George P. Richardson Rockefeller College of Public Affairs and Policy, University at Albany—State University of New York, Albany, NY 12222, U.S.A.
이 논문은 시스템 다이내믹스의 기초를 내생적 관점(endogenous point of view)으로 보는 견해를 재검토한다. 40년 전 제이 포레스터의 통찰은 물리학과 사회과학의 사고방식을 구분하고, 동태적 시스템의 이중성(stock/flow 구조와 피드백 루프)을 인식했으며, 내생적인 인과 구조를 전산화하는 것이 분야 발전에 중요한 기반이 되었다. 내생적 관점은 시스템의 행동을 외부 교란 때문이라고 보는 대신 시스템 자체 내부에서 발생한다고 보는 것이다. 내생적/외생적 관점의 구분을 다시 생각해보면, 시스템 행동을 결정하는 힘을 생각하는 데 도움이 되는 연속체로 봐야 한다. 이 연속체는 엄격하게 내생적인 것부터 주로 외생적인 것까지 이어진다. 시스템 다이내믹스의 기초는 엄격하게 내생적인 관점이 아니라, 이러한 접근법이 지속가능한 유용한 통찰을 만들어낼 가능성이 높다는 포레스터의 직관에 있다. 문제를 광범위하게 정의하고, 경계를 적절히 선택하며, 변수를 적극적으로 내생화하는 것은 강력하고 지속적인 통찰로 이어진다. 시스템이 변화와 정책 개입에 대해 동일한 방식으로 반응하지 않을 수 있다는 인식에서 파생되는 이차적 기초도 있다.
이 논문은 제이 포레스터의 주요 통찰 중 하나인 내생적 관점(endogenous point of view)이 전체 시스템 다이내믹스 분야의 기초를 형성한다는 확신을 재검토하고 확장한다(Forrester 1969, p. 9). 이 개념과 밀접하게 연관된 것은 시스템 경계에 대한 포레스터의 견해이다(동일 참조).
포레스터는 1968년 저서 "시스템 원리"에서 이 구분을 폐쇄 시스템과 개방 시스템의 측면에서 언급했다:
실제 시스템은 개방되어 있다—시스템은 외부 환경과 연결되어 있다. "개방"은 환경이 행동에 영향을 준다는 것을 의미한다... 반면, 우리가 만드는 모델은 "폐쇄"되어야 한다. "폐쇄"는 설명하려는 시스템의 행동을 만들어내는 상호작용 구조가 모델 경계 내에 있다는 것을 의미한다... 모든 시스템은 폐쇄 시스템으로 표현될 수 있다. 시스템이 개방된 것처럼 보이는 이유는 연구 목적상 중요하지 않다고 믿고 생략한 부분이 있기 때문이다. 그러나 누락된 구조가 얼마나 중요한지는 판단의 문제이며, 보통 누락으로 인한 위험을 과소평가한다. (Forrester 1968, pp. 4–5)
더 나아가 포레스터는 1년 후 "도시 다이내믹스"에서 다음과 같이 썼다:
도시의 지식 있는 시민들은 도시가 겪는 어려움이 외부 환경에서 기인한다고 느낀다. 그들은 도시가 외부로부터 충분한 산업을 유치할 수 없고, 정부가 충분한 재정 지원을 하지 않으며, 노동 조합이 일자리를 몰아낸다고 본다. 도시 문제가 외부 환경에서 기인한다는 관점을 "개방 시스템" 관점이라고 부른다. 개방 시스템이란 경계가 중요한 영향이 들어오는 것을 허용하는 시스템이다. 개방 시스템의 내부 구조는 시스템이 작동하는 방식을 완전히 설명하지 못한다... 외부 환경에서 원인을 찾는 것은 잘못된 길로 빠지기 쉽다. 도시의 경우, 원인은 도시 자체 내부에 있다. 도시는 인력을 끌어들이고 산업을 유지하며 주변 환경과 균형을 이루는 복잡한 피드백 메커니즘을 가지고 있다. (Forrester 1969, p. 9)
이것이 시스템 다이내믹스의 기초로서 내생적 관점에 대한 원래 진술이다. 다음 절에서는 최근 학생들에게 이 개념을 가르친 경험을 바탕으로 내생적 관점의 본질에 대해 몇 가지 관찰을 제시한다. 3절에서는 시장 성장 모델 예제를 통해 내생적 관점을 탐구한다. 4절은 내생적/외생적 관점을 스펙트럼으로 봐야 한다고 주장한다. 5절은 도시 다이내믹스 예제를 재검토한다. 6절은 내생적 관점에 대한 몇 가지 추가 예를 제시한다. 마지막 절은 시스템 다이내믹스 기초에 대한 새로운 관점으로 결론을 맺는다.
