본 연구의 목적은 그린에너지 기술개발에 필요한 촉매기술에 대한 최신동향을 파악하는 것이다. 분석자료는 특허자료, 학술지 및 정부R&D과제에서 추출한 DB(특허 4,172건 논문 28,726건 정부과제 548건)이다. 분석기간은 특허와 논문의 경우 2001년에서 2012년이며, 정부과제의 경우 2001년에서 2011년이다. 분석방법은 정성적인 방법과 정량적인 방법을 적용하였다. 분석결과를 살펴보면 촉매기술은 역사가 오래되었음에도 불구하고 특허출원은 여전히 증가추세를 보이고 있으며, 특히 2008년을 기점으로 증가폭이 커지고 있다. 특허측면에서 연료전지 촉매기술이 41 9%, 석탄액화가스화 촉매기술이 23 6% 순으로 나타났다. 논문측면에서 2004년과 2008년을 기점으로 상승폭에 큰 변화가 나타나고 있으며, 특히 연료전지와 수소에너지가 1위, 2위를 차지하고 있다. 정부과제는 수소에너지 기술이 256건(47%)으로 가장 높게 나타났다. 그린에너지 촉매기술 개발에서 연료전지, 수소 및 석탄액화기술이 부각되었다. 화석연료에서 비화석연료(녹색성장)로의 전환속도가 빨라지고 있다는 점을 파악할 수 있었으며 녹색성장에 대한 체계적인 R&D 실용화 전략 등 녹색산업의 주력사업화에 대한 보다 큰 관심이 필요하다는 시사점을 도출하게 되었다.
본 연구의 목적은 그린에너지 기술개발에 필요한 촉매기술에 대한 최신동향을 파악하는 것이다. 분석자료는 특허자료, 학술지 및 정부R&D과제에서 추출한 DB(특허 4,172건 논문 28,726건 정부과제 548건)이다. 분석기간은 특허와 논문의 경우 2001년에서 2012년이며, 정부과제의 경우 2001년에서 2011년이다. 분석방법은 정성적인 방법과 정량적인 방법을 적용하였다. 분석결과를 살펴보면 촉매기술은 역사가 오래되었음에도 불구하고 특허출원은 여전히 증가추세를 보이고 있으며, 특히 2008년을 기점으로 증가폭이 커지고 있다. 특허측면에서 연료전지 촉매기술이 41 9%, 석탄액화 가스화 촉매기술이 23 6% 순으로 나타났다. 논문측면에서 2004년과 2008년을 기점으로 상승폭에 큰 변화가 나타나고 있으며, 특히 연료전지와 수소에너지가 1위, 2위를 차지하고 있다. 정부과제는 수소에너지 기술이 256건(47%)으로 가장 높게 나타났다. 그린에너지 촉매기술 개발에서 연료전지, 수소 및 석탄액화기술이 부각되었다. 화석연료에서 비화석연료(녹색성장)로의 전환속도가 빨라지고 있다는 점을 파악할 수 있었으며 녹색성장에 대한 체계적인 R&D 실용화 전략 등 녹색산업의 주력사업화에 대한 보다 큰 관심이 필요하다는 시사점을 도출하게 되었다.
The aim of this study was to obtain a complete picture of green catalytic technology developments. The data set for analysis was collected from the data from 4,172 patents, 28,726 technical papers and 548 Government R&D projects. The covering periods were 2001 to 2012 for patents and technical paper...
The aim of this study was to obtain a complete picture of green catalytic technology developments. The data set for analysis was collected from the data from 4,172 patents, 28,726 technical papers and 548 Government R&D projects. The covering periods were 2001 to 2012 for patents and technical papers, whereas while that for the Government R&D projects were 2001 to 2011. The analysis methodologies consisted of qualitative and quantitative approaches. The patent for catalytic technology has been increasing, even though it was developed some time ago. The increase in patents for catalytic technology has been outstanding since 2008. As a result of the analysis of patents, fuel cell comprised 41.9%, followed by coal liquefaction 23.6%. The analysis of technical papers ranked fuel cell ranked 1st, followed by hydrogen. Fuel cells, hydrogen and coal liquefaction outperformed in green catalytic technological developments. As a result of this study, it was apparently concluded that the speed for the green economy from the fossil fuel-based economy has accelerated. Therefore it will be necessary to prepare for the early realization of a green energy-based economy on a variety of aspects as soon as possible.
