food demand over time.
Building on the projected changes in food demand, the third study shifts to a supply-side perspective by examining the dynamics of import demand systems for feed grains, namely corn, wheat, and soybean meal. These feed grains are selected as the primary focus of the analysis because they account for approximately 68.2% of South Korea’s total grain imports and play a critical role in enhancing supply chain flexibility and mitigating the impact of external crises, given their relatively high substitution elasticities of demand. Using a comprehensive trade dataset compiled from domestic and international sources, this study applies a dynamic linear logit model to assess substitution elasticities and supply chain vulnerabilities across grain types and countries of origin.
Key findings from the analyses are as follows. The estimation results from the household expenditure functions indicate age as a major determinant in explaining the variation in food consumption patterns. Effects of age on household food expenditure generally exhibit consistent patterns across household types. Younger individuals tend to allocate more of their food budget to snacks, processed foods, and ready-to-eat meals, whereas older individuals allocate a larger share to fresh produce and cooking ingredients. Notably, individuals aged 50 and above exhibited relatively stable consumption patterns regardless of household type or role (i.e., head or member). This suggests that population aging may serve as a key driver of long-term shifts in food demand.
Reflecting structural changes in population and household composition, projected trends in national food expenditure indicate an increased allocation to vegetables, fresh seafood, and grains in 2050. In contrast, the shares for dairy & eggs, confectionery, processed meats, breads & rice cakes, and processed grain products are expected to decline. These shifts are primarily driven by population aging, the rising prevalence of single-person households, overall population decline, and decreasing average household size.
The study also suggests a potential increase in the expenditure share of grains at the national level, despite the declining trend in per capita grain consumption. This seemingly counterintuitive result may reflect the expansion of demographic groups that tend to spend more on grains, as well as shifts in consumption patterns, such as a growing preference for higher-quality grain products and greater variety in food choices.
Households with higher income consistently exhibited greater spending across all food categories, suggesting that quality preferences will play a key role in shaping future food demand in terms of market expenditure. As the share of higher-income households increases, spending on premium and value-added products is likely to significantly influence the structure of national food expenditure. These findings indicate that future shifts in food demand will reflect not only changes in consumption volume but also evolving, demographically driven preferences.
In terms of market size, total national food expenditure is projected to grow at an annual rate ranging from 1.01% to 1.60% through 2050. This projection incorporates the effects of economic stagnation and population decline, suggesting that both the overall expansion of the food industry and the scale of compositional shifts in market expenditure are likely to remain moderate. However, absolute expenditures on fresh produce – especially meats, vegetables, and fruits – are expected to increase more significantly than those in other categories. Remarkably, the estimated impact of age on the expenditure share of meat was relatively modest, suggesting that population aging and overall population decline are unlikely to substantially reduce future meat consumption. In addition, a statistically significant increase in the expenditure share of meat was observed across both household types over time. This trend highlights the growing importance of meat consumption in South Korea’s evolving dietary patterns and its implications for sustained demand for feed grains.
Assuming stable domestic livestock production, rising meat consumption may drive greater demand for imported feed grains, thereby reinforcing reliance on external supply chains. Accordingly, the third study examines the structural characteristics of import demand systems for feed grains to derive policy implications for enhancing supply chain resilience.
The findings reveal that the own-price elasticities of corn and wheat are relatively high and have exhibited an upward trend over the analysis period. During periods of heightened global price volatility, substitution elasticities between the two commodities increased, with fluctuations in corn prices significantly influencing the demand for wheat. This underscores the importance of substitution flexibility between corn and wheat, suggesting that import demand for these grains has become more sensitive to relative price changes.
Corn imports from the major suppliers, including the United States and Argentina, demonstrated relatively high price responsiveness. Imports from Ukraine, despite representing a smaller market share, exhibited greater price elasticity of demand, implying Ukraine’s potential as a strategically important corn supplier. In contrast, wheat imports showed significant reliance on Black Sea countries (Ukraine, Bulgaria, and Romania), while some degree of substitution flexibility was observed across alternative sources.
