이 혁 재 한국과학기술정보연구원 /...

이 혁 재 한국과학기술정보연구원 / 기술기회연구실

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온실가스의 주범, 이산화탄소 05

연구개발 현황 15

핵심 경쟁자 탐색 35

경쟁 기술 분석 53

맺음말 63

참고문헌 67

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442013 정보분석보고서

분리막을 이용한 이산화탄소 분리 기술의 경쟁 환경 분석

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544

분리막을 이용한이산화탄소 분리 기술의 경쟁 환경 분석

온실가스의 주범,

이산화탄소

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분리막을 이용한 이산화탄소 분리 기술의 경쟁 환경 분석06

대기 중 이산화탄소 농도의 증가

대기 중의 이산화탄소 농도는 산업혁명 이전인 1750년의 280

ppm으로부터 1999년의 367 ppm을 거쳐 2005년에는 379 ppm으로

증가했다[1-4]. 특히 최근 들어 이산화탄소 농도는 급격히 증가했으며,

1960-2005년 기간 동안 대기 중 이산화탄소의 농도는 매년 1.4 ppm씩

증가했다[5].

대기 중 이산화탄소의 농도가 증가하는 원인은 자연적이거나

인위적인 것일 수 있다. 그러나 산업혁명 이후 증가한 이산화탄소는

주로 화석연료의 연소, 가스 플레어링, 시멘트 제조 등 인위적인

이산화탄소 배출 때문이다[5]. 인위적인 이산화탄소 발생의 조절은

인류가 당면하고 있는 매우 중요한 문제들 중 하나이다. 대기 중의

이산화탄소 농도는 지구온난화 등 기후 변화와 밀접한 관련이 있기

때문이다[6].

온실가스의 주범, 이산화탄소

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0706

이산화탄소 배출량은 총 에너지 소비와 에너지 공급 구조에

의존한다. 전 세계 에너지 소비의 1/3은 산업 활동에 기인한다. 동시에

산업체가 전 세계 이산화탄소 배출량의 40%를 차지하며, 이 중

철강, 시멘트, 화학·화공 관련 산업의 비중은 30:26:17이다[7-8].

석탄과 같은 화석연료에 대한 의존도가 높은 발전소로부터 배출되는

이산화탄소는 전체 배출량의 30%에 달한다[9].

이산화탄소 배출을 줄이기 위해 신재생에너지의 개발이 절실하기는

하지만 아직까지 화석연료를 완벽하게 대체할 수 있는 기술은 개발되지

않은 실정이다. 경쟁력 있는 신재생에너지가 개발될 때까지는

화석연료에 의존할 수밖에 없는 상황이다. 따라서 화석연료 사용 등

인위적 원인에 의한 이산화탄소 발생을 감축하기 위한 기술 개발에

많은 연구가 진행되고 있다.

이산화탄소 발생 감축을 위한 기술

철강, 시멘트, 발전소와 같은 대량 이산화탄소 발생원으로부터

이산화탄소를 대기와 격리하는 기술을 이산화탄소 포집 및 저장(CCS,

Carbon dioxide Capture and Storage) 기술이라고 한다. CCS 기술

중 포집 기술은 전체 비용의 70-80%를 차지하는 핵심 기술이다[10].

포집 기술은 이산화탄소를 포집하는 방식에 따라 연소 후 포집(post-

combustion capture), 연소 전 포집(pre-combustion capture)

그리고 순 산소 연소(oxyfuel combustion)로 구분된다.

연소 후 포집 기술은 연료의 연소 이후 배기가스에 포함된

이산화탄소를 분리하는 기술이다. 이는 이산화탄소 분리 공정을

기존의 연소 공정 이후에 적용하면 되므로 적용 용이성 면에서는 가장

유리하다. 시멘트 제조와 같이 원료 물질로부터 이산화탄소가 발생하는

경우에는 적용 가능한 유일한 기술일 수도 있다. 그러나 배기가스

중의 이산화탄소 농도는 매우 낮으므로 분리가 상대적으로 어렵고,

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에너지 효율 측면에서도 불리하다는 단점이 있다. 반면 이산화탄소가

연료로부터 발생하는 경우에는 연소 이전에 이산화탄소를 제거하는

연소 전 포집 기술이나 연료를 거의 순수한 산소 환경에서 연소시키는

순 산소 연소 기술을 적용할 수 있다. 연소 전 포집 기술에서

이산화탄소는 수소, 일산화탄소, 이산화탄소로 구성되는 합성

연료가스로부터 분리된다. 합성 연료가스는 보통 석탄의 가스화나

천연가스의 개질반응에 의해 생성된다. 순 산소 연소 기술은 연료를

공기 분위기가 아닌 95% 이상의 산소 분위기에서 연소하는 기술을

의미한다. 그 결과 배기가스에는 거의 물과 이산화탄소만 존재한다.

물을 응축하면 이산화탄소는 쉽게 분리되므로 사실상 이 기술에서

이산화탄소의 분리는 큰 문제가 되지 않는다. 결과적으로 연소 전 및

연소 후 포집 기술에서 이산화탄소의 분리가 중요한 문제가 된다.

연소 후 포집 기술

연소 전 및 연소 후 포집의 경우 기체 혼합물로부터 이산화탄소를

분리하게 된다. 전자의 경우는 이산화탄소/수소의 분리가, 후자의

경우는 이산화탄소/질소 또는 이산화황, 질소 산화물 등의 다른

연소가스로부터의 분리가 주요 이슈가 된다. 본 보고서에서는 연소 후

포집 기술만을 대상으로 한다.

연소 후 포집의 경우 아민을 이용한 흡수법이 가장 대표적인

기술이다. 이산화탄소는 MEA(monoethyl amine)와 같은 흡수제에

의해 흡수되고, 이후에 재생(regeneration) 단계에서 흡수제로부터

분리된다. 흡수제는 다시 최초의 흡수 공정에 재이용되고,

이산화탄소는 분리되어 처리된다. 아민 흡수법은 이산화탄소에 대한

선택도가 매우 높아 90% 이상의 이산화탄소를 분리할 수 있으며,

반응속도도 빠르고, 매우 안정적인 반응이라는 장점이 있다. 그러나

흡수된 이산화탄소를 아민으로부터 분리하기 위한 재생 단계에서 매우

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0908

많은 양의 열에너지가 필요하다. 이는 비용의 증가를 의미한다. 미국의

DOE/NETL(Department of Energy/National Energy Technology

Laboratory)에 의하면 MEA 기반의 이산화탄소 분리 공정은

비용을 80-85% 증가시키며, 아울러 전체 공정의 효율이 30% 가량

감소한다고 밝힌 바 있다[11]. MEA와 같은 아민이 부식성이 강하며,

반응 중 분해될 수 있다는 점도 아민 흡수법의 문제점이다.

분리막을 이용한 이산화탄소 분리

기체분리기술 분야에서 비교적 최근에 각광받기 시작한 것이

분리막 기술이다. 분리막 기술의 최대 장점은 다른 분리기술에 비해

에너지 소비가 적고, 운전비용 및 투자비용 또한 저렴하여 경제적으로

유리하다는 점이다. 또한 분리의 대상이 되는 기체 분자들 중 특정

기체 분자를 선택적으로 분리할 수 있다. 아민과 같은 유해물질이나

폐수처리 등의 문제를 동반하지 않아 환경 친화적이라는 점도 큰

장점으로 평가받고 있다. 이산화탄소 분리 역시 분리막이 적용될 수

있는 분야 중 하나이다.

자료. www.bellona.org / 자료 : MTR Inc.

<그림 1> 이산화탄소 분리막

(a) 이산화탄소 분리막의 개념도 (b) 이산화탄소 분리막 플랜트

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분리막 기술이 가지는 문제점도 존재한다. 가장 큰 문제는

배기가스의 이산화탄소 농도가 낮다는 점이다. 이는 많은 양의

이산화탄소가 처리되어야 원하는 수준의 고농도 이산화탄소를 얻을 수

있음을 의미한다. 일반적으로 배기가스의 온도는 매우 높으며, 이는

분리막의 성능을 저해하거나 심한 경우 분리막을 파괴할 수도 있다.

따라서 처리 가스는 분리막 공정 적용 이전에 100 °C 이하로 냉각돼야

한다. 분리막은 배기가스에 존재하는 부식성 강한 물질에 의해 파괴될

수 있으므로, 이들 역시 제거돼야 한다. 또한 분리막 적용 전후에

기체의 압력 강하가 발생하여 전체적인 효율을 저해할 수 있다. 이와

더불어 이산화탄소에 대한 선택도가 낮은 점 역시 문제가 될 수 있다.

이와 같은 사실들을 고려했을 때 이산화탄소 분리에 사용되기 위해

분리막이 가져야 하는 조건들은 다음과 같다[12].

· 높은 이산화탄소 투과도

· 높은 이산화탄소/질소 선택도

· 열적, 화학적 안정성

· 가소화 저항력

· 노화 저항력

· 저렴한 가격

· 분리막 모듈화의 경제성

이산화탄소 분리막에 대한 관심

이산화탄소 배출은 지구온난화 등 기후 변화와 밀접한 관련이

있어 전 세계적으로 관심의 대상이 되고 있다. 구글 트렌드를 이용해

이산화탄소 배출(CO2 emission)에 대한 관심 추이를 분석한 결과 그림

2(a)에 보인 바와 같이 전 구간에 걸쳐 높은 관심을 보임을 알 수 있다.

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11101110

특히 2007-2010년 기간 동안 관심이 크게 증가한 것으로 나타났다.

반면 이산화탄소 분리막(CO2 membrane)의 경우는 이산화탄소 배출에

대한 관심이 급격히 증가하기 시작한 2007년 전후로 관심을 받기

시작했으며, 최근까지 이 추세는 지속되고 있다.

(a) CO2 emission (위, 청색), CO2 membrane (아래, 적색), (b) CO2 membrane

이산화탄소 배출에 대한 지역별 관심 추이는 이산화탄소 분리막의

그것에 비해 상당히 다르다. 그림 3에 보인 바와 같이 벨기에, 프랑스,

독일 등의 유럽 국가들이 이산화탄소 배출에 대해 높은 관심을 보이는

반면 이산화탄소 분리막의 경우는 미국의 관심이 매우 높다.

<그림 2> 구글 트렌드에 따른 이산화탄소 배출 관련 관심 추이

2005

(a)

(b)

Average 2007 2009 2011 2013

2005 2007 2009 2011 2013

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(a) CO2 emission, (b) CO2 membrane

액체·기체 분리를 위한 미국의 분리막 기술 시장은 2008년 23억

달러 규모이다. 이 중 가장 큰 분야는 액체 분리로 그 규모는 21억

달러에 달한다. 해당 분야는 연평균 7.7%씩 성장하여 2013년에는

30억 달러가 될 것으로 예상된다. 기체 분리의 경우는 2008년의 2억

3,500만 달러로부터 매년 8.4% 성장하여 2013년에는 3억 5,100만

달러가 될 것으로 예상된다. 전 세계적으로 생산되는 분리막 모듈의

40%를 미국이 소비하는 것으로 알려져 있다[13].

