A Study on Efficiency and Open Innovation in the Korean Biopharmaceutical Industry : Focusing on Business Model and Diversification Strategy = 한국 바이오제약산업의 효율성과 개방형 혁신에 대한 연구: 비즈니스모델과 다각화 전략을 중심으로

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This dissertation investigates how firm-level strategic structures shape frontier-based efficiency in the Korean biopharmaceutical industry. In this science-based and regulation-intensive setting, firms increasingly rely on open innovation to access external knowledge and assets; however, the performance consequences of openness are unlikely to be homogeneous because firms differ in their internal architectures and scope choices. Motivated by this heterogeneity, the dissertation develops and tests a configuration-based argument: the efficiency implications of open innovation depend on (i) business-model orientation and (ii) the evolution of diversification and (iii) direction, which jointly condition firms’ coordination burdens, integration capability requirements, and technological positioning.
Empirically, the dissertation uses firm-level panel data for 2015-2021 and applies stochastic frontier analysis within a meta-frontier framework to accommodate technological heterogeneity across strategic groups. It estimates frontier-based outcomes, including group-frontier technical efficiency and meta-frontier measures such as technology gap ratios (TGR), and then examines how open-innovation attributes are associated with these outcomes using Tobit specifications that respect the bounded nature of efficiency scores.
The first empirical study differentiates firms by business-model orientation, namely R&D-focused versus integrated firms, and documents systematic differences in frontier performance and technology gaps across these groups. It further shows that the association between open-innovation activities and frontier-based outcomes varies by business-model type, underscoring the importance of strategic alignment between external collaboration and internal operating structures.
The second empirical study shifts attention from static diversification to diversification trajectories. By jointly considering vertical and horizontal scope movements over time, it derives distinct trajectory types, four vertical and three horizontal, and compares their frontier efficiency and technological positioning. The results indicate a recurring tension between short-term executional efficiency and longer-term technological competitiveness, suggesting that efficiency gains and technology-gap reductions do not necessarily move in tandem across diversification paths.
The third empirical study provides a granular assessment of open innovation by decomposing it into collaboration modes, partner categories, and value-chain stages, and then evaluating heterogeneous associations across four diversification structures: non-diversified, vertical-only, horizontal-only, and combined. For non-diversified firms, collaboration with research institutes is positively associated with meta-frontier efficiency, whereas joint R&D and human-resource exchange exhibit negative associations; collaboration stage effects are not robust. For vertically diversified firms, joint R&D and licensing show negative associations, while clinical-trial-stage collaboration is weakly positively associated and partner-type effects are not robust. For horizontally diversified firms, joint investment and university collaboration are weakly positively associated with meta-frontier efficiency, with limited evidence for stage effects. For combined diversification, no stable pattern emerges, which is consistent with the small sample and the greater complexity of simultaneous scope expansion.
Overall, the dissertation contributes to the open-innovation and strategy literatures by (i) linking open innovation to frontier-based efficiency rather than treating performance as a single aggregate outcome, (ii) demonstrating that the effects of openness are configuration-dependent, and (iii) highlighting diversification trajectories as a key boundary condition through which collaboration portfolios translate into efficiency-related outcomes. These findings imply that managerial and policy approaches to promoting collaboration should be differentiated by firms’ strategic structures, rather than relying on uniform prescriptions to increase openness.

국문 초록 (Abstract)

본 학위논문은 한국 바이오제약 산업을 대상으로, 기업의 전략적 설계 요소들이 기술 효율성에 미치는 영향을 실증적으로 분석한 연구이다. 바이오제약 산업은 기술 불확실성과 시장 진입 장벽이 높은 고위험·고수익 산업으로, 이에 대응하기 위해 기업들은 핵심 역량의 구성과 외부 협력 방식에 있어 전략적인 선택을 요구받는다. 본 논문은 이러한 전략적 대응을 구성하는 세 가지 핵심 축을 (1) R&D 중심형과 통합형 비즈니스모델 간의 구분, (2) 수직·수평 다각화 경로, (3) 개방형 혁신 전략으로 구성하고, 이들이 기업의 기술 효율성에 미치는 영향을 구조적으로 분석하였다. 이를 위해 본 학위 논문은 다음의 세 가지 연구로 구성된다.
