Essays on R&D Activities and Public Policies in Mixed Market = 혼합시장의 연구개발활동과 공공정책에 관한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As globalization and innovations have intensified market competition among innovative firms, policy makers have appreciated the vital role of R&D activities and have thus enacted various policies to encourage them. Among effective policy alternatives in the real world, governments continuously improve favorable environments for R&D initiatives through regulating public institutions and organizations, aiming for the facilitation of innovations in society. Thus is justified by the fact that innovation activities are extremely time-consuming and require high capital investments. Thus, SOEs are mostly the key players in R&D-intensive industries, consequently R&D competition in a mixed market where public firms and private firms compete against each other might be observed in medicine, transportation, telecommunication and other fields.
Generally speaking, a mixed market has various definitions as either an economic system harmonizing elements of state interventionism (to manage market manipulation and to eliminate malfeasance) with free markets or competition between entities with different objective functions – public enterprise with private enterprise. Therefore, a public firm is considered as a state-owned-enterprise and its objective is to maximize social welfare.
Accordingly, the policy consequences of privatization and subsidization policies in mixed oligopolies in the presence of knowledge spillovers, where public and private firms compete in R&D investments and output production, are practical for academic and political debates. Therefore, this analysis is based on the application of three abstract cases of interaction and focuses on investigating the strategic relationship between the government and both public and private firms. The main findings of the dissertation are as follows.
First, this thesis analyzes the two-multi-stage duopoly model, where firms first compete in undertaking a cost reducing R&D investment within an endogenous timing game framework in the presence of exogenous spillovers, and after they compete in the Cournot output competition. Equilibrium outcomes in mixed and private markets can be contrary since the rate of spillovers may critically affect both privatization policy and the endogenous timing choice in an R&D decision. That is to say the privatization policy increases the profit of a public firm, but it decreases (increases) a private firm’s profit for a higher (lower) rate of spillovers under the simultaneous-move game and both sequential-move games. Also, findings of this research indicate that public leadership is more robust than private leadership in a mixed market.
Second, this study considers a mixed duopoly with research spillovers and it examines the interplay between firms’ R&D decisions and government’s output subsidies. That is to say that the two following scenarios (i) committed output subsidization policy and (ii) non-committed output subsidization policy are examined respectively. Precisely the R&D decisions are sequentially chosen after the output subsidy is determined in the former case while the order is reversed in the latter case. Findings of this study reveal that the equilibrium outcomes can be opposite between the two cases in mixed and private duopolies due to the heterogeneous objective functions of both public and private firms, but the spillovers rate is a key factor that determines their incentives. In particular, the output subsidy is smaller (larger) and welfare is larger (smaller) under the non-committed output subsidy policy for a higher (lower) degree of spillovers rate. However, privatization increases welfare in both cases only when the spillovers rate is weak. Also, irrespective of the spillovers rate, the optimal output subsidy decreases when the government implements the privatization policy.
Finally, the output subsidy policy regardless of its timing always grants higher welfare to society in a mixed market. On the other hand, the implementation of privatization with committed output subsidy decreases (increases) social welfare when the rate of spillovers is low (high). At the same time, social welfare under the policy mix of privatization and non-committed output subsidy grants higher welfare to society irrespective of the rate of spillovers.
Third, this research is also devoted to investigate the incentives for R&D information sharing in a mixed duopoly and exhibits a contrasting result whereby a public firm chooses full sharing while a private firm enjoys free-riding. However, an agreement-based incentive R&D subsidy scheme for RJV competition induces firms to internalize R&D spillovers and to earn higher payoffs through fully sharing their R&D information. In addition, policy-relevant implications on privatization are also provided.
After all, significant policy recommendations and implications based on the outcomes of the analysis are elaborated and presented. Valuable suggestions on the direction of future investigations of the chosen model in different attractive extensions of the R&D investment competition in a mixed market with research spillovers are constituted as well.
The main contribution of this thesis is that it extends the basic model into several different directions and analyzes the effects of subsidization policies as well as privatization policies on social welfare. Furthermore, these approaches complement by shedding some light on research works on the mixed oligopoly by analyzing the effect of government interventions on a firm’s R&D investment decisions in the presence of R&D spillovers.