비록 아직까지는 그 규모가 작으나 분리막을 이용한 이산화탄소의

분리에 대한 관심은 지속적으로 증가하고 있다. 특히 이산화탄소

분리는 석유화학 공정, 천연가스 정제, 연소가스 처리, 바이오 가스

생산 등 다양한 분야에서 수요가 증가하고 있다. 본 보고서에서는

이산화탄소 분리용 분리막 기술에 대한 경쟁 환경을 다양한 방법론을

<그림 3> 구글 트렌드에 따른 이산화탄소 배출 관련 지역별 관심 추이

Belgium 100

France 63

Germany 47

Switzerland 45

United Kingdom 42

Ireland 40

Austria 39

United States 100

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1312

통해 분석하고자 한다. 분석은 KISTI 정보분석연구소가 개발한

경쟁정보분석서비스(COMPAS)의 분석 모델을 이용했다.1)

주1 http://compas.kisti.re.kr

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151414


연구개발 현황

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2장에서는 이산화탄소 분리막 기술 분야의 연구개발 동향을 파악하기

위해 해당 분야의 논문을 분석했다. 분석에 사용된 데이터베이스는

Thomson Reuters의 Web of Science이며, 논문 검색을 위한

검색식은 아래와 같다. 검색 연도는 2001-2012년으로 제한했다.

검색된 총 논문 수는 1,880편이다. 논문 분석은 KISTI가 개발한

경쟁정보분석서비스(COMPAS)의 논문분석 모델을 활용하였다.

연도별 논문 수

표 1에는 해당 분야의 논문 수와 한국인 저자에 의한 논문 수를

연도별로 나타냈다. 전체 논문 수는 전반적으로 증가 추세를 보이고

있다. 여기서 주목할 점은 2006-2008년 기간 동안 논문 수가

연구개발 현황

ti=membrane* and ts=(("co2" or "carbon dioxide") and (separat* or purif* or remov* or captur*))

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1716

크게 증가했다는 점이다. 이는 구글 트렌드 분석 결과와 일치한다.

2009년에는 전년 대비 논문 수가 감소하였으나 2010년 이후에는

급격한 증가 추세를 보인다. 2010년 이후 3년 동안 발표된 논문은

전체 논문의 42.1%에 달한다. 이는 최근의 연구개발이 매우 활발함을

의미한다. 분석 대상 기간의 연평균 증가율은 논문 수 기준 13.5%,

누적 논문 수 기준 32.9%인 것으로 나타났다.

한국인 저자에 의한 논문 역시 전반적으로 증가 추세를 보인다.

특이한 점은 2004년에 논문 수가 급격히 증가했다는 점이다. 2009년

이후 4년은 비슷한 시기의 전 세계 논문 추이와 마찬가지로 논문

수가 급격히 증가했다. 국내에서도 해당 기술에 대한 관심이 급격히

증가함을 의미한다.

<표 1> 연도별 논문 수

연도 논문 수 누적 논문 수 한국 논문 누적 한국 논문 수

2001 82 82 10 10

2002 106 188 7 17

2003 95 283 6 23

2004 106 389 18 41

2005 90 479 6 47

2006 152 631 6 53

2007 155 786 8 61

2008 174 960 9 70

2009 128 1,088 5 75

2010 197 1,285 8 83

2011 266 1,551 10 93

2012 329 1,880 15 108

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(전체 논문 수는 막대 그래프, 한국의 논문 수는 꺾은선 그래프)

국가별 분석

국가별 논문 수

논문 저자 국적 분석 결과 해당 분야의 연구는 58개 국가에서

수행되고 있는 것으로 나타났다. 이들 중 논문 수 기준으로 상위 10개

국가에 대한 현황을 표 2에 보였다. 미국이 387편의 논문을 발표하여

전체 1,880편의 논문 중 20.6%를 점유하며 가장 많은 논문을 발표한

것으로 나타났다. 구글 트렌드 분석 결과 이산화탄소 분리막에 미국이

가장 많은 관심을 보인 것과 일맥상통하는 결과다. 미국에 이어 중국은

252편 (13.4%), 일본은 171편 (9.1%)의 논문을 발표하며 각각 2, 3위를

차지했다. 한국은 108편 (5.7%)의 논문을 발표하여 7위를 차지했다.

이는 이산화탄소 분리막에 대한 국내의 관심이 상당히 높음을

의미한다.

<그림 4> 연도별 논문 수

³í¹®�¼ö(ÇÑ±¹)³í¹®�¼ö(ÀüÃ¼)

¿¬µµ

330 18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

300

270

240

180

210

150

120

90

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

60

30

0

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1918

국가별 연도별 논문 수

논문 수 기준 상위 10개 국가의 연도별 논문 발표 현황을 살펴본

결과 국가별로 차이는 있으나 전반적으로 증가 추세를 보임을 알 수

있다. 미국의 경우 전체 논문 수는 가장 많으나 누적 논문 수의 연평균

증가율은 34.4%이다. 이는 논문 수 기준 2위인 중국의 42.8%에 비해

낮다. 누적 논문 수의 연평균 증가율이 높은 국가로는 이란(53.9%)과

싱가포르(53.2%)가 있다.

순위 국가 논문 수 비중 (%)

1 미국 387 20.6

2 중국 252 13.4

3 일본 171 9.1

4 독일 124 6.6

5 이란 115 6.1

6 싱가포르 109 5.8

7 한국 108 5.7

8 캐나다 95 5.1

9 네덜란드 88 4.7

10 스페인 75 4.0

<표 2> 논문의 국가별 분포

<표 3> 국가별 연도별 논문 수 현황

연도 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 합계

미국 15 25 26 22 23 33 32 38 29 41 46 57 387

중국 5 13 6 11 6 29 20 27 21 20 31 63 252

일본 23 17 13 11 9 15 22 18 6 9 11 17 171

독일 9 7 4 4 8 11 6 8 9 18 19 21 124

이란 1 2 2 0 2 4 3 13 9 20 31 28 115

싱가포르 1 6 7 9 5 9 8 8 6 9 17 24 109

한국 10 7 6 18 6 6 8 9 5 8 10 15 108

캐나다 0 4 0 5 5 10 6 12 3 15 13 22 95

네덜란드 5 7 5 7 7 6 4 8 5 12 16 6 88

스페인 2 6 1 3 1 7 8 7 3 7 17 13 75

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국가별 논문 수준 분석

각 국가별 논문의 수준 분석을 위해 수준지수(Q)라는 지표를

사용했다. 수준지수란 특정 기술 분야 전체 논문의 평균 피인용 수에

대한 특정 국가 발표 논문의 평균 피인용 수의 비로서 피인용 수에

기반을 둔 질적 수준 평가 지표이다[14]. 특정 국가의 수준지수가 1.0인

경우 해당 국가가 발표한 논문의 평균 피인용 수가 해당 분야 전체

논문의 평균 피인용 수와 같음을 의미한다. 수준지수가 1.0을 초과하는

경우는 해당 국가가 발표한 논문의 평균 피인용 수가 분야 평균 피인용

수에 비해 높음을 의미한다.

국가별 논문의 수준지수 분석 결과 싱가포르가 가장 높은

값(1.600)을 보여 논문의 피인용 관점에서 질적 수준이 가장 우수한

것으로 나타났다. 싱가포르의 누적 논문 수의 연평균 증가율(53.2%)이

상위 10개 국가 중 두 번째로 높다는 점을 고려하면 싱가포르는 양과

질적으로 급격한 성장을 하고 있음을 알 수 있다. 수준 분석 결과

분야 평균 이상의 수준을 보이는 그 외의 국가로는 미국(1.506),

<그림 5> 국가별 연도별 논문 수 현황

³í¹®�¼ö

¿¬µµ

60

50

40

30

10

20

0

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

USA

Singapore Spain

IranChina

South korea

Japan

Canada

Germany

Netherlands

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2120

네덜란드(1.418), 독일(1.160)이 있다. 한국의 수준지수는 0.937이며,

이는 한국의 질적 수준이 세계 평균 수준에 가까움을 의미한다.

<그림 6> 국가별 논문의 수준지수

국가 논문 수 논문 당 피인용 수 수준지수

싱가포르 109 27.009 1.600

미국 387 25.429 1.506

네덜란드 88 23.943 1.418

독일 124 19.589 1.160

일본 171 16.614 0.984

한국 108 15.824 0.937

스페인 75 15.107 0.895

캐나다 95 14.611 0.865

중국 252 12.897 0.764

이란 115 7.913 0.469

<표 4> 국가별 논문의 수준지수

¼öÁØÁö¼ö

Iran

COU

NTR

Y

China

Canada

South Korea

Spain

Germany

Japan

Netherlands

Singapore

USA

0.000 0.200 0.400 0.8000.600 1.000 1.200 1.400 1.600

0.469

0.764

0.865

0.895

0.937

0.984

1.160

1.418

1.506

1.600

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국제 공동연구 네트워크 분석

이산화탄소 분리막 기술 분야의 국제 공동연구 현황을 분석한 결과

미국과 독일이 자국을 제외한 26개 국가와 공동연구를 수행하여

가장 넓은 국제네트워크를 형성하고 있는 것으로 나타났다. 한국의

경우 10개 국가와 공동연구를 수행하였으며 주요 국제공동연구 대상

국가로는 미국, 캐나다, 이탈리아 등이 있다.

<그림 7> 국가별 논문 수 대비 수준지수

¼öÁØÁö¼ö

³í¹®�¼ö

1.600

1.400

1.200

1.000

0.600

0.400

0.200

0.800

0.0000 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390

Singapore

South Korea Iran

JapanUSA

Spain

Netherlands

Canada

Germany

China

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2322

<표 5> 공동연구대상국가 현황 (자국 내의 공동연구는 포함하지 않음)

<그림 8> 공동연구대상국가 현황 (자국 불포함)

국가 논문 수 공동연구대상 국가 수

독일 124 26

미국 387 26

스페인 75 19

네덜란드 88 18

중국 252 13

일본 171 11

한국 108 10

캐나다 95 9

싱가포르 109 8

이란 115 5

°øµ¿¿¬±¸́

ë»ó�±

¹°¡�¼

ö

³í¹®�¼ö

26

22

18

10

6

2

14

24

20

12

8

4

16

090 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Germany

Japan Iran

ChinaUSA

South Korea

Spain

Canada

Netherlands

Singapore

이혁재2.indd 23 2013-11-22 오후 4:37:40



기관별 분석

기관별 논문 수

저자 소속 기관을 분석한 결과 이산화탄소 분리막 관련 연구를

수행하는 기관은 전 세계적으로 1,038개인 것으로 나타났다. 표 6은

논문 수 기준 상위 10개 기관의 논문 수이며, 이들의 연도별 논문 수는

표 7에 보였다. 이들 기관 중 Natl Univ Singapore가 80편의 논문을

발표하여 4.3%를 점유하며 1위에 올랐다. Georgia Inst Technol는

54편 (2.9%), Univ Twente는 50편 (2.7%)의 논문을 발표하여

각각 2, 3위를 차지했다. 10위권에 포함되지 못해 표 6에는 없으나,

한양대(14위, 22편)와 화학연구원(16위, 21편), 연세대학교(31위,

15편)이 국내 기관으로는 비교적 상위에 위치하고 있다.

