특허동향 분석을 통한 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물의 연구개발 예측에 관한 연구 Forecasting Development Directions on Environment-Friendly Building Science for Energy Saving by Analyzing Patent Trend원문보기
건축물은 전세계 총 에너지 소비 및 온실가스 방출의 1/3 이상을 차지하고 있어 건축물이 환경에 미치는 영향이 크다. 이에 따라 각 국가에서는 1997년 교토의정서에 의해 온실가스 배출량을 감축할 것을 의무화하였으며, 한국도 2014년 건축물 에너지 성능개선 방안을 발표한 바 있다. 본 연구는 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야의 주요 핵심기술을 소분류로 분류한 후, 한국, 미국, 일본 그리고 유럽에 공개된 특허문헌에 대한 특허동향분석을 수행하였다. 본 연구의 목적은 주로 친환경 건축물의 인증제도 그 자체에만 머무르고 있어서 세부적인 기술현황이나 연구개발방향을 정확하게 설정하지 못한다는 현재 기술의 문제점을 해결함으로써, 향후의 체계적인 R&D 방향제시 및 기술개발방향을 제시하는 것이다.
건축물은 전세계 총 에너지 소비 및 온실가스 방출의 1/3 이상을 차지하고 있어 건축물이 환경에 미치는 영향이 크다. 이에 따라 각 국가에서는 1997년 교토의정서에 의해 온실가스 배출량을 감축할 것을 의무화하였으며, 한국도 2014년 건축물 에너지 성능개선 방안을 발표한 바 있다. 본 연구는 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야의 주요 핵심기술을 소분류로 분류한 후, 한국, 미국, 일본 그리고 유럽에 공개된 특허문헌에 대한 특허동향분석을 수행하였다. 본 연구의 목적은 주로 친환경 건축물의 인증제도 그 자체에만 머무르고 있어서 세부적인 기술현황이나 연구개발방향을 정확하게 설정하지 못한다는 현재 기술의 문제점을 해결함으로써, 향후의 체계적인 R&D 방향제시 및 기술개발방향을 제시하는 것이다.
The building structure has an decisive influence on the environment as it takes over one third part in the energy consumption and greenhouse gas emissions of whole world. Accordingly, every country makes the reduction of greenhouse gas emission compulsory pursuant to Kyoto Protocol of 1997, and Kore...
The building structure has an decisive influence on the environment as it takes over one third part in the energy consumption and greenhouse gas emissions of whole world. Accordingly, every country makes the reduction of greenhouse gas emission compulsory pursuant to Kyoto Protocol of 1997, and Korea government makes an announcement for the improvement of building energy performance in 2014. In this study, the key technology of Energy Saving Environmental-Friendly Building is sorted into 3rd categories, and the analysis of patent trend for patent documents published in Korea, USA, Japan and Europe is carried out. The purpose of this study is to solve the problem of current technology that it cannot show the detailed situation of technique and development strategy of R&D, and to provide a systematic approach for R&D strategy and an exact technology development direction.
The building structure has an decisive influence on the environment as it takes over one third part in the energy consumption and greenhouse gas emissions of whole world. Accordingly, every country makes the reduction of greenhouse gas emission compulsory pursuant to Kyoto Protocol of 1997, and Korea government makes an announcement for the improvement of building energy performance in 2014. In this study, the key technology of Energy Saving Environmental-Friendly Building is sorted into 3rd categories, and the analysis of patent trend for patent documents published in Korea, USA, Japan and Europe is carried out. The purpose of this study is to solve the problem of current technology that it cannot show the detailed situation of technique and development strategy of R&D, and to provide a systematic approach for R&D strategy and an exact technology development direction.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 한국, 미국, 일본, 유럽에서 현재까지 특허출원되어 공개된 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야에 대하여, ① 국가별 특허 Landscape 분석, ② 국가별 기술시장 성장단계 현황분석, ③ 주요 경쟁자 Landscape 분석을 수행하였고, 이를 근거로 과거부터 현재까지의 특허기술에 대한 국가별 기술개발 활동현황, 내외국인 특허출원현황, 기술시장 성장단계 파악 및 국가간 기술경쟁력 현황을 파악할 수 있도록 함으로써, 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물의 향후 연구개발 방향을 제시할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 연구에서는 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야의 기술변화 경향을 분석하기 위하여 특허기술 Landscape인 정량분석을 수행하였다. 특허기술 Landscape에서는 조사 대상국인 한국, 미국, 일본 및 유럽에서의 주요시장국 기술개발 활동현황, 국가별 내외국인 특허출원현황, 구간별 출원인수와 출원건수의 증감정도의 분석을 통한 기술시장 성장단계 파악 및 국가 간 기술경쟁력 현황 분석 등을 통해 국가별 Landscape를 분석하였고, 상위 Top10의 다출원인 도출을 통하여 주요 경쟁자 현황 및 주력기술분야에 대한 파악을 통하여 경쟁자 Landscape를 분석하였다.
