[논문]특허(特許)와 논문(論文)으로 본 폐(廢) 디스플레이 재활용(再活用) 기술(技術) 동향(動向)

이성규; 이찬기; 홍현선; 조영주; 조봉규

doi:10.7844/kirr.2012.21.3.065

초록
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디스플레이는 액정 디스플레이(LCD), 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED) 등 여러 종류가 있다. 경제적, 효율적 관점에서 폐 디스플레이의 재활용 기술은 폭넓게 연구되어 왔다. 본 연구에서는 폐 디스플레이의 재활용 기술에 대한 특허와 논문을 분석하였다. 분석범위는 1980년~2011년까지의 미국, 유럽연합(EU), 일본, 한국의 등록/공개된 특허와 SCI 논문으로 제한하였다. 특허와 논문은 키워드를 사용하여 수집하였고, 기술의 정의에 따라 필터링하였다. 특허와 논문의 동향은 연도, 국가, 기업, 기술에 따라 분석하여 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

There are several kinds of displays such as liquid crystal display (LCD), cathode ray tube (CRT), plasma display panel(PDP), light emitting diode (LED), organic light emitting diode (OLED), etc. Nowadays, recycling technologies of waste displays have been widely studied from economy and efficiency p...

There are several kinds of displays such as liquid crystal display (LCD), cathode ray tube (CRT), plasma display panel(PDP), light emitting diode (LED), organic light emitting diode (OLED), etc. Nowadays, recycling technologies of waste displays have been widely studied from economy and efficiency points of view. In this paper, patents and literature on the recycling technologies of the waste displays have been comprehensively analyzed. The search was limited to the open patents of USA (US), European Union (EU), Japan (JP), and Korea (KR) and SCI journals published from 1980 to 2011. Patents and journals were systematically compiled and collected using key-words search and filtered by pre-set filtering criteria. The trends of the patents and journals were thus analyzed according to the years, countries, companies, and technologies.

주제어

AI 본문요약
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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, 연구내용의 중복 수행을 사전에 막아주는 역할을 한다. 이에 본 연구 논문에서는 폐 디스플레이 재활용 기술에 대하여 일본, 미국, EU 그리고 한국의 특허 정보와 논문정보를 분석함으로써 기술 동향을 파악하고자 하였다.

제안 방법

(PVC)와 같은 염소화제를 이용하여 인듐을 회수하는 논문을 발표하였다. 중국과학원의 Chen M.
DB구축은 폐 디스플레이 재활용 기술과 관련된 키워드의 조합으로 조사되었으며, Table 2와 같이 파쇄, 해체, 분리선별을 위한 전처리(preprocessing), 유가 금속 회수(recovery), 유해물질 정제 및 무해화(harmless), 회수된 유가 자원 소재화 기술(Technology of materials)등 4개의 기술 분야로 나누어 분석하였다.

대상 데이터

본 논문에서는 1980년 01월 ~ 2011년 10월까지의 기간에 등록 또는 공개된 특허와 발표된 SCI 논문을 수집 대상으로 하였으며 Table 1과 같은 검색 DB를 사용하여 진행하였다. 논문은 Scopus DB^가)를 사용하였으며 특허는 Wips DB^나)를 사용하여 한국, 미국, 일본, EU, PCT 특허로 제한하였다. 본 연구에서는 검색된 특허 431건과 논문 174건의 raw data를 초록 및 요약문을 검토하여 노이즈 제거 후, 선정된 특허 266건과 논문 79건을 대상으로 분석하였다.
특허동향을 살펴보면 1994년~2001년 구간에서 대부분의 특허가 출원되었으며 2003년 이후에는 특허가 출원되고 있지 않다. 논문의 경우, 2008년까지 5건 이하였으나 이후 급격한 증가세를 보이며 2009년에 5건을 발표하였다.
디스플레이(CRT, PDP, LCD, LED 등) 재활용 기술 관련 특허와 논문을 분석하려면 관련된 모든 특허와 논문을 검색하여 분석하는 것이 이상적이지만 모든 것을 수집하는 데는 한계가 있으므로 우선 자료의 검색 범위를 설정할 필요가 있다. 본 논문에서는 1980년 01월 ~ 2011년 10월까지의 기간에 등록 또는 공개된 특허와 발표된 SCI 논문을 수집 대상으로 하였으며 Table 1과 같은 검색 DB를 사용하여 진행하였다. 논문은 Scopus DB^가)를 사용하였으며 특허는 Wips DB^나)를 사용하여 한국, 미국, 일본, EU, PCT 특허로 제한하였다.
논문은 Scopus DB^가)를 사용하였으며 특허는 Wips DB^나)를 사용하여 한국, 미국, 일본, EU, PCT 특허로 제한하였다. 본 연구에서는 검색된 특허 431건과 논문 174건의 raw data를 초록 및 요약문을 검토하여 노이즈 제거 후, 선정된 특허 266건과 논문 79건을 대상으로 분석하였다.

