Impacts of Environmental and Climate Shocks on Global Market Demand: Evidence from Nuclear Wastewater Discharge and Biodegradable Plastics (PLA) = 환경 및 기후 충격이 글로벌 시장 수요에 미치는 영향: 핵 오염수 방류와 생분해성 플라스틱(PLA)에 대한 실증 분석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the context of economic globalization, the impact of environmental disturbances on economic structures and international trade has become increasingly prominent. Such disturbances may manifest as destructive shocks, while also serving as a catalyst for the transition toward green industries. Environmental and climate change not only reshape product flows and industrial outputs through channels such as risk perception, trade restrictions, and supply chain disruptions, but also promote structural transformation toward greener and more sustainable development under the influence of policy guidance, consumer preferences, and technological innovation.
Japan’s discharge of nuclear wastewater has become one of the most closely examined environmental incidents in recent years. This event has exerted direct and substantial damage on Japan’s domestic fisheries, while simultaneously undermining the confidence of several trading partners in related products, leading to declines in fisheries demand and shrinking market share. In this context, multiple governments have imposed import restrictions or tightened inspection requirements, alongside observable disruptions in global trade patterns, regional fisheries trade and supply chain stability. The uncertainties arising from these discussions have not only shaken market confidence but also posed latent threats to the stability of the global economic and trade order.
Meanwhile, plastic pollution and climate change represent another persistent global concern. Moreover, the treatment and disposal of plastic waste exacerbate the release of greenhouse gases, further worsening the negative consequences associated with climate change. In response to these challenges, the development and adoption of plastic substitutes have become a critical agenda for the international community. Among these, biodegradable bioplastics have attracted growing attention due to their potential to mitigate environmental pollution and advance circular economy practices. Notably, while existing studies often examine climate change as a dependent variable requiring mitigation, its role in driving the expansion of green industries has received comparatively less attention.
Accordingly, this study adopts a sustainable development perspective to integrate two empirical analyses. Chapter II has been provisionally accepted for publication in Economic Systems Research and focuses on the short-term shock mechanisms of Japan’s nuclear wastewater discharge on its fisheries and global supply chains. Chapter III examines the role of climate change in advancing green transformation, specifically by analyzing its influence on the demand for biodegradable bioplastics, with polylactic acid (PLA) as a representative case. Whereas the nuclear wastewater incident illustrates the disruptive effects of sudden environmental events on trade and industrial outputs, the link between climate change and PLA import demand underscores the potential of long-term environmental pressures to foster structural shifts toward green industries and sustainable trade. By jointly examining these two cases, this study reveals the dual functions and interconnections of environmental disturbances from short-term shock and long-term driving perspectives, thereby providing comprehensive theoretical and empirical insights for policymaking.
In Chapter II, the Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average (SARIMA) model is combined with a Mixed Input-Output (IO) model to assess the short-term impacts of nuclear wastewater discharge on Japan’s fishery exports and the global economy. The SARIMA model is first employed to predict Japan’s fishery exports under a scenario without wastewater discharge, and the results are compared with actual export data to derive the magnitude of change. These variations are then introduced into the Mixed IO model to evaluate the resulting shifts in output and final demand in Japan and other economies. The findings indicate that the nuclear wastewater discharge has led to declines in Japanese fishery and aquaculture exports, which in turn reduced sectoral output and final demand in Japan while exerting negative spillover effects on industrial production across 75 countries and other global regions. These results provide important references for international contingency planning and policy design in response to sudden environmental crises, while also highlighting the economic vulnerabilities induced by environmental disturbances in the pursuit of sustainable global trade.
Chapter III explores the relationship between climate change and biodegradable plastics. Climate change, by fostering green growth and sustainable development, encourages the development and adoption of environmentally friendly materials. While plastics remain essential consumer goods with rapidly rising demand, they impose significant environmental costs. In response to plastic pollution, the demand for biodegradable plastics has been steadily increasing, with PLA being the most widely applied alternative to conventional plastics. This chapter employs a Two-Way Fixed Effects (TWFE) model to analyze the influence of climate change on PLA import demand. The empirical results reveal that climate indicators, measured by annual CO2 emissions, have a positive effect on PLA import demand across 25 countries. This demonstrates the positive driving role of climate change in shaping demand for biodegradable plastics, indirectly reflecting its influence on the sustainable development of bioplastic industries. These findings provide theoretical underpinnings for strengthening climate policy and advancing sustainable development strategies worldwide.
