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【포커스】 특허출원 통계로 살펴본 기술개발 동향
2021-04-01

 
특허출원 통계로 살펴본 기술개발 동향 
활발한 특허 출원…미래를 밝게 비추는 신호

올 초 특허청 발표에 따르면, 2020년 특허, 상표, 디자인 등 지적재산권 출원이 전년도보다 9.1% 증가한 총 557,229건으로 집계됐다. 이는 2006년 이후 가장 높은 증가율이자 역대 최다 출원 수치라고 한다. 심지어 작년 12월에는 전년 동월 대비 19.1% 폭증한 62,065건이 출원돼 월간 출원량 기록도 갱신했다. 특허청은 지적재산권 출원 동향이 GDP 성장과 연동해 변화해 왔다고 분석한다. 따라서 코로나19로 경제 전반이 침체된 상황에서 출원량이 급증하는 것은 긍정적인 신호로 해석할 수 있다. 이처럼 특허 동향은 다양한 의미를 함축한다.

글 강창대 기자자료 특허청, IRS글로벌, KOTRA

지난해 코로나19 팬데믹으로 인한 어려운 여건 속에서도 지식재산권 출원이 연간 55만 7,000건을 넘어서면서 역대 최고치를 기록했다. 특히 중소기업의 출원이 두드러지게 증가했으며, 산업별로는 디지털 경제, 의료, 의약 분야의 출원이 큰 폭으로 상승했다. 권리별로는 상표 출원이 25만 7,933건으로 16.4% 증가했고, 특허는 23만 1,740건으로 3.3%, 디자인은 6만 7,556건으로 3.9%가 증가했다. 이처럼 상표 출원이 증가한 것에 대해 특허청은 브랜드 가치에 대한 사회적 인식 확산됐기 때문으로 보았다. 2020년 전기기계 및 에너지 기술의 특허 출원 수는 2019년에 비해 1.5%가 줄었지만 여전히 상위권을 기록해 이 분야에 대한 사회적 관심을 반영했다[표 1].

미국의 특허 동향과 이머징 기술
미국의 특허출원도 크게 증가하고 있는 것으로 보인다. 미국특허청(USPTO)에 의하면 2020년 특허출원 건수는 41만 3,176건으로 2019년의 39만 4,349건보다 크게 증가했다. 미국과 유럽에서는 국제특허분류(IPC)보다 세분화된 특허분류를 위해 해당 발명이 속하는 기술분야를 CPC라는 코드를 기준으로 분류하고 있는데, CPC 코드별로 출원 건수를 살펴보면 그 해에 뜨고 있는 기술들을 짐작할 수 있다[표 2].


IFI는 기술분야별 출원 동향 분석을 바탕으로 현재 가장 빠르게 부상하고 있는 10대 기술을 도출했다. 각각을 살펴보면 다음과 같다.

◆ 10위-자율주행차를 위한 자율주행 및 내비게이션 시스템에 관한 기술(CPC 코드: G05D1)
자율주행 및 내비게이션 시스템은 위치, 경로, 고도를 자율적으로 조종하는 기술로, 최근 5년간 연간 27.1%의 성장률을 보였다. 미국 내에서 자율주행차를 위한 자율주행 및 내비게이션 시스템과 관련한 특허출원 건수를 많이 보유한 기업은 포드, 도요타, LG 전자, GM, 보잉의 순서로 나타났다. 

◆ 9위-3D 프린팅에 관한 기술(CPC 코드: B33Y40)
3D 프린팅은 3차원 모델 데이터로부터 복잡한 형상을 가진 광범위한 구조물을 만들기 위해 사용하는 적층 제조(AM, additive manufacturing) 공법이며, 최근 5년간 연간 27.1%의 성장률을 보였다. 미국 내에서 3D 프린팅과 관련한 특허출원 건수를 많이 보유한 기업은 휴렛팩커드, GE, 킨포전자, XYZ프린팅, 보잉의 순서를 보였다. 

