전기차, 에너지저장시스템의 수요급증으로 에너지 저장장치에 대한 관심이 세계적으로 증가해 왔다. 에너지 저장장치의 핵심원료인 리튬과 바나듐 등과 같은 에너지저장광물 자원을 안정적으로 공급하기 위하여 새로운 기술적 대안이 필요하다. 이미 리튬과 바나듐을 직접 확보할 수 있는 기술에 대한 여러 국가들의 연구개발 활동이 이루어지고 있다. 이에 따라 효과적인 연구개발 전략을 수립하기 위해서 특허 및 논문 분석을 통해 각 국의 기술동향을 분석하고 향후 기술발전방향을 설정하는 것이 중요하다. 본 연구는 1970년부터 2019년 10월까지 출원 공개 또는 출원 등록된 한국, 미국, 유럽, 일본의 특허자료와 2000년 1월부터 2019년 10월까지의 논문을 대상 검색된 자료를 통해 신기술 개발동향 및 국내외 연구개발 현황을 분석하였다. 분석결과, 현재 에너지저장광물과 관련된 기술의 성장단계는 태동기 단계에 있는 것으로 분석되었다. 따라서 기술시장 선도와 기술 경쟁력 강화를 위해 새로운 기술의 개발과 개발된 기술에 대한 실증을 병행하여 빠르게 기술을 고도화 하는 전략이 필요하다고 사료된다.
전기차, 에너지저장시스템의 수요급증으로 에너지 저장장치에 대한 관심이 세계적으로 증가해 왔다. 에너지 저장장치의 핵심원료인 리튬과 바나듐 등과 같은 에너지저장광물 자원을 안정적으로 공급하기 위하여 새로운 기술적 대안이 필요하다. 이미 리튬과 바나듐을 직접 확보할 수 있는 기술에 대한 여러 국가들의 연구개발 활동이 이루어지고 있다. 이에 따라 효과적인 연구개발 전략을 수립하기 위해서 특허 및 논문 분석을 통해 각 국의 기술동향을 분석하고 향후 기술발전방향을 설정하는 것이 중요하다. 본 연구는 1970년부터 2019년 10월까지 출원 공개 또는 출원 등록된 한국, 미국, 유럽, 일본의 특허자료와 2000년 1월부터 2019년 10월까지의 논문을 대상 검색된 자료를 통해 신기술 개발동향 및 국내외 연구개발 현황을 분석하였다. 분석결과, 현재 에너지저장광물과 관련된 기술의 성장단계는 태동기 단계에 있는 것으로 분석되었다. 따라서 기술시장 선도와 기술 경쟁력 강화를 위해 새로운 기술의 개발과 개발된 기술에 대한 실증을 병행하여 빠르게 기술을 고도화 하는 전략이 필요하다고 사료된다.
The rapid demand for electric vehicles and energy storage systems has increased interest in energy storage devices worldwide. New technological alternatives are needed to reliably supply energy storage mineral resources such as lithium and vanadium, which are key materials for energy storage devices...
The rapid demand for electric vehicles and energy storage systems has increased interest in energy storage devices worldwide. New technological alternatives are needed to reliably supply energy storage mineral resources such as lithium and vanadium, which are key materials for energy storage devices. Already, research and development activities are taking place in various countries on technologies that can directly secure lithium and vanadium. Accordingly, it is very important to analyze each country's technological trends through patent and paper analysis to establish effective research and development strategies and to set future technological development directions. This study analyzed trends in the development of new technologies and the current status of research and development at home and abroad through patent data from Korea, the United States, Europe, and Japan that were disclosed or registered from 1970 to October 2019, and the data searched for papers from January 2000 to October 2019. According to the analysis, the current growth stage of the technology related to energy storage minerals is in the beginning stage. Therefore, it is believed that a strategy to rapidly upgrade technology by combining the development of new technologies and demonstration of developed technologies is needed in order to lead the technology market and strengthen the competitiveness of technologies.