첫 번째 연구에서는 기업의 비즈니스모델 특화 전략과 생산성의 관계를 추적하기 위해 한국 바이오제약 산업 내 기업들을 R&D 중심 비즈니스모델 그룹과 전통적 통합 비즈니스 모델 그룹으로 구분하고, 두 그룹 간의 기술 효율성 차이를 메타프론티어 분석을 통해 비교하였다. 분석 결과, R&D 중심의 비즈니스모델을 선택한 그룹이 기술효율성 및 기술격차비율 모두 다소 높은 것을 확인하였다. 특히 코로나19 시기 전후의 기술격차율 변화가 그룹별로 상이하게 나타났는데, 통합 비즈니스모델 그룹에서만 2020년 전후로 기술격차율이 급격하게 하락하였다. 이는 비즈니스모델의 차이로 인해 기업의 효율성뿐만 아니라 외부 충격에 대한 회복 탄력성에도 차이가 있을 수 있음을 추측하게 한다. 개방형 혁신 활동의 특성(활동 유형, 파트너 유형, 협력 시기)이 효율성에 미치는 영향도 비즈니스모델 그룹별로 실증 분석하였다. 그 결과 개방형 혁신의 효과가 비즈니스모델 유형에 따라 상이하였고, 특히 라이센싱 및 기업·연구기관과의 협력, 그리고 임상·사업화 단계에서의 협력은 통합형 기업에서 상대적으로 더 강한 긍정적 연관을 보인다.
두 번째 연구에서는 기업의 산업 분류코드와 제품 다각화 정보를 기반으로 수직 및 수평 다각화 경로를 식별하고, 이를 바탕으로 다각화 전략 유형을 분류하였다. 이는 단순한 다각화의 정도나 폭이 아닌, 어떤 산업에서 출발하여 어떤 산업으로 확장해 왔는가 혹은 한 산업 내에서 제품의 포트폴리오가 어떻게 변화해 왔는가에 따른 경로적 특성이 기업의 내재적 역량에 영향을 미친다고 가정했기 때문이다. 그 결과 수직다각화 전략 4개와 수평다각화 전략 3개가 도출되었고 전략 그룹에 따라 기술 효율성 및 기술 격차율의 차이가 존재함을 확인할 수 있었다. 분석 결과, 수직 및 수평 다각화의 모든 전략 그룹에서 기술 효율성과 메타 효율성 간의 상반 관계가 관찰되었으며, 전략 선택에 따라 성과 지표 간 균형 또는 대립이 발생할 수 있음을 시사한다. 이는 기업이 전략적으로 자원 활용의 효율성을 추구할수록 오히려 기술적 선도에는 제약이 있을 수 있으며, 단기 효율성과 장기 기술 역량 간의 구조적 대립 관계를 시사하는 결과로 해석할 수 있다.
세 번째 연구에서는 수평·수직 다각화 여부에 따라 기업을 분류한 뒤, 개방형 혁신의 특성들이 효율성에 미치는 효과가 다각화 유형에 따라 어떻게 달라지는지를 분석하였다. 이는 다각화 전략이 개방형 혁신의 효과성에 미치는 조절적 영향을 탐색한 것이다. 분석 결과, 기술격차비율에 유의미한 영향을 미치는 개방형 혁신 변수의 종류가 다각화 유형에 따라 다르다는 것을 확인하였다. 예를 들어, 비다각화 기업에서는 연구기관 협력이 TE와 정(+)의 유의한 관련을 보인 반면 공동 R&D와 인력교류는 부(-)의 관련을 보였고, 수직다각화 기업에서는 임상 단계 협력이 약한 정(+)의 관련을 보이나 파트너 유형 효과는 견고하지 않았다. 수평다각화 기업에서는 공동투자 및 대학 협력이 TE와 약한 정(+)의 관련을 보였다. 이는 기업의 수직 다각화 여부에 따라, 어떤 시점에서 누구와 협력하는 것이 기술 격차 해소에 효과적인지의 전략적 해답이 달라질 수 있음을 보여준다. 즉, 개방형 혁신은 일률적으로 성과를 보장하는 수단이 아니라, 기업이 어떤 산업 구조 안에 위치하는지에 따라 그 효과가 결정된다는 점을 시사한다.
본 학위논문은 기업의 전략적 선택과 외부 협력 방식이 기술 효율성에 미치는 영향과 이질적 효과를 실증적으로 규명하였다는 점에서 이론적 기여를 가진다. 특히 기업의 비즈니스모델 유형, 다각화 경로, 개방형 혁신 전략 간의 상호작용을 종합적으로 분석함으로써, 단일 요인이 아닌 복합적 전략 구성이 성과에 미치는 영향을 체계적으로 제시하였다. 또한, 개방형 혁신의 효과성은 기업의 전략적 특성과 정렬될 때에만 유의미한 결과로 이어질 수 있음을 확인함으로써, 전략-성과 간 연결을 보다 정교하게 이해할 수 있는 분석 틀을 제공하였다. 본 연구는 기존 전략 이론 및 효율성 분석 논의의 틀을 국내 바이오제약 산업이라는 유망 고기술 산업에 적용함으로써, 해당 이론의 산업별 적용 가능성을 확장하였다는 점에서 실질적 기여가 있다. 특히 개방형 혁신 전략과 비즈니스모델, 다각화 경로의 복합적 구성이 실제 산업 현장에서 어떻게 작동하는지를 실증적으로 보여줌으로써, 이론과 현실 간의 연결 가능성을 높였다.
