[논문]기후변화 대응을 위한 미국 지하수 기술 특허네트워크 분석과 주요 특허 기술 동향

윤순욱; 최한나; 김민철

doi:10.5855/energy.2019.28.3.055

초록
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본 연구에서는 기후변화 대응의 관점에서 미국 지하수 기술을 특허 네트워크분석을 통해 핵심특허를 파악 할 수 있었다. 분석된 핵심 특허를 살펴보면, 오염된 지하수를 중금속 제거기술을 사용하여 지하수가 오염되지 않게 하여 음용수와 오염 지하수 문제를 해결할 수 있는 방법으로 높은 영향력을 보였고 기술 간 전파 되고 있었다. 또한 지하수 기술 특허 간의 특허들이 매개역할을 담당하고 있었지만 지하수 기술 간의 특허의 연결성은 높지 않게 나타나고 있다. 지하수 관련 특허 기술은 크게 양수, 모니터링, 오염정화로 구분이 가능하였다. 모니터링은 지하수 유량, 흐름 또는 수질 분석을 위한 지표, 지리적인 특성뿐만 아니라 오염물질의 종류, 농도 등 물리화학 및 생물학적 특성 파악을 가능하게 하는 기술을 포함한다. 오염정화 기술은 토양 및 지하수 정화를 위한 원위치 또는 비원위치에 적용된 물리화학적 및 생물학적 정화 처리 공정을 말한다. 미국의 기술적 사례를 발굴하여 분석하면서 미국이 수처리 분야에서 기술력이 높았고 기후변화로 인한 물부족 문제에 대응하기 위해서는 이러한 기술진흥과 특허를 통한 지재권보호도 필요한 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study identified key patents on U.S. underground water technology through patent network analysis. As a result, there were many technologies that used the technology to remove heavy metals to prevent contamination of groundwater. While patents between groundwater technology patents were in char...

This study identified key patents on U.S. underground water technology through patent network analysis. As a result, there were many technologies that used the technology to remove heavy metals to prevent contamination of groundwater. While patents between groundwater technology patents were in charge of intermediaries, the connectivity between groundwater technologies is not high. The patented technologies related to groundwater were largely distinguishable by pumping, monitoring, and decontamination. Monitoring includes techniques that enable identification of physical and biological properties, such as the type of contaminants, as well as geographic characteristics for analysis of groundwater flow, flow or water quality. Pollution purification technology refers to the process of physiochemical and biological purification for soil and groundwater. U.S. technology cases showed that the U.S. had high technology in water treatment area. And patent protection were also needed to cope with water shortages caused by climate change.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

오염정화 기술은 토양 및 지하수 정화를 위한 원위치 또는 비원위치에 적용된 물리화학적 및 생물학적 정화 처리 공정을 말한다. 수집된 특허들은 상기의 세 가지 기술 분야에 포함되며, 기술적 사례 4건은 다음 표⁵⁾에 소개하고자 한다.

제안 방법

네트워크 통계분석을 실시한 지하수 기술 특허 데이터를 네트워크분석 시각화의 레이아웃을 Force Atlas2로 설정하여 다른 노드와 연결되지 않은 노드들을 외곽에 배치하여 중심에 형성된 노드들을 집중적으로 분석할 수 있게 하였다. 그래프를 시각화할 때 클러스터로 기술을 그룹화하기 위해서 노드 색상은 Modularity로 설정하였다. 노드의 크기는 연결정도를 사용하여 노드의 연결을 강조하여 연결이 높을수록 노드의 크기가 커지도록 시각화하여 표현했다.
네트워크 통계분석을 실시한 지하수 기술 특허 데이터를 네트워크분석 시각화의 레이아웃을 Force Atlas2로 설정하여 다른 노드와 연결되지 않은 노드들을 외곽에 배치하여 중심에 형성된 노드들을 집중적으로 분석할 수 있게 하였다. 그래프를 시각화할 때 클러스터로 기술을 그룹화하기 위해서 노드 색상은 Modularity로 설정하였다.
2를 활용하여 분석을 실시하였다. 또한 시각화된 지하수 기술 네트워크분석을 바탕으로 특허법 분석을 실시하였다.
특허의 경우, 특허 간의 기술전파 동향이나 네트워크 안에서의 중심성 등을 분석하는 것은 미국 지하수 기술 연구에 도움이 되고, 주요 특허 기술에 대한 법제적인 보호나 지원 법제 구축에도 도움이 될 것이다. 본 연구는 제2장에서 미국의 지하수와 관련한 특허 기술들의 네크워크 관계를 분석하고, 제3장에서 지하수 기술에서 중요한 양수, 모니터링, 오염정화 기술의 미국 주요특허를 분석하였다.
본 연구의 순서는 구축된 DB를 특허네트워크 분석에 활용하여 시각화를 실시하였다. 시각화에 앞서 네트워크 중심성을 분석하기 위해서 기초통계를 실시하여 전체 네트워크분석을 실시하였다.
본 연구의 순서는 구축된 DB를 특허네트워크 분석에 활용하여 시각화를 실시하였다. 시각화에 앞서 네트워크 중심성을 분석하기 위해서 기초통계를 실시하여 전체 네트워크분석을 실시하였다.

