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2 목 차 1. 시사 반도체 관련 기사 1.2 태양전지 개발사 1.3 태양전지의 종류 ( 무기 태양전지 등) 1.4 태양전지의 발전 가능성 2. 반도체 특허정보 분석 서론 ( 특허분석 기준 등) 2.2 특허동향 주요 국가의 연도별 특허출원 동향 포트폴리오로 본 기술발전의 위치 특허로 살펴본 연구개발 방향의 변화 국가별 특허동향 및 점유율 전 세계 국가별 주요 출원인 주요 기업의 역점분야 및 공백기술 한국의 기술경쟁력 비교 분석 특허 포트폴리오 분석 2.3 결론 3. 반도체 특허판례 심층 분석 검토 배경 3.2 확대된 선출원의 개요 3.3 동일성 판단시 주지관용수단의 인정범위 3.4 검토및결론 4. 반도체 특허 뉴스 브리핑 국내외 반도체 관련 특허분쟁 4.2 특허 길잡이 5. 차세대반도체연구회 회원기업 탐방( 파이컴) 90

3 제1 장 시사 반도체 고유가 파도, 태양광으로 넘는다" 특허청 반도체심사과 최정식 사무관 심병로 사무관 홍성의 사무관 1.1 관련 기사 염료감응형 태양전지 내년 쏟아진다 - ETRI ㆍ전기연, 해외기업ㆍ대학과 기술합작 잇따라 - 전자ㆍ 자동차 등 응용분야 다양 내년 양산 목표 국내 벤처기업과 연구소가 차세대 염료감응형 태양전지 사업화에 적극 나서고 있다. 12일 관련 산학연 관계자에 따르면 국 내 기술벤처들이 염료감응 태양전지의 원 천기술을 가지고 있는 한국전자통신연구원 (ETRI), 한국전기연구원을 비롯해 해외 기 업 및 대학과 기술합작을 통해 고효율의 염료감응 태양전지 상용화를 준비하고 있다. 염료감응 태양전지는 식물이 햇빛을 받 아 엽록소와 수액을 통해 녹말을 만드는 광합성의 원리를 응용, 햇빛을 받으면 전 자를 방출하는 특정 염료와 전해질을 이용해 전기를 만드는 방식이다. 염료감응 태양전지는 기존 실리콘 계열의 태양전지에 비해 생산원가가 3분의 1 에서 5분의1 수준으로 매우 저렴하다. 또 흐린 날이나 햇빛이 직각으로 비추지 않 는 상황에서도 발전이 가능하며, 유연한 플렉서블 형태로 제작이 가능해 건물, 자 동차, 전자제품, 의류 등 다양한 분야에 적용할 수 있어 차세대 태양전지로 주목받 고 있다. -1-

4 염료감응 태양전지는 스위스의 마이클 그레첼 교수가 기본구조에 관한 원천 기 술특허를 지니고 있지만, 오는 10월 15 년 만기로 특허권이 소멸된다. 세계적으로 염료감응 태양전지를 상용화해 판매하고 있는 곳은 영국의 `G24i' 라는 회사가 유일 하며, 배터리 충전용 소형 모듈을 생산 판매하고 있다. 지난해부터 국내 한국전기연구원과 미 일리노이대 등과 공동연구를 진행해 온 티모테크놀로지( 대표 문병무) 는 호주의 염료감응 태양전지 원천기술과 염료 등 재 료 세계 판매권을 지니고 있는 다이솔과 빠르면 내달 염료감응 태양전지 합작법인 을 국내에 설립한다. 이 회사는 최근 한국전기연구원 등과 공동 개발한 광전( 光 電 ) 변환 효율 7% 대의 탄소나노튜브(CNT) 기반 염료감응 태양전지(10 10Cm) 시제품을 바탕으로 다이솔의 재료 및 양산기술을 더해 연내 효율 7 8% 상용화 버전 검증을 마친다는 계획이다. 양산은 내년 하반기를 목표로 하고 있다. 이 회사 이성일 상 무는 " 다이솔은 그레첼 교수가 이사로 참여하고 있는 원천기술 보유회사로 염료를 비롯해 양산설비까지 공급할 능력을 갖추고 있다" 며 " 양산제품 목표는 실리콘 태양 전지에 비해 생산원가가 5분의 1 수준이다" 고 말했다. ETRI 로부터 기술이전을 받은 우리정도( 대표 장태순) 는 IT휴대단말 제조사인 프 리샛과 지난 5일 ` 우라솔라' 라는 염료감응 태양전지 합작사를 설립하고, 본격적인 양산체제를 준비하고 있다. 또 셀 단위에서 효율 11% 라는 놀라운 기술력을 보여준 ETRI 는 최근 리비아 신재생에너지연구소, 국내 코네스 등과 리비아에서 염료감응 태양전지 상용화 기술을 공동 개발키로 했다. ETRI는 개발된 기술을 바탕으로 연구 원 내 벤처 설립을 검토하고 있다. 이밖에 일진소재가 ETRI와 함께 대면적 염료감응 태양전지 기술개발에 참여하면 서 사업화를 꾀하고 있고, 삼성SDI 도 관련 제품 사업화를 모색하고 있다. ETRI 전용석 에너지전환소자 팀장은 " 염료감응 태양전지는 아직 안전성 (Durability) 검증이 안됐다는 점, 실제 양산과 대면적화시 효율이 감소하는 문제, 미흡한 양산설비 기술, 120도 이상 고온에서 효율이 급격하락 하는 등 풀어야 할 기술과제가 많지만, 저렴하면서도 응용분야가 매우 다양해 매력적" 이라고 말했다. < 디지털타임즈> 원문보기 :

5 ETRI, IT-태양에너지 융합기술 사업화 착수 - 리비아 등에 테스트베드 설치, 2세대 태양전지 원천특허도 확보 유가가 사상 최고 수준으로 고공행진을 하고 있는 가운데, 정부출연연구소가 차 세대 박막형 태양전지 기술 개발에 박차를 가하고 있어 화제다. ETRI는 16 일, 세계 최고 수준의 반도체 및 디스플레이 기술을 보유했으며, 부품 제작에 필요한 공정기술도 확보하고 있는 ETRI 연구진이 대형 평판 디스플레이 제 조 공정과 유사한 차세대 태양광발전 기술사업화에 착수했다고 발표했다. ETRI 는 이를 위해 차세대 박막 태양광발전 연구본부 를 신설해 신기술 개발을 본격화하게 된다. 태양전지는 반도체 특성을 이용해 태양광을 전기로 변환하는 장치로 변환 효율 이 높으면서도 제조비용이 저렴해 반영구적으로 사용할 수 있는 것이 장점이다. 태양광발전 시장은 현재 실리콘을 주원료로 하는 1세대 결정형 태양전지가 태양 광발전 시장을 주도(90% 이상) 하고 있으나, 실리콘 공급 부족과 타 에너지( 석탄, 석유, 가스) 에 비해 8배의 발전단가가 들어가는 등 비용부담이 커서 경제성이 낮다 는 지적을 받아 왔다. 이에 반해 ETRI에서 연구개발에 착수 한, 화합물 반도체를 사용하는 2세대 박막 형 태양전지는 저비용, 고효율을 달성할 수 있고, 전 세계적으로도 산업화 초기 단 계에 있는 신기술이다. ETRI 는 세계 최고 수준의 반도체와 디스플레이 기술을 보유하고 있을 뿐만 아 니라, 박막형 태양전지 제조공정이 대형 평판 디스플레이 제조공정과 유사한 부분 이 많아 ETRI 자체 기술력으로 조기에 시장 경쟁력을 확보할 수 있는 신산업 분야" 라고 설명했다. ETRI는 이미 2005년에 2세대 기술로 종이처럼 얇고 쉽게 휘어지는 세계 최고 성 능의 염료감응 태양전지 기술을 확보했으며, 7.4% 효율의 스테인레스 스틸을 사용한 유연기판 태양전지 소재 및 공정기술을 개발하는 등 세계 최고의 기술경쟁 력을 확보하고 있다. 또한, 기술 개발과 동시에 산업화가 가능토록 하고자 태양전 -3-

6 지 대량 생산에 필수적인 대면적(3000 cm2 이상. 약 32 인치) 박막 제작을 위한 대량 생산 공정 및 공정장비 개발을 동시에 추진할 계획이다. 이를 위해 일조량이 풍부한 중동의 아랍에미레이트(UAE, 07.12) 및 리비아 ( 08.01)와 박막형 태양전지 상용화를 위한 테스트베드 운영 등 상용화를 위한 국 제공동연구 MOU 를 체결함으로써 국제협력 체계도 구축한 상태다. 이와 관련해 지 난 6월초 리비아 정부 과학연구부 산하 연구소장 등 일행이 ETRI 를 방문했으며, 염 료감응형 태양전지 상용화를 위한 국제공동연구협약도 7월 안으로 체결할 예정이 다. 또한 ETRI는 고비용 발전의 주 원인인 반도체 소재의 사용량을 1/1000로 줄이면 서, 저렴한 소재의 렌즈 반사경으로 대체 사용할 수 있어 집광형 태양광 발전시스 템에 적합한 고효율 III-V 화합물 반도체 태양전지 도 개발했다. 2007년에는 InGaP( 인듐-갈륨-인 혼합 물) 태양전지와 GaAs( 갈륨- 비소 혼합물) 태양전지를 2 중 접합한 III-V 화합물 반 도체 태양전지 를 제작함으로써 국내 최 고 기술수준인 23.7% 의 효율을 달성하기도 했다. ETRI 는 내부사업 재원으로 대면적 CIGS 화합물 반도체 박막형 태양전지 기술 개발 과제를 시작함으로써 세계 최고 수 준의 반도체 및 디스플레이 기술을 기반으 로 차세대 화합물 반도체 태양전지 개발에 핵심역량을 집중할 계획이다. 이를 통해 2008 년 현재 킬로와트(kWh) 당 500 원인 발전단가( 원자력은 40 원/kWh, 수력은 85 원/kWh) 를 2015년까지 70원으로 낮추어 중동 지역에서 새로운 태양광 시 장을 만들어내는 것을 목표로 잡고 있다. ETRI는 지난 30여 년간 화합물 반도체 노하우를 이용해 2세대 박막형 태양광 분 야에서 모두 82 건의 국내외 특허를 보유하고 있으며, 실리콘 화합물반도체 유무기 반도체 등의 소재 기술과 이를 기반으로 한 다년 간의 부품 개발 경험을 보유하고 있다. 특히, 부품제작에 필요한 공정기술 분야에서 22건의 특허를 보유하고 있으 며, 약 5000 m2의 반도체 팹(Fab) 과 융합실험실을 구축, 운용 중이다. 소재 부품 분 야에서 물리, 화학, 재료, 전자공학 등의 다양한 학문 분야에 약 200 명의 석 박사 급 고급인력도 보유하고 있다. -4-

