산업 데이터 관련 기술 중 특히 중점 표준화 목표 기술인 ‘제조 설비의 모니터링 및 운용 정보 교환을 위한 기술’, ‘스마트공장에 적합한 마스터 데이터 품질 관리 기술’, ‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’, ‘공정 품질 연관 기술’ 및 ‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’ 총 5개의 기술 분류에 대해 2017년 2월까지 공개된 특허들을 추출하여 정량적 특허분석을 했다.

각 기술 분류에 대해 주요 키워드를 조합하여 검색식을 작성했고, 검색식을 이용하여 검색된 특허 정보를 스캐닝해 국가별(한국, 미국, 일본, 유럽 및 국제특허) 특허분석을 수행했다. 국가기술표준의 최근 자료를 바탕으로 그 내용을 정리했다.

먼저, 한국, 미국, 일본, 유럽 및 국제 출원된 특허들에 대해 특허 존속 기간 20년을 고려한 1996년부터 출원된 특허들을 살펴본다.

산업 데이터 관련 전체적인 특허 동향을 보면, 2000년 들어 특허 출원량이 증가하기 시작했고, 2002년 100건 이상의 최대 출원 이후 2013년까지 그 특허 출원량이 계속 감소 추세를 보였으나, 최근 들어 출원량이 급격하게 증가하는 모습을 보이고 있다.

특히, 2015년 미공개 구간에도 100건 이상 특허 출원이 진행됐으며, 스마트공장 표준화 이슈에 따라 향후 특허 출원량이 더욱 증가할 것으로 예상된다.

▲ 그림 1. 산업 데이터 연도별 출원 현황 (*출처 : 국가기술표준원)

중점 표준화 항목 기술 분류별 특허 출원 동향을 살펴보면, ‘제조 설비의 모니터링 및 운용정보 교환 기술’의 경우 2000년대 이후 일정량 이상 꾸준한 특허 출원을 보이고 있으며 최근 들어 개별 공장 및 자동화 장비 간 데이터 교환 등 상호호환을 위한 R&D 투자 확대에 따라 특허 출원량이 급증한 것으로 나타났다.

‘스마트공장에 적합한 마스터 데이터 품질 관리 기술’은 2001년 최대 출원 이후 그 출원량이 계속 감소 추세를 보였으나 ‘제조 설비 모니터링 및 운용정보 교환 기술’과 유사하게 최근 들어 특허 출원량이 급증하는 모습을 보이고 있으며, ‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’은 2001년 이후 급격한 증감 없이 꾸준한 특허 출원량을 보이고 있다. 

‘공정 품질 연관 관리 기술’은 1990년대부터 꾸준한 특허 출원이 있었으며 2001년 최대 출원 이후 감소 추세를 보이다가 2012년 이후 다시 특허 출원량이 증가하는 양상을 보이고 있으며, ‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’은 2000년대 이후 큰 증감 없이 20건 내외의 특허 출원이 수행됐으나 2014년 이후 출원량이 증가하는 모습을 보이고 있다.

국가별 특허출원 현황

1. 산업 데이터 특허출원 현황

중점 표준화 항목 전체를 합친 특허출원 현황에 대해 살펴보면, 일본에서 42%로 535건의 특허가 출원되어 일본에서 스마트공장 관련한 R&D 투자 및 시장이 크게 형성된 것으로 분석됐다. 

그다음으로 미국에 33%로 386건, 한국 16%로 201건의 특허가 출원된 것으로 조사됐다. 일본과 미국에 전체 특허의 70% 이상의 특허가 출원되어 일본과 미국에서 스마트공장 관련 기술들을 주도하고 있는 것으로 분석됐다.

유럽과 국제출원(WO)에는 각각 5%(64건), 7%(94건)만의 특허가 출원되어 상대적으로 산업 데이터 기술 관련하여 낮은 관심을 보였다.