Overall, this study highlights the multifaceted impact of environmental disturbances on global trade and economic demand. On the one hand, environmental crises can suppress trade in traditional industries and disrupt supply chains. On the other hand, climate pressures are accelerating the expansion of green industries and technological progress. The results offer empirical support for policymakers in formulating environmental governance and trade policies, while also furnishing a theoretical basis for countries to design sustainable development strategies in the global marketplace.

국문 초록 (Abstract)

경제 세계화의 진전 속에서 환경 교란이 경제 구조와 국제무역에 미치는 영향은 점점 더 두드러지고 있다. 이러한 환경 교란은 파괴적인 충격으로 나타날 수 있는 동시에, 녹색 산업으로의 전환을 촉진하는 촉매 역할을 수행하기도 한다. 환경 문제와 기후변화는 위험 인식, 무역 제한, 공급망 교란과 같은 경로를 통해 상품 흐름과 산업 생산을 재편할 뿐만 아니라, 정책적 유도, 소비자 선호의 변화, 기술 혁신의 영향 하에서 보다 친환경적이고 지속가능한 발전을 향한 구조적 전환을 촉진한다.
일본의 핵 오염수 방류는 최근 가장 면밀히 검토되고 있는 환경 사건 중 하나로 부상하였다. 이 사건은 일본 국내 수산업에 직접적이고 중대한 피해를 초래하였을 뿐만 아니라, 관련 제품에 대한 여러 교역 상대국의 신뢰를 약화시켜 수산물 수요 감소와 시장 점유율 축소로 이어졌다. 이러한 맥락에서 다수의 국가들은 수입 제한을 시행하거나 검역 기준을 강화하였으며, 그 결과 글로벌 무역 패턴, 지역 수산물 무역 및 공급망 안정성에 가시적인 교란이 발생하였다. 이러한 논의에서 비롯된 불확실성은 시장 신뢰를 약화시켰을 뿐만 아니라, 글로벌 경제 및 무역 질서의 안정성에 잠재적인 위협을 제기하였다.
한편, 플라스틱 오염과 기후 변화는 또 다른 지속적인 글로벌 우려 사안으로 대두되고 있다. 더 나아가, 플라스틱 폐기물의 처리 및 처분 과정은 온실가스 배출을 증가시켜 기후변화로 인한 부정적 영향을 더욱 악화시킨다. 이러한 문제에 대응하기 위해 플라스틱 대체재의 개발과 보급은 국제 사회의 핵심 의제로 부상하였다. 이 가운데 생분해성 바이오플라스틱은 환경 오염 완화와 순환경제 실현에 기여할 89
잠재력을 지닌 대안으로서 점차 주목을 받고 있다. 특히 기존 연구들은 주로 기후변화를 완화의 대상이 되는 종속변수로 분석해 온 반면, 기후변화가 녹색 산업의 확장을 견인하는 요인으로서 수행하는 역할에 대해서는 상대적으로 충분한 관심이 이루어지지 않았다.
이에 본 연구는 지속가능발전 관점을 채택하여 두 개의 실증 분석을 통합적으로 제시한다. 제 II 장은 Economic Systems Research 에 잠정 게재 승인(provisionally accepted)을 받았으며, 일본의 핵 오염수 방류가 일본 수산업과 글로벌 공급망에 미친 단기적 충격 메커니즘을 분석한다. 제 III 장은 기후변화가 녹색 전환을 촉진하는 역할에 초점을 맞추어, 생분해성 바이오플라스틱 수요에 대한 기후변화의 영향을 폴리락틱애시드(Polylactic Acid, PLA)를 대표 사례로 분석한다. 핵 오염수 방류 사건이 돌발적인 환경 사건이 무역과 산업 생산에 미치는 교란 효과를 보여준다면, 기후변화와 PLA 수입 수요 간의 관계는 장기적인 환경 압력이 녹색 산업과 지속가능한 무역으로의 구조적 전환을 촉진할 수 있음을 시사한다. 이 두 사례를 종합적으로 분석함으로써, 본 연구는 환경 교란이 단기적 충격과 장기적 동인이라는 이중적 기능을 수행하며 상호 연계되어 있음을 규명하고, 정책 수립을 위한 포괄적인 이론적 및 실증적 시사점을 제공한다.
제 II 장에서는 계절 자기회귀 누적 이동평균(SARIMA) 모형과 혼합 투입산출(Mixed Input-Output, IO) 모형을 결합하여, 핵 오염수 방류가 일본 수산물 수출과 글로벌 경제에 미친 단기적 영향을 분석한다. 먼저 SARIMA 모형을 활용하여 오염수 방류가 발생하지 않았을 경우의 일본 수산물 수출을 예측하고, 이를 실제 수출 자료와 비교함으로써 변화의 규모를 도출한다. 이후 이러한 변화를 혼합 IO 모형에 반영하여 일본 및 기타 국가의 산출과 최종 수요의 변화를 평가한다.
