[논문]DEA와 Super-SBM을 이용한 국내 방위산업체 효율성 분석

백지현

doi:10.5762/kais.2020.21.8.130

DEA와 Super-SBM을 이용한 국내 방위산업체 효율성 분석
Efficiency Analysis of Defense Industry Company Using DEA and Super-SBM 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.8, 2020년, pp.130 - 139

백지현 (국방기술품질원)

초록
AI-Helper

방위산업은 국가 안보 유지를 위한 기간산업이자 첨단기술이 집약된 미래지향 산업으로써, 방위산업의 연구개발은 무척 중요하다. 우리 정부의 자주국방에 기반을 둔 과감한 정책으로, 국내 방위산업은 양적, 질적으로 많은 성장을 이루었다. 하지만 전문화 및 계열화 제도의 폐지에 따른 경쟁체제의 도입은 국내 방위산업체의 효율성 및 생산성 향상의 필요성이 대두되는 계기가 되었다. 본 연구에서는 DEA와 Super-SBM을 이용하여 국내 방위산업체의 연구개발 효율성을 측정하고자 한다. 이를 위해 한국방위산업진흥회의 '2019 방산업체 경영분석' 데이터를 활용하였으며, 국내 방위산업체의 연구원수 및 투자액을 투입변수로, 매출액을 산출변수로 설정하여 분석을 수행하였다. 방위산업체의 효율성을 분석하기 위해 규모수익불변(CRS)을 가정하는 CCR 모형과 규모수익가변(VRS)을 가정한 BCC 모형을 활용하였으며, 효율적인 업체들 간의 순위를 확인하기 위해 Super-SBM 모형을 사용하여 초효율성을 도출하였으며, 국내 방위산업체는 대체로 비효율적인 모습을 보였다. 본 연구를 통한 국내 방위산업체의 연구개발 효율성을 파악하여 향후 국내 방위산업체의 육성 정책 수립에 도움이 되기를 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The defense industry is a future-oriented industry, in which high-tech technologies are concentrated. In addition, it is a key industry for maintaining national security, and the R&D of the defense industry is very important. With the introduction of a competitive system by defense industry companies, the necessity of improving the efficiency and productivity of defense industry companies is emerging. In this study, the efficiency of the defense industry was measured using the CCR and BCC model. In addition, super efficiency was derived using the Super-SBM model. For this study, the 2019 defense industry management analysis data of the Korea Defense Industry Association (KDIA) was used, and the analysis was performed by setting the number of researchers and investments of domestic defense industry companies as the input variables and sales as the output variables. Through this study, it is expected that the defense industry's R&D efficiency will be grasped, which will help establish a policy for fostering the defense industry in the future.

주제어

표/그림 (11)

표 Table 1. Pre-studies of Efficiency Analysis on Defense Industries
그림 Fig. 1. Efficiency and Effectiveness
그림 Fig. 2. Efficiency on CRS and VRS
표 Table 2. DEA Efficiency Analysis Environment
표 Table 3. Composition of Analysis Data
표 Table 4. Input & Output Variables
표 Table 5. Statistical Information for Variables
표 Table 6. Correlation among Variables
표 Table 7. Estimation of efficiency by DEA and Super-SBM
표 Table 8. Efficiency Range on CRS and VRS
표 Table 9. Efficiency between Large and Small Company

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이로 인해, 국내 방산 중소기업과 대기업 간 효율성 차이를 파악하기 어려웠다. 본 연구에서는 국내 방산 대기업과 중소기업 간 효율성 차이를 분석하고자 한다. Table 1은 이전 연구자들의 선행연구이다.
이에 본 연구에서는 국내 방위산업체의 R&D 역량을 통한 경영 효율성을 분석하기 위해 효율성분석 도구로 많이 쓰이는 자료포락분석(DEA : Data Envelopment Analysis, 이하 DEA) 모형을 사용하여 효율성을 분석하고, 이를 통해 방위산업체의 발전방향을 모색하고자 한다.