내생적 관점의 정의를 명확히 하는 것부터 시작하자. 시스템의 행동에 대한 내생적 관점은 행동의 원인이 시스템 자체 내부에 있다고 본다. 외생적 관점은 시스템 행동이 시스템 외부의 힘에 의해 발생한다고 본다. 그림 1은 두 개념적 관점의 차이를 보여준다.
![그림 1. 외생적 vs 내생적 관점]
외생적 힘에 의해 구동되는 시스템은 힘이 변하면 달라진다. 시스템 응답은 주로 외부 교란에 달려있다. 시스템의 일부 구조가 응답에 영향을 주지만, 교란이 없으면 시스템은 아무것도 하지 않는다. 포레스터가 관찰했듯이, 제어 시스템과 계량경제학적 시스템은 일반적으로 이런 방식으로 설계된다.
반면 내생적 관점은 시스템이 문제가 되는 행동을 만들어내는 내부 구조를 가지고 있다고 본다. 외부 세계의 교란이 시스템에 영향을 줄 수 있지만, 시스템의 반응 방식은 시스템 자체의 내부 구조에서 비롯된다. 시스템은 자체 역사, 자체 프로그램, 자체 목적, 자체 내부 반응성, 자체 행동 생성 메커니즘을 가지고 있다. 도시, 경제, 생태계 같은 자연 및 사회 시스템은 이런 특성을 가지고 있다.
시스템 다이내믹스의 공리는 모든 동태적 행동은 궁극적으로 stock과 flow로 표현되는 구조에서 비롯된다는 것이다. 예를 들어, 인구가 처음에는 증가하다가 정체기에 도달하는 현상을 설명하려면, 내생적 설명은 인구 증가율이 왜 시간이 지남에 따라 감소하는지 보여야 한다.
실제 시스템은 완전히 폐쇄되지 않는다. 그러나 시스템 다이내믹스의 목표는 시스템 자체의 피드백과 stock/flow 구조가 행동을 생성하는 정도를 이해하는 것이다. "시스템이 진정으로 닫혀있지 않다"는 것을 인정하면서도, 내생적 관점은 시스템의 내부 구조가 그 행동의 주요 원인이라고 본다.
내생적 관점은 정책 분석에 중요한 함의를 가진다. 시스템이 내부 구조에 의해 행동을 생성한다면, 효과적인 정책은 그 구조를 이해하고 변경해야 한다. 외부 개입만으로는 일시적인 효과만 있을 수 있다.
내생적 관점을 설명하기 위해 Bass(1969)의 혁신 확산 모델을 살펴보자. 이 모델은 새로운 제품이나 아이디어가 인구 집단에 어떻게 확산되는지 설명한다.
모델의 기본 구조:
- 잠재 채택자(Potential Adopters): 아직 제품을 채택하지 않은 사람들
- 채택자(Adopters): 이미 제품을 채택한 사람들
- 혁신에 의한 채택(Adoption from Innovation): 광고나 외부 영향으로 인한 채택
- 모방에 의한 채택(Adoption from Imitation): 기존 채택자의 영향으로 인한 채택
모델 방정식:
dA/dt = p(N-A) + q(A/N)(N-A)
여기서:
- A = 채택자 수
- N = 전체 잠재 시장 크기
- p = 혁신 계수
- q = 모방 계수
이 모델은 S자 곡선 성장을 생성한다. 초기에는 느리게 시작하고, 중간에 가속화되며, 시장이 포화되면서 느려진다. 중요한 점은 이 행동이 완전히 내생적이라는 것이다—외부 시간 변화 입력이 없어도 시스템은 이런 행동을 생성한다.
실제로 모든 모델은 어느 정도 내생적이고 어느 정도 외생적이다. 완전히 내생적인 모델(모든 것이 내부에서 결정됨)이나 완전히 외생적인 모델(모든 것이 외부에서 결정됨)은 드물다. 대신 우리는 연속체를 생각해야 한다:
강하게 내생적 ← → 강하게 외생적
시스템 다이내믹스 모델은 일반적으로 이 스펙트럼의 내생적 쪽에 위치한다. 목표는 가능한 한 많은 행동을 내생적으로 설명하는 것이다.
모델러는 얼마나 많은 구조를 내생화할지 선택해야 한다. 이 선택은 다음에 따라 달라진다:
- 모델의 목적
- 이용 가능한 지식
- 시간과 자원 제약
- 정책 관련성
예를 들어, 단기 예측 모델은 많은 변수를 외생적으로 취급할 수 있다. 그러나 장기 정책 분석 모델은 더 많은 구조를 내생화해야 한다.
포레스터의 도시 다이내믹스 모델은 내생적 관점의 힘을 보여주는 고전적 예다. 모델은 도시 쇠퇴를 외부 요인(연방 지원 부족, 산업 이탈 등) 때문이 아니라 도시 자체의 내부 구조 때문으로 설명한다.