국문 초록 (Abstract)

최근 세계화와 혁신으로 인하여 혁신기업들간 시장경쟁이 심화됨에 따라 정책 입안자들은 R&D활동의 중요성을 인식하고 이를 장려하기 위한 다양한 정책을 시행하고 있다. 현실에서 사회혁신을 촉진할 목적으로 정부가 시행하는 가장 효과적인 정책 대안은 공공기관 및 조직을 규제함으로써 R&D이니셔티브에 유리한 환경을 조성한 것이다. 특히, 혁신활동은 많은 시간과 자본투자가 필요하다는 점에서 정부 개입이 정당화되고 있다. 실제, 국영기업(SOE)은 대부분 R&D 집약적인 산업으로 공기업과 민간 기업이 경쟁하는 혼합 시장에서 R&D 경쟁은 의료, 운송, 통신 및 기타 첨단 분야에서 많이 발견되고 있다.
일반적으로 혼합 시장은 자유 시장과의 국가 개입 요소 (시장 조작 관리 및 악행 방지)를 조화시키는 경제 시스템 또는 민간 기능을 가진 공기업과 다른 목적 기능을 가진 기업 간의 경쟁으로 정의된다. 이때, 공기업은 정부를 대리하는 국영기업이며 사회 후생을 극대화하는 것이 목표라고 상정할 수 있다.
본 연구는 혼합 시장의 R&D 경쟁에서 발생할 수 있는 세 가지 상호작용 사례를 기반으로 정부와 공공 및 민간 기업의 전략적 관계를 조사하는 데 중점을 둔다. 또한 R&D경쟁의 특성상 기업간 지식 유출이 상존하기 때문에 정부의 민영화 및 보조금 정책은 기업간의 R&D 투자 및 생산과정에서 발생하는 성과에 대한 학문적 혹은 정치적 논쟁에 실용성을 더할 수 있다.
본 연구의 주요 결과는 다음과 같이 정리할 수 있다. 첫째, R&D 파급효과가 존재하는 경우, 쿠르노 (Cournot) 복점 경쟁을 대상으로 R&D 선택을 내생적으로 결정하는 시간 게임을 분석한다. 특히, 혼합 시장의 복점 기업이 비용을 절감하는 R&D 투자에 대해 경쟁하는 2 단계 게임의 균형을 비교한다. 분석결과, R&D 파급효과의 상대적인 크기가 민영화 정책과 R&D 결정의 내생적 시기 선택에 중대한 영향을 미치기 때문에 공기업의 존재가 균형 성과에 상반된 영향을 미친다. 즉, 민영화 정책은 공기업의 이윤을 증가시키지만, 동시 게임과 순차 게임에서 R&D파급효과의 크기에 따라 사기업의 이윤은 감소하거나 증가한다. 또한, 혼합 시장에서 공기업에 의한 R&D 리더십 선도 모형이 사기업 선도모형보다 사회 후생이 더 크다.
둘째, R&D 파급효과가 존재하는 경우, 기업의 R&D 결정과 정부의 생산 보조금 간의 상호 작용을 분석한다. 이때, 공약의 신빙성을 기준으로 생산 보조금 정책이 공약된 경우와 그렇지 않은 경우에 대한 두 가지 시나리오를 각각 비교한다. 분석결과, R&D 결정은 생산 보조금 정책의 공약 여부에 따라 균형 성과에 상반된 영향을 미친다. 다시 말해서 공약이 없는 생산 보조금 정책 하에서는 R&D 파급효과가 높을수록 생산 보조금은 더 작고 사회 후생은 더 커진다. 그러나 민영화는 R&D 파급효과가 약한 경우에만 두 시나리오 모두 사회후생을 증가시킨다. 또한, R&D 투자시기에 관계없이 생산 보조금 정책은 혼합 시장에 대한 정부의 개입이 없는 경우에 비해 사회후생을 증가시키는 반면, 보조금 정책하에서 민영화 정책을 실시하면 파급효과가 낮을 때 사회 후생은 감소한다. 그러나, 민영화와 생산 보조금의 혼합 정책에 따른 사회 후생은R&D 파급효과에 관계없이 더 높다.
