주간기술동향통권 389 호 2009. 3. 25. 폐전지활용기술의특허동향. 서론최근 IT 기술의호황에따라휴대용전자기기, 완구및전자제품등의수요가급증하고, 이에전원으로사용되는각종전지의수요량이증가하고있다. 폐전지는우리가일상적으로사용하는휴대폰, 노트북, 카메라, 완구등각종전자제품의전원으로사용되는, 2 차전지가수명이다하여발생하는폐기물을말하며, 폐전지는연간 20 % 씩증가하고있어우리나라의경우연간약 억 5,000 만개의전지가사용되고있는것으로나타났다. 이중한번사용하고버려지는 차전지는전체중량의약 80% 를차지하고있으며, 충전하여 300~400 회까지재사용이가능한 2 차전지로납축전지가 0%, 니켈- 카드뮴전지, 리튬이온전지등이나머지 0% 를차지하는것으로파악된다. 이들폐전지중에는인체에유해한수은, 카드뮴, 납등의중금속과흔히양잿물로알려진 KOH 등의전해액이포함되어있으며, 단순매립되거나소각되는경우환경오염을일으킬수있다. 따라서전세계여러나라에서는폐전지를재활용함으로서환경오염을방지하고아울러폐전지내에포함되어있는은, 아연, 니켈, 코발트, 리튬등의금속을회수할수있도록다양한연구를수행하고있다. 우리나라에서는현재망간전지와알칼리망간전지가일반폐기물로처리되고있으며전지구성성분이대부분, 저가의금속들이어서폐망간전지를본격적으로재활용하는회사는많지않은상태이다. 외국의경우에도망간전지, 알칼리망간전지의재활용은유가금속의회수차원보다는환경문제의해결차원에서처리를하고있는실정으로페로망간재조공정에원료를투입되는건식처리방법이일반적이나수거, 운반비용을포함하면처리비용에비해제조산물의가격이낮아경제성에문제가있으며이를해결하기위해처리비용을보조받는경우가대부분이다. 따라서선진국에서도경제성을갖는재활용공정을개발하는연구가꾸준히이루어지고있으며전지발생량이대량이아니므로습식, 고부가가치화쪽으로연구가진행되고있다. 국내외적으로환경오염방지및친환경제품들의출시가활발한실정이고, 특히사용량이증가하고있는리튬이온전지, 니켈수소전지등은선진국에서도완전한상용화가이루어져있지않 * 본내용과관련된사항은 ( 주 ) 윕스홈페이지 : http://www.wipscorp.com/, 영업부 IP 컨설팅팀권혁과장 ( 02-726- 222, Fax: 02-777-7334, email: khriz@wips.co.kr) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITA 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 44
으므로이에대한적극적인연구개발이필요할것으로보인다. 이에본고에서는폐전지활용 기술의주요국가별특허출원현황을통해관련업체들의특허동향을살펴보고, 우리나라폐 전지활용기술의현재를분석하고자한다. 2. 폐전지활용기술의특허출원현황폐전지활용기술의특허기술분류체계는폐전지활용기술의, 2 차전지방식에따른건식, 습식, 건식습식혼합기술등으로분류가능하나, 하기에서는폐전지활용기술전반에대한특허를대상으로분석을수행하였다. 가. 검색기준및검색키워드특허분석을위한특허검색대상국가는한국, 미국, 일본, 유럽 (EP) 에대하여공개특허및등록특허를대상으로하였다. 검색기간은출원일을기준으로하여 990 년이후부터현재 (2009 년 ) 까지공개및등록된데이터를기준으로발명의명칭, 요약, 대표청구항및필요에따라서는검색키워드를수정하여특허전문에대해검색하여 Raw 데이터를추출하였다. 폐전지활용기술에대한검색키워드는 < 표 > 과같으며, 각국가별로폐전지활용기술에대한키워드를 < 표 > 과같이적절히조합하여관련건을추출하였으며키워드를통한검색건수 (Raw data) 는 < 표 > 과같다. < 표 > 국가별검색키워드및검색건수 대상국가 검색키워드 검색건수 한국 ((( 폐 * 폐기 * wast* used) adj4 ( 리튬 * 리툼 * 리티움 * 리티윰 * 리츔 * 리춤 * 리치움 * 리치윰 * Li Lithium* Lithuim*)) (( 리튬 * 리툼 * 리티움 * 리티윰 * 리츔 * 리춤 * 리치움 * 리치윰 * Li Lithium* Lithuim* 리튬이온 * 폐리튬이온 *) adj4 ( 건전지 * 전지 * 셀 * 쎌 * 쉘 * 배터리 * cell* 바테리 * battery* 밧데리 *)) 리튬전지리튬이차 * 리튬이온전지 ) and ( 회수 * 처리 * 공정 * 방법 * 장치재활용 * 리프로덕 * 리프로듀 * 재이용 * 재생 * 재사용 * 회생 * 리사이클 * 리싸이클 * 재자원화 * 자원화 * recycl* reus* reclaim* re-use* regenerat* reproduc* ) 미국 53 일본 (((wast* used) adj4 (Li Lithium* Lithuim*)) ((Li Lithium* Lithuim*) adj4 (cell* battery*))) and (recycl* reus* reclaim* re-use* regenerat* reproduc* ) 878 유럽 57 242 나. 국가별출원현황 () 연도별출원현황 폐전지활용기술의출원현황을살펴보면, 일본이 393 건을출원해전체 6% 로가장활발 45
주간기술동향통권 389 호 2009. 3. 25. 00 90 80 70 60 50 유럽 일본 대한민국미국 총합 대한민국 22% 미국 4% 유럽 3% 일본 6% 일본, 2, 9% 미국, 2, % 한국, 26, 90% 40 30 20 0 0 90 9 92 93 94 95 96 97 98 99 00 0 02 03 04 05 06 07 08 ( 그림 ) 연도별출원현황 ( 그림 ) 연도별출원현황 한출원활동을하고있으며, 다음으로한국 40 건 (22%), 미국 93 건 (4%), 유럽 22 건 (3%) 순으로조사되었다. 일본은 990 년이후꾸준한출원현황을보이고있으며, 2000 년대들어출원이 50 건내외의출원건수를보이고있다. ) 한국의경우 990 년대중반이후출원이 30 건이내의출원건수를보이고있으며, 전반적으로출원이일정한추이를보이는것으로나타났다. 한국내주요출원인국적을살펴보면, 한국국적의출원인이 26 건 (90%) 을차지하고있으며, 다음으로일본 2 건, 미국 2 건순으로나타나일본국적의출원인이국내폐전지활용기술에다수의특허권리를확보하고있는것으로나타났다. (2) 주요국가별국적에따른상호출원관계폐전지활용기술은일본내에서출원활동이가장활발한가운데일본국적의출원인은미국 (25 건 ), 한국 (2 건 ), 유럽 ( 건 ) 순으로패밀리출원을많이한것으로나타나주요국가에대한특허권리획득활동이활발한것으로조사되었다. 우리나라국적의출원인은국내 26 건의특허를출원하였으며, 일본 (49 건 ), 미국 (2 건 ), 유럽 ( 건 ) 등으로일본을제외하고는출원이저조한것으로나타났다. 페전지활용기술의경우일본을제외하고전반적으로해외출원이저조한것으로조사되어친환경정책에비해해외기술획득전략은미약한것으로조사되었다. ) 2007 년이후에각국의그래프가급속한하강곡선을보이는것은출원일로부터 년 6 개월이라는공개제도에기인해다수의미공개특허가존재할것으로추정되며, 출원활동이저조한것을의미하는것은아님을밝혀둔다. 46
26 5 2 2 0 2 25 49 34 7 ( 그림 2) 국가별국적에따른상호출원관계 ( 그림 2) 국가별국적에따른상호출원관계 다. 폐전지활용기술의주요출원인 ( 그림 3) 은주요출원인의출원동향을나타낸차트이다. 폐전지활용기술에서특허출원 을가장많이한출원인은한국의삼성 SDI 사로전체 7 건을출원해가장기술개발이활발한 출원인으로추정된다. 