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type: paper
slug: jisoo-hur-2025-design-engineering-capability-firm
title: Unravelling the impact of design-engineering capability on firm performance
authors:
  - '[[jisoo-hur]]'
  - '[[giwon-kim]]'
  - '[[junseokhwang]]'
  - '[[keungoui-kim]]'
year: 2025
venue: '[[innovation]]'
doi: 10.1080/14479338.2025.2547575
categories:
  - '[[innovation-management]]'
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methods:
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  - '[[patent-analysis]]'
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  - '[[hybrid-human-capital]]'
last_updated: '2026-05-20T01:44:19+09:00'
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# Unravelling the impact of design-engineering capability on firm performance

*[[jisoo-hur]], [[giwon-kim]], [[junseokhwang]], [[keungoui-kim]] (2025)* · [[innovation]] · [DOI ↗](https://doi.org/10.1080/14479338.2025.2547575)

> 디자인과 엔지니어링 역량의 통합 (design-engineering capability) 이 기업 financial performance 에 미치는 영향을 검증. 1,492 US 상장기업의 35 년 panel (1980-2015, 11,094 firm-year obs, DISCERN database) 사용. **Design engineer** = design + utility patent 양쪽에 inventor 로 참여한 hybrid human capital 로 정의 (PATSTAT inventor 정보). DE_CAP = 디자인 엔지니어 / 전체 inventor 비율. Panel GLS + AR(1) regression. 결과: H1 — DE_CAP 가 ROA 에 직접 정 영향 (β=0.081, p<0.001), H2 — DE_CAP 가 innovation activity (total patent) → ROA 관계를 정의 moderating (interaction β=0.00005, p<0.001). RBV (Resource-Based View) 관점에서 design engineer 의 hybrid expertise 가 sustained competitive advantage 의 원천임을 실증.

- **RQ**: (H1) firm 의 design-engineering capability 가 financial performance 에 어떤 직접 영향을 미치는가, (H2) 이 capability 가 innovation activity (patent) 와 financial performance 의 관계를 어떻게 moderating 하는가.
- **방법론**: [[panel-gls-regression]] (feasible cross-sectional time-series, panel-specific AR(1) autocorrelation), [[moderation-analysis]] (mean-centered interaction), [[patent-analysis]] (PATSTAT inventor 식별), Breusch-Pagan + Wooldridge test (heteroscedasticity + autocorrelation 검증).
- **데이터**: DISCERN database (Arora et al. 2021, US-headquartered public firms parent-level). 1980-2015, 1,492 firm, **11,094 firm-year obs**. Patent inventor 정보는 PATSTAT, financial 은 Compustat. ≥1 patent + ≥1 year positive R&D 인 firm 만 포함. 2-digit NAICS industry dummy.
- **주요 발견**: (i) **H1 지지**: DE_CAP → log(ROA) β=0.081, p<0.001 (Model 4), 다른 control 다 포함해도 견고. (ii) **H2 지지**: TOTAL_PATENT × DE_CAP interaction β=0.00005, p<0.001 (Model 5) — 디자인 엔지니어 share 높은 firm 일수록 patent 의 ROA 전환 효율 높음. (iii) 4.9% inventor 가 multi-firm 으로 식별돼 제외 (M&A, mobility, joint R&D 등). (iv) Control 도 유의 — EMP (firm size), XRD (R&D expense), CITATION (innovation quality), PUB_STOCK (scientific 출판) 모두 ROA 와 정 관계.
- **시사점**: (a) 디자인을 사후 마무리가 아니라 NPD 전 단계에 통합해야 함 — "form follows function" paradigm 극복. (b) Hybrid human capital (design engineer) 양성이 RBV 관점의 sustained competitive advantage. (c) 기업 조직 설계 시 design ↔ engineering team 의 cross-functional collaboration 핵심.

![가설 연구 모형 — Innovation Activity (TOTAL_PATENT) → Financial Performance (ROA) 의 관계를 Design-Engineering Capability (DE_CAP) 가 moderating. control: firm size, R&D expense, citation, publication stock, industry dummy.](/papers/202508_HurJ_Unravelling_the_impact_of_design_engineering_capability_on_firm_performance/fig2.jpeg)

## 요약

[[junseokhwang]] 의 author page anchor "혁신과 기업 성과" 라인의 design 통합 분기. [[jisoo-hur]] (TUM Munich) + [[giwon-kim]] + [[junseokhwang]] (SNU SCGC) + [[keungoui-kim]] (Yonsei UIC) 의 4 자 협력. [[keungoui-kim]] 라인 ([[keungoui-kim-2019-technology-convergence-patent-network]] 의 특허 네트워크, [[keungoui-kim-2022-product-diversification-pharma-biopharma]] 의 다각화, [[keungoui-kim-2017-standardisation-network-game-theory]] 의 표준화 게임이론) 의 patent + firm performance 분석 라인과 [[junseokhwang]] 의 외부 지식 탐색 + 혁신 성과 라인 ([[junseokhwang-2010-external-knowledge-ict]]) 의 결합. 같은 1 저자의 연속 작업 — Hur, Chun et al. (2024) + Hur, Hwang et al. (2024) + Hur & Kim (2025) 의 design engineer 라인의 culmination. [[junseokhwang]] author page anchor 의 "Hur et al. 2023-2025 연속 논문 — 설계공학 역량이 기업 혁신 활동과 재무 성과 사이를 조절" 명제의 정점 출력.

