R&D Cooperation: In the presence of Substitutability and Spillover Effect

Abstract

Recent years, the competition on technology innovation has been grown in intensity among developed countries, cooperative R&D has become an important organizational component in order to maximize the research performance with minimum expenditure in the competing process. R&D cooperation gives various benefits to participating companies. In the literature, one of the reasons why R&D cooperation is recommended is that the participating firms can absorb the spillover effect. Product substitutability, another parameter we consider, represents the degree of product differentiation. We analyze firms' R&D conducts and market performance in the presence of spillover effect and product substitutability. The model has three games, and each game is comprised of two stages (R&D stage and market production stage). We discuss the results of both Cournot competition and Bertrand competition. The policy implication of our results is that promoting cooperation in R&D is not always the best solution, and social planner should be careful about the environment of market to operate the R&D cooperation strategy.

최근 들어 선진국 간에는 기술 혁신을 위한 경쟁이 치열해지고 있고, 이런 경쟁 양상 속에서 비용을 최소화하고 연구개발 성과를 최대화하기 위하여 둘 이상의 연구주체가 공동으로 기술을 연구 개발하는 공동연구개발(R&D Cooperation)이 증가하고 있는 추세이다. 일본을 비롯하여 미국, EU 등에서는 20세기 중후반부터 공동연구개발을 위한 제도적 정비가 안정적으로 발전하고 있으며 우리나라에서도 공동연구개발을 시도하는 기업들이 늘어나고 있다. 공동연구개발에 관한 선행연구들은 주로 공동연구개발의 동기 및 성과에 집중되었다. 기업들이 공동연구개발을 추진하는 인센티브는 여러 가지를 들 수 있다. 기술의 연구개발은 불확실성이 높고 고비용의 특성을 가진다. 때문에 기업들은 위험과 비용을 분담하기 위해 공동으로 기술 연구 개발을 추진할 수 있다. 정보의 공유로 인해 불필요한 연구개발비 투자를 줄이기 위한 수단으로서 공동연구개발을 이용하기도 한다. 그 중에서도 본 연구의 시작점이라 할 수 있는 공동연구개발의 인센티브는, 기업들이 지식이 전이되는 외부효과를 극복할 수 있다는 점이다. 연구개발은 그 성과가 특정 상품이나 서비스에만 국한되지 않는다. 이러한 특성의 연장선 상에서, 특히 기술 개발 과정에서 획득한 지식 및 정보가 다른 기업으로 흘러 들어갈 가능성이 있다. 의도하지 않은 지식의 파급효과(Spillover effect) 때문에 기업은 연구개발의 성과를 온전히 전유하지 못하기도 한다. 공동연구개발은 다수의 경쟁 기업이 연구개발을 같이 수행함으로써 이러한 외부효과를 어느 정도 내부화, 즉 참여기업이 흡수하는 것을 가능하게 한다. 