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문제 정의
- 따라서 본 연구는 BDI와 원유가격 사이의 상호관련성에 대해 다양한 관점으로 분석하고자 한다.
- 이를 위해 GARCH(generralized autoregressive conditional heteroskedasticity)모형을 이용하여 변동성을 추정하여 이 추정치를 이용하여 변화율과 변동성 간의 관계를 분석하고, 변동성간 전이효과를 파악하기 위해 GARCH 모형에 변동성을 추가하여 분석하였다. 또한, 동적 상관관계의 분석을 위해 DCC(Dynamic conditional correlation) 모형을 이용하여 분석함으로써, 원유가격과BDI가 서로 미치는 영향을 폭넓게 파악하고자 한다.
가설 설정
- 즉, BDI 변화율이 원유가격 변동성에 영향을 미치고, 원유가격 변동성이 BDI 변화율에 영향을 주고 있다는 것이다. <표 5>는 BDI 변동성이 원유가격 변화율을 Granger 인과 하지 않는다는 것과 원유가격 변화율이 BDI 변동성을 Granger 인과 하지 않는다는 가설을 검정한다.
- 일반적인 다변량 GARCH 모형들은 변수의 수가 증가함에 따라 추정해야 할 모수가 급격하게 증가하게 되므로 추정의 어려움을 지니고 있다. 또한CCC-GARCH(Contant conditional correlation-gener- alized autoregressive conditional heteroscedastic)모형은 추정해야 할 모수의 수는 줄어들었지만 조건부 상관관계가 일정하다는 가정을 하고 있어서 상관관계의 동태성을 고려하지 못한다. 따라서 모형의 설정에 있어서 변수 간의 상관관계가 시간 가변적이라는 가정을 두고 있는 Engle(2002)의DCC-GARCH(Dynamic conditional correlation-gen- eralized autoregressive conditional heteroscedastic)모형을 적용하여 원유가격과 BDI 사이의 동적 조건부 상관관계를 분석한다.
- 여기서 ri,t는 각각 원유가격 변화율과 BDI 변화율이고, 조건부 평균은 AR(1)를 따르는 것으로 가정한다. ∊t는 오차항이며 ut는 표준잔차를 나타낸다.
- <표 4>의 결과들은 BDI 변화율이 원유가격 변동성을 Granger 인과 하지 않는다는 것과 두 번째로 원유가격 변동성이 BDI 변화율을 Granger 인과 하지 않는다는 가설을 검정한다. 그 결과 BDI 변화율과 모든 원유가격 변동성 사이에 양방향 인과관계가 있다는 것을 보여준다.
제안 방법
- VAR 모형을 이용하여 원유가격 변화율과 BDI변화율 사이의 동적인 관계를 분석하고, 원유가격변화가 BDI 변화에 선행하는지, 아니면 BDI 변화가 원유가격 변화에 선행하는지를 분석하기 위하여VAR 모형을 기반으로 원유가격 변화율과 BDI 변화율 사이의 Granger 인과검정을 한다. 아래의VAR 모형을 추정하여 인과관계가 존재하는지를 검정한다.
- 본 연구에서는ADF(Augmented Dickey-Fuller) 검정과PP(Phillips-Perron) 검정을 하였다. 단위근 검정을할 때 추세항은 포함하지 않고 상수항만을 포함해서 검정하였다. 단위근 검정모형의 시차는 SIC 정보기준에 의하여 시차 길이를 선택하였다.
- 특히 원유가격 변동성과 BDI 변화율과 변동성 사이의 관계에 대한 연구는 미비하다. 따라서 본 연구에서는BDI와 원유가격 사이의 상호 관계 분석을 위해VAR(vector autoregression)모형을 이용하여Granger 인과관계를 검정하고 원유가격 변화율과BDI 변화율의 관계뿐만 아니라 변화율과 변동성 간의 관계도 분석하였다. 이를 위해 GARCH(generralized autoregressive conditional heteroskedasticity)모형을 이용하여 변동성을 추정하여 이 추정치를 이용하여 변화율과 변동성 간의 관계를 분석하고, 변동성간 전이효과를 파악하기 위해 GARCH 모형에 변동성을 추가하여 분석하였다.
