Patent and bibliometric data analysis for technology forecasting of wireless power transfer for electric vehicles

국문 초록 (Abstract)

온실가스 배출량을 감소시키고 환경을 보호하기 위해 가솔린 및 디젤 등의 화석 연료를 사용하는 자동차의 판매를 금지시키려는 움직임이 전 세계적으로 일어나고 있다. 교통 분야에서는 환경 오염을 줄이기 위한 대안으로 전기 자동차가 떠오르고 있는데, 간편하고 실용적인 전기 자동차 충전을 가능하게 만들어 주는 무선 급전 기술에도 많은 관심이 집중되고 있다. 무선 급전 기술은 최근에 상용화가 된 신기술로 보편적인 활용을 위해서는 현재 더 많은 개발이 요구된다. 효율적인 기술 개발을 위해서는 무선 급전 기술과 관련된 공백 기술과 부상 기술을 파악할 필요가 있으나, 선행 연구 분석 결과 무선 급전 기술 관련 공백 및 부상 기술을 도출한 연구는 발견되지 않았다. 따라서 이 연구는 특허 및 논문 빅 데이터를 다방면에서 분석하여 공백 기술과 부상 기술을 도출하는 방법을 제안하고, 제시된 방법을 무선 급전 기술 관련 특허 및 논문에 적용해 공백 기술과 부상 기술을 도출하여 기술 개발 관점에서 경영적 및 정책적 시사점을 제공한다. 기술 분석을 위해 우선 텍스트 마이닝 기법을 활용하여 문헌에서 토픽을 추출한 다음 비슷한 뜻을 가진 토픽끼리 묶어서 군집을 형성한다. 이어서 각 군집별로 시계열 분석과 기술 혁신 주기를 적용해 공백 및 부상 기술 후보를 선정한다. 마지막으로 군집화, 시계열 분석, 그리고 기술 혁신 주기 결과를 비교해 최종적으로 공백 및 부상 기술을 도출한다. 연구에서 제안된 방법을 적용해 공백 및 부상 기술을 도출하는 것으로 정확도와 유효성을 높일 수 있다. 특허 분석 결과 무선 급전 기술과 관련된 공백 기술 두 개와 부상 기술 한 개가 도출되었다. 공백 기술로는 공진 유도 커플링에 기반한 무선 충전 방법과 무선 전력 전송 상태 모니터링 장치 및 방법이 도출되었고, 부상 기술로는 송신 코일 및 수신 코일로 이루어진 무선 전력 전송용 전기 회로망이 도출되었다. 논문 분석 결과 무선 급전 기술과 관련된 부상 기술 세 개가 도출되었다. 도출된 부상 기술은 무선 전력 전송용 하이브리드 시스템 최적화, 전기 자동차용 동적 무선 충전 시스템, 그리고 자기 공명 방식 무선 전력 전송이다. 또한 도출된 모든 공백 및 부상 기술에 대한 트렌드 분석 결과 두 개의 공백 기술 분야가 추가되었다. 추가된 공백 기술은 무선 전력 전송 시스템에서 생성된 전자기장의 영향을 감소시키기 위한 차폐막과 50-2,400와트에 해당하는 중전력 무선 전력 전송이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Governments around the world are planning to ban sales of vehicles running on petroleum-based fuels as an effort to reduce greenhouse gas emissions, and electric vehicles surfaced as a solution to decrease pollutants produced by the transportation sector. As a result, wireless power transfer technology has recently gained much attention as a convenient and practical method for charging electric vehicles. In this paper, scientific documents such as patents and research papers are analyzed from multiple aspects to identify emerging and vacant technology areas of wireless power transfer. Topics are first extracted from the documents by text mining, and the topics with similar semantics are grouped together to form clusters. Then, the process of identifying emerging and vacant technology areas is improved by applying time series analysis and innovation cycle of technology to the clustering result. Lastly, the results of clustering, time series, and innovation cycle are compared to minimize the possibility of misidentifying emerging and vacant technology areas, thus improving the accuracy of the identification process and the validity of the identified technology areas. The analysis on patents revealed that one emerging technology area and two vacant technology areas exist in wireless power transfer. The emerging technology area identified is circuitries consisting of transmitter coils and receiver coils for wireless power transfer, and the two vacant technology areas identified are wireless charging methods based on resonant inductive coupling and wireless power transfer condition monitoring methods or devices. The analysis on research papers revealed that three emerging technology areas exist in wireless power transfer. The emerging technology areas identified are optimization of hybrid systems for wireless power transfer, dynamic wireless power transfer system for online electric vehicles, and wireless power transfer based on magnetic resonance. Also, the analysis results indirectly revealed two additional technology areas that are expected to soon surface as wireless power transfer becomes popular. The first technology area is about shielding and reducing electromagnetic field produced by wireless power transfer to minimize health effects, and the second technology area is about developing medium power wireless power transfer (between 50 and 2,400 watts) to provide wireless charging for various electronic devices.

목차 (Table of Contents)

• 1. INTRODUCTION
• 2. LITERATURE REVIEW
• 3. PATENT ANALYSIS
• 3.1. Methodology
• 3.1.1. Research Framework
• 3.1.2. Data Collection
• 3.1.3. Preprocessing
• 3.1.4. Topic Extraction
• 3.1.4.1. TF-IDF
• 3.1.4.2. LDA
• 3.1.5. Clustering
• 3.1.6. Time Series Analysis
• 3.1.7. Innovation Cycle of Technology
• 3.2. Analysis Result
• 3.2.1. Filing Trends of Patents in WPT Technology
• 3.2.2. Extraction and Clustering of Topics from WPT Technology Patents
• 3.2.3. Identifying Vacant Technology Areas in WPT Technology
• 3.2.3.1. Application of Time Series Analysis
• 3.2.3.2. Application of Innovation Cycle of Technology
• 3.3. Summary of Patent Analysis
• 4. RESEARCH PAPER ANALYSIS
• 4.1. Methodology
• 4.1.1. Research Framework
• 4.1.2. Data Collection
• 4.1.3. Bibliometric Analysis
• 4.2. Analysis Result
• 4.2.1. Research Trends in WPT for Electric Vehicle Applications
• 4.2.2. Identifying Vacant Technology Areas in WPT for Electric Vehicle Applications
• 4.2.2.1. Application of Time Series Analysis
• 4.2.2.2. Application of Innovation Cycle of Technology
• 4.3. Summary of Research Paper Analysis
• 5. DISCUSSION
• 6. CONCLUSION
• REFERENCE
• ABSTRACT (ENGLISH)
• ABSTRACT (KOREAN)