순위 기관 논문 수 비중(%)

1 Natl Univ Singapore 80 4.3

2 Georgia Inst Technol 54 2.9

3 Univ Twente 50 2.7

4 Univ Colorado 43 2.3

5 Chinese Acad Sci 41 2.2

6 Univ Calabria 38 2.0

7 Univ Teknol Malaysia 37 1.97

8 Tianjin Univ 36 1.91

9 Nanyang Technol Univ 30 1.6

10 Inst Mat Res & Engn 29 1.5

연도 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 합계

Natl Univ Singapore 1 6 7 8 4 4 4 5 6 8 10 17 80

Georgia Inst Technol 0 2 9 4 3 4 2 2 5 5 10 8 54

Univ Twente 4 5 4 6 4 1 2 3 3 9 7 2 50

Univ Colorado 2 4 0 3 3 2 3 10 3 7 3 3 43

Chinese Acad Sci 1 2 0 2 0 4 4 7 2 4 6 9 41

Univ Calabria 0 2 4 2 3 7 4 2 1 2 5 6 38

Univ Teknol Malaysia 0 0 2 1 0 1 0 1 0 10 10 12 37

Tianjin Univ 0 5 1 1 0 11 3 1 4 1 2 7 36

Nanyang Technol Univ 0 0 0 2 1 5 4 3 0 1 7 7 30

Inst Mat Res & Engn 1 5 7 3 3 0 1 3 1 0 3 2 29

<표 6> 기관별 논문 수 현황

<표 7> 각 기관의 연도별 논문 수

이혁재2.indd 24 2013-11-22 오후 4:37:40

2524

기관별 논문 수준 분석

국가별 수준 분석과 동일한 방법으로 기관별 수준 분석을 수행했으며

논문 수 기준으로 상위 10개 기관에 대한 결과를 표 8에 보였다. 분석

결과 Univ Colorado가 가장 높은 수준지수(2.489)를 보여 논문의

피인용 관점에서 질적 수준이 가장 우수한 것으로 나타났다. 그

외에 분야 평균 이상의 수준을 보이는 기관으로는 Inst Mat Res &

Engn(1.895), Georgia Inst Technol(1.853), Nanyang Technol

Univ(1.702), Natl Univ Singapore(1.581), Univ Twente(1.485),

Univ Calabria(1.002)가 있다.

<표 8> 기관별 논문 게재 현황 및 수준지수

기관 논문 수 논문당 피인용 수 수준지수

Univ Colorado 43 42.023 2.489

Inst Mat Res & Engn 29 32.000 1.895

Georgia Inst Technol 54 31.278 1.853

Nanyang Technol Univ 30 28.733 1.702

Natl Univ Singapore 80 26.700 1.581

Univ Twente 50 25.08 1.485

Univ Calabria 38 16.921 1.002

Chinese Acad Sci 41 13.341 0.790

Univ Teknol Malaysia 37 11.568 0.685

Tianjin Univ 36 11.278 0.668

이혁재2.indd 25 2013-11-22 오후 4:37:40



기관별 국제협력강도 분석

국제협력관계지수(S)는 “특정 연구수행주체(기관)의 협력 대상

중 외국 소재 연구수행주체의 비중”을 의미하며, 이 값이 클수록

국제 공동연구를 활발히 하는, 즉 국제네트워크가 강하게 형성된

연구수행주체임을 의미한다. 국제협력강도(L)는 “분야 평균

국제협력관계지수에 대한 특정 연구수행주체의 국제협력관계지수의

비”로서 특정 연구수행주체의 국제협력관계지수를 분야 평균으로

정규화한 값이다[14]. 특정 연구수행주체의 국제협력강도가 1.0이라는

사실은 해당 연구자의 국제협력강도가 분야 평균임을 의미하며, 1.0

이상인 경우는 분야 평균 이상임을 1.0 미만인 경우는 분야 평균

이하임을 의미한다. 논문 수 상위 10개 기관에 대해 국제협력관계지수

및 국제협력강도를 분석했으며, 그 결과를 표 9에 보였다.

<그림 9> 기관별 논문 수 대비 수준지수

¼öÁØÁö¼ö

³í¹®�¼ö

2.400

1.800

1.200

0.600

2.100

1.500

0.300

0.900

0.0000 10 20 30 40 50 60 70 80

Natl Univ Singapore

Univ Colorado

Univ Twente

Inst Mat Res & Engn

Univ Calabria

Georgia Inst Technol

Chinese Acad Sci

Nanyang Technol Univ

Univ Teknol Malaysia

Tianjin Univ

이혁재2.indd 26 2013-11-22 오후 4:37:41

2726

분석 결과 Univ Teknol Malaysia(4.808)의 국제협력강도가 가장

높은 것으로 나타났다. 분야 평균 이상의 수준을 보이는 그 외의

기관으로는 Univ Calabria(1.769), Univ Twente(1.731), Natl Univ

Singapore(1.625), Nanyang Technol Univ(1.120), Chinese Acad

Sci(1.058)가 있다.

핵심 기관 분석

해당 분야의 핵심 기관 선정은 수준지수(Q) 및 국제협력강도(L)

분석 결과를 통해 이루어진다. 기관별 수준지수 및 국제협력강도는

Q=L=1을 기준으로 네 개의 구역으로 구분할 수 있다. 표 10과

그림 10에 보인 바와 같이 수준지수와 국제협력강도 모두 1 이상인

기관으로는 Natl Univ Singapore, Univ Twente, Univ Calabria,

Nanyang Technol Univ가 있다. 이들은 연구 수준과 국제협력 모두

분야 평균 이상인 기관들이다. 반면 Georgia Inst Technol, Univ

Colorado, Inst Mat Res & Engn은 연구수준은 높으나 국제협력은

상대적으로 낮은 기관들로 분류된다.

<표 9> 기관별 국제협력관계지수 및 국제협력강도

기관 논문 수 국제협력관계지수 국제협력강도

Univ Teknol Malaysia 37 1.000 4.808

Univ Calabria 38 0.368 1.769

Univ Twente 50 0.360 1.731

Natl Univ Singapore 80 0.338 1.625

Nanyang Technol Univ 30 0.233 1.120

Chinese Acad Sci 41 0.220 1.058

Tianjin Univ 36 0.139 0.668

Univ Colorado 43 0.070 0.337

Georgia Inst Technol 54 0.056 0.269

Inst Mat Res & Engn 29 0.034 0.163

이혁재2.indd 27 2013-11-22 오후 4:37:41



<표 10> 핵심기관 선정을 위한 Q-L 분포

<그림 10> 핵심 연구자 선정을 위한 Q-L 분포도

기관 논문 수 CPP Q S L

Natl Univ Singapore 80 26.700 1.581 0.338 1.625

Georgia Inst Technol 54 31.278 1.853 0.056 0.269

Univ Twente 50 25.080 1.485 0.360 1.731

Univ Colorado 43 42.023 2.489 0.070 0.337

Chinese Acad Sci 41 13.341 0.790 0.220 1.058

Univ Calabria 38 16.921 1.002 0.368 1.769

Univ Teknol Malaysia 37 11.568 0.685 1.000 4.808

Tianjin Univ 36 11.278 0.668 0.139 0.668

Nanyang Technol Univ 30 28.733 1.702 0.233 1.120

Inst Mat Res & Engn 29 32.000 1.895 0.034 0.163

±¹Á¦Çù·Â°�µµ(L)

¼öÁØÁö¼ö(Q)

4.800

3.600

2.400

1.200

4.200

3.000

0.600

1.800

0.0000.000 0.300 0.600 0.900 1.200 1.500 1.800 2.100 2.400

Chinese Acad Sci

Natl Univ Singapore

Univ Calabria

Georgia Inst Technol

Univ Teknol Malaysia

Univ Twente

Tianjin Univ

Univ Colorado

Nanyang Technol Univ

Inst Mat Res & Engn

이혁재2.indd 28 2013-11-22 오후 4:37:42

2928

한국 기관 현황

해당 분야에 존재하는 한국 기관은 모두 43 개이며, 이들 중 2편

이상의 논문을 발표한 기관을 표 11에 보였다. Hanyang Univ(22),

Korea Res Inst Chem Technol(22), Yonsei Univ(15), Korea

Inst Energy Res(14)가 10편 이상의 논문을 발표하여 비교적 상위에

올라있다. 전체 한국 기관 중 대학은 33개, 출연연구원은 6개다.

기업체로는 LG Petrochem Co Ltd(1), Korea Gas Corp(1), Samsung

Adv Inst Technol(1)와 중소기업인 Airrane Co Ltd(1)이 있다.

<표 11> 한국 기관 현황

한국기관 논문 수

Hanyang Univ 22

Korea Res Inst Chem Technol 22

Yonsei Univ 15

Korea Inst Energy Res 15

Chungnam Natl Univ 9

Korea Univ 7

Korea Inst Sci & Technol 5

Kyung Hee Univ 4

Korea Adv Inst Sci & Technol 4

Sungkyunkwan Univ 4

Kyungpook Natl Univ 4

Chungbuk Natl Univ 3

Sangmyung Univ 3

Hanbat Natl Univ 3

Hannam Univ 3

Ajou Univ 3

GIST 3

Konkuk Univ 3

Seoul Natl Univ 3

Gyeongsang Natl Univ 3

Chung Ang Univ 2

Myongji Univ 2

Chonnam Natl Univ 2

Sejong Univ 2

Kyonggi Univ 2

Korea Inst Energy Resources 2

이혁재2.indd 29 2013-11-22 오후 4:37:42



고 피인용 논문 분석

해당 기술 분야의 논문 1,880편 중 적어도 1회 이상 인용된 논문

수는 1,741편(92.6%)이다. 이 중에서 피인용수가 높은 논문을 표 12에

나타내었다.