- BDI의 변동성에서 비롯되는 충격이 원유가격 변동성에 영향을 미치는지 아닌지를 확인하기 원유가격의 분산방정식에서 BDI 변화율의 변동성을 외생변수로 추가한다. 또한 BDI 변화율의 분산방정식에 원유가격의 변동성을 포함하여 원유가격의 변동성이 BDI의 변동성에 어떠한 영향을 미치는지 아닌지를 분석한다. 분산방정식은 다음과 같이 표현된다.
- bi ≠ 0이고 통계적으로 유의하다면 BDI 변화율은 원유가격 변화율에 영향을 주고 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 연구에서는 BDI 변화율과 원유가격변동성 간의 인과관계와 원유가격 변화율과 BDI변화율과 변동성 간의 인과관계를 실증적으로 분석하기 위하여 아래의 Granger 인과검정을 한다.
- 본 연구는 2009년 1월 2일부터 2018년 6월 29일까지 원유가격(Brent, Dubai, WTI)의 3대 유종과BDI의 일별가격 자료를 이용하여 원유가격과 BDI의 상호관련성을 변화율과 변동성 측면에서 분석하였다. 본 연구에서 얻은 실증분석의 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 불안정한 시계열을 이용하여 회귀분석을 하게 되면 가성회귀문제가 발생할 수 있으므로, 본 연구자료의 안정성을 검정하기 위하여 단위근 검정(Unitroot test)을 하였다. 본 연구에서는ADF(Augmented Dickey-Fuller) 검정과PP(Phillips-Perron) 검정을 하였다. 단위근 검정을할 때 추세항은 포함하지 않고 상수항만을 포함해서 검정하였다.
- 따라서 본 연구에서는BDI와 원유가격 사이의 상호 관계 분석을 위해VAR(vector autoregression)모형을 이용하여Granger 인과관계를 검정하고 원유가격 변화율과BDI 변화율의 관계뿐만 아니라 변화율과 변동성 간의 관계도 분석하였다. 이를 위해 GARCH(generralized autoregressive conditional heteroskedasticity)모형을 이용하여 변동성을 추정하여 이 추정치를 이용하여 변화율과 변동성 간의 관계를 분석하고, 변동성간 전이효과를 파악하기 위해 GARCH 모형에 변동성을 추가하여 분석하였다. 또한, 동적 상관관계의 분석을 위해 DCC(Dynamic conditional correlation) 모형을 이용하여 분석함으로써, 원유가격과BDI가 서로 미치는 영향을 폭넓게 파악하고자 한다.
- 금융위기로 인한 불안정한 시기를 고려하여 분석 기간은 2009년 1월 2일부터 2018년 6월 29일까지로 정하였다. 자료는 원유가격 및 BDI 시계열에 자연로그 차분을 취하여 변화율로 전환하여 이용하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 원유가격은 세계 3대 유종으로 꼽히는 브렌트유(Brent), 두바이유(Dubai),서부텍사스유(WTI) 현물가격자료의 일별 자료를 이용하였다. 금융위기로 인한 불안정한 시기를 고려하여 분석 기간은 2009년 1월 2일부터 2018년 6월 29일까지로 정하였다. 자료는 원유가격 및 BDI 시계열에 자연로그 차분을 취하여 변화율로 전환하여 이용하였다.
- 본 연구에서는 원유가격은 세계 3대 유종으로 꼽히는 브렌트유(Brent), 두바이유(Dubai),서부텍사스유(WTI) 현물가격자료의 일별 자료를 이용하였다. 금융위기로 인한 불안정한 시기를 고려하여 분석 기간은 2009년 1월 2일부터 2018년 6월 29일까지로 정하였다.
데이터처리
- 불안정한 시계열을 이용하여 회귀분석을 하게 되면 가성회귀문제가 발생할 수 있으므로, 본 연구자료의 안정성을 검정하기 위하여 단위근 검정(Unitroot test)을 하였다. 본 연구에서는ADF(Augmented Dickey-Fuller) 검정과PP(Phillips-Perron) 검정을 하였다.
이론/모형
- bi ≠ 0이고 통계적으로 유의하다면 BDI 변화율은 원유가격 변화율의 변동성에 영향을 주고 있다는 것을 의미한다. VAR모형의 시차 길이는 SIC(Schwarz Bayesian information criterion)를 사용하여 결정하였다.