7 뿐만 아니라, 기간망 및 가입자망 등 네트워크 기술과 유무선 통신, 임베디드 SW 및 각종 지능형 서비스 기술 등 IT 분 야의 다양한 기술개발 경험을 보유해 차 세대 태양광 발전 설비 및 운용 관리 기 술의 체계적인 개발을 수행할 수 있을 것 으로 기대된다. 최문기 ETRI 원장은 세계 최고의 반 도체 디스플레이 기술을 보유한 우리나라 입장에서 아직 산업화 초기인 박막형 태 양광 발전 기술은 IT 와 태양에너지를 융합시켜 신산업을 창출할 수 있고, 세계 시 장을 선도할 수 있는 미개척 분야 라고 말했다. ETRI 는 향후 大 면적 태양전지 패널 상용 시제품을 제작해 산업체에 기술 이전할 계획이며, 염료감응형 태양전지 기술을 기반으로 하는 연구소 기업을 하반기에 설 립l 해 자체 보유한 핵심 원천기술을 사업화할 예정이다. < 디지털데일리> 원문보기 : 차세대 태양전지 기반기술 확보 - 상용화 모듈 개발 나노기술 적용 생산비 80% 줄여 태양전지 시장의 주류를 이루는 실리콘 태양전지 생산비의 5분의 1 수준에 불과해 차세대 기술로 꼽히는 `염료감응형 태양전지` 기반기술을 국내 기술진이 개발했다. 한국전기연구원 광전기연구그룹 이동윤 박사팀은 16 일 " 염료감응형 태양전지 (DSSC) 모듈을 순수 국내기술로 개발하는 데 성공했다" 며 " 모듈을 대( 大 ) 면적으로 만들어내는 데 성공한 만큼 상용화가 가능한 수준의 기술로 평가할 수 있다" 고 밝혔다 년 세계 최초로 탄소나노튜브(CNT) 를 이용한 태양전지 단위 셀 개발에 성공 한 뒤 연구팀은 약 3 년의 추가 개발 노력을 통해 전지를 모듈 형태로 개발해냈다. -5-

8 연구팀이 개발한 기술의 가장 큰 특징은 백금을 상대전극으로 사용했던 기존 전지와 달리 탄소나노튜브를 적용한 데 있다. 생산 비용이 저렴한 것은 물론 화학적인 안정성이 뛰어난 것이 장점이다. 특히 전지에 사용한 탄소나노튜브 제조기술을 국내 기업인 어플 라이드카본나노와 공동으로 개발해 태양전지 모듈 수출에서도 성과가 기대된다. 이번에 개발한 전지는 단위 셀의 효율이 8.5%, 대면적 모듈의 효율이 6% 에 달하는 고 효율 제품으로 상용화가 바로 가능한 시제품 이다. 현재 염료감응형 태양전지 분야에서는 효율 5% 이상을 달성할 경우 상용화가 가능 하다는 것이 전문가들 설명이다. 차세대 태양전지판을 보여주고 있는 이동윤 박사 염료감응형 태양전지는 1cm2 미만의 작은 단위 셀 형태로는 통상 8~11% 의 고효율 이 가능하지만, 상용화를 위해 대면적으로 제작할 경우 효율 5% 를 넘지 못하고 있 다. 차세대 태양전지로는 실리콘(Si) 박막 태양전지 화합물(CIGS) 박막 태양전 지 염료감응형 태양전지 유기 태양전지 등이 꼽히지만 아직 상용화 시장을 형 성한 기술은 없다. 이동윤 박사는 " 오는 10월 염료감응형 태양전지 관련 원천특허가 만료되는 시점 에 맞춰 일본 미국 기업이 상용 시제품을 대거 발표할 것으로 보인다" 며 " 특히 일 -6-

9 본 기업들은 백금을 이용해 5% 이상의 대면적 상용화 모듈을 내놓을 것으로 보여 한국의 대응기술 개발이 필요한 상황" 이라고 설명했다. 이에 대비해 연구팀은 국내 기업인 티모테크놀로지, 미국의 일리노이대학과 함 께 2010 년 출시를 목표로 상용화 제품 개발을 추진하고 있다. 티모테크놀로지는 염 료감응형 태양전지 분야의 선도기업인 호주의 다이솔과 합작회사 설립 계약을 체결 한 상태다. 한편 전 세계 태양전지 시장은 2010년 500 억 달러, 염료감응형 태양전지 시장은 2010년과 2015년에 각각 1000억원과 1 조원 규모의 시장을 형성할 것으로 보인다. < 매일경제> 원문보기 : 다이솔 사장 " 건물일체형 태양광으로 한국 공략" 건축 분야를 중심으로 한국의 염료감응형 태양전지 시장을 공략할 것입니다. 티모테크놀로지와의 합작사 설립 문제를 논의하기 위해 최근 한국을 찾은 호주의 염료감응 태양전지 업체 다이솔의 고든 톰슨 사장은 태양광 에너지에 대한 정부 지원과 기업들의 관심이 높은 한국은 최적의 시장 이라며 한국 시장에 대한 애정 을 표했다. 톰슨 사장은 건물 일체형 태양광시스템(BIPV) 분야를 중심으로 한국 시장에서 태양광 애플리케이션을 개척할 것 이라며 합작사 설립 후 구체적 양산 및 애플 리케이션 개발 일정을 협의할 것 이라고 말했다. 염료감응 방식이 실리콘 태양전 지에 비해 효율은 낮지만 가격을 5분의 1 정도로 낮출 수 있고 흐린 날에도 사용할 수 있는 점, 유연하고 반투명하게 만들 수 있어 건축물, 모바일 기기 등에 다양하 게 사용할 수 있는 것이 장점이라고 설명했다. 이달 초 티모와 염료감응 태양전지 합작사 다이솔티모 설립에 합의한 다이솔 은 이번 고위 경영진 방문을 통해 세부 사항을 논의하고 7월 중 합작사 설립을 최 종 발표할 계획이다. 지분은 티모와 다이솔이 각각 51대 49로 나눌 것으로 알려졌 으며 성남에 생산 시설을 구축한다. -7-

10 합작사는 다이솔의 염료를 판매하고 건축 모바일 등 다양한 분야에 적용할 수 있 는 태양감응 염료전지 모듈을 생산하게 된다. 톰슨 사장은 티모는 B2B 시장인 네 트워크 장비와 경쟁이 치열한 소비재인 가정용 전화기 시장에서 모두 성공한 경험 이 있고 대기업 네트워크도 훌륭하다 며 과학기술 단계를 넘어 상용화를 추구하 는 다이솔의 최고 파트너 라고 설명했다. 한국에서 염료감응형 태양전지를 상용화할 역량을 가진 업체를 찾던 다이솔과 태 양광 분야 사업 진출을 추진하던 티모의 이해관계가 맞아 떨어진 것. 티모 문병무 사장은 고대 공대 교수를 겸임하며 나노 분야를 오래 연구해 왔다. 다이솔은 염료감응 태양전지를 개발한 스위스 로잔공대 미카엘 그라첼 교수가 참 여한 염료감응 태양전지 전문 업체로 염료감응 태양전지 재료 및 패널 제조 기술에 관한 특허를 보유하고 있다 < 전자신문> 원문보기: 美 태양광 기업, 경기도 투자 이어져 - 50MW 박막형 태양전지 제조 시설 건설키로 2천억 원 투자 미국을 방문중인 김문수 경기지사가 19일에 이어 20일에도 미국의 태양광 관련 기업으로부터 투자를 이끌어내는 등 성과를 이어갔다. 김 지사를 단장으로 한 경 기도 투자유치단은 20 일 오전( 이하 한국 시각) 샌프란시스코에서 이곳의 신재생에 너지 전문 투자기업 S사 및 태양광전지 생산시설 전문업체 T사와 도내에 2천억 원 (2 억 달러) 를 투자하는 내용의 양해각서(MOU) 를 체결했다. 두 기업은 조만간 합작법인을 설립한 뒤 도내에 비정질 박막형 태양전지( 유리기 판에 분자의 배열이 고르지 않은 비정질 실리콘을 붙여 제조하는 얇은 막 형태의 태양전지) 연구 제조 시설을 건설할 예정이다. 두 기업은 초기 50MW 규모로 비정 질 박막형 태양 전지를 생산하면서 300명의 신규인력을 고용할 예정이며 향후 시장 상황을 고려, 400MW 까지 확대할 계획이라고 밝혔다. 50MW 박막형 태양전지 제조는 현재 독일과 미국에서 30MW가 최대 규모임을 고려 하면 규모면에서 세계 최고 수준으로 국내 태양광 투자유치 분야의 새로운 이정표 -8-

11 라고 할 수 있다. 김 지사는 이에 앞서 지난 19일 오후 태양광 관련 미국업체인 텔리오 솔라 (Telio Solar) 사와 도내에 5 천만 달러를 투자하기로 양해각서를 체결하기도 했다. 이 업체는 평택지역에 공장을 설립해 국내 최초로 연간 30MW의 전력을 만들어 낼 수 있는 화합물 태양전지(CIGS) 를 생산할 계획이다. 도는 태양전지 연구 제조시설의 잇따른 유치가 국내 관련 기업들의 기술력을 향 상시키고 석유를 대신할 신 재생에너지 산업에 대한 국민적 관심을 높이는 계기가 될 것으로 기대하고 있다. 특히 광교신도시 등에 들어설 도내 공공건물의 ' 건물일 체형 태양광발전 시스템(BIPV. 건물 외관에 태양광 발전 모듈을 장착해 자체적으로 전기를 생산하게 하는 외장 시스템)' 구축에도 큰 도움이 될 것으로 보고 있다. 김 지사는 " 배럴당 150달러에 육박하는 고유가 시대에 태양광 관련 기업체들을 잇달아 유치한 것은 국내 에너지 산업에 새로운 이정표가 될 것" 이라며 " 태양광을 비롯한 신 재생에너지 관련업체들이 도내에 투자할 경우 행 재정적 지원을 아끼지 않을 것" 이라고 밝혔다. 도 관계자는 " 국내 박막형 태양전지의 생산 공정이 해외 선진기술에 뒤지지 않은 상태" 라며 " 거기에 이번 50MW의 투자가 뒷받침 되면 LCD 종주국의 위상 뿐 아니라 박막형 태양전지 제조의 주도권 확보가 가능하다" 고 말했 다. < 노컷뉴스> 원문보기 : 제2 의 반도체 산업 대기업 3파전 - 뜨거운 태양광발전 시장 고유가 바람을 타고 태양광발전 시장이 뜨겁게 달아오르고 있다. 태양광 분야를 미래 성장 동력으로 점찍은 주요 그룹의 야심에 찬 투자 계획들이 서서히 윤곽을 나타내면서 산업 전체의 틀이 빠르게 재편될 조짐을 보이고 있다. 태양광발전 사업은 기초 소재인 폴리실리콘 생산에서부터 잉곳, 웨이퍼, 태양전 지(Sollar Cell), 모듈, 시공 등 여러 단계의 복잡한 작업 과정을 포괄한다. 이 가 운데 핵심은 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환해 주는 부품인 태양전지다. 태양전지는 반도체와 유사한 구조를 갖고 있으며 광전효과(Photovoltaic -9-