The rapid demand for electric vehicles and energy storage systems has increased interest in energy storage devices worldwide. New technological alternatives are needed to reliably supply energy storage mineral resources such as lithium and vanadium, which are key materials for energy storage devices. Already, research and development activities are taking place in various countries on technologies that can directly secure lithium and vanadium. Accordingly, it is very important to analyze each country's technological trends through patent and paper analysis to establish effective research and development strategies and to set future technological development directions. This study analyzed trends in the development of new technologies and the current status of research and development at home and abroad through patent data from Korea, the United States, Europe, and Japan that were disclosed or registered from 1970 to October 2019, and the data searched for papers from January 2000 to October 2019. According to the analysis, the current growth stage of the technology related to energy storage minerals is in the beginning stage. Therefore, it is believed that a strategy to rapidly upgrade technology by combining the development of new technologies and demonstration of developed technologies is needed in order to lead the technology market and strengthen the competitiveness of technologies.
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문제 정의
, 1981; Karki, 1997; KIPO, 2007, Park and Park, 2018; Shin, 2000). 따라서 본 연구에서는 에너지저장광물 확보와 관련된 기술의 한국, 미국, 일본, 유럽의 특허정보와 논문정보를 분석하여 해당 기술 분야의 신기술개발동향과 국내외 구동향에 대한 정보를 제공하고자 한다.
제안 방법
논문은 Scopus DB를 사용하여 분석하였다. 분석 대상인 에너지저장광물 확보와 관련된 기술동향을 파악하기 위하여 Table 2와 같은 기술 분류를 통해 알맞은 키워드 및 검색식을 구성하였으며, 이때 사용된 검색식의 핵심어로 광물자원(mineral resources), 잠재 자원(potential resources), 탐사/예측(exploration/forecast), 바나듐(vanadium), 선광/제련(smelting/dressing) 등을 사용하였다(Table 3).
본 연구에서 에너지저장광물 확보 기술 분야의 특허는 (주)윕스의 Wintelips DB를 이용하여 1970년부터 2019년 10월까지 출원 공개 또는 출원 등록된 한국, 미국, 유럽, 일본의 특허를 대상으로 자료를 수집 하였고, 논문은 Scopus DB를 이용하여 2000년도 1월부터 2019년 10월까지의 논문을 대상으로 자료를 수집하였다. 수집한 특허와 논문정보를 통하여 신기술개발 동향과 국내외 연구동향을 분석하였다.
이에 따라 리튬과 바나듐을 직접 확보 수 있는 기술인 국내 부존 바나듐(정마그마형 vanadiferous titanomagnetite: VTM 광상), 리튬의 잠재광상 유망지를 대상으로 정밀탐사 기술 및 잠재광상 예측기술을 개발하여 바나듐, 리튬자원의 부존량(잠재자원량: potential resources) 예측 및 매장량(예상자원량: inferred resources) 평가 기술과 국내 부존 바나듐(V) 광물자원 선광/제련/활용기술에 대한 연구개발이 필요한 시점이 되었다. 이와 관련 기술에 대한 특허출원이 1970년대부터 조금씩 연구가 시작된 것으로 판단되어, 해당 기술에 대하여 1970년부터 2019년까지 주요국/출원인별 특허분석과 2000년부터 2019년까지 논문분석을 실시하여 신기술개발 동향 파악과 국내외 연구동향의 진단을 수행하였다.
대상 데이터
본 연구에서 에너지저장광물 확보 기술 분야의 특허는 (주)윕스의 Wintelips DB를 이용하여 1970년부터 2019년 10월까지 출원 공개 또는 출원 등록된 한국, 미국, 유럽, 일본의 특허를 대상으로 자료를 수집 하였고, 논문은 Scopus DB를 이용하여 2000년도 1월부터 2019년 10월까지의 논문을 대상으로 자료를 수집하였다. 수집한 특허와 논문정보를 통하여 신기술개발 동향과 국내외 연구동향을 분석하였다.
