Unravelling the impact of design-engineering capability on firm performance

Jisoo Hur, Giwon Kim, 황준석, Keungoui Kim (2025) · Innovation · DOI ↗

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), 조절 분석 (mean-centered interaction), 특허 분석 (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.

요약

황준석 의 author page anchor “혁신과 기업 성과” 라인의 design 통합 분기. Jisoo Hur (TUM Munich) + Giwon Kim + 황준석 (SNU SCGC) + Keungoui Kim (Yonsei UIC) 의 4 자 협력. Keungoui Kim 라인 (Technology convergence capability and firm innovation in the manufacturing sector: an approach based on patent network analysis 의 특허 네트워크, Related and unrelated product diversification and collaboration strategies: Comparison between the pharmaceutical and biopharmaceutical industries 의 다각화, A dynamic framework for analyzing technology standardisation using network analysis and game theory 의 표준화 게임이론) 의 patent + firm performance 분석 라인과 황준석 의 외부 지식 탐색 + 혁신 성과 라인 (External knowledge search, innovative performance and productivity in the Korean ICT sector) 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. 황준석 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

황준석 author page anchor 의 “혁신과 기업 성과” 라인의 직계 ancestor / sibling:

(i) 외부 지식 + 혁신 라인: External knowledge search, innovative performance and productivity in the Korean ICT sector (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):

• A dynamic framework for analyzing technology standardisation using network analysis and game theory (모바일 플랫폼 표준화 + 게임이론, IJMC)
• Technology convergence capability and firm innovation in the manufacturing sector: an approach based on patent network analysis (특허 IPC 공동출현으로 TC 측정, R&D Management, 75 cit)
• Related and unrelated product diversification and collaboration strategies: Comparison between the pharmaceutical and biopharmaceutical industries (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.

황준석 author page anchor 의 5기 paper 출력 중 (i) AI 분기 (Dynamic patterns of AI technology diffusion: focusing on time series clustering and patent analysis, Measuring ethics level of technological topics using phylogenetic tree 등), (ii) 모빌리티 분기 (Evaluating Korean commuters' acceptance of MaaS through the UTAUT framework, Is the transition to electric vehicles a crisis or an opportunity? The South Korean automotive industry experience), (iii) 아프리카 ICT 분기 (Understanding the Drivers of Agricultural Innovation in Ethiopia's Integrated Agro-Industrial Parks: A Structural Equation Modeling and Qualitative Insights Approach, An Energy-Efficient Data Collection Protocol for IoT Networks Using Social Network Search Metaheuristic) 와 함께 (iv) 혁신과 기업 성과 — 디자인 통합 분기 를 대표.

See also

• 황준석
• Jisoo Hur
• Keungoui Kim
• Innovation
• 특허 분석
• panel-gls-regression
• Design Engineering Capability
• 기업 성과
• resource-based-view
• Technology convergence capability and firm innovation in the manufacturing sector: an approach based on patent network analysis
• Related and unrelated product diversification and collaboration strategies: Comparison between the pharmaceutical and biopharmaceutical industries
• External knowledge search, innovative performance and productivity in the Korean ICT sector

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