12 effect) 의 원리를 이용한다. 즉, 태양 빛이 닿으면 반도체 내에 전자(-) 와 정 공(+) 이 서로 다른 방향으로 이동해 전 위가 발생하는데, 여기에 전극을 연결해 전류의 흐름을 만들어 내는 것이다. 태 양광발전용 집광판이 외관상 국내에서 1970~80년대 활발하게 보급된 태양열 온 수 시스템과 비슷해 보이지만 기본 원리 나 구조는 전혀 딴판인 셈이다. - 현대중공업, LG, 삼성 출사표 현대중공업과 LG 그룹, 삼성그룹은 제2 의 반도체 로 각광받는 태양전지 사업에 잔뜩 눈독을 들이고 있다. 가장 먼저 발 빠르게 치고나간 곳은 현대중공업 이다. 이 회사는 지난 5월 20일 충북 음성에 태양전지 생산 공장을 준공하고 가동 에 들어갔다. 대기업 가운데는 처음 태양전지 양산 체제를 갖춘 것이다. 아직은 연 간 30 메가와트(MW) 생산 규모로 세계적인 기준에서 보면 소형 공장이라고 할 수 있 지만 현대중공업의 행보가 갖는 의미는 결코 작지 않다. 최근 수년간 국내에서도 태양광발전 시장은 급팽창을 거듭했다. 태양광발전소가 국내에 처음 문을 연 것은 지난 2004년 9 월이다. 신태양에너지가 경북 칠곡에 건설 한 1 호 발전소의 시설 용량은 200 킬로와트(kW) 에 불과했다. 그 후 태양광발전 소는 매년 기하급수적으로 증가하기 시작해 지난 3월 말에는 230 개소, 54메가와트 (MW) 를 돌파했다. 불과 3년 반 만에 발전소 숫자와 발전량이 230~270배 폭증한 것 이다. 놀라운 것은 이뿐이 아니다. 현재 가동 중인 발전소를 모두 합한 것보다 10 배 이상 많은 설비 용량을 갖춘 발전소가 이미 건설 허가를 받아 둔 상태다. 이러한 경이적인 성장세에도 불구하고 국내 태양광 사업은 그동안 초보적인 수 준에 머물러 왔다. 비교적 진입 장벽이 낮은 모듈 생산과 시공 서비스에 치중하는 중소 규모 업체들이 대부분을 차지했기 때문이다. 그러다 보니 해외에서 태양전지 등 핵심 부품을 들여와 단순 조립해 파는 정도에 불과했다. 이런 상황에서 현대중 공업의 음성 태양전지 공장 준공은 탄탄한 자금력과 풍부한 인력을 갖춘 대기업 진 출의 물꼬를 텄다는 점에서 눈길을 끌기 충분했다. 전문가들은 태양전지와 반도체가 똑같이 실리콘을 원료로 쓸 뿐만 아니라 산업 적 특성도 유사하다고 입을 모은다. 태양전지 역시 대규모 장치산업의 성격을 갖고 -10-

13 있다는 것이다. 지식경제부 산하 태양광사업단 김동환 단장( 고려대 신소재공학부 교수) 은 기술력과 규모의 경제를 누가 선점하느냐가 생사의 갈림길이 될 것 이 라고 분석한다. 메모리 반도체나 디스플레이 산업에서처럼 대기업 중심의 시장 재 편을 예상케 하는 대목이다. 현대중공업도 공격적인 시설 투자 의지를 분명히 하고 있다. 현대중공업은 이날 준공식과 함께 태양광 제2 공장 투자 협약을 충청북도와 체결했다. 내년까지 3000억 원을 추가로 투자해 태양전지 연간 생산 규모를 현재의 10배가 넘는 330MW까지 늘 려나갈 계획이다. 그럴 경우 2006년 생산량 기준으로 세계 최대 태양전지 업체인 샤프(438MW) 에이어세계2 위에해당하는규모가된다. 현대중공업은 지난 2004 년부터 태양광발전 사업에 꾸준히 공을 들여왔다 년 울산에 20MW급 모듈 공장을 설립해 태양광 사업을 본격화했으며 2006년에는 국 내 최초로 6000 만 달러 규모의 태양광발전 모듈을 스페인에 수출하기도 했다. 민간 아파트와 종합병원을 비롯해 전남 해남과 장흥 등에서 대규모 태양광발전소 시공 경험도 축적해 왔다. 현대중공업은 지난 3 월 기초 소재인 폴리실리콘의 안정적인 확보를 위해 범 현대가 로 분류되는 KCC 와 함께 폴리실리콘 생산법인 한국폴리실리콘( 가칭) 을 공 동 설립하기로 했다. 이 밖에 현대중공업은 2010년까지 100MW 규모로 잉곳 및 웨이 퍼 생산에도 나설 계획이다. 이렇게 되면 현대중공업은 폴리실리콘 생산에서부터 시공까지 태양광발전 사업 전 분야를 아우르는 독보적인 위치를 선점하게 된다. 지 난 5 월 음성공장 준공식에는 대주주인 정몽준 한나라당 의원, 민계식 부회장 등 현 대중공업의 핵심 인물들이 총출동해 태양광 사업에 대한 큰 기대감을 짐작케 했다. 삼성그룹과 LG 그룹도 태양전지 분야의 빼놓을 수 없는 다크호스들이다. 이들도 제2 의 반도체 로 불리는 태양전지에 대한 욕심을 숨기지 않는다. 삼성과 LG는 이미 메모리 반도체와 디스플레이 산업을 세계 최고 수준에 올려놓은 경험을 갖고 있다. 현대중공업과 유사하게 태양광 관련 사업을 모두 포괄하는 그룹 내 수직 계 열화를 추진하고 있다는 점도 두드러지는 공통점이다. LG그룹이 최근 태양광과 관련해 심혈을 기울이고 있는 사업은 태안화력발전소 인근에 짓고 있는 LG 태양광발전소 건설 공사다. 오는 6월 초 완공돼 상업 발전 에 들어가고 발전소 조경 작업을 거쳐 9 월 초 준공식을 가질 예정이다. 설비 용량 14MW 로 국내 최대 규모다. 현재까지 국내에서 가장 큰 삼랑진발전소(3MW) 의 4배가 넘는다. 지난해 9월 설립한 LG솔라에너지가 1200 억 원을 투입해 짓고 있다. LG그룹 은 자회사인 LG CNS가 다른 기업의 발주를 받아 태양광발전소를 시공한 적은 있지 -11-

14 만 LG 브랜드를 달고 직접 발전소를 건설하는 것은 이번이 처음이다. LG솔라에너지는 태안발전소를 통해 쌓은 시공 및 운영 노하우를 토대로 향후 턴 키 방식으로 해외 진출에 나선다는 구상이다. 이와 함께 그룹 차원에서 태양광 사 업의 계열사 간 역할 분담과 수직 계열화도 마무리 지었다. 기초 소재인 폴리실리 콘은 LG 화학이 생산하고 웨이퍼는 실트론, 태양전지와 모듈은 LG 전자, 사업 개발 프로젝트는 LG CNS, 발전소 건설 및 운영은 LG솔라에너지가 각각 담당하는 그림이 다. - 차세대 박막형 태양전지 눈독 그동안 정중동 의 움직임을 보여 온 삼성전자도 내년 상반기 연산 30MW 규모 로 태양전지 생산에 들어갈 것으로 예상된다. 삼성전자는 그동안 반도체총괄과 LCD 총괄에서 각각 서로 다른 형태의 태양전지에 대한 연구 개발 작업을 진행해 왔다. 반도체총괄은 현재 태양전지 시장의 90% 이상을 차지하고 있는 결정질 실리콘 태양 전지 개발에 주력해 왔다. 내년 상반기 생산이 예상되는 것도 바로 결정질 실리콘 태양전지다. 반면 LCD 총괄이 맡고 있는 것은 박막형 태양전지다. 기초 소재인 폴리실리콘의 가격 급등으로 최근 주목받고 있는 미래형 제품이다. 박막형 태양전지는 실리콘 사 용량이 적거나 거의 사용하지 않는다. 특히 박막형 태양전지 기술은 얇은 실리콘 막이나 회로 물질을 기판 위에 올리는 디스플레이 제조 공정과 유사하다. 박막형 태양전지는 아직까지 세계적으로 독보적인 시장 지배력을 확보한 기업이 없는 미개척 시장이기도 하다. < 한경비즈니스> 원문보기 :

15 1.2 태양전지 개발사 빛에너지를 전기로 변환하여 발전(electricity generation) 을 가능케 하는 기술이 태양전지(solar cell 또는 photovoltaic) 기술이다. 태양전지는 무한의 태양 에너지원 을 무상으로 이용할 수 있기 때문에 유한의 화석연료를 대체할 수 있는 미래 에너 지원이 될 수 있다. 그림 1-1. 에너지 간에 상호 변환이 가능한 기술 태양전지의 역사는 1839년 당시 19세의 프랑스 물리학자 Edmond Becquerel이 처음으로 금속 전극과 전해질로 구성된 셀이 빛에 노출될 경우 매우 적은 양의 전 류가 발생된다는 광기전 효과를 발견하면서부터 시작된다. 이후 1873년 고체 셀렌 (Se) 의 광전도도 현상이 영국의 Willoughby Smith 에 의해 보고된 후, 1883년 미국 의 Charles Fritts는 고체 셀렌을 이용하여 약 1~2% 의 에너지 변환효율 ( 태양빛 에 너지를 전기에너지로 변환시키는 비율) 을 갖는 태양전지를 발명했다. 실리콘 태양전지의 연구 개발은 1918년 폴란드 과학자 Czochralski의 단결정 실 리콘 성장법 개발 이후 활기를 띄기 시작하였다. 1954년 AT&T 벨 연구소의 Chapin, Fuller, Pearson에 의하여 처음으로 결정성 실리콘 물질을 이용하여 4.5% 의 에너지 변환 효율을 갖는 실용 가능한 태양전지가 개발되면서 본격적인 고효율 태양전지 개발의 서막이 시작되었다. 태양전지의 실용화는 호프만전자 (Hoffman Electronics) 사에 의해 1958년 뱅가 드 1 호 위성 ( 지름 16cm 무게 1.5kg의 소형 위성으로 1958년 3월 17일에 발사되 었다) 에 장착되면서 시작되었다. 당시 사용된 실리콘 태양전지는 에너지 변환효율 이 9% 이며, 모듈의 출력 파워는 0.1W로 5 mw 백업 송신기용으로 8년간 사용되었 다. 호프만전자는 2년 뒤인 1960년 에너지 변환효율을 14% 까지 올렸다. -13-