Soybean meal imports, on the other hand, exhibited declining price elasticity and limited substitutability, with South Korea relying heavily on markets in Brazil and Argentina. This heavy dependence underscores the country’s vulnerability to external supply disruptions and associated risks. Despite the availability of alternative plant-based protein sources, such as dried distillers grains (DDGs) and canola meal, substitution in response to price changes remains limited in practice. Given limitations in domestic production of carbohydrate-based feed grains, mainly due to scarce land and water resources, a more viable strategy may involve developing domestic alternatives and strengthening the supply chain for plant-based protein feed. This approach could contribute to enhancing long-term supply chain resilience and improving grain self-sufficiency.
By integrating food demand projections with a comprehensive analysis of feed grain import dynamics, this dissertation provides strategic insights for addressing emerging challenges within the food system. The findings offer a foundation for developing policies to enhance the resilience, adaptability, and sustainability of South Korea’s food and grain supply chains amid rapid demographic transitions and increasing global volatility.

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국문 초록 (Abstract)

기후변화와 지정학적 갈등으로 인해 글로벌 공급망 교란이 심화되면서 식량안보의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이러한 국면에서 한국은 쌀의 공급 과잉과 주요 곡물(밀, 옥수수, 콩 등)의 높은 수입 의존도라는 이중적 도전에 직면해 있다. 동시에 한국 사회는 급격한 인구 감소와 고령화라는 인구학적 변혁을 겪고 있으며, 소득 수준의 변화, 1·2인 가구의 증가, 건강 지향적 소비 인식 확산 등에 의해 소비행태 또한 변화하고 있다. 이와 같은 사회경제적 및 인구구조적 변화는 식품 소비구조의 재편 가능성을 시사하며, 식량 수급체계와 미래 식품 수요에 대한 정량적 분석의 필요성을 제기한다.
본 논문은 이러한 변화를 고려하여 인구구조 변화가 향후 한국의 식품 수요에 초래할 수 있는 구조적 변화를 전망하고, 소비구조 변화에 대응하는 곡물 수급 관점의 시사점을 도출하기 위한 세 편의 연구로 구성되었다. 첫 번째 연구에서는 Exact Affine Stone Index(EASI) 수요체계 모형을 활용하여 가구의 연령 구성이 가계 식품 소비지출 구조에 미치는 영향을 실증적으로 분석하였다. 1인 가구의 소비행태가 다인 가구의 소비행태와 이질적이라는 점을 고려하여 두 가구 유형의 소비지출 함수를 개별적으로 추정하였으며, 기존 연구들이 가구주의 연령을 기준으로 연령 효과를 분석한 것과 다르게 본 연구에서는 전 가구원의 연령 구성을 반영하였다. 식품은 19개 세분류로 구분하였으며, 가격, 소득, 시간 추세, 연령 구성 등이 세분류별 지출비중에 미치는 영향을 가구 유형별로 비교 분석하였다.
두 번째 연구에서는 EASI 수요체계 모형에 부과되는 완전 집계 조건을 근거로, 첫 번째 연구를 통해 도출된 추정치를 한국의 장래 인구 및 가구 추계 시나리오에 적용하여 2050년까지의 국가 전체 식품 소비지출 구조 변화를 예측하였다. 또한, 구조 변화의 주요 동인을 식별하기 위해 예측치에 대한 요인별 기여도를 분석하였다. 기여도 분석에는 Shapley Additive Explanations(SHAP) 기법을 사용하였으며, SHAP은 게임이론에 기반한 기계학습(machine learning) 해석 도구로 변수 간 상호작용과 비선형성을 반영하여 요인별 기여도를 정량적으로 평가한다. 이를 통해 본 분석에서는 기존 요인 분해 방식에서 발생할 수 있는 과소추정 문제를 보완하였으며, 예측치에 대한 요인별 기여도를 보다 정교하게 추정하였다.