저자 논문 제목 학술지Volume,

Page

피인

용수연도

Lin, HQ; Van Wagner, E;

Freeman, BD; Toy, LG; Gupta,

RP

Plasticization-enhanced hydrogen

purification using polymeric

membranes

SCIENCE 311, 639 216 2006

Lin, HQ; Freeman, BD

Materials selection guidelines for

membranes that remove CO2 from

gas mixtures

JOURNAL OF

MOLECULAR

STRUCTURE

739, 57 215 2005

<그림 11> 피인용 수에 따른 논문 수의 분포

<표 12> 고 피인용 논문 목록³í¹®�¼ö

ÇÇ�ÀÎ¿ë�¼ö

160

120

80

140

100

40

60

0

20

0 27 54 81 108 135 162 189 216

이혁재2.indd 30 2013-11-22 오후 4:37:42

3130


Page

피인

용수연도

Vu, DQ; Koros, WJ; Miller, SJ

Mixed matrix membranes using carbon

molecular sieves - I. Preparation and

experimental results

JOURNAL OF

MEMBRANE SCIENCE211, 311 205 2003

Scovazzo, P; Kieft, J; Finan,

DA; Koval, C; DuBois, D;

Noble, R

Gas separations using non-

hexafluorophosphate [PF6](-) anion

supported ionic liquid membranes

JOURNAL OF


Venna, SR; Carreon, MA

Highly Permeable Zeolite Imidazolate

Framework-8 Membranes for CO2/

CH4 Separation

JOURNAL OF THE

AMERICAN CHEMICAL

SOCIETY

132, 76 169 2010

Guo, HL; Zhu, GS; Hewitt, IJ;

Qiu, SL

"Twin Copper Source" Growth of

Metal-Organic Framework Membrane:

Cu-3(BTC)(2) with High Permeability

and Selectivity for Recycling H-2

JOURNAL OF THE

AMERICAN CHEMICAL

SOCIETY

131, 1646 167 2009

Branco, LC; Crespo, JG;

Afonso, CAM

Highly selective transport of organic

compounds by using supported liquid

membranes based on ionic liquids

ANGEWANDTE

CHEMIE-

INTERNATIONAL

EDITION

41, 2771 139 2002

Merkel, TC; Lin, HQ; Wei, XT;

Baker, R

Power plant post-combustion carbon

dioxide capture: An opportunity for

membranes

JOURNAL OF


Li, SG; Falconer, JL; Noble,

RD

SAPO-34 membranes for CO2/CH4

separation

JOURNAL OF


Budd, PM; Msayib, KJ;

Tattershall, CE; Ghanem, BS;

Reynolds, KJ; McKeown, NB;

Fritsch, D

Gas separation membranes from

polymers of intrinsic microporosity

JOURNAL OF


Tomita, T; Nakayama, K;

Sakai, H

Gas separation characteristics of DDR

type zeolite membrane

MICROPOROUS

AND MESOPOROUS

MATERIALS

68, 71 123 2004

Yip, NY; Tiraferri, A; Phillip, WA;

Schiffman, JD; Elimelech, M

High Performance Thin-Film

Composite Forward Osmosis

Membrane

ENVIRONMENTAL

SCIENCE &

TECHNOLOGY

44, 3812 116 2010

이혁재2.indd 31 2013-11-22 오후 4:37:42




Page

피인

용수연도

Arnold, M; Wang, HH; Feldhoff,

A

Influence of CO2 on the oxygen

permeation performance and the

microstructure of perovskite-type

(Ba0.5Sr0.5)(Co0.8Fe0.2)O3-delta

membranes

JOURNAL OF


Kumar, PS; Hogendoorn, JA;

Feron, PHM; Versteeg, GF

New absorption liquids for the removal

of CO2 from dilute gas streams using

membrane contactors

CHEMICAL

ENGINEERING SCIENCE57, 1639 112 2002

Wang, R; Zhang, HY; Feron,

PHM; Liang, DT

Influence of membrane wetting on

CO2 capture in microporous hollow

fiber membrane contactors

SEPARATION AND

PURIFICATION

TECHNOLOGY

46, 33 112 2005

Kim, JH; Lee, YM

Gas permeation properties of

poly(amide-6-b-ethylene oxide)-silica

hybrid membranes

JOURNAL OF


Tin, PS; Chung, TS; Liu, Y;

Wang, R; Liu, SL; Pramoda,

KP

Effects of cross-linking modification

on gas separation performance of

Matrimid membranes

JOURNAL OF


Bara, JE; Lessmann, S;

Gabriel, CJ; Hatakeyama, ES;

Noble, RD; Gin, DL

Synthesis and performance of

polymerizable room-temperature ionic

liquids as gas separation membranes

INDUSTRIAL &

ENGINEERING

CHEMISTRY RESEARCH

46, 5397 107 2007

Favre, E

Carbon dioxide recovery from post-

combustion processes: Can gas

permeation membranes compete with

absorption?

JOURNAL OF


Keskin, S; Sholl, DS

Screening metal-organic framework

materials for membrane-based

methane/carbon dioxide separations

JOURNAL OF PHYSICAL

CHEMISTRY C111, 14055 105 2007

Wind, JD; Paul, DR; Koros, WJNatural gas permeation in polyimide

membranes

JOURNAL OF


이혁재2.indd 32 2013-11-22 오후 4:37:43

3332


Page

피인

용수연도

Tong, JH; Yang, WS; Zhu, BC;

Cai, R

Investigation of ideal zirconium-doped

perovskite-type ceramic membrane

materials for oxygen separation

JOURNAL OF



High pressure CO2/CH4 separation

using carbon molecular sieve hollow

fiber membranes

INDUSTRIAL &

ENGINEERING

CHEMISTRY RESEARCH

41, 367 98 2002

Feron, PHM; Jansen, AE

CO2 separation with polyolefin

membrane contactors and dedicated

absorption liquids: performances and

prospects

SEPARATION AND

PURIFICATION

TECHNOLOGY

27, 231 98 2002


Mixed matrix membranes using

carbon molecular sieves - II. Modeling

permeation behavior

JOURNAL OF


Branco, LC; Crespo, JG;

Afonso, CAM

Studies on the selective transport of

organic compounds by using ionic

liquids as novel supported liquid

membranes

CHEMISTRY-A

EUROPEAN JOURNAL8, 3865 93 2002

Yong, HH; Park, NC; Kang,

YS; Won, J; Kim, WN

Zeolite-filled polyimide membrane

containing 2,4,6-triaminopyrimidine

JOURNAL OF


Perez, EV; Balkus, KJ;

Ferraris, JP; Musselman, IH

Mixed-matrix membranes containing

MOF-5 for gas separations

JOURNAL OF


Wind, JD; Staudt-Bickel, C;

Paul, DR; Koros, WJ

The effects of crosslinking chemistry

on CO2 plasticization of polyimide gas

separation membranes

INDUSTRIAL &

ENGINEERING

CHEMISTRY RESEARCH

41, 6139 88 2002

Ahn, JY; Chung, WJ; Pinnau, I;

Guiver, MD

Poly sulfone/silica nanoparticle mixed-

matrix membranes for gas separation

JOURNAL OF


이혁재2.indd 33 2013-11-22 오후 4:37:43



이혁재2.indd 34 2013-11-22 오후 4:37:43

353434


핵심 경쟁자 탐색

이혁재2.indd 35 2013-11-22 오후 4:37:43



3장에서는 특허정보를 중심으로 해당 분야 내의 주목할 만한

핵심경쟁자(출원인)를 탐색하였다. 본 분석에는 미국등록특허 및

유럽특허청의 PATSTAT 데이터베이스를 사용하였다. 해당 기술

분야의 특허 검색을 위한 검색식은 아래와 같다. 검색 연도는

2001-2012년으로 제한하였으며, 검색된 총 특허 수는 197건이다.

핵심경쟁자 탐색은 KISTI가 개발한 경쟁정보분석서비스(COMPAS)의

핵심경쟁자탐색모델을 활용하였다.

연도별 특허 수

표 13에는 해당 분야의 전체 특허 수와 한국인 출원인에 의한 특허

핵심 경쟁자 탐색

ipc:or(B01D053/*,B01D067/*,B01D069/*,B01D071/*) and abst:(membrane*) and

(abst:or(CO2,"carbon dioxide") or aclm:or(CO2,"carbon dioxide")) and pd:range(2001-01-

01,2012-12-31,from="GE",to="LE")

이혁재2.indd 36 2013-11-22 오후 4:37:43

3736

3장에서는 특허정보를 중심으로 해당 분야 내의 주목할 만한

핵심경쟁자(출원인)를 탐색하였다. 본 분석에는 미국등록특허 및

유럽특허청의 PATSTAT 데이터베이스를 사용하였다. 해당 기술

분야의 특허 검색을 위한 검색식은 아래와 같다. 검색 연도는

2001-2012년으로 제한하였으며, 검색된 총 특허 수는 197건이다.

핵심경쟁자 탐색은 KISTI가 개발한 경쟁정보분석서비스(COMPAS)의

핵심경쟁자탐색모델을 활용하였다.

연도별 특허 수

표 13에는 해당 분야의 전체 특허 수와 한국인 출원인에 의한 특허

수를 나타냈다. 2장에서 살펴 본 논문 수와 마찬가지로 전체 특허 수

역시 전반적으로 증가 추세를 보이고 있다. 특히 최근 2년의 특허 수

증가가 두드러진다. 분석 대상 기간의 연평균 증가율은 특허 수 기준

12.5%, 누적 특허 수 기준 32.4%인 것으로 나타났다. 이는 동일 기간의

논문 성장률과 비슷한 수준이다. 한국 출원인에 의한 특허는 4 건에

불과하며 산발적으로 발생했다.

(전체 특허 수는 막대 그래프, 한국의 특허 수는 꺾은선 그래프)

<표 13> 연도별 특허 수

연도 특허 수 누적 특허 수 한국 특허 수 누적 한국 특허 수

2001 9 9 0 0

2002 12 21 0 0

2003 28 49 1 1

2004 11 60 0 1

2005 13 73 0 1

2006 12 85 0 1

2007 9 94 1 2

2008 16 110 0 2

2009 16 126 1 3

2010 10 136 1 4

2011 28 164 0 4

2012 33 197 0 4

<그림 12> 연도별 특허 출원 추이

ÆÇ̄ã�¼ö(ÇÑ±¹)Æ

Ç̄ã�¼ö(ÀüÃ¼)

¿¬µµ

33 1

0

30

27

24

18

21

15

12

9

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

6

3

0

이혁재2.indd 37 2013-11-22 오후 4:37:44



출원인 국적별 분석 (특허권 보유 국가 분석)

출원인 국적별 특허 수

해당 분야 특허의 출원인 국적을 분석한 결과를 표 14에 나타냈다.

분석 결과 미국이 전체 197건의 특허 중 68.0%(134건)를 점유하여 가장

많은 특허를 발표한 것으로 나타났다. 프랑스는 11.2%(22건), 일본은

4.6%(9건)를 점유하여 각각 2, 3위를 차지하였다. 한국은 4편(2.0%)의

특허를 발표하여 5위를 차지하였다.

논문의 경우 미국의 점유율이 20.6%였던 것을 고려하면 특허의 미국

점유율은 매우 높은 수준이다. 분석 대상이 미국특허임을 감안하더라도

미국 이외의 국가가 보유하고 있는 특허 수는 상대적으로 매우 적다.

이는 해당 분야의 기술개발이 아직까지는 미국 중심으로 이루어지고

있음을 의미한다. 또한 해당 기술 시장이 아직 초기 단계라서 외국

기업이 진출한 사례가 많지 않다는 사실을 의미한다.

