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문제 정의
- 본 논문에서는 2000년도부터 2009년까지의 논문과 특허 데이터를 대상으로 과학계량학적 정보분석을 수행하여, LED 및 광분야의 R&D 패턴과 동향을 분석하고 미래 유망기술을 탐색하였다.
- 본 논문에서는 과학계량적 정보분석 방법을 활용하여 LED 및 광분야의 유망기술을 찾아내기 위하여 그림 1과 같은 절차를 수행했다.
제안 방법
- ‘00년~’04년과 ‘05~’09년도를 구분하여 유망키워드를 추출하고 IPC의 성장률을 기반으로 전략적 다이어그램을 작성하여 유망기술 영역을 도출하였다.
- LED 및 광기술은 타 산업과 기술적·산업적 연관성이 크고 타 산업에의 활용가능 범위도 광대하여 커다란 잠재력을 지닌 것으로 평가되는 산업군이다. LED 및 광기술 분야의 유망기술 탐색은 Web of Science에서 제공하는 SCIE 논문과 미국 특허청(USTPO)에 출원된 특허를 활용하고 각 분류에 해당하는 검색용 키워드를 조사하였다. 검색된 논문과 특허 데이터는 한국산업기술진흥원이 자체 개발한 정보분석 소프트웨어인 RADERSTM 를 활용하였다.
- 따라서 본 연구에서는 특정 학문영역에 제한된 저널에 기반하지 않은 개별 문헌단위로 데이터를 수집했다. 그리고 주제영역을 상세 분류한 기술체계도를 참고하여 각 세부 분류별로 검색용 키워드를 조사하였고, 이를 토대로 검색식을 작성하여 세부 기술별로 논문과 특허를 검색했다.
- 데이터의 신뢰도를 높이기 위해 LED 및 광분야 기술체계도(한국산업기술진흥원 통합기술청사진)를 참고하여, 표 1과 같이 각 소분류별로 검색용 키워드를 조사하여 검색식을 작성, 데이터를 수집하였다. 논문은 주제를 검색조건으로, 특허는 명칭, 요약(Abstract), 청구1항을 검색조건으로 하여 문헌 검색을 하였다. 2000년 1월 1일부터 2009년 9월 30일까지 발간된 71,140건의 논문과 17,685건의 특허의 서지정보가 수집되었다.
- 본 연구의 데이터는 2000년부터 2009년 9월까지 Web of Science의 SCIE 저널에 수록된 논문과, WIPS가 제공하는 미국특허청(USTPO)에 등록된 특허DB에서 구성되었다. 데이터의 신뢰도를 높이기 위해 LED 및 광분야 기술체계도(한국산업기술진흥원 통합기술청사진)를 참고하여, 표 1과 같이 각 소분류별로 검색용 키워드를 조사하여 검색식을 작성, 데이터를 수집하였다. 논문은 주제를 검색조건으로, 특허는 명칭, 요약(Abstract), 청구1항을 검색조건으로 하여 문헌 검색을 하였다.
- 본 연구에서는 과학계량학(Scientometrics)을 활용하여 LED 및 광기술의 기술 및 산업동향과 유망기술을 분석했다. LED 및 광기술은 타 산업과 기술적·산업적 연관성이 크고 타 산업에의 활용가능 범위도 광대하여 커다란 잠재력을 지닌 것으로 평가되는 산업군이다.
- 본론에서 새로이 등장하여 주목받는 기술을 유망기술로 정의하고, 논문과 특허 데이터에서 추출한 키워드 및 IPC의 출현건수로 ‘성장률’을 계산하여 전략적 다이어그램을 작성하여 유망기술 탐색결과를 제시하였다.
- 분석시 발생되는 단어의 누락 및 중복을 방지하기 위해 키워드간의 유사어, 단·복수형, 넓은 의미의 단어 등을 동일한 건으로 처리하는 클린징하는 작업을 실시하였다.
- 이때 각 영역을 구분하는 기준은 키워드 성장률과 키워드 출현 건수의 평균을 적용하였다.
- 이렇게 작성된 전략적 다이어그램 상의 유망영역에 해당되는 키워드들을 유망기술로 탐색한다. 이 때 유망영역에 해당되는 키워드는 전체 출현 건수는 적지만 최근 몇 년 동안 키워드 성장률이 높은 키워드를 의미한다.
- 키워드 수집 단계에서 클렌징이 완료된 데이터로 유망 기술 탐색을 위한 전략적 다이어그램을 작성한다.
- 표 5는 전체 영역에 대한 분석을 보다 세밀하게 수행하기 위해 LED 대분류별(LED조명, 광융합, LED광소자)로 전략적 다이어그램을 그려 유망 IPC를 도출하였다. LED 및 광기술 전 분야의 전체영역 성장률과 유망영역 성장률을 비교해보면, LED조명 군의 경우 전체 영역 성장률이 가장 높았고, 유망영역의 성장률이 가장 높은 분야는 광융합 군으로 나타났다.