세 번째 연구에서는 앞의 두 연구에서 나타난 식품 수요변화 분석 결과에 대한 논의를 공급 대응 측면으로 확장하여 시사점을 도출하기 위해 곡물 수급 현황을 검토하고, 사료용 곡물 수요의 동태적 변화를 분석하였다. 분석 대상으로 사료용 곡물을 설정한 이유는 이들이 한국 식량작물 총수입의 약 68.2%를 차지하는 주요 수입 의존 품목일 뿐만 아니라, 원료 간 대체 탄력성이 높아 곡물 공급망의 안정성 확보와 자급률 제고 전략 수립에 있어 정책적으로 중요하기 때문이다. 이에 따라 분석은 옥수수, 밀, 대두박의 곡종 및 원산지별 수요의 대체 가능성과 공급망 취약성 평가에 초점을 두었으며, 동태적 선형 로짓(dynamic linear logit) 모형을 활용하였다.
이상의 세 편의 주요 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저 가계 소비지출 함수 추정 결과, 연령이 가계 식품 소비구조의 이질성을 설명하는 핵심 요인임이 확인되었다. 연령대별 영향은 대체로 일관된 방향성을 보였으며, 연령대가 낮을수록 간식 및 간편식 중심의 가공식품류 지출비중이 증가하고, 연령대가 높을수록 조리 과정을 수반하는 농수산물 및 조미식품 지출비중이 증가하는 경향을 보였다. 특히 50대 이상 가구원은 가구 유형 및 가구 내 지위(가구주 및 가구원)와 무관하게 비교적 일관된 소비 성향을 보이는 것으로 분석되었다. 이에 따라 연령대별 식품 소비 성향의 차이는 고령화가 진행되는 한국의 인구구조를 고려한 식품 수요변화 예측치에도 주요한 요인으로 작용하였다.
식품 소비지출의 구성비 변화 예측 결과, 가구 내에서 소비되는 식품의 국가 전체 총 지출액 중 채소·채소가공품, 신선수산물, 곡물 등의 지출비중은 증가하고, 당·과자류, 유제품·알류, 육류가공품, 빵·떡류, 육류, 곡물가공품의 지출비중은 감소할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 특히 변화의 주요 동인으로 인구 고령화, 1인 가구 비중 확대, 전체 인구 감소, 가구 규모 축소 등이 나타나 인구와 가구의 구조적 변화가 향후 식품 소비구조에 유의미한 영향을 미칠 가능성을 시사하였다. 다만, 본 분석 결과는 소비량이 아닌 지출액을 기준으로 한다는 점과, 지출비중 구성비의 변화는 상대적인 변화를 나타낸다는 점에서 해석에 주의를 요한다.
산업 규모의 변화를 전망하고자 실질 소비지출액을 기준으로 추산한 결과, 가구 내에서 소비되는 식품의 실질 총 소비지출액은 2050년까지 연평균 1.01~1.60% 수준의 완만한 성장률을 보일 것으로 예측되었다. 이는 경제성장 둔화와 인구 감소 전망 등이 반영된 결과로, 산업의 실질 소비지출 규모의 성장과 앞서 제시한 구성비 변화의 폭이 제한적일 가능성을 시사한다. 절대 증가액을 기준으로는 육류, 채소류, 과일류 등 신선식품 중심의 품목군에서 상대적으로 큰 폭의 증가가 예상되었다. 이 중에서도 육류는 연령이 지출비중에 미치는 영향이 다른 품목 대비 작게 나타나, 향후 인구구조 변화가 육류 소비 확대에 미칠 수 있는 부정적 영향이 제한적일 것으로 분석되었다. 한편, 시간 추세에 따른 연도 효과 분석 결과에서도 두 가구 유형에서 공통적으로 육류 지출비중의 유의미한 증가세가 확인되어 국내 식품 수요변화에 있어 육류 소비의 증가세는 간과할 수 없는 요인으로 나타났다.