16 1.3 태양전지의 종류 태양전지는 구성하는 물질에 따라 실리콘, 화합물반도체와 같은 무기소재로 이루 어진 태양전지, 나노결정 산화물 입자 표면에 염료가 흡착된 염료감응형 태양전지 (dye-sensitized solar cell), 그리고 유기분자(donor- acceptor) 로 이루어진 태양 전지로 나눌 수 있다. 또한 태양전지의 셀 구조에 따라서 반도체 pn 접합형과 반도체/ 액체 광전기화학 형(photoelectrochemical) 태양전지로 나눌 수 있다. 염료감응형 태양전지는 광전 기화학형에 속하며, 유기분자형은 pn 접합형과 유사하다. 그림 1-2. 태양전지 종류에 따른 변환 효율 그림 1-3. 태양전지의 종류에 따른 특징 -14-

17 1.3.1 무기 태양전지 실리콘 계열 태양전지와 CdTe, GaAs, CIGS와 같은 반도체 태양전지가 이에 속한 다. n형 반도체 물질과 p 형 반도체 물질을 접합하여 태양전지를 제조하며, n형 반 도체는 전자(electron) 가, p 형 반도체는 양공(hole) 이 전달체 역할을 한다. 그림1-4 와 같이 태양전지를 구성하는 반도체의 띠간격 에너지(bandgap energy : 전도띠에너지 (ECB) 와 원자가 띠에너지 (EVB) 간의 에너지 차이) 보다 큰 에너지를 갖는 광자 (photon) 를 태양전지가 흡수하게 되면 전자(electron)- 정공(hole) 쌍이 형성되고, 전자는 구축된 전기장 (built-in electric field) 에 의해 접합부를 거쳐 n- 형 반도체 전극으로 이동하여 단락회로(short-circuit) 상에서 전류를 발생하게 된다. 전압은 개방회로(open-circuit) 상에서 두 반도체의 밴드에너지 차이에 의해 결정된다. 그림 1-4. 태양전지의 광전변환 원리 및 구조 1세대 태양전지 1세대 태양전지는 빛에너지를 전지에너지로 변환 가능한 물질을 이용한 단일 접 합(single junction) 구조이다. 1세대 태양전지는 p형과 n형 반도체 물질을 접합한 단일 접합 구조를 가지고 있으며, 광 변환 효율은 물질의 광 흡수율과 광 흡수 대 -15-

18 역폭에 의해 결정된다. 대표적인 1세대 태양전지인 실리콘 태양전지는 1985년 passivation 기술을 적용 한 rear point contact 태양전지로 최초로 22% 효율을 달성하였으며, 그림1-5와 같 이 전지의 전면은 passivated emitter 태양전지와 유사하고 후면은 point contact 태양전지에서 사용한 전극 형태를 이용한 PERL 태양전지가 개발되었으며 광변환 효 율이 24% 로 현재 실리콘 태양전지 중 가장 높은 효율을 기록하고 있다. 실리콘 태 양전지는 그림1-6a와 같이 빛을 흡수할 수 있는 흡수 대역이 좁아 이론적 변환효율 이 30% 미만이다. 그림 1-5. Passivated Emitter and Rear Locally-Diffused Cell (a) 1 세대( 단일접합 Si) (b) 2 세대( 다중접합) (c) 3 세대(MFG) 그림 1-6. 태양전지 구조에 따른 광 흡수 대역 현재 정부에서 보조금을 지급하는 방법으로 실리콘 태양전지 기반의 태양광 발 전 시스템 보급을 확대하고 있으나 변환 효율이 낮아 다른 재생에너지에 비해 발전 단가가 매우 높아 재생에너지로서의 효용성이 낮아 미래 에너지로서의 입지를 확보 하지 못하고 있다. -16-

19 2세대 태양전지 2세대 태양전지는 빛 흡수를 극대화하기 위해 빛 흡수 대역을 넓혀 광 흡수율을 높이는 구조를 가진다. 1세대 태양전지의 이론적 최대 효율이 30% 를 넘지 못하는 이유는 pn 접합을 이루는 반도체 박막의 밴드갭 에너지보다 매우 큰 에너지를 가지 는 빛을 흡수하면 여기된 전하들이 열로 소멸되고 밴드갭 에너지보다 낮은 에너지 를 가지는 빛은 투과됨으로써 좁은 흡수 대역으로 인한 손실이 매우 크기 때문이 다. 이러한 손실을 최소화하기 위해 2세대 태양전지는 광 흡수 대역이 서로 다른 단 일 접합 태양전지를 적층함으로써 광 흡수 대역을 그림1-6b 와 같이 넓힐 수 있다. 2세대 태양전지는 MOCVD와 MBE 같은 박막 증착 장비의 발달로 인하여 III-V 화합물 반도체 분야에서 빠르게 발전하고 있다. III-V 화합물 반도체는 다양한 밴드갭 에 너지를 가지는 박막 제조가 용이하고, 직접천이(direct bandgap) 구조를 가지고 있 어 실리콘에 비해 광 흡수율이 높다. 또한 터널정션(tunnel junction) 구조를 이용 하여 pn 접합 태양전지를 금속 전극 없이 반도체 박막만으로 직렬연결이 가능하여 한 번의 박막 증착 공정으로 넓은 흡수대역을 가지는 다중접합 태양전지 제작이 가 능하다. 2006년 Spectralab에서 GaInP/GaInAs/Ge 3중 접합 태양전지 구조를 이용하여 AM 1.5에서 x240배 집광하여 변환 효율 40.7% 를 얻었다. 또한 4중 접합 이상의 접합 태양전지는 이론적으로 최대 59% 효율을 얻을 수 있을 것으로 예상된다. III-V 화합물 반도체 태양전지는 제조 단가가 실리콘 태양전지에 비해 매우 높 아 인공위성과 같은 특수 용도로 주로 사용되었지만, 최근 효율이 실리콘 태양전지 의 2 배가 되면서 지상용 전원으로 사용하려는 연구가 미국, 일본, 호주에서 주도적 으로 진행중이다. 3세대 태양전지 1, 2세대 태양전지의 광전 변환 방법은 흡수되는 광자의 에너지에는 무관하고 오 직 흡수된 광자의 수에 비례하여 전자-양공쌍을 생성함으로써 높은 에너지를 가지 는 광자의 남는 에너지는 열로 손실되므로 매우 비효율적이다. 그러나, 3세대 태양전지는 그림1-6c와 같이 높은 에너지 광자를 흡수하여 여기 상태에 생성된 전자와 양공이 낮은 에너지 상태로 천이하면서 1개의 전자-양공쌍을 생성하고, 천이 때 생성되는 빛에너지를 재흡수하여 2개 이상의 전자-양공쌍을 생 성하는 메커니즘을 이용하고 있으며 이러한 태양전지를 MEG 태양전지라고 한다. 태양의 빛에너지를 보다 효율적으로 전기에너지로 전환이 가능함으로써 3세대 태양전지는 획기적으로 효율을 증가시킬 수 있을 것이다. 현재 양자점과 나노 입자 등을 이용한 MEG 태양전지 연구가 진행되고 있으나 아직까지 이론적 가능성만을 보 여주고 있는 상태이다. -17-

20 1.3.2 유기박막 태양전지 1990년대 중반부터 주로 연구되기 시작한 유기화합물 태양전지는 전자주개 특성 과 전자받개 특성이 있는 유기물들로 구성된 것을 특징으로 하고 있다. - 유기재료를 이용한 태양전지는, 인쇄기술 등을 이용하여 대면적으로 간편하고 값싸게 제조할 수 있어, 대폭적인 저가격화가 기대된다. - 유기재료를 이용한 태양전지의 성능을 지배하는 인자( 재료의 성질, 구조 등) 를 추출하고, 태양전지에 적합한 유기 반도체 재료 및, Cell 구조를 개발하는 것이 태 양전지의 성능향상을 꾀할 수 있다. 구조와 작동원리 분자 p-n 접합의 형성 광 전자 수송 정공 수송 p형 폴리머 n형 분자 사슬 전자 수송 전극 정공 수송 전극 벌크p-n 접합형유기박막태양전지 그림 1-7. 벌크 접합형 유기박막 태양전지의 구조 -18-

21 그림 1-8. 전형적인 유기 박막 태양전지의 모식도 (a) Bi-layer 구조, (b) Bulk-이종접합 구조 데, 광 활성층으로 사용하는 유기 반도체는 유기 단 분자 또는 고 분자를 사용하는 단 분자 유기 반도체는 진공에서 도너와 억셉터 층을 연속적으로 형성시키는 방법을 사용하고, 고분자 유기 반도체는 도너와 억셉터 물질이 녹아있는 용액을 습 식공정을 통하여 박막 형성한다. 그림 1-9는 전자가 전자친화도가 큰 억셉터 물질 쪽으로 이동하고 정공은 도 너 쪽에 남아 각각의 전하상태로 분리되어, 양쪽 전극의 일함수 차이로 형성된 내 부 전기장과 쌓인 전하의 농도 차에 의해 각각의 전극으로 이동하여 수집되어, 최 종적으로 외부회로를 통해 전류의 형태로 흐르는 광기전력 효과를 광 활성층 내부 에서의 광 흡수와 전하 분리 현상에 대하여 세 가지 구조 나타내 보인 것이다. 그림 1-9. 세 가지 유형의 유기 박막 태양전지 구조에서의 광 흡수, 엑시톤(Exciton) 생성과 확산, 전하 분리에 관한 모식도 상기 그림 1-9에서 BH 구조는 Bi-layer 구조보다 D/A 계면의 면적이 매우 커 전하 분리의 가능성이 더 큼을 알 수 있고, 기존 무기계 태양전지(p-n 접합구조) 와 는 뚜렷이 구별되는 유기 박막 태양전지만의 독특한 구조이다. -19-

22 그림 D-A 구조를 가지는 이종접합 (heterojunction) 유기 박막 태양전지 작동원리 그림 1-10은 D-A 물질 사이에 이종접합형 구조를 가는 유기화합물 태양전지의 작동원리와 분산이질접합형 셀에서 전자와 홀 이동 현상을 보여주고 있다. 이종접 합 이외에도 단일 유기물층이 두 금속 사이에 있는 동종접합(homojunction) 형도 연 구된 바 있다. 유기물 D-A 접합 태양전지에서 전자받개는 무기 반도체의 n 형 물질, 전자주개는 p 형 물질의 성질에 해당하며, 고체물질의 밴드구조를 가지지는 않지만, 전자- 정공 쌍의 형성 및, 전이과정에 의한 광기전효과는 앞에서 소개한 무기화합물 반도체 접합 태양전지와 유사하다. 그림 1-10에서 LUMO 는 가장 낮은 분자궤도를, HOMO는 전자가 채워진 가장 높 은 분자궤도로서, 분산형 D-A 구조에서 전기장에 의한 전자이동을 보여주고 있다. 유기 박막 태양전지의 광으로부터 전기를 얻는 3단계 과정 - 단계의 효율을 극대화하여야 전체 태양전지의 광-전 변환효율의 향상을 기할 수 있다. 1. 고분자가 태양광을 흡수하는 단계: HOMO의 전자가 LUMO로 전이되어 엑시톤을 형성하는 단계로, 충분히 양의 태양광을 흡수해야 하므로 사용하는 고분자의 광 흡 수계수가 충분히 커야 한다. -20-

