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함정 분야 방산업체 주요 기술 분포 분석
The Major Technology Distribution Analysis of Domestic Defense Companies in Naval Ships based on Patent Information Data 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.7, 2020년, pp.625 - 637  

김장은 (국방기술품질원 해상수중연구1팀)

초록
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함정 무기체계는 작전운용성능(능력)에 따라 국내 기술 수준에 기반하여 설계/건조되며, 일정 기간 운용 후 성능개량 소요 발생에 따른 개조/개장 및 기존함 대비 고도화된 후속함이 요구되는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성을 고려하고 고객이 요구하는 함정 무기체계 기술 수준과 무기체계 연구개발을 통한 국내 기술 수준 향상 및 핵심기술 확보하기 위해 기술 분류/특성이 정형화되어있는 특허 자료 분석을 통해 획득 필요 기술에 대한 의사결정 자료로 활용할 수 있다. 이를 위해 방위사업법 제35조(방산업체의 지정 등)에 따라 지정된 10개 함정 분야 방산업체의 특허자료를 특허청 특허정보검색서비스를 통해 특허자료(특허수/국제특허분류 14,964건/352개)를 수집하였으며, 수집된 자료를 기반으로 함정분야 방산업체 간 사회망 분석을 통해 중심성이 높은 58개 국제특허분류를 추출했다. 추출된 국제특허분류를 기반으로 주성분 분석을 통해 함정 분야 방산업체가 집중하는 주요 기술 분야로 국제특허분류 7개(B63B, H01M, F03D, B01D, H02K, B23K, H01H)를 확인했다. 이어서 자기회귀 결합 이동평균 모형 분석결과, 국제특허분류 3개(B63B, B01D, B23K)는 지속적인 기술획득 활동이 예측했으며, 국제특허분류 4개(H01M, F03D, H02K, H01H)는 기술획득 활동이 낮아짐을 예측했다.

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In order to decide the naval ship weapon system acquisition for national policy/market economy activities, the decision makers can determine policy based on current technology level/concentration/utilization. For this, the decision makers apply the major common technology field analysis using patent...

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AI 본문요약
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제안 방법

