분석 대상 기술은 제조설비 OEE(Overrall Equipment Effectiveness) 성능평가지표 표준, 제조설비 소프트웨어 및 펌웨어 관리 기술 표준, 설비 및 Tool Life Cycle 관리를 위한 정보모델과 인터페이스 표준, 실시간 4M1E 생산정보 데이터 교환 표준, 디지털 공장 모델링 및 시뮬레이션 기술 표준, 클라우드 기반 산업 IoS 기술표준, 중소 제조기업용 ERP와 MES 통합 모델 표준, 수직통합 및 수평통합을 위한 생산관리 시스템 통합 연동기술, 스마트제조 클라우드 서비스를 구축 및 운영하기 위한 산업IoS 플랫폼 모델과 인터페이스 표준 개발과 관련된 기술들에 대해서 특허분석을 했다. 이 글은 국가기술표준의 최근 자료를 바탕으로 그 내용을 정리했다.

공정 모델 분야의 전체 특허출원 동향을 보면, 2000년대 초반에 가장 많은 출원량을 보이다가 현재까지 최고점 대비 80% 수준의 출원 활동을 하고 있는 것으로 나타났다. 연도별 출원량의 차이가 20건 정도 내외의 차이만 존재하여 출원량이 감소하는 것으로 판단하는 것은 무리가 있으며, 각자의 기술 분야에서 양보다는 질적인 특허 활동에 집중할 때 나타나는 그래프의 형태로 볼 수 있다.

공정 모델 분야에서 가장 많은 출원 활동을 하고 있는 국가는 미국으로, 전체에서 60%의 출원을 미국 시장에서 출원하고 있음을 볼 수 있다(그림 1).

▲ 그림 1. 공정 모델 분야 출원 특허의 국가별 점율률 및 연도별 추이 (*출처: 국가기술표준원)

통상 제조기술 분야에서는 일본의 특허출원이 활발한 경우가 많은데, 이번 분석에서는 미국이 공정 모델 분야에서 경쟁과 기술 개발이 활발한 국가로 짐작할 수 있다. 그 외에는 일본, 국제특허, 한국, 유럽의 순으로 나타났으며, 한국은 전체에서 10%에도 못 미치는 출원량을 보이고 있어 아직은 기술 개발 및 경쟁이 미비한 것으로 보인다.

각국의 출원 추이를 보면, 먼저 한국은 2000년 초부터 현재까지 10건 미만의 특허가 들쭉날쭉한 형태로 출원되고 있는 것으로 나타나 출원 활동에 미비한 것으로 분석됐다. 미국은 90년대 후반부터 출원 활동이 증가하기 시작하여 2002년에 가장 많은 출원량을 보이고 그 이후에도 꾸준히 출원 활동을 하고 있는 것으로 나타났다. 일본은 90년대 초부터 현재까지 10건 내외의 특허가 소량 특허 출원되고 있는 것으로 나타났으며, 유럽과 국제특허도 양적인 면에서는 특별함을 가지지 못할 정도의 출원 활동을 보여주고 있다. 전체적으로 국가별 출원 추이는 2000년대 초반에 많은 출원량을 보이며, 현재까지 80% 수준의 출원 활동이 이루어지고 있다.

출원인 및 국적별 특허출원 현황

공정 모델 분야 전체 801건 중 1건씩 출원한 기관이 184곳이나 되는 것으로 나타났다. 2건씩 출원한 기관이 78곳으로 전체 출원의 약 40%가 2건 이하의 소량 출원기관으로 나타났다. 3건 이상 출원한 기관은 약 60개 정도이며, 그중에서 다출원인 기관 20개를 그림 2에 나타낸다.

▲ 그림 2. 공정 모델 분야의 출원인별 출원건수 (*출처: 국가기술표준원)

주요 출원인별 특허출원 현황을 보면, 미국의 FISHER ROSEMOUNT SYST INC(41건)와 일본의 TOSHIBA(38건), 독일의 SAP AG(30건), 미국의 IBM(26건), 독일의 SIEMENS(24건) 순으로 활발한 출원 활동을 하는 것으로 나타났다.

이 5개의 기업이 공정 모델 분야의 전체 출원량(801건)의 약 20%를 차지하고 있는 것으로 나타났으며, 전체 다출원인 20개 중에서 연구기관이나 학교는 없는 것으로 나타났다. 이는 기업이 주도하는 분야로 볼 수 있으며, 매출과 직접적으로 연관되는 기술이나 원천적인 기술 개발의 시점을 지나 기업이 주도하는 시점에 도달한 분야에서 나타나는 특징이라고 할 수 있다.

한국 기업은 20위에 한 개도 존재하지 않으며, 대부분이 미국과 유럽의 기업이고 일부분 일본의 기업들이 랭크되어 있다. 또한, 각국에 출원된 상위 30위의 기업들의 출원량을 보면, 유럽에서는 지멘스가 가장 많은 출원 활동(9개)을 하고 있으며, 일본과 한국에서는 도시바(17개, 6개), 미국에서는 FISHER ROSEMOUNT SYST INC(27개)와 SAP AG(27개), 그리고 국제특허는 FISHER ROSEMOUNT SYST INC(6개)가 가장 활발한 특허 활동을 하고 있는 것으로 나타났다. 전체적으로 모든 기업이 미국에서는 출원 활동을 하고 있는 것으로 나타났다. 이는 미국 시장이 가장 활발하다는 뜻으로 풀이된다.

