[논문 리뷰] The propagation of the economic impact through supply chains: The case of a mega-city lockdown against the spread of COVID-19

Hiroyasu Inoue, Yasuyuki Todo|arXiv (Cornell University)|2020. 03. 31.

COVID-19 epidemiological studiesMathematics참고 문헌 13인용 수 19

한 줄 요약

이 연구는 일본의 기업 수준 공급망 데이터를 활용한 에이전트기반 모델을 통해 코로나19 패an 기간 동안 도쿄의 1개월간 봉쇄가 초래할 경제적 영향을 시뮬레이션한다. 그 결과, 도쿄 외부 지역에 미치는 간접적 영향은 도쿄 내 직접 손실의 두 배이며, 총 national 생산 손실이 27조 엔(국민총생산의 5.3%)에 이르며, 복잡한 공급망을 통해 경제적 충격이 얼마나 심각하게 확산되는지를 보여준다.

ABSTRACT

This study quantifies the economic effect of a possible lockdown of Tokyo to prevent spread of COVID-19. The negative effect of the lockdown may propagate to other regions through supply chains because of shortage of supply and demand. Applying an agent-based model to the actual supply chains of nearly 1.6 million firms in Japan, we simulate what would happen to production activities outside Tokyo when production activities that are not essential to citizens' survival in Tokyo were shut down for a certain period. We find that when Tokyo is locked down for a month, the indirect effect on other regions would be twice as large as the direct effect on Tokyo, leading to a total production loss of 27 trillion yen in Japan, or 5.3% of its annual GDP. Although the production shut down in Tokyo accounts for 21% of the total production in Japan, the lockdown would result in a reduction of the daily production in Japan by 86% in a month.

연구 동기 및 목표

• 코로나19 패안 기간 동안 도쿄에서 잠재적으로 발생할 수 있는 1개월간 봉쇄의 경제적 영향을 정량화하는 것.
• 도쿄에서 발생한 경제적 충격이 기업 간 공급망을 통해 다른 지역으로 어떻게 확산되는지 분석하는 것.
• 하류 기업의 생산을 우선시하는 것이 확산 효과를 완화하는 데 기여하는지 평가하는 것.
• 공급망 네트워크 구조가 경제적 혼란을 어떻게 악화시키는지 평가하는 것.
• 초도시 봉쇄의 장기적 영향에 대한 정책적 통찰을 제공하는 것.

제안 방법

• 2016년 기업 160만 개의 실제 공급망 데이터(기업 위치, 산업, 매출, 공급자-고객 연결 관계 포함)를 기반으로 에이전트기반 모델을 적용한다.
• 비필수 부문의 도쿄 기업이 1개월간 정지된 것으로 가정하여, 이들의 생산 중단을 시뮬레이션한다.
• 입력 자원의 가용성에 따라 기업 수준의 생산을 반복적으로 업데이트하며, 하류 기업은 도쿄에서의 공급 부족으로 인해 제약을 받는다.
• 기본 시나리오(우선순위 없음)와 대안 시나리오(하류 기업 우선순위 부여)를 비교하여 완화 가능성 평가를 수행한다.
• 생산 함수 및 부가가치 계산을 校정하기 위해 2015년의 입력-출력 표를 사용한다.
• 모의 실험은 지역별 일일 생산 손실을 추적하고 일본 전역의 총 부가가치 감소를 정량화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 도쿄의 1개월간 봉쇄가 일본의 국가 생산에 미치는 총 경제적 영향은 공급망을 통한 간접 영향까지 포함하여 얼마인가?
• RQ2 도쿄 봉쇄의 확산 효과는 도쿄 내 직접 영향과 비교하여 어떠한가?
• RQ3 하류 기업의 생산을 우선시하는 것이 봉쇄 기간 동안의 총 경제적 손실을 어느 정도 줄일 수 있는가?
• RQ4 봉쇄 지속 기간이 지역 간 누적 경제적 영향에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 공급망의 복잡한 네트워크 특성(예: 스케일프리 성질, 순환 구조 등)이 경제적 충격의 확산에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 비필수 부문의 도쿄 1개월간 봉쇄로 인해 총 국민생산 손실이 27조 엔에 이르며, 이는 일본 연간 국민총생산의 5.3%에 해당한다.
• 도쿄 외부 지역에 미치는 간접적 경제적 영향은 도쿄 내 직접 영향의 두 배이며, 1개월간 봉쇄 후 도쿄 외부 지역의 손실이 도쿄 내 손실을 초과한다.
• 도쿄 내 직접 생산 손실이 국민 총생산의 21.3%에 불과하나, 봉쇄 기간 동안 국가 전체 생산은 매일 86.1% 감소하여 체계적 혼란이 심각함을 보여준다.
• 봉쇄 지속 기간이 두 배로 늘어나면 총 경제적 손실이 2배 이상 증가하여 시간에 따라 누적 효과가 뚜렷하게 나타난다.
• 하류 기업의 생산을 우선시하는 조치는 특히 장기 봉쇄 기간에는 확산 효과를 크게 줄이지 못함을 확인하였다.
• 데이터 한계(예: 본사 위치만 기재된 경우 등)로 인한 잠재적 과소평가가 있음에도 불구하고, 큰 확산 효과는 강인하게 유지되어 연구 결과는 보수적인 것으로 판단된다.