두 번째 단계 : 횡단열 회귀분석 단계
첫 번째는 표본 주식들을 설정하고 그 주식들의 개별 수익률과 시장포트폴리오 수익률에 대한 시계열회귀분석을 하는 단계이다. 이를 통해 개별 주식들의 베타 추정치를 도출할 수 있다.
두 번째는 첫 번째 과정을 통해 도출한 베타 값을 독립변수(x축)로 두고 해당 주식의 평균 수익률을 종속변수(y축)로 하여 횡단면 회귀분석을 실시하는 단계이다. 이를 통해 도출한 회귀 식과 이론적인 증권시장선(SML) E(Ri) = Rf + 〔E(Rm) - Rf〕βi 을 비교하여 CAPM의 성립여부를 판단한다.
단, CAPM 모형을 실증분석하기 위해서는 두 가지 가정을 전제해야한다.
첫째. CAPM모형에서는 체계적 위험과 기대수익률 간에 정(+)의 일차함수관계가 성립하며 체계적 위험 이외의 다른 변수는 주식의 수익률을 결정하는데 영향이 없다.
둘째. 이 실증분석은 우리나라의 증권시장의 자료를 토대로 CAPM의 적합성을 실증 분석하는 것이므로 개별주식의 체계적 위험(베타)와 수익률 간에는 정(+)의 상관관계가 성립한다.
첫 번째 단계: 시계열 회귀분석 단계
진정한 시장포트폴리오는 시장의 모든 위험자산(주식, 위험채권, 부동산, 귀금속, 인적자본 등)을 포함하는 값을 사용해야 하지만 실제로 이와 같은 포트폴리오를 구성하는 것은 불가능하므로 여기서는 한국종합주가지수, 즉 KOSPI 지수만을 시장포트폴리오로 사용하기로 한다. 표본 주식으로는 각 산업군별로 무작위로 60개 개별 종목을 선택하였으며 과거 5년간의 월별 수익률 자료를 사용하였다.

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