특허분석 모집단 801건에 대한 주요국 출원인별 국적을 보면, 한국과 일본을 제외한 주요국에서는 미국 국적의 출원인이 가장 많은 출원 활동을 하고 있는 것으로 나타났으며, 이는 미국과 미국인의 기술 개발 및 경쟁력이 가장 높은 것으로 짐작할 수 있다. 따라서 향후 공정 모델 분야의 표준이나 R&D를 진행할 때에는 미국 기업들의 움직임을 면밀히 모니터링할 필요가 있을 것으로 사료된다.

한국은 국내 이외에는 출원 활동이 미비한 것으로 나타났으며, 캐나다와 영국, 대만 국적의 출원인이 주요국에서 출원 활동을 하는 것으로 나타났다. 따라서 해외 시장에서도 인정받을 수 있는 공정 모델 기술을 개발하여 해외 특허를 확보하는 것이 시급하다고 할 수 있다. 자국의 기술이 없는 상태에서 스마트공장 공정 모델 관련 국제 표준 개발이 진행될 경우 우리나라의 해당 산업이 해외 기술에 종속될 가능성이 매우 커지기 때문이다.

IPC별 출원 현황

그림 3은 추출된 801건의 특허를 IPC별로 나타낸 것이다. IPC란 International Patent Classification의 약자로서 국제특허분류를 말한다. IPC 코드 분류는 A세션부터 H세션까지 8개의 세션으로 구분되어 있으며 각 특허문헌의 검색 및 R&D를 위해 참고용으로 많이 이용되는 분류표이다. IPC 중에서 공정 모델 분야는 주로 G세션과 H세션으로 국한되어 있다. G06F와 같은 서브클래스별로는 총 26개의 서브클래스가 공정 모델 분야의 기술에 해당되는데, 그중에서도 G06F(56%)가 압도적으로 많은 점유율을 보였다. G05B(19%), G06Q(14%)가 그 뒤를 따르고 있으며, 이 3개의 서브클래스 IPC가 전체에서 90%에 육박하는 것으로, 공정 모델 분야의 기술 분야는 G세션에 집중되는 것으로 판단된다.

▲ 그림 3. 공정 모델 분야 IPC별 출원 현황 (*출처: 국가기술표준원)

각 서브클래스별로 공정 모델 분야의 주요 기업별 출원량을 표 1에 나타낸다. 미국의 FISHER ROSEMOUNT SYST INC와 일본의 요코가와 전기는 G05B 분류에 가장 많은 출원 활동을 하고 있고, 그 외의 8개 주요 출원인은 G06F 분류에 가장 활발히 출원 활동을 하고 있다. 일본의 도시바는 반도체 특허 분류인 HO1L에 타기업보다 많은 출원 활동을 하고 있는 것을 볼 수 있다.

▲ 표 1. 공정 모델 분야 주요 출원인별 IPC 출원건수 (*출처: 국가기술표준원)

메인그룹까지 확인한 상위 20개 국제특허분류를 확인해 본 결과 G06F 19, G06F 17, G05B 19, G05B 23 분류가 가장 많은 국제특허분류로 나타났으며, 이는 앞으로 공정 모델 분과에 있어 경쟁사의 기술을 참조할 때에는 우선적으로 이 특허분류를 검토해야 할 것으로 판단된다. 상세하게는 G06F 19 분류는 특수한 애플리케이션에 특히 적합한 디지털 컴퓨팅 또는 데이터 처리 장치 또는 방법에 대한 분류로서 공정 모델 분야에서 데이터 처리 기술에 대한 분류로 적합한 것으로 판단된다. 

G05B 19 분류는 프로그램 제어계를 대표하는 분류로서 더 상세하게는 PCL 등을 포함하고 있어 관련 분류로 판단된다. G06F 17은 디지털 컴퓨팅 또는 데이터 프로세싱 장비 및 방법으로써 특정 기능을 위해 특히 적합한 형태의 분류이며, G06Q 10은 ‘경영·관리’를 대표하는 분류로써 사무 자동화 등을 포함하는 분류이다. 전체적으로 볼 때, 공정 모델 분야는 미국과 유럽의 기업들이 미국 시장에서 가장 활발히 출원 활동을 하고 있으며, 국내 특허의 경쟁력은 주요국에 비해서 미비한 것으로 나타났다. 주요 기업들 역시 미국과 유럽, 소수의 일본 기업들이 특허시장을 주도하고 있는 것으로 분석됐다. 

국내 기업이 공정 모델 분야의 표준 및 기술을 선도하기 위해서는 양질의 특허를 해외 시장에 출원하고, 연구개발 및 표준화 활동 전에 G06F, G05B 등의 국제특허 분류에 속한 특허문헌들을 분석하여 대응책을 마련한다면 보다 안정적인 활동을 할 수 있을 것으로 보인다.