<표 14> 출원인 국적별 특허 수

순위 출원인 국적 특허 수 비중 (%)

1 미국 134 68.0

2 프랑스 22 11.2

3 일본 9 4.6

4 독일 6 3.1

5 한국 4 2.0

5 영국 4 2.0

7 네덜란드 3 1.5

7 노르웨이 3 1.5

9 캐나다 2 1.0

10 남아프리카 1 0.5

10 스웨덴 1 0.51

10 싱가포르 1 0.51

10 바하마 1 0.51

10 덴마크 1 0.51

이혁재2.indd 38 2013-11-22 오후 4:37:44

3938

출원인 국적별 연도별 특허 수

특허 수 기준으로 상위 10개 출원인 국적별 연도별 특허 추이를 살펴

본 결과 미국을 제외한 다른 국가들의 경우는 특별한 동향을 보이지

않는다. 미국에 이어 22건의 특허를 보유한 프랑스의 경우도 특허 출원

추이는 산발적이다.

<표 15> 출원인 국적별 연도별 특허 수

<그림 13> 출원인 국적별 특허 수

연도 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 합계

미국 5 7 20 7 6 7 5 13 8 6 23 27 134

프랑스 0 2 4 1 3 3 0 2 2 1 2 2 22

일본 1 0 1 0 2 1 0 0 2 0 1 1 9

독일 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 6

한국 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 4

영국 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 4

네덜란드 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 3

노르웨이 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 3

캐나다 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 2

남아프리카 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

스웨덴 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1

싱가포르 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

바하마 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1

덴마크 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

Æ Ç̄ã�¼ö

±¹°¡

Denmark

Singapore

South Africa

United Kingdom

Norway

France

Germany

0 20 40 8060 100 120 140

11

1

1

1

2

3

3

4

4

6

9

22

134

이혁재2.indd 39 2013-11-22 오후 4:37:45



출원인 국적별 특허 수준 분석

2장의 논문 분석에서 사용한 것과 같은 방법으로 출원인 국적별

특허 수준 분석을 수행하였으며 그 결과를 표 16에 나타냈다. 미국의

경우 전체 특허의 68.0%를 점유하므로 분야의 평균 피인용 수는

거의 미국 특허에 의해 결정된다. 따라서 수준지수는 1에 가까운

0.960을 기록했다. 22건의 특허를 보유하는 프랑스 역시 분야 평균

부근(1.109)에 위치한다. 여기서 주의할 점은 미국을 비롯한 소수의

국가를 제외한 나머지의 경우는 특허 수가 통계적 의미를 가질 수

있을 정도로 충분히 크지 않다는 점이다. 한국은 분야 평균보다 낮은

0.270을 기록했다.

<그림 14> 출원인 국적별 연도별 특허 수

ÆÇ̄ã�¼ö

¿¬µµ

24

20

16

12

4

8

0

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

US GBFR NLJP

NO

DE

CA

KR

ZA SE SG BS

이혁재2.indd 40 2013-11-22 오후 4:37:46

4140

<그림 15> 출원인 국적별 특허 수 대비 수준지수

국가 특허 수 특허 당 피인용 수 수준지수

미국 134 6.216 0.960

프랑스 22 7.182 1.109

일본 9 3.222 0.497

독일 6 2.667 0.412

영국 4 9.750 1.505

한국 4 1.750 0.270

노르웨이 3 16.000 2.470

네덜란드 3 2.333 0.360

캐나다 2 13.500 2.084

싱가포르 1 8.000 1.235

남아프리카 1 6.000 0.926

바하마 1 5.000 0.772

스웨덴 1 0 0

덴마크 1 0 0

<표 16> 출원인 국적별 특허 수준지수

¼öÁØÁö¼ö

Æ Ç̄ã�¼ö

2.400

1.800

1.200

0.600

2.100

1.500

0.300

0.900

0.0000 20 40 60 80 100 120 14010 30 50 70 90 110 130

France

Norway

United States of America

Canada

South Africa

United Kingdom

Bahamas

Singapore

Japan

Netherlands Korea, Republic

Sweden Denmark

Germany

이혁재2.indd 41 2013-11-22 오후 4:37:46



출원인 국적별 평균 패밀리 크기

동일한 내용의 발명이 복수의 국가에 출원된 경우 이들 특허를

패밀리(대응) 특허라고 하며, 패밀리 특허가 출원된 국가의 수를 패밀리

크기라 한다. 다수의 국가에서 보호 받을 가치가 있는 특허의 경우

패밀리 크기가 커지게 되며, 위에서 언급한 피인용 기반의 수준지수

이외에 특허의 가치를 나타내는 지표로 사용될 수 있다. 여기서 주의할

점은 미국을 비롯한 소수의 국가를 제외한 나머지의 경우는 특허 수가

통계적 의미를 가질 수 있을 정도로 충분히 크지 않다는 점이다. 따라서

수준지수와 마찬가지로 분석 결과를 적용하는 데 주의를 필요로 한다.

해당 기술 분야의 특허에 대해 출원인 국적별 평균 패밀리 크기를 구한

결과를 표 17에 나타냈다.

<표 17> 출원인 국적별 평균 패밀리 크기

국가 특허 수 평균 패밀리 크기분야 평균 대비

평균 패밀리 크기

미국 134 3.269 0.835

프랑스 22 3.500 0.894

일본 9 6.333 1.618

독일 6 6.500 1.661

영국 4 8.000 2.044

한국 4 4.000 1.022

네덜란드 3 10.000 2.555

노르웨이 3 10.000 2.555

캐나다 2 3.500 0.894

남아프리카 1 18.000 4.599

스웨덴 1 10.000 2.555

싱가포르 1 4.000 1.022

바하마 1 3.000 0.767

덴마크 1 1.000 0.256

이혁재2.indd 42 2013-11-22 오후 4:37:46

4342

미국(0.835)과 프랑스(0.894)의 경우는 분야 평균보다 패밀리 크기가

작다. 이들은 이산화탄소 분리막 관련 특허를 출원할 때 평균적으로

3개 내외의 국가에 동일한 특허를 패밀리 특허로 출원했다. 반면

일본(1.618)과 독일(1.661)의 경우는 평균 6개 내외의 국가에 출원했다.

한국의 분야 평균 대비 평균 패밀리 크기는 1.022를 기록하였으며,

하나의 특허를 평균 4개 국가에 출원했다.

세계 경쟁자(출원인) 분석

※ 주의 : 본 분석에 사용된 출원인명은 특허명세서에 기재된 내용을 추가적인 가공이나

수정 없이 그대로 사용했다. 따라서 실질적으로는 동일한 출원인이지만 표기가 다른 것들은

서로 다른 출원인으로 처리되었다.

<그림 16> 특허 수 대비 평균 패밀리 크기

Æò±Õ�ÆÐ¹Ð̧®�Å

©±â

Æ Ç̄ã�¼ö

17.600

13.200

8.800

4.400

15.400

11.000

2.200

6.600

0.0000 20 40 60 80 100 120 14010 30 50 70 90 110 130

United Kingdom

South Africa

Germany

Sweden

Japan

Netherlands

Korea, Republic

Norway

Singapore

Canada United States of America

Bahamas Denmark

France

이혁재2.indd 43 2013-11-22 오후 4:37:47



특허에 명시된 권리는 출원인에게 귀속되므로 해당 분야의 경쟁자를

탐색하기 위해서는 출원인을 분석하는 것이 필수적이다. 여기서는 해당

분야 특허의 출원인 분석을 통해 주요 경쟁자를 파악했다.

출원인별 특허 수

표 18은 특허 수 기준 상위 10개 출원인 목록이다. 여기서 주의할

점은 2위와 10위를 차지한 두 출원인이 동일 출원인이라는 점이다.

이 점을 고려하면 가장 많은 특허를 보유한 출원인은 Membrane

Technology and Research, Inc.이며, 보유한 특허는 18건으로 전체

특허의 9.2%를 점유한다. UOP LLC는 8.1%(16건), General Electric

Company는 5.1%(10건)를 점유하여 각각 2, 3위를 차지하였다.

*동일 출원인임을 주의해야 한다.

순위 출원인 특허 수 비중 (%)

1 UOP LLC 16 8.1

2* Membrane Technology and Research, Inc. 14 7.1

3 General Electric Company 10 5.1

4 Chevron U.S.A. Inc. 9 4.6

5 Air Products and Chemicals, Inc. 6 3.1

6 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. 5 2.5

6 The University of Texas System 5 2.5

6 NGK Insulators, Ltd. 5 2.5

6 Praxair Technology, Inc. 5 2.5

10* Membrane Technology and Research, Inc 4 2.1

<표 18> 출원인별 특허 수

이혁재2.indd 44 2013-11-22 오후 4:37:47

4544


출원인별 특허 수준 분석

출원인 국가별 수준 분석과 동일한 방법으로 출원인별 수준 분석을

수행했으며 특허 수 기준으로 상위 10개 출원인에 대한 결과를 표

20에 보였다. 분석 결과 The University of Texas System(3.088)의

수준지수가 가장 높아 피인용 관점에서 질적 수준이 가장 우수한

것으로 나타났다. 분야 평균 이상의 수준을 보이는 그 외의

출원인으로는 Membrane Technology and Research, Inc.(1.786),

Chevron U.S.A. Inc.(1.750)가 있다.

<표 19> 출원인별 연도별 특허 수

연도 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 합계

UOP LLC 0 1 0 1 0 0 0 4 1 0 4 5 16

Membrane Technology and Research, Inc.*

0 3 8 0 1 0 0 0 2 0 0 0 14

General Electric Company

0 0 0 0 0 0 0 1 0 2 4 3 10

Chevron U.S.A. Inc.

0 0 2 1 0 0 2 0 0 0 1 3 9

Air Products and Chemicals, Inc.

0 0 0 0 0 0 1 1 2 0 0 2 6

Virginia Tech Intellectual

Properties, Inc.0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 2 0 5

The University of Texas System

1 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5

NGK Insulators, Ltd.

1 0 0 0 1 1 0 0 2 0 0 0 5

Praxair Technology, Inc.

1 0 1 2 0 0 0 0 0 0 0 1 5

Membrane Technology and Research, Inc*

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 4

이혁재2.indd 45 2013-11-22 오후 4:37:47




<표 20> 출원인별 특허 수준지수

출원인 특허 수 특허 당 피인용 수 수준지수

The University of Texas System 5 20.000 3.088

Membrane Technology and Research, Inc.* 14 11.571 1.786

Chevron U.S.A. Inc. 9 11.333 1.750

Praxair Technology, Inc. 5 5.600 0.865

NGK Insulators, Ltd. 5 3.600 0.556

Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. 5 3.200 0.494

UOP LLC 16 2.875 0.444

General Electric Company 10 1.600 0.247

Membrane Technology and Research, Inc* 4 1.000 0.154

Air Products and Chemicals, Inc. 6 1.000 0.154

<그림 17> 출원인별 특허 수준지수

¼öÁØÁö¼ö

Ãâ¿øÀÎ


Membrane Technology and Research, Inc.


Virginia Tech Intellectual Properties, inc.

UOP LLC



Chevron U.S.A. Inc.



0.000 0.8000.400 1.200 2.0001.600 2.8002.400

0.154

0.154

0.247

0.444

0.494

0.556

0.865

1.750

1.786

3.088

이혁재2.indd 46 2013-11-22 오후 4:37:49

4746

출원인별 평균 패밀리 크기

국가별 패밀리 분석과 동일한 방법으로 출원인별 분석을 수행했으며

특허 수 기준으로 상위 10개 출원인에 대한 결과를 표 21에 보였다.