대상 데이터
- 논문은 주제를 검색조건으로, 특허는 명칭, 요약(Abstract), 청구1항을 검색조건으로 하여 문헌 검색을 하였다. 2000년 1월 1일부터 2009년 9월 30일까지 발간된 71,140건의 논문과 17,685건의 특허의 서지정보가 수집되었다.
- 따라서 본 연구에서는 특정 학문영역에 제한된 저널에 기반하지 않은 개별 문헌단위로 데이터를 수집했다. 그리고 주제영역을 상세 분류한 기술체계도를 참고하여 각 세부 분류별로 검색용 키워드를 조사하였고, 이를 토대로 검색식을 작성하여 세부 기술별로 논문과 특허를 검색했다.
- 서지정보가 수집되면 다음으로 동시단어분석의 가장 중요한 요소인 키워드를 수집한다. 본 연구에서 동시단어 분석에 사용할 키워드로 논문 데이터의 경우 논문의 저자가 요약(Abstract)에 등록한 저자 키워드를, 특허 데이터의 경우 8자리의 계층적 기술분류체계인 IPC를 사용한다. 특허의 경우 IPC가 각국의 특허간 지식흐름을 파악할 때 유용한 키워드 역할을 하지만, IPC 6자리, 혹은 8자리를 사용할 경우 복잡성이 너무 증가할 수 있기 때문에, 본 연구에서는 IPC 서브클래스에 해당하는 IPC코드 4자리만 사용했다[6].
- 본 연구의 데이터는 2000년부터 2009년 9월까지 Web of Science의 SCIE 저널에 수록된 논문과, WIPS가 제공하는 미국특허청(USTPO)에 등록된 특허DB에서 구성되었다. 데이터의 신뢰도를 높이기 위해 LED 및 광분야 기술체계도(한국산업기술진흥원 통합기술청사진)를 참고하여, 표 1과 같이 각 소분류별로 검색용 키워드를 조사하여 검색식을 작성, 데이터를 수집하였다.
- 수집된 데이터의 분석 가능한 서지정보는 논문의 경우 제목, 저자, 내용 요약, 저자 키워드, 저자 소속기관, 저자국적, 수록된 저널명, 발표년도, 인용횟수 등이고, 특허의 경우 명칭, 출원인, 출원인 국적, IPC, 청구항, 출원년도, 공개년도 등이다.
- 우선 ‘새로 등장한 기술’을 찾기 위해 최근 2년간 새롭게 등장한 키워드를 검색한다.
- 이 때 유망영역에 해당되는 키워드는 전체 출현 건수는 적지만 최근 몇 년 동안 키워드 성장률이 높은 키워드를 의미한다. 키워드 성장률이 높은 순으로 정리하고 이들 중 키워드 출현 건수가 적은 키워드들을 최종 유망기술로 선정한다.
이론/모형
- LED 및 광기술 분야의 유망기술 탐색은 Web of Science에서 제공하는 SCIE 논문과 미국 특허청(USTPO)에 출원된 특허를 활용하고 각 분류에 해당하는 검색용 키워드를 조사하였다. 검색된 논문과 특허 데이터는 한국산업기술진흥원이 자체 개발한 정보분석 소프트웨어인 RADERSTM 를 활용하였다. 그리고 논문 키워드와 저자의 소속기관, 특허 출원인에 대해서는 키워드 정제(keyword cleansing) 작업이 수행되었다.
성능/효과
- LED 및 광분야는 미국, 일본, 독일 등이 선도하고 있었으나 중국, 한국, 대만이 후발주자로 진입하면서 기술 격차를 줄여나가고 있었다. 12개 중분류 중에서 조명시스템, 제어시스템, 장비 분야에서 활발한 논문과 특허 활동이 나타났으며, 특허의 경우 조명시스템과 기구시스템 분야에서 가장 높은 증가를 보였다. 전략적 다이어그램에 따라 산출된 유망영역은 ‘사진제판법에 의한 패턴화 표면의 제조기술’, ‘플라스틱의 성형 기술’ 등의 광융합 기술, ‘금석베릴륨, 마그네슘, 알루미늄’ 등의 광소자 기술 등이 도출되었다.
- 표 5는 전체 영역에 대한 분석을 보다 세밀하게 수행하기 위해 LED 대분류별(LED조명, 광융합, LED광소자)로 전략적 다이어그램을 그려 유망 IPC를 도출하였다. LED 및 광기술 전 분야의 전체영역 성장률과 유망영역 성장률을 비교해보면, LED조명 군의 경우 전체 영역 성장률이 가장 높았고, 유망영역의 성장률이 가장 높은 분야는 광융합 군으로 나타났다.
