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(BioIN + Professional) : 전문가의 시각에서 집필한 보고서 제공[New GPT 시대의 바이오기술] 기술다양성과 바이오기업의 수익성 간 관계
- 등록일2023-10-12
- 조회수2047
- 분류종합 > 종합
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저자/소속
이주연, 전승표, 이철/한국과학기술정보연구원 글로벌 RnD분석센터
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발간일
2023-10-12
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키워드
#바이오기업#기술다양성#자연어처리 기법#수익성
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기술다양성과 바이오기업의 수익성 간 관계
이주연, 전승표, 이철 / 한국과학기술정보연구원 글로벌RnD분석센터
◈ 목차
1. 서론
2. 바이오기업의 기술다양성
3. 바이오기업의 기술다양성과 수익성 간 관계
4. 결론
◈본문
1. 서론
기술혁신은 국가의 경제성장과 기업의 지속 가능한 경쟁우위 확보에 있어 중요하다. 기술혁신은 기존 기술지식의 누적·합성(cumulative synthesis) 과정을 통해 이루어지므로(Arthur, 2009; Fleming, 2001; Usher, 1954) 혁신 주체가 어떠한 기술지식들로 기술포트폴리오를 구성하고 있는지가 기술혁신에 중요한 영향을 미친다. 기술다양성은 기술포트폴리오를 구성하는 ‘기술지식들이 다양한 영역에 걸쳐 퍼진 정도’로 정의할 수 있다(Lai and Weng, 2014). 많은 연구자들은 국가 및 기업 수준에서 기술다양성이 경제적·기술적 성과에 미치는 영향에 대해 활발히 연구하고 있으며 이를 바탕으로 어떠한 전략을 취하는 것이 국가나 기업에게 이로울지에 대하여 학술적으로 논의하고 있다(Appio et al., 2019; Chen et al., 2013; Chiu et al., 2008; Frenken, 2007; Fritsch and Kublina, 2018; Kim et al., 2009; Lin et al., 2020; Miller, 2006; Pan et al., 2018; Pianta and Meliciani, 1996; Suzuki and Kodama, 2004).
본 고는 기업의 기술다양성에 주목한다. 기업은 다양한 기술지식을 보유함으로써 서로 다른 분야의 지식들을 통합하고 조합할 수 있는 더 많은 기회를 가지며, 이질적인 기술지식의 학습을 통해 흡수 역량(absorptive capacity)과 같은 기술역량을 향상시킬 수 있다(CohenandLevinthal,1990; Garcia-Vega, 2006; Quintana-García and Benavides-Velasco, 2008). 또한 기술다양성은 연구·개발(R&D)과 관련된 내재적 위험을 감소시킬 수 있으며(Garcia-Vega, 2006) 빠르게 변하는 산업 환경에 더욱 유연하게 대응할 수 있게 한다(Wang and Chen, 2010).
바이오산업과 같은 기술집약적 산업에서 활동하는 기업들은 경쟁우위를 지속적으로 유지하기 위해 끊임없이 기술혁신 활동을 수행해야만 한다(Powell et al.1996). 특히, 바이오 분야의 기술혁신에는 광범위하고 다양한 기술 지식(분자생물학, 미생물학, 세포생물학 등)과 이질적인 기술 역량이 요구되며(Nesta and Dibiaggio, 2003; Quintana-García and Benavides-Velasco, 2008) 최근에는 바이오기술을 기반으로 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등 정보기술과의 융합을 통한 기술 개발에 대한 수요가 증가하고 있다(산업통상자원부·한국산업기술진흥원, 2023). 그러므로 기술다양성은 바이오기업의 경쟁우위 확보를 판단할 수 있는 지표로 주목할 필요가 있다.
본 고는 이런 기술다양성이 바이오기업의 수익에 미치는 영향을 탐구하는 것을 목적으로 한다. 더불어, 산업 환경의 변화가 기술다양성과 수익 간 관계에 어떻게 작용하는지도 함께 탐구한다. 이를 위하여 미국 바이오기업의 사례를 분석하며, 그 결과를 기반으로 바이오기업과 정책당국자에게 지속가능한 경쟁우위를 확보하기 위한 기술다양성의 중요성에 대한 인사이트를 제공하고자 한다.
2. 바이오기업의 기술다양성
바이오기업의 기술다양성을 탐구하기 위해 R&D에 투자하는 미국의 바이오기업을 분석 대상으로 한다. 2020년 기준, 북미 지역의 바이오시장은 전 세계 바이오시장의 약 47.3%에 달하는 2,388억 달러 규모를 보였고 그 중 미국 시장이 97.1%(2,381억 달러)를 차지한다(한국생명공학정책연구센터, 2021). 이를 통해 미국 바이오기업이 전 세계 바이오 시장을 선도하고 있음을 알 수 있다.
