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연구보고서 디지털 혁신의 국제비교와 시나리오별 무역 영향 분석 무역구조, 무역정책

저자 최낙균, 이규엽, 김혁황, 장윤종 발간번호 18-03 자료언어 Korean 발간일 2018.12.28

원문보기(다운로드:2,693) 저자별 보고서 주제별 보고서

  4차 산업혁명은 지능정보기술이 경제 및 사회 전반에 융합되어 혁명적인 변화가 이루어지는 차세대 산업혁명을 의미한다. 4차 산업혁명은 데이터에 기반하는 기술이 기존 산업 및 서비스와 융합되거나 신기술과 결합되는 과정으로서 지능정보기술이 로봇, 드론 등을 통해 구현되는 변화이다. 4차 산업혁명에서는 인터넷을 이용하여 물건과 물건, 물건과 사람, 사람과 사람을 연계하면서 새로운 비즈니스모델을 만들고 있고 있다.
  이에 따라 4차 산업혁명에 따른 디지털 혁신은 종전의 디지털 발전과는 차원을 달리하게 된다. 본 연구는 4차 산업혁명에 따라 빠른 속도로 이루어지고 있는 디지털 혁신이 주요국 및 산업별로 어떻게 진행되고 있는지를 비교 분석하고, 향후 무역에 어떤 영향을 미칠 것인지를 시나리오별로 분석하는 데 초점을 맞추고 있다.
  이를 위해 제2장에서는 4차 산업혁명에 따른 경제패러다임과 무역패턴의 변화에 대해 서술하였다. 최근 디지털 혁신은 기존 산업의 대량생산체제를 개인 맞춤형 생산으로 변화시켜야 할 필요성에 따라 빠른 속도로 이루어지고 있다. 특히 아날로그적 특성을 지닌 현실세계의 모든 사물과 현상을 디지털 데이터로 전환하는 과정이 급속하게 이루어지고 있으며, 데이터 분석을 통해 해결책을 찾아내는 인공지능도 경제ㆍ사회의 여러 분야에서 널리 활용되고 있다. 그 결과 4차 산업혁명에 따른 디지털 혁신은 제품, 공정, 비즈니스모델 등 각 분야에서 빠르게 이루어지면서 기존 산업을 파괴적으로 재편하고 있다.
  4차 산업혁명이 진행됨에 따라 디지털 혁신은 기술, 산업, 무역 등 경제 분야뿐 아니라 정치, 사회 등 모든 활동에서 혁명적인 변화를 가져올 것이다. 이에 OECD는 다음과 같이 향후 미래의 4가지 모습을 제시한 바 있다. 개인은 경제, 정치, 사회활동에서 주도적인 역할을 하고, 정부는 디지털 변혁에서 시민, 기업, 사회조직과 상호작용을 관리하는 플랫폼 정부로 변화하며, 글로벌 기술혁신 대기업들은 모든 경제활동에서 중심적인 역할을 하고, 인공지능이 정부와 기업이 수행하던 많은 부분을 대체하는 미래상이 그것이다. 이처럼 사물인터넷을 통해 수집된 생산 및 소비에 대한 정보가 빅데이터 분석과 AI 등을 통해 최적의 생산방식 및 소비자 선택을 유도함으로써 세계경제는 엄청난 변화를 겪게 될 것이다.
  디지털 혁신은 기술특성, 기술발전 수준, 국가간의 기술격차 등 다양한 요인에 따라 무역에 영향을 미칠 것으로 보인다. 스마트 공장을 예로 들어보면, 스마트 공장 도입기에는 디지털 혁신을 통해 핵심장비의 생산성 향상을 추구하지만 기존 생산방식과 본질적인 차이를 갖지는 못하기 때문에 개별적인 기술 수준과 영향력에 의해 무역패턴이 결정된다. 스마트 공장의 성장기에는 데이터 기술에 의해 고객이 요구하는 제품을 신속하게 차질 없이 생산하게 되며 생산기업의 기술과 입지 요인의 비교우위가 리쇼어링을 초래할 수 있고 그 결과 국제무역패턴도 크게 변화될 것이다. 스마트 공장의 성숙기에는 현지에서 제품이 생산되는 분산형 제조(distributed manufacturing)가 등장하며 제조업의 서비스화와 분산형 제조업이 공존하는 형태로 무역이 전환될 것으로 예상된다.
  제3장에서는 미국 특허 통계와 더불어 산업용 로봇 활용 통계, OECD 통계 등을 이용하여 디지털 혁신이 국제적으로 어느 정도 이루어지고 있는지를 정량적으로 비교 분석하였다. 우선 미국 특허ㆍ상표청(USPTO: US Patent and Trademark Office)에 등록된 실용특허 통계를 분석해보면 디지털 혁신 수준은 1998년과 2010년을 기점으로 계단형으로 증가하는 추이를 보이며 기술개발이 미국과 일본에 의해 주도적으로 이루어지는 것으로 나타났다. 주요국 중 일본의 특허 등록 건수는 2000년 이후 정체되어 있는 것과 달리 중국과 인도의 등록 건수는 2000년대 중반부터 빠르게 증가하고 있다. 산업별로는 컴퓨터, 전자 및 광학기기, 기계 및 장비, 컴퓨터 프로그래밍, 시스템 통합 및 관리업 등의 산업에 특허 등록이 집중되어 있으며, 이 중 컴퓨터 프로그래밍, 시스템 통합 및 관리업 등의 특허 등록 수가 최근 빠르게 증가하는 것으로 나타났다. 최근 기간(2010~15년)에 대해 미국, 일본, 한국, 대만, 중국, 인도의 기술 수준을 산업별로 분석하면 컴퓨터, 전자 및 광학기, 기계 및 장비산업 등에서 디지털 혁신이 활발하게 이루어지는 것으로 나타난다. 특히 미국과 인도는 컴퓨터 프로그래밍, 시스템 통합 및 관리업에서, 일본, 한국, 대만, 중국은 기타 제품 산업에서 디지털 혁신 수준이 높은 것으로 분석되었다.