분석 결과 Air Products and Chemicals, Inc.가 가장 높은

값(6.833)을 보여 특허의 출원인별 패밀리 크기 관점에서 질적 수준이

가장 우수한 것으로 나타났다. 분야 평균 이상의 수준을 보이는 그 외의

출원인으로는 NGK Insulators, Ltd.(1.584), Praxair Technology,

Inc.(1.533), The University of Texas System(1.380), Chevron

U.S.A. Inc.(1.221)가 있다. 패밀리 크기가 큰 출원인들은 그렇지 않은

출원인들에 비해 넓은 지역(국가)을 기술 시장 대상으로 보고 있는

것으로 판단된다.

<그림 18> 출원인별 특허 수 대비 수준지수

¼öÁØÁö¼ö

Æ Ç̄ã�¼ö

2.000

1.200

0.400

2.800

2.400

1.600

0.800

0.0000 20 40 60 80 100 120 16015014010 30 50 70 90 110 130



Virginia Tech Intelltctual Properties, Inc.


UOP LLC

Chevron U.S.A. Inc.



Membrane Technology and Research, Inc. Air Products and Chemicals, Inc.

이혁재2.indd 47 2013-11-22 오후 4:37:49




<표 21> 출원인별 평균 패밀리 크기

출원인 특허 수평균 패밀리

크기

분야 평균 대비

평균 패밀리 크기

Air Products and Chemicals, Inc. 6 6.833 1.746

NGK Insulators, Ltd. 5 6.200 1.584

Praxair Technology, Inc. 5 6.000 1.533

The University of Texas System 5 5.400 1.380

Chevron U.S.A. Inc. 9 4.778 1.221

General Electric Company 10 3.700 0.945

Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. 5 3.000 0.767

UOP LLC 16 2.562 0.655

Membrane Technology and Research, Inc* 4 2.500 0.639

Membrane Technology and Research, Inc.* 14 1.000 0.256

<그림 19> 특허 수 대비 평균 패밀리 크기(출원인별)

Æò±Õ�ÆÐ¹Ð̧®�Å

©±â

Æ Ç̄ã�¼ö

4.500

2.700

0.900

6.300

5.400

3.600

1.800

0.0000 2 4 6 8 10 12 1615141 3 5 7 9 11 13

Chevron U.S.A. Inc.




Virginia Tech Intelltctual Properties, Inc.


UOP LLC


Membrane Technology and Research, Inc. Membrane Technology and Research, Inc.

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4948

국내 경쟁자 분석

한국 출원인별 특허 수

해당 기술 분야의 미국등록특허 중 한국 출원인에 의한 특허를

분석한 결과 한국과학기술연구원(Korea Institute of Science and

Technology)이 전체 197건의 특허 중 1.0%(2건)를 점유하여 가장 많은

특허를 발표한 것으로 나타났다. 삼성 SDI(Samsung SDI Co., Ltd.)와

LG 화학(LG Chemical Ltd.)은 각각 0.51%(1건)를 점유하여 2위를

차지하였다.

한국 출원인별 특허 수준 분석

출원인 국가별 수준 분석과 동일한 방법으로 한국 출원인별

특허수준을 분석하였으며 그 결과를 표 24에 보였다. 분석 결과

한국 출원인이 보유한 특허는 모두 1 미만의 수준지수를 보여 피인용

관점에서 분야 평균과 비교했을 때 그 수준이 낮음을 알 수 있다. 단

출원인별 특허 수가 통계적 의미를 가질 수 있을 정도로 충분히 크지

않다는 점은 유의해야 한다.

<표 22> 한국 출원인별 특허 수

<표 23> 한국 출원인별 연도별 특허 수

출원인 특허 수 비중(%)

Korea Institute of Science and Technology 2 1.0

Samsung SDI Co., Ltd. 1 0.5

LG Chemical Ltd. 1 0.5

연도 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 합계

Korea Institute

of Science and

Technology

0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 2

Samsung SDI Co.,

Ltd.0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1

LG Chemical Ltd. 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

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고 피인용 특허

이산화탄소 분리막 기술에 속하는 특허 197건 중 적어도 1회 이상

인용된 특허 수는 151편(76.65%)이다. 이 특허 중 피인용수가 높은

특허를 표 25에 나타냈다. 이들 특허는 해당 기술 분야의 핵심 기술이

될 가능성이 높으므로 주목할 필요가 있다.

<표 24> 출원인별 특허 수준지수

출원인 특허 수 특허 당 피인용 수 수준지수

LG Chemical Ltd. 1 3 0.463

Samsung SDI Co., Ltd. 1 2 0.309

Korea Institute of Science and Technology 2 1 0.154

<그림 20> 피인용 수에 따른 특허 수의 분포

ÆÇ̄ã�¼ö

ÇÇ�ÀÎ¿ë�¼ö

24

16

28

20

8

12

0

4

0 10 20 30 40 50 60 70 80

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5150

번호 특허제목(미국특허번호) 출원인 피인용 수

1

Method of linking membrane purification of hydrogen

to its generation by steam reforming of a methanol-

like fuel(6171574)

Walter Juda Associates, Inc. 81

2 Sequestration of carbon dioxide(7132090) General Motors Corporation (Detroit, MI, US) 69

3Method for removing carbon dioxide from

gases(6228145)Kvaerner ASA (Lysaker, NO) 40

4Gas separation membrane with organosilicon-treated

molecular sieve(6508860)

L'Air Liquide - Societe Anonyme

a'Directoire et Conseil de Surveillance

pour l'Etude et l'Exploitation des Procedes

Georges Claude (Paris, FR)

35

5Gas separations using mixed matrix

membranes(6503295)

Chevron U.S.A. Inc. (San Ramon, CA, US);

The University of Texas System (Austin, TX,

US)

35

6Mixed matrix membranes incorporating chabazite

type molecular sieves(6626980)

L'Air Liquide Societe Anonyme pour l'Etude

et l'Exploitation des Procedes Georges

Claude (Paris, FR)

34

7 Gas separation devices(6350297)Johnson Matthey Public Limited Company

(London, GB)30

8Gas separation using organic-vapor-resistant

membranes(6361583)


(Menlo Park, CA, US)30

9

Crosslinked and crosslinkable hollow fiber

mixed matrix membrane and method of making

same(6755900)

Chevron U.S.A. Inc. (San Ramon, CA, US);

University of Texas System (Austin, TX, US)28

10 Gas separation device(6635104) McMaster University (CA) 27

11Gas separation using C3+ hydrocarbon-resistant

membranes(6361582)



12Membrane for separation of xenon from oxygen and

nitrogen and method of using same(6168649)MG Generon, Inc. (Malvern, PA, US) 23

13Carbon molecular sieves and methods for making

the same(6562110)

Chevron USA Inc. (San Ramon, CA, US);


US)

23

14Mixed matrix membranes and methods for making

the same(6585802)


US); Chevron U.S.A. Inc. (San Ramon, CA,

US)

22

15

Method for separating hydrocarbon-containing

gas mixtures using hydrocarbon-resistant

membranes(7025804)

L'Air Liquide, Societe Anonyme A Directoire

et Conseil De Surveillance Pour L'Etude

et L'Exploitation Des Procedes Georges

Claude (Paris, FR)

21

<표 25> 고 피인용 특허 목록

이혁재2.indd 51 2013-11-22 오후 4:37:51


분리막을 이용한 이산화탄소 분리 기술의 경쟁 환경 분석522013 정보분석보고서


번호 특허제목(미국특허번호) 출원인 피인용 수

16Crosslinked and crosslinkable hollow fiber membrane

and method of making same(6932859)

Chevron USA Inc (San Ramon, CA, US);

University of Texas System (Austin, TX, US)21

17Cross-linked polybenzimidazole membrane for gas

separation(6946015)

The Regents of the University of California

(Los Alamos, NM, US)20

18 Copolyimide gas separation membranes(6383258)

L'Air Liquide Societe Anonyme pour l'Etude

et l'Exploitation des Procedes Georges

Claude (Paris, FR)

18

19Cross-linked polybenzimidazole membrane for gas

separation(6997971)

The Regents of the University of California

(Los Alamos, NM, US)18

20Mixed matrix membrane for separation of

gases(6726744)UOP LLC (Des Plaines, IL, US) 17

21 Process for CO2/natural gas separation(6299669)The University of Texas System (Austin, TX,

US)17

22Mixed conducting membrane for carbon dioxide

separation and partial oxidation reactions(6793711)Eltron Research, Inc. (Boulder, CO, US) 17

23Hydrogen recycle and acid gas removal using a

membrane(6416568)Texaco, Inc. (White Plains, NY, US) 15

24Membrane pervaporation and vapor permeation

system(6273937)

Trans Ionics Corporation (The Woodlands,

TX, US)15

25 Carbon dioxide removal process(6648944)Membrane Technology and Research, Inc.


26Dense, layered membranes for hydrogen

separation(7001446)Eltron Research, Inc. (Boulder, CO, US) 14

27Regenerative carbon dioxide (CO2) removal

system(6709483)

Hamilton Sundstrand Corp. (Windsor Locks,

CT, US)14

28 Epoxysilicone coated membranes(6368382) UOP LLC (Des Plaines, IL, US) 14

29 Gas separation using coated membranes(6896717)Membrane Technology and Research, Inc.


30

Gas separation using organic-vapor-resistant

membranes in conjunction with organic-vapor-

selective membranes(6572679)



31 Hydrogen-selective silica based membrane(6527833)Virginia Tech Intellectual Properties, Inc.

(Blacksburg, VA, US)13

이혁재2.indd 52 2013-11-22 오후 4:37:51




경쟁 기술 분석

이혁재2.indd 53 2013-11-22 오후 4:37:51



분야 내 세부 기술 분석

모든 특허는 심사과정에서 심사관으로부터 기술 분류 코드를

부여받는다. 분류 코드는 해당 특허에서 보호받고자 하는 기술

내용을 가장 잘 나타내는 체계화된 분류 체계이다. 이들 분류 코드는

계층화되어 있는 개별 기술로 간주할 수 있다. 따라서 특허에 부여된

분류 코드를 분석하면 해당 특허의 세부 기술을 파악할 수 있다.

3장의 핵심경쟁자 분석을 위해 정의한 이산화탄소 분리막 관련

특허들에 부여된 국제 특허 분류 코드인 IPC 분석을 통해 해당 기술

내에 존재하는 경쟁자(출원인)들이 보유한 세부 기술을 파악하였으며

그 결과를 표 26에 보였다. 등장 횟수가 1회인 IPC는 분석에서

제외했다.

