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A dynamic framework for analyzing technology standardisation using network analysis and game theory

Keungoui Kim, Sungdo Jung, 황준석, Ahreum Hong (2017) · Technology Analysis & Strategic Management · DOI ↗

표준 전쟁에서 firm 간 기술 관계와 game-theoretic 균형 이동을 시간 차원에서 추적할 수 있는 분석 틀을 제안한다. 저자들의 선행 정적 framework (Kim-Jung-Hwang 2015) 를 동적 framework 로 확장해 HD-DVD vs Blu-ray 표준 전쟁의 patent 1,061 건 (출원인 270 명) 을 2000~2008 년 annual time series 로 분석한다. patent 기반 기술 network 로 firm 의 technology competitiveness (TC), technology attractiveness (TA), technology preference (θ), technology differentiation (d) 를 산출한 뒤 Belleflamme (1998) 의 2-stage duopoly game theory 에 대입. HD-DVD 의 균형 payoff 가 2002 년 3.536 에서 2008 년 2.614 로 지속적으로 감소 하는 동학을 발견 — Toshiba 가 2008 년 2 월 공식 철회를 선언하기 이전에 framework 가 preference shift 와 균형 이동을 사전적으로 포착.

  • RQ: patent 기반 기술 표준화 동학을 동적으로 모형화해, firm 간 균형 변화와 표준 결과를 사전 (foresight) 식별할 수 있는가, 정적 cost-benefit 분석을 넘어 시간 차원 game equilibrium 추적이 가능한가
  • 방법론: 특허 분석 (IPC code co-occurrence), 네트워크 분석 (degree·betweenness·closeness centrality, network size·density), 게임 이론 (Belleflamme 1998 의 2-stage duopoly model 의 annual time-series 확장), Simpson 다양성 지수
  • 데이터: HD-DVD vs Blu-ray 표준 전쟁의 US·EU·PCT·일본·한국 5 개국 특허 1,061 건 (출원인 270 명, 중복 제외), 2000~2008 년. HD-DVD 측 상위 출원인: Toshiba·LG·Philips·Konica Minolta·Ricoh·Samsung; Blu-ray 측 상위: LG·Sony·Philips·Thomson·Funai·Samsung
  • 주요 발견: TC 추이에서 LG·Matsushita·Thomson 은 초기 강세 후 하락, Toshiba·Hitachi 만 점진 상승, Sony 는 2003 부터 단독 상승. 9 개 firm (Funai·Hitachi·Philips·LG·Matsushita·Samsung·Sharp·Sony) 이 dual preference 보임. Sony 의 Blu-ray 선호도 0.771 (2003) → 0.942 (2008), Toshiba 는 0 유지. Game equilibrium 은 2002 년 (HD, HD) payoff (3.536, 3.880) → 2007 년 dual equilibrium 등장 → 2008 년 (HD, HD) payoff (2.614, 3.948) 로 HD-DVD 측 firm 의 payoff 가 지속 감소. Blu-ray 측은 거의 일정 유지 (2.776~2.983). 기술 차별화 d 는 zero 에 근접 (높은 차별화)
  • 시사점: 정책·기업 의사결정자는 표준 전쟁의 결과를 사전 forecast 할 수 있다. 균형 자체가 바뀌기 전부터 payoff 의 trend 와 preference shift 를 관측 가능. 정적 cost-benefit 보다 시간 차원 game equilibrium 추적이 standardisation 전략·정책 설계에 우월. 단 framework 는 기술적 우열만 반영하므로, 콘텐츠 alliance·complementary good (PlayStation 3) 같은 비 기술 요인은 별도 분석 필요

특허 네트워크와 게임 이론을 결합한 동적 표준화 분석 프레임.

요약

기존 technology standardization 연구는 두 한계를 가진다. 첫째, Arthur (1989), Shapiro-Varian (1999) 의 winner-takes-all dynamics 를 따라 비용-편익 정적 분석 (Angulo et al. 2011) 이나 사용자 기반 직접 외부성 (Ohashi 2003, Shankar-Bayus 2003) 에 머물러 firm 간 기술 호환성 같은 technical factor 의 동적 변화를 다루지 못했다. 둘째, 자료 측면에서 survey 나 interview 가 sample bias 문제를 가졌고, patent 자료는 일부 연구 (Bekkers et al. 2011, Rysman et al. 2008) 에서만 시도. Kim-Jung-Hwang (2015) 의 선행 work 는 patent 기반 network + game theory 결합 framework 를 제안했으나 (i) empirical validation 부족, (ii) 정적 model 이라는 두 한계를 가졌다. 본 paper 는 두 한계 모두 동시에 해결: empirical case 로 HD-DVD vs Blu-ray 를 선정하고 framework 를 annual time series 로 확장.

분석은 5 단계. (1) IPC code 를 node 로 patent 를 edge 로 한 weighted co-occurrence network 구성, (2) firm i 의 technology competitiveness TCi,XTC_{i,X} 를 firm 이 보유한 IPC 의 degree / betweenness / closeness centrality 합 × market 비율의 곱으로 계산, (3) 기술 X 의 technology attractiveness TAXTA_X 를 network density + size 로 계산, (4) θi,X=TCi,X×TAX\theta_{i,X} = TC_{i,X} \times TA_X 로 firm 별 technology preference 도출, (5) Belleflamme (1998) 의 2-stage duopoly model 의 payoff matrix 에 θ\theta 와 Simpson index 의 technology differentiation d 를 대입해 매년 Nash equilibrium 산출. 2002~2008 의 7 년 시계열로 실행.

