특허 선점을 위한 상황 인식 기반의 문제 마이닝 : Context-Aware Mining of Problems from Patents for Patent preemption

국문 초록 (Abstract)

특허 전쟁이 치열해지고 발명가가 특허 선점에 대한 필요성을 느끼면서 문제 유추 과정을 지원하는 시스템이 필요하게 된다. 문제 유추 과정에 초점을 맞춘 기존 연구는 찾기 어렵다. 따라서 본 연구는 특허를 선점하기 위한 문제 유추 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다. 본 연구는 문제를 유추하기 위한 핵심 정보로서 ‘상황’ 이라는 새로운 개념을 도입한다. 상황은 문제가 발생될 때 그것을 둘러싸고 있는 상황을 의미하며 제품, 서비스, 시스템 구성요소, 사람, 과제, 환경 등을 포괄한다. 상황은 문제의 직간접적인 요인이 된다. 따라서 기술의 분야가 다를지라도 유사한 상황에서는 유사한 문제가 발생할 가능성이 높다. 그러한 가능성을 바탕으로 본 연구는 관심 대상 기술상에서의 문제점을 유추하기 위해 타 기술상에서의 상황과 문제간 관계를 발굴하고 활용하는 방법을 제안한다.
상황과 문제간 관계를 발굴하는데 있어서 본 연구는 정보를 추출하고 정규화하기 위한 자동화된 방법론을 개발하였다. 그 방법론은 특허 전문을 분석하여 문제를 서술하는 문장들을 발견한다. 이후 문법적인 모델링을 기반으로 그 문장들로부터 상황과 문제를 추출한다. 이후 사용되지 않는 용어들을 제거하고, 남은 단어를 어간(stem)으로 변형하고, 그 어간을 의미에 맞게 바꾼다.
상황과 문제간 관계를 바탕으로 본 연구는 세가지 주요 이슈로서 문제 분석, 문제 발견, 문제 검색을 다룬다. 첫째 이슈에서는 문제 분석을 위해 상황-문제 네트워크(CP net)가 도입된다. 이 네트워크는 발명가가 문제에 대한 전반적인 트렌드를 파악하도록 한 특허 집합에 있는 상황과 문제간 관련 정도를 시각화한다. 그 뿐만 아니라 중요한 상황 및 문제와 그 하위 그룹을 객관적으로 파악할 수 있도록 정량적인 사회 관계망 분석이 적용된다. 본 이슈에서 제안된 방법과 상황-문제 네트워크는 무선 전력 전송 기술에 대한 사례 연구에서 테스트 된다.
둘째 이슈에서는 문제 발견을 위해 상황-문제 기반의 특허지도(CP map)가 도입된다. 이 특허지도는 공통인 상황을 가지고 있으면서 서로 성숙도가 다른 두 가지 기술 분야의 특허들을 지도로 시각화한다. 이 특허지도는 문제의 유사성을 기반으로 생성되기 때문에 발명가가 서로 다른 기술상의 문제들을 비교할 수 있다. 본 이슈에서는 특허지도에서 특허 군집을 찾고 그것을 정량적으로 평가하는 방법도 제공하기 때문에 이를 통해 발명가는 문제를 객관적으로 비교할 수 있다. 특히, 본 이슈에서 제안한 방법은 공통적인 상황을 가지고 있는 성숙 기술과 신기술의 문제들을 비교함으로써 신기술 분야에 있어 중요하면서 동시에 아직 발견되지 않은 문제를 발견하게 해준다. 본 이슈에서 제안된 방법과 특허지도는 무선 충전기에 대한 사례 연구를 통해 테스트 된다.
셋째 이슈에서는 문제 검색을 위해 상황-문제 데이터베이스(CP database)가 도입된다. 이 데이터베이스의 목적은 발명가가 문제를 동적이고 빠르게 검색할 수 있도록 하고, 상황 및 문제 정보를 축적하여 지식베이스로 활용하기 위한 것이다. 이 데이터베이스에는 표준 특허로부터 추출한 상황과 문제 정보가 그들의 관련 정도와 함께 기록된다. 따라서 이 데이터베이스 상에서 발명가들은 그들이 관심을 갖고 있는 상황과 관련된 문제를 검색하고, 그 상황과 문제를 조합하여 그 조합이 나타나는 다른 분야의 특허들을 검색할 수 있다. 본 이슈에서 제안된 방법과 상황-문제 데이터베이스는 둘째 이슈와 같은 무선 충전기에 대한 사례 연구를 통해 테스트 된다.
사례 연구 결과, 본 연구에서 제안된 방법들은 문제를 유추하는데 있어서 직간접적으로 도움이 되는 정보를 효과적으로 제공하였다. 본 연구를 통해 무선 전력 전송 기술에서 발생한 전반적인 문제의 트렌드를 파악하였고, 그 세부 기술인 무선 충전 기술 분야에서 핸드오프라는 가치 있는 문제도 발견하였다. 대표적인 7개 표준기구들의 특허를 지식베이스로 축적했고, 그것을 활용해서 무선 충전 기술과 관련된 문제점도 빠르게 찾아볼 수 있었다. 결론적으로 본 연구는 문제를 유추하는 새롭고 체계적인 방법을 제공했다는 점, 기존 텍스트 마이닝 기술을 더욱 풍부하게 만들었다는 점, 실질적인 도구를 제공하여 발명가들의 특허 선점 역량을 증가시켰다는 점 등에서 가치가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As patent wars are getting fierce, inventors have encountered a necessity to preempt patents. For the preemption, they need a system which can support analogizing problems. This research introduce a new concept ‘context’ as a key information to analogize problems. The context is surrounding situation when problems arise; examples include a product, a service, a system component, a human, a task, or an environment. The context is direct or indirect cause of problems, so this research assumes that similar problems occur in similar contexts even though technological fields are different. Based on the assumption, this research suggests a method which mines and utilizes relationships between contexts and problems (CPs) on other technologies to analogize problems on interesting technology.
In mining the relationships, this research developed an automated method of extraction and normalization. It parses full-text patent documents and then identifies problem-describing sentences. Then, it extracts CPs from the sentences using grammatical structures. Then it eliminates stop words, transforms a word into stem, and converts a word semantically.
Based on the method, this research deals with three issue: problem analysis, problem discovery, and problem search. In the first issue, a context-problem network (CP net) is introduced for problem analysis. It visualizes degree of relationships among CPs in a patent set, so that the inventors identify overall trend of problems. Moreover, social network analysis (SNA) is applied to it, so that the inventors identify important CPs and their subgroups objectively. The suggested methods and the CP net are tested with the case study of wireless energy transmission technology.
In the second issue, a context-problem based patent map (CP map) is introduced for problem discovery. It visualizes geographical positions of patents related to two different technologies which have a common context but have different maturities. It is generated based on problem similarities, so that inventors compare problems on the different technologies. Furthermore, this issue provides quantitative evaluation methods, so that inventors discover valuable problems objectively. The suggested methods and the CP map are tested with the case study of wireless charger.
In the third issue, a context-problem database (CP database) is introduced for problem search. In generation of the database, degree of relationships among CPs and patent information were recorded. So on the database, inventors can search problems according to the interesting context or they can search patents according to the interesting CPs. Like the second issue, the suggested methods and the CP database are tested with the case study of wireless charger.
Despite some minor problems, this research is meaningful because it firstly introduced the concept ‘context’ and a systematical method for analogizing problems. According to the result of the case study, all the suggested methods were sufficiently useful for identifying problem trend, discovering valuable problems, and searching problems. So with the suggested methods and tools, this research enhances inventors’ ability of patent preemption.

