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[국내논문] 마코위츠 포트폴리오 선정 모형을 기반으로 한 투자 알고리즘 개발 및 성과평가 : 미국 및 홍콩 주식시장을 중심으로
Development and Evaluation of an Investment Algorithm Based on Markowitz's Portfolio Selection Model : Case Studies of the U.S. and the Hong Kong Stock Markets 원문보기

經營 科學 = Korean management science review, v.30 no.1, 2013년, pp.73 - 89  

최재호 (연세대학교 경영대학 경영학과) ,  정종빈 (연세대학교 경영대학 경영학과) ,  김성문 (연세대학교 경영대학 경영학과)

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This paper develops an investment algorithm based on Markowitz's Portfolio Selection Theory, using historical stock return data, and empirically evaluates the performance of the proposed algorithm in the U.S. and the Hong Kong stock markets. The proposed investment algorithm is empirically tested wi...

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문제 정의

  • 모든 투자자들은 투자를 통해 최대한 높은 수익을 얻고 싶어함과 동시에 투자의 변동성, 즉 위험을 회피하고자 한다. 그러나 높은 수익이 기대되는 투자는 높은 수준의 위험을 동반하기 때문에, 높은 수익률을 안정적으로 달성한다는 것은 매우 어려운 일이다.
  • [13]은 마코위츠의 모형을 포함해 입력값의 예측치를 다양하게 개선한 방안의 총 14개 모형의 투자 성과를 벤치마크와 서로 비교하는 연구를 수행하였다. 이를 통해, 월간 데이터를 이용하여 매달 리밸런싱을 한 모델들 중 벤치마크에 비해 절대적으로 우수한 성과를 보이는 모델이 없다는 결과를 바탕으로 마코위츠 모형의 효율성에 대해 의문을 제기하였다. 그러나 이들은 월간 데이터를 사용했다는 이유로 리밸런싱 주기를 한 달로만 설정하였으며, 실제 투자할 때 발생하는 거래 비용을 고려하지 않고 단순히 포트폴리오의 거래회전율을 비교함으로써 거래 비용을 측정하고자 했다는 점 등에서 개선이 필요하다.
  • 본 연구는 이러한 점들을 보완하고자 마코위츠 포트폴리오 모형에 기반을 두어 주식시장에서 활용할 수 있는 투자 알고리즘을 개발하고, 동서양의 대표적 시장인 미국과 홍콩 주식시장에서 이 투자 알고리즘을 적용함으로써, 개발한 투자 알고리즘이 환경이 서로 다른 국제 시장에서 어떠한 성과를 나타내는지, 또 그 성과가 시장에 따라 어떠한 차이를 보여주는지를 실증적으로 분석하고자 한다. 기존의 연구들이 비교적 안정적인 기간을 투자구간으로 설정한 반면, 본 연구는 최근 급격한 시장 변화를 모두 포함하도록 투자구간을 2006년부터 2011년까지 최근 6년으로 설정하였다.
  • 미국 시장의 경우는 Dow Jones Industrial Average(DJIA), 홍콩 시장의 경우에는 Hang Seng Index(HSI)를 벤치마크로 삼아, 본 논문에서 제시하는 투자 알고리즘의 성과를 동서양 각각의 대표적인 주식시장에서 비교한다. 또한 시장 상황의 변화를 반영하기 위한 주기적인 포트폴리오의 리밸런싱과 그에 따라 발생하는 거래 수수료와 세금 등의 거래비용과 같이, 실제 투자자가 고려해야 함에도 불구하고 기존 연구에서는 종합적으로 포함하지 못한 요소들을 본 연구에서는 살펴보았다. 각 종목의 기대수익률, 표준편차, 종목간 공분산을 계산함에 있어서는, 최근의 연구 결과[22, 33]를 바탕으로, 주식종목의 과거 수익률 자료를 이용한 단순이동평균법을 적용하였다.
  • 즉, 매번 포트폴리오 리밸런싱 때마다 모든 자산을 주식에 투자하는 것이 아니라 시장 상황이 좋지 않을 것으로 예측될 때에는 손실의 위험이 없는 자산을 보유하는 전략을 추가하였다. 이러한 전략을 통해 앞서 개발한 투자 알고리즘의 경쟁력을 제고하고 안정성을 향상시킬 수 있도록 하였다.
  • 벤치마크와의 성과를 비교함에 있어서도 기존 연구에서 흔히 사용하였던 것처럼 단순히 수익률 측면에서만 평가한 것이 아니라 수익률과 표준편차를 모두 감안하여 포트폴리오의 효율성을 나타내는 지표로 Sharpe ratio를 사용하여 위험도 대비 수익률의 성과가 얼마나 좋은지를 종합적으로 비교하였다. 이러한 과정을 통해, 미국과 홍콩 주식시장의 대표 지수와 동일한 30개 종목을 이용하여 2006년 개장일에서 2011년 폐장일까지, 최근 6년에 대한 실증적인 실험을 통해 그 성과를 분석하고자 한다.
