성공하는 IP-R&D전략은 한국산업기술진흥협회와 한국지식재산전략원간 협력사업의 일환으로 게재하고 있습니다.
▲ 김갑조 주임연구원
한국지식재산전략원
들어가며
세계는 지금 4차 산업혁명에 모든 초점을 맞추고 있다.
4차 산업혁명의 세상은 모든 것이 인간과 연결이 되고 인공지능화되어 인류의 생활방식, 사회 및 경제에 거대한 변혁을 초래할 것으로 전망된다.
본고에서는 4차 산업혁명으로 인한 다양한 변화에 적절한 대응 차원에서 특허의 양적·질적 활용 현황을 분석하여 앞으로 우리가 나아가야 할 방향을 전망해 보고자 한다.
4차 산업혁명
산업혁명(The Industrial Revolution)이라는 용어는 1884년 토인비(A. Toynbee)의 ‘영국 산업혁명 강의’ 01에서 처음으로 언급된 영국 근대 경제사의 기본 개념으로 확립된 용어이다.
18세기 증기기관의 발명으로 섬유산업의 발전과 기관열차 인프라가 세계적으로 확산되어 ‘1차 산업혁명’을 도래시켰다.
이후 100여 년이 지나고 전기에너지를 기반한 대량생산 체제가 가능해지면서 ‘2차 산업혁명’이 전개되었고, 컴퓨터와 인터넷 그리고 재생에너지 체계의 결합이 ‘3차 산업혁명’을 이끌었다.
이제는 3차 산업혁명을 기반으로 정보통신, 바이오, 물리학이 서로 융복합화되어 새로운 혁신이 일어날 수 있는 ‘4차 산업혁명’의 시대가 왔다.
세계경제포럼의 창립자인 슈밥(K. Schwab)은 무인기, 3D 프린팅, 로봇 기술의 기본이 되는 물리학과 센서, 사물인터넷 등의 정보통신, 그리고 유전자 기술의 근간인 바이오 분야가 4차 산업혁명을 이끌어갈 주요 기술 분야이며, 4차 산업혁명은 이들 기술 간 융합되고 서로 교류하는 모습이 될 것이라고 했다.02
이에 따라 본고에서는 기술에 대한 상세한 정보를 내포하고 있는 특허를 분석함으로써 4차 산업혁명 기술개발 동향과 기술 및 한국의 경쟁력을 파악해보고자 한다.
그리하여 향후 4차 산업혁명이 우리에게 가져다줄 무한한 기회와 도전을 특허 관점에서 준비해보고자 한다.
특허동향 분석
앞서 언급하였듯이, 4차 산업혁명의 기술 체계를 크게 정보통신, 바이오, 물리학을 기반으로 표 1 과 같이 3D 프린팅, 바이오, 빅데이터, 사물인터넷, 서비스용 로봇, 스마트시티, 스마트홈, 웨어러블 기술, 인공지능, 자율주행차, 클라우드 기술들로 구성하였다.
이에 따라 한국, 미국, 일본 및 유럽 특허청을 대상으로 1995년부터 2014년까지의 주요 기술 분야에 해당하는 출원 및 공개 특허 데이터를 수집하였다.
표 1에서 보듯이, 자율주행차가 41,864건으로 가장 많았으며, 바이오(21,340건), 서비스용 로봇(20,750건) 기술 순으로 활발한 특허 활동이 있었던 것으로 나타났다.
반면, 빅데이터(3,550건), 스마트시티(3,929건), 클라우드(4,211건) 기술은 상대적으로 특허 활동이 저조한 것으로 나타났다.
그림 1은 수집된 특허 데이터의 특허청별 출원 동향을 살펴보기 위한 것이다.
전체 131,798건의 특허 중 미국 특허청의 비율은 53%이고, 일본 특허청에 출원된 특허는 21%의 비중으로 분포되어 있었다.
한국 특허청은 3위로서 17%, 그 외 유럽 특허청이 9%의 비율을 차지하고 있었다.