◆ 8위-정보 전송에 관한 기술(CPC 코드: G06F2213)
정보 전송기술은 메모리, 입출력 장치 또는 중앙처리장치 사이의 정보나 기타 신호의 상호연결 또는 전송기술과 연관된다. 최근 5년 동안 연간 28.21%의 성장률을 보였고, 미국 내에서 포드, 도요타, LG 전자, GM, 보잉의 순서로 특허출원 건수를 많이 보유하고 있다. 

◆ 7위-정보 디스플레이에 관한 기술(CPC 코드: G09F9)
정보 디스플레이에 관한 기술은 개별 요소의 선택 또는 조합에 의해 정보가 축적되는 가변 정보의 배열이 이뤄지는 컴퓨터, 모바일폰을 위한 디스플레이 기술로 정의된다. 최근 5년간 연간 29.08%의 성장률을 보였다. 미국 내 특허출원 보유 건수는 삼성디스플레이, LG디스플레이, BOE 테크놀로지그룹, 삼성전자, LG 전자의 순으로 나타났다. 

◆ 6위-비전기적 기계를 위한 제어 시스템에 관한 기술(CPC 코드: G05D2201)
이 기술은 자율주행차량 및 운전자 보조 기술과 관련한 것이다. 최근 5년간 연간 37.85%의 성장률을 보였다. 미국 내에서 관련된 특허출원 건수는 포드, LG전자, 도요타, 보쉬, 혼다의 순으로 많다.

◆ 5위-양자 컴퓨터에 관한 기술(CPC 코드: G06N10)
양자 컴퓨터 기술은 양자-기계적 현상에 기초한 컴퓨터 시스템과 관련한 것으로, 최근 5년간 연간 41.75%의 성장률을 보였다. 미국 내에서 양자 컴퓨터에 관련한 특허출원 건수를 많이 보유한 기업은 IBM, 구글, 노스롭그루먼(Northrop Grumman), D-웨이브, 마이크로소프트 순을 보였다.

◆ 4위-기계학습에 관한 기술(CPC코드: G06N20)
기계학습 기술은 인공지능의 한 분야로 경험을 통해 자동으로 개선하는 컴퓨터 알고리즘이다. 최근 5년간 연간 46.01%의 성장률을 보였으며, 미국 내 특허출원 보유 건수는 IBM, 마이크로소프트, 구글, 페이스북, 엑센츄어 글로벌 솔루션의 순이다. 

◆ 3위-속씨식물 종자 개발에 관한 기술(CPC 코드: A01H6)
이 기술은 식물과 종자 개발과 관련된 작물 과학에 관련한 것으로, 2020년 출원 건수가 2019년에 비해 다소 감소했지만 최근 5년간 연간 48.59%의 성장률을 보였다. 미국 내에서 이와 관련한 특허출원 건수를 많이 보유한 기업은 몬산토, 파이오니어, 세미니스, 신젠타, 듀멘그룹 순이다.

◆ 2위-전자 흡연장치에 관한 기술(CPC 코드: A24F40)
전자 흡연 장치는 전자식으로 작동되는 흡연 도구에 관한 것이다. 2020년 출원 건수가 급격히 늘면서 최근 5년간 연간 55.08%의 성장률을 보였다. 미국 내에서 이 기술과 관련한 특허출원 건수를 많이 보유한 기업은 필립모리스, 알트리아, RAI, 니코벤처스, 브리티쉬 아메리칸 타바코 인베스트먼트의 순서였다.

◆ 1위-생물학적 모델에 기반한 컴퓨터 시스템에 관한 기술(G06N3)
이 기술은 생물학적 시스템을 모델링해 효율적인 알고리즘, 데이터 구조, 시각화 및 통신 도구를 개발하고 사용하는 것을 목표로 하는 것이다. 말하자면, 생물학적 모델(뇌, 지능, 의식, 유전적 재생산)을 기반으로 하거나 생체 분자, DNA, 생물학적 뉴런 등 생물학적 기원의 물리적 물질을 사용한 컴퓨팅 시스템이다. 최근 5년간 이 기술의 특허출원은 연간 67.28%의 성장률을 보였으며, 미국 내에서 IBM과 구글, 삼성전자, 인텔, 마이크로소프트 순으로 관련 특허출원 보유 건수가 많다. 

