수소 신기술 주제를 국가적 수준 비교로 진행한 논문이다
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261922003245
Investigating emerging hydrogen technology topics and comparing national level technological focus: Patent analysis using a stru
Hydrogen technology has recently attracted great attention as a new energy technology with a potential to transform existing energy systems. However, …
www.sciencedirect.com
해당 논문의 링크를 참조한다.
Abstract
-수소 기술은 기존의 에너지 시스템을 변형시킬 수 있는 잠재력이 있다
-수소 기술은 광범위한 주제로 수소 생산, 저장, 유통, 활용 등 개별 현장 전문가가 분석하기 쉽지 않다.
-해당 논문에서는 USPTO에서 특허 데이터를 사용해 STM 방법을 활용하여 기술 동향 분석 진행
Introduction
-세계 각국의 정부는 수소 기술 개발을 지원하고 관련 산업을 촉진하기 위해 국가 차원의 정책을 수립하여 시행하고 있으며 수소 기술 분야에서 경쟁력을 확보하고자 한다.
-수소 기숧은 다양한 분야의 기업들이 핵심역량을 활용하여 분야에 진출하고자 함, 기존 다른 분야와 깊이 연결되어 있어 국가별로 대응전략을 마련하는 것이 중요함.
-국제적인 기술 경쟁력을 확보하지 못하면 수소 기술과 수소에너지 시스템을 구현해 국가가 얻을 수 있는 혜택은 많이 줄어듬
Backgound
-수소 기술-
-수소는 자연 발생적으로 생산되지 않아서 어떠한 산업 공정의 부산물이나 화석연료에서 수소를 분리해야 하는데 이 과정에서 이산화탄소의 배출은 불가분함.
-한편, 수소 기술에 대한 투자는 2022년 기준 약 9000억 달러, 응용분야 또한 교통, 에너지, 연료전지 등 아주 다양함.
-따라서 현재 대두되는 관점은 수소 배출 과정에 있어 이산화탄소의 배출을 적게 하는 친환경적인 방법과 저장과 유통에 과한 기술이 중요하게 여겨진다.
-토픽모델링-
토픽 모델링은 크게 LDA, STM으로 나뉘고 STM이 사회과학의 분야에서는 메타데이터를 활용한다는 장점을 기반으로 더욱 유용하게 활용될 수 있음
-다양한 선행연구에서 LDA, STM을 활용해 다양한 분야에 활용했음
Contribution
-기존 연구가 USPTO를 활용하더라도 분류코드에 의존하여 동일 코드 내 세부주제를 조사하고자 하는 목적에 제한 / 수소기술이라는 폭넓은 분야에서는 선행연구가 없었음 / 한 국가나 국적 없이 기술 동향성 파악 등은 있었으나 국가 간의 시사점 비교는 제한적이었음
è 따라서 미국, 일본, 한국, 독일, 프랑스의 key contry의 국가적 수준에서 기술 포트폴리오를 비교하고자 한다.
1. 수소 기술 분야에서 잠재력이 높은 주제는 무엇인가?
2. 핵심 국가의 국가수준의 기술 초점과 각 전략은 어떠한가?
3. 정책 입안자의 연구개발 의사결정을 돕기 위해 특허데이터를 사용해 반자동 접근 방식을 구성할 수 있는가?
를 주로 확인하고자 한다.
Method
(1) Data Collection
IPC v CPC
IPC는 국제특허분류코드로 가장 보편적임
CPC는 USPTO와 EUIPO를 중심으로 개발된 보다 상세한 코드이며 Y섹션이 있어서 신기술에 대한 내용이 담겨 있음, 본 연구에서는 CPC를 사용하지만 Y섹션의 수소 기술이 수소기술 전체를 대표한다고 할 수는 없어서 외에도 각 기술을 대표할 수 있는 CPC코드를 수소 생산/수소 저장 및 유통/수소 응용 3분야로 분류함
(2) Data refining
(3) Using STM
(4) TMR estimation
- TMR : technology maturity rate
Result and discussion
Descriptive results
전반적인 현황을 제공하기 위한 핵심적인 기술결과를 제공하고 있음
국가별 등록 특허의 순위
등록 특허 수가 많은 상위 5개 기업
우리나라 수소기술 개발의 총량대비 기업 순위가 상위권으로 보아 소수의 핵심 기업에 의해 주도
Technology topic identification
K=40
K가 40보다 커질 때 held-out likelihood and residual 감소
(어떻게 확인할 수 있을까?_
11개의 트렌드 주제와 5개의 영향력이 있는 주제, 교집합으로 3개의 트렌드&영향력 주제 선정
(어떠한 근거로 트렌드와 영향력을 구분했는가?)
유의미한 13개의 토픽(11+5-3) 중 3개는 수소 생산과 관련, 10개는 수소응용(연료전지와 관련)
*저장과 운반에 관한 기술 부족 : 시간이 지남에 따라 크게 증가하지 않거나 다른 사람에 의해 더 많이 인용되었음을 의미
수소생산 : 바이오매스(구체적으로 열 분해 및 가스화를 통해 폐기물에서 수소 생산), 천연가스(메탄 CH4에서 수소를 얻음), 암모니아(NH3에서 수소 분리)
수소응용 : 생략
3개의 트렌드&영향력있는 토픽은 수소 생산과 관련된 주제, 바이오매스, Redox flow battery, 리튬-공기 전지
유의미한 토픽은 TMR이 주로 낮음 , 일반적으로 높은 미래 잠재력을 가지고 있음
National Technology portfolio
모든 특허에서 토픽의 비중을 국가마다의 특허비중으로 나누어 정규화를 진행함. 토픽3는 전체 대비 2.48%이나 한국에서는 5.03으로 한국의 토픽 포커스 지수는 토픽 3에 대해 2.02(5.03/2.48)
단어 분포 유사성을 기반으로 시각화한 결과 좌측 상단은 연료전지 관련 시스템, 중간 좌측은 수소 운반 저장 관련 , 그 좌측 하단은 수소 생산관련 주제임. 우측 상단은 화학적인 부분 우측 하단은 연료전지의 기계적인 부분으로 분포가 되어있다.
Technology correlation pattern analysis
좌측은 토픽 상관성, 우측은 국가 기술 초점까지 보여줌
클러스터 식별 수소 생산/ 수소 저장 및 운반 / 연료전지-화학/ 연료전지-기계/연료전지-시스템
한국을 예시로 들면 주제 34와 인접한 주제 4또는 주제31을 서라운드 공격전략을 사용할 수 있다. 일본을 예시로 연료전지-시스템 클러스터에 집중하고 싶다면 이미 강점을 가진 주제 외에 12나 29로 확장하는 것이 꽤 괜찮을 수 있다. 물론 클러스터로 묶이지 않는 독립형 주제가 있으며 이는 기존의 것과 다른 새로운 기술일 가능성이 높다. 이를 테면 Redox flow battery와 리튬-공기 연료 전지 배터리 등이 있겠다. 이외에도 다양한 시사점을 제공할 수 있겠다.
Conclusion
효과적인 의사결정을 돕기 위해 핵심 분석 결과를 보다 친숙하고 직관적인 형태로 시각화할 수 있는 방향성을 제시함. 이를 다양한 후속 연구에서 수행할 수 있음. 탄소 배출을 줄이기 위해 수소로부터 만들어진 암모니아의 환경 친화적 연소는 수소 기술의 다양한 영향 경로 조사에도 고려될 수 있음