  • 국제특허분류 3개(B63B, B01D, B23K) 기술분야의 경우 일정 수준으로 지속적인 기술획득 활동 예측했으며, 국제특허분류 4개(H01M, F03D, H02K, H01H) 기술분야의 경우 낮은 수준 또는 점차 감소되는 기술획득 활동을 예측했다.
  • 이어서 일반 정보 분석 자료를 기반으로 함정 분야 방산업체와 국제특허분류 간 사회망 분석을 통해 함정 분야 방산업체에 대한 국제특허분류를 추출하여 정제화된 연계 기술 분야를 분석/제시한다. 다음 사회망 분석을 통해 제시된 연계 기술 분야 자료에서 함정 분야 방산업체가 집중하는 주요 기술 분야로 정제하기 위해 표준화 기반 주성분 분석을 수행한다. 마지막으로 주성분 분석을 통해 편향 및 희소성 문제가 제거된 주요 기술 분야에 대하여 특허출원 후 심사를 통해 채택/공개 시점까지 걸리는 시간 지연효과를 고려하기 위해 자기회귀 결합 이동평균 모형 분석 기반 기술획득 활동 예측과 텍스트 마이닝을 통해 획득 기술 경향/예측 및 특징을 파악한다.
  • 마지막으로 정규화 작업이 완료된 텍스트를 기반으로 워드 빈도에 대한 기술 통계값과 워드클라우드(Wordcloud) 시각화 방법을 통해 결과를 제시한다[17].
  • 다음 사회망 분석을 통해 제시된 연계 기술 분야 자료에서 함정 분야 방산업체가 집중하는 주요 기술 분야로 정제하기 위해 표준화 기반 주성분 분석을 수행한다. 마지막으로 주성분 분석을 통해 편향 및 희소성 문제가 제거된 주요 기술 분야에 대하여 특허출원 후 심사를 통해 채택/공개 시점까지 걸리는 시간 지연효과를 고려하기 위해 자기회귀 결합 이동평균 모형 분석 기반 기술획득 활동 예측과 텍스트 마이닝을 통해 획득 기술 경향/예측 및 특징을 파악한다. 앞서 기술한 특허 자료 정보 기반 함정 분야 방산업체 기술 분포 분석 순서 순서도는 Fig.
  • 텍스트 마이닝(Text Mining) 분석은 다양한 언어에 대한 자연어 처리 기술을 기반으로 반정형/비정형 텍스트 자료 정형화를 통해 분석 대상 자료 특징 추출/분석 방법이다. 본 논문에서 접근할 분석 순서는 탐지 대상 언어인 특허자료의 정보지표(발명의명칭(영문))를 기반으로 전처리 과정인 토큰화(Tokenization), 품사결정(POS(Part Of Speach) Tagging), 불용어/제거(Stopword/Removal) 처리를 통해 정규화 작업을 수행한다. 마지막으로 정규화 작업이 완료된 텍스트를 기반으로 워드 빈도에 대한 기술 통계값과 워드클라우드(Wordcloud) 시각화 방법을 통해 결과를 제시한다[17].
  • 수집된 352개 국제특허분류를 기반으로 함정 분야 방산업체 간 사회망 분석을 통해 중심성이 높은 58개 국제특허분류를 추출하였으며, 국제특허분류 58개 기술 분야 중 주성분 분석을 통해 함정 분야 방산업체가 집중하는 주요 기술 분야로 국제특허분류 7개[(B63B : 선박 또는 그 밖의 물에 뜨는 구조물, 선적을 위한 장치(선박의 환기장치, 난방장치, 냉방장치 또는 공기조화 장치, 준설선 또는 토양 이동 기계의 지지로서 부유성 하부구조)), (H01M : 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환하기 위한 방법 또는 수단리), (F03D : 풍력원동기, 자연풍 에너지를 유용한 기계적 동력으로 변환하기 위한 기구와 그 사용목적을 위한 동력의 전달), (B01D : 분리(습식법에 의한 고체와 고체의 분리, 풍력테이블 또는 풍력선광기에 의한 것, 자기 또는 정전기에 의한 고체 또는 유체로부터의 고체의 분리, 고압전기장에 의한 분리, 원심분리기 과류장치, 액체 함유물로부터 유체를 짜내는데 쓰이는 프레스 그 자체, 수(水)처리)), (H02K : 회전-전기 기계(회전-전기 계전기, 직류 또는 교류입력을 서지 출력으로 변환하는 것), (B23K  납땜(Soldering) 또는 비납땜(Unsoldering); 용접; 납땜 또는 용접에 의하여 클래딩(clading) 또는 피복, 국부 가열에 의한 절단), (H01H : 전기적스위치, 계전기, 셀렉터(selector), 비상보호장치(접촉케이블, 무접점 전자장치에 의한 개폐))]임을 확인했다.
  • 특허자료 수집 시 방산업체의 실제 심사를 통해 확보된 특허(기술) 자료만을 고려하기 위해 행정상태(공개, 소멸, 등록)를 기반으로 수집한다. 수집된 전체 특허 자료 기반으로 함정 분야 방산업체별 특허수/백분율 비율/국제특허분류 종류(개수)에 대한 일반 정보 분석을 수행한다. 이어서 일반 정보 분석 자료를 기반으로 함정 분야 방산업체와 국제특허분류 간 사회망 분석을 통해 함정 분야 방산업체에 대한 국제특허분류를 추출하여 정제화된 연계 기술 분야를 분석/제시한다.
  • 이렇게 얻어진 국제특허분류 58개 기술 분야 중 10개 함정 분야 방산업체가 집중하는 주요 기술 분야를 추출하기 위해 주성분 분석을 수행했다. 수집된 함정 분야 방산업체 특허자료의 국제특허분류 종류/수와 함정 분야 방산업체 간 동등 비교를 위해 주성분 분석 대상 특허자료의 정규화 과정을 수행한다. 주성분 분석 결과는 Table 6.
  • 주성분 분석을 통해 추출된 국제특허분류 7개의 기술 분야에 대한 기술획득 경향/특징을 확인하기 위해 특허자료의 정보지표(발명의명칭<영문>)를 활용했다. 영문을 기반으로 텍스트 마이닝을 접근한 이유는 전문 기술명을 여러 다른 형태의 한글 기술명으로 사용됨에 따른 분석결과 변동성을 최소화 하고자 특허 영문 기술명 기반으로 텍스트 마이닝을 수행하였으며, 각 국제특허분류에 대한 분석 결과는 Fig. 6./Table 9.와 같다. 먼저 B63B의 경우 수상함(ship)을 중심으로 가스(gas, lng) 저장(tank, vessel, cargo)을 위한 체계/구조/기관/방법(system, structure, apparatus, method) 기술에 집중하고 있다.
  • 함정 분야 방산업체 특허자료 국제특허분류 기반 사회망 분석을 통해 전체 352개 국제특허분류 기술 분야 중 58개 기술 분야를 확인했다. 이렇게 얻어진 국제특허분류 58개 기술 분야 중 10개 함정 분야 방산업체가 집중하는 주요 기술 분야를 추출하기 위해 주성분 분석을 수행했다. 수집된 함정 분야 방산업체 특허자료의 국제특허분류 종류/수와 함정 분야 방산업체 간 동등 비교를 위해 주성분 분석 대상 특허자료의 정규화 과정을 수행한다.
  • 수집된 전체 특허 자료 기반으로 함정 분야 방산업체별 특허수/백분율 비율/국제특허분류 종류(개수)에 대한 일반 정보 분석을 수행한다. 이어서 일반 정보 분석 자료를 기반으로 함정 분야 방산업체와 국제특허분류 간 사회망 분석을 통해 함정 분야 방산업체에 대한 국제특허분류를 추출하여 정제화된 연계 기술 분야를 분석/제시한다. 다음 사회망 분석을 통해 제시된 연계 기술 분야 자료에서 함정 분야 방산업체가 집중하는 주요 기술 분야로 정제하기 위해 표준화 기반 주성분 분석을 수행한다.
  • 9945 이상인 기술 분야는 B63B, H01M, F03D, B01D, H02K, B23K, H01H이며, 본 국제특허분류 7개 기술 분야에서 연구/기술보유 활동이 주도적으로 이뤄지고 있다. 이어서 함정 분야 방산업체별 기술 집중 분야를 분석하기 위해 함정 분야 방산업체 대비 국제특허분류 58개에 대한 행렬도 분석을 수행했다. 그 결과 B63B, H01M, F03D, B01D, H02K, B23K, H01H 기술 분야에서 함정 분야 방산업체의 집중도/의존도가 높음을 확인했다.