때문에 공동연구개발은 기업들이 효과적으로 연구개발을 수행할 수 있도록 돕는 역할을 하고, 산업 내 지식 파급효과의 정도에 따라 공동연구개발 행동이 선호되기도 하고 그렇지 않을 수도 있다. 본 연구에서는, 지식파급효과 라는 변수가 기업의 연구개발 행동에 미치는 영향과 그로 인한 시장에서의 성과에 미치는 영향을 함께 관찰하고자 한다. 상품 대체율(Product substitutability)은 어떤 상품 간에 차별화된 정도를 나타내는 것으로서, 본 연구에서 고려하는 두 번째 변수이다. 연구 개발 단계에서 공동으로 행동하든 그렇지 않든, 기업들은 결국 상품 및 서비스 시장에서 경쟁 구도를 이루게 된다. 이때 상품 간의 대체율 정도에 따라서 경쟁의 심화 정도가 달라지게 된다. 완전한 대체 상품일 경우에는 경쟁 정도가 심할 것이고, 대체율이 낮은 경우에는 상품 별로 시장의 범위에 차이가 생기므로 경쟁 정도가 낮아진다고 볼 수 있다. 기업의 시장에서의 경쟁에 큰 영향을 미치는 상품 대체율을 기업이 연구개발을 수행할 시 이미 주어지는 변수로 보고, 기업의 연구개발 행동에 미치는 영향과 그로 인한 시장에서의 성과에 미치는 영향을 관찰한다. 따라서 본 연구에서는 지식파급효과와 상품 대체율이라는 두 가지 변수가 기업의 연구개발 행동과 시장에서의 성과에 어떻게 영향을 미치는지 살펴보게 된다. 본 연구에 사용되는 경제학적 모델은 총 세가지 게임을 통하여 기업간 공동 행동을 하지 않고 독자적으로 행동하는 경우, 공동연구개발을 수행할 경우, 완전하게 공동으로 행동하는 경우를 보여준다. 한 게임은 각각 두 단계로 구성되어 있다. 첫 번째 단계는 연구개발 단계로서 각 기업이 연구개발 투자를 결정하는 단계이다. 두 번째 단계는 상품 시장 단계로서 기업이 시장에서 취하는 전략을 결정하는 단계이다. 이 때, 쿠르노 경쟁(Cournot competition)의 경우에는 각 기업이 상품을 얼마나 공급할 것인지 수량을 결정하고, 버트란트 경쟁(Bertrand competition)의 경우에는 각 기업이 상품을 어떤 가격에 공급할 것인지 가격을 결정하게 된다. 그러므로 첫 번째 게임인 기업들이 공동 행동을 하지 않는 경우는, 첫 번째 단계에서 독자적으로 연구개발을 수행하고 두 번째 단계에서도 상품 시장에서 경쟁구도를 이루는 모습이다. 두 번째 게임인 공동연구개발을 수행하는 경우는 첫 번째 연구개발단계에서는 공동으로 연구개발을 수행하고 두 번째 상품시장단계에서는 경쟁 관계로 남아있는 형태를 의미한다. 세 번째 게임인 기업들이 완전하게 공동으로 행동하는 경우는 연구개발단계에서도 협력하고 시장 단계에서도 담합하여 두 기업이 마치 독점기업인 것처럼 행동하는 형태이다. 각 게임에서 지식파급효과와 상품대체율의 크기를 달리 하면서 기업의 연구개발비 투자 정도와 시장에서의 수량, 가격 등의 변화를 비교함으로써 공동연구개발이 사회적으로 선호되는 경우의 조건을 따져보고자 한다. 결과적으로 수량 경쟁 시장인 쿠르노 시장에서는 대체적으로 공동연구개발행동이 기업들로 하여금 연구개발에 투자하는 정도를 증가시키게 한다. 또한 시장에 공급하는 수량도 늘어나게 하는 효과를 보인다. 반면, 가격 경쟁 시장인 버트란트 시장에서는 공동연구개발을 하는 기업들이 연구개발 투자를 늘리거나 시장에 공급하는 가격을 낮추는 경우를 찾아보기 어렵다. 이 비교 결과는 사회적으로 어떤 조건이 선호되는지 시사하는 바가 있다. 기존의 기업간 공동연구개발에 관한 연구들은 공동연구개발의 장점에 집중되어 공동연구개발을 권장하는 흐름이 존재한다. 그러나 본 연구의 결과는 공동연구개발이 항상 좋은 영향을 가져오는 것이 아님을 확인함으로써, 사회 정책적 입장에서 보았을 때 공동연구개발을 무조건 권장하는 것은 옳은 방법이 아님을 말해준다. 산업 내 지식파급효과와 상품 대체율을 고려하여, 공동연구개발의 시행이 연구개발 정도와 시장에서의 수량, 가격에 긍정적인 영향을 가져오는 조건이 갖추어 졌을 때 공동연구개발을 추진하는 것이 바람직하다.