23 2. 태양광을 흡수하여 생성된 엑시톤에서 전자와 정공을 분리하는 단계로, 전자- 정공 쌍을 분리하는 데 필요한 충분한 에너지를 공급한다( 대체로 도너와 억셉터 물 질에 의해 결정). 3. 분리된 전자와 정공이 소실되지 않고 무사히 음극과 양극으로 이동하는 단계 로, 활성층과 전극 사이의 계면에서 손실을 최소화하고, 전자와 정공의 이동속도를 아주 빠르게 한다. 광 활성층에 따른 유기 박막 태양전지의 종류 1. 단 분자 유기 박막 태양전지 활성층을 저분자 물질들의 순차적인 열 증착을 통해 형성하는 방법으로, 단 분 자/ 단 분자 bi-layer 구조가 시도된 이후, 현재까지 5.58% 정도의 효율을 달성하는 것을 보고하고 있으며, 다른 형성방법으로 두 개의 셀 사이에 전극을 증착시켜 직 렬로 연결한 tandem cell 형식이 있다. 이러한 구조는 광전류의 손실을 주지만 개 방전압을 두 배로 증가시키므로 비교적 쉽게 소자의 효율을 향상시킬 수 있는 장점 이 있다. 2. 고분자 유기 박막 태양전지 도너와 억셉터의 최소한 한 쪽을 고분자를 사용하고 용매 공정을 통하여 광 활 성층을 도입하므로, 대면적화와 비용적인 측면에서 장점이 있다. 이때 활성층은 도너와 억셉터가 섞여있는 BHJ(Bulk D/A Heterojunction) 구조가 되는 것이 일반적이다. 3. 고분자/ 고분자 반도체 고분자와 C60 사이에서 발생하는 PICT 현상이 C60의 높은 전자 친화도 에 기인한다는 점에 착안하여 전자 친화도에 차이가 있는 고분자들을 이용하여 태 양전지로 제작한 것이다. 억셉터 물질로 전자 친화도가 높은 고분자를 사용하면, 풀러린 무기물 나노입자를 이용하는 경우에 발생하는 상 분리 문제를 해결할 수 있 으므로, 더욱 균일한 활성층 박막을 형성할 수 있을 뿐 아니라, 장기적인 안정성에 서도 도움된다. 4. 고분자/C60 반도체 C60에 치환기를 도입하여 유기 용매에 잘 녹는 PCBM을 억셉터 물질로 사용한 것이다. ( 최초 BHJ 구조는 MEH-PPV와 PCBM 의 혼합물을 이용하여 제작하였음.) 도너 고분자로의 MEH-PPV나 MDMO-PPV의 적용으로부터 유기 박막 태양전지는 2~3% 의 에너지 전환효율을 쉽게 얻을 수 있었다. P3HT/PCBM의 조합은 현재까지 시장에서 구입할 수 있는 재료들을 이용하여 실험 -21-

24 실 단계에서 검증할 수 있는 가장 좋은 효율을 낼 수 있는 고분자 태양전지 활성층 이라고 할 수 있다. 5. 고분자/ 무기물 하이브리드 억셉터 재료의 종류에 따라 무기 나노입자와 탄소 나노 튜브 복합재로 구분할 수 있다. 전자는 무기성 나노입자나 나노막대를 전자 억셉터로 사용하는 것으로 서, 억셉터 물질로 CdSe 나노입자를 사용하여 현재까지 가장 좋은 효율을 보여주고 있고( 에너지 변환효율: 1.7~2.8%), 후자인 탄소 나노 튜브 복합재를 억셉터 물질로 사용한 것은 아직 효율이 0.1% 미만으로 가능성만 열어둔 상태이다. 6. Low Band-gap 고분자 앞에서 서술한 고분자/C60 유도체에서 도너 고분자로 PPV계와 PT계 고분자를 주로 사용하던 것을 좀 더 밴드 갭이 낮은 고분자로 바꾸는 시도라고 할 수 있다. 이는 고분자 태양전지에서 10% 대의 에너지 변환효율을 얻으려면 밴드 갭이 낮은 고분자를 사용하여 보다 넓은 영역의 태양광을 이용해야 한다는 필요성에 기인한 것이다. -22-

25 1.3.3 염료감응 태양전지 - 재료비가 싸고, 제조 프로세스가 간단하므로 저가격 태양전지로서의 가능성을 가진다. - 산화물 반도체의 광 전극, 색소증감( 염료감응), 전해질에 대한 성능향상과 최 적화에 의하여 광- 전 변환효율의 향상을 꾀한다. 원리와 구조 그림 염료감응( 색소증감) 태양전지의 작동원리( 왼쪽) 와 셀 구조( 오른쪽) 표면에 염료분자가 화학적으로 흡착된 n-type 나노입자 반도체 산화물 전극에 태양광( 가시광) 이 흡수되면 염료분자는 전자- 정공 쌍을 생성하고, 전자는 반도체 산화물 전극의 전도띠로 주입된다. 반도체 산화물 전극으로 주입된 전자는 나노입 자 사이의 계면을 통하여 투명전도성 막으로 전달되어 전류를 발생하고, 염료분자 에 생성된 정공은 산화-환원 전해질에 의해 전자를 받아 다시 환원되어 염료감응 태양전지의 작동과정이 완성된다( 그림 1-11). -23-

26 1.4 태양전지의 발전 가능성 태양표면의 온도는 약 6,000 이며, 200nm에서 4000nm 파장의 에너지를 방출 하게 되는데, 대부분이 가시광선 파장(400nm~800nm) 에 해당하는 에너지를 방출 한다. 태양의 수명은 앞으로 약 50억년으로 추정되기 때문에 태양은 거의 영구적인 에너지원이 된다. 지구 대기층에 도달하는 평균 태양에너지는 매초 1,367W/m2 이다. 대기권에 의 한 흡수, 굴절 그리고 반사에 의해 소실되는 에너지를 고려할 경우 지구표면에 도 달하는 에너지양은 매초 800~1,000W 이며, 연간 태양에너지의 총량으로 환산하면 795, kwh 이다. 이는 전 세계가 연간 소비하는 총량( kwh) 에 비해 약 10,000 배에 해당된다. 보다 현실적인 표현을 빌면, 10% 의 에너지 변환 효율을 갖는 태양전지로 지구 전체의 0.1% 만 채워도 인류가 사용하는 에너지원을 전부 공급할 수 있게 되는 것이다. 석유에 의존하던 1970년대 초 까지만 해도 태양전지는 먼 미래의 에너지원으로 그 중요성을 실감하지 못했지만, 1973년과 1979년 두 차례의 오일 쇼크는 태양전 지의 중요성을 한층 부각시키는 계기가 되었다. 현재 많은 석유회사들이 태양전지 연구개발 및 생산에 참여하고 있는 이유도 이러한 데서 연유한 것이다. 1990년 초 대두되었던 이산화탄소에 의한 온실효과의 심각성과 1997년 일본 쿄 토에서 지구 온실화 방지를 위한 이산화탄소 발생량의 규제를 위한 교토의정서 (Kyoto Protocol)는 그린 에너지의 필요성과 함께 태양전지의 상용화를 가속화하는 계기가 되었다. 1950~60 년대 태양전지가 단순히 미래 에너지원으로 생각되었다면, 21세기 들어와서는 주 에너지원의 하나로 태양전지의 중요성이 부각되고 있음에 의 심의 여지가 없다. -24-

27 제2 장 반도체 특허정보 분석 차세대 반도체 장비용 진공공정 원천기술 특허동향1)" 특허청 반도체심사과 백양규 사무관 2.1 서론 특허분석 기준 가. 분석범위 본 분석에서는 연 구성과의 파급효과 및 연구의 필요성을 고려하여 선택된 의 연구기획 기술분야를 특허분석대상으로 하였으며, 1980년 01 월 ~ 2008년 03월까 지 출원 및 공개된 한국, 일본, 미국 공개특허와 1998년 01 월 ~ 2008년 03월까지 출원 및 등록된 미국등록특허를 분석 대상으로 한다. 3개 나. 분석대상 특허2) 표 2-1. 국가별 분석구간 및 특허건수 자료 구분 국가 전체 분석구간 분석대상 특허 공개특허 ( 출원일 기준) 등록특허 ( 등록일 기준) 한국 일본 미국 미국 1980 ~ ( 검색일) ~ ( 검색일) ~ ( 검색일) ~ ( 검색일) 179 합계 957 '08 년도 지식경제부 전략기술개발사업 차세대 반도체 장비용 진공공정 원천기술개발 과제에 대 한 특허청의 특허동향조사 결과를 요약 정리한 것임 한국, 일본 및 유럽특허: 출원일 기준으로 분석하며, 일반적으로 특허출원 후 18개월이 경과된 때에 출원 관련정보를 대중에게 공개하고 있음. 따라서 아직 미공개 상태의 데이터가 존재하는 2006~2008 년 출원자료는 유효하지 않으므로 정량분석은 ~ 2005 년까지 한정함. 단, 정성분석 에는 가장 최근 특허자료까지 포함시킴 미국특허: 등록일 기준으로 분석하기 때문에 최근 데이터도 유효하므로 정량분석은 ~2007년 데이터까지 포함하였으며, 정성분석은 2008 년 자료도 포함. 반면 미국공개특허는 출원시에 선 택에 의해 공개되어 통계적인 의미는 없으므로 정량분석 대상에서는 제외하고, 정성분석에만 포 함시킴 -25-

