특허(特許)와 논문(論文)으로 본 폐인쇄회로기판(廢印刷回路基板) 재활용(再活用) 기술(技術) 동향(動向) Trend on the Recycling Technologies for waste Printed Circuit Boards Waste by the Patent and Paper Analysis원문보기
일반적으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)은 다양한 종류의 플라스틱에 세라믹과 금속 성분이 복합적으로 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 환경적인 보호뿐만 아니라 자원의 재활용의 관점에서 PCB 스크랩으로부터 금속 성분을 분리해내는 것은 중요하다. 본 연구에서는 PCB의 재활용 기술에 대한 특허와 논문을 분석하였다. 분석 범위는 1980년~2011년까지의 미국, 유럽연합, 일본, 한국 등 다양한 나라의 등록/공개된 특허와 SCI 논문으로 제한하였다. 특허와 논문은 키워드를 사용하여 수집하였고, 기술의 정의에 의해 필터링 하였다. 특허와 논문의 동향은 연도, 국가, 기업, 기술에 따라 분석하여 나타내었다.
일반적으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)은 다양한 종류의 플라스틱에 세라믹과 금속 성분이 복합적으로 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 환경적인 보호뿐만 아니라 자원의 재활용의 관점에서 PCB 스크랩으로부터 금속 성분을 분리해내는 것은 중요하다. 본 연구에서는 PCB의 재활용 기술에 대한 특허와 논문을 분석하였다. 분석 범위는 1980년~2011년까지의 미국, 유럽연합, 일본, 한국 등 다양한 나라의 등록/공개된 특허와 SCI 논문으로 제한하였다. 특허와 논문은 키워드를 사용하여 수집하였고, 기술의 정의에 의해 필터링 하였다. 특허와 논문의 동향은 연도, 국가, 기업, 기술에 따라 분석하여 나타내었다.
It is generally well known that PCB (Printed Circuit Board) is an electric component assembled by various metals mixed with plastics and ceramics. Accordingly, it is very important to extract metallic components from used PCBs from the point of view of recycling of used resources as well as an envir...
It is generally well known that PCB (Printed Circuit Board) is an electric component assembled by various metals mixed with plastics and ceramics. Accordingly, it is very important to extract metallic components from used PCBs from the point of view of recycling of used resources as well as an environmental protection. In this paper, patents and paper on the recycling technologies of PCB were analyzed. The range of search was limited in the open patents of USA (US), European Union (EP), Japan (JP), Korea (KR) and SCI journals from 1980 to 2011. Patents and journals were collected using key-words searching and filtered by filtering criteria. The trends of the patents and journals was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.
It is generally well known that PCB (Printed Circuit Board) is an electric component assembled by various metals mixed with plastics and ceramics. Accordingly, it is very important to extract metallic components from used PCBs from the point of view of recycling of used resources as well as an environmental protection. In this paper, patents and paper on the recycling technologies of PCB were analyzed. The range of search was limited in the open patents of USA (US), European Union (EP), Japan (JP), Korea (KR) and SCI journals from 1980 to 2011. Patents and journals were collected using key-words searching and filtered by filtering criteria. The trends of the patents and journals was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.
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문제 정의
연구에 앞서, 특허/논문 분석에 의한 기술동향 파악은 기존에 수행되었던 관련기술의 연구내용뿐만 아니라, 향후 연구의 방향을 설정하는데 중요한 자료로 활용되고 있으며, 연구내용이 중복되는 것을 사전에 막아주는 역할을 한다. 이에 본 연구에서는 PCB 재활용 기술에 대하여 일본, 미국, 유럽 그리고 한국의 특허정보와 논문정보를 분석함으로서 기술의 동향을 파악하고자 하였다.
제안 방법
DB구축은 PCB 재활용 기술과 관련된 키워드의 조합으로 조사되었으며, Table 2와 같이 전처리, 금속회수, 수지회수, 무해화 기술 등 4개의 기술 분야로 나누어 분석하였다.
대상 데이터
본 논문에서는 2011년 10월까지 출원 공개된 한국, 일본, 유럽 및 미국특허 및 논문을 수집 대상으로 하였으며 Table 1과 같은 검색 DB를 사용하여 진행하였다. 논문은 Scopus DB를 사용하였으며 특허는 Wips DB를 사용하여 한국, 미국, 일본, 유럽연합, PCT특허로 제한하였다. 본 연구에서는 검색된 특허와 논문의 초록 및 요약문을 검토하여 선정된 특허 207건과 논문 190건을 대상으로 분석하였다.
특허의 경우 1995년~2000년 구간에서 6건 특허를 출원하였으며 총 7건의 특허가 출원되었다. 논문의 경우 2008년부터 논문이 발표되어 총 4건의 논문이 발표되었다.
PCB 재활용 기술 관련 특허와 논문을 분석하기 위하여 관련된 모든 특허와 논문을 검색하여 분석하는 것이 이상적이지만 모든 것을 수집하는 데는 한계가 있으므로 우선자료의 검색 범위를 설정할 필요가 있다. 본 논문에서는 2011년 10월까지 출원 공개된 한국, 일본, 유럽 및 미국특허 및 논문을 수집 대상으로 하였으며 Table 1과 같은 검색 DB를 사용하여 진행하였다. 논문은 Scopus DB를 사용하였으며 특허는 Wips DB를 사용하여 한국, 미국, 일본, 유럽연합, PCT특허로 제한하였다.
논문은 Scopus DB를 사용하였으며 특허는 Wips DB를 사용하여 한국, 미국, 일본, 유럽연합, PCT특허로 제한하였다. 본 연구에서는 검색된 특허와 논문의 초록 및 요약문을 검토하여 선정된 특허 207건과 논문 190건을 대상으로 분석하였다.