기존 design 연구의 한계는 (i) "form follows function" — design 을 NPD 의 마지막 단계로 한정, (ii) industrial designer 의 참여 ≠ design-engineering integration (Gemser & Leenders 2001, Roper et al. 2016), (iii) Rubera & Droge (2013) 의 design + utility patent synergy 는 입증했지만 organizational capability 측면 미탐구. 본 paper 는 **design engineer** 라는 hybrid human capital category 를 정의해 RBV (Wright et al. 2001, Collins 2021) 의 specific resource configuration 으로 framing.

방법론 핵심은 design engineer 식별. PATSTAT 의 inventor 정보를 활용해 (i) design patent 와 utility patent 양쪽에 같은 person_id 로 등장하는 inventor 식별. 두 challenge: (a) 같은 사람인데 design / utility 에서 person_id 가 다른 경우 — person_name + assignee (회사) 일치로 harmonize, (b) 같은 person_id 가 multiple firm 으로 분류 — joint R&D, M&A, inventor mobility 등 4.9% 케이스를 모호하므로 제외. DE_CAP 는 firm 내 디자인 엔지니어 비율로 정규화 (firm size 차이 흡수).

empirical 결과 셋. 첫째, **H1 일관 유의** — Model 3 (DE_CAP 단독, β=0.081), Model 4 (DE_CAP + control, β=0.056), Model 5 (full + interaction, β=0.075) 모두 p<0.001. control 와 함께 들어가도 sign + magnitude 견고. 둘째, **H2 의 interaction term 도 유의** (β=0.00005, p<0.001) — patent 수만 늘리는 것은 충분하지 않고, design engineer share 높을 때 patent 의 ROA 전환 효율 극대화. 셋째, **control 도 모두 정 관계** — firm size (EMP β=1.21), R&D expense (XRD β=0.80), innovation quality (CITATION), scientific publication 모두 ROA 와 정 — 표준적 innovation-performance 관계 재확인. 한계: US 상장기업 한정 (외부 타당성), DISCERN 의 자기보고 patent assignee, design engineer 정의의 PATSTAT 의존성, M&A / joint R&D 제외로 일부 데이터 손실.

## 핵심 결과

**Panel GLS regression (DV: log ROA, 1,492 firm × 35 year, 11,094 obs)** — Models 1-5 의 핵심 coefficient:

| 변수 | Model 1 | Model 2 | Model 3 | Model 4 | Model 5 |
|---|---:|---:|---:|---:|---:|
| TOTAL_PATENT (t-3) | — | 0.0001*** | 0.0001*** | — | 0.0005*** |
| **DE_CAP** | — | — | **0.081*** | **0.056*** | **0.075*** |
| **TOTAL_PATENT × DE_CAP** | — | — | — | — | **0.00005*** |
| EMP (firm size) | 1.390*** | 1.207*** | 1.213*** | 1.209*** | 1.227*** |
| XRD (R&D, t-3) | 0.542*** | 0.819*** | 0.814*** | 0.800*** | 0.795*** |

*** p<0.001. SE in parentheses (raw 데이터에서).

- **H1 (직접 효과)**: DE_CAP → ROA, 모든 model 에서 유의 + 일관된 positive sign.
- **H2 (moderation)**: interaction term 유의 → design engineer share 높을수록 innovation activity 의 financial 전환 효율 ↑.
- **시간 lag**: R&D / patent variable 은 t-3 lag (Ernst 2001 의 patent delayed effect), human capital (EMP, DE_CAP) 은 동시.
- **AR(1) panel-specific**: Breusch-Pagan 으로 heteroscedasticity 확인, Wooldridge 로 autocorrelation 확인, AR(1) 로 보정.

## 방법론 노트

본 paper 의 핵심 식 (mean-centered interaction):

$$
\text{ROA}_{it} = \beta_0 + \beta_1 \text{EMP}_{it} + \beta_2 \text{XRD}_{i(t-3)} + \beta_3 \text{CITATION}_{i(t-3)} + \beta_4 \text{PUB\_STOCK}_{i(t-3)} + \beta_5 \text{INDUSTRY}_i
$$

$$
+ \beta_6 \text{TOTAL\_PATENT}_{i(t-3)} + \beta_7 \text{DE\_CAP}_{it} + \beta_8 \text{TOTAL\_PATENT}_{i(t-3)} \times \text{DE\_CAP}_{it} + \mu_{it}
$$

핵심은 $\beta_7$ (직접 효과, H1) 과 $\beta_8$ (interaction, H2). $\beta_8 > 0$ 이면 DE_CAP 가 patent → ROA 관계를 amplify.