- 표 6에서 보면 광융합 분야의 IPC 유망영역을 보면 다양한 분류의 기술군이 섞여 있는 것을 알 수 있는데, 그 중에서도 가장 높은 성장률을 보인 IPC는 G03F이다. LED광소자 분야의 유망 IPC는 1건이 도출되었는데, 마그네슘, 알루미늄 등의 금속화합물을 이용한 기술로서 0.45의 성장률을 보였다.
- 표 2는 ‘00년~’04년간의 유망영역에 포함된 키워드 282건 중 성장률이 높은 상위 50건의 키워드이다. 가장 성장률이 높은 키워드는 2 PHOTON ABSORPTION, HOLE MOBILITY, MICROSTRUCTURED FIBERS 등으로 나타났다.
- 첫째, 특정 시점의 이전보다 이후에 의미적으로 더 풍부해지는 것으로, 새롭게 등장한 주제와 동시출현하는 키워드의 수가 증가한다. 둘째, 해당 개념 혹은 주제와 연관된 항목(문헌)의 수가 증가함에 따라 출현 빈도가 더 높아진다.
- 표 3은 지난 5년간 LED 및 광분야에 새로이 등장하여 주목받는 키워드 상위 50건이다. 상위 50건 중 가장 성장률이 높은 키워드는 Acetylcholinesterase, Enhanced emission, Internal charge transfer 등으로 나타났다.
- 분석시 발생되는 단어의 누락 및 중복을 방지하기 위해 키워드간의 유사어, 단·복수형, 넓은 의미의 단어 등을 동일한 건으로 처리하는 클린징하는 작업을 실시하였다. 이 결과 중복되어진 단어를 제외하면 125,323개의 저자 키워드와 21,352개의 소속기관 키워드가 최종적으로 도출되었다.
- 저장된 서지정보에서 키워드를 추출한 결과, 저자 키워드에 대해서는 총 130,350개의 키워드가 검출되었고, 소속기관 키워드는 총 92,436개가 검출되었다.
- 전략적 다이어그램에 따라 산출된 유망영역은 ‘사진제판법에 의한 패턴화 표면의 제조기술’, ‘플라스틱의 성형 기술’ 등의 광융합 기술, ‘금석베릴륨, 마그네슘, 알루미늄’ 등의 광소자 기술 등이 도출되었다.
- 그림 5와 그림 6은 각 중분류의 논문과 특허의 변화 양상을 그린 것이다. 전체 기술분류 중 학술 연구활동이 가장 활발하게 일어나는 부문은 조명시스템, 제어시스템, 장비 순으로 나타났고, 해당부문의 특허 출원건수도 모두 높게 나타났다. 차세대 광응용기술과 나노 광응용기술은 기술체계도 상에서 광융합군에 속하는데, 이 부문에서는 저조한 특허건수와는 대조적으로 학술적으로는 활발히 연구가 이루어지고 있음을 알 수 있었다.
- “새롭게 주목받는 기술”은 다음과 같은 두 가지 주요 특성을 가진다[8]. 첫째, 특정 시점의 이전보다 이후에 의미적으로 더 풍부해지는 것으로, 새롭게 등장한 주제와 동시출현하는 키워드의 수가 증가한다. 둘째, 해당 개념 혹은 주제와 연관된 항목(문헌)의 수가 증가함에 따라 출현 빈도가 더 높아진다.
- 논문의 경우 나노 광응용기술의 소폭 증가를 제외하고는 그 외 모든 부문에 있어 급격한 양적변화는 보이지 않았다. 특허의 경우 조명시스템과 기구시스템에서 증가추세가 두드러지게 나타났고, 정보통신용 광소자기술과 차세대 광응용기술에서는 거꾸로 특허건수의 감소추세를 볼 수 있었다.
후속연구
- 본 연구는 특정 기술분야의 타당성과 객관성이 부여된 근거를 제공할 수 있기 때문에 현재의 전문가회의(Peer review)방식을 보완하는 R&D기획의 도구로 매우 유용할 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 이를 통해 유망기술을 체계적으로 발굴할 수 있고 그 결과를 활용하여 R&D 사업에 대한 자원배분의 효율성을 제고할 수 있을 것이다.
- 본 연구는 특정 기술분야의 타당성과 객관성이 부여된 근거를 제공할 수 있기 때문에 현재의 전문가회의(Peer review)방식을 보완하는 R&D기획의 도구로 매우 유용할 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 이를 통해 유망기술을 체계적으로 발굴할 수 있고 그 결과를 활용하여 R&D 사업에 대한 자원배분의 효율성을 제고할 수 있을 것이다.
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