The aim of this study was to obtain a complete picture of green catalytic technology developments. The data set for analysis was collected from the data from 4,172 patents, 28,726 technical papers and 548 Government R&D projects. The covering periods were 2001 to 2012 for patents and technical papers, whereas while that for the Government R&D projects were 2001 to 2011. The analysis methodologies consisted of qualitative and quantitative approaches. The patent for catalytic technology has been increasing, even though it was developed some time ago. The increase in patents for catalytic technology has been outstanding since 2008. As a result of the analysis of patents, fuel cell comprised 41.9%, followed by coal liquefaction 23.6%. The analysis of technical papers ranked fuel cell ranked 1st, followed by hydrogen. Fuel cells, hydrogen and coal liquefaction outperformed in green catalytic technological developments. As a result of this study, it was apparently concluded that the speed for the green economy from the fossil fuel-based economy has accelerated. Therefore it will be necessary to prepare for the early realization of a green energy-based economy on a variety of aspects as soon as possible.
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문제 정의
우선 문헌 분석을 통하여 촉매기술에 대한 핵심적인 내용을 정리한다. 그 다음으로 미래사회변화에 대응하기 위한 기술경영의 일환으로 시도되고 있는 과학적인 예측방법에 대하여 조사한다.
본 연구는 그린에너지 개발에 필요한 촉매기술개발에 대한 추세를 파악하는데 목적이 있다. 태양광, 풍력, 연료 전지, 수소, 지열, 폐기물에너지 등의 그린에너지는 화석연료를 대체할 수 있는 대표적인 저탄소녹색성장의 동력원이며 촉매기술은 이러한 신재생에너지 기술개발에 중요한 역할을 담당하고 있기 때문이다.
본 연구의 의의는 그린에너지 기술개발에 대한 필요성과 노력이 계속되는 가운데 녹색성장 기술성과향상에 중요한 역할을 담당하는 그린에너지 촉매기술에 대해 구체적인 데이터를 바탕으로 체계적인 분석을 수행하여 그린에너지 연구개발 전략수립에 활용할 수 있는 주요한 최신동향을 파악하였다는 점이다.
가설 설정
Ha : 그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수는 기간별로 차이가 있다.
Ho : 그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수는 기간별로 차이가 없다.
a. 귀무가설 : 그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수는 기간별로 분산에 차이가 없다.
a. 귀무가설 : 그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수는 기간별로 평균에 차이가 없다.
b. 대립가설 : 그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수는 기간별로 분산에 차이가 있다.
b. 대립가설 : 그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수는 기간별로 평균에 차이가 있다.
05보다 작으므로 귀무가설을 기각한다. 즉, 그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수는 기간별로 분산에 차이가 있다고 가정한다.
제안 방법
녹색에너지관련 기술 키워드를 기반으로 NTIS 사업 과제 검색을 이용하여 2000 ∼ 2011년도에서 해당 기술 관련 과제를 발주하는 관련 부처, 사업명, 과제명 등을 검색한다.
논문분석 역시, 양적인 통계를 의미하는 정량분석과 각 논문이 갖는 경쟁력인용을 의미하는 정성분석으로 나누어 분석한다.
논문의 질적분석지표인 영향력지수 와 기술력지수를 비교분석하였다. 영향력지수 (Patent Impact Index)는 소유기술의 질적수준을 측정하는 지수로 PII가 1이면 평균 인용빈도, 2이면 평균보다 2배 높은 빈도로 인용됨을 나타내며 Table 4에서 보는 바와 같이, 연료전지가 가장 높게 나타났다.
본 특허분석에서는 양적인 통계를 의미하는 정량분석과 각 특허가 갖는 기술적인 내용을 의미하는 정성분석으로 나누어 분석한다.
분석기간은 2008년 촉발된 세계적인 금융위기와 이전 정부의 새로운 녹색성장정책기조를 기준으로 양분(전기 2002∼2007, 후기 2008∼2012)하여 아래와 같은 가설을 설정한 후 기간별 추세에 대한 변화를 검정한다.
연도별 국가 연구개발 과제 동향을 분석한다.
이번 연구에서 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지, 태양열, 태양광발전 및 바이오매스 6개 발전원만 분석하였다. 신성장에너지분야 11개 발전원 전체를 대변할수 있는 종합적인 접근을 시도하지 못한 한계가 있다.
본 논문은 특허문서, 학술지 및 정부R&D과제로 추출된 자료를 분석대상으로 한다. 일차적으로 기본자료를 추출하고, 2차적으로 노이즈를 제거한 후 그린에너지에 관련된 최종분석대상으로 압축하였다.