  산업용 로봇 활용 통계를 보면 한국은 3위의 로봇 설치국이며 4위의 로봇 운용국으로서 산업용 로봇을 활발히 이용하는 국가로 나타난다. 하지만 미국특허 통계의 분석 결과에 따르면 한국의 디지털 혁신 수준은 양적ㆍ질적으로 꾸준히 높아져왔지만 미국 및 일본과 비교하면 아직까지는 낮은 것으로 나타났다. 최근 기간(2010~15년)에 대한 한국의 산업별 디지털 혁신 수준은 모든 산업에서 미국 및 일본과 중국 및 인도 사이에 위치하고 있으며 컴퓨터 프로그램밍 등의 경우에는 인도보다도 낮은 것으로 나타난다. 디지털 혁신기술별 한국의 수준은 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 기술에서 미국과의 격차가 다른 기술보다 상대적으로 큰 것으로 나타났으며, 사물인터넷과 빅데이터의 경우에는 중국 및 인도보다 낮은 수준인 것으로 나타났다. OECD 통계를 보더라도 한국은 기업 및 가계의 초고속 인터넷 이용률이 각각 99.3%와 99.5%로 매우 높음에도 불구하고 RFID 기술 이용률을 제외하면 기업의 ICT 기술 활용 수준은 높지 않은 것으로 나타났다.
  제4장에서는 반사실적 분석(counterfactual analysis)이 가능한 이론적 무역모델을 구축하고 10가지 시나리오를 설정하여 디지털 혁신이 무역에 미치는 영향을 다양한 각도에서 분석하였다. 첫 번째 시나리오는 제3장에서 도출한 미국특허 통계의 분석 결과에 기반하여 디지털 혁신 수준을 산출하고 산업 수준의 디지털 혁신 시나리오를 설정하였다. 2~10번째 시나리오는 국가 수준에서 디지털 혁신이 이루어지는 시나리오다. 이는 디지털 기술이 증기기관이나 전기처럼 향후 범용기술로 활용되면서 국가 차원에서 모든 산업에 디지털 혁신이 다음과 같이 파급되는 경우를 고려한 것이다. 우선 파급 범위에 따라 디지털 혁신이 미국 산업 전체에만 확산되는 경우, 주요 5개국(미국, 일본, 유럽, 중국, 한국)에 확산되는 경우, 세계 전체에 확산되는 경우 등의 세 단계가 있다고 가정한다. 다음으로 국가 수준의 생산성이 각각 1%, 2%, 3% 세 단계로 향상된다고 가정한다. 이렇게 가정했을 때 가능한 경우의 수를 모두 고려하면 국가 수준의 디지털 혁신 시나리오는 모두 9(=3×3)개의 세부 시나리오로 구성된다.
  산업 수준의 디지털 혁신 시나리오에 따라 분석한 결과를 보면 디지털 혁신이 활발하게 이루어지는 미국, 일본, 유럽, 한국 등의 국가 사이에서 교역이 상대적으로 크게 증가하는 패턴이 나타난다. 또한 국별 총 교역은 대체로 증가하나 디지털 혁신을 주도하는 국가와 산업을 중심으로 교역 증가에 따른 이익이 집적된다. 특히 미국과 일본의 경우 전기ㆍ기계와 컴퓨터ㆍ전자 산업에 총 교역 증가가 집중되며, 이에 반해 유럽과 한국의 수출 변화는 상대적으로 변동폭이 적은 것으로 나타난다. 한편 국가 수준의 디지털 혁신 시나리오에 따르면 디지털 혁신에 따라서 모든 국가가 수출 증가라는 과실을 누릴 수 있을 것으로 나타났다. 또한 디지털 혁신이 미국, 주요 5개국, 세계 전체 등으로 확산될수록 교역에 미치는 영향이 커지게 된다.
  디지털 혁신이 우리나라 무역에 미치는 영향을 살펴보기 위해 산업 수준의 디지털 혁신 시나리오 분석 결과를 보면 우리나라의 교역증대효과(1.39%)는 미국(3.35%), 유럽(1.53%)에 미치지는 못해도 매우 긍정적인 것으로 나타난다. 이는 중국, 브라질, 인도 등 디지털 혁신 수준이 낮은 국가에 대한 효과가 거의 미미할 것이라는 점에 비추어보면 우리나라의 디지털 혁신 실적이 이들 나라에 비해 상대적으로 크며 우리의 산업구조가 디지털 혁신에 따른 중간재 수출증대효과를 기대할 수 있기 때문인 것으로 보인다. 국가 수준의 디지털 혁신 시나리오에 따르면 우리나라는 디지털 혁신이 이루어지는 나라에 대하여 무역이 증가하며 그렇지 않은 나라에 대해서는 효과가 나타나지 않는다. 국가 수준의 디지털 혁신이 미국, 주요 5개국, 세계 전체에서 나타나는 각각의 시나리오 분석 결과는 우리나라의 교역증대효과가 디지털 혁신이 나타나는 국가에 국한되어 나타남을 보여준다. 또한 국가 수준의 디지털 혁신이 국제적으로 확산될수록 우리나라의 교역증대효과가 증폭되는 것으로 나타났다.
  제5장에서는 본 연구의 분석 결과를 요약하고, 디지털 혁신에 따른 긍정적인 효과를 극대화하기 위한 정책 시사점을 다음과 같이 도출하였다.
  첫째, 디지털 혁신을 뒷받침하기 위한 정부 차원의 체계적인 로드맵이 마련되어야 한다. 4차 산업혁명 시대에 디지털 정책은 경제 및 사회 전반에 폭넓은 파급효과를 미칠 것으로 예상되므로 정책 수립 및 집행을 위한 체계적인 거버넌스 구축이 필요하다. 우리나라의 경우에는 4차산업혁명위원회가 대통령 직속으로 설치되어 국가디지털전략에 대한 기획 및 조정 기능을 담당하는 것으로 보이는데, 평가 및 감독 기능을 강화해서 우리 경제의 4차 산업혁명 이행을 체계적으로 추진할 필요가 있다.
  둘째, 기술 수준이 낮은 소프트웨어와 프로그래밍을 중심으로 연구개발투자를 보다 활성화하고 디지털 혁신기술에 대한 경쟁력을 키워야 한다. 특히 미국 등 주요국과 격차가 큰 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터 기술에 대한 연구개발투자는 시급히 강화될 필요가 있다. 아울러 디지털 혁신이 효과적으로 이루어지기 위해 데이터 이동 및 정보처리의 상호운용 등과 관련된 각종 규제를 대폭 완화 내지는 철폐해야 한다.
  셋째, 디지털 혁신이 교역상대국에 파급될수록 우리나라의 교역 확대에 도움이 되므로 국제무역규범을 디지털 혁신에 걸맞도록 정비해야 한다. 특히 4차 산업혁명에 따라 광범위한 생산제품군이 출시되고 디지털로 연결되는 소비자가 많아지게 되므로 시장접근에 대한 장애요인을 우선적으로 제거할 필요가 있다. 또한 유통, 물류, 금융, 데이터 이동 등에 대한 규제 완화와 기업환경 개선이 필요하며, 인터넷 프로토콜, 무선네트워크 등의 인프라 개선에 대해서도 국제적으로 논의할 필요가 있다.
 

