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에너지/환경 연료전지 특허 출원 및 연구 개발 증가

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2021-03-10 15:47:00
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산업조사 전문업체인 IRS글로벌은 “연료전지” 연구개발 동향을 분석하기 위해 Microsoft에서 제공하는 Academic Knowledge API를 활용하여, “Fuel”, “Cell” 등의 단어가 제목 또는 초록에 포함된 연구를 추출하여 검색된 데이터 중 DOI가 존재하지 않는 데이터를 제거하여 31,397개를 분석하였다.

 

전체 연구의 내용 및 연구 주제별 주요 단어와 관계를 확인하기 위해 워드 클라우드와 텍스트 네트워크 분석을 수행하였다. 분석은 R 통계프로그램을 활용하였으며, 네트워크 분석은 quanteda 패키지를 활용하였다.

 

주제 분석에는 토픽 모델링(Topic modeling) 방법을 활용하였다. 동일하게 R 통계프로그램을 활용하였으며 textmineR 패키지를 활용하였다. 우선 분석을 위해 적정 토픽 수를 산출한 후, 해당 토픽 수로 잠재 디리클레 할당(LDA; Latent dirichlet allocation)을 수행하였다. 그리고 깁스 샘플링(Gibbs sampling)을 활용하여 각 연구의 토픽을 할당하였다. 또한, 각 토픽의 이름은 나이브 베이즈(Naive bayes) 모델을 이용하여 산출하였다.

 

나이브 베이즈 모델은 베이즈 정리를 바탕으로 임의의 데이터가 특정 클래스에 속할 확률을 계산하며, 주로 텍스트 분류에 활용된다. 나이브 라벨링 알고리즘은 probable bi-grams을 기반으로 가장 적합한 토픽의 이름을 라벨링할 수 있다. 다음으로 깁스 샘플링(gibbs sampling)을 활용하여 수집한 연구의 주제를 개별적으로 분류하였다. 이러한 과정을 통해 전체 주제의 이름을 라벨링하고, 개별 연구가 각 주제에 해당할 사후 확률을 측정할 수 있었다.

 

연료전지 분야는 1957년 1편의 연구가 발표된 이후, 최근 2020년엔 2,081편까지 연평균 12.9%의 증가세를 보이고 있다. 1957~1980년까지 총 202편, 1981~2000년까지 1,402편, 최근 2001~2020년까지는 총 29,793편의 연구가 발표되고 있다.

 

 

연료전지 연구의 주요 단어를 분석한 결과 주요 단어 20개의 빈도는 다음과 같다. fuel-70,568, cell-62,206, power-30,546, system-25,400, performance-22,775, membrane-17,701, energy-16,351, cells-15,673, model-15,439, results-15,259, using-15,211, temperature-13,413, current-13,106, anode-12,940, high-12,745, can-12,719, cathode-12,680, hydrogen-12,405, water-12,203, used-11,823

 

인용 상위 연구로는 Nature지에 2001년에 발표된 “Materials for fuel-cell technologies”가 5,671회로 가장 높게 나타났다.

 

한편, 특허 동향을 분석을 위해서, Patents View에서 제공하는 특허 데이터 수집 API를 활용하여, “fuel”, “cell” 등의 단어가 제목 또는 초록에 포함된 특허를 추출하여 총 16,055개의 특허를 수집하여 분석하였다.

 

연료전지 분야는 1976년 49개의 특허가 출원된 이후 1990년대 후반부터 출원 수가 급격히 증가한 것으로 나타났다. 구간별로는 1976~1990년까지 총 753개의 특허가 출원되었으며, 1991~2010년까지는 총 6,664개, 2011~2020년까지는 총 8,638개로 나타나며, 지속적으로 증가하고 있는 것으로 나타나고 있다.

** 특허출원 후 1년 6개월이 경과하여야 공개되는 특허제도의 특성상, 실제 출원이 이루어졌으나아직 공개되지 않은 미공개데이터가 존재하여 최근 데이터가 적게 나타나는 것에 유의해야 한다.

 

 

연료전지는 수소 등의 연료와 산화제인 공기(산소)의 화학반응으로 전기 에너지를 직접 추출하는 장치로, 연료전지 자동차, 가정용 고효율 분산형 시스템, 상업용 발전소 등에 응용이 기대되고 있다.

 

우리 정부는 2040년까지 발전용 연료전지를 누적 15GW(내수 8GW 포함) 보급한다는 목표를 발표한 바 있으며, 2020년 10월에 개최된 제2차 수소경제위원회에서는 HPS(수소발전의무화제도) 도입을 의결한 바 있다.

 

연료전지 보급을 위해서는 저비용화 외에 컴팩트화, 고효율화, 고내구성화 등의 과제가 대두되고 있다.

 

상기 자료는 IRS글로벌에 발간한 “수소경제 실현을 위한, 수소ㆍ연료전지 관련 핵심기술 개발동향과 시장ㆍ사업화 전망” 보고서에서 보다 면밀히 분석하고 있다.

 

[수소경제 실현을 위한, 수소ㆍ연료전지 관련 핵심기술 개발동향과 시장ㆍ사업화 전망] 보고서 상세 보기

http://irsglobal1.4adtech.com/shop_goods/goods_view.htm?category=02000000&goods_idx=84500&goods_bu_id=

 

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