분석 결과, 핵 오염수 방류는 일본의 수산 및 양식 수출 감소를 초래하였으며, 이는 일본 국내의 산업별 산출과 최종 수요를 감소시키는 한편, 75 개 국가 및 기타 글로벌 지역의 산업 생산에 부정적인 파급 효과를 미친 것으로 나타났다. 이러한 결과는 돌발적인 환경 위기에 대응하기 위한 국제적 비상 계획과 정책 설계를 위한 중요한 참고 자료를 제공하며, 지속가능한 글로벌 무역을 추구하는 과정에서 환경 교란이 야기하는 경제적 취약성을 부각시킨다.
제 III 장은 기후변화와 생분해성 플라스틱 간의 관계를 분석한다. 기후변화는 녹색 90
성장과 지속가능발전을 촉진함으로써 환경친화적 소재의 개발과 채택을 유도한다.
플라스틱은 여전히 필수적인 소비재로서 수요가 빠르게 증가하고 있으나, 상당한 환경 비용을 수반한다. 이에 대응하여 생분해성 플라스틱에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있으며, PLA 는 기존 플라스틱을 대체하는 가장 광범위하게 활용되는 소재로 자리 잡고 있다. 본 장에서는 이원 고정효과(Two-Way Fixed Effects, TWFE) 모형을 활용하여 기후변화가 PLA 수입 수요에 미치는 영향을 분석한다.
실증 분석 결과, 연간 이산화탄소(CO2) 배출량으로 측정된 기후 지표는 25 개국의 PLA 수입 수요에 유의미한 양(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 기후변화가 생분해성 플라스틱 수요 형성에 있어 긍정적인 추진력을 제공하며, 간접적으로 바이오플라스틱 산업의 지속가능한 발전에 영향을 미치고 있음을 보여준다. 이러한 결과는 기후 정책 강화와 지속가능발전 전략 추진을 위한 이론적 근거를 제공한다.
종합하면, 본 연구는 환경 교란이 글로벌 무역과 경제 수요에 미치는 다층적인 영향을 조명한다. 한편으로 환경 위기는 전통 산업의 무역을 위축시키고 공급망을 교란하는 반면, 다른 한편으로 기후 압력은 녹색 산업의 확장과 기술 진보를 가속화하고 있다. 본 연구의 결과는 환경 거버넌스 및 무역 정책 수립을 위한 실증적 근거를 제공하는 동시에, 각국이 글로벌 시장에서 지속가능발전 전략을 설계하는 데 필요한 이론적 토대를 제시한다.
키워드: 환경 충격; 핵 오염수 방류; 기후변화; 생분해성 플라스틱(PLA) 수요

목차 (Table of Contents)

• CHAPTER I. Introduction 1
• 1. Research Background 1
• 2. Research Objective 2
• 3. Research Contributions and Significance 4
• CHAPTER II. Japan's Nuclear Wastewater Discharge and the Global Economy 6
• 1. Introduction 6
• 2. Literature Review 11
• 3. Data and Models 14
• 3.1 Data 14
• 3.2 Models 15
• 3.2.1 SARIMA Model 15
• 3.2.1.1 Establishing the SARIMA Model 15
• 3.2.1.2 Stationary Test 18
• 3.2.1.3 Autocorrelation Function (ACF) and Partial Autocorrelation Function (PACF) 19
• 3.2.1.4 Ljung-Box Q Test 22
• 3.2.2 Mixed Input-Output (IO) Model 25
• 4. Results and Discussion 30
• CHAPTER III. Climate Change and Biodegradable Plastics (PLA) 41
• 1. Introduction 41
• 2. Literature Review 48
• 2.1 The Development of PLA 48
• 2.2 The Advantages and Disadvantages of PLA 49
• 2.3 Climate Change and Biodegradable Plastics 50
• 3. Methodology 53
• 3.1 Variables 53
• 3.2 Descriptive Statistics 55
• 3.3 Correlation Analysis 57
• 3.4 Establishing the Two-Way Fixed Effects (TWFE) Model 58
• 4. Results 61
• 4.1 Results of the Two-Way Fixed Effects (TWFE) Model 61
• 4.2 Endogeneity Test and Robustness Test 65
• 4.3 Heterogeneity Analysis 69
• 5. Discussion 72
• Conclusion 76
• References 82
• 요약 88