  The fourth industrial revolution is the next generation industrial revolution driven by intelligence information technology. Specifically, the digital innovations related to artificial intelligence, big data analysis, cloud computing, and the internet of things have driven hyper-connection between all products and services through global networks, thereby advancing the data-driven economy.
  This study describes the trend of digital innovations in the wake of the fourth industrial revolution, discussing the changes in the economic paradigm and international trade patterns in the future. This study also compares industry-level digital innovation by country using the data on patents reported to the US Patent and Trademark Office (USPTO), as well as the dataset provided by the OECD and the International Federation of Robotics. We simulate the effect of digital innovation on trade according to various scenarios, setting up the theoretical model for counter-factual analysis using data from World Input-Output Table released in 2016. In order to quantify the trade effects from digital innovation, we add fundamental productivity into a multi-country and multi-sector Ricardian model with input-output linkages, trade in intermediate goods, and sectoral heterogeneity.
  According to the results of the analysis, the significant improvement in the world’s digital innovation, led by the US and Japan, shows an increasing step curve during the years of 1998 and 2010. The quantitative and the qualitative level of Korea’s digital innovation is steadily rising, and the latest data rank it at a high level. However, Korea’s level of digital innovation is still relatively low compared to the US and Japan. When considering the recent drop in Korea’s H index with an increase in the level of digital innovation in China and India, Korea may experience a similar decline as the EU.
  Overall, industrial robots are showing an increase in the level of digital utilization. Around 72% of the world’s industrial robots are installed and operated in the US, Japan, Korea, China and Germany. Korea is the third largest robot installation station, and the fourth largest robot operator country which uses industrial robots actively. In particular, the number of robots that are operated per 10,000 workers in Korea is 631, the largest rate in 2016. As for the other indicators of digital utilization, despite the nation’s high usage rate of high-speed internet at enterprises (99.3%) and households (99.5%), the usage of ICT at enterprises is not that high in Korea, with the exception of the RFID utilization rate.
  For the simulations, this study considers ten different scenarios depending on productivity shocks from sector-level and country-level. At a bottom line, counterfactual analysis based on a variant of the Ricardian model shows that digital innovation is beneficial to international trade. In other words, if digital innovation boosts fundamental productivity, it triggers growth in international trade at both sector-level and country-level. If countries/sectors have higher productivity due to digital innovation, those become much more competitive in producing goods or services, affecting trade share, price, expenditure, and many others within the model.
  As fundamental productivity induced by digital innovation becomes higher and the number of countries that experience enhanced productivity grows larger, the model predicts that world trade volumes will become larger accordingly. However, the growth in trade volumes are uneven. Although digital innovation contributes to growth in world trade volumes, increases in world trade are concentrated in certain countries and/or sectors that lead digital innovations.
  The above-mentioned results of this study indicate that the Korean government must step up wide-ranging deregulation measures to facilitate digital innovations. In addition, trade rules such as Technical Barriers to Trade (TBT), Intellectual Property Rights (IPR), Telecommunication Agreements, and Electronic Commerce need to be urgently revised through the WTO negotiations. Policy governance also needs to be set up to systematically support digital innovation in private sectors.

