(1) 나노구조 이차전지
분석 대상 기술 선정에 있어서 4차 산업혁명시대에 시사점을 제공할 수 있는 분 야 선정을 위해 제4기 나노기술종합발전계획에서 제시한 30개 미래유망기술 분야 중 “나노구조 이차전지”를 선택하였다.
<표 1-1> 30개 미래 유망 기술 분야
기술 분류 해당 기술 총합
나노소자 초저전력 메모리 / 초고속·저전력 논리소자 / 나노환경센서 / 나노 유연소자 4
나노바이오 웰빙제품 / 나노진단 / 생체분자나노분석 3
나노에너지·환경 극미소전원 1
나노소재 양자점 소재 / 나노탄소소재 / 인쇄전자용 소재 / 생체모방소재 / 환경촉매 소재 5
나노공정·측정·장비 유연소자공정 / 나노구조패터닝 / 고분해능 측정 / 나노적층공정 / 스마트 공정 5
나노소자 신개념 나노물질·구조 나노소자 / 나노 광소자 2
나노바이오 농수산 제품 고도화 / 지능형 나노치료 2
나노에너지·환경 나노태양전지 / 나노구조 이차전지 / 나노구조 연료전지 / 나노분리막 / 열전소자
/ 해수기반나노융합에너지 6
나노소재 희유금속 대체물질 1
나노공정·측정·장비 하이브리드 검사 1
나노구조 이차전지 기술은 전기에너지를 고효율로 저장, 사용함으로써 전력 품 질 개선 및 에너지 효율성 극대화를 이루며, 온실가스 배출량을 획기적으로 절감 시킬 수 있는 에너지 저장기술, 이차전지 및 슈퍼캐패시터의 소재 & 소자 관련 기 술 등을 의미한다(중소기업기술로드맵 2015). 특히, 4차 산업혁명으로 도래할 스 마트시대의 가장 중요한 기술로 스마트카, 스마트 그리드, 로봇 등의 발전으로 그 중요성과 역할이 더욱 주목 받고 있는 기술 분야이다.
우리나라는 대한민국 나노혁신 2025 (제4기 나노기술종합발전계획, 2016~2025) 을 통해 축적된 나노기술의 제조업 현장 확산을 추진하고 미래 유망산업 주도 기 술에 대한 조기 투자를 통해 글로벌 나노기술 혁신을 선도하고자 나노기술 분야 별로 유망한 미래 나노기술 30을 선정하여 원천·응용연구를 추진하고 있다.
<그림 1-2> 4대 나노챌린지 프로젝트
출처 : 관계부처 합동, 「제4기 나노기술종합발전계획 대한민국 나노혁신 2025」 등 미래선도 기술 투자 확대, 2016.04
이차전지 산업은 전기차, 에너지저장에서부터 로봇에 이르는 다양한 응용분야 의 핵심기술로 자리매김하고 있어 산업적 중요성이 더욱 확대될 전망이다. 따라 서 이차전지 산업에서 경쟁력을 확보하기 위한 정책적 지원에 필요한 국내·외 연구동향에 대한 이해를 바탕으로 우리나라 나노구조 이차전지 연구 분야의 현황 및 이슈 등에 대한 신속한 정보 파악이 어느 때보다도 중요한 시기이다.
(2) 나노구조 이차전지 분야 문헌 DB
① 검색어 및 데이터 검새 쿼리 개발
본 연구에서는 “나노구조 이차전지”의 연구동향을 비교분석 하기 위하여 과학 기술분야의 대표적인 데이터베이스로 활용되고 있는 Elsevier사의 Scopus DB에 수록되어 있는 나노구조 이차전지와 관련된 문헌을 수집하고 이중 24,131개의 문 헌을 대상으로 계량분석을 수행하였다.
과학적이고 객관적인 데이터가 근간이 되는 계량정보 분석 연구에 있어서 데이 터 수집에 적합한 ‘검색어’와 ‘검색식’ 확보는 가장 핵심적인 사항이다. 만일 연 구 주제에 적합한 ‘검색어’와 ‘검색식’을 확보하지 못하면 연구대상에 적합한 데 이터 수집이 불가능하며, 이를 바탕으로 진행되는 이후 분석 결과도 역시 타당성 이 떨어질 수 밖에 없다.
따라서 계량적인 정보 분석을 수행하는데 있어서 가장 기초적이고 핵심적인 사 항인 분석 데이터 구축에 필요한 ‘검색어’와 이를 바탕으로 데이터 수집 대상 DB 에 적합한 ‘검색식’ 확보의 절차적, 내용적 타당성을 확보하기 위해 <그림 1-3>과 같이 전문가 검토 회의를 진행하였다.
<그림 1-3> 데이터 검색 및 수집을 위한 전문가 검토 회의 진행 상황
‘나노구조 이차전지’ 기술분야 전문가 10여명으로 구성된 전문가 Pool1)을 대상 으로 3회 이상 전문가 회의를 진행하였으며 매 회의에서 도출된 ‘검색어’와 ‘데이 터 검색 쿼리’를 통해 확보한 DB의 내용을 피드백 하여 최종적인 분석대상 DB를 확보할 수 있었다.