다음으로일본의 MATSUSHITA 38 건, SUMITOMO 30 건, HITACHI 23 건, SONY CORP 2 건등으로상위에랭크된대부분의업체 ( 국내삼성 SDI 제외 ) 가일본국 80 70 60 50 40 30 20 0 0 7 삼성에스디아이 MATSU SHITA 전체출원건수 최근 (2004 년이후 ) 출원 SEIMI CHEM CO 38 한국전기연구원 LTD 30 한국과학기술연구원제일모직 23 2 8 8 6 5 4 4 4 2 0 8 9 9 9 9 9 7 5 5 4 6 3 4 3 0 SUMITOM O HITACH I SONY CORP M ITSU BISH I 삼성에스디아이 40 SONY CORP 한양대학교 30 37 한국원자력연구소 20 엘지화학 0 87 3 0 2 0 대정화금 3 45 6 한국지질자원연구원 TOYOTA MOTOR CORP TOYOTA CENTRAL RES NIPPON C H EM 삼성디스플레이 D OWA M INING D ENSO C ORP 한양대학교 SEIMI C HEM CO LTD ( 그림 3) 주요출원인의출원현황 ( 그림 3) 주요출원인의출원현황 NTT JAPAN STORAGE 엘지화학 47
주간기술동향통권 389 호 2009. 3. 25. 적의출원인으로조사되었다. 최근들어 (2004 년이후 ) 특허출원이활발한업체에서는한국의삼성 SDI 사와일본의 SUMITOMO 사가 8 건으로출원이가장활발한것으로나타났다. 다음으로한국의삼성디스플레이 7 건, 일본의 MATSUSHITA 8 건, 일본의 TOYOTA MOTOR CORP 사 7 건순으로폐전지활용기술분야는일본과한국출원인의출원활동이최근에서도활발한것으로나타났다. 국내에다출원한주요출원인을살펴보면, 한국의삼성 SDI 사가 37 건으로출원이가장많으며, 다음으로한양대학교 0 건, 엘지화학 8 건, 한국지질자원연구원 7 건, 한국전기연구원 6 건, 제일모직 5 건, 한국과학기술연구원 4 건, SEIMI CHEM CO LTD 3 건순으로국내에출원활동이활발한것으로나타났다. 국내출원된외국출원인의특허를살펴보면, 일본의도요다사의리튬전지로부터유용한 (valuable) 물질을회수하는방법 ( 출원번호 2007-700443 호 ), 닛코킨조쿠사의리튬전지로부터의 3 원계 Li 금속염에 Mn, Co 및 Ni 등의유가금속을회수방법 ( 출원번호 2007-035280 호 ), 에어프로덕츠앤드케미칼스사의리튬이차전지, 전해질조성물, 및전지활성물질을정제하는방법 ( 출원번호 2008-006353) 등에특허권리를획득한것으로나타나, 추후상기출원 리튬전지로부터유용한 (valuable) 물질을회수하는방법 ( 도요다지도샤 ) 리튬전지로부터의 3 원계 Li 금속염에 Mn, Co 및 Ni 등의유가금속을회수방법 ( 닛코킨조쿠 ) 리튬이차전지, 전해질조성물, 및전지활성물질을정제하는방법 ( 에어프로덕츠앤드케미칼스 ) 폐리튬이온전지로부터의리튬코발트산화물회수장치 ( 한국지질자원연구원 ) ( 그림 4) 폐전지활용기술의주요특허 ( 그림 4) 폐전지활용기술의주요특허 폐리튬이차전지로부터코발트파우더의회수장치 ( 메탈화학 ( 주 )) 48
인의특허권에대한면밀한검토가필요할것으로보인다. 한국출원인의경우폐리튬이온전지로부터의리튬코발트산화물회수장치 ( 한국지질자원연구원, 출원번호 2002-00368), 폐리튬이차전지로부터코발트파우더의회수장치 ( 메탈화학 ( 주 ), 출원번호 2005-0027670) 등의특허가출원된것으로나타났다. 3. 결론국내외적으로친환경정책이활발한가운데경제성있는폐전지활용기술이활발히요구되고있는실정이며, 특히사용량이증가하고있는리튬이온전지, 니켈수소전지등의기술은현재완전한상용화가되고있지않으므로, 적극적인연구개발이팔요할것으로보인다. 또한사용량이가장많은알칼리망간전지등의폐전지로부터고부가가치제품을얻을수있는공정개발의연구개발및특허권리획득이필요할것으로사료된다. 본고의폐전지활용기술의특허동향을살펴본바출원건수에있어, 일본출원인이주도하고있는가운데우리나라의경우특정대기업과출연연의연구가활발한것으로조사되었다. 국내외적으로 IT 기술의발전에따라, 2 차전지의사용량이증가되고, 환경규제정책이대폭강화되면서, 해당기술에대한연구개발이시급히이루어져야할것으로보이며, 국내폐전지활용기술의경우대기업및대학중심의연구개발이활발한것으로나타나, 폐전지활용기술분야에대한연구개발및시장성있는기술의획득을위한정부지원및전문기업의육성이필요할것으로판단된다. 49