결과는 framework 의 foresight 가치를 입증한다. TC time series 에서 Toshiba 와 Sony 만 단독 phase 로 두 진영을 leading, 나머지 firm 은 dual preference (Hitachi·Philips·LG·Matsushita·Samsung·Sharp 등) 로 양측에 동시 헷지. Sony 의 Blu-ray 선호도는 2003 의 0.771 에서 2008 의 0.942 로 지속 상승, Toshiba 는 Blu-ray 선호도 0 을 유지. Game equilibrium 자체는 2008 까지도 (HD, HD) 가 가장 큰 payoff 를 주는 dominant equilibrium 으로 유지되지만, 결정적으로 HD 측 firm 의 equilibrium payoff 가 2002 의 3.536 에서 2008 의 2.614 로 26% 감소, Blu-ray 측은 거의 일정 (2.7762.983). 이는 Toshiba 가 2008 년 2 월 HD-DVD 포기를 선언하기 이전에 technical 측면에서도 preference shift 가 일어났음을 보여준다. framework 는 표준 전쟁의 결정적 cascade 가 발생하기 전 firm 들의 preference dynamics 와 payoff trajectory 를 정량적으로 관측한다. 단 (i) network 의 size 비교 normalization 문제, (ii) HD-DVD 의 final defeat 가 콘텐츠 alliance (Hollywood DRM) 와 PlayStation 3 같은 complementary good 으로 결정된 비기술 요인이라는 점은 본 framework 의 외부에 있다. TEMEP 내 황준석 · Keungoui Kim · Ahreum Hong · Sungdo Jung 라인의 3 기 (20142019) 작업으로 patent 기반 기술 동학의 game-theoretic micro-foundation 을 정립.

핵심 결과

연도(HD, HD) payoff(BD, BD) payoff
2002(3.536, 3.880)(0.401, 2.012)
2003(3.037, 3.888)(0.912, 2.781)
2004(2.991, 3.910)(0.967, 2.754)
2005(2.994, 3.925)(0.972, 2.937)
2006(2.838, 3.938)(1.134, 2.983)
2007(2.649, 3.946)(1.325, 2.830)
2008(2.614, 3.948)(1.361, 2.776)

HD-DVD 측 firm 의 equilibrium payoff 가 7 년간 26% 감소하는 동안 Blu-ray 측 payoff 는 거의 일정. Sony 의 Blu-ray preference 0.771 → 0.942, Toshiba 는 Blu-ray 0 유지. Framework 는 Toshiba 의 2008.02 공식 철회 이전에 preference shift 와 payoff trend 를 사전 식별.

방법론 노트

Belleflamme (1998) 의 2-stage duopoly model 에서 technology X 를 선택한 firm i 의 stage-2 payoff:

Pix(X)=x(1−θi)−d2+d(n−2)[x∑k∈X−i(1−θk)+(n−x)∑k∈Xθi]P_i^x(X) = x(1 - \theta_i) - \frac{d}{2 + d(n-2)} \left[ x \sum_{k \in X_{-i}} (1 - \theta_k) + (n - x) \sum_{k \in X} \theta_i \right]

여기서 xx 는 technology X 를 선택한 firm 수, nn 은 전체 firm 수, θi\theta_i 는 firm i 의 기술 X 에 대한 preference (0~1), dd 는 두 기술의 차별화 정도 (0=완전 독립, 1=완전 대체). θi\theta_i 와 dd 는 매년 patent network 에서 추출:

θi,X=TCi,X⋅TAX,TCi,X=∑j∈IPCi,XSIPCi,X,j⋅(WD+WB+WC)\theta_{i,X} = TC_{i,X} \cdot TA_X, \quad TC_{i,X} = \sum_{j \in IPC_{i,X}} \text{SIPC}_{i,X,j} \cdot (W_D + W_B + W_C)

WDW_D / WBW_B / WCW_C 는 IPC node 의 degree / betweenness / closeness centrality. TAX=DX+NXTA_X = D_X + N_X (network density + size). d=∑pjIPCd = \sum p_j^{IPC} 는 Simpson 다양성 (Jost 2006). 매년 동일 절차로 payoff matrix 산출 → Nash equilibrium 도출 → 그 동학을 비교.

연구 계보

직계 ancestor: Kim-Jung-Hwang (2015) 의 정적 framework, Belleflamme (1998) 의 2-stage duopoly model, Arthur (1989) network effect 라인 (Shapiro-Varian 1999, Kelly 1998), Funk-Methe (2001), Tassey (2000) standardization 이론. 표준화 frame 라인: Angulo-Calzada-Estruch (2011), Hovav-Patnayakuni-Schuff (2004) Internet standard adoption, Hovav-Hemmert-Kim (2011) IPv6, Kaa-Vries (2015) 의 29-factor framework, Kang-Motohashi (2015) 의 patent 기반 essential IPR. Network indicator 라인: Curran-Leker (2011), Geum et al. (2012) co-occurrence network. Game theory standardization: Weitzel (2004) information cost, Schilling (2002) complementary goods. HD-DVD vs Blu-ray case 라인: Gallagher (2012), Chang-Huang (2016) DRM strategy. TEMEP 내 직계 선행은 Measuring the efficiency of standardisation policy using meta-frontier analysis: a case of mobile platform standardisation · keungoui-kim-2017-standardisation-mobile-meta-frontier 의 mobile 표준화 라인. 황준석 · Keungoui Kim 의 3 기 (2014~2019) 표준화 라인의 동적 확장.

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