경쟁 기술 분석

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특허 수* IPC 내 용

3 B01D019 액체의 탈기

3 B01D039 액체 또는 가스 유체용 여과재(filtering material)

3 B01D046가스 또는 증기로부터 분산입자를 분리하기 위하여 특별히 개량된 여과

기 또는 여과공정

185 B01D053

가스 또는 증기의 분리; 기체로부터 휘발성 용제증기의 회수; 폐가스, 예

를 들어 엔진배기가스, 매연, 연기굴뚝연기 등의 화학적 또는 생물학적

정화; 또는 에어로졸

6 B01D059 동위원소의 분리

6 B01D061반투막을 이용한 분리공정, 예. 투석, 삼투; 또는 한외여과 특별히 만들어

진 관련 장치, 부속품 및 보조 조작

5 B01D063 반투막을 이용한 분리공정에 일반적으로 사용되는 장치

5 B01D067 분리공정이나 장치를 위한 반투막생산에 특별히 적합한 공정

15 B01D069형상, 구조 또는 특성에 의해 특징지어지는 분리공정 또는 장치를 위한

반투막; 이를 위해 특별히 적합한 생산 공정

61 B01D071재료에 의해 특징지어지는 분리공정 또는 장치를 위한 반투막; 이를 위

해 특별히 적합한 생산 공정

3 B01J008유체 및 고체입자의 존재 하에서 행하는 화학적 또는 물리적 공정 일반;

그를 위한 장치

3 B01J019

화학적, 물리적 또는 물리화학적 프로세스 일반(섬유, 무명사, 사, 직물,

우모 또는 이들로부터 제조되는 섬유제품의 물리적 처리; 그것들에 관련

한 장치

2 B01J020

고체수착조성물 (Solid sorbent compositions); 여과조제조성물(Filter aid

compositions); 크로마토그래피용수착제 (Sorbents for chromatography);

촉매

9 C01B003수소; 수소를 함유하는 혼합 기체; 수소를 함유하는 혼합물로부터의 그

의 분리; 수소의 정제

2 C01B031 탄소; 그 화합물

2 C02F001 물, 폐수 또는 하수의 처리

2 C08G073

그룹 C08G 12/00 ~ C08G 71/00에 속하지 않는 고분자의 주사슬에 산

소 또는 탄소를 갖거나 또는 갖지 않고 질소를 포함한 결합을 형성하는

반응으로 얻어지는 고분자 화합물

2 E21B043갱정에서 석유, 가스, 물, 용해성 또는 용융성 물질 또는 광물의 현탁액

(懸濁液)을 채취하기 위한 방법 또는 장치 (Obtaining fluids from wells)

2 H01M008 연료전지; 그의 제조

* 해당 IPC가 부여된 특허 수가 한 건인 경우는 제외하였다.

<표 26> 이산화탄소 분리용 분리막 관련 IPC 코드

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B01D는 증발, 증류, 승화, 콜드 트랩, 용제 추출 등 다양한 방법에

의한 물질의 분리에 대한 기술을 의미한다. 본 분석에서 다루는

이산화탄소의 분리 역시 이에 해당한다. 해당 분류에 속하는 가장

대표적인 세부 기술은 B01D053, B01D069, B01D071이다. B01D053은

가스 또는 증기의 분리 기술을, B01D069와 B01D071은 분리를 위한

반투막 관련 기술이며 각각은 형상·구조·특성에 의하거나 분리막을

이루는 물질에 관점을 두고 있다는 차이가 있다. 이산화탄소 분리막의

경우 표 26에서 볼 수 있듯이 B01D에 속하는 분리 관련 타 세부기술에

활용될 수 있다.

주목할 만한 점은 수소 분리에 해당하는 IPC인 C01B003이

등장했다는 점이다. 이는 이산화탄소 분리막이 수소 분리에도 활용

가능성이 있다는 점을 의미한다. 증기메탄개질(steam methane

reforming)이나 수성가스 전이반응(water-gas shift reaction)

등에 의해 수소를 생산하는 과정에서 불순물로 포함되는 다량의

이산화탄소를 제거해야 하며, 이때 이산화탄소 분리막을 활용할 수

있다.

고순도 수소가 필요한 타 기술 분야인 연료전지의 제조

(H01M008)에도 이산화탄소 분리막이 사용될 수 있다는 점 역시

주목할 만한 사실이다. 연료전지는 기존의 화석연료를 대체하기 위한

미래 에너지원으로 각광받는 기술이다. 이산화탄소 분리막이 이와

같은 기술로 응용 가능하다는 점은 그만큼 다양한 연구주체들이 본

기술 분야에 관심을 가지고 있으며, 궁극적으로는 잠재적 협력자 또는

경쟁자로 작용할 수 있음을 의미한다.

기술 기회 분석

기술혁신 관련 연구에 의하면 지식은 사회연결(social network)의

관점에서 볼 수 있다. 그 결과 기술을 네트워크의 노드(node)로, 기술의

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결합 활용(joint utilization)을 링크(link)로 설정하여 분석이 가능하다.

아울러 지식은 탐색이나 해석이 가능한 구조를 이루고 있다는 관점에

의하면 지식은 일정한 경계 안에서 누적되어 발전되며, 지식의 연결이

경계를 넘나들며 진행되면서도 이미 형성된 의미 체계에 기반을 두고

있다고 볼 수 있다. 따라서 기술 및 이들의 관계로 이루어진 네트워크를

기술연관맵으로 가시화하고, 이 맵에 기반을 둔 기술 탐색이 가능하다.

특허가 지니고 있는 기술 분류 코드는 개별 기술을 의미한다. 이들

사이의 연결 관계를 나타내는 기술연관맵을 통해 기술 사이의 연관

경로인 기술경로를 파악함으로써 기존 기술로부터 확장 가능한 신규

분야를 탐색할 수 있다. 본 보고서에서는 특허에 부여된 IPC 코드를

각 특허가 보유하고 있는 세부 기술로 간주하고, 세부 기술들 사이의

관계를 네트워크로 표현하였다. 네트워크 상에서 사용자가 역량을

갖추고 있는 기술로부터 연결되어 있는 기술을 탐색함으로써 신규로

진출하거나 확보하고자 하는 기술을 파악할 수 있다.

이산화탄소 분리막 기술 분야 내의 세부 기술들 중 가장 대표적인

기술 하나를 정하고, 이 기술이 기술연관맵 상에서 연결되어 있는, 즉

확장 가능한 기술을 파악했다. 확장 가능성이 있는 기술은 이산화탄소

분리막 기술 분야 내부로 한정하는 것은 의미가 없으므로, 2011년에

등록된 전체 미국 특허 248,101건으로부터 IPC 코드를 추출했다. 개별

특허에서 동시에 발생한 임의의 IPC 쌍(pair) 중 적어도 5개 이상의

특허에서 동시 출현한 것으로 기술연관맵을 작성했다.

그림 21은 이산화탄소 분리막 기술 분야의 대표적 세부 기술들 중

하나인 B01D069가 기술연관맵에서 최대 3단계까지 확장 가능한

세부 기술을 가시화한 결과이다. B01D069는 1단계에서 B01D061,

B01D063, B01D067, B01D071과 연결되어 있다. 이들은 모두 ‘분리’에

해당하는 서브클래스인 B01D의 하부 기술들이다. 따라서 2011년에

B01D069는 분리 기술만으로 1단계 네트워크를 형성함을 알 수 있다.

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네트워크를 2단계로 확장하면 B01D069가 연결된 세부기술은 10개로

증가한다. 이들 중 8개는 B01D(분리)의 하부 기술이며, 나머지 2개는

A61M001(의료용 흡입 또는 펌프수송용구)과 C02F001(물, 폐수 또는

하수 처리)이다. 네트워크를 3단계까지 확장하면 B01D069로부터

도달할 수 세부 기술은 66개로 증가한다. 이들 세부기술은 표 27-29에

정리했다. 대표적인 기술로는 의료기, 분리, 연소배기가스, 폐수처리,

연수(軟水) 제조, 슬러지 처리 등이 있다.

<그림 21> B01D069를 중심으로 구현한 3단계 기술연관맵

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시작 끝 발생 횟수 내 용

B01D069

B01D061 6반투막을 이용한 분리공정, 예. 투석, 삼투; 또는 한외여과

특별히 만들어진 관련장치, 부속품 및 보조조작

B01D063 7 반투막을 이용한 분리공정에 일반적으로 사용되는 장치

B01D067 7분리공정이나 장치를 위한 반투막생산에 특별히 적합한

공정

B01D071 13재료에 의해 특징지어지는 분리공정 또는 장치를 위한 반

투막; 이를 위해 특별히 적합한 생산공정

<표 27> B01D069의 1단계 확장 기술



B01D061

B01D053 6

가스 또는 증기의 분리; 기체로부터 휘발성 용제증기의 회

수; 폐가스, 예를 들어 엔진배기가스, 매연, 연기굴뚝연기 등

의 화학적 또는 생물학적 정화; 또는 에어로졸

B01D021 6 침전에 의한 액체로부터 현탁입자의 분리

B01D024 6성긴 여과재로 구성된 여과기, 예. 각각의 입자 또는 유 지

사이에 점결제로 결합되지 않은 여과재(B01D 27/02가 우선)

B01D065 6반투막을 이용한 분리공정 또는 장치에 일반적으로 사용되

는 부속품 또는 보조조작

B01D039 7 액체 또는 가스 유체용 여과재

A61M001 8의료용의흡입또는펌프수송용구;체액을제거,처리또는도입하

는용구;배액시스템

B01D029 8

그룹 B01D 24/00-B01D 27/00에 포함되지 않는, 여과조작

을 하는 동안 고정된 여과 요소를 가지는 여과체, 예. 가압

또는 흡입 여과체; 그 여과 요소

B01D011 10 용제추출

C02F001 18 물, 폐수 또는 하수의 처리(3/00에서 9/00이 우선)

B01D063 B01D035 5

그룹 B01D 24/00-B01D 33/00에 특히 포함되지 않는 특징

을 가졌거나 그룹 B01D 24/00-B01D 33/00에 특히 포함되

지 않는 어플리케이션을 위한 여과장치; 여과조작을 위한

부속장치; 필터 하우징 구조

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A61M001 A61B005 8 진단을 위한 측정

A61M001 A61B017 13 수술용 기기, 기구 또는 방법 예. 압박대

A61M001 A61B019 5

수술 또는 진단을 위한 보조구 A61B 1/00에서 A61B 18/00 그룹

의 어느 것에도 속하지 않는 기기, 기구 또는 보조구, 예. 정위뇌

수술, 불임수술, 탈구치료, 상처보호구

A61M001 A61F005 19

뼈 또는 관절의 수술에 의하지 않는 처치를 위한 정형외과적 방

법 또는 기구(뼈 또는 관절의 처치를 위한 수술기구 또는 방법,

그에 특히 적합한 기구 A61B 17/56); 간호용 기구

A61M001 A61F013 13 붕대 또는 피복용품; 흡수성패드

A61M001 A61K009 7 특별한 물리적 형태에 의하여 특징 지어지는 의약품 제제

A61M001 A61M003 8 의료용 주입기, 예. 관장기; 관주기

A61M001 A61M005 34피하, 정맥내, 근육내, 인체 내에 매체를 도입하는 기기; 그것을

위한 부속기기, 예. 충전, 또는 세정하기 위한 기기, 팔걸이

A61M001 A61M025 11 도뇨관(catheter); 중공탐침

A61M001 A61M027 12 상처 또는 이와 유사한 것을 위한 배액기구

A61M001 A61M029 11 매체, 예. 약제를 도입하는 수단을 가진 또는 갖지 않은 확장기

A61M001 A61M031 38 체강내에 매체, 예. 약제를 도입 또는 유지하는 용구

A61M001 A61M035 5인체상에 매체, 예. 약제를 적용, 예. 도포하기 위한 용구(화장료

또는 미장료를 취급하기 위한 용구

A61M001 A61M037 40인체 내에 매체를 도입하는 그 밖의 장치; 경피적, 즉. 피로부터

의 확산에 의하여 인체 내에 약제를 도입하는 것

A61M001 F04B043 5 유연한 작동부재를 가지는 기계, 펌프 또는 펌프장치

B01D011 B01D015 6 고체 흡착제에 의한 액체의 처리를 포함한 분리방법; 그 장치

B01D021 B01D017 6 달리 적당한 분류가 없는 액체의 분리, 예. 열확산에 의한 것

B01D024 B01D027 5 드로우어웨이(throw away)형 카트리지 여과기

B01D029 B01D025 5복수의 여과체 또는 그와 유사한 여과체로 된 여과요소를 여러

개 조합하여 구성한 여과기(디스크 여과기 B01D 29/39) [5]