제안 방법
3개의 중분류 그룹 중 건축물 에너지 관리기술(A)은 건축물 에너지 통합 시스템 제어 기술(AA), 건축물 에너지 모니터링 기술(AB)로 2개의 소분류로 나뉘고, 건축물 에너지 재생기술(B)은 건축물 에너지 저장 장치 기술(BA), 건축물 에너지 자가 발전 기술(BB)로 2개의 소분류로 나뉘었으며, 건축물 에너지 성능 개선기술(C)은 신축건축물 에너지 성능 강화 기술(CA), 기존건축물 에너지 성능 개선기술(그린 리모델링 기술, CB)로 2개의 소분류로 나누어 분석하였다(Table 3).
에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야를 기술 분류 별로 구분하여 대분류부터 소분류까지 가지치기 방식으로 분류한다. 기술 분류체계의 가장 하위분류인 소분류의 기술범위를 한정하고 기술내용에 근거하여 핵심 키워드를 도출한 후, 각 소분류별로 도출된 핵심 키워드를 바탕으로 한글 및 영문 검색식을 작성한다. 작성된 검색식을 특허 문서의 검색 및 분석이 가능한 검색툴인 윕스(WIPS)에 입력한 후, 한국, 일본, 미국, 유럽에 공개된 특허를 검색하여 raw data를 도출한다.
작성된 검색식을 특허 문서의 검색 및 분석이 가능한 검색툴인 윕스(WIPS)에 입력한 후, 한국, 일본, 미국, 유럽에 공개된 특허를 검색하여 raw data를 도출한다. 도출된 raw data에서 기술분류 및 노이즈를 제거하는 필터링(filtering) 작업을 수행한 후, 유효특허를 다시 선별하고 이를 근거로 특허동향분석 중정량분석을 수행하였다(Figure 2).
둘째, 특허분석을 수행하기 위한 특허 검색툴 및 특허검색범위에 대하여 고찰하였다.
한국(Korea Intellectual Patent Office; KIPO), 일본(Japan Patent Office; JPO), 유럽(European Patent Office; EPO) 그리고 미국(United States Patent and Trademark Office; USPTO) 모두 특허공개 및 등록된 전체문서를 검색범위로 수행하였다. 또한 한국, 미국, 유럽, 유럽 특허의 경우 출원일을 기준으로 분석하였으며 일반적으로 특허 출원 후 18개월이 경과된 때에 출원관련 정보를 대중에게 공개하기 때문에, 검색 당시 미공개 상태의 데이터가 존재하는 2013년 및 2014년 자료는 유효하지 않으므로 정량분석은 2012년까지 유효데이터로 분석하였다(Table 2).
셋째, 특허검색 DB를 통해서 얻어진 미가공 데이터(raw data)에서 유효특허를 추출하고, 추출된 유효특허를 기반으로 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야의 기술 변화 경향을 분석하기 위하여 특허동향분석을 수행하였다.
윕스(WIPS)를 이용한 구체적인 검색 방법은 다음과 같다. 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야를 기술 분류 별로 구분하여 대분류부터 소분류까지 가지치기 방식으로 분류한다. 기술 분류체계의 가장 하위분류인 소분류의 기술범위를 한정하고 기술내용에 근거하여 핵심 키워드를 도출한 후, 각 소분류별로 도출된 핵심 키워드를 바탕으로 한글 및 영문 검색식을 작성한다.
에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야에 대해 각 소분류별로 기술범위를 확정하고 기술의 본질을 정확히 파악하여 핵심 키워드를 도출하였다. 특허검색DB인 윕스는 일본의 경우 기계번역을 통해서 한글검색이 가능하므로, 한국과 일본의 특허문헌 검색을 위한 한글검색식과 미국과 유럽의 특허문헌 검색을 위한 영문검색식을 작성하였다.
기술 분류체계의 가장 하위분류인 소분류의 기술범위를 한정하고 기술내용에 근거하여 핵심 키워드를 도출한 후, 각 소분류별로 도출된 핵심 키워드를 바탕으로 한글 및 영문 검색식을 작성한다. 작성된 검색식을 특허 문서의 검색 및 분석이 가능한 검색툴인 윕스(WIPS)에 입력한 후, 한국, 일본, 미국, 유럽에 공개된 특허를 검색하여 raw data를 도출한다. 도출된 raw data에서 기술분류 및 노이즈를 제거하는 필터링(filtering) 작업을 수행한 후, 유효특허를 다시 선별하고 이를 근거로 특허동향분석 중정량분석을 수행하였다(Figure 2).