▲ 그림 2. 산업 데이터 국가별 출원 현황 (*출처: 국가기술표준원)

2. 중점 표준화 기술별 특허출원 현황

산업 데이터 기술 관련하여 중점 표준화 기술의 국가별 특허출원 현황을 살펴보면, ‘제조 설비의 모니터링 및 운용정보 교환을 위한 기술’은 미국에서 42%로 82건의 특허가 출원되어 미국이 R&D를 선도하고 있는 것으로 분석됐고, 그다음으로 일본에 18% 35건이 특허가 출원된 것으로 조사됐다. 한국에서는 15% 24건만이 특허가 출원됐다.

‘스마트공장에 적합한 마스터 데이터 품질 관리 기술’은 절반 이상인 59%(108건)가 일본에 출원되어 일본이 가장 큰 시장을 형성하면서 기술을 주도하고 있는 것으로 분석됐으며, 그다음으로 미국에서 17%(32건), 한국에 16%(30건)의 특허가 출원되어 미국과 한국이 비슷한 수준의 특허출원 비율을 보이는 것으로 조사됐다.

‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’은 일본에 33% 75건, 미국에 30% 69건의 특허가 출원되어 일본과 미국이 상호 경쟁 구도를 형성하고 있으며 그다음으로 한국에 26% 60건의 특허가 출원됐다.

‘공정 품질 연관 관리 기술’의 경우 일본에 절반 이상인 58%로 230건이 특허가 출원되어 타 국가에 비해 상대적으로 많은 특허들이 출원됐으며, 그다음으로 미국 22% 88건이 특허가 출원되어 있다. 한국은 12%로 48건이 특허가 출원되어 일본이나 미국에 비해 상대적으로 낮은 관심도를 보였다.

‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’은 미국에 42%로 115건이 특허가 출원되어 가장 큰 시장 형성과 기술을 주도하고 있는 것으로 분석됐으며, 그다음으로 일본에 32% 87건이 특허가 출원됐으며, 한국에는 14% 39건만이 특허가 출원된 것으로 조사됐다.

산업 데이터 중점 표준화 기술별로 종합하여 살펴보면, 일본이 ‘스마트공장에 적합한 마스터 데이터 품질 관리 기술’, ‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’ 및 ‘공정 품질 연결 관리 기술’에서 특허출원 우위를 보이고 있으며, 특히 ‘스마트공장에 적합한 마스터 데이터 품질 관리 기술’과 ‘공정 품질 연관 관리 기술’의 경우 전체 특허의 절반 이상을 점유함으로써 관련 기술들을 선도하고 있는 것으로 조사됐다.

미국의 경우 ‘제조 설비의 모니터링 및 운용정보 교환을 위한 기술’과 ‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’ 등 스마트공장의 데이터 정보 교환을 위한 소프트웨어 기반의 상호운용성 연동 기술에 강점을 보이고 있는 것으로 분석됐다.

한국은 중점 표준화 기술 중 ‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’에 상대적으로 높은 관심도를 보이고 있는 것으로 조사됐으며, 나머지 4개 기술의 경우 10%의 낮은 특허 점유율을 보이고 있는 것으로 분석됐다.

▲ 그림 3. 산업 데이터 출원인별 출원 현황 (*출처: 국가기술표준원)

주요 출원인별 특허출원 현황

1. 산업 데이터 특허출원 현황

5개의 중점 표준화 항목을 합산한 산업 데이터 전체 특허 중 10건 이상의 특허를 출원한 특허 출원인에 대한 특허출원 현황을 살펴보았다.

77건으로 가장 많은 특허를 출원한 히타치와 54건을 출원한 도시바를 비롯한 다수의 일본 기업들이 주요 출원인으로 랭크됐으며, 그다음으로 킴벌리-클락 월드와이드, 후지스, 로크웰, 혼다, 지멘스 및 미쓰비시가 30건 이상의 특허 출원을 진행했다.