대상 데이터

본 연구는 미국특허청에 1980년부터 2019년까지 등록된(2019년 7월 5일 기준) 지하수 기술 특허⁴⁾를 대상으로 수집하였으며, 지하수 기술 특허를 전후방 인용하는 특허의 1단계까지 분석하였다. 특허는 명칭, 요약, 특허 청구 범위에 ‘Groundwater technology’로 해당되는 특허 55개를 분석에 활용하였고 1단계 전후방 인용 데이터를 모두 수집하여 총 708개의 특허와 인용 특허 760개를 수집하였다.
특허는 명칭, 요약, 특허 청구 범위에 ‘Groundwater technology’로 해당되는 특허 55개를 분석에 활용하였고 1단계 전후방 인용 데이터를 모두 수집하여 총 708개의 특허와 인용 특허 760개를 수집하였다.

데이터처리

특허는 명칭, 요약, 특허 청구 범위에 ‘Groundwater technology’로 해당되는 특허 55개를 분석에 활용하였고 1단계 전후방 인용 데이터를 모두 수집하여 총 708개의 특허와 인용 특허 760개를 수집하였다. 구축된 DB는 기술특허 707개 디자인특허 1개를 바탕으로 최종 노드 708개와 엣지 760개를 Software version Gephi 0.9.2를 활용하여 분석을 실시하였다. 또한 시각화된 지하수 기술 네트워크분석을 바탕으로 특허법 분석을 실시하였다.

성능/효과

3) 따라서 지하수 기술 특허는 시장의 동향, 기술적 진보측면에서 볼 때 기술을 전파와 동향을 접근하기에 매우 적절하다.
073 평균 연결된다는 것을 파악하였다. 둘째, 특허의 전방 인용과 후방 인용의 간접적 연결을 알아보기 위해서 근접중심성과 매개중심성의 Network Diameter를 실시한 결과는 4가 나왔다. 임의의 지하수 기술 특허 노드간 최단거리 중 가장 먼 거리가 4로 특허 간 연결되어있다.
지하수 기술을 특허 네트워크분석을 통해 핵심 특허를 파악할 수 있었다. 분석된 핵심 특허를 살펴보면, 오염된 지하수를 중금속 제거기술을 사용하여 지하수가 오염되지 않게 하여 음용수와 오염 지하수 문제를 해결할 수 있는 방법으로 높은 영향력을 보였고 기술 간 전파 되고 있었다. 또한 지하수 기술 특허간의 특허들이 매개역할을 담당하고 있었지만 지하수 기술간의 특허의 연결성은 높지 않게 나타나고 있다.
임의의 지하수 기술 특허 노드간 최단거리 중 가장 먼 거리가 4로 특허 간 연결되어있다. 셋째, 전체 특허의 군집을 알아보기 위해서 Modularity를 실시하였고 결과는 특정그룹에 속해 있을 특정 노드와 연관된 엣지가 있을 확률이 0.929이었다. 그래프의 밀도는 0.
첫째, 전체 특허의 직접적인 연결정도를 알아보기 위해서 Average Degree를 실시한 결과 1.073로 지하수 기술 하나의 특허가 다른 특허와의 1.073 평균 연결된다는 것을 파악하였다. 둘째, 특허의 전방 인용과 후방 인용의 간접적 연결을 알아보기 위해서 근접중심성과 매개중심성의 Network Diameter를 실시한 결과는 4가 나왔다.