B01D029 B01D033 8 여과작업중 운동하는 여과체가 있는 여과기

B01D029 B01D037 7 여과공정(가스를 여과하기에 특히 적합한 프로세서 B01D 46/00)

B01D035 F02M037 5

저장용기로부터 기화기 또는 연료분사장치로 액체연료를 공급

하는 장치 또는 계; 내연기관에 특히 적합 또는 배치된 액체연료

를 정화하는 장치

B01D039 B29C065 9 예비 성형된 부품의 접합 그것을 위한 장치

B01D039 C04B035 8조성에 특징을 갖는 성형세라믹제품; 세라믹조성(탄화물, 다이아

몬드, 산화물, 붕화물, 질화물, 규화물에 결합된 유리금속


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B01D053 A61M016 5가스의 취급에 의하여 환자의 호흡기계에 영향을 주는 용구, 예.

입에서 입으로의 호흡; 기도관

B01D053 A62B007 7 호흡용의 장치

B01D053 A62D003 5유해화학물질의 화학적변화에 의해, 유해한 화학물질을 무해하게

하거나 덜 유해하게 하는 처리

B01D053 B01D019 7 액체의 탈기

B01D053 B01D046 17가스 또는 증기로부터 분산입자를 분리하기 위하여 특별히 개량

된 여과기 또는 여과공정

B01D053 B01D047 6분리제로서 액체를 사용하고 기체, 공기 또는 증기로부터의 분

산입자분리

B01D053 B01D050 25 가스 또는 증기로부터 입자를 분리하는 장치의 조합

B01D053 B01D059 10 동위원소의 분리

B01D053 B01J008 32유체 및 고체입자의 존재 하에서 행하는 화학적 또는 물리적 공

정 일반; 그를 위한 장치

B01D053 B01J019 6 화학적, 물리적 또는 물리화학적 프로세스 일반

B01D053 B01J020 24고체수착조성물 또는 여과조제조성물; 크로마토그래피용 수착

제; 그러한 조제, 재생 또는 재활성화를 위한 프로세스

B01D053 B01J021 16마그네슘, 붕소, 알루미늄, 탄소, 실리콘, 티타늄, 지르코늄 또는

하프늄, 그 산화물 또는 수산화물로 된 촉매

B01D053 B01J023 36그룹 B01J 21/00에 분류될 수 없는 금속 또는 금속산화물 또는

금속수산화물로 된 촉매(B01J 21/16이 우선)

B01D053 B01J027 5할로겐, 황, 셀레늄, 텔루륨, 인, 질소 또는 이들의 화합물로 된

촉매; 탄소화합물로 된 촉매

B01D053 B01J035 6 형태 또는 물리적 성질에 특징이 있는 촉매 일반

B01D053 B32B003 6

외면 또는 내면에 있는 한 층이 불연속 또는 불균일한 것 또는

하나의 층이 판판하지 않은 형상의 것으로부터 본질적으로 이루

어진 적층체

B01D053 C01B003 9수소; 수소를 함유하는 혼합 기체; 수소를 함유하는 혼합물로부

터의 그의 분리; 수소의 정제

B01D053 C01B013 6 산소; 오존; 산화물 또는 수산화물 일반

B01D053 C01B017 12 황; 그 화합물

B01D053 C01B021 19 질소; 그 화합물

B01D053 C01B023 10 비활성 기체; 그의 화합물

B01D053 C01B025 10 인; 그의 화합물

B01D053 C01B031 16 탄소; 그 화합물

B01D053 C01B033 14 규소; 그 화합물

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B01D053 C01B035 10 붕소; 그의 화합물

B01D053 C01G028 8 비소 화합물

B01D053 C01G030 8 안티몬 화합물

B01D053 F01N003 33배기의 청정, 무해화 또는 다른 처리를 하는 수단을 가진 배기

혹은 소음장치

B01D053 H01M008 5 연료전지; 그의 제조

C02F001 A61L002 5식료품 또는 콘택트렌즈 이외의 재료 또는 물건을 소독 또는 살

균하기 위한 방법 또는 장치; 그를 위한 부속구

C02F001 B01D001 8 증발

C02F001 B01D003 11가스상 매질과 접촉한 액체의 증류 또는 관련된 물질교환 공정,

예. 스트리핑 (Stripping)

C02F001 B03C001 9 자기분리

C02F001 C01B007 7 할로겐; 할로겐산

C02F001 C01B011 9 할로겐의 산화물 또는 옥시산; 그의 염

C02F001 C02F003 6 물, 폐수 또는 하수의 생물학적 처리

C02F001 C02F005 5물의 연화(軟化); 스케일의 방지; 스케일 방지제 또는 스케일 제

거제의 물에 대한 첨가, 예. 격리제 (sequestering agent)의 첨가

C02F001 C02F009 11 물, 폐수 또는 하수의 다단계 처리

C02F001 C02F011 9 오니(슬러지)의 처리; 이를 위한 장치

C02F001 C02F101 7 오염의 성질

C02F001 C25B009 5탱크 또는 탱크의 조립체; 탱크의 구조부분; 구조부분의 조립체

예를들면 전극-격막 조립체

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맺음말

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본 보고서에서는 최근 이슈가 되고 있는 지구온난화 등 기후변화의

주요인이 되는 이산화탄소의 분리를 위한 기술들 중 친환경 기술로

부각되고 있는 분리막 기술의 경쟁 환경을 분석하고 그 결과를

제시했다.

구글 트렌드 분석 결과 ‘이산화탄소 배출’은 분석 제한기간 초기인

2004년부터 지속적 관심을 받고 있으나 이산화탄소 분리막은 그보다

늦은 2007년경부터 관심을 받기 시작했다. 이산화탄소 배출이 보다

광범위한 지역에 걸쳐 관심을 받은 반면 이산화탄소 분리막은 관심

지역이 주로 미국으로 한정되어 있는 것으로 파악되었다.

해당 분야의 논문 분석을 통해 연구개발 현황을 파악한 결과 최근

들어 연구개발 활동이 급격하게 증가하는 분야임을 확인할 수 있었다.

논문의 저자 국적을 분석한 결과 미국이 20.6%로 가장 높은 점유율을

보였다. 이는 구글 트렌드 분석 결과와 일치한다. 한국은 5.7%의

점유율을 보이며 비교적 상위에 위치했다. 미국이 해당 기술에 대한

선발 주자로서 장기간 연구를 수행해 온 반면 중국 등 후발 주자의

맺음말

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추격도 만만치 않다. 특히 이란, 싱가포르의 최근 성장이 두드러진다.

해당 분야 연구에서 두각을 나타내는 기관으로는 싱가포르의 Natl

Univ Singapore, 미국의 Georgia Inst Technol, 네덜란드의 Univ

Twente 등이 있다. 피인용 관점에서의 수준분석 결과 상기 기관을

포함하여 싱가포르의 Inst Mat Res & Engn, 중국의 Nanyang

Technol Univ, 이탈리아의 Univ Calabria 등도 선두그룹을 형성하고

있다. 이들 기관의 대부분은 국제공동연구도 활발히 수행하는 것으로

파악되었다. 한국의 경우 한양대학교, 화학연구원, 연세대학교 등이

비교적 활발한 연구개발을 하는 것으로 나타났다.

미국등록특허 분석 결과 논문 분석과 마찬가지로 최근 들어 급격한

성장이 이루어지고 있음을 확인할 수 있었다. 특히 최근 2년의 성장이

두드러진다. 미국특허 분석이라는 한계를 고려하더라도 미국의

점유율이 68.0%인 반면 미국 이외 국가의 점유율은 매우 낮았다.

한국은 4건의 특허를 보유하고 있다.

출원인 분석을 통해 파악한 주요 경쟁자로는 Membrane Technology

and Research, Inc., UOP LLC, General Electric Company 등이

있으며, 이들은 해당 분야에서 다수의 특허를 보유하고 있다. 피인용

기반의 수준 분석 결과 University of Texas, Membrane Technology

and Research, Inc., Chevron U.S.A. Inc. 등이 주목할 만한

경쟁자임이 파악되었다. Air Products and Chemicals, Inc., NGK

Insulators, Ltd., Praxair Technology, Inc. 등은 미국을 포함한 5개

이상의 국가에 특허를 출원함으로써 다른 출원인에 비해 광범위한 기술

시장에 진입하려는 의도를 가진 것으로 파악되었다. 한국의 경우는

한국과학기술연구원, 삼성 SDI, LG 화학이 있으나 특허 건수는 저조한

실정이다.

국제특허분류(IPC) 분석을 통해 기술 분야 내의 세부 기술을 파악한

결과 이산화탄소 분리막은 ‘분리 기술’에 해당하는 B01D 이하의 다양한

세부기술과 연관되어 있음이 파악되었다. 여기에는 액체의 탈기, 액체

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또는 가스 유체용 여과재, 가스 또는 증기로부터 분산입자를 분리,

동위원소의 분리 등이 있다. 수소 분리 및 연료전지의 제조 등의 기술과

직접적 연관이 있다는 사실은 주목할 만한 점이다.

기술연관맵 분석을 통해 이산화탄소 분리막 기술의 기술기회를

탐색한 결과 해당 기술은 기술연관 네트워크의 2단계 연결부터 ‘분리

기술’ 이외에 다른 기술 분야로 확장 가능함이 파악되었다. 여기에는

‘의료용 흡입 또는 펌프수송용구’와 ‘물, 폐수 또는 하수 처리’가

포함된다. 3단계에서는 66개 세부 기술로 확장이 가능하며, 여기에는

의료기, 분리, 연소배기가스, 폐수처리, 연수(軟水) 제조, 슬러지 처리

등이 포함된다.

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참 고 문 헌

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이 혁 재 한국과학기술정보연구원 /...

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