- 단위근 검정을할 때 추세항은 포함하지 않고 상수항만을 포함해서 검정하였다. 단위근 검정모형의 시차는 SIC 정보기준에 의하여 시차 길이를 선택하였다. 원유가격 변화율과 BDI 변화율에 대한 단위근 검정결과는 <표 2>에서 확인할 수 있다.
- 또한CCC-GARCH(Contant conditional correlation-gener- alized autoregressive conditional heteroscedastic)모형은 추정해야 할 모수의 수는 줄어들었지만 조건부 상관관계가 일정하다는 가정을 하고 있어서 상관관계의 동태성을 고려하지 못한다. 따라서 모형의 설정에 있어서 변수 간의 상관관계가 시간 가변적이라는 가정을 두고 있는 Engle(2002)의DCC-GARCH(Dynamic conditional correlation-gen- eralized autoregressive conditional heteroscedastic)모형을 적용하여 원유가격과 BDI 사이의 동적 조건부 상관관계를 분석한다. DCC-GARCH 모형은 다음과 같이 표현된다.
- 또한BDI의 변동성 예측에 관한 연구(김현석·오용식, 2012; 모수원, 2005)에서도 GARCH 모형이 우수한모형으로 판명되었다. 따라서 본 연구에서도GARCH 모형을 적용하였다. 본 연구에서는AR(1)-GARCH(1,1) 모형을 적용하였다.
- 본 연구에서는 원유시장과 BDI의 변동성을 추정하기 위하여 GARCH(Generalized auto regressive conditional heteroscedastic)모형을 추정하였다. 실제로, 원유의 변동성 예측에 관한 연구(Marzo and Zagaglia, 2010; Wei et al.
- 따라서 본 연구에서도GARCH 모형을 적용하였다. 본 연구에서는AR(1)-GARCH(1,1) 모형을 적용하였다. 평균방정식과 분산방정식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
- 본 연구에서는 원유시장과 BDI의 변동성을 추정하기 위하여 GARCH(Generalized auto regressive conditional heteroscedastic)모형을 추정하였다. 실제로, 원유의 변동성 예측에 관한 연구(Marzo and Zagaglia, 2010; Wei et al., 2010)는 GARCH 모형을 적용하였다. 이러한 선행연구를 기반으로 본 연구에서도 GARCH 모형을 적용하여 분석한다.
- , 2010)는 GARCH 모형을 적용하였다. 이러한 선행연구를 기반으로 본 연구에서도 GARCH 모형을 적용하여 분석한다. 또한BDI의 변동성 예측에 관한 연구(김현석·오용식, 2012; 모수원, 2005)에서도 GARCH 모형이 우수한모형으로 판명되었다.
성능/효과
- 2. a, b, c는 각각 1%, 5%, 10% 수준 내에서 통계적으로 유의하다는 것을 의미한다.
- 분석기간 동안 BDI와 원유시장의 변화율에 대한 기초통계량은 <표 1>에서 볼 수 있다. 3개의 원유가격과 BDI의 평균 변화율은 대체로 비슷한 것으로 나타났다. 그러나 표준편차는 상대적으로 BDI와WTI 변화율이 높은 것으로 나타났으며, BDI의 변화가 원유가격 수익률보다 더 심하게 변동하였다는 것을 알 수 있다.
- 또한, BDI 변화율과 원유가격 변동성 간의 관계에는 Dubai 경우에만 BDI 변화율에 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 원유가격 변동성은 BDI 변화율에 영향을 미치지 않았다. BDI 변동성과 원유가격변화율 간의 분석에서는 서로 간에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 그러나 표준편차는 상대적으로 BDI와WTI 변화율이 높은 것으로 나타났으며, BDI의 변화가 원유가격 수익률보다 더 심하게 변동하였다는 것을 알 수 있다. J-B 검정을 통하여 수익률 분포의 정규성에 대해 검정하였는데, 모든 자료가 정규분포를 따르지 않는 것으로 나타났다.
- 서로 간에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 결과들을 종합해보면, BDI 변화율의 경우에는 원유가격 변화율과 원유가격 변동성에 영향을 받고 있다는 것을 볼 수 있다. 또한 원유가격 변동성이 BDI 변화율에 영향을 미치고 있다는 것을 확인하였다.