가설 설정

DEA 모형 중 가장 널리 활용되는 CCR 모형은 Charnes, Cooper and Rhodes(1978)에 의해 제시되었으며, 다수 투입(x)에 대한 다수 산출(y)을 가지는 DMU들의 효율성을 측정하기 위해 투입물 규모의 확대에 비례하여 산출물이 확대된다는 CRS를 가정하여 개발되었다. CCR 모형은 평가대상이 되는 DMU들의 투입요소 가중합계에 대한 산출요소 가중합계의 비율이 1을 초과해서는 안 되며, 각 투입요소와 산출요소의 가중치들은 0 이상이어야 한다는 제약조건 하에서 DMU별로 투입요소 가중합계에 대한 산출요소 가중합계의 비율을 최대화 시키고자 하는 LP모형이다[6].

제안 방법

둘째, 본 연구에서는 자료수집의 한계로 인해 단일년도에 대한 분석만을 실시하였다. 향후 다년간의 자료 수집을 통해 국내 방위산업체들의 효율성 추세 분석이 필요할 것으로 판단된다.
CCR 모형은 CRS를 가정하기 때문에 규모 수익의 변화에 따른 상대적 효율성을 평가하지 못하므로 업체의 비효율성 요인을 순수기술요인과 규모요인으로 구분하여 설명하지 못한다. 따라서, BCC 모형을 활용하여 VRS 상황을 고려한 방위산업체의 효율성을 순수기술효율성과 규모효율성으로 분석하였다.
본 연구에서는 Table 4와 같이 연구원 수와 총투자액을 투입변수로, 매출액을 산출변수로 설정하여 국내 방위사업체의 효율성을 측정하였다. 많은 선행연구자들은 종업원수를 투입변수로 선정하였으나, 본 연구에서는 방위사업체의 연구개발 투자의 효율성을 확인하고자 하므로, 연구원수와 투자액을 투입변수로 선정하였다. 산출별수로는 기업의 주요 영업활동을 대표하는 지표인 매출액을 선정하였다.
본 연구에서는 DEA와 Super-SBM 기법을 활용하여 국내 방위산업체의 업무 효율성을 분석하였으며, 연구의 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 Table 4와 같이 연구원 수와 총투자액을 투입변수로, 매출액을 산출변수로 설정하여 국내 방위사업체의 효율성을 측정하였다. 많은 선행연구자들은 종업원수를 투입변수로 선정하였으나, 본 연구에서는 방위사업체의 연구개발 투자의 효율성을 확인하고자 하므로, 연구원수와 투자액을 투입변수로 선정하였다.
본 연구에서는 연구원수와 총투자액을 투입변수로 설정하고, 매출액을 산출변수로 설정하여 국내 방위산업체들의 연구투자 효율성을 분석하였다. 효율성 분석을 위해 CCR 모형과 BCC 모형을 사용하였으며, 이를 통해 규모의 효율성을 분석하였다.
셋째, 대체로 비효율적인 것으로 분석된 국내 방위산업체의 비효율성의 원인이 규모 측면인지 운영 측면인지를 분석하기 위해 PTE와 SE의 비교하였다. 그 결과 전체 41개의 DMU 중에서 24개의 DMU에서 운영상의 비효율성이 원인이 되었으며, 람다 값을 참고한 투입요소의 개선을 통해 효율적인 업체로 발전할 가능성이 있다.
이를 위해 방위산업의 발전적 생태계 조성, 국방 R&D 역량 강화, 유망 중소‧벤처기업 육성, 수출형 산업구조로 전환 및 양질의 일자리 창출이라는 4대 정책 방향을 제시하여 첨단 무기체계 개발능력 확보 및 글로벌 경쟁력 강화라는 국내 방위산업의 목표를 수립하였다.
효율성 측정의 신뢰도 향상을 위해 투입변수와 산출변수 간의 상관분석을 수행하였으며, 분석결과는 다음 Table 6과 같다.