<표 1-2> 데이터 검색 쿼리
TS=((nano*) AND ("secondary batteries" OR "secondary battery" OR battery OR batteries OR cell OR cells OR recharge OR rechargeable OR recharging) AND ("lithium ion" OR "Li ion" OR lithium OR Li OR sodium metal OR Na OR natrium OR "solid state" OR magnesium OR Mg OR air OR oxygen OR "Li O2" OR "zinc air" OR "Zn air" OR "lithium sulfur" OR "Li S" OR supercapacitor OR "redox flow battery" OR "Mg ion" OR
"Al ion" OR "Hybrid device" OR "flexible energy storage" OR anode OR cathode OR "active material" OR insertion OR intercalation OR alloy OR alloying OR conversion OR pseudocapacitor OR EDLC OR graphite OR "hard carbon" OR "soft cabon" OR "sodium metal" OR silicon OR "porous carbon" OR "activated carbon" OR CNT OR separator OR "lonic liquid" OR "liquid electrolyte" OR "gel electrolyte" OR "ion carrier"
OR "lithium cobalt oxide" OR Oliveine OR "layered structure" OR overpotental OR "high energy" OR "high power" OR "high voltage" OR "fast charging" OR safety OR "cycle stability" OR "rate capability" OR SEI ORESS OR interface OR additive OR mobile OR binder OR coating OR "electrical vehicle" OR "thermal runaway" OR deuduite OR "fast changing" OR NMC OR "hard carbon" OR "soft carbon" OR "solid state battery" OR "gel electrolyte" OR separator OR degradation OR "safety electrolyte" OR multivalent OR
"lithium metal capacity" OR "rate capability" OR "cycle stability" OR msertion OR SEI OR interface OR intercalation OR conversion OR olivine OR layered OR oxide OR "redox spinel" OR LCO OR LMO OR polarization OR "electro kinetics" OR power OR energy OR "in-situ" OR hybrid OR LIC OR additive OR operando OR "insuic liquid" OR vehicle) NOT ("solar cells" OR "dye sensitized sola" OR photovoltaics OR
"light tapping" OR "quantum dots" OR "quantum dot" OR zno OR photovoltaic OR "fuel cell" OR "fuel cells"
OR "organic solar cell*" OR (bio*) OR hydrigen OR sofc OR nickel OR pemfc OR methanol OR dmfc OR
"pem fuel cell" OR "gas fuel purification" OR (*human) OR (transesterification*) OR "carbon monoxide" OR article OR (*medicine) OR zirconia OR methane OR perovsite OR cerica OR drug OR "drug delivery" OR
"self assembly" OR "steam reforming" OR "hetrojuntion" OR substrates))
② 데이터 다운로드
<그림 1-4> SCOPUS Advance Search(상) 및 검색결과(하)
SCOPUS에서 제공하는 데이터는 속성(field)은 총 45가지이며<표 1-3>, 본 연구 에서 사용되는 속성은 토픽모델링 3개, 사회연결망분석에는 12개가 사용되었다.
<표 1-3> SCOPUS Data 속성
Source title 논문지 제목 Correspond
Country 교신저자국가
③ 최종 분석 DB Set 구축
한국과 독일의 나노기술 연구동향 비교연구의 분석을 위한 최종 DB Set을 구축 하기 위하여 기 수집된 Raw Data를 <그림 1-5>에 제시된 절차에 따라 작업을 수 행하였다.
<그림 1-5> 최종 분석 DB Set 구축 절차
수집된 데이터의 계량분석을 위해서는 1차적으로 수집된 데이터는 전처리 (Preprocessing) 과정을 거친다. 데이터를 분석함에 있어서 전제가 되어야 하는 사 항은 데이터가 정확한 내용을 담고 있다는 것이다. 데이터의 정확도는 서지정보 를 제공하는 기관에서 얼마나 잘 정제된 데이터를 공급하는지에 따라 데이터의 순도가 결정될 수 있다. 그러나 데이터 제공 기관 자체에서 어쩔 수 없는 이유로 하여 온전한 서지정보를 모으지 못하는 경우, 데이터를 다운로드 받는 과정에서 의 중복된 데이터, 다운로드 받은 데이터를 취합하는 과정에서 발생하는 공백 등 을 없애주는 작업을 통해 데이터의 순도를 올릴 수 있다. 이를 전처리라 하며 전 처리에는 앞서 이야기한 공백제거와 같은 단순한 작업 뿐 아니라 중요도가 낮은 데이터를 걸러내는 등 데이터 자체의 크기를 적절히 축소하는 것 또한 포함한다.
따라서 다운로드 파일의 통합 작업, 불필요한 정보를 제거하는 필터링 작업 그리 고 데이터 정제 과정인 동의어 정리, 공백 제거, 데이터 축소를 수행하였다. 본 연 구에서 활용된 ‘토픽 모델링’과 ‘네트워크분석’ 기법의 전처리 과정은 제3절 연구 의 방법에서 각각 상세히 서술하였다.