대상 데이터

  • 특허 자료 정보 기반 함정 분야 방산업체 주요 기술 분포 분석을 수행하기 위해 함정 분야 방산업체 10곳에 대한 특허자료를 특허청 특허정보검색서비스를 기반으로 수집한다. 특허자료 수집 시 방산업체의 실제 심사를 통해 확보된 특허(기술) 자료만을 고려하기 위해 행정상태(공개, 소멸, 등록)를 기반으로 수집한다.
  • 특허 자료 특징인 특허출원 후 심사를 통해 채택/공개 시점이 1∼2년지연효과가 있는 점을 고려하여 2017년 1월 이후 자료를 제외한2000년 1월부터 16년 12월 자료 기준으로 19년 12월까지 예측 분석했다.
  • 함정 분야 방산업체 특허 자료 기반 주요 기술 분포 분석을 수행하기 위해  방위사업법 제35조(방산업체의 지정등)에 따라 지정된 10개 함정 분야 방산업체의 특허자료(특허수 14,964건/국제특허분류 352개)를 수집했다.
  • 함정 분야 방산업체 특허자료 국제특허분류 기반 사회망 분석을 통해 전체 352개 국제특허분류 기술 분야 중 58개 기술 분야를 확인했다. 이렇게 얻어진 국제특허분류 58개 기술 분야 중 10개 함정 분야 방산업체가 집중하는 주요 기술 분야를 추출하기 위해 주성분 분석을 수행했다.

