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문제 정의
- 따라서 문헌에 보고된 자료를 분석하여 수소제조기술의 특성과 동향을 파악한다면 수소 사회의 조기진입을 위한 올바른 연구방향을 결정하는데 일조를 할 수 있을 것으로 판단된다. 이에 본 논문에서는 여러 가지 수소제조 기술의 특성을 조사분석하고, 제조기술에 따른 특허분석을 통하여 제조기술의 동향을 평가하였다.
제안 방법
- 국가별 수소제조 기술 수준을 에 나타내 Table 4었다. 13개국(오스트리아, 캐나다, 스위스, 독일, 덴마크, 영국, 인도, 일본, 한국, 노르웨이, 대만, 미국, 베네스엘라)에 대해 특허건수, 피인용수, 피인용비, 영향력지수 및 기술력지수를 분석하였다.
- 분석지표는 거시적 분석과 심층적 분석으로 대별된다. 거시적 분석에서는 연도별 국가별 특허건수 및 누적건수 추이, 각 국가별 특허건수 및 점유율, 각 국가별 특허출원/출원인 국적 점유율을 분석하였다. 심층적 분석에서는 특허활동지수(AI: Activity Index), 피인용비(CPP: Cites Per Patent), 영향력지수(PII: Patent Impact Index) 및 기술력지수(TS: Technology Strength)를 분석하였다.
- 거시적 분석에서는 연도별 국가별 특허건수 및 누적건수 추이, 각 국가별 특허건수 및 점유율, 각 국가별 특허출원/출원인 국적 점유율을 분석하였다. 심층적 분석에서는 특허활동지수(AI: Activity Index), 피인용비(CPP: Cites Per Patent), 영향력지수(PII: Patent Impact Index) 및 기술력지수(TS: Technology Strength)를 분석하였다.
- 한국의 양적/질적 수준을 알아보기 위하여 미국등록특허를 대상으로 여러 가지 분석을 수행하였다.
대상 데이터
- 1996년부터 2006년까지의 기간에 등록 또는 공개된 특허 1064건을 특허분석 대상으로 하였다. Table 1의 기술 분류별로 보면 화석연료 수증기개질기술 582건, 광화학적 제조기술 120건, 생물학적 제조기술 110건, 전기분해 제조기술 140건, 열화학적 제조기술 112건이다.
- . 전해액으로 고온 수증기를 사용하고, 전해질로는 산소 이온전도성을 갖는 안정화 지르코니아 등을 이용하며, 양극으로는 perovskite타입의 산화물, 음극으로는 Ni과 세라믹의 혼합소결체 등이 사용된다. 단위 셀에 전기를 가해주면, 고온 수증기는 음극에서 분해되어 수소를 발생하고, 분해된 산소이온은 전해질을 통과하여 양극으로 이동하고 양극에서 산소가 생성된다18).
- 분석대상 특허를 국가별로 보면 한국이 83건, 일본 524건, 미국 309건, 유럽 117건, 기타 31건이다. 특허출원 후 1년 6개월 이후에 공개되는 특허제도의 특성상 2005년도부터 미공개특허가 존재하므로 본 논문에서 다룬 데이터의 신뢰기간은 2004년까지이다.
성능/효과
- 1) 수소제조기술은 크게 화석연료 개질, 광화학적, 생물학적, 전기분해, 열화학적 제조기술로 분류된다. 화석연료 개질기술의 경우 수증기 개질공정이 가장 상업화에 앞서 있다.
- 3%와 인용점유율 100%를 각각 보였다. 1996~2004년까지 양적 수준을 나타내는 특허점유율 56%이상, 질적 수준을 나타내는 인용점유율 67%이상을 유지하였다. 독일과 덴마크의 경우에는 양적 수준은 감소하였으나 질적 수준은 증가하였다.
- 2) 일본이 61.7%의 가장 높은 특허출원 점유율을 나타냈다. 미국, 일본, 유럽은 2000년을 기점으로 특허출원이 급격히 증가하였으며 한국은 2003년을 기점으로 특허출원이 급격하게 상승하였다.
- 3) 기술별 점유율에서 화석연료 수증기 개질기술은 일본과 미국의 경우 2000년도 초반까지 증가하였다가 이후 감소추세를 보였으며, 유럽과 한국은 그와 반대로 2000년도 초반까지 감소하다가 이후 증가추세를 보이고 있다. 광화학적 제조기술의 점유율은 1990년도 후반에 상대적으로 높았다가 2000년도에 들어서면서 감소하였으며 이후 비슷한 점유율을 유지하고 있다.
- 4) 한국의 경우 화석연료 수증기 개질기술과 전기분해 수소제조 기술은 발전기에, 생물학적 수소제조와 열화학적 수소제조 기술은 성장기에, 광화학적 수소제조 기술은 성숙기에 들어선 것으로 판단된다.
- 5) 일본과 미국의 경우, 화석연료 수증기 개질 기술은 성숙기에, 광화학적 수소제조 기술, 생물학적 수소제조 기술, 열화학적 수소제조 기술은 성장기에, 전기분해 수소제조 기술은 발전기에 들어선 것으로 판단된다.
- 6) 유럽의 경우 화석연료 수증기 개질 기술은 발전기에, 광화학적 수소제조, 생물학적 수소제조, 열화학적 수소제조 기술은 성숙기에, 전기분해 수소제조 기술은 퇴조기에 들어선 것으로 판단된다.
- 7) 미국 등록특허를 대상으로 한국의 특허건수, 영향력지수, 기술력지수의 3개 분야에 대하여 국제경쟁력을 비교해보면, 제조분야 전체에서 미국이 1위, 일본이 2위를 차지하고 있으며 한국은 독일과 함께 3~4위권을 차지하고 있다.
- 8) 타 국가의 특허출원이 주로 기업에 의해 이루어지는데 비해 한국은 상대적으로 연구기관과 대학의 참여가 높았다.
- 화석연료 개질기술의 경우 수증기 개질공정이 가장 상업화에 앞서 있다. 또한 전기분해 제조기술이 환경친화성, 효율성, 실용성 측면에서 유리한 기술로 판단된다.
- 광화학적 제조 기술에 대해서는 집중도에 비해 영향도가 낮고 일본은 집중도는 낮으나 영향력은 높게 나타나고 있다. 생물학적 제조기술은 미국이 집중도와 영향력 면에서 모두 높은 것으로 나타나고 수전해 제조기술은 일본과 미국은 집중도는 높으나 영향력이 낮게 나타났다. 생물학적 제조기술은 미국이 집중도와 영향력 면에서 모두 높은 것으로 나타나고 수전해 제조기술은 일본과 미국은 집중도는 높으나 영향력이 낮게 나타났다.
- 8에 나타내었다. 전체적으로는 일본이 점유율 61.7%로 가장 높고 그 다음으로 미국이 21.5%를 나타냈다. 일본이 거의 모든 기술 분야에서 가장 높은 점유율을 차지하고 있고 특히 열화학적 제조기술과 수전해 제조기술에 대한 특허 점유율은 각각 77.
후속연구
- 따라서 문헌에 보고된 자료를 분석하여 수소제조기술의 특성과 동향을 파악한다면 수소 사회의 조기진입을 위한 올바른 연구방향을 결정하는데 일조를 할 수 있을 것으로 판단된다. 이에 본 논문에서는 여러 가지 수소제조 기술의 특성을 조사분석하고, 제조기술에 따른 특허분석을 통하여 제조기술의 동향을 평가하였다.
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