정부과제DB는 2000 ∼ 2011년까지 진행된 그린에너지기술관련 정부과제 548건이며, 그린에너지는 연료전지, 석탄액화 가스화 등 신에너지와 태양열, 풍력 등 재생에너지 11개의 중분류를 기준으로 분석한다.
대상 데이터
본 논문은 특허문서, 학술지 및 정부R&D과제로 추출된 자료를 분석대상으로 한다.
정부 R&D과제 동향분석을 위하여 NTIS(국가과학기술지식정보서비스)를 대상으로 분석하였다.
데이터처리
Table 7과 Table 8에서 보는 바와 같이, 기술적인 통계분석과 기간별 t 검정을 실시하였다.
이론/모형
논문동향 분석을 위해서는 연구성과 추이 및 연구의 파급효과를 고려하여 8,240종에 대한 초록 과 인용정보를 제공하는 SCOPUS DB를 활용한다.
성능/효과
결론적으로 그린에너지 기술개발동향에 있어 전체적으로 연료전지, 수소 및 석탄액화기술이 중요한 위치에 있다는 최신동향을 파악하게 되었다.
기술력지수 (Technology Strength)는 기술력지수가 클수록 해당 국가나 연구주체의 기술력이 높음을 나타내며 연료전지, 수소에너지, 석탄액화가스화 촉매기술 순으로 나타났다. 태양광발전 촉매기술 분야는 영향력지수는 2위이나, 논문건수의 하위로 인해 기술력지수가 5위에 위치하고 있다.
특허자료에 대한 분석결과를 보면 연료전지 촉매기술 분야가 41 9%, 석탄액화 가스화 촉매기술 분야가 23 6% 순으로 나타났다. 논문자료에 대한 분석결과를 보면 2000년대 대체적으로 성장세를 보이고 있으며, 특히 2004년과 2008년을 기점으로 상승폭에 큰 변화를 보이고 있다. 특히, 연료전지와 수소에너지가 1위, 2위를 차지하고 있다.
정부 R&D과제에 대한 분석결과를 보면 수소에너지 기술이 256건으로 가장 높게 나타났다. 수소에너지 기술은 전체의 47%로 가장 높은 점유율을 차지하고 있으며 이어서 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 석탄액화가스, 연료전지, 폐기물에너지 순으로 나타났다. 특히 2011년에는 각 부처의 과제수가 급격히 증가하는 추세를 보여주고 있다.
위의 내용을 종합하여 볼 때, 대체적인 결론은 기간별 촉매기술 특허의 등록건수 평균값에서 상호간 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 즉, 이러한 분석 결과는 앞서 제시한 ‘그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수는 기간별로 차이가 있다’라는 ‘가설’을 지지한다.
정부 R&D과제에 대한 분석결과를 보면 수소에너지 기술이 256건으로 가장 높게 나타났다.
연구개발 방향설정과 동향분석은 결국은 미래예측에 관한 것으로 본질적으로 불확실성이 존재한다는 점을 고려해야 하며 특정한 한 가지 방법에 의존하기 보다는 종합적인 접근이 필요하며 일회적인 분석으로 끝내지 말고, 주기적인 모니터링을 통해서 궤도를 수정하고 보완해 가는 노력이 필요하다는 점을 인식해야 할 것이다. 종합적으로 학술적인 측면에서 특허는 연료전지 촉매기술이 419%, 석탄액화 가스화 촉매기술이 23 6% 순으로 나타났으나, 논문은 연료전지와 수소에너지가 1위, 2위를 차지하고 있어 화석연료에 분류되는 석탄에서 수소에너지 등 순수한 녹색성장 기술로의 전환에 대한 관심이 커지고 있음을 시사점으로 확인할 수 있었다. 또한 실무적인 측면에서 특허등록건수에 대한 통계분석의 결과를 통해 후반기(2008년 이후 기간)의 녹색성장 실적이 커지고 있다는 점이 확인됨에 따라 실무적으로 구체적인 대응전략을 수립하는 것이 필요하다는 시사점을 도출할 수 있다.
특허자료에 대한 분석결과를 보면 연료전지 촉매기술 분야가 41 9%, 석탄액화 가스화 촉매기술 분야가 23 6% 순으로 나타났다. 논문자료에 대한 분석결과를 보면 2000년대 대체적으로 성장세를 보이고 있으며, 특히 2004년과 2008년을 기점으로 상승폭에 큰 변화를 보이고 있다.
후속연구
신성장에너지분야 11개 발전원 전체를 대변할수 있는 종합적인 접근을 시도하지 못한 한계가 있다. 또한 신재생에너지산업의 산업화정책은 국내뿐만 아니라 미국 등 전 세계적인 흐름이므로 국제적인 비교평가가 보다 유익하다고 판단하고 있으나 관련 자료입수의 한계로 이번 연구에서는 제외할 수밖에 없었다.