셋째, R&D 파급효과의 내생성을 파악하기 위해 경쟁 기업의 R&D 정보 공유에 대한 인센티브를 분석한다. R&D 파급효과의 크기를 비교하면 사기업은 무임승차를 선택하는 반면, 공기업은 파급효과의 완전 공유를 선택하는 대조적인 결과를 나타낸다. 그러나, 연구개발 합작투자 (RJV) 경쟁을 위한 계약 기반의 인센티브 R&D 보조금 제도가 개발되면 기업들은 R&D 파급효과의 외부성을 내생화할 수 있게 됨에 따라 R&D 정보를 완전히 공유함으로써 더 높은 수익을 얻게 된다. 이러한 결과는 민영화 정책이 실행되어도 유효하다.
이상의 세 가지 분석 결과는 R&D 파급효과가 발생하는 혼합시장에서 정부의 R&D 정책에 중요한 정책적 제언을 제시한다. 본 연구는 혼합 시장의 R&D 경쟁 행위에 대한 정부정책과 R&D 투자 결정에 대한 전략적 선택 사이의 상호 작용을 체계적으로 분석하고 사회후생을 증진시키기 위한 민영화 정책과 정부 보조금 정책의 영향을 다양하게 조명하고 있다는 점에서 의의가 있다. 이러한 게임이론적 접근방법은 정부의 개입이 기업의 R&D 투자 결정에 미치는 영향을 정교하게 분석함으로써 향후 혼합 과점에 대한 추가적인 연구를 가속화시킬 수 있다. 또한, R&D 파급효과에 대한 면밀한 조사를 통해 혼합 시장에서 R&D 투자 경쟁의 이해와 정부의 적절한 정책대안을 제시할 것으로 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• Tables iii
• Figures iv
• List of Notation v
• Acknowledgments vii
• Abstract x
• Chapter 1. Introduction 1
• 1.1 Motivation 1
• 1.2 Literature Review 5
• 1.3 Basic Model 11
• 1.4 Organization of the Study 13
• Chapter 2. Endogenous Timing of R&D Activities with Spillovers 15
• 2.1 Introduction 15
• 2.2 Mixed Duopoly Market 16
• 2.2.1 Output Decisions 17
• 2.2.2 R&D Decisions 18
• 2.2.2.1 Simultaneous Game 18
• 2.2.2.2 Public R&D Leadership Game 20
• 2.2.2.3 Private R&D Leadership Game 22
• 2.2.3 Endogenous Timing Game 23
• 2.3 Private Duopoly Market 26
• 2.3.1 Output Decisions 26
• 2.3.2 R&D Decisions 27
• 2.3.2.1 Simultaneous Game 27
• 2.3.2.2 Sequential Leadership Game 28
• 2.3.3 Endogenous Timing Game 30
• 2.4 Welfare Effect of Privatization Policy 31
• 2.5 Concluding Remarks 32
• Chapter 3. R&D Activities with Output Subsidy and Privatization Policies 34
• 3.1 Introduction 34
• 3.2 Mixed Market Analysis: Committed Output Subsidy 35
• 3.2.1 Discussion on Privatization 40
• 3.3 Mixed Market Analysis: Non-Committed Output Subsidy 42
• 3.3.1 Discussion on Privatization 45
• 3.4. Comparisons and Discussion 47
• 3.4.1 Output Subsidies and Social Welfare 47
• 3.4.2 Discussion on Government Policy Effects on Welfare 48
• 3.5 Concluding Remarks 49
• Chapter 4. R&D Information Sharing with R&D Subsidy and Privatization Policies 51
• 4.1 Introduction 51
• 4.2 Analysis without the Government’s Intervention 52
• 4.3 Design of an Incentive R&D Subsidy for RJV Competition 57
• 4.4 Comparison with the Efficient Allocations 61
• 4.5 Discussion on Privatization Policy 62
• 4.6 Concluding Remarks 64
• Chapter 5. Summary, Policy Recommendations, and Future Research 66
• 5.1 Summary 66
• 5.2 Policy Recommendations 68
• 5.3 Discussion for Future Research 69
• References 71
• 국문초록 80