성능/효과

국가별로는 일본이 주도하고 있으며 한국은 4위권으로 나타나고 특허와 논문이 각각 14건, 2건으로 일본에 비해 격차가 크게 나타나고 있는 것으로 보이며, 주요 출원인 및 주요 기관으로는 Panasonic, Sharp, Sony, Montpellier 2대학, Modena e Reggio Emilia대학 등으로 조사되었다. 기술별로는 전처리 기술이 높은 점유율을 보이며 한국은 전처리, 소재화, 회수, 무해화 순으로 조사되었다.
논문 발표의 경우, 2000년대 이후 발표 건수가 증가하는 경향을 보이며 본격적인 논문활동이 이루어진 것으로 나타났다. 논문이 증가세를 보이기 시작한 2001년부터 2008년까지 프랑스의 Montpellier 2대학과 이탈리아의 Modena e Reggio Emilia대학은 각각 8건의 논문을 발표한 것으로 나타났으며, 2009년 이후 발표된 논문을 살펴보면 대만의 국립 Kaohsiung 응용과기대학과 중국과학원(Chinese Academy of Sciences) 등의 논문발표건수가 높은 것으로 나타났다.
논문 발표의 경우, 2000년대 이후 발표 건수가 증가하는 경향을 보이며 본격적인 논문활동이 이루어진 것으로 나타났다. 논문이 증가세를 보이기 시작한 2001년부터 2008년까지 프랑스의 Montpellier 2대학과 이탈리아의 Modena e Reggio Emilia대학은 각각 8건의 논문을 발표한 것으로 나타났으며, 2009년 이후 발표된 논문을 살펴보면 대만의 국립 Kaohsiung 응용과기대학과 중국과학원(Chinese Academy of Sciences) 등의 논문발표건수가 높은 것으로 나타났다.
반면 논문의 경우, 특허에서는 조사되지 않은 프랑스의 Montpellier 2대학이 9건으로 가장 많은 논문을 발표하였으며 그 뒤로 이탈리아의 Modena e Reggio Emilia대학이 8건의 논문을 발표하였다. 상위 10위 중 이탈리아국적 소속 기관이 5개 기관으로 가장 많았으며 대만국적 소속 기관이 3개 기관, 프랑스, 중국국적 소속 기관이 각 1개 기관으로 나타났고 논문 역시 한국국적 기관은 보이지 않는다.
특허 및 논문의 기술별 건수를 살펴보면 금속회수 기술이 77건으로 가장 많았으며 액정회수 기술이 21건으로 나타났다.
출원인 및 저자 국적별 특허와 논문건수를 비교해보면 논문의 경우, 이탈리아, 대만 등에서 소재화 기술이 높은 점유율을 나타낸다. 특허의 경우, 일본은 전처리, 회수, 무해화 기술에서 높은 점유율을 보이는 것으로 나타났다. 이를 Table 4에 정리하였다.

후속연구

우리나라는 디스플레이 제품에 대한 세계 최고기술 보유 및 세계 최대 공급국임에도 불구하고 국내의 재활용 인프라 미비로 인해서 플라스틱 케이스와 금속 프레임 등의 일부 부품을 제외하고는 전량 소각 처리하고 있는 실정이다. 그러므로 디스플레이의 구성비는 작으나 고가의 희소금속 자원을 다량 함유하고 있는 액정 패널 및 백라이트 유닛의 효과적 처리 및 재활용을 환경 친화적이고 효율적으로 수행하는데 필요한 선택적 분리, 분해 기술 및 최적의 회수 기술 개발이 필요하다.
외국에서도 디스플레이를 재활용하기보다는 환경문제의 해결차원에서 처리하고 있는 경우가 대부분이나, 일본과 유럽연합 (EU)의 경우 디스플레이에서 고가의 희토류 형광체 물질을 재 자원화하는 연구개발을 국가차원에서 시작하고 있다. 이처럼 재활용 선진국에서 경제성을 확보할 수 있는 재활용 공정을 개발하는 연구가 선도적으로 이루어지고 있으며, 향후 폐 디스플레이 제품의 대량 발생에 대비하여 국내에서도 연구 개발 및 상용화가 시급히 준비되어야 한다.¹⁾

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전자 디스플레이는 무엇인가?	전자 디스플레이(또는 간략히 디스플레이)는 TV, 컴퓨터, 휴대폰 등에 사용되어 전기적 신호를 사람이 인지 가능한 형태로 표시해 주는 화면표시장치이다. 디스플레이는 크게 브라운관으로 알려진 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)와 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diodes) 등의 평판디스플레이(FPD: Flat Panel Display)로 나뉠 수 있다.
	폐 디스플레이 재활용 분야의 특허 및 논문의 기술별 건수의 분류는?	특허 및 논문의 기술별 건수를 살펴보면 전처리 기술이 202건으로 가장 많았으며 회수 기술이 88건, 자원 소재화 기술이 48건, 유해물질 정제 및 무해화 기술은 31건으로 나타났다.
	전자 디스플레이는 어떻게 나뉘는가?	전자 디스플레이(또는 간략히 디스플레이)는 TV, 컴퓨터, 휴대폰 등에 사용되어 전기적 신호를 사람이 인지 가능한 형태로 표시해 주는 화면표시장치이다. 디스플레이는 크게 브라운관으로 알려진 음극선관(CRT: Cathode Ray Tube)와 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diodes) 등의 평판디스플레이(FPD: Flat Panel Display)로 나뉠 수 있다.1)

참고문헌 (4)

홍현선, 공만식, 이성규, 강홍윤 2010: "폐 디스플레이 전자제품 재활용 현황과 기술 전망", 공업화학전망, 311, pp. 10-19.
유경근, 이재천, 정진기, 강경석 2009: "특허검색에 의한 폐전기.전자기기 재활용 기술 동향", 한국자원리싸이클링학회지, 814, pp. 70-81.
Li J., Gao S., Duan H., Liu L. 2009: "Recovery of valuable materials from waste liquid crystal display panel", Waste Management, 29, pp. 2033-2039.

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Park K.-S., Sato W., Grause G., Kameda T., and Yoshioka T. 2009: "Recovery of indium from $In_2O_3$ and liquid crystal display powder via a chloride volatilization process using polyvinyl chloride, Thermochimica Acta", 493, pp. 105-108.

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