이론/모형

  • 국제특허분류 7개의 자기회귀 결합이동평균 모형 선정은 아카이케 정보 기준(Akaike’s Information, Criterion, AIC)/베이지안 정보 기준(Baysian Information Criterion, BIC) 최소 추정량 값, 잔차분석은 Ljung–Box 방법을 수행하였으며[18], 각 국제특허분류에 대한 분석 결과는 Table.
  • 를 의미한다. 아울러 주성분 분석에서 적용해야 할 주성분 수 결정 방법 중 일반적으로 많이 사용되는 Kaiser 규칙을 적용한다[13-14].
  • 마지막으로 주성분 분석을 통해 편향 및 희소성 문제가 제거된 주요 기술 분야에 대하여 특허출원 후 심사를 통해 채택/공개 시점까지 걸리는 시간 지연효과를 고려하기 위해 자기회귀 결합 이동평균 모형 분석 기반 기술획득 활동 예측과 텍스트 마이닝을 통해 획득 기술 경향/예측 및 특징을 파악한다. 앞서 기술한 특허 자료 정보 기반 함정 분야 방산업체 기술 분포 분석 순서 순서도는 Fig.2와 같으며 분석을 위해 사용된 도구는 UCINET 6 Version 6.624 및 R x64 3.5.1(Package : corrplot, factoextra, forecast, ggplot2, tseries)을 활용하였다.
  • 이와 같은 분석을 수행하기 위해 확률적/이론적 근거를 두고 있고 실제 분석에도 정확한 예측값을 제공하는 Ljung–Box 방법론을 적용한다[16].
  • 주성분 분석을 통해 추출된 국제특허분류 7개의 기술 분야에 대한 기술획득 경향 분석/예측을 위해 자기회귀 결합 이동평균 모형을 적용했다. 특허 자료 특징인 특허출원 후 심사를 통해 채택/공개 시점이 1∼2년지연효과가 있는 점을 고려하여 2017년 1월 이후 자료를 제외한2000년 1월부터 16년 12월 자료 기준으로 19년 12월까지 예측 분석했다.
  • 주성분 분석을 통해 추출된 국제특허분류 7개의 기술 분야에 대한 기술획득 경향/특징을 확인하기 위해 특허자료의 정보지표(발명의명칭)를 활용했다.
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참고문헌 (18)

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  2. S. H. Jeon, et al., Patent Analysis & Technology Forecasting, KYOWOOSA, 2014. 

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  4. Defense Aency for Technology and Quality, DTiMS [cited 2018 may 08], Available From: https://dtims.dtaq.re.kr/vps/OINF_searchBookList10.do (accessed Nov. 20, 2019) 

  5. WIPO, International patent classification version 2018 Guide to the IPC, World Intellectual Property Organization, 2019. 

  6. J. W. et al., "Analysis Results in Technological Trends of Military Small Giant Venture Tech-Fi Net via Social Network Analysis," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 20, No. 12 pp. 444-455, 2019 DOI : https://doi.org/10.5762/KAIS.2019.20.12.444 

  7. C.S. Son., "Study for Analyzing Defense Industry Technology using Datamining technique: Patent Analysis Approach," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 19, No. 10 pp. 101-107, 2018 DOI : https://doi.org/10.5762/KAIS.2018.19.10.101 

  8. Republic of Korea, Status of patent request / processing [cited 2019 september 18], Available From: http://www.index.go.kr/potal/main/EachDtlPageDetail .do?idx_cd2785 (accessed Nov. 20, 2019) 

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  10. Y. H. Kim et al., Social network analysis 4th Ed, PARKYOUNGSA, 2016. 

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  12. Y. S. Choi, Multivariate data analysis with R, KYUNGMOONSA, 2018. 

  13. Kaiser, Henry F. "The application of electronic computers to factor analysis," Educational and psychological measurement, 1960. DOI : https://doi.org/10.1177/001316446002000116 

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  15. W. L. Lee, Time series analysis and forecasting, 2nd Ed, TAMJIN, 2016. 

  16. B. H. Ahn et al., "Regional Long-term/Mid-term Load Forecasting using SARIMA in South Korea," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 16, No. 12 pp. 8576-8584, 2015. DOI : https://doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.12.8576 

  17. K. Y. Bae et al., "Analysis of the abstracts of research articles in food related to climate change using a text mining algorithm," Journal of the Korean Data & Information Science Society , 24:533-541, 2013. DOI : http://dx.doi.org/10.7465/jkdi.2013.24.6.1429 

  18. BOX, George EP, et al. Time series analysis: forecasting and control. John Wiley & Sons, 2015. 

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