주요 통찰:
- 도시는 자체 성장과 쇠퇴 메커니즘을 가지고 있다
- 외부 지원은 종종 의도하지 않은 결과를 낳는다
- 효과적인 정책은 내부 구조를 변경해야 한다
모델의 핵심 피드백 루프:
- 일자리가 사람을 끌어들인다
- 사람들이 주택을 필요로 한다
- 주택이 노후화되면 빈민가가 된다
- 빈민가는 산업을 밀어낸다
- 일자리 감소는 더 많은 쇠퇴로 이어진다
이러한 내생적 관점은 전통적인 도시 정책에 도전한다. 예를 들어, 저소득 주택을 더 짓는 것은 단기적으로 도움이 될 수 있지만, 장기적으로는 더 많은 저소득층을 끌어들여 문제를 악화시킬 수 있다.
전통적인 경제학은 비즈니스 사이클을 외부 충격(기술 변화, 정치적 사건 등)으로 설명한다. 시스템 다이내믹스 관점은 사이클이 경제 시스템 자체의 구조—재고 조정, 투자 지연, 기대 형성 등—에서 발생할 수 있다고 본다.
포식자-피식자 시스템은 외부 교란 없이도 진동을 보인다. Lotka-Volterra 방정식은 이러한 내생적 행동을 포착한다:
dx/dt = ax - bxy
dy/dt = -cy + dxy
여기서 x는 피식자, y는 포식자다. 시스템은 자체적으로 순환적 행동을 생성한다.
조직이 왜 학습에 실패하는가? 외생적 관점은 외부 압력, 기술 변화, 경쟁을 탓한다. 내생적 관점은 조직 자체의 구조—방어적 루틴, 정신 모델, 정보 흐름—를 본다.
내생적 관점이 시스템 다이내믹스의 유일한 기초인가? 아마도 아닐 것이다. 더 정확히는, 시스템 다이내믹스의 기초는 다음과 같다:
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1차 기초: 내생적 관점이 복잡한 시스템을 이해하는 데 강력하고 유용한 통찰을 제공한다는 확신
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방법론적 기초:
- Stock과 flow 사고
- 피드백 루프 인식
- 비선형성과 지연 이해
- 컴퓨터 시뮬레이션 사용
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2차 기초: 시스템이 정책 개입에 다르게 반응할 수 있다는 인식. 시스템의 구조는 변화에 적응할 수 있다.
내생적 관점이 항상 "올바른" 것은 아니다. 때로는 시스템 행동이 정말로 외부 힘에 의해 지배된다. 그러나 내생적 관점의 가치는 다음과 같다:
- 통찰력: 종종 놀라운 통찰을 제공한다
- 정책 레버리지: 효과적인 개입 지점을 식별한다
- 장기적 사고: 단기 수정이 아닌 구조적 변화에 초점을 맞춘다
- 시스템 이해: 부분이 아닌 전체를 본다
내생적 관점도 한계가 있다:
- 복잡성: 모든 것을 내생화하면 모델이 다루기 어려워진다
- 검증: 내생적 구조를 검증하기 어려울 수 있다
- 수용성: 이해관계자가 외부 탓을 선호할 수 있다
- 실용성: 때로는 외생적 가정이 충분하다
시스템 다이내믹스의 기초를 재고하면, 내생적 관점은 여전히 중심적이지만 유일한 기초는 아니다. 더 정확히 말하면:
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시스템 다이내믹스의 기초는 내생적 관점이 복잡한 시스템에 대한 강력한 통찰을 제공한다는 믿음이다.
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이 믿음은 실증적으로 지지된다—수많은 성공적인 적용 사례가 있다.
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내생적 관점은 도구이지 교리가 아니다. 목표는 항상 모든 것을 내생화하는 것이 아니라, 유용한 통찰을 생성하는 것이다.
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시스템 다이내믹스의 실천은 내생적/외생적 연속체를 따라 적절한 지점을 선택하는 판단을 필요로 한다.
포레스터의 원래 통찰—도시와 같은 복잡한 시스템이 자체 문제를 생성한다는 것—은 여전히 강력하다. 그러나 40년의 경험은 이 통찰을 세련되게 만들었다. 우리는 이제 내생적 관점을 절대적 원칙이 아니라 강력한 휴리스틱으로 본다.
시스템 다이내믹스의 미래는 내생적 관점의 힘을 인식하면서도 그 한계를 이해하는 데 있다. 목표는 항상 같다: 복잡한 시스템을 이해하고 개선하는 것이다. 내생적 관점은 그 목표를 달성하는 데 필수적인 도구로 남아있다.
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