후속연구

지하수 관련 특허 기술은 크게 양수, 모니터링, 오염정화 또한 지하수 분야의 기술개발은 세 가지 범주를 크게 벗어나지 않을 전망이다. 이에 ICT, 데이터 분석 등의 첨단기술이 융합된 기술로 진화하는 과정으로 도약할 것으로 보여진다. 향후 국내 물부족을 극복하기 위해 지하수 이용을 확대하는 정책이 활성화될 것으로 전망되기 때문에 지하수 기술의 도약은 진전될 것으로 보여진다.
또한 지하수 기술 특허간의 특허들이 매개역할을 담당하고 있었지만 지하수 기술간의 특허의 연결성은 높지 않게 나타나고 있다. 지하수 기술 외에도 지하수 중금속 처리나 오염수를 거르는 필터나 다른 특허를 검색식에 추가하면 심도있는 네트워크 특성이 분석을 보완할 수 있을 것이다. 또한 특허의 정량적 분석 외에도 질적분석으로 특허 동향과 기술을 파악할 수 있는 분석이 필요하다.
이에 ICT, 데이터 분석 등의 첨단기술이 융합된 기술로 진화하는 과정으로 도약할 것으로 보여진다. 향후 국내 물부족을 극복하기 위해 지하수 이용을 확대하는 정책이 활성화될 것으로 전망되기 때문에 지하수 기술의 도약은 진전될 것으로 보여진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	‘지하수 인공함양’ 기술의 장점은 무엇인가?	예를 들어, 기후변화에 적응하기 위해 미국에서도 ‘지하수 인공함양’ 신기술을 개발하였다. ‘지하수 인공함양’ 기술은 대량의 물을 인위적으로 투입해 보관하여 싱크홀과 가뭄을 막고 지반이 강해져 지진을 대비하는 장점이 있다. 이렇듯 미국의 지하수관련 기술은 중요하다.
	오염정화 기술이란 무엇인가?	모니터링은 지하수 유량, 흐름 또는 수질 분석을 위한 지표, 지리적인 특성뿐만 아니라 오염물질의 종류, 농도 등 물리화학 및 생물학적 특성 파악을 가능하게 하는 기술을 포함한다. 오염정화 기술은 토양 및 지하수 정화를 위한 원위치 또는 비원위치에 적용된 물리화학적 및 생물학적 정화 처리 공정을 말한다. 미국의 기술적 사례를 발굴하여 분석하면서 미국이 수처리 분야에서 기술력이 높았고 기후변화로 인한 물부족 문제에 대응하기 위해서는 이러한 기술진흥과 특허를 통한 지재권보호도 필요한 것으로 보인다.
	지하수 기술 특허가 기술전파 및 동향에 접근하기에 적절한 이유는 무엇인가?	또한 특허는 기술적 진보, 시장 동향, 소유권 측면에서 충분한 기술 및 상업적 지식의 원천이며, 따라서 특허 분석은 오랫동안 기업 환경에서 연구 개발 관리 및 거시적 맥락에서 기술경제 분석을 위한 유용한 수단으로 여겨져 왔다.3) 따라서 지하수 기술 특허는 시장의 동향, 기술적 진보측면에서 볼 때 기술을 전파와 동향을 접근하기에 매우 적절하다.

참고문헌 (15)

Almanaseer, N.; Arumugam, S, 2010, Climate-Groundwater-Surface Water Interrelationships Over the South Eastern US, WORLD ENVIRONMENTAL AND WATER RESOURCES CONGRESS, Vol. 1, p.1.
American Water Works Association, 2016, Senate WRDA Passage Cheers Water Sector, Opflow Online, Vol. 42 Issue 11
David M. Metres, 2016, New Laws Supplement: AB 1390 & SB 226: More Groundwater, Daily Journal
Kim Jieun.Jung Booyong.Kim Daejung, 2019, Data, Network, Analytics & AI, Happybookpub, pp.110-139.
Robert W. Adler, 2007, Restoring Colorado River Ecosystems, ISLANDPRESS, pp.1-20.
Soller, J.A., 2009, The potential implications of person-to-person transmission of viral infection for US EPA's Groundwater Rule, JOURNAL OF WATER AND HEALTH, Vol.7 No.2, pp.2-4.

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Sternitzke, C., Bartkowski, A., & Schramm, R. 2008, Visualizing patent statistics by means of social network analysis tools. World Patent Information, Vol. 30, No. 2, pp. 115-116

상세보기
Thomas, B. F.,Famiglietti, J. S, 2015, Sustainable Groundwater Management in the Arid Southwestern US: Coachella Valley, California, Water resources management, Vol. 29, No. 12, pp.6-9.
Vrba, J., 2000, The role of groundwater quality monitoring in the strategy of groundwater protection, PROCEEDINGS OF THE IAH CONGRESS ON GROUNDWATER, Vol. 30, pp.12-14.
Yoon, B. & Park, Y., 2004, A text-mining-based patent network: Analytical tool for high-technology trend. The Journal of High Technology Management Research, Vol. 15, No. 1, p.37.

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