[그림 1] 2020년 지역별 바이오시장 규모(백만 달러)
출처 : 한국생명공학정책연구센터(2021), Orion Market Research(2021)
본 고에서는 전 세계 상위 2,500개 R&D 기업의 정보 제공을 목적으로 유럽위원회(European Commission, EC)의 공동연구센터(Joint Research Centre, JRC)와 OECD가 공동으로 격년 발간하는 EC JRC & OECD COR & DIP 데이터 베이스에서 미국 제조기업을 우선 추출하고, 산업통상자원부·한국산업기술진흥원(2023)에서 제시하고 있는 바이오산업에 대한 한국표준산업분류(KSIC)를 참고하여 미국 제조기업 중 바이오산업으로 분류된 기업을 바이오기업으로 정의하고 분석에 활용하였다.
바이오산업은 바이오기술이 의학·약학 분야에 응용된 레드 바이오, 화학·에너지 산업에 바이오기술을 적용하여 부가가치를 창출하는 화이트 바이오, 생명자원 및 정보에 바이오기술을 적용하여 다양한 부가가치를 창출하는 그린 바이오와 의료기기로 분류할 수 있다(산업통상자원부·한국산업기술진흥원, 2023). 필자가 분석 대상으로 한 47개 미국 바이오기업 중 21개 기업이 레드 바이오산업에 해당되며, 여기에는 ABBOTT LABORATORIES, AMGEN, BRISTOL-MYERS SQUIBB, JOHNSON & JOHNSON 등과 같은 글로벌 주요 바이오기업이 포함되어 있다. 그리고 STRYKER, BECTON DICKINSON, BOSTON SCIENTIFIC 등 14개 의료기기 기업과, 화이트 바이오 8개, 그린 바이오 4개 기업을 포함한다(표 1).
[표 1] 바이오산업 구분 및 분석 대상 기업명
구분 | 설명 | 분석 대상 기업 (47) |
레드 바이오 (21) | 바이오기술이 의·약학 분야에 응용된 산업 (바이오의약품, 바이오서비스, 바이오 진단 및 분석) | ABBOTT LABORATORIES; ACORDA THERAPEUTICS; AMGEN; AMICUS THERAPEUTICS; BIOMARIN PHARMACEUTICAL; BRISTOL-MYERS SQUIBB; CELGENE; DYNAVAX TECHNOLOGIES; ELI LILLY; GILEAD SCIENCES; HALOZYME THERAPEUTICS; IDEXX LABORATORIES; IMMUNOGEN; JOHNSON & JOHNSON; LEXICON PHARMACEUTICALS; MERCK US; MYRIAD GENETICS; NEEKTAR THERAPEUTICS; PFIZER; SEATTLE GENETICS; UNITED THERAPEUTICS; VERTEX PHAMACEUTICALS |
화이트 바이오 (8) | 화학·에너지 산업에 바이오기술을 적용하여 부가가치를 창출하는 산업 (바이오연료, 바이오플라스틱 등) | CHURCH & DWIGHT; CLOROX; COLGATE-PALMOLIVE; ECOLAB; ESTEE LAUDER; FMC; KIMBERLY-CLARK; PROCTER & GAMBLE |
그린 바이오 (4) | 생명자원 및 정보에 바이오기술을 적용하여 다양한 부가가치를 창출하는 산업 (식량작물·축산, 식품, 천연·바이오 소재 등) | CAMBELL SOUP; GENERAL MILLS; INTERNATIONAL FLAVORS & FLAGRANCES; KELLOGG |
의료기기 (14) | 의료용 기기 및 치과용 기기 등 | ACCURAY; ALIGN TECHNOLOGY; AVID TECHNOLOGY; BAXTER INTERNATIONAL; BECTON DICKINSON; BOSTON SCIENTIFIC; COOPER COMPANIES; DEXCOM; EDWARDS LIFESCIENCES; HOLOGIC; INTUITIVE SURGICAL; MASIMO; NUVASIVE; STRYKER |
출처 : 산업통상자원부·한국산업기술진흥원(2023) 재구성
바이오기업의 특징을 살펴보면, 바이오산업에 속하지 않은 기업(non-바이오기업)과 평균적으로 규모와 업력은 유사하지만 R&D에 투자하는 비용은 약 2배 가량 많은 것으로 나타났다(표 2). 바이오산업 중 레드 바이오산업에 속한 기업은 다른 바이오 분야에 속한 기업에 비하여 자산규모가 크고, 약 6~12배 많은 비용을 R&D에 투자하고 있는 것으로 확인되었다. 이는 레드 바이오기업의 평균 매출액 중 17%에 달하는 금액이다. 반면, 화이트 바이오, 그린 바이오, 의료기기 산업에 속한 바이오기업은 non-바이오기업보다 R&D에 투자하는 비용이 평균적으로 적었다. 하지만 의료기기 산업에 속한 기업은 전체 샘플 기업(5.3%)과 non-바이오기업(3.8%)에 비해 높은 8.1%의 R&D 집중도를 보였다.