첫째, 건축기술과 관련된 특허분석을 통한 연구동향에 대한 기존연구를 고찰하였다.
에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야에 대해 각 소분류별로 기술범위를 확정하고 기술의 본질을 정확히 파악하여 핵심 키워드를 도출하였다. 특허검색DB인 윕스는 일본의 경우 기계번역을 통해서 한글검색이 가능하므로, 한국과 일본의 특허문헌 검색을 위한 한글검색식과 미국과 유럽의 특허문헌 검색을 위한 영문검색식을 작성하였다. 특허검색식은 각 소분류별로 도출된 핵심 키워드를 바탕으로 작성하였는데, 특허출원시 오타에 의한 누락건을 방지하기 위하여 유사음절을 사용하여 다양한 표현으로 작성하였다.
특허검색결과 총8,541건의 특허가 검색되었는데, 이 중에서 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야와 관련성이 낮은 기술은 노이즈로 분류하여 유효특허건수에서 제외하는 필터링작업을 수행하였다. 필터링 작업과정을 통해 총1,268건(14.
특허검색DB인 윕스는 일본의 경우 기계번역을 통해서 한글검색이 가능하므로, 한국과 일본의 특허문헌 검색을 위한 한글검색식과 미국과 유럽의 특허문헌 검색을 위한 영문검색식을 작성하였다. 특허검색식은 각 소분류별로 도출된 핵심 키워드를 바탕으로 작성하였는데, 특허출원시 오타에 의한 누락건을 방지하기 위하여 유사음절을 사용하여 다양한 표현으로 작성하였다.
본 연구에서는 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야의 기술변화 경향을 분석하기 위하여 특허기술 Landscape인 정량분석을 수행하였다. 특허기술 Landscape에서는 조사 대상국인 한국, 미국, 일본 및 유럽에서의 주요시장국 기술개발 활동현황, 국가별 내외국인 특허출원현황, 구간별 출원인수와 출원건수의 증감정도의 분석을 통한 기술시장 성장단계 파악 및 국가 간 기술경쟁력 현황 분석 등을 통해 국가별 Landscape를 분석하였고, 상위 Top10의 다출원인 도출을 통하여 주요 경쟁자 현황 및 주력기술분야에 대한 파악을 통하여 경쟁자 Landscape를 분석하였다.
특허동향 분석을 수행하기 위해서, 기술내용에 근거하여 키워드를 도출하여 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야를 건축물 에너지 관리기술(A), 건축물 에너지 재생기술(B) 그리고 건축물 에너지 성능 개선기술(C)과 같은 3개의 중분류로 그룹화 하였다[10].
특허동향분석은 정량분석을 위주로 수행되어지며, 국가별 Landscape를 통해서 주요시장국인 한·미·일·유럽의 기술개발 활동현황과 기술시장 성장단계를 파악하며, 또한 주요경쟁자에 대한 분석을 수행하였다.
대상 데이터
본 연구는 여러 건축분야 중 최근 기술의 개발이 가장 활발하고 기술수요가 많은 친환경분야에 한정하여 진행한다. 특허기술을 분석하기 위한 데이터베이스 구축을 위하여 윕스(Worldwide Intellectual Property Service; WIPS)사의 윕스DB(전세계 통합 특허검색시스템)을 활용하였다.
친환경 분야를 대상으로 동향분석을 위한 데이터베이스는 2014년 3월까지 출원 공개된 한국, 일본, 유럽 및 미국 공개특허와 2014년 3월까지 출원 등록된 미국등록특허를 분석대상으로 하였다. 한국(Korea Intellectual Patent Office; KIPO), 일본(Japan Patent Office; JPO), 유럽(European Patent Office; EPO) 그리고 미국(United States Patent and Trademark Office; USPTO) 모두 특허공개 및 등록된 전체문서를 검색범위로 수행하였다.
특허검색결과 총8,541건의 특허가 검색되었는데, 이 중에서 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야와 관련성이 낮은 기술은 노이즈로 분류하여 유효특허건수에서 제외하는 필터링작업을 수행하였다. 필터링 작업과정을 통해 총1,268건(14.8%)특허건수를 선별하였다(Table 4).