서언


국문요약


제1장 서론
1. 연구의 의의 및 목적
2. 연구방법론 및 선행연구와의 차별성
가. 연구방법론  23
나. 기존 연구와의 차별성
3. 연구 범위와 구성


제2장 디지털 혁신과 무역패턴의 변화
1. 4차 산업혁명과 기술 및 산업의 발전
가. 4차 산업혁명의 배경
나. 4차 산업혁명과 데이터 기술
다. 생산성 향상과 산업의 발전
2. 디지털 혁신과 경제패러다임의 변화
가. 디지털 혁신의 특징과 핵심 기술
나. 디지털 혁신에 따른 경제패러다임의 변화
3. 비교우위와 무역패턴의 변화
가. 디지털 혁신에 따른 비교우위 구조의 변화
나. 디지털 혁신에 따른 무역비용의 절감
다. 디지털 혁신의 발전단계와 무역패턴
4. 소결


제3장 디지털 혁신에 대한 국제 비교분석
1. 선행연구 및 분석 방법
가. 선행연구
나. 분석 방법
2. 국가별 디지털 혁신 수준
3. 산업별 디지털 혁신 수준
4. 주요국의 산업별 디지털 혁신 수준
5. 혁신기술 활용 수준
가. 산업용 로봇 활용 수준
나. 기업의 ICT 기술 활용 수준
6. 소결


제4장 디지털 혁신의 무역 영향에 대한 시나리오별 분석
1. 선행연구와 차별성
가. 선행연구
나. 차별성
2. 이론모델
가. 소비자
나. 중간재 생산자
다. 최종재 생산자
라. 국제무역
마. 세계시장균형
바. 세계경제균형의 변화
3. 데이터와 솔루션 알고리즘
가. 데이터
나. 분석 시나리오
다. 솔루션 알고리즘
4. 시나리오별 분석 결과
가. 산업 수준의 디지털 혁신 시나리오
나. 국가 수준의 디지털 혁신 시나리오
5. 소결


제5장 요약 및 정책 시사점
1. 분석 결과 요약
2. 정책 시사점
가. 디지털 혁신을 위한 체계적 로드맵 수립
나. 디지털 관련 경쟁력 강화 및 규제 완화
다. 디지털 혁신의 국제적 파급 확대를 위한 무역규범 정비


참고문헌


부  록


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