이때, 각국 특허청의 연도별 특허 동향을 살펴보면, 전반적으로 서서히 특허의 양이 증가하는 양상을 보이고 있으며, 특히 미국 특허청에서는 2002년에 들어 증가율이 크게 상승하는 추세를 보인다.
미국 특허청의 특허 양이 증가하는 시기에, 다른 특허청에서는 특허의 양적 변화가 거의 없는 것으로 나타났으며, 한국 특허청의 경우 2000년대 초반에 비교적 소폭 증가한 것으로 나타났다.
특허청을 기준으로 분야별 특허동향을 살펴보면, 스마트시티를 제외한 전체 11개의 분야 중 10개 분야가 미국 특허청에서 가장 많은 특허 활동이 있는 것으로 보인다.
스마트시티 분야는 한국 특허청에서 가장 많은 특허가 출원(1,640건)되고 있는 반면, 3D 프린팅의 경우 가장 저조한 특허 출원 활동이 있는 것으로 분석되었다.
제4차 산업혁명 분야 상위 10위 주요 출원인의 특허 출원 동향을 살펴보면, 그림 3과 같다.
상위 10위 주요 출원인 중 5개의 출원인(TOYOTA MOTOR, 삼성전자, IBM, HITACHI, MICROSOFT)이 모든 11개 기술 분야에서 특허 출원 활동을 벌이고 있는 것으로 나타났다.
특히, TOYOTA MOTOR, HITACHI는 자율주행차 분야, 삼성전자는 서비스용 로봇 분야, IBM은 인공지능, 빅데이터 및 클라우드 분야, MICROSOFT는 인공지능 분야에 집중을 하고 있는 것으로 나타났다.
주요 출원인들 중 한국 국적의 출원인은 삼성전자, 현대자동차, 엘지전자로 나타났으며, 엘지전자 역시 삼성전자와 마찬가지로 서비스용 로봇 분야에 많은 특허를 보유하고 있는 것으로 나타났으며, 현대자동차는 자율주행차 분야에 집중하고 있는 것으로 나타났다.
다음으로 4차 산업혁명 주요 기술별 한국의 질적 수준을 파악해보기 위해 국적별 특허 피인용도(CPP, Cites Per Patent)를 분석해 보았다.
선도국과 한국 국적 출원인의 특허 피인용도를 분석하였으며, 이는 특허의 질적인 수준을 파악할 수 있다.
4차 산업혁명 분야별 피인용도 기준 상위 출원인을 살펴보면, 미국 국적의 출원인이 9개의 기술 분야(3D 프린팅, 바이오, 빅데이터, 사물인터넷, 스마트시티, 스마트홈, 웨어러블 기술, 인공지능, 클라우드)에서 선도하고 있는 것으로 나타났으며, 일본 국적의 출원인이 2개의 기술 분야(서비스용 로봇, 자율주행차)에서 선도하고 있는 것으로 분석되었다.
한국 국적 출원인은 스마트홈 분야의 피인용도가 4.70으로 가장 높았으며, 이 분야의 피인용도가 미국 다음인 2위국으로 나타났다.
그림 5는 출원인 국적별로 IP4(미국, 일본 중국 및 유럽 특허청) 중 3개 이상의 국가에 동시 출원한 특허가 전체 출원 특허에서 차지하는 비율(이하 주요 시장 확보율)을 계산한 것이다.
가장 높은 비율을 나타내는 국가를 선도국으로 하고, 선도국과 한국 국적 출원인의 주요 시장 확보율을 비교해 보았으며, 이는 시장에서의 영향력 관점에서 해석이 가능하다.
그림 5에서 보듯이 미국 국적의 출원인이 10개의 분야(3D 프린팅, 바이오, 빅데이터, 사물인터넷, 서비스용 로봇, 스마트시티, 스마트홈, 웨어러블, 인공지능, 클라우드)를 선도하고 있는 것으로 나타났으며, 일본 국적의 출원인은 1개의 분야(자율주행차)를 선도하고 있는 것으로 분석되었다.
