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문제 정의
- 궁극적으로 특허 및 특허 정보 분석은 연구개발의 활용도를 높이는데 결정적인 역할을 한다. 본 연구에서는 국내 희소 금속 소재 제조 기술의 특허 정보 분석을 통해 기술 개발 동향 및 변화 추이를 파악하고자 하였다.
제안 방법
- 1980년부터 2013년까지의 희소 금속 소재 제조 기술에 관한 특허 분석을 통해 관련 기술 개발 추이 및 동향을 분석하였고, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 검색 방법은 한글 및 국제 특허 분류를 혼용 검색하였고, 이때 사용된 검색식은 표 4로 정리하였다. 또한 표 4의 핵심 검색어를 조합하여 기술 분야 별로 분류하고, 검색한 결과 중에서 중복 검색된 특허 및 공개 특허와 등록 특허의 중복을 검토하여 8,814건을 추출하였다. 마지막으로 특허의 발명 명칭, 요약 및 청구항을 검토하여 본 분석 대상인 희소 금속에 관한 유효 특허 2,162건을 선별하였다.
- 본 특허 동향 분석에서는 대체·저감, 제조장치 기술을 추가 분류하였고, 희소 금속의 제련·정련, 고순도화, 소재화, 회수 및 재활용 기술과 함께 분석 대상을 한정하였다.
- 유효 특허의 연도별 출원 동향 분석을 통해 희소금속소재 제조 기술의 현황을 알아보고자 하였으며, 그 결과를 그림 2에 나타내었다. 우리나라에 출원된 희소 금속 관련 특허는 소재화와 회수·재활용 분야를 중심으로 출원 활동이 활발하게 진행되고 있으며, 2010년 후반 들어서 제련·정련, 고순도화 분야의 출원 건수가 소폭으로 증가하였다.
- 마지막으로 특허의 발명 명칭, 요약 및 청구항을 검토하여 본 분석 대상인 희소 금속에 관한 유효 특허 2,162건을 선별하였다. 최종 선별된 유효 특허는 기술 분야별로 정리하여 표 5에 나타내었으며, 각 부분별 특허 건수, 점유율, 기술 수준 비교 등의 특허 정보 분석을 실시하였다.
대상 데이터
- 또한 표 4의 핵심 검색어를 조합하여 기술 분야 별로 분류하고, 검색한 결과 중에서 중복 검색된 특허 및 공개 특허와 등록 특허의 중복을 검토하여 8,814건을 추출하였다. 마지막으로 특허의 발명 명칭, 요약 및 청구항을 검토하여 본 분석 대상인 희소 금속에 관한 유효 특허 2,162건을 선별하였다. 최종 선별된 유효 특허는 기술 분야별로 정리하여 표 5에 나타내었으며, 각 부분별 특허 건수, 점유율, 기술 수준 비교 등의 특허 정보 분석을 실시하였다.
- 특허 검색 및 분석에 사용된 DB는 KIPRIS이고, 표 3와 같이 1980년 01월부터 2013년 05월 사이에 출원된 한국 특허 중에서 희소 금속 소재에 관한 특허를 분석 범위로 하였다. 검색 방법은 한글 및 국제 특허 분류를 혼용 검색하였고, 이때 사용된 검색식은 표 4로 정리하였다.
- 한편, 특허 출원인별 특허 건수 분석을 통해 우리나라에서 해당 기술 개발에 주력하고 있는 연구 주체를 파악할 수 있다(그림 3). 희소 금속 관련 특허를 다수 출원하고 있는 출원인으로는 한국 지질 자원 연구원, 포항 산업 과학 연구원, [주]포스코, 한국 과학 기술 연구원, 에보니크 데구사 게엠베하, 로디아 쉬미 등인 것으로 나타났다. 국내다출원 출원인들은 회수·재활용이나 제련·정련 분야의 출원 점유율이 상대적으로 높은 반면, 해외 출원인인 에 보니크 데구사 게엠베하와 로디아 쉬미는 소재화 분야의 특허 출원에 집중하고 있는 것으로 나타났다.
이론/모형
- 희소 금속 소재 제조기술의 분류는 2007년 이전의 특허 동향 분석에서 제시한 기술분류[2]를 사용하였다. “희소금속 제련”은 광물이나 혹은 이를 대체할 자원(스크랩, 제련 부산물 등)으로 여러 복잡한 공정을 조합·적용하여 산업적으로 쓰이는 기능성 소재의 원료를 만드는 전체 기술 과정을 말한다.