성능/효과
따라서 폐 전자스크랩이 처리과정 없이 폐기되거나 소각되는 경우, 환경적인악영향은 물론 스크랩 내의 유가금속 및 고가의 귀금속의 경제적인 손실을 가져오게 된다.1) 지속적인 전자산업의 발전과 함께 자원이 빈곤한 우리의 현실 등을 감안할 때 이러한 폐 전자스크랩 및 PCB에서 희유금속 등 의회수가 가져오는 부가가치는 매우 크다고 할 수 있다.2)
국가별로는 일본이 주도하고 있으며 한국은 3위권으로 나타나며 특허와 논문이 각각 30건, 11건으로 일본에 비해 격차가 크게 나타나고 있는 것으로 나타났으며 주요 출원인 및 주요 기관으로는 Panasonic, NEC Corp, Shanghai Jiao Tong 대학, Tsinghua 대학 등으로 조사되었다. 기술별로는 전 처리 기술이 높은 점유율을 보이며 한국은 금속회수, 전 처리, 수지회수, 무해화 순으로 조사되었다.
출원인 및 저자 국적별 특허와 논문건수를 비교해보면 특허의 경우 일본이 모든 기술에서 높은 점유율을 보이는 것으로 나타났다. 논문의 경우 중국이 모든 기술에서 높은 점유율을 보이는 것으로 나타났다. 이를Table 4에 정리하였다.
반면 논문의 경우 특허에서는 조사되지 않은 중국의 Shanghai Jiao Tong 대학이 29건으로 가장 많은 논문을 발표하였으며 그 뒤로 Tsinghua 대학이 17건의 논문을 발표하였다. 상위 10위 중 중국국적 소속 기관이 6개 기관으로 가장 많았으며 한국, 브라질, 미국, 인도국적 소속 기관이 각각 1개 기관으로 나타났다.
출원인 및 저자 국적별 특허와 논문건수를 비교해보면 특허의 경우 일본이 모든 기술에서 높은 점유율을 보이는 것으로 나타났다. 논문의 경우 중국이 모든 기술에서 높은 점유율을 보이는 것으로 나타났다.
특허 및 논문의 기술별 건수를 살펴보면 건식 기술이 91건으로 가장 많았으며 습식 기술이 43건, 건/습식 혼합 기술이 8건으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PCB 재활용 분야의 특허 및 논문의 기술별 건수는?
특허 및 논문의 기술별 건수를 살펴보면 전 처리 기술이 200건으로 가장 많았으며 금속회수 기술이 140건, 수지회수 기술이 92건, 무해 화 기술은 10건으로 나타났다.
폐 전자스크랩이 처리과정 없이 폐기되거나 소각되는 경우 어떤 피해를 입게되는가?
전자 스크랩은 가정용 전자 제품으로부터 산업용 전자, 정보통신용 장비에 이르기까지 광범위하게 분류되며 그 부속 산물로서 갖가지 유가금속과 다양한 타입의 플라스틱, 세라믹 등을 내포하고 있다. 따라서 폐 전자스크랩이 처리과정 없이 폐기되거나 소각되는 경우, 환경적인악영향은 물론 스크랩 내의 유가금속 및 고가의 귀금속의 경제적인 손실을 가져오게 된다.1) 지속적인 전자산업의 발전과 함께 자원이 빈곤한 우리의 현실 등을 감안할 때 이러한 폐 전자스크랩 및 PCB에서 희유금속 등 의회수가 가져오는 부가가치는 매우 크다고 할 수 있다.
PCB 재활용 기술의 연도별 특허출원 동향은?
1983년 PCB 재활용 기술 관련 논문이 처음으로 발표되었으며 1984년에는 특허가 처음으로 출원되었다. 1992년부터 본격적으로 특허가 출원되어 1999년까지 상승하고 있으며 2000년 이후에는 감소하고 있다. 가장 활발한 특허활동을 보인 1999년에는 Matsushita Electric(현 Panasonic)이 PCB 재활용 기술에 관한 특허 14건을 출원한 것으로 나타났다. 2009년 이후 구간에서 특허수가 감소하는 경향을 보이는 것은 미공개 또는 심사 중인 데이터에 의한 것으로 판단되며 이를 감안한다면 특허출원은 지속적으로 증가세를 보일 것으로 예상된다.
참고문헌 (6)
김병수, 이재천, 정진기, 2009 : 폐전기전자기기 스크랩으로부터 귀금속 및 유가금속 회수를 위한 건식공정 기술현황, 자원리싸이클링, 18(4), pp.14-23.
남혜숙, 2008: 유가 금속 회수를 위한 PCB 스크랩의 건식처리기술, 인하대학교 일반대학원 금속공학과 석사학위논문.
유경근, 이재천, 정진기, 강경석, 2009 : 특허검색에 의한 폐전기.전자기기 재활용 기술 동향, 자원리싸이클링, 18(4), pp. 70-81.
Xiu F.-R., Zhang F.-S., 2009 : Electrokinetic recovery of Cd, Cr, As, Ni, Zn and Mn from waste printed circuit boards: Effect of assisting agents, Journal of Hazardous Materials, 170, pp.191-196.
Zhang X., Li X., Cao H., Zhang Y., 2010 : Separation of copper, iron (III), zinc and nickel from nitrate solution by solvent extraction using LK-C2, Separation and Purification Technology, 70, pp. 306-313.
Havlik T., Orac D., Petranikova M., Miskufova A., Kukurugya F., Takacova Z., 2010 : Leaching of copper and tin from used printed circuit boards after thermal treatment, Journal of Hazardous Materials, 183, pp.866-873.
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