  • 위의 모형은 공매도가 없다는 가정 하에 포트폴리오의 기대수익률(#)이 설정된 최저요구기대수익률(K)을 만족시키도록 하고, 가용 금액을 100% 투자하면서, 포트폴리오의 분산(V)을 최소화 하는 최적의 투자 비중(#)을 구하는 것을 목표로 한다. 위의 모형에서 공매도가 허용될 경우 결정변수 xi에 대한 비음수조건(xi ≥0)이 없는 형태가 되는데, 그런 경우 투자자의 성향에 따른 최적 포트폴리오 계산법은 Markowitz[31]에 구체적으로 소개가 되어있다.
  • <그림 2>와 <그림 3>에서 볼 수 있는 바와 같이, 투자 대상이 된 두 개의 주식시장에서 해당 기간 동안 다양한 상황을 관찰할 수 있다. 이처럼 다양한 변화가 관찰 되는 기간에 대해 실험을 함으로써, 급격한 경기 침체 및 회복과 같은 경제 현상에 대한 모형의 효용성을 살펴보고자 한다.
  • 투자를 진행하는 기간 중 경기침체가 장기화되는 경우에는 과거 수익률 데이터를 참조하여 계산된 각 종목의 연환산 기대수익률이 포트폴리오 선정 모형의 제약조건인 K보다 모두 낮은 경우가 발생하여 실현가능해가 존재하지 않는 경우도 존재한다. 그러한 경우, 본 연구에서는 시장상황이 해당 K를 충족시킬 수 있을 만큼 충분히 좋지 않을 것으로 예측된다고 해석하였다. 따라서 해당 K를 달성할 수 없어서 최적해가 나오지 않는 투자구간에 대해서는 주식이 아닌 무위험 자산에 투자하도록 투자 알고리즘을 수립하였다.
  • <그림 9>와 <그림 10>을 보면 홍콩 주식시장에서 Fund A는 투자 초기에 HSI와 비슷한 정도의 수익률을 보이지만, 이후 경제위기와 회복기를 거치면서 차이를 큰 폭으로 늘리는 모습을 보여주었다. Fund A는 최소요구기대수익률(K)을 10%, 20%, 30%의 세 가지로 설정하고, 시장이 빠른 속도로 상승하더라도 최대 30%의 기대수익률을 달성하는 범위 내에서 변동성을 최소화하는 것을 목적으로 한다. 때문에, 실험 초기의 상승기 때에는 HSI가 Fund A보다 높은 수익률을 달성하는 구간이 발생하기도 한다.
  • 다음으로 투자 성향에 따라 각 주식시장에서 Fund A의 성과 차이를 자세히 살펴보고자 한다. 이를 위하여 앞서 Fund A를 구성하고 있는 각 K 값에 따른 수익률과 Sharpe ratio를 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
투자자가 자신의 성향에 따라 적합한 포트폴리오를 구성하는 예시는 무엇인가? 결국 투자자는 자신의 성향에 따라 적합한 포트폴리오를 구성하게 된다. 예를 들어, 보수적인 투자 성향을 가지는 투자자는 낮은 기대수익률을 가지더라도 낮은 위험도를 가지는 포트폴리오를 원하고, 공격적인 성향을 가지는 투자자는 높은 위험도를 감수하고서라도 높은 기대수익률을 가지는 포트폴리오를 원한다. 하지만 모든 투자자는 자신이 원하는 기대수익률을 만족하는 포트폴리오 가운데 가장 낮은 위험도를 가지는 포트폴리오를 선호한다.
포트폴리오 선정 이론이란 무엇인가? 이렇게 서로 상충되는 포트폴리오의 기대수익률과 기대위험도간의 관계를 설명한 것이 1990년에 노벨 경제학상을 수상한 마코위츠(Harry M. Mar- kowitz)가 제시한 ‘포트폴리오 선정 이론(Portfolio Selection Theory)’이다[30].
리밸런싱을 자주 하는 것의 장점은 무엇인가? 이와 같이 과거 수익률 데이터를 바탕으로 마코위츠의 포트폴리오 선정 모형을 이용하여 포트폴리오를 설정한 뒤 시간이 지남에 따른 주식시장의 변화를 반영하기 위하여 일정한 간격으로 리밸런싱을 통해 포트폴리오를 재구성하였다. 리밸런싱을 자주 하는 것이 시장동향을 상대적으로 잘 반영할 수 있다는 장점이 있는 반면, 포트폴리오를 리밸런싱 할 때마다 그에 따른 거래수수료 및 매도세 등의 거래비용이 발생하기 때문에, 리밸런싱 주기가 짧을 수록 좋다고 할 수만은 없다. 본 연구에서는 김성문, 김홍선[5]의 연구결과를 바탕으로, 포트폴리오 리밸런싱 주기를 2개월(약 8주)로 설정하였다.
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참고문헌 (37)

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  36. Sharpe, W.F., "The Sharpe ratio," The Journal of Portfolio Management, Vol.21, No.1 (1994), pp.49-58. 

  37. Tutuncu, R.H. and M. Koenig, "Robust asset allocation," Annals of Operations Research, Vol.132, No.1(2004), pp.157-187. 

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