성능/효과
- 회수·재활용 분야에서는 폐 태양전지 부품, 폐 디스플레이 부품, 석유 정제 촉매 등의 재활용을 통해 회수되는 희소 금속 원소가 특허 출원이 많이 되었고, 제련·정련 분야에서는 태양 전지 부품으로 적합한 높은 순도의 실리콘을 제조하기 위한 기술이 활발하게 개발 중인 것으로 나타났다. 국내 출원인들은 태양전지, 석유 정제 촉매, 디스플레이, 이차전지 등의 분야에서 실리콘, 티타늄, 마그네슘, 니켈, 망간, 주석, 리튬 등의 희소 금속을 활용하고 있는 것으로 나타났고, 해외 출원인들은 태양 전지와 기체 정화 촉매 분야에서 희소 금속을 활용하는 것으로 분석되었다.
- 국내다출원 출원인들은 회수·재활용이나 제련·정련 분야의 출원 점유율이 상대적으로 높은 반면, 해외 출원인인 에 보니크 데구사 게엠베하와 로디아 쉬미는 소재화 분야의 특허 출원에 집중하고 있는 것으로 나타났다.
- 또한 제련·정련, 고순도화 분야에서도 상대적으로 다른 희소 금속 원소에 비해 많은 특허 출원을 보여 연구 개발이 활발한 것을 알 수 있다. 그 뒤를 티타늄, 마그네슘, 니켈, 제 올라이트, 망간, 주석, 세륨 등의 순으로 특허 출원이 많았고, 촉매, 촉매 지지체, 폐 디스플레이 부품의 재활용 등을 통해 활용되고 있는 것으로 나타났다.
- 이후 현재까지 희소 금속 소재 제조 기술의 특허 출원은 증가하는 경향을 나타내었다. 기술 분야별 특허 출원은 소재화 분야에 대한 특허가 약 58.7%로 가장 높은 출원 점유율을 나타냈다. 회수·재활용 분야가 23.
- 기술 분야별로는 소재화 분야가 59%로 가장 높은 출원 점유율을 나타내고 있고, 회수·재활용 분야와 제련·정련 분야의 출원도 활발하며, 원소 별로는 티타늄, 마그네슘, 니켈 순(실리콘, 제올라이트, 인 등은 제외)으로 많은 특허가 출원된 것으로 나타났다
- 서울특별시와 경기도에서는 소재화 분야의 특허가 가장 많이 출원되고 있고, 대전광역시에서는 소재화 분야뿐만 아니라 회수·재활용, 제련·정련 분야의 출원도 활발하였고, 경상북도에서는 회수·재활용, 소재화, 제련·정련 분야의 출원활동이 가장 활발한 것으로 나타났다.
- 1% 등의 순으로 특허 출원이 많은 것으로 나타났다. 전체 특허 중에서 국내 출원인의 출원비율이 57.6%이고, 해외 국적 출원인은 42.4%의 출원 비율을 보였다.
- 해외 출원인들은 소재화 분야의 특허 활동에 집중하고 있는 것으로 나타났으며, 일본과 독일 출원인들은 회수·재활용 분야에서 그리고 미국 출원인들은 제련·정련 분야에서 비교적 높은 출원 점유율을 보였다.
- 1990년대 중반 이후부터 국내 출원인과 해외 출원인의 출원 건수가 같이 증가하였으며, 2000년대 후반에는 국내 출원인이 해외 출원인보다 특허출원이 더 활발한 것으로 나타났다. 현재까지 출원인 소재지별 출원 현황 분석을 통해 일본, 서울특별시, 대전광역시, 경상북도, 미국, 경기도 등의 순으로 특허 건수가 많은 것으로 나타났다. 서울특별시와 경기도에서는 소재화 분야의 특허가 가장 많이 출원되고 있고, 대전광역시에서는 소재화 분야뿐만 아니라 회수·재활용, 제련·정련 분야의 출원도 활발하였고, 경상북도에서는 회수·재활용, 소재화, 제련·정련 분야의 출원활동이 가장 활발한 것으로 나타났다.
- 회수·재활용 분야가 23.1%, 제련·정련 분야 11.1% 등의 순으로 특허 출원이 많은 것으로 나타났다.
- 회수·재활용 분야는 서울특별시, 경상북도, 대전광역시 순으로 출원활동이 활발한 것으로 나타났다.
- 회수·재활용 분야는 일본 출원인의 출원 점유율이 약 53%로 나타났다.
- 회수·재활용 분야에서는 폐 태양전지 부품, 폐 디스플레이 부품, 석유 정제 촉매 등의 재활용을 통해 회수되는 희소 금속 원소가 특허 출원이 많이 되었고, 제련·정련 분야에서는 태양 전지 부품으로 적합한 높은 순도의 실리콘을 제조하기 위한 기술이 활발하게 개발 중인 것으로 나타났다.
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