[표 2] 샘플 바이오기업의 특성(평균값)
| 기업수 (개) | 업력 (년) | 직원수 (명) | 자산 (백만달러) | 매출액 (백만달러) | 영업이익 (백만달러) | R&D비용* (백만달러) |
전체 | 196 | 65 | 27,711 | 21,136 | 13,884 | 2,071 | 731 (5.3%) |
바이오기업 | 47 | 66 | 23,036 | 21,547 | 11,194 | 2,194 | 1,240 (11.1%) |
레드 바이오 | 21 | 54 | 23,283 | 30,687 | 13,642 | 3,070 | 2,371 (17.4%) |
화이트 바이오 | 8 | 121 | 37,790 | 25,054 | 17,816 | 3,116 | 395 (2.2%) |
그린 바이오 | 4 | 98 | 26,735 | 13,578 | 10,282 | 1,496 | 197 (1.9%) |
의료기기 | 14 | 43 | 14,034 | 8,109 | 4,011 | 554 | 325 (8.1%) |
non-바이오기업 | 149 | 65 | 29,196 | 21,005 | 14,737 | 2,032 | 570 (3.8%) |
* R&D비용 아래 괄호 안 수치는 매출액 대비 R&D비용의 비율이며, 이는 R&D 집중도(intensity)를 의미한다. |
출처 : 저자 작성
미국 바이오기업의 기술다양성은 기업이 보유하고 있는 특허를 활용하여 연도별로 측정하였다. 기존 선행문헌에서는 일반적으로 기업이 보유한 특허에 부여된 국제 특허분류(IPC)를 활용하여 허핀달-허쉬만 지수 혹은 엔트로피 지수를 계산하여 기술다양성을 측정해 왔다(Chenetal.,2010; Chenet al.,2013; Chiuetal.,2008; ChoiandLee,2022;Kimetal., 2016;LinandChang,2015). 본 고에서는 기존 기술다양성 지수의 한계를 보완하기 위해 머신러닝 기반의 자연어처리기법을 활용해 특허의 텍스트를 밀집 벡터(dense vector)로 임베딩(embedding)하고 각 기업이 보유한 특허들 간 거리를 계산하여 이를 표준화한 값으로 기술다양성을 측정한다. 이 지수는 다양성의 주요 속성인 버라이어티(variety), 균형(balance), 차이(disparity)를 종합적으로 반영한 지표이다. 해당 지수의 값이 크면 클수록 기업이 보유한 기술 지식이 넓은 범위에 퍼져있음(높은 수준의 기술다양성)을 의미하며, 0에 가까울수록 기업이 보유한 기술 지식이 좁은 범위에 모여 있음(낮은 수준의 기술다양성)을 의미한다.
이해를 돕기 위하여 레드 바이오기업 중 ABBOTT LABORATORIES사, MERCK US사, PFIZER사가 2013년에 보유한 특허의 임베딩 벡터를 3차원 공간에 시각화하였다.[그림2]상의 각 점은 특허별 임베딩 벡터를 의미하는데 ABBOTT LABORATORIES 사가 보유한 특허들의 벡터들은 3차원 공간상에 모여있고 PFIZER사의 특허들은 서로 멀리 떨어져 있다. 이를 통하여 ABBOTT LABORATORIES사는 특정 분야에 집중된 기술 지식을 보유하고 있지만 MERCK US사와 PFIZER사는 ABBOTT LABORATORIES사보다 상대적으로 다양한 기술 지식을 보유하고 있음을 알 수 있다. 각 기업의 기술다양성 지수를 확인해보면, ABBOTT LABORATORIES사(2013년)의 기술다양성 지수는 0.00018, MERCK US사(2013년) 0.207, PFIZER사(2013년)는 1.465이었다.
