With the advent of the knowledge-based economy, the creation and diffusion of technological knowledge is considered the principal determinant of competitiveness. Recently, with widespread recognition that the creation and diffusion of technological knowledge causes inter-industrial innovations and provides new sources of growth, it has been accepted as a critical factor in determining a firm’s competitiveness as well as a country’s economic growth. Based on this background, this dissertation analyzes technological knowledge flows and technological collaboration relationships among innovators using network theory.
This dissertation consists of three independent essays. The goal of first essay is to understand the structure and characteristics of technological knowledge flows between countries, institutions, and technology fields in the field of organic photovoltaic cells (OPCs). This essay was conducted in three stages: data collection, network creation, and network analysis. For network analysis, network visualization, network topological analysis, and node centrality analysis were performed in sequence. The network topological analysis revealed that all three citation networks, i.e., countries, institutions, and technology fields, are scale-free networks that follow the power law and display, to a greater or lesser extent, a more efficient knowledge transfer capability than a random network of the same size. The node centrality analysis showed that the United States, Japan, and Germany are the most important citation centers in the country citation network, while Boeing, Konarka Technologies, Eastman Kodak, and Sharp are the most important in the institution citation network, and the U.S. patent classification (USPC) classes of 136, 257, and 428 are the most important in the technology field citation network, each playing critical roles in each the network as core nodes. In this essay, I applied various concepts of centrality to the analysis of individual nodes and found that the results from the network topological analysis and the node centrality analysis are not significantly different. The proposed analysis framework in this essay is applicable to different science and technology domains.
Second essay identifies the structural properties of a technological knowledge network and the role of major organizations in the network, and analyzes actual contents of technological knowledge flows in terms of organization-technology linkage, by targeting the field of OPCs. Network analysis and matrix analysis methods are used to achieve these purposes. The results show the small-world effect exists in the technological knowledge network of OPCs, and the organizations with high betweenness centrality lead the technological knowledge flows. I also find technological knowledge in classes 136 and 313 flows relatively actively in key organizations’ network of OPCs. Given that little attention has been paid to empirical studies of technological knowledge flows at the organizational level, this study makes an academic contribution by directly analyzing technological knowledge flows between organizations and presenting new taxonomic method based on centralities. The results of this essay provide strategic implications for the future direction of technology development in OPCs, and the methodology used in this study will be usefully applied to analyze technological knowledge networks in other fields.
Third essay constructs a research collaboration network among universities, industry, and government-sponsored research institutes (GRIs) using co-assignee information of joint patents and examines their structural properties and changes using social network analysis. Firstly, I collected network matrix data for 12 years from 2000 to 2011 by organization, then observed the structural changes through a topological analysis, and looked into the importance and value of individual organizations through centrality analysis. Also, I converted inter-organizational networks into inter-group networks between universities, industries and GRIs and analyzed them by using block modeling. The analysis results revealed that the research collaboration network has small-world properties where an average path length becomes shorter and a clustering coefficient gets higher as time goes by. The results also showed that while GRIs played a role as a hub and broker in the network in the early 2000s, universities gradually took their place to play a key role as a hub and broker in the network. In addition, the block modeling analysis indicated that while, in the early 2000s, GRI-centered network density was shown to be high, the network density became concentrated around universities after 2004, and this tendency intensified after 2008. Bearing in mind a lack of empirical studies on inter-organizational research collaboration networks, this study made an academic contribution by specifically analyzing the structure and change of research collaboration networks by targeting Korea’s major innovative actors. From the policy perspective, it provides important implications for figuring out the effects of university-industry-GRI (UIG) collaboration policies implemented so far, and can be of assistance for making evidence-based policies to build up a more effective UIG collaboration network or establish a new national science and technology innovation system.
Given the lack of empirical studies on technological knowledge flows and technological collaborations using patent data, this dissertation provides an in-depth analysis of patent citation and technological collaboration networks. The empirical results imply that a patent citation network provides insight into the knowledge transfer process and the actual contents of technological knowledge flows. The results also suggest that a co-assignee network provides details of the structure of and changes in the technological collaboration network. The findings of this dissertation can serve as direct reference materials for constructing an effective technological knowledge network or technological collaboration network both at the country level and at the organizational level. From a more macro viewpoint, the findings have implications for policy on establishing national innovation or research collaboration networks among innovative actors. This dissertation empirically demonstrates that it is possible to implement in-depth analysis of technological knowledge flows and technological collaboration and derive strategic implications for the direction of future technology development and policies by combining network theory and patent data.
과거의 물적 투입에 의존한 경제와 달리 오늘날과 같은 지식기반 경제에서 기술지식의 창출과 확산은 국가와 기업의 경쟁력을 좌우하는 핵심요인으로 받아 들여지고 있다. 최근에는 기술지식의 창출과 확산이 산업간 혁신을 유발하고 새로운 성장의 원천을 제공한다는 인식이 확산되면서 기술지식의 흐름과 기술협력에 대한 실증 분석의 필요성 역시 꾸준히 증가하여 왔다. 이러한 배경에서 본 논문의 목적은 특허자료를 기반으로 기술지식과 기술협력 네트워크를 구축하고 이를 사회 네트워크 이론을 적용하여 분석함으로써 기술지식의 흐름과 기술협력 관계를 보다 구체적이고 실증적으로 규명하고자 하는 데 있다.