한국 기업으로는 대우조선해양이 15건, 삼성전자가 13건의 특허를 출원하여 주요 출원인에 포함됐으나, 일본에 비해서는 기업 수나 특허 출원량에서 상대적으로 많이 부족한 것으로 조사됐다.

스마트공장 관련 주요 표준화(ISO TC 184) 멤버인 IBM, 다쏘, 지멘스 및 오토데스크 등도 주요 출원인에 랭크되어 다수의 특허출원을 진행하고 있는 것으로 분석됐다. 특히 표준화 멤버인 경우 자사가 보유한 특허 기술(R&D) 방향으로 표준화를 추진하기 때문에 위의 주요 멤버들이 보유한 특허들에 대한 면밀한 분석을 통해 표준화 방향을 예측하는 등의 선제적 대응이 필요하다고 할 수 있겠다.

▲ 그림 4. 산업 데이터 국가별 출원 현황 (*출처: 국가기술표준원)

2. 중점 표준화 항목별 특허출원 현황

산업 데이터 기술 관련하여 중점 표준화 기술별 주요 출원인을 살펴보면, ‘제조 설비의 모니터링 및 운용정보 교환을 위한 기술’의 경우 로크웰이 32건으로 그 뒤를 이은 지멘스(16건)보다 2배나 많은 특허를 출원한 것으로 조사됐으며, 그다음으로 보잉사가 9건의 특허를 출원하고 있다. 한국 기업으로는 포항공과대학교와 삼성전자가 주요 출원인으로 랭크되어 있다.

‘스마트공장에 적합한 마스터 데이터 품질 관리 기술’은 신일본제철이 19건, 킴벌리-클락 월드와이드 15건, 히타치 11건으로 비슷한 특허 수량을 보유하고 있는 것으로 조사되어 향후 기업 간 경쟁이 예상된다.

‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’은 히타치에서 30건 가까운 특허출원을 진행했으며, 그다음으로 리콘사가 11건의 특허출원을 진행했다. 한국 기업으로는 대우조선해양과 STX조선이 주요 출원인으로 올라와 있어 국내에서는 조선사가 이 기술 관련하여 관심을 가지고 있는 것으로 보인다. ‘공정 품질 연관 관리 기술’의 경우 킴벌리-클락 월드와이드가 31건으로 가장 많은 특허출원을 진행했고, 그다음으로 일본 기업인 혼다 모터, 히타치, 도시바가 각 20건 이상의 특허출원을 진행한 것으로 조사되어, 이 기술 역시 기업 간에 치열한 경쟁이 예상되는 분야라 하겠다. ‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’은 후지스와 다쏘가 각각 20건과 19건의 특허출원을 진행한 것으로 조사되어 두 기업 간 상호 경쟁 관계에 있다고 예상된다. 그다음으로 도시바 14건, 지멘스 13건, 오토데스크 12건, 히타치가 12건의 특허를 출원하고 있는 것으로 분석됐다.

▲ 그림 5. 산업 데이터 주요 출원인 기술별 특허출원 현황 (*출처: 국가기술표준원)

3. 주요 출원인 기술별 특허출원 현황

10건 이상의 특허출원을 진행한 주요 출원인별 관심 기술을 살펴보면, 77건으로 가장 많은 특허출원을 진행한 히타치의 경우 5개의 중점 표준화 기술 분야 모두에 특허출원을 수행하고 있으나, 상대적으로 ‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’과 ‘공정 품질 연관 관리 기술’에 보다 많은 관심과 투자를 진행하는 것으로 분석됐다.

총 54건의 특허를 출원한 도시바 역시 중점 표준화 기술에 모두 특허 출원을 진행하고 있지만, ‘공정 품질 연관 기술’과 ‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’에 상대적으로 더 많은 투자를 진행하는 것으로 분석됐다.