[그림 2] 특허의 임베딩 벡터 시각화 예시
출처 : 저자 작성
바이오산업 분류별 기술다양성 지수의 평균값을 살펴보면(그림 3), 레드 바이오(4.718)와 그린 바이오(5.049) 기업은 non-바이오기업의 2.509보다 커서 상대적으로 넓은 범위에 퍼진 다양한 기술 지식을 보유하고 있는 것으로 확인할 수 있었다. 반면 화이트 바이오(1.619)와 의료기기(2.136) 기업은 non-바이오기업보다 기술다양성의 수준이 낮아서 상대적으로 좁은 범위의 기술에 집중하는 것으로 확인되었다. 표준편차를 확인해보면 산업별 기술다양성 분포도 판단할 수 있는데, 레드 바이오와 그린 바이오기업의 분포가 non-바이오기업보다 넓은 것으로 나타났다. 특히, 의료기기 기업의 표준편차는 non-바이오기업보다 다소 크게 나타났다. 이를 통하여 바이오기업들 간 기술다양성 정도의 차이가 일반기업들보다 크다는 것을 확인하였다.
| 바이오 | non-바이오 | |||
레드 | 화이트 | 그린 | 의료기기 | ||
평균 | 4.718 | 1.619 | 5.049 | 2.136 | 2.509 |
중앙값 | 1.573 | 0.308 | 2.932 | 0.832 | 0.873 |
표준편차 | 8.812 | 3.565 | 5.884 | 4.948 | 4.761 |
[그림 3] 바이오산업별 기술다양성 요약
출처 : 저자 작성
3. 바이오기업의 기술다양성과 수익성 간 관계
본 고는 바이오기업의 기술다양성과 수익성 간의 관계를 탐구한다. 더불어, 역동적 환경에서 바이오기업이 보유한 다양한 기술 지식이 수익에 긍정적 역할을 하는지를 통계적 분석을 통하여 확인한다. 이를 위하여 2007~2021년 동안의 시간적 범위에 대하여 47개 샘플 기업들의 일반정보, 주가정보, 재무정보 등을 수집하여 패널데이터를 구성하고 동적패널모형 중 시스템 GMM을 활용해 바이오기업의 기술다양성과 기업의 수익성을 나타내는 총자산이익률(Return on Assets, 이하 ROA) 사이의 관계를 분석하였다.
주요 분석 결과는 [표 3]에 제시되어 있다. 분석 결과를 살펴보면, 기술다양성과 기업의 수익성 간 통계적으로 유의한 부(-)의 관계가 존재하는 것으로 나타났다. 이는 바이오기업의 넓은 범위에 퍼진 기술 지식을 보유하는 전략이 수익에 부정적 영향을 미친다고 해석할 수 있다. 이러한 결과는 서로 이질적인 다양한 기술 지식을 보유하기 위해서는 다양한 기술 분야에 R&D 자원을 투입해야 할 필요가 있고 지식 간 관련성이 적기 때문에 기술 지식 간 결합하기가 어려워 조정 및 통합 비용을 증가시키기 때문일 것으로 사료된다.
[표 3] 바이오기업의 기술다양성과 수익성 간 관계에 대한 주요 분석 결과 (N=657)
| Model 1 | Model 2 | Model 3 |
기술다양성(TD) | -0.254*** (0.064) | -0.282** (0.097) | -0.287*** (0.080) |
환경역동성(ED) |
| 0.035** (0.012) | -0.355* (0.158) |
TD X ED |
|
| 0.471* (0.190) |
*** p<0.001, ** p<0.01, * p<0.05; 괄호 안의 수치는 표준오차(standard )를 의미한다. |
출처 : 저자 작성
본 연구는 기술다양성과 수익성 간 관계를 환경역동성이 조절하는지 분석하여 역동적인 기업 환경에서 기술다양성의 역할을 탐구하였다. [표 3]의 Model 3은 환경역동성의 조절효과에 대한 분석 결과를 보여준다. 환경역동성의 조절효과를 더욱 세부적으로 파악하기 위하여 [그림 4]와 같이 시각화하였다. [그림 4]를 살펴보면, 상대적으로 안정적인 환경(Low ED)에서는 기술다양성이 커질수록 수익이 감소하지만 역동적인 환경(High ED) 하에서 기술다양성이 커질수록 수익이 증가하는 것으로 확인되었다. 즉, 안정적 환경에서는 좁은 범위에 집중된 기술 지식이 기업에게 더 나은 수익을 가져다주지만, 역동적 환경에서는 넓은 범위에 퍼진 기술 지식이 기업의 수익에 긍정적임을 의미한다.