에너지저장광물 확보 기술 분야의 특허 정보와 논문을 분석대상으로 하였으며, 특허는 1970년부터 2019년 10월까지 출원 공개 또는 출원 등록된 한국, 미국, 유럽, 일본의 특허를 대상으로 하였고, 논문은 2000년도 1월부터 2019년 10월까지의 논문을 대상으로 하였다(Table 1). 특허는 (주)윕스의 Wintelips DB 를 이용하여 특허검색 및 재가공하였으며, 제목, 요약, 대표 청구항 및 전체문서로 검색범위를 확장하였다.
에너지저장광물 확보 기술과 관련된 유효 특허와 논문은 각각 339건, 999건으로 분석되었다. 지구과학분야 연구를 벗어나는 리튬 또는 바나듐 원자의 부존량 측정 기술, 자연계 상태가 아닌 설비 또는 물질에서의 광물 부존량을 측정하는 기술, 바나듐이 극소량 포함 되는 활용기술, 탈바나듐 방법, 바나듐 광석에서 타 물질을 회수하는 기술 등의 특허와 논문을 제외하였다.
세계 주요출원인을 살펴보면 주로 미국의 출원인이 다수의 특허를 출원하고 있는 것으로 나타났으며, 최다 출원인의 특허출원 건수가 10건에 불과하기 때문에 특정 출원인들이 독점적으로 출원하는 것이 아니라 다양한 출원인들이 존재하는 것으로 보인다. 최다 출원인으로는 룩셈부르크에 아르셀로미탈(Arcelormittal)이 10건을 출원하였고 출원된 특허는 한국과 일본에 각 3건, 미국과 유럽에 각 2건으로 다양한 국가에 출원하였다. 이어서 두 번째로 많은 특허를 출원한 출원인은 3곳으로 슐럼버거 테크놀로지(Schlumberger Technology), 스탈워크 웨스티그(Stahlwerk Ergste Westig), 포스코(POSCO)는 각 7건을 출원하였고, 슐럼버거 테크놀로지(Schlumberger Technology)는 미국에 7건, 스탈워크 웨스티그(Stahlwerk Ergste Westig)는 미국에 5건, 유럽에 2건, 포스코(POSCO)는 한국에서 7건을 출원하였다(Table 4).
이론/모형
특허는 (주)윕스의 Wintelips DB 를 이용하여 특허검색 및 재가공하였으며, 제목, 요약, 대표 청구항 및 전체문서로 검색범위를 확장하였다. 논문은 Scopus DB를 사용하여 분석하였다. 분석 대상인 에너지저장광물 확보와 관련된 기술동향을 파악하기 위하여 Table 2와 같은 기술 분류를 통해 알맞은 키워드 및 검색식을 구성하였으며, 이때 사용된 검색식의 핵심어로 광물자원(mineral resources), 잠재 자원(potential resources), 탐사/예측(exploration/forecast), 바나듐(vanadium), 선광/제련(smelting/dressing) 등을 사용하였다(Table 3).
성능/효과
논문 분석결과 총 999건의 논문이 게재되었고, ‘에너지저장광물 정밀탐사기술 개발 및 부존량 예측’ 분야의 논문은 657건, ‘바나듐 광물 제련/선광 기술’ 분야의 논문은 342건이다. ‘에너지저장광물 정밀탐사기술 개발 및 부존량 예측’ 분야의 논문게재 주요기관 중 가장 많은 논문 건수와 인용도를 보인 곳은 중국의 지질대학지질과정·광산자원 국가중점실험실(State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources)이며, ‘바나듐 광물 제련/선광 기술’ 분야의 논문게재 주요기관 중 가장 많은 논문 건수와 인용 도를 보인 곳은 이탈리아의 나폴리 프레드릭2세 대학교(Università degli Studi di Napoli Federico II)으로 나타남에 따라 국내보다 국외에서 연구가 더 활발한 것으로 보인다.
2006년부터 꾸준히 증가하는 모습을 보였다. 에너지저장광물 확보와 관련된 기술의 논문게재는 2015-2018년은 연간 80건 이상으로 나타났으며, 2018년이 110건으로 가장 많은 논문이 게재되었다. 따라서 2015-2018년까지 연구가 활발히 진행된 것으로 파악된다.