본 학위논문은 바이오제약 산업 내 기업의 전략 유형에 따라 개방형 혁신의 효과가 달라질 수 있음을 실증적으로 확인함으로써, 정책적 측면에서도 다음과 같은 시사점을 제공한다. 첫째, 정부가 추진하는 개방형 혁신 촉진 정책은 기업의 비즈니스모델 유형이나 산업 내 포지셔닝을 고려하여 보다 정밀하게 설계될 필요가 있다. R&D 중심 기업과 통합형 기업이 협력 시점이나 파트너 유형에 따라 다른 성과 구조를 보이는 만큼, 일률적인 지원보다 전략적 정렬을 고려한 맞춤형 정책 설계가 요구된다. 둘째, 수직 또는 수평 다각화를 추진하는 기업들에 대해서는 단순한 진입 장려보다, 다각화 경로의 전략적 타당성과 효율성 관점에서의 지속가능성을 함께 평가하는 체계가 필요하다. 이는 산업 전반의 생산성 향상뿐 아니라, 기술 격차 해소 및 글로벌 경쟁력 제고에도 기여할 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract iii
• Contents vii
• List of Tables xi
• List of Figures xiii
• Chapter 1. Introduction 1
• 1.1 Research background 1
• 1.1.1 Biopharmaceutical industry and efficiency challenges 1
• 1.1.2 Strategic responses to efficiency crisis 3
• 1.1.3 Research gap and motivation 9
• 1.2 Research questions and objectives 11
• 1.3 Research outline 14
• Chapter 2. Literature Review 17
• 2.1 Firm efficiency in high-tech industries 17
• 2.1.1 Concept and importance of efficiency 17
• 2.1.2 Necessity of the SFA-based meta-frontier approach 19
• 2.1.3 Meta-frontier analysis 22
• 2.2 Strategies and firm efficiency 23
• 2.2.1 Business model and efficiency 23
• 2.2.2 Diversification and efficiency 25
• 2.2.3 Open innovation and efficiency 27
• Chapter 3. The efficiency effects of business model and open innovation strategy 33
• 3.1 Introduction 33
• 3.2 Literature review 35
• 3.2.1 Business model in biopharmaceutical industry 35
• 3.2.2 Open innovation and biopharmaceutical industry 37
• 3.2.3 Research gaps and contributions 39
• 3.3 Methodology 44
• 3.4 Data and variables 50
• 3.4.1 Data 50
• 3.4.2 Variables 50
• 3.5 Results 53
• 3.5.1 Efficiency analysis (stage 1) 53
• 3.5.2 Tobit analysis (Stage 2) 56
• 3.6 Discussion and conclusion 58
• Chapter 4. Efficiency implications of diversification pathways 64
• 4.1 Introduction 64
• 4.2 Literature review 68
• 4.2.1 Efficiency crisis in biopharmaceutical industry 68
• 4.2.2 Vertical diversification and efficiency in biopharmaceutical industry 71
• 4.2.3 Horizontal diversification and efficiency in biopharmaceutical industry 74
• 4.2.4 Considerations for diversification 77
• 4.2.5 Research gaps and contributions 79
• 4.3 Methodology 85
• 4.3.1 Research framework 85
• 4.3.2 Clustering diversification strategies 87
• 4.4 Data and variables 91
• 4.5 Results 93
• 4.5.1 Vertical diversification strategies and efficiency 93
• 4.5.2 Horizontal diversification strategies and efficiency 98
• 4.6 Discussion and conclusion 98
• Chapter 5. The heterogeneous effect of OI on efficiency by diversification types 104
• 5.1 Introduction 104
• 5.2 Literature review 110
• 5.2.1 Open innovation and firm heterogeneity 110
• 5.2.2 Diversification and open innovation 113
• 5.2.3 Heterogeneous effects of open innovation by diversification 114
• 5.2.4 Research gaps and contributions 116
• 5.3 Methodology 123
• 5.3.1 Research progress 123
• 5.3.2 Clustering by diversification 125
• 5.4 Data and variables 127
• 5.4.1 Data 127
• 5.4.2 Open innovation variables 128
• 5.5 Results 130
• 5.5.1 Efficiency analysis 130
• 5.5.2 Meta-frontier analysis 134
• 5.5.3 Effects of open innovation activities on efficiency by diversification types 137
• 5.6 Discussion and conclusion 145
• Chapter 6. Conclusion 154
• 6.1 Overall summary 154
• 6.2 Implications and contributions 159
• 6.2.1 Theoretical implications and contributions 159
• 6.2.2 Practical and policy implications and contributions 163
• 6.3 Limitations and future research 169
• Bibliography 172
• Abstract (Korean) 203