본 논문은 세 개의 개별적인 에세이로 구성되어 있다. 첫 번째 에세이의 목적은 유기태양전지 분야의 국가간, 기관간, 기술분야간 기술지식 흐름의 구조와 특징을 이해하는데 있다. 본 에세이는 특허자료 추출, 추출된 특허의 인용정보를 이용한 네트워크 구축, 네트워크 분석의 3단계로 진행되었으며 네트워크 분석은 다시 네트워크 가시화, 네트워크 위상구조 분석, 중심성 분석의 순서로 수행되었다. 네트워크 위상구조 분석결과는 국가, 기관, 기술분야의 세 가지 분석단위의 기술지식 네트워크 모두 멱함수 법칙을 따르는 척도 없는 네트워크의 특성과 정도의 차이는 있지만 동일한 크기의 무작위 네트워크보다 효율적인 지식확산 능력을 가지고 있음을 보여주고 있다. 중심성 분석을 통해, 국가간 기술지식 네트워크에서는 미국, 일본, 독일이 가장 중요한 노드들이며, 기관간 기술지식 네트워크에서는 Boeing, Konarka Technologies, Eastman Kodak, Sharp 등이 핵심적 역할을 하는 노드들이며, 기술분야간 네트워크에서는 136, 257, 428 클래스가 가장 중요한 노드들임을 알 수 있다. 본 에세이에서 우리는 다양한 중심성 개념을 개별 노드 분석에 적용하였는데, 네트워크 위상구조 분석결과와 중심성 분석 결과가 크게 다르지 않음을 알 수 있었다. 본 에세이에서 제시한 분석 프레임워크는 유기태양전지뿐만 아니라 다른 분야의 기술지식 흐름을 분석하는데도 적용 가능하다.
두 번째 에세이는 유기태양전지 분야를 대상으로 네트워크 이론과 매트릭스 분석 방법을 적용하여 기술지식 네트워크의 구조적 특성과 네트워크 내 주요 조직들의 역할을 규명하고 조직-기술 연계 관점에서 기술지식 흐름의 실제적 내용을 분석한 것이다. 분석 결과는 유기태양전지 기술지식 네트워크에 지식의 교환과 확산에 효율적인 좁은 세상 효과가 존재함을 보여준다. 또 매개중심성이 높은 조직들이 네트워크의 중심부에 위치하면서 기술지식 흐름을 주도하고 있으며 주요 조직간에는 주로 136, 313 클래스 분야의 기술지식 흐름이 활발하였다. 본 에세이는 조직 수준의 기술지식 흐름에 대한 실증연구가 부족한 상황에서 기술지식 흐름을 직접적으로 분석하고 새로운 인덱스를 이용한 분류방법을 제시하였다는데 학문적 기여가 있다. 본 에세이의 분석 결과는 향후 유기태양전지 기술개발 방향과 효율적인 산업생태계 구축에 대한 전략적 시사점을 제공하며, 본 연구에서 사용한 방법론은 타 분야의 기술지식 네트워크를 분석하는데도 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
세 번째 에세이는 특허의 공동출원인 정보를 이용하여 한국의 75개 주요 혁신주체 간의 기술협력 네트워크를 구축하고 네트워크 분석 방법을 적용하여 그 구조적 특성과 변화를 분석한 것이다. 먼저 혁신주체 별로 2000년에서 2011년까지 12년간의 네트워크 매트릭스 자료를 구축한 후, 네트워크 위상 분석을 통해 그 구조적 변화를 고찰하고 중심성 분석을 통해 개별 조직의 중요성과 가치를 살펴보았다. 아울러 블록모델링을 이용하여 개별 조직간 네트워크를 대학, 기업, 출연(연)의 그룹 간 네트워크로 변환하여 분석하였다. 분석 결과, 기술협력 네트워크는 시간이 지날수록 경로거리는 짧아지고 결속계수는 높아지는 좁은 세상 구조를 보이는 것으로 나타났으며 2000년대 초반에는 출연(연)이 네트워크 내에서 허브와 브로커의 역할을 수행하였으나 점차 대학이 허브와 브로커로서 네트워크 내에서 핵심적인 역할을 수행하였다는 것을 알려준다. 그리고 블록모델링 분석을 통해 2000년대 초반에는 출연(연)을 중심으로 한 네트워크 밀도가 높게 나타났으나 2004년 이후에는 대학을 중심으로 한 네트워크 밀도가 높게 나타났고 이러한 경향은 2008년 이후 심화되었다. 본 논문은 특허정보를 이용한 조직간 기술협력 네트워크에 대한 실증연구가 부족한 상황에서 한국의 주요 혁신주체를 대상으로 기술협력 네트워크의 구조와 변화를 동태적으로 분석하였다는데 학문적 기여가 있다. 정책적 관점에서는 지금까지 추진된 산학연 협력 정책의 효과를 파악하는데 중요한 시사점을 제공하고, 향후 보다 효율적인 산학연 협력 네트워크를 구축하거나 새로운 국가 과학기술 혁신체계를 정립하는데 있어 증거기반의 정책입안에 도움이 될 수 있다.
특허자료를 이용하여 기술지식의 흐름과 기술협력 관계를 실증 분석한 선행연구가 부족한 상황에서, 본 논문은 특허인용 네트워크와 공동 특허출원 네트워크를 구축하고 네트워크 이론을 적용하여 이를 분석함으로써, 기술지식의 흐름과 기술협력 관계에 대한 구체적이고 실질적인 규명을 시도했다는 점에서 학문적 기여를 찾을 수 있다. 본 논문은 특허자료와 사회 네트워크 분석 이론을 결합하면, 기술지식의 흐름과 기술협력 관계에 대한 심도 깊은 분석이 가능하며 향후 기술개발 방향과 정책 방향에 대한 전략적 시사점을 도출할 수 있음을 실증하고 있다. 본 논문을 구성하고 있는 세 개의 에세이는 사회 네트워크 분석이 기술지식의 흐름 및 기술협력 관계에 대한 체계적인 고찰과 이해를 가능하게 하는 유용한 방법이며 특허자료는 사회 네트워크 분석에 매우 적합한 연구자료가 될 수 있다는 것을 보여준다.