에너지저장광물 확보와 관련된 기술의 전 세계 특허 출원 동향을 살펴보면, 총 339건의 유효 특허 중 미국이 178건(53%), 이어서 유럽이 62건(18%)을 출원하였으며, 한국과 일본은 각각 50건(15%), 49건 (14%)으로 다소 적은 특허를 출원하였다(Fig. 3).
특허 분석결과 총 339건의 특허가 출원되었고, 한국 50건, 미국 178건, 일본 49건, 유럽 62건을 출원하였으며, 미국은 1970년대부터 출원이 시작되었고, 다른 국가는 1980년대부터 출원이 시작된 것으로 보여 진다. 1990년대 이후에 조금 더 활발한 특허 출원이 나타내고 있으나, 큰폭의 증가는 아닌 것으로 보인다.
특허의 기술력을 간접적으로 평가할 수 있는 피인용 지수는 미국 국적의 슐럼버거 테크놀로지(Schlumberger Technology)이 평균 24.14의 피인용 지수를 나타내어 높은 기술력 보유하고 있는 것으로 판단되며, 캐나다의 바링거 리서치(Barringer Research) 또한 피인용지수가 20.00으로 높게 나타남에 따라 상대적으로 기술력이 높다고 판단된다. 한국, 일본, 러시아의 주요 출원인들은 피인용 지수가 1이하이므로 상대적으로 기술력이 낮은 것으로 판단된다.
후속연구
특허와 논문 분석한 결과 현재 해당기술에 대한 기술시장은 태동기단계로 분석되었고, 국내보다 국외에서 더 많은 연구가 이루어지고 있는 것으로 분석되었다. 이에 따라 한국은 미국, 호주 등 다른 국가보다 후발주자로 판단되기 때문에 해당 기술에 대한 기술격차를 줄이고, 빠르게 기술경쟁력을 강화하기 위해서는 새로운 기술의 개발과 개발된 기술에 대한 실증을 함께 병행하여 빠르게 기술을 고도화 하는 전략이 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
바나듐은 어디에 사용되었는가?
바나듐은 은회색의 전이금속으로서 철강에 소량만 첨가하여도 강도가 높아지고 충격과 마모에 물성을 갖게 해주는 특징으로 인하여, 첨단산업 및 다양한 산업에서 필수적인 고강도 합금의 원료로 주로 사용되었다(Lee, 2009, Lmtiaz et al., 2015; Wang et al.
에너지저장광물 확보와 관련 기술의 기술별 논문게재동향은 어떠한가?
7과 같다. 총 999건의 논문 중 ‘에너지저장광물 정밀탐사기술 개발 및 부존량 예측’ 분야의 논문은 657건이며, 게재 동향을 살펴보면 논문분석 초기인 2000년대 초반부터 중반까지 평균 10건 미만의 논문게재를 보이고 있다. 이후 2009년부터 매년 80건 이상의 논문게재를 보이며, 활발한 연구가 진행되고 있다. ‘바나듐 광물 제련/선광 기술’ 분야의 논문은 342건이며, 게재동향을 살펴보면 2000년대 초반에는 증감을 반복하다가 2000년대 후반부터 논문이 소폭 증가하였다. 이후 증감을 반복하고 있으나, 증가하는 추세를 보이고 있다. 이를 통해 ‘에너지저장광물 정밀탐사기술 개발 및 부존량 예측’ 분야에 대한 논문이 ‘바나듐 광물 제련/선광 기술’ 분야의 논문보다 315건이 더 많이 게재된 것으로 보아 연구가 더 활발히 이루어지는 것으로 파악된다.
에너지 저장장치의 핵심원료는 무엇이 있는가?
전기차, 에너지저장시스템의 수요급증으로 에너지 저장장치에 대한 관심이 세계적으로 증가해 왔다. 에너지 저장장치의 핵심원료인 리튬과 바나듐 등과 같은 에너지저장광물 자원을 안정적으로 공급하기 위하여 새로운 기술적 대안이 필요하다. 이미 리튬과 바나듐을 직접 확보할 수 있는 기술에 대한 여러 국가들의 연구개발 활동이 이루어지고 있다.
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