하지만 보다 기초적이고 원천적인 연구개발은 학술지 분석을 통해서 알 수 있다. 연구개발 방향설정과 동향분석은 결국은 미래예측에 관한 것으로 본질적으로 불확실성이 존재한다는 점을 고려해야 하며 특정한 한 가지 방법에 의존하기 보다는 종합적인 접근이 필요하며 일회적인 분석으로 끝내지 말고, 주기적인 모니터링을 통해서 궤도를 수정하고 보완해 가는 노력이 필요하다는 점을 인식해야 할 것이다. 종합적으로 학술적인 측면에서 특허는 연료전지 촉매기술이 419%, 석탄액화 가스화 촉매기술이 23 6% 순으로 나타났으나, 논문은 연료전지와 수소에너지가 1위, 2위를 차지하고 있어 화석연료에 분류되는 석탄에서 수소에너지 등 순수한 녹색성장 기술로의 전환에 대한 관심이 커지고 있음을 시사점으로 확인할 수 있었다.
따라서 이들 분야에서 그린에너지 산업활동이 점점 더 증가할 가능성이 높다는 사실에 주목할 필요가 있다. 이들 분야에서 실용화를 위한 후속 연구개발 및 사업화 전략을 수립하는 것이 필요할 것으로 판단되며, 향후 연구개발에 주요한 시사점으로 주목할 필요가 있을 것이다.
향후의 연구과제로 위에서 제기한 신재생에너지 11개발전원 전체를 포함하는 연구와 신재생에너지 시장에서 큰 영향을 미치고 있는 중국과 독일 등 주요국과의 비교 연구를 제안한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
최근 관심을 모으는 신재생에너지용 촉매는 무엇인가?
신재생에너지용 촉매로 최근 관심을 모으는 것은 H2 제조용 개질촉매, 수증기와 가스 전환용 촉매, 연료전지용 전극촉매, 태양광 광촉매, 석탄의 가스화를 통한 합성가스를 이용한 메탄올 합성촉매, 생체촉매를 이용한 바이오 알코올 및 바이오 디젤 등 바이오 연료용 촉매 등다양한 촉매이용 사례가 있다.
그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허의 등록건수가 2000년 대 후반에 크게 증가하는 경향을 보이는 이유는?
그린에너지에 활용되는 촉매기술 특허는 전체적으로 2000년대에 증가하는 추이를 나타내고 있으며, 특허등록건수가 2000년 대 후반에 크게 증가하는 경향을 보인다. 이러한 현상은 2008년을 기점으로 전 세계적으로 재생에너지의 중요성이 크게 부각되고, 실제로 사용량이 증가한 현상이 반영된 결과로 분석된다.
촉매란?
“촉매는 이론적으로 자기 자신은 스스로 소모되지 아니하면서도 화학반응에 참여하여 화학반응률을 높여주되 반응물과 차별되는 제3의 물질”이다[4]. 촉매의 산업적 응용은 1746년 Roebuck이 황산제조를 위해 연실법을 사용하며 시작되었으며, 1875년 백금촉매를 사용한 황산 제조, 1902년 백금촉매를 사용한 질산합성, 1909년 철촉매를 사용한 암모니아 합성 등 오랜 기간에 걸쳐 많은 발전을 해 왔다.
참고문헌 (9)
Glenn, J. & Gordon, T. "Future Research Methodology version 3.0." The Millennium Project, 2009.
Popper, R. "Foresight Methodology, The Handbook of Technology Foresight : Concepts and Practice" Edward Elgar. UK, 2008.
Robert Phaal, "Technology roadmapping: linking technology resources to business objectives", University of Cambridge, 2003.
Seuk-Jin Jung, "green energy and environment catalyst", Gypmundang, pp.125, 2010.
Seuk-Jin Jung, "green energy and environment catalyst", Gypmundang, pp.163-164, 2010.
Ji-Ho Whang, Seuk-Ho Sohn, "establishing future technology forecasting model through analysing U.S technology forecasting methodology", STEPHI, pp.23, 2010.
Jang-Hyuck Yoon, "patent information analysis : tools for systemic R&D planning", Techno management informatin center IE webzine, Vol. 18, 3, No. 3, 2011.
Holger Ernst, "Patent Information for strategic technology management", World Patent Information, Vol. 25, pp.233-242. 2003. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0172-2190(03)00077-2
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