축산물의 국내 생산을 전제로 할 경우, 육류 수요의 증가는 사료용 곡물 수요의 확대로 이어진다. 이는 국내 곡물 공급망의 높은 대외 의존도를 고착화 할 가능성을 시사한다. 이에 따라 본 논문에서는 곡물의 공급망 안정성 확보에 관한 정책적 시사점을 도출하기 위해 사료용 곡물의 수입 수요체계를 분석하였다. 분석 결과, 옥수수와 밀 수요의 자기가격 탄력성이 전반적으로 크게 나타났으며, 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. 특히 세계 곡물 가격의 변동성이 확대되는 시기에 두 곡종 간의 대체관계가 강화되는 양상을 보였으며, 옥수수의 상대가격 변화가 밀 수요에 미치는 영향이 큰 것으로 분석되었다. 이는 밀 가격이 옥수수 대비 일정 수준 이하로 하락할 경우 실수요자가 밀을 대체재로써 투입하는 비용 최소화 전략이 국가 단위의 수입 수요에서도 반영되고 있으며, 탄수화물 원료 곡물의 수입 수요가 상대적인 가격 변화에 대해 더욱 민감해지고 있음을 의미한다.
옥수수는 원산지(미국, 아르헨티나 등)별 수요의 탄력성도 높게 나타나 공급망의 유연성이 높게 평가되었다. 주요 수입국인 미국과 아르헨티나산 외에도 교역 비중을 많이 차지하지 않는 우크라이나산 수요의 대체 탄력성이 높게 나타나 우크라이나가 향후 전략적 교역국으로서 기능할 가능성이 나타났다. 한편 밀은 흑해 인근국(우크라이나, 불가리아, 루마니아)에 대한 수입 의존도가 비교적 높은 것으로 분석되었다. 다만 기타 국가 간 수요의 대체 탄력성이 일정 부분 확보되어 있는 것으로 나타나 전반적인 공급망은 유연한 구조를 보였다. 대두박의 경우, 가격탄력성이 상대적으로 낮고 점차 감소하는 추세를 보였다. 또한, 국내 수입량의 대부분을 차지하는 브라질산과 아르헨티나산 수요가 보완관계에 있는 것으로 나타나 두 남미 국가에 대한 수입 의존도가 매우 높은 것으로 나타났다. 이는 주정박, 채종박 등 대체 가능한 식물성 단백질 원료가 시장에 존재함에도 불구하고, 실제 수요 전환은 제한적으로 이루어지고 있음을 시사한다. 한편, 기타 국가들 간 수요의 대체 탄력성이 일정 부분 확인됨에 따라 수입선 다변화를 통한 위험 분산 가능성은 존재하는 것으로 분석되었다. 종합하면, 국내 생산에 농경지와 농업용수 등의 상당한 제약이 따르는 탄수화물 사료 원료 대비 식물성 단백질 원료는 국산 대체 원료의 개발과 실용화 가능성이 보다 높은 영역일 것으로 보인다.
본 연구는 인구구조 변화에 따른 식품 수요의 재편 가능성과 곡물의 수급체계를 분석하여 산업 전략과 정책 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 시도되었다. 식량안보의 중요성이 부각되는 현 시점에서, 본 연구는 안정적인 식량 공급망 구축과 수급 방안 마련을 위한 다각도의 실증분석 결과를 제시하고 있으며, 식품 소비구조와 식량 수급에 대한 후속 연구의 기반으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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기후변화와 지정학적 갈등으로 인해 글로벌 공급망 교란이 심화되면서 식량안보의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이러한 국면에서 한국은 쌀의 공급 과잉과 주요 곡물(밀, 옥수수, 콩 등)의 ...

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