28 2.1.2 분석대상 기술범위 표 2-2. 분석대상 기술범위 중분류 소분류 검색 개요 ( 기술범위) 공정유지기술 실시간 진공 공정 진단 및 제어 기술 개발과 플라즈마 기준기 및 교정기술 개발을 통한 공정 신뢰성 향상/ 일관성 유지 기 술, 진공압력/ 유량 센서 in-line 자동 보정 기술을 통한 공정 신뢰성 향상/ 일관성 유지기술을 수행함 실시간 진공공정 진단 및 제어기술 공정 오염원 측정 및 저감기술 스마트형 배기시스 템진단 및 제어기술 공정 Radical 및 기체이온 분리 측정 기술을 이용한 실시간 공정 반응기체 상태 정밀 모니터링 기술과 고정밀 실시간 플라즈마 모니터링기술 임피던스 측정을 통한 arcing 저감 및 경보기술 그리고, 증착 용화학소스증기압, 수위및변질모니터링기술을개발함 공정 환경에서의 진공측정 정확성 및 재현성 향상 기술 ( 플라 즈마, 혼합기체, 온도 등), wafer damage 저감을 위한 에너지 및 선속 ( 전자 및 이온) 측정 제어 기술과 전자온도 실시간 측정 제어를 통한 공정 by-product 제어 기술임 대면적 플라즈마 장치 uniformity 향상을 위한 측정 및 제어 공정 측정 기술, 극소 open ratio용 EPD 측정 기술 개발과 대면적 장비 제어기술 내 압력 및 유량 공간 분포 측정 기술, 반응기 내 온도 분포 측정기술, 부분압및기체조성절대값측정기술임 화학소스 기상 및 표면 분해/ 반응 특성 측정기술과 광학분석 기를 통한 오염진단기술 (SPOES, NIR-OES), 진공도/ 부분압을 통한Leak, outgassing 공정기체순도진단기술임 공정조건변동에따른오염입자거동예측및측정과파티클 측정 위치 간 correlation factor 유추하는 기술, 오염 입자 실 예측 및 시간 성분 분석을 통한 오염원을 추적하며, 공정 파라미터 제어 유추기술 를통한공정오염입자저감기술과챔버내벽오염실시간측 정을 통한 PM( 마모방지) 기능을 수행함 오염입자 실시간 계측 기술과 부품 오염 발생도 계측 기술 그 리고, 부품 표면 마이크로 arcing 측정을 통한 부품 신뢰도를 계측 및 평가하는 기술, 플라즈마성 및 가스 내식성 평가를 통한 부품 평가기술 내구성 평가 기술과 챔버 내 애노다이징 부품간 matching 평 가 기술, 계측 부품의 오염 및 이력 효과 저감 보정하는 기술 을시행함 5000 (m3/h) 이상 진공펌프 복합진단을 통한 대면적 배기 능 력 향상 기술과 에너지 ( 물, 전기, purge N2) 저감형 배기 기 배기향상기술 술, 측정/ 통신/ 제어/ 적응 PMS 개발을 통한 실시간 복합진단 원천monitoring 기술로배기향상을함 진공펌프 내부 오염 발생 실시간 계측 기술과 가스/ 온도 내식 성 부품 분석을 통한 진공펌프 내구성 평가 기술, 진공펌프 진공 펌프 시스템 파라미터 신호 처리 기술 개발을 통한 펌프 자체진단 기술 및 성능 예지 시스템 개발 및 배기 시간 및 공정 가스, 오염 입자 등을 변수로 한 진공펌프 PM 주기 설정 기술 등이 개발 됨 -26-

29 2.2 특허동향 주요국가의 연도별 특허출원 동향 미국등록특허는 전체적으로 지속적인 증가세를 보이고 있으며, 한국공개특허는 1995 년부터 증가추세를 보이고 있고, 일본공개특허는 2000년에 정점을 보이다가 다 소 감소하는 추세로 나타나고 있다. 국가별 점유율에서 일본이 36%, 각각 한국, 미국이 34%, 30% 로 점유율이 비슷하 게 나타나고 있지만, 미국특허의 공개제도가 2001년 이후에 만들어진 것을 감안하 면, 미국특허의 실질적인 건수는 다소 높아질 수 있을 것으로 보인다. 한국의 공개특허를 살펴보면, 1995년부터 꾸준히 증가세를 보이고 있고 최근 들 어 계속적인 특허출원의 활발한 모습을 나타내고 있고, 일본은 계속적인 증가세를 보이고 있다가 2002 년 이후로 약간 주춤하는 모습을 보이고 있으며, 또한 미국공개 특허는 90년대 말부터 증가세를 보이고 있으며 최근까지 꾸준한 증가 추세를 보이 고 있음을 볼 수 있다. 추출 건수를 살펴보면 한국공개특허 322 건, 일본공개특허 349 건, 미국등록특허 178 건, 미국공개특허 105 건으로 나타나고 있으며, 한국특허의 흐름으로 보아서는 계속적인 성장세를 보일 것으로 판단된다. 분석구간 : 한국공개, 일본공개, 미국공개특허 : ~2005( 출원년도), 미국등록특허: ~2007( 등록년도) 그림 2-1. 주요국의 연도별 특허출원 동향 -27-

30 2.2.2 포트폴리오로 본 기술발전의 위치 포트폴리오로 본 반도체 장비용 진공공정 분야의 위치를 살펴보면, 한국공개특 허와 미국등록특허는 계속적으로 출원인( 등록권자) 수와 출원( 등록) 건수가 증가하는 발전기 상태이며, 일본공개특허는 성숙기인 것으로 볼 수 있다. 한국특허는 최근 들어 출원건수의 증가세가 감소하는 면이 있으며, 미국특허는 최근에 등록건수의 증가율이 높아지는 면에서 다소의 차이점이 나타나며, 미국특허 에 있어서 등록을 받을 만한 양질의 특허가 증가하고 있는 것으로도 볼 수 있다. 또한 일본특허는 2001~2005년 구간에서 출원인수와 출원건수가 다소 감소한 것으로 나타났는데, 기울기가 아주 높은 편은 아니므로 성숙기로 볼 수 있다. 차세대 반도체 장비용 진공공정 기술 분야의 한국, 미국, 일본의 특허동향은 기 술혁신의 주체인 출원인수와 기술혁신의 결과인 특허건수가 동시에 증가함에 따라, 포트폴리오 기본 모델에서 발전기에 해당하는 것으로 나타났다. 1. 분석구간 : 한국, 일본 - 86~ 90, 91~ 95, 96~ 00, 01~ 05( 출원년도) 미국 - 88~ 92, 93~ 97, 98~ 02, 03~ 07( 등록년도) 2. X 축: 출원인수( 특허권자수), Y 축: 출원건수( 특허건수) 그림 2-2. 포트폴리오로 본 반도체 장비용 진공공정 분야의 위치 -28-

31 2.2.3 특허로 살펴본 연구개발 방향의 변화 가. 전체 특허분포도(Themescape) 특허분포도란 MicroPatent사의 특허분석 Tool인 Aureka를 이용한 분석결과로 서, 전체 세부기술분야(키워드 기반)별 특허의 분포도를 한눈에 조망하는 의미가 있다. 고도 등고선 이미지에서 고도는 문헌의 고밀도 범위(개수)를 의미하고 선의 근 접성은 관련성 정도를 나타냄 반도체 장비용 진공공정 분야의 특허분포도를 볼 때 관련 기술 중에 대표적으로 플라즈마 진공장비에 대한 구성 및 운용에 관한기술(Voltage, Electrode, Generator)에 많은 특허가 분포하고 있는 것으로 나타나고 있으며, 또한, 진공공정 원천기술은 반도체 및 디스플레이 장비 개발에 기반기술이 될 수 있어서, 그에 대 한 키워드(Panel, Cell, Pixel, Gate)가 주로 분포하는 것으로 나타나고 있다. 기술집약적인 반도체 산업은 고부가가치를 생산하는 점에 대한 기반이 될 수 있는 점에서, Reflection, Plate와 같은 키워드가 많이 분포하는 것으로 나타난다. 분석기준: ~2007년까지의 일본공개특허, 미국 등록 및 공개특허를 통합하여 분석 그림 2-3. 반도체 장비용 진공공정 분야기술의 특허분포도(Themescape)

32 나. 연구개발 방향의 변화 특허분포도를 출원년도를 기준으로 과거 5년(1997년~2001년)과 최근 5년(2002 년~2006년)으로 구분하여 시대에 따른 연구개발 트렌드의 변화를 비교해 본다. 그 결과 과거에는 반도체 일반장비관련 기술(Heat, Particle)에 대한 연구개발 이 활발하게 진행되었지만, 최근에는 반도체 운용기술(Analysis, Determining)분야 에 대한 연구가 상대적으로 활발하게 진행되고 있는 것으로 나타나고 있으며, 플라 즈마 진공장비에 대한 구성 및 운용에 관한기술(Voltage, Electrode)의 경우에는 과거뿐 아니라 현재에도 지속적으로 연구개발이 수행되고 있는 것으로 나타난다. 차세대 반도체 장비용 진공공정 원천기술의 연구 개발 방향의 변화는 고집적, 대면적화에 따른 기술 및 장비개발이며, 자세하게는 공정 미세화 및 웨이퍼 대구경 화로 인한 공정능력의 한계로 반도체 소자 제조기술이 플랫폼 기술로 발전함에 따 라, Liquid와 Grating에 관한 기술들에서 Cell, Pressure로 변화하고 있는 연구개 발 방향 변화로 볼 수 있다. 또한, 소자 제조기술은 비단 프로세스, 메모리 관련 분야 뿐 아니라 IP기술의 보편화와 다양한 미세화 기술과 융합되는 플랫폼 기술화가 이루어지게 되어 Frame, Light, Body에 대한 주요 키워드가 추출된 것으로 나타난다. 1. 분석기준: ~2007년까지의 일본공개특허, 미국 등록 및 공개특허를 통합하여 분석 2. 붉은색(과거 5년): 1997~2001, 노란색(최근 5년): 2002~2006 (출원일 기준) 그림 2-4. 반도체 장비용 진공공정 분야기술의 연구개발 방향 변화

33 2.2.4 국가별 특허 동향 및 점유율 가. 한국특허에서의 국가별 특허동향 한국특허의 내외국인을 살펴보면, 내국인이 89% 로 가장 많은 출원을 하였고, 외 국인중 미국이 6%, 일본이 4%, 독인 1% 의 비율을 보이고 있다. 또한, 한국기업들은 한국에 다출원하고 있음을 확인할 수 있다. 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: ~ ( 출원년도) 그림 2-5. 내 외국인 연도별 특허 출원 동향( 한국특허) -31-

34 나. 미국특허에서의 국가별 특허동향 미국 특허의 자국인 및 외국인의 출원현황을 살펴보면, 등록특허 기준으로 외국 인이 상대적으로 많이 출원하고 있는 것으로 나타나고 있다. 또한, 미국특허의 나라별 비율을 공개특허를 포함하여 산출한 결과, 미국이 58% 로 가장 높은 비율을 차지하였으며, 일본이 21% 의 비율을 차지하였으며, 대만이 8%, 한국이 7% 의 비율을 보이는 것으로 나타났다. 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: ~ ( 등록년도) 그림 2-6. 자 외국인 연도별 특허 등록건수( 미국특허) -32-

35 다. 일본특허에서의 국가별 특허동향 일본특허의 자국인과 외국인의 비율을 살펴보면, 자국인의 수가 많은 것을 볼 수 있으며, 자국인의 특허 출원동향이 일정하게 증가함을 볼 수 있다. 또한, 일본특허의 국가별 비교를 살펴보면, 일본이 83% 로 가장 많은 것을 볼 수 있 으며, 미국이 11% 로 뒤를 이었으며, 일본의 출원동향도 자국에 많은 특허를 보유하 고 있는 것으로 나타나고 있다. 1. 제 1 출원인 기준 2. 분석구간: ~ ( 등록년도) 그림 2-7. 자 외국인 연도별 특허 등록건수( 일본특허) -33-