대상 데이터

현재 ‘방위사업법 제 35조(방산업체의 지정 등)’에 의하여 지정된 방위산업체는 총 87곳으로, 이 중 본 연구에서는 기초 데이터가 제공되어 분석이 가능한 41곳의 업체를 대상으로 분석을 수행하였다. Table 3은 본 연구에서 분석이 이루어진 국내 방위산업체들의 구성 현황으로, 41곳의 업체 중 대기업은 19곳, 중소기업은 22곳이며, 주요방산업체는 32곳, 일반방산업체는 9곳이다.
많은 선행연구자들은 종업원수를 투입변수로 선정하였으나, 본 연구에서는 방위사업체의 연구개발 투자의 효율성을 확인하고자 하므로, 연구원수와 투자액을 투입변수로 선정하였다. 산출별수로는 기업의 주요 영업활동을 대표하는 지표인 매출액을 선정하였다.
첫째, 본 연구의 데이터는 한국방위산업진흥회의 “2019년 방산업체 경영분석” 자료를 활용하였으며, 분석보고서를 통해 데이터를 수집하지 못한 방위사업체는 분석에서 제외시켰다.
현재 ‘방위사업법 제 35조(방산업체의 지정 등)’에 의하여 지정된 방위산업체는 총 87곳으로, 이 중 본 연구에서는 기초 데이터가 제공되어 분석이 가능한 41곳의 업체를 대상으로 분석을 수행하였다.

데이터처리

본 연구는 통계분석과 수치해석을 위한 프로그래밍 언어인 R을 사용하여 분석하였으며, 분석에는 64bit 3.6.3버전을 사용하였다. 또한 분석을 위해 Benchmarking 패키지를 이용하였으며, intel CPU i5, 16MB RAM 환경의 PC에서 실행하였다.

이론/모형

효율성 분석을 위해 CCR 모형과 BCC 모형을 사용하였으며, 이를 통해 규모의 효율성을 분석하였다. 또한 초효율성을 분석하기 위해 Super-SBM 모형을 활용하였다. Table 7은 CCR, BCC 모형 및 Super-SBM 모형을 이용하여 측정한 효율성 값을 나타낸 것이다.
Table 2는 각 모형 별 적용 환경을 나타낸 것으로, CRS 환경에서의 효율성을 분석하기 위해서는 CCR 모형을 적용하며, CRS 환경 및 IRS, DRS 환경에서의 효율성을 측정하고자 할 경우 BCC 모형을 적용한다. 또한, 효율성 점수가 1 이상인 DMU들 간의 효율성을 측정하고자 할 경우 Super-CCR 모형을 이용하여 분석한다.
또한, 효율성 점수가 1이 넘는 DMU들을 평가하기 위해 Super-SBM 모델을 활용하여 초효율성을 도출하였다.
본 연구에서는 국내 방위산업체의 연구개발 투자의 효율성을 측정하기 위해 한국방위산업진흥회(KDIA)의 ‘2019년 방산업체 경영분석’ 자료에 수록된 국내 방위산업체의 경영지표들을 활용하였다.
DEA 분석 시 투입지향모형을 선정할 것인지, 산출지향모형을 선정할 것인지는 투입요소와 산출요소 중 어느 요소가 통제 가능한 요소인지에 따라 달라진다. 일반적으로 효율성 향상을 위한 투입량 설정이 산업체의 주요 의사결정 사항 중 하나이므로 본 연구에서는 투입지향모형을 적용하여 분석하였다[6, 12].
본 연구에서는 연구원수와 총투자액을 투입변수로 설정하고, 매출액을 산출변수로 설정하여 국내 방위산업체들의 연구투자 효율성을 분석하였다. 효율성 분석을 위해 CCR 모형과 BCC 모형을 사용하였으며, 이를 통해 규모의 효율성을 분석하였다. 또한 초효율성을 분석하기 위해 Super-SBM 모형을 활용하였다.