**Design Engineer 식별 알고리즘**:

$$
\text{DesignEngineer}_i = \begin{cases} 1, & \text{if } i \in \text{DesignPatent} \cap \text{UtilityPatent} \text{ (same firm, same year)} \\ 0, & \text{otherwise} \end{cases}
$$

**DE_CAP 정의**:

$$
\text{DE\_CAP}_{it} = \log \left( \frac{\#\text{DesignEngineers in firm } i \text{ at year } t}{\#\text{Total inventors in firm } i \text{ at year } t} \right)
$$

PATSTAT 의 person_id 가 design / utility 패턴별로 분리될 수 있으므로 person_name + assignee 의 결합으로 harmonize 가 핵심 데이터 전처리.

**Panel GLS with AR(1)** (Baltagi 2021):

$$
\mu_{it} = \rho_i \mu_{i(t-1)} + \nu_{it}, \quad |\rho_i| < 1
$$

firm-specific AR(1) coefficient $\rho_i$ 로 firm 내 시계열 autocorrelation 보정. Breusch-Pagan test (heteroscedasticity) + Wooldridge test (autocorrelation) 으로 OLS 부적합 확인 후 FGLS 채택.

**Mean-centering** for interaction: $\widetilde{\text{TOTAL\_PATENT}}, \widetilde{\text{DE\_CAP}}$ 평균 0 으로 변환 후 곱해 multicollinearity 완화.

## 연구 계보

[[junseokhwang]] author page anchor 의 "혁신과 기업 성과" 라인의 직계 ancestor / sibling:

(i) **외부 지식 + 혁신 라인**: [[junseokhwang-2010-external-knowledge-ict]] (외부 지식 탐색의 breadth/depth 와 ICT 혁신 성과 역-U 효과, Telecommunications Policy, 61 cit) — 본 paper 와 같은 "어떤 capability 가 혁신을 성과로 전환하는가" 의 question 라인.

(ii) **[[keungoui-kim]] 라인** (특허 + 다각화 + 표준화):
- [[keungoui-kim-2017-standardisation-network-game-theory]] (모바일 플랫폼 표준화 + 게임이론, IJMC)
- [[keungoui-kim-2019-technology-convergence-patent-network]] (특허 IPC 공동출현으로 TC 측정, R&D Management, 75 cit)
- [[keungoui-kim-2022-product-diversification-pharma-biopharma]] (제약-바이오제약 다각화 비교, JPIM, 14 cit)
- 본 paper 는 [[keungoui-kim]] 의 patent + firm performance 라인의 design 차원 확장.

(iii) **[[jisoo-hur]] 연속 라인** (design engineer 시리즈):
- Hur, Chun et al. (2024) — design engineer 의 NPD 역할
- Hur, Hwang et al. (2024) — design engineer 의 cross-functional bridging
- Hur & Kim (2025)
- 본 paper — capability 측면의 firm performance 효과 (culmination)

기술적 reference:
(i) **Design-technology integration**: Gemser & Leenders (2001, JPIM) industrial designer integration, Rubera & Droge (2013, JPIM) design + utility patent synergy, Veryzer (2005) designer-engineer 긴장, Verganti (2009) design-driven innovation, Roper et al. (2016).
(ii) **RBV + human capital**: Wright et al. (2001, JM) human capital strategic resource, Collins (2021) RBV human capital, Ployhart (2021) human capital heterogeneity.
(iii) **Innovation-performance**: Andries & Faems (2013) utility patent, Dan et al. (2018) design patent, Laursen & Salter (2006) external knowledge, Hagedoorn & Cloodt (2003) patent as innovation measure, Belenzon (2012) + Hall et al. (2005) forward citation.
(iv) **Methods**: Baltagi (2021) panel data, Ernst (2001) patent lag.

[[junseokhwang]] author page anchor 의 5기 paper 출력 중 (i) AI 분기 ([[soyea-lee-2025-ai-diffusion-patent-clustering]], [[dawoon-jeong-2024-ai-ethics-phylogenetic]] 등), (ii) 모빌리티 분기 ([[shinwoo-back-2025-maas-utaut-korea]], [[seoyoung-lee-2025-ev-transition-korea-automotive]]), (iii) 아프리카 ICT 분기 ([[efa-muleta-boru-2025-ethiopia-iaip-drivers-sem]], [[gerard-kponhinto-2025-sns-data-collection-iot]]) 와 함께 (iv) **혁신과 기업 성과 — 디자인 통합 분기** 를 대표.

## See also

- [[junseokhwang]]
- [[jisoo-hur]]
- [[keungoui-kim]]
- [[innovation]]
- [[patent-analysis]]
- [[panel-gls-regression]]
- [[design-engineering-capability]]
- [[firm-performance]]
- [[resource-based-view]]
- [[keungoui-kim-2019-technology-convergence-patent-network]]
- [[keungoui-kim-2022-product-diversification-pharma-biopharma]]
- [[junseokhwang-2010-external-knowledge-ict]]