36 2.2.5 전 세계 국가별 주요 출원인 전 세계 국가별 주요 출원인으로는, 한국의 삼성전자, 미국의 Applied Materials와 Lam Research, 일본의 Hitachi, Tokyo Electron 등이 있으며, 삼성전 자는 한국의 총 출원 322건 중에 압도적으로 많은 178건의 출원건수를 보유하고 있 고, 미국에서는 총 178건의 등록특허 중 Applied Materials가 24 건, Lam Research 및 Tokyo Electron이 17 건으로 특허활동을 선도하고 있는 것으로 볼 수 있으며, 일 본에서는 Hitachi와 Tokyo Electron이 40건과 36 건을 출원한 것으로 나타난다. 또한, 동부일렉트로닉스도 32 건의 특허를 보유하고 있는 것으로 나타났으며, Applied Materials 8 건, Lam Research 6 건, JUSUNG Engineering 5 건으로 나타났다. 미국의 출원인을 살펴보면 LAM Research 17 건, SAMSUNG Electronics 9건 IBM도 9 건의 특허를 보유한 것으로 나타났으며, 일본의 출원인 또한 FUJITSU 16 건, MATSUSHITA ELECTRIC 14 건, HITACHI HIGH TECH 9건의 특허를 보유한 것으로 나타나 고 있다. 전체적으로 국가별 주요 출원인을 보게 되면 반도체 회사들이 주로 특허 를 많이 보유한 것으로 나타났다. 표 2-3. 전 세계 국가별 주요 출원인 Top10 순위 한국 미국 일본 출원인 건수 특허권자 건수 출원인 건수 SAMSUNG Electronics APPLIED Materials HITACHI ( 한국) ( 미국) ( 일본) 40 Hynix Semiconductor TOKYO Electron TOKYO Electron ( 한국) ( 일본) ( 일본) 36 Dongbu Electronics LAM Research APPLIED Materials ( 한국) ( 미국) ( 미국) 21 Advanced Micro TOKYO SHIBAURA APPLIED Materials 8 Devices 9 ELECTRIC ( 미국) ( 미국) ( 일본) 17 LAM Research SAMSUNG Electronics FUJITSU 6 9 ( 미국) ( 한국) ( 일본) 16 MATSUSHITA JUSUNG Engineering Taiwan Semiconductor 5 9 ELECTRIC ( 한국) ( 대만) ( 일본) 14 SEMISYSCO IBM HITACHI HIGH TECH 3 9 ( 한국) ( 미국) ( 일본) 9 TOKYO Electron Hitachi SONY 2 5 ( 일본) ( 일본) ( 일본) 8 KRISS Texas Instruments IBM 2 3 ( 한국) ( 미국) ( 미국) 7 ETRI Micron Technology DAINIPPON SCREEN 2 3 ( 한국) ( 미국) ( 일본) 7 1. 제 1출원인 기준 2. 분석구간: 한국, 일본- ~2005 년( 출원년도), 미국- ~2007 년( 등록년도) -34-

37 2.2.6 주요기업의 역점분야 및 공백기술 가. 한국특허의 기업별 역점분야 및 공백기술 실시간 진공공정 진단 및 제어기술 분야의 최다 출원인 삼성전자는 133건으로 다출원을 하고 있으며, 공정 오염원 측정 및 저감기술 분야도 26건으로 다출원을 보이고 있고, 스마트형 배기 시스템 진단 및 제어기술 분야에서도 19건의 특허를 출원한 것으로 나타났으며 주로 하이닉스반도체, 동부일렉트로닉스 등의 기업에서 공정 오염원 측정 및 저감기술 분야에 대한 특허를 보유하고 있는 것으로 조사되었다. 반면 배기시스템진단은 삼성전자 19 건, 하이닉스 반도체 5 건, 동부일렉트로닉스 1건으로 상대적으로 진공공저진단과 공정오염원측정에 비해 많은 투자가 이루어 지 지 않음을 볼 수 있으며, 아래의 히다치, 세미시스코는 많은 출원을 하지 않는 것 으로 나타났다. 반도체 시장의 세계규모가 늘어남에 따라 아시아시장이 전 세계의 시장규모의 상당부분을 차지하는데 삼성전자의 반도체분야는 많은 기여를 했으며, 향후 유비쿼 터스, 환경 및 고품질 대량정보에 대한 수요증가로 반도체, 디스펠리이 등에서의 신기능의 첨단 제품개발 및 제품화를 위한 노력이 집중적으로 이루어질 것으로 예 상된다. 1. 제 1 출원인 기준, 2. 분석구간: 한국특허 ~2005 년( 출원년도) 그림 2-8. 주요기업의 역점분야( 한국특허) -35-

38 나. 미국특허의 기업별 역점분야 및 공백기술 실시간 진공공정 진단 및 제어기술 분야의 최다 출원인 어플라이드 머트리얼즈는 20 건으로 다출원을 하고 있으며, 공정 오염원 측정 및 저감기술도 4건의 출원을 보 이고 있고, 주요 출원인은 람리서치 컴퍼니, 도쿄일렉트론 등의 기업에서 공정 오 염원 측정 및 저감기술 분야의 특허를 보유하고 있는 것으로 조사되었다. 미국 특허의 경우 등록 특허를 대상으로 하였으며, 스마트형 배기시스템 진단 및 제어기술에서는 출원건이 없는 것으로 나타났지만, 공개특허에서 2 건이 나타났다. 미국의 공정오염원 측정에 관한 출원인은 어플라이드 머트리얼즈 4 건, 도교 일 렉트론, 1건 ibm 1 건, 삼성전자 2 건, 대만 반도체 1 건, 히타치 1건으로 다양한 크 기의 제품에 응용이 가능한 공정오염원 측정 장비기술과 특허들이 아직은 부족한 것으로 나타나고 있다. 따라서, 주요기업들은 진공공정 진단 기술에 다특허출원을 하고 있음을 볼 수 있으며, 제품의 양산공정도 빠른 속도로 개발이 이루어짐을 알 수 있으며, 대형화 미세화에 따라 중심기술이 ex-situ 계측에서 in-situ 계측으로 변화가 시작됨으로 서 단위 공정별 또는 통합공정에 대한 및 계측의 필요성이 크게 대두될 것으로 사 료된다. 1. 제 1 출원인 기준, 2. 분석구간: 미국특허 ~2007 년( 등록년도) 그림 2-9. 주요기업의 역점분야( 미국특허) -36-

39 다. 일본특허의 기업별 역점분야 및 공백기술 실시간 진공공정 진단 및 제어기술 분야의 최다 출원인 히타치는 37건으로 다출 원을 하고 있는 것으로 나타났으며, 공정 오염원 측정 및 저감기술은 도쿄 일렉트 론이 6 건의 출원을 보이고 있으며, 스마트형 배기 시스템진단 및 제어기술에서도 히타치와 도쿄 시바우라( 도시바) 와 후지쯔가 특허를 출원한 것으로 나타났다. 배기시스템 진단에서는 히타치 2 건, 후지쯔 1건으로 많은 출원이 이루어지지 않 은 것으로 나타났으며, 일본특허 또한 전체적으로 진공공정진단 분야에 많은 투자 가 이루어지고 있는 것으로 나타난다. 반도체 공정에서 플라즈마 제어의 중요성을 일찍이 인식한 미국의 LAM Rearch, Applied Materials, 일본의 Tokyo Electronics는 구동주파수를 2개 이상을 사용하여 플라즈마의 이온선속과 에너지를 독립적으로 제어하는 연구를 진행 중이며, 이는 일본과 미국 등의 주요기업들이 중분류 분야에 많은 투자를 하였음을 알 수 있다. 기존의 방법 중 진공공정 진단 방법은 플라즈마와 직접 닿아서 측정하는 방법들이 주를 이루었으나 최근에는 플라즈마에 직접 닿지 않고 측정을 하는 non-intrusive 방법들이 많이 연구되고 있어 특정 공정장비에 국한되지 않는 진단법이 연구 개발 되고 있어 일본 또한 진공공정 진단에 많은 투자가 이루어짐을 볼 수 있다. 1. 제 1 출원인 기준, 2. 분석구간: 일본특허 ~2005 년( 출원년도) 그림 주요기업의 역점분야( 일본특허) -37-

40 2.2.7 한국의 기술경쟁력 비교분석 기술경쟁력 비교는 미국등록특허에 나타나는 특허의 인용관계(Citation) 를 이용 한 특허지표 분석 결과이며, 분석구간은 미국의 등록연도를 기준으로 평가하였다. 가. 질적 수준을 고려한 각국의 시장력 국가가 보유한 특허의 질적 수준(CPP) 과 시장(PFS, 패밀리 특허) 확보를 위해 노력하는 정도를 평가하기 위한 분석이다. 미국등록특허를 통해 분석한 결과, 평균 인용수(CPP) 와 PFS는 각각 9 및 7.6인 것으로 나타났으며, 미국과 프랑스는 기술영향력과 시장성 확보와의 관계가 모두 평균을 상회하는 것으로 나타나고, 또한, 일본은 시장성 확보는 낮으나 질적 수준 이 높은 것으로 분석되었으며, 한국과 영국은 질적 수준은 물론 시장성 확보를 위 한 노력이 비교적 낮은 국가로 분석된다. 하지만, 대만, 싱가포르 등의 나라들은 인용도 지수 즉, 질적 수준이 낮으며, 시장력지수 또한 낮아서 진공공정에 대한 시장력 확보가 수월할 것으로 나타났으 며, 이스라엘은 시장력 확보는 높지만 인용도 지수에서 낮은 점수를 받아, 특허에 대한 질적 수준을 높여야 할 것으로 나타난다. 1. 분석구간: 미국특허 ~2007 년( 등록년도) 2. X 축: PFS= 평균PatentFamily 수, Y 축: 각국 특허의 평균CPP(citation per patent) 그림 국가별 특허의 질적 수준 및 시장확보력 -38-

41 나. 주요국가의 기술력 비교 미국등록특허에서 기술수준을 측정하는 3 가지 지표( 특허등록건수, 영향력지수 (PII) 3), 기술력 지수(TS) 4) ) 를 통해 국가별 분포를 살펴본 결과, 미국은 특허등록 건수와 기술력지수, 영향력 지수 등의 여러 구간에서 1 위를 차지하여, 질적 수준과 양적인 수준은 매우 높은 것으로 나타났으며, 일본이 뒤를 이어 모든 면에서 상위 순위를 차지하고 있는 것으로 분석된다. 표 2-4. 미국특허에서 국가별 기술수준 순위 특허등록건수 영향력지수(PII) 기술력지수(TS) '90~'99 '00~'07 '90~'99 '00~'07 '90~'99 '00~'07 미국 28 미국 69 일본 미국 1.2 미국 미국 대만 6 일본 31 미국 한국 0.95 일본 일본 일본 4 한국 9 대만 일본 0.76 대만 1 5 한국 8.55 한국 4 대만 8 싱가포르 영국 0.41 한국 6 7 영국 0.81 덴마크 1 영국 2 한국 0.1 대만 0 싱가포르 대만 0 싱가포르 1 이스라엘 2 영국 0 싱가포르 0 영국 0 싱가포르 0 영국 0 덴마크 1 이스라엘 0 이스라엘 0 이스라엘 0 이스라엘 0 특허등록건수, 영향력지수, 기술력지수에서는 미국과 일본이 상위에 랭크가 되 어 특허의 인용과 질적수준과 양적수준이 높은 것으로 나타났으며, 한국과 대만의 국가들은 영향력지수를 높여야 할 것으로 분석된다. PII( 영향력 지수, Patent Impact Index) 란 특정특허권자의 특허가 이후 등록된 특허들에 의해 인용 되는 회수의 평균값인 인용도지수(CPP) 를 전체 피인용비로 나눈 상대적인 CPP 를 나타내므로, 이 값이 클수록 상대적으로 그 이후에 인용이 많이 되었고 이후 특허에 영향을 많이 주었다는 의미, 즉 질적수준이 높다는 것을 의미함. (PII = 해당국가의 CPP/ 전체 CPP) TS( 기술력 지수, Technology Strength) 란 영향력지수에 특허건수를 곱한 값으로 질적수준과 양적 수준을 동시에 의미하며, 그 값이 클수록 해당 국가( 또는 연구주체) 의 기술력이 높음을 의미함. (TS = PII X 특허건수) -39-