성능/효과

VRS 가정 하에서 DMU 1, 5, 6, 8, 14, 18, 25, 26, 32, 36이 효율적인 것으로 평가되었다. BCC 모형에서의 효율성 점수 평균은 0.585로 21개의 DMU가 평균보다 높은 효율성을 보였으며, 이는 전체 DMU의 51.2%에 해당한다.
이를 통해 효율적인 DMU들의 효율성 점수가 모두 1로 산정되어 이들 서로 간의 효율성의 차이를 알 수 없었던 DEA의 한계를 극복할 수 있다. CCR 모형에서 4개의 효율적인 DMU들의 초효율성 점수는 1 이상으로 추정되어 초효율성 점수의 평균은 0.420으로 CCR 모형의 효율성 점수 평균보다 약 14% 정도 상승하였다.
Table 7의 분석결과를 살펴보면, CRS 가정 하에서 DMU 5, 14, 26, 32의 효율성 값이 ‘1’로 분석되어 효율적인 DMU로 평가되었다. CCR 모형에서의 효율성 점수 평균은 0.368로, 16개 DMU만이 평균보다 높은 점수를 얻었으며, 이는 전체 DMU 중 39%에 해당한다. VRS 가정 하에서 DMU 1, 5, 6, 8, 14, 18, 25, 26, 32, 36이 효율적인 것으로 평가되었다.
CCR 및 BCC 모형에서의 분석을 통해 전체 41개의 DMU 중 약 10%에 해당하는 4개의 DMU(DMU 5, 14, 26, 32)만이 효율적인 DMU로 분석되었다.
368로, 16개 DMU만이 평균보다 높은 점수를 얻었으며, 이는 전체 DMU 중 39%에 해당한다. VRS 가정 하에서 DMU 1, 5, 6, 8, 14, 18, 25, 26, 32, 36이 효율적인 것으로 평가되었다. BCC 모형에서의 효율성 점수 평균은 0.
DMU는 유사한 기능을 수행하는 조직단위로서, 학교, 병원, 연구소, 기업 등이 이에 해당한다. 가장 효율적인 DMU의 효율성을 1로 설정한 후 다른 DMU들의 효율성을 측정하는데, 이때 효율성 점수가 1보다 작은 DMU들을 모두 비효율적인 것으로 평가한다. 따라서 각 DMU의 효율성 점수는 가장 효율적인 DMU(1의 값을 갖는)의 값에서 해당 DMU의 비효율성을 뺀 나머지이다[6].
셋째, 대체로 비효율적인 것으로 분석된 국내 방위산업체의 비효율성의 원인이 규모 측면인지 운영 측면인지를 분석하기 위해 PTE와 SE의 비교하였다. 그 결과 전체 41개의 DMU 중에서 24개의 DMU에서 운영상의 비효율성이 원인이 되었으며, 람다 값을 참고한 투입요소의 개선을 통해 효율적인 업체로 발전할 가능성이 있다.
둘째, 비효율적인 DMU의 람다 값을 분석하여 벤치마킹 대상인 준거집단을 확인할 수 있는데, 비효율적인 DMU에서 가장 많이 참조할 필요가 있는 DMU는 DMU32로 분석되었다.
1이면 약한 양적 선형관계로 해석한다. 분석결과를 살펴보면, 투입변수에 대한 산출변수의 상관관계 값이 0.7 이상으로 매우 강한 양적 선형관계를 가짐을 알 수 있어 적절히 선정된 것으로 평가할 수 있다.
335배로 조정하면 효율적인 DMU가 될 수 있다. 비효율적 DMU에서 가장 많이 참조할 필요가 있는 효율적인 DMU는 DMU32로 분석되었다.
CCR 모형에서 효율성 점수가 1 미만인 DMU는 초효율성 점수도 동일하며, 효율성 점수가 1 이상인 DMU의 초효율성 점수는 1보다 큰 값들로 나타난다. 이를 통해 효율적인 DMU들의 효율성 점수가 모두 1로 산정되어 이들 서로 간의 효율성의 차이를 알 수 없었던 DEA의 한계를 극복할 수 있다. CCR 모형에서 4개의 효율적인 DMU들의 초효율성 점수는 1 이상으로 추정되어 초효율성 점수의 평균은 0.
전체 DMU 중 59%에 해당하는 24개의 DMU에서 규모수익(RTS : Returns to Scale)이 DRS인 것으로 분석되었다. 이는 투입자원의 증가에 비해 산출의 증가가 낮음을 의미하는 것으로, 규모의 불경제인 상태이다.
첫째, CCR 모형과 BCC 모형을 활용한 효율성을 살펴보면, 4개의 업체만이 효율적으로 운영되는 것으로 분석되어 국내 방위산업체는 대체로 비효율적인 모습을 보였다. 또한, 분석 대상 기업 중 59%에 해당하는 24개의 업체가 수익규모체감(DRS)인 것으로 분석되었는데, 이는 수작업이 많고 대량생산이 어려운 방위산업의 특성이 반영된 것이라 볼 수 있다.