목차 (Table of Contents)

• CHAPTER I. INTRODUCTION 1
• 1.1. Background and Motivation 1
• 1.2. Research Objectives and Scope 6
• 1.3. Terminology definition 8
• 1.4. Proposal Organization 10
• CHAPTER II. LITERATURE RIVEW 11
• 2.1. TRIZ 11
• 2.2. Text Mining 13
• 2.3. Co-word Analysis 15
• 2.4. Social Network Analysis 16
• 2.5. Patent Mapping 17
• 2.6. Opportunity Evaluation 17
• 2.7. Design-by-analogy 18
• CHAPTER III. CONTEXT-PROBLEM NETWORK FOR PROBLEM ANALYSIS 22
• 3.1. Introduction 22
• 3.2. Generation of CP net 24
• 3.2.1. Extraction 24
• 3.2.2. Normalization 28
• 3.2.3. Network Generation 29
• 3.3. Analysis of CP net 31
• 3.4. Case Study: Wireless Energy Transmission Technology 35
• CHAPTER IV. CONTEXT-PROBLEM BASED PATENT MAP FOR PROBLEM DISCOVERY 42
• 4.1. Introduction 42
• 4.2. Generation of CP map 44
• 4.2.1. Definition 45
• 4.2.2. Extraction 46
• 4.2.3. Map Generation 48
• 4.3. Analysis of CP map 52
• 4.4. Case Study: Wireless Charger 54
• CHAPTER V. CONTEXT-PROBLEM DATABASE FOR PROBLEM SEARCH 60
• 5.1. Introduction 60
• 5.2. Generation of CP database 62
• 5.2.1. Collection 62
• 5.2.2. Extraction and Normalization 63
• 5.2.3. Database Generation 64
• 5.3. Search on CP database 65
• 5.3.1. Search on CP table 65
• 5.3.2. Search on Patent-CP table 71
• CHAPTER VI. CONCLUDING REMARKS 75
• 6.1. Summary 75
• 6.2. Application 77
• 6.3. Contributions 80
• 6.4. Future Research Directions 82
• SUMMARY IN KOREAN 85
• REFERENCES 88