[그림 4] 바이오기업의 기술다양성과 ROA 간 관계에 대한 환경역동성의 조절효과
출처 : 저자 작성
4. 결론: 바이오기업의 기술다양화 전략 필요
본 고는 전 세계 바이오시장을 선도하고 있는 미국 바이오기업을 대상으로 바이오기업의 기술다양성을 살펴보고, 기술다양성과 수익성 간 관계를 탐구하였다. 더불어, 환경역동성이 기술다양성과 수익성 간 관계를 조절하는지도 함께 탐구하였다. 분석 결과, 레드 바이오와 그린 바이오기업이 다른 바이오산업에 속한 기업에 비하여 폭넓은 다양한 기술 지식을 보유하고 있는 것으로 확인되었다. 그리고 안정적인 환경에서는 높은 수준의 기술다양성이 기업의 수익을 줄이지만, 역동적인 환경에서는 높은 수준의 기술다양성이 기업의 수익에 긍정적인 것으로 확인되었다.
기업을 둘러싼 외부 환경의 급격한 변화는 새로운 기술을 요구한다. 외부 환경이 역동적이면 기존에 경쟁력을 가지고 있던 특정 기술의 가치가 크게 하락할 수 있으며 반면 동시에 새로운 기회가 열리기도 한다. 다양한 기술 포트폴리오를 구축하면 기존 기술 역량을 결합할 수 있는 더 많은 기회를 얻을 수 있고 다양한 옵션을 가질 수 있기에 환경변화로 인한 리스크를 분산시킬 수 있으며 환경변화에 즉각적으로 대응할 수 있다. 또한 변화하는 환경에서 발생한 새로운 기회를 감지하고 포착할 수 있다. 이에 역동적인 환경에서 바이오기업이 생존하고 지속적인 성장을 이어가기 위해서는 기술다양성을 확보할 필요가 있음을 주장한다.
바이오기업을 둘러싼 환경은 끊임없이 변하고 있다. 코로나 19와 같은 신종 감염병의 출현이나 기존에 있던 감염병의 재유행 등은 새로운 접근 방식의 진단 및 치료제의 개발에 대한 수요를 증가시켰다. 전 세계적으로 기후변화와 환경오염이 심각해지면서 오염방지, 자원보존 및 비용 절감과 관련하여 바이오 플라스틱, 바이오 연료 등에 대한 수요가 급증하고 있다. 뿐만 아니라, 만성 질환 유병률의 증가로 조기 진단 및 치료에 대한 중요성이 강조되면서 웨어러블 장치 등과 같은 의료기기에 대한 수요도 증가하고 있다. 하지만 최근 코로나 19 팬데믹의 영향과 러시아-우크라이나 전쟁의 장기화로 인하여 바이오 원료의약품의 원가 급증과 글로벌 공급망 단절과 같은 불안정한 상황이 이어지고 있다. 글로벌 공급망의 불안은 자국 바이오산업에 대한 보호 정책으로 이어져 대외의존적인 국내 바이오기업에게 특히 위협적이다. 이러한 외부 환경 변화에 의한 리스크를 줄이고 어려움을 극복하여 지속적인 경쟁력을 유지하기 위해서는 넓은 범위에 퍼진 다양한 기술 지식으로 기술포트폴리오 구축이 필요하다.
바이오기업의 기술포트폴리오를 다양화하기 위해서 기업은 다음과 같은 전략을 기획할 수 있을 것이다. 다양한 기술 분야에 대한 기업 내 자체적인 연구개발을 통하여 기술을 다양화할 수 있으며 다른 기술 분야의 지식을 보유하고 있는 기업 혹은 연구기관, 대학과의 적극적인 제휴 및 협력을 통하여 폭넓은 다양한 기술 지식으로 기술포트폴리오를 구성해 경쟁력을 확보할 수 있다. 국가차원에서 다양한 바이오기술 분야에 대한 투자를 확대함으로써 바이오기업이 다양한 분야에서 R&D 활동을 하도록 촉진할 수 있을 것이다. 혹은 선도 글로벌 기업과 협력할 수 있도록 지원하거나 규제 완화 정책을 통해 다양한 기술을 융합하여 혁신적 기술을 만들어 낼 수 있도록 지원해야 할 것이다. 특히 정부는 기업이 기술다양화를 추구하는 과정에 발생되는 다양한 위기(예, 재정적 위기 등)에 대응하고 대비할 수 있도록 다양한 지원제도를 뒷받침해야 할 것이다.
...................(계속)
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