한국 국적의 출원인은 웨어러블 분야에서 주요 시장 확보율이 16.6%로 가장 높았으며, 이 분야의 선도국(미국) 대비 주요 시장 확보율은 43.6%로 나타나 다른 나라에 비해 낮은 수준인 것으로 파악되었다.
특허 관점의 R&D 전략 수립
지금까지 특허의 양적·질적 동향을 정량적으로 살펴보았다.
다음으로 이러한 특허분석 결과물을 바탕으로 4차 산업혁명의 주요 기술 분야별 IP(Intellectual Property) 관점의 R&D 전략을 수립해보고자 기술 경쟁력 및 한국의 경쟁력을 분석해보았다.
기술 경쟁력과 한국의 경쟁력을 비교하기 위한 지표로서, 특허의 양·질·시장 관점에서 특허 활동력, 특허 피인용률, 주요 시장 확보율을 표 2와 같이 산출하였다.
그리하여 각 기술 분야별 수준의 등급화를 위해 9점 구간척도로 나타내어 표 2와 같이 기술 경쟁력과 한국의 경쟁력 축으로 구성된 매트릭스 상에 각 기술들을 매핑시켜보았다.
표 2는 4차 산업혁명 11개 분야별 특허분석 결과를 각 R&D 전략 영역에 나타낸 결과이다.
총 11개의 분야별 경쟁력을 분석한 결과, 적극적 시장 선도 영역에 해당하는 분야는 8개로 가장 많았으며, 전략적·선별적 지원 영역에 해당하는 분야는 3개로 나타났다.
즉, ① 3D 프린팅, ③ 빅데이터, ④ 사물인터넷, ⑤ 서비스용 로봇, ⑦ 스마트홈, ⑧ 웨어러블 기술, ⑨ 인공지능, ⑪ 클라우드 분야는 유망한 산업분야이며, 기술 경쟁력과 한국의 경쟁력도 우수하여 민간의 적극적 시장 선도를 위한 규제개선 등의 지원이 필요한 분야로 판단된다.
② 바이오, ⑥ 스마트시티, ⑩ 자율주행차 분야는 기술 경쟁력 및 한국의 경쟁력이 중간 수준으로 선택과 집중을 통한 전략적·선별적 지원이 필요할 것으로 판단된다.
즉, 지속적인 기술 및 시장 모니터링을 통해 유망성이 높은 분야에 대해서는 집중적 투자 전략이 필요하며, 이와 반대의 경우에는 다른 기술들과의 융합을 통한 활용도 강화전략이 필요할 것으로 보인다.
마치며
많은 전문가들은 4차 산업혁명이 경제적으로나 사회적으로 변혁의 바람을 불게 할 것으로 전망하고 있다.
본고에서는 특허분석을 통해 이러한 대변혁의 중심에서 우리의 적절한 대응전략을 수립해보고자 하였다.
이를 위해, 4차 산업혁명과 관련된 기술들에 대하여 특허의 정량분석을 수행하였고, IP R&D 전략을 수립하였다.
이렇듯, 특허는 R&D의 결과물로서, 목표로 하는 주체 및 대상의 기술적 수준을 정량적으로 파악할 수 있으며, 이를 기반으로 미래를 준비할 수 있게하는 가이드라인으로 활용될 수 있다.
그러나 급변하는 산업혁명 시대에 더 상세하고 체계적인 전략 수립을 위해서는 특허뿐만 아니라 해당 분야별 시장의 규모와 정책적 이슈사항 등 다양한 사회·환경적 요인을 고려해야 한다.
서서히 우리 주변에 스며들어온 4차산업혁명의 환경이 앞으로 우리 생활의 득이 될 수 있도록 다양한 관점에서 우리 모두가 관심을 갖고 체계적으로 준비해 나가야 할 것이다.
01 Arnold Toynbee, Lectures on the industrial revolution in England, 1884.
02 Klaus Schwab, The fourth industrial revolution, 2016.