- <표 7>은 원유가격 변화율의 변동성과 BDI 변화율 간의 VAR 모형의 결과이다. 결과를 보면, Dubai의 경우에만 BDIt-2가 음(-)의 값을 가지고 유의한 것으로 나타났다. 그러나 Brent와 WTI에서도 유의하지는 않지만, 음(-)의 값을 가지고 있다.
- 결과를 종합해보면, 원유가격 변동성은 BDI 변동성에 영향을 미치지 못하고 있지만, 그 반대의 경우에는 영향을 주고 있다. 이는 원유가격 변동은 미래의 해운 경기 충격에 영향을 주지 못하지만 해운 경기의 충격은 원유가격 충격에 영향을 줄 수 있다는 것을 의미한다.
- <표 4>의 결과들은 BDI 변화율이 원유가격 변동성을 Granger 인과 하지 않는다는 것과 두 번째로 원유가격 변동성이 BDI 변화율을 Granger 인과 하지 않는다는 가설을 검정한다. 그 결과 BDI 변화율과 모든 원유가격 변동성 사이에 양방향 인과관계가 있다는 것을 보여준다.
- 그러나 BDI 변화율은 원유가격 변화율의 변동성을 예측하는 데 도움을 주고, 원유가격 변화율은BDI 변화율에 영향을 주는 것으로 나타났다. 향후경기가 좋아지면서 안정될 경우 원유가격이 상승할 여지가 있다는 것을 보여준다.
- 3개의 원유가격과 BDI의 평균 변화율은 대체로 비슷한 것으로 나타났다. 그러나 표준편차는 상대적으로 BDI와WTI 변화율이 높은 것으로 나타났으며, BDI의 변화가 원유가격 수익률보다 더 심하게 변동하였다는 것을 알 수 있다. J-B 검정을 통하여 수익률 분포의 정규성에 대해 검정하였는데, 모든 자료가 정규분포를 따르지 않는 것으로 나타났다.
- 모든 결과를 종합해보면, 원유가격 변화율과 변동성이 BDI 변화율에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 그리고 BDI 변동성이 원유가격 변화율과 변동성에 영향이 있는 것으로 나타났다. 이는 원유가격 변동에 따라 실물경제가 변화할 수 있다는 것을 보여주는 것이다.
- 는 BDI 변동에서 원유가격으로의 변동성 전이효과의 결과이다, 변동성전이효과 계수인 Τt와 Τt-1는 음(-)의 값을 가지고Dubai와 WTI에서 유의한 것으로 나타났다.
- Dubai 원유가격 변화율은 Granger 인과하지 않는 것으로 나타났다. 다른 원유가격 변화율은 시차가 길어질수록 낮은 유의수준을 가지는 것으로 나타났다.
- <표 2>에서 panelA는 변화율에 대한 것이고, panel B는 변동성에 대해 단위근 검정을 한 것이다. 단위근 결과를 보면, 모든 변수의 검정통계량이 모두 1% 유의수준에서 단위근이 존재한다는 귀무가설을 기각한다. 따라서 원유가격과 BDI 변화율과 변동성은 단위근이 없고 시계열이 안정적이라는 것을 알 수 있다.
- 둘째, VAR 모형의 결과를 보면 원유가격 변화율이 BDI 변화율에 영향을 미치고 있는 것으로 나타났으나, 그 반대의 경우는 영향을 미치지 않았다. 또한, BDI 변화율과 원유가격 변동성 간의 관계에는 Dubai 경우에만 BDI 변화율에 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 원유가격 변동성은 BDI 변화율에 영향을 미치지 않았다.
- 결과들을 종합해보면, BDI 변화율의 경우에는 원유가격 변화율과 원유가격 변동성에 영향을 받고 있다는 것을 볼 수 있다. 또한 원유가격 변동성이 BDI 변화율에 영향을 미치고 있다는 것을 확인하였다. 이는 해운경기의 변화에 따라 원유가격의 변동성이 변할 수 있다는 것을 시사한다.