급증하고 있는 연료전지 특허 출원
한국 정부는 2040년까지 발전용 연료전지를 누적 15 GW(내수 8 GW 포함) 보급한다는 목표를 발표한 바 있다. 2020년 10월 개최된 제2차 수소경제위원회에서는 HPS(수소발전의무화제도) 도입을 의결하기도 했다. 연료전지 보급을 위해서는 저비용화 외에 컴팩트화, 고효율화, 고내구성화 등이 과제로 지목되고 있다. 산업조사 전문업체인 IRS글로벌에 따르면 세계적으로도 연료전지와 관련한 연구활동이 급증하고 있다고 한다. 

IRS글로벌은 연료전지 연구개발 동향을 분석하기 위해 마이크로소프트(Microsoft)가 제공하는 ‘학술지식 API’(Academic Knowledge API)를 활용해 ‘연료’(Fuel), ‘셀’(Cell) 등의 단어가 제목이나 초록에 포함된 연구를 추출하고, 디지털 객체 식별번호(Digital Object Identifier, DOI)가 없는 데이터를 제한 다음 3만 1,397개를 분석했다.


연료전지 분야는 1957년 1편의 연구가, 2020년에는 2,081편이 발표됐다. 연구 편수는 연평균 12.9%의 증가세를 보였으며, 1957~1980년까지 총 202편, 1981~2000년까지 1,402편, 최근 2001~2020년까지는 총 2만 9,793편의 연구가 발표되는 등 해를 거듭할수록 연구는 급격하게 늘었다. 연료전지 연구의 주요 단어를 분석한 결과 주요 단어 20개의 빈도는 다음과 같다. 

인용 상위 연구로는 《네이처》(Nature)에 2001년에 발표된 〈연료전지 기술을 위한 소재〉(Materials for fuel-cell technologies)1)가 5671회로 가장 높게 나타났다.

한편, 특허 동향 분석을 위해 IRS글로벌은 ‘페이턴트뷰’(Patents View)에서 제공하는 특허 데이터 수집 API를 활용해 ‘fuel’, ‘cell’등의 단어가 제목이나 초록에 포함된 특허를 추출해 총 1만 6,055개의 특허를 수집해 분석했다. 그 결과 연료전지 분야는 1976년 49개의 특허가 출원된 이후 1990년대 후반부터 출원 수가 급격히 증가한 것으로 나타났다. 구간별로는 1976~1990년까지 총 753개 특허가 출원됐으며 1991~2010년까지는 총 6,664개, 2011~2020년까지는 총 8,638개가 출원돼 지속해서 증가하는 것으로 나타났다. 다만, 특허출원 후 1년 6개월이 경과해야 공개되는 특허제도의 특성상 실제 출원이 이뤄졌으나 아직 공개되지 않은 미공개 데이터가 반영되지 않았다는 점을 감안할 필요가 있다. 

연료전지는 수소 등의 연료와 산화제인 공기(산소)의 화학반응으로 전기 에너지를 직접 생산하는 장치다. 이 기술은 연료전지 자동차를 비롯해 가정용 고효율 분산형 시스템, 상업용 발전소 등 광범위한 영역에 응용될 것으로 전망된다. 구체적인 분석 내용은 IRS글로벌이 발간한 〈수소경제 실현을 위한, 수소·연료전지 관련 핵심기술 개발동향과 시장·사업화 전망〉 보고서에서 확인할 수 있다.
1) 이 연구의 저자는 브라이언 스틸(Brian C. H. Steele)과 안겔리카 하인젤(Angelika Heinzel)이다. 스틸은 임페리얼 칼리지 런던 ‘이온 전도 세라믹 센터’의 소재학부 소속이며, 하인젤은 수소와 연료전지 분야를 연구하는 독일 연구센터인 ZBT 소속이다. 

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