불안정 시계열의 특성을 고려한 국내 비축 희유금속의 수요예측 모형 구축에 관한 연구 = A Study on the Establishment of Demand Forecasting Model for Domestic Stored Rare Metal Considering Nonstationary Time Series

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Rare metals are the essential minerals for semi-conductors, PDP-LCD and other specialized metals. Supply and demand plans based on the reasonable demand forecasting are required because exogenous variables such as regional imbalance, productivity and price variation may have bad influences on the stable supply system.
Conventional demand forecasting models have estimated the demand functions with the simplified Regressive Model. However, probabilistic characteristics are not included in the nonstationary time series and the spurious regression data are applied to the policy establishment process.
In this research, therefore, uncertain factors of the supply and demand of chromium, one of the rare metals, are analyzed and an adequate demand forecasting model is suggested by focusing on the domestic demand forecasting system and the relationship between demand and price. Thus, a demand function is determined in the consideration of various parameters affecting the demand forecasting of chromium.
A Vector Error Correction Model (VECM) of the rare metal is constructed by considering the stability of time series, time balancing, unit root test, cointegration test of variables and demand of chromium. The VECM consists of demand forecasting model reflecting dynamic behavior of cointegration relations instead of the current stationary model and analyzes the long/short term chromium demand through the analysis of price, GDP and the index flexibility of industrial product.
Many variables such as rapid economic growth, sectional demand and external impact on the domestic market may affect domestic chromium demand, and structural variation of the chromium demand are simulated for the suggested model to estimate the extent of the variation analysis. The simulation results, however, demonstrate that the error correction model is not effective for the radical variations related to the jump phenomena or limit cycles of chromium demand.
Therefore, Heteroskedastic Time Series Model is implemented for the demand forecasting model to consider the nonstationary time series. Based on the chromium time series data, characteristics and applicability of AR model, MA model, ARIMA model, ARCH model, GARCH model, IGARCH model and EGARCH model are investigated.
Heteroskedastic Time Series Model, of which application has been limited to Economic and financial analysis, is currently applied to the demand forecasting of rare metals to explain jump phenomena and limit cycles. The demand forecasting model constructed through this research and the applicability study of the model for rare metals is expected to contribute to establish domestic supply policy of rare metals as well as theoretical and practical studies on the demand forecasting model.

국문 초록 (Abstract)