- 둘째, VAR 모형의 결과를 보면 원유가격 변화율이 BDI 변화율에 영향을 미치고 있는 것으로 나타났으나, 그 반대의 경우는 영향을 미치지 않았다. 또한, BDI 변화율과 원유가격 변동성 간의 관계에는 Dubai 경우에만 BDI 변화율에 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 원유가격 변동성은 BDI 변화율에 영향을 미치지 않았다. BDI 변동성과 원유가격변화율 간의 분석에서는 서로 간에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 즉, BDI 변화율이 원유가격 변동성에 영향을 미치고, 원유가격 변동성이BDI 변화율에 영향을 주는 것으로 나타났다. 마지막으로 BDI 변동성과 원유가격 변화율 사이에 양방향 인과관계가 존재하지 않는 것으로 나타났다.
- 모든 결과를 종합해보면, 원유가격 변화율과 변동성이 BDI 변화율에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 그리고 BDI 변동성이 원유가격 변화율과 변동성에 영향이 있는 것으로 나타났다.
- 모든 결과에서 BDI 변동성과 원유가격 변화율사이에 양방향 인과관계가 존재하지 않는 것으로 나타났다. 서로 간에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.
- <표 3>의 결과는 BDI변화율과 원유가격 변화율 간의 인과관계 결과이다. 모든 원유가격에서 BDI 변화율은 원유가격 변화율에 Granger 인과 하지 않는 것으로 나타났지만, Brent와 WTI의 경우에는 원유가격 변화율은BDI 변화율에 Granger 인과 하는 것으로 나타났다. Dubai 원유가격 변화율은 Granger 인과하지 않는 것으로 나타났다.
- 셋째, 변동성 전이효과 결과를 보면, BDI에서 원유가격에 대한 변동성 전이효과가 존재하고, 원유가격에서 BDI로의 변동성 전이효과는 존재하지 않는 것으로 나타났다. 원유가격의 변동성이 BDI 변동성에 영향을 주지 않는다는 것이다.
- 첫째, Granger 인과검정을 통하여 발견한 것은 다음과 같다. 원유가격 변화율은 BDI 변화율에Granger 인과관계가 있는 것으로 나타났으며, BDI변화율과 원유가격 변동성 사이에 양방향 인과관계가 있다는 것으로 나타났다. 즉, BDI 변화율이 원유가격 변동성에 영향을 미치고, 원유가격 변동성이BDI 변화율에 영향을 주는 것으로 나타났다.
- 두 번째 열에서는 BDI가 종속변수이고 세 번째 열에서는 원유가격이 종속변수인 결과이고, 나머지 열도 같다. <표 6>은 원유가격 변화율(Brent, WTI)은 BDI변화율에 양(+)의 영향을 미치고 있는 것으로 나타났으며, Dubai 가격 변화율은 BDI 변화율에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 BDI 변화율은 원유가격 변화율에 유의한 영향을 주지 않는다.
- BDI 변화율의 변동성은 원유가격 변화율에 영향을 미치지않는 것으로 나타났으며, 그 반대도 마찬가지이다. 이러한 결과들을 종합해 보면, 변동성은 변화율을 예측하는 데 도움을 주지 못하고 있는 것으로 나타났다.
- 즉, BDI 변화율이 원유가격 변동성에 영향을 미치고, 원유가격 변동성이 BDI 변화율에 영향을 주고 있다는 것이다. <표 5>는 BDI 변동성이 원유가격 변화율을 Granger 인과 하지 않는다는 것과 원유가격 변화율이 BDI 변동성을 Granger 인과 하지 않는다는 가설을 검정한다.
- 원유가격 변화율은 BDI 변화율에Granger 인과관계가 있는 것으로 나타났으며, BDI변화율과 원유가격 변동성 사이에 양방향 인과관계가 있다는 것으로 나타났다. 즉, BDI 변화율이 원유가격 변동성에 영향을 미치고, 원유가격 변동성이BDI 변화율에 영향을 주는 것으로 나타났다. 마지막으로 BDI 변동성과 원유가격 변화율 사이에 양방향 인과관계가 존재하지 않는 것으로 나타났다.
후속연구
- 이는 전 세계적으로 현재 천연가스에 대한 수요가 증가하고 신재생에너지에 대한 수요가 증대됨에 따라 원유에 대한 의존도가 하락하고 있으므로 둘 간의 상호관련성은 시간이 지남에 따라 더 낮아질 수도 있을 것으로 판단된다. 앞으로 해운 경기(실물경제) 및 원유시장의 투자와 거시경제 분석에 있어 원자재에 대한 수요 변화에 초점을 맞추어 나갈 필요가 있을 것으로 보인다.
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