후속연구

기존 선행연구 대부분은 분석 대상을 상위 10개 방위산업체에 국한하여 분석을 수행하였다. 본 연구는 대기업과 중소기업을 모두 포함하여 분석을 수행하였다는 점에서 의의가 있지만, 다음의 한계 역시 존재함을 부인할 수 없다.
셋째, 본 연구는 국내 방위산업체들에 대해서만 분석한 것으로, 국내 방위산업체들의 경영 효율성 향상에 도움이 될 수 있기 위해 글로벌 방위산업체들의 자료를 조사하여 국내외 방위산업체들의 효율성 분석이 필요하다.
둘째, 본 연구에서는 자료수집의 한계로 인해 단일년도에 대한 분석만을 실시하였다. 향후 다년간의 자료 수집을 통해 국내 방위산업체들의 효율성 추세 분석이 필요할 것으로 판단된다.
첫째, 본 연구의 데이터는 한국방위산업진흥회의 “2019년 방산업체 경영분석” 자료를 활용하였으며, 분석보고서를 통해 데이터를 수집하지 못한 방위사업체는 분석에서 제외시켰다. 향후 방위사업법에 의해 지정된 전체 87곳 방위산업체의 데이터를 조사하여 전체 방위산업체들의 효율성을 분석할 필요가 있다.
향후 본 한계점을 극복할 수 있는 후속연구를 기대해 본다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	방위산업이란?	방위산업은 국가 안보 유지를 위한 기간산업이자 첨단기술이 집약된 미래지향 산업으로써, 방위산업의 연구개발은 무척 중요하다. 우리 정부의 자주국방에 기반을 둔 과감한 정책으로, 국내 방위산업은 양적, 질적으로 많은 성장을 이루었다.
	전문화 및 계열화 제도의 폐지에 따른 경쟁체제의 도입의 의의는?	우리 정부의 자주국방에 기반을 둔 과감한 정책으로, 국내 방위산업은 양적, 질적으로 많은 성장을 이루었다. 하지만 전문화 및 계열화 제도의 폐지에 따른 경쟁체제의 도입은 국내 방위산업체의 효율성 및 생산성 향상의 필요성이 대두되는 계기가 되었다. 본 연구에서는 DEA와 Super-SBM을 이용하여 국내 방위산업체의 연구개발 효율성을 측정하고자 한다.
	DEA와 Super-SBM을 이용하여 국내 방위산업체의 연구개발 효율성을 측정하기 위해 무엇을 하였는가?	본 연구에서는 DEA와 Super-SBM을 이용하여 국내 방위산업체의 연구개발 효율성을 측정하고자 한다. 이를 위해 한국방위산업진흥회의 '2019 방산업체 경영분석' 데이터를 활용하였으며, 국내 방위산업체의 연구원수 및 투자액을 투입변수로, 매출액을 산출변수로 설정하여 분석을 수행하였다. 방위산업체의 효율성을 분석하기 위해 규모수익불변(CRS)을 가정하는 CCR 모형과 규모수익가변(VRS)을 가정한 BCC 모형을 활용하였으며, 효율적인 업체들 간의 순위를 확인하기 위해 Super-SBM 모형을 사용하여 초효율성을 도출하였으며, 국내 방위산업체는 대체로 비효율적인 모습을 보였다. 본 연구를 통한 국내 방위산업체의 연구개발 효율성을 파악하여 향후 국내 방위산업체의 육성 정책 수립에 도움이 되기를 기대한다.

참고문헌 (14)

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S. M. Jung, A Study on Improving Ways for Global Competitiveness of Defense Industries in Domestic - Focused on analysing of Operation Efficiency of Defense Industries in domestic & abroad -, KDIA Defense Study, Korea Defense Industry Association, Korea, pp.1-30, 2012
I, G, Kang and S, H, Jung, "Efficiency Evaluation of Kimchi Manufacturing Companies using DEA", KORMS/KIIE/ESK/KSIE/KSS Join Spring Conference, Korea Institute of Industrial Engineers, Jeju, Korea, pp.2423-2430, April, 2015

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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