총 46건의 특허를 출원한 킴벌리-클락 월드와이드는 중점 표준화 기술 중 ‘공정 품질 연관 관리 기술’과 ‘스마트공장에 적합한 마스터 데이터 품질 관리 기술’에 집중적인 투자를 진행하는 것으로 나타났으며, 특히 ‘공정 품질 연관 관리 기술’에 주요 출원인 중 가장 많은 31건의 특허출원을 진행하고 있다.

후지쓰는 ‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’에 집중 투자를 하는 것으로 분석됐으며, 로크웰은 ‘제조 설비의 모니터링 및 운용정보 교환을 위한 기술’에 주요 출원인 가운데 가장 많은 32건의 특허출원을 진행함으로써 이 기술을 선도하고 있는 것으로 분석됐다.

한국 기업인 대우조선해양은 ‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’에, 삼성전자는 상대적으로‘스마트공장에 적합한 마스터 데이터 품질 관리 기술’에 관심이 있는 것으로 분석된다.

국적별 특허출원 현황

산업 데이터 중점 표준화 기술 분야는 일본 국적의 출원인이 강세를 보이고 있으며, 그다음으로 미국이 뒤를 잇고 있다. 1,291건 중 일본 출원인이 578건으로 절반 가까운 47%를 차지하고 있으며, 미국이 320건 26%를 보임으로써, 두 나라 합계 70%가 넘는 특허출원을 점유하고 있다. 한국 국적의 출원인은 171건으로 14%를 차지하고 있으며, 독일 44건 4%, 프랑스 31건 3%, 타이완 20건 2%를 점유하고 있는 것으로 조사됐다.

산업 데이터 중점 표준화 기술 분야는 일본과 미국 국적 출원인들이 주도하고 있는 것으로 분석되어 향후 표준화에 참여하여 표준을 주도하기 위해서는 두 나라 기업이 보유한 특허에 대한 면밀한 분석이 필요하겠다.

▲ 표 1. 산업 데이터 국가별 출원인 국적별 출원 현황 (*출처: 국가기술표준원)

표준 관련 특허 동향

산업 데이터 기술은 ISO/TC 184/SC 4에서 표준화가 진행되고 있으며, 다수의 표준 기술들이 표준화 진행 중이다. 산업 데이터 기술 분야의 주요 출원인 중 표준화에 참여하고 있는 표준화 멤버들의 특허출원 현황에 대해 살펴본다.

주요 출원인 중 표준화 멤버로는 프랑스 기업인 다쏘, 일본 기업인 미쓰비시와 도시바, 독일 기업인 지멘스, 미국 기업인 보잉이 있으며, 총 165건의 특허를 출원했다.

표준화 멤버의 특허 출원 동향 분석은 향후 표준화 방향을 예측할 수 있는 방법의 하나로서 특정 기술 분야 다수의 특허출원을 하는 경우에 기업의 관심 분야를 판단할 수 있고 더 나아가 표준화 추진 분야를 예측할 수 있다. 즉, 표준화 멤버들은 상대적으로 ‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’ 분야에 다수의 특허출원을 보이고 있는 것으로 보아 이 기술 분야에 표준화 이슈가 다수 존재한다고 예측할 수 있겠다.

기업별로 보면, 다쏘는 상대적으로 ‘위상 정보 기반 3D CAD 곡면 모델의 고유명칭 기술’ 분야에 관심이 있으며, 보잉사는 ‘제조 설비의 모니터링 및 운용정보 교환을 위한 기술’과 ‘스마트공장 시설물 관리 정보 기술’ 분야에 관심이 있는 것으로 파악된다.

한편, 산업 데이터 기술 관련 선언된 특허들을 살펴보면, 총 2건의 특허가 ISO에 선언되어 있으며, 출원인은 보잉사와 지멘스로 ‘제조 설비의 모니터링 및 운용정보 교환을 위한 기술’ 분야에 관련된 특허를 선언하고 있다.