[논문 리뷰] Decarbonization of financial markets: a mean-field game approach

P. Lavigne, Peter Tankov|arXiv (Cornell University)|2023. 01. 22.

Climate Change Policy and EconomicsEconomics, Econometrics and Finance인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 기후 전환 위험 하에서 투자자 포트폴리오에 의해 결정되는 확률적 할인 요인을 통해 상호작용하는 기업들이 기후 정책에 대한 불확실성 하에서 배출 전략을 최적화하는 평균장 게임 프레임워크를 사용하여 대규모 금융시장의 탈탄소화를 모델링한다. 이는 기후 정책에 대한 불확실성이 배출량과 주가 스프레드를 증가시킬 수 있지만, 녹색 중심 투자자들이 이 효과를 뒤집어 배출량을 낮추고 가격 격차를 좁힐 수 있음을 보여준다.

ABSTRACT

We develop a financial market model in which a large population of firms chooses dynamic emission strategies under climate transition risk, interacting with both environmentally concerned and neutral investors. Firms face a trade-off between financial returns and environmental performance, while their decisions are coupled through an equilibrium stochastic discount factor determined by investors' portfolio allocations. The framework is formulated as a mean-field game, for which we establish existence and uniqueness of a Nash equilibrium among firms. We propose a convergent numerical scheme to compute the equilibrium and use it to study how climate transition risk and green-minded investors affect decarbonization dynamics and asset prices. Our results show that uncertainty about future climate risks and policies increases aggregate emissions and widens valuation spreads between green and brown firms. Although environmentally concerned investors can partially offset these effects by raising the cost of capital for high-emission firms and incentivizing emission reductions, policy uncertainty weakens their impact. Even a large share of green-minded investors is insufficient to reverse emission growth when future climate policies are unclear, highlighting the crucial role of credible and predictable climate policy in enabling financial markets to support decarbonization.

연구 동기 및 목표

• 기후 전환 위험 하에서 기업과 투자자가 참여하는 스토케스틱 게임으로서 대규모 금융시장의 동적 탈탄소화를 모델링하는 것.
• 기후 정책의 불확실성과 녹색 중심 투자자의 존재가 기업의 배출 전략과 자산 가격에 미치는 영향을 분석하는 것.
• 이질적인 투자자 선호도와 확률적 배출 일정을 가진 대규모 시장에서의 균형 역학을 위한 이론적 및 계산적 프레임워크 수립.
• 환경적 우려와 정책 불확실성이 총합 배출량과 녹색 기업과 browm 기업 간 주가 스프레드에 미치는 영향을 정량화하는 것.

제안 방법

• 동일한 소규모 기업의 연속체와 두 유형의 대규모 투자자(일반 투자자 및 녹색 중심 투자자)를 포함하는 평균장 게임으로서 시장 구조를 수식화하며, 대칭적 상호작용과 공통 노이즈를 사용한다.
• 기업의 배출 결정을 재무 성과(주가 가치)와 환경적 제재(탄소 비용) 간의 트레이드오프를 최적화하는 스토케스틱 제어 문제로 모델링하며, 기후 위험 불확실성을 반영하는 확률적 탄소 비용을 포함한다.
• 투자자 포트폴리오로부터 균형 확률적 할인 요인을 유도하며, 이는 공통 노이즈와 평균장에만 의존하며 고전적 자산 가격 이론과 일관된다.
• 엄밀한 평균장 게임 이론을 활용해 평균장 한계에서 나시 균형의 존재성과 유일성을 증명함으로써 분석적 및 수치적 해석 가능성을 확보한다.
• 균형을 계산하기 위한 수렴하는 수치 알고리즘을 개발하여, 다양한 기후 위험 및 투자자 구성 시나리오 하에서 시장 역학을 시뮬레이션할 수 있도록 한다.
• 몬테카를로 시뮬레이션을 활용해 총합 배출량과 주가 분포를 추정하고, 기후 위험(γ), 녹색 투자자 관심(λ), 비율(ρ)과 같은 핵심 매개변수에 대한 민감도 분석을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기후 정책의 미래에 대한 불확실성이 대규모 금융시장 내 기업의 균형 배출 수준과 주가에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 녹색 중심 투자자의 존재가 기업의 탈탄소화 역학과 녹색 자산 대비 browm 자산의 상대적 가격에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 탄소 비용의 확률적 성격이 기업의 최적 배출 전략과 시장 전체의 탈탄소화 결과에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 녹색 투자자의 존재와 환경 규제 강도가 총합 배출량을 얼마나 줄이고 녹색 기업과 browm 기업 간의 가격 스프레드를 좁힐 수 있는가?
• RQ5 기후 위험(γ), 녹색 투자자 관심(λ), 녹색 투자자 비율(ρ)의 변화가 기업 주가의 배출 효율성에 대한 민감도에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 기후 정책에 대한 불확실성 증가(γ 증가)는 녹색 투자자가 없더라도 총합 배출량을 증가시키고 녹색 기업과 browm 기업 간 주가 스프레드를 넓히는 결과를 초래한다.
• 기후 위험(γ)이 증가할수록 주가의 배출 효율성에 대한 민감도(P2)가 증가한다. 이는 불확실성 하에서 탄소 효율적인 기업이 상대적으로 더 가치 있는 자산이 되기 때문이다.
• 녹색 중심 투자자들은 배출량을 감소시킨다. 환경적 관심 파라미터 λ를 증가시키면 녹색 투자자가 없는 시장 대비 평균 배출량이 약 15%~20% 감소한다.
• 녹색 투자자 비율(ρ)은 배출 수준에 강력한 감쇠 효과를 미친다. ρ를 0에서 1.0으로 증가시키면 평균 배출량이 감소하고, 배출 효율성에 대한 가격 민감도(P2)는 약 5%~10% 감소한다.
• 기본가치에 대한 주가 민감도(P1)는 다양한 시나리오에서 비교적 안정되어 있어, 기업의 기본 가치가 기후 위험과 녹색 투자자 존재에 비해 배출 효율성만큼 영향을 덜 받는다는 것을 시사한다.
• 모델은 높은 녹색 투자자 참여 시장에서는 모든 기업이 더 적은 양의 배출을 하고, 더 낮은 배당금을 지급하며 더 낮은 주가를 가지지만, 낮은 기후 위험 노출으로 인해 녹색 기업의 상대적 이점이 증가한다고 예측한다.