이론/모형
본 연구는 여러 건축분야 중 최근 기술의 개발이 가장 활발하고 기술수요가 많은 친환경분야에 한정하여 진행한다. 특허기술을 분석하기 위한 데이터베이스 구축을 위하여 윕스(Worldwide Intellectual Property Service; WIPS)사의 윕스DB(전세계 통합 특허검색시스템)을 활용하였다.
성능/효과
에너지 절감이 가능한 친환경 건축물의 주요출원인을 추출한 결과, 한국의 한국전자통신연구원이 전체 다출원인 중 1위로 나타났으며, 그 뒤를 이어 일본의 세키스이화학공업 (SEKISUI CHEM CO LTD), 한국의 한국건설기술연구원, 에스케이텔레콤 주식회사 등이 이 분야에서 다수의 특허를 출원하고 보유하고 있는 것으로 나타났다(Figure 5).
전체적으로 살펴보면, 주요출원인 Top 10의 세부기술분야별 출원건수 및 주력 기술분야를 비교분석한 결과, 한국의 한국전자통신연구원의 경우 건축물 에너지 통합 시스템 제어 기술(AA)와 기존건축물 에너지 성능 개선기술(CB)에 집중되어 있는 것으로 나타났으며, 일본의 세키스이화학공업(SEKISUI CHEM CO LTD), 미사와홈즈(MISAWA HOMES CO LTD), 캐논사(CANON INC)의 경우에는 자가 발전 기술(BA)에 집중되어 있는 것으로 나타나며, 국내 기업들은 건축물 에너지 통합 시스템 제어 기술(AA) 및 기존건축물 에너지 성능 개선기술(CB)에 집중되어 있는 반면 외국의 기업들은 주로 자가 발전 기술(BA)에 집중되어 있는 경향을 보이고 있다.
후속연구
[7]이 수행하였고, 리모델링[5], VOC제어 기술[6], 그리고 모듈러건축[8] 등 개별 기술에 대한 기술수준 또는 연구개발에 대한 방향 설정에 대한 연구가 진행된 바 있다. 그러나 본 연구의 대상인 에너지 절감이 가능한 친환경 기술 분야에 대한 연구는 아직까지 진행되지 않은 것으로 보이므로, 본 연구결과가 에너지 절감 친환경 건축기술 분야에 대한 향후 연구개발의 방향을 제시할 수 있다.
이 연구의 특허동향 분석결과 건축물 에너지 재생기술은 활발하지만 스마트그리드 기술과 결합한 건축물 에너지 통합 시스템 제어 기술 및 건축물 에너지 모니터링 기술에 대한 특허동향은 미미하며, 재생에너지 저장 장치 기술 분야에 대해서도 아직은 걸음마단계로 시급한 추격기술의 개발이 요구되고 있는 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
건축물이 차지하는 에너지 소비 및 온실가스 방출의 비율은?
건축물은 전세계 총 에너지 소비 및 온실가스 방출의 1/3 이상을 차지하고 있어 건축물이 환경에 미치는 영향이 크다. 이에 따라 각 국가에서는 1997년 교토의정서에 의해 온실가스 배출량을 감축할 것을 의무화하였으며, 한국도 2014년 건축물 에너지 성능개선 방안을 발표한 바 있다.
건축물 에너지 성능개선 방안의 목적은?
대한민국도 2014년 국가정책조정회의에서 온실가스 감축목표 달성 및 에너지 위기 극복을 위한 건축물 에너지 성능개선 방안을 발표하였다. 이에 따라 2025년 제로에너지를 목표로 신축 건축물의 단열기준 등을 정부목표에 맞게 단계적으로 강화하여 2017년부터는 냉·난방에너지를 90%이상 절감하는 주택설계가 보편화될 전망이다.
에너지 절감이 가능한 친환경 건축물의 향후 연구개발 방향을 제시하는 연구의 구체적 내용은 어떠한가?
첫째, 건축기술과 관련된 특허분석을 통한 연구동향에 대한 기존연구를 고찰하였다.
둘째, 특허분석을 수행하기 위한 특허 검색툴 및 특허검색범위에 대하여 고찰하였다.
셋째, 특허검색 DB를 통해서 얻어진 미가공 데이터(raw data)에서 유효특허를 추출하고, 추출된 유효특허를 기반으로 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물 기술분야의 기술 변화 경향을 분석하기 위하여 특허동향분석을 수행하였다.
특허동향분석은 정량분석을 위주로 수행되어지며, 국가별 Landscape를 통해서 주요시장국인 한·미·일·유럽의 기술개발 활동현황과 기술시장 성장단계를 파악하며, 또한 주요경쟁자에 대한 분석을 수행하였다.
참고문헌 (10)
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