희유금속은 반도체, PDP-LCD, 특수금속 분야 등에 필수적으로 사용되는 광물로 지역적 편중성, 생산량, 가격 등 외생변수의 영향으로 안정적인 공급기반이 흔들리고 있어 합리적인 수요예측을 통한 수급정책 수립이 요구된다.
본 논문에서는 희유금속 중 대표적인 크롬을 선정하고 국내수요 분석에 초점을 맞추어 수요와 가격에서 나타나는 불확실성을 분석하여 적절한 수요예측 모형을 제시하였다. 지금까지의 수요예측 모형은 단순 회귀모형에 의해 수요함수를 추정해 왔으며, 불안정한 시계열 변수들을 고려함에 있어 확률적 특성을 모형에 반영하지 않아 가성회귀된 자료들이 정책적 결정에 반영되기도 하였다.
이에 따라 크롬의 수요예측에 영향을 주는 다양한 변수를 고려하여 수요함수를 설정하고, 크롬의 수요와 변수에 대한 단위근 검정과 공적분 검정을 통해 시계열의 안정성과 변수간의 장·단기적 균형관계를 고려한 희유금속의 벡터오차수정모형을 구축하였다.
구축한 벡터오차수정모형(VECM)은 기존의 공적분 관계가 정태적인 모형의 한계에서 벗어나 동적인 특성을 모형에 반영한 수요예측 모형으로 구성하였으며, 가격과 GDP, 산업생산지수의 탄력성 분석을 통한 크롬수요의 장·단기적 균형관계를 체계적으로 분석하였다는 점에서 다른 연구들과 차별화 된다.
또한, 국내 크롬수요는 급격한 성장과 부문별 수요, 성장의 변동, 외부충격 등 많은 변동요인을 가지고 있으며, 제시한 모형이 이러한 변동을 충분히 해석하는가를 알아보기 위해 크롬수요의 구조적 변동 관계를 검정하였다. 그 결과 크롬 수요에 대하여 도약현상이나 한계순환 현상 등 급격한 변동이 있는 경우 오차수정모형이 효과적이지 못하다는 사실을 알 수 있었다.
이에 따라 불안정한 시계열의 특성을 반영하기 위하여 이분산성 시계열 모형을 통한 수요예측 모형을 구축하고, 희유금속 중 대표적인 크롬의 시계열자료를 기초로 AR모형, MA모형, ARIMA모형, ARCH모형, GARCH모형, IGARCH모형 및 EGARCH모형 등 수요예측에 사용되는 다양한 수요예측 모형의 특성과 적용성을 분석하였다. 지금까지 경제 및 금융자료 분석에 한정되었던 이분산성 시계열 모형을 희유금속 수요예측에 적용함으로서 희유금속 시계열 자료에서 나타나는 도약현상이나 한계 순환현상 등을 설명할 수 있는 모형을 구축하였다는 점이 또 다른 특징이라 하겠다.
본 논문에서 구축된 희유금속의 수요예측 모형과 모형의 적용성 분석, 장·단기적 균형관계 분석 결과는 향후 국내 희유금속 수급 정책 수립뿐만 아니라 수요예측 모형의 이론적, 실증적 연구 발전에 기여할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 = 1
• 1.1 연구배경 = 1
• 1.2 연구현황 = 3
• 1.3 연구목적 = 5
• 1.4 연구내용 = 6
• 제 2 장 시계열 모형에 의한 희유금속 수요예측 = 8
• 2.1 수요예측모형 = 8
• 2.1.1 수요예측과 시계열 모형 = 8
• 2.1.2 시계열 모형의 종류 = 14
• 2.2 다변량 시계열 모형의 설정 = 26
• 2.2.1 다변량 시계열 모형의 적합 절차 = 26
• 2.2.2 자기상관함수 = 27
• 2.2.3 부분자기상관함수 = 28
• 2.2.4 자기상관함수와 부분자기상관함수의 형태 = 29
• 2.3 예측오차의 평가 = 36
• 2.3.1 예측오차의 개념 = 36
• 2.3.2 예측오차의 평가방법 = 37
• 2.3.3 예측오차 평가를 위한 모형의 판단기준 = 39
• 제 3 장 벡터오차 수정모형을 이용한 희유금속 수요예측 = 41
• 3.1 희유금속의 특성 및 크롬에 대한 고찰 = 41
• 3.1.1 희유금속의 특성 = 41
• 3.1.2 분석대상 금속(크롬)에 대한 고찰 = 45
• 3.2 희유금속 수요의 시계열적 특성 = 49
• 3.2.1 희유금속 수요예측 모형 선정 = 49
• 3.2.2 희유금속의 수요예측을 위한 변수선정 = 52
• 3.3 단위근 검정 및 공적분 검정 = 56
• 3.3.1 단위근 검정(Unit root test) = 56
• 3.3.2 공적분 검정(Cointegration test) = 58
• 3.3.3 Granger 인과관계 검정(Granger`s causality test) = 62
• 3.3.4 단위근 검정, 공적분 검정 및 인과관계 분석을 위한 실증분석 = 64
• 3.4 희유금속의 백터오차 수정모형 추정 = 70
• 3.4.1 벡터오차수정모형(Vector Error Correction Model: VECM) = 70
• 3.4.2 추정모형 제시 및 실증 분석 = 73
• 3.4.3 모형의 유효성 검정 = 76
• 3.5 모형의 해석 = 78
• 3.5.1 크롬 수요의 장기적 관계 = 78
• 3.5.2 크롬 수요의 단기적 관계 = 81
• 3.5.3 크롬 수요의 구조적 변동 = 82
• 3.5.4 크롬의 장기 수요예측 = 84
• 제 4 장 이분산성 시계열 모형을 이용한 희유금속 수요예측 = 87
• 4.1 희유금속의 이분산성 시계열 특성 = 87
• 4.1.1 안정 시계열 특성 = 90
• 4.1.2 불안정 시계열 특성 = 91
• 4.2 이분산성 시계열의 수요예측 모형 비교 = 97
• 4.2.1 자료의 설정 = 97
• 4.2.2 수요예측 모형의 설정 = 99
• 4.2.3 수요예측 모형의 모수추정 = 100
• 4.2.4 수정잔차를 통한 모형의 비교 = 102
• 4.2.5 수요예측 모형의 분석결과 및 예측력 평가 = 104
• 제 5 장 결론 = 106
• 5.1 결 론 = 106
• 5.2 향후 연구과제 = 109
• 참고문헌 = 110