심화 분석 — IRF & 분산분해

충격반응함수 — 한 변수의 충격이 다른 변수로 번져 가는 모습

충격반응함수(IRF, Impulse Response Function)는 VAR 모델의 꽃이라고 할 수 있는 분석입니다. B 행렬을 알고 있다면, 이를 통해 특정 변수에 ‘쇼크(Shock)’가 가해졌을 때 다른 변수들이 시간에 따라 어떻게 반응하는지 추적할 수 있습니다.

VAR에서 IRF까지 (유도)

VAR → lag polynomial → MA(∞) 표현 → IRF 해석까지 한 흐름으로 이어보자. 각 수식 카드의 행렬 크기 버튼을 누르면 항마다 행렬 크기가 표시된다 (K는 변수 개수, p는 시차 수).

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VAR(Vector Auto Regression)에서 VMA(Vector Moving Average)로의 변환

Companion Form은 고차(high-order) VAR 모형을 VMA(Vector Moving Average) 모형으로 변환하기 위해 거쳐야 하는 ‘수학적 징검다리’ 역할을 합니다. VAR 기본 형태에서는 무한 차수의 VMA로 변환하기가 어렵습…

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식별 문제와 Cholesky 분해

현실에서는 오차항 et들끼리 서로 상관관계가 있는 경우가 많습니다. 예를 들어, ‘환율 쇼크’와 ‘금리 쇼크’가 동시에 터지면 무엇 때문에 변수가 변했는지 알기 어렵습니다.

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오차항 eₜ의 정체 — Σ (시그마)

Σ는 et의 분산-공분산 행렬(Variance-Covariance Matrix)로, 충격반응분석에서 ‘변수들끼리 얼마나 엉켜있는지’를 보여주는 핵심 지도와 같습니다. 이 구조를 이해하면 왜 Cholesky 분해가 필요한지 명확해집니다.

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왜 Σ를 그대로 쓰면 안 될까?

충격반응함수(IRF)의 목적은 “A라는 변수 하나만 건드렸을 때 B가 어떻게 될까?”를 보는 것입니다. 하지만 e1t와 e2t가 서로 엉켜(cov ≠ 0) 있으면, A를 건드리는 순간 B도 같이 출렁이므로 ‘누구 때문인지’ 알 수가 없습니다.

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Cholesky 분해의 마법 — Σ = PP′

복잡한 상관관계를 가진 Σ를 하삼각형 행렬(Lower Triangular Matrix) P와 그 전치행렬 P′의 곱으로 쪼갭니다.

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Ordering 결정 — 환율과 금리 예시

Cholesky 분해에서 어떤 변수를 앞에 두느냐(Ordering)는 분석 결과에 직접 영향을 줍니다. 순서를 정할 때는 “어느 변수가 더 외생적(Exogenous)인가?”를 기준으로 경제 이론에 근거해 판단합니다.

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결과 해석 — IRF 그래프

분석 결과물로 나오는 IRF 그래프는 다음과 같이 해석합니다.

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흐름 요약

VAR 모델 계수들의 통계적 분포를 정의하고, 이를 통해 계수의 불확실성을 시뮬레이션(Monte Carlo Integration)하기 위한 준비 과정을 의미합니다. 핵심은 “우리가 추정한 값(β̂)이 얼마나 정확한가?”를 확률적으로 나타내는 것입니다.

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코드 단계별 해설

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class VarModel 전체 코드

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순서 의존성 문제와 GVD

최근에는 이런 순서 의존성 문제를 해결하기 위해, 변수 배열 순서에 영향을 받지 않는 일반화 분산분해(Generalized Variance Decomposition, GVD) 기법을 사용합니다.

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