42 국가별 기술영향력의 구간별 추이를 살펴본 결과, 1990년에서 1999년까지 구간 에서 미국, 일본, 대만 순으로 기술력지수가 나왔으며, 2000년에서 2007년까지의 기술력지수는 미국, 일본, 한국 순으로 기술력지수가 조사되었다. 분석구간: 미국특허 ~2007 년( 등록년도) 그림 국가별 기술영향력의 구간별 추이 비교 다. 연구개발 진입의 용이성 TCT 값이 작고( 기술발전속도가 빠름), 논문인용수(NPR) 가 작으면 후발국 입장에 서 연구개발 진입이 용이하다는 측면에서 연구개발투자 우선 지원 대상을 선정하는 것이 용이하고, 3사분면에 있는 스마트형 배기시스템 진단 및 제어기술 분야가 이 에 해당된다. 실시간 공정 진단 및 제어 기술 개발의 경우 기술 발전 속도가 느리고, 논문인 용수도 많아 연구개발을 통한 기술의 진입이 용이하지 않은 것으로 나타지만, 본 기술 분야에 대한 지속적인 연구개발과 특허 권리화를 통해 시장의 지배적인 위치 를 구축한다면, 본 기술 분야에 대해 우월적인 권리를 행사할 수 있을 것으로 사료 된다. 분석구간은 2007 년까지의 미국등록특허에 대하여 분석한 결과, 진공공정진단이 가장 기술 발전 속도가 느리고 기초과학에 대한 논문들의 인용수가 높은 것으로 나 타나, 진공공정진단 분야는 많은 투자와 연구가 이루어져 기술에 대한 진입이 다소 어려울 것으로 조사되었다. -40-

43 하지만, 배기시스템 진단 분야에서는 기술발전속도가 빠른 것으로 나타났으며, 기초과학에 대한 논문인용수도 적은 것으로 나타나, 기술에 대한 진입이 용이한 것 으로 나타나고 있다. 배기시스템 진단 기술수준은 외국에서도 초보단계 수준임 다만 미국의 Cosense 등에서 초음파를 이용한 화학증착소스의 탱크 내에서의 잔량을 측정할 수 있는 센 서 등을 개발하고 있고 국내에 수입되어 일부 화학회사에서 채택하여 사용하고 있 다. 1. 분석구간: 미국특허 ~2007 년( 등록년도) 2. TCT(Technology Cycle Time): 기술순환주기, 해당특허의 등록연도와 인용된 특허의 등록연도 차이를 나타낸 값으로 작을수록 기술발전속도가 빠름을 의미함. 3. NPR : 기초과학과의 연계성 인용비특허문헌수 / 특허건수, 높을수록 기초과학과의 연계성이 높다는 의미임. 그림 TCT와 NPR을 이용한 진입의 용이성 분석 -41-

44 2.2.8 특허 포트폴리오 분석 가. 특허출원 점유율 및 증가율 분석을 통한 핵심원천기술 선정 연구개발이 지속적으로 이루어지고 있는 분야(1 사분면), 최근 각광받는 분야(2 사분면), 초창기( 도입기) 분야(3 사분면), 출원감소분야(4 사분면) 로 분석하여, 연구 개발 투자가 이루어져야 할 세부과제 도출에 이용한다. 한국 특허와 미국특허, 일본특허에서의 특허점유율에 따른 특허 증가율을 살펴 보면, 실시간 진공공정 진단 및 제어기술 분야가 특허 점유율이 상대적으로 높아 특허 출원이 활발한 것으로 나타났고, 반면 공정 오염원측정 및 저감기술과 스마트 형 배기시스템 진단 및 제어기술은 점유율이 낮은 것으로 나타난다. 한국특허의 점유율 및 증가율에 따른 포트폴리오 분석에 대해 살펴보면 진공공 정진단 분야는 1 사분면으로 지속적으로 특허 출원이 활발한 것으로 나타났으며, 공 정오염원 측정 및 배기시스템진단 분야는 특허 출원이 감소추세로 나타났다. 미국특허의 점유율 및 증가율에 따른 포트폴리오 분석에 대해 살펴보면 진공공 정진단 분야는 1 사분면으로 지속적으로 특허 출원이 활발한 것으로 나타났지만, 공 정오염원 측정 분야는 초창기 도입기술로, 배기시스템 진단 분야는 특허출원이 감 소추세에 있는 분야로 나타나고 있다. 1. 분석구간: 한국, 미국, 1996 ~2005( 출원년도) 2. X 축: 100%/ 기술분야 개수, Y 축: 분석구간의 연평균 증가율의 기하평균값 3. 분석의미: 1사분면- 지속적으로 특허출원이 활발, 2사분면- 최근 특허출원이 활발 3사분면- 초창기( 도입기) 기술, 4사분면- 최근 특허출원이 감소추세 그림 특허점유율 및 증가율에 따른 포트폴리오 분석 -42-

45 나. 기술 및 특허 수준 평가 기술수준평가방법은 해당 기술분야의 전문가에 의한 주관적 평가방법으로서, 향 후의 연구개발목표와 각각의 특허명세서에 기재되어 있는 기술내용을 비교한 결과, 즉 개발목표대비 특허의 기술적 수준 5) 을 1~10 level 로 평가한 값을 의미한다. 특허수준평가방법은 개별 특허들에 대해 특허수준평가를 위한 지표를 사용하였 으며 법적, 기술적, 상업적 관점으로 구분하여 도출한 값을 종합하여 평가한다. 법적관점은 특허의 등록여부, 권리존속기간, 청구항수를 이용하였고, 기술적 관 점은 발명자수를, 상업적 관점은 패밀리수(PFS, Patent Family Size) 를 평가의 Factor 로 사용하고, 특이사항으로 공정 오염원 측정 및 저감기술의 경우, 특허가 다출원되고 있지는 않으나 기술의 수준이 비교적 높은 것으로 나타났다. 반도체 산업이 해외 의존성이 높은 연유는 기반기술의 취약으로 인해 선점한 기 술이 부족하기 때문으로 판단되고, 진공공정진단 분야의 기술 및 특허 수준평가를 살펴보면 특허수준은 기준 보다 낮지만, 특허 수준은 높은 것으로 나타나고 있다. 그림 차세대 반도체 장비용 진공공정의 기술 및 특허 수준평가 기술수준평가는, 현재 적용기술( 스펙) 을 5 점, 본 과제를 통한 개발목표( 스펙) 에 근접한 기술을 7 점, 본 과제의 개발목표( 스펙) 보다 우수한 기술을 10 점으로 설정한 기준을 통하여, 기술전문가가 전체 특허 각각에 대하여 평가를 수행하였음. -43-

46 표 2-5. 차세대 반도체 장비용 진공공정의 기술/ 특허 수준 분석 소재원천 기술명 세부과제 순위 세부과제명 기술수준 평가 특허수준 평가 차세대 반도체 장비용 진공공정 원천기술 개발 1 실시간 진공공정 진단 및 제어기술 공정 오염원 측정 및 저감기술 스마트형 배기시스템 진단 및 제어기술 평균 다. 특허 포트폴리오 분석결과 실시간 진공공정 진단 및 제어기술 분야의 경우 특허 출원이 활발한 것으로 나 타났으며, 기술개발 목표수준에 비해 선행특허들의 기술수준6)이 비교적 낮은 것으 로 나타나 기술 경쟁력 확보가 용이할 것으로 예측이 되며, 특허수준7)은 특허 장 벽이 높아 기술개발 전 특허장벽을 형성하고 있는 선행특허들에 대한 면밀한 검토 가 필요할 것으로 사료된다. 공정 오염원 측정 및 저감기술 분야의 경우 특허 출원이 활발한 것으로 나타났 으며, 기술개발 목표수준에 비해 선행특허들의 기술 수준이 비교적 낮은 것으로 나 타났지만, 특허수준이 높고 기술개발 위험도가 두 기술보다 상대적 높아 기술 및 시장 경쟁력 확보를 위한 노력이 상대적으로 더 필요할 것으로 사료된다. 스마트형 배기시스템 진단 및 제어기술 분야의 경우 타 기술 분야들에 비해 선 행특허들의 특허수준이 낮아 기술의 권리화가 상대적으로 용이할 것으로 판단된다. 기술수준: 본 과제의 기술위원들이 평가한 목표기술. (Level 1~10) 특허수준: 특허의 권리화, 청구항수, 패밀리특허수, 발명자수의 지수를 통합적으로 평가하여, 특허 를 질적으로, 양적으로 평가함 -44-

47 2.3 결론 차세대 반도체 장비용 진공공정 원천기술 개발에 필요한 원천 요소기술은 32nm 급 이하 반도체 소자 제작용 청정 진공공정 진단 제어 기술, 차세대 반도체 공정에 적용 가능한 핵심 진공부품 원천기술, 최고수준의 진공 공정복합 기술, 원천기술 확보를 통한 장비 국산화율 향상 및 반도체생산 효율 향상 기술, Advanced Processing Control/Advanced Equipment Control (APC/AEC) 기술이며, 현재 반도체 제조공정의 대부분은(80%) 최첨단 진공장비를 이용하여 제작되고 있다. 따라서 지금까지 반도체 공정은 진공기술을 바탕으로 발전했다고 보아도 과언이 아니다. 하지만 국내 진공 산업기반은 매우 취약하여 64 억$ 에 달하는 반도체용 진 공 장비의 86% 를 수입에 의존하고 있다.(06 년 기준) 장비의 높은 수입의존도로 인 해 장비의 가격은 높게 형성되어 있으며, 소자업체의 장치 설치, 운용 또는 새로운 공정의 개발에 있어서 장비회사의 즉각적인 대응을 기대하기 힘든 실정이고, 또한, 장비의 높은 수입의존도는 국내 장비업체에 대한 불신으로 이어져 국내장비회사의 입지를 더욱 좁히고 있어 장비의 해외 의존도를 더욱 가속화시키고 있다. 따라서 반도체 산업의 낮은 기술 자립도를 극복하고 차세대 반도체 분야에서 최 고의 기술력을 확보/ 유지하기 위해서는 첨단 진공 공정 원천기술 확보가 필수적이 다. 최근 공정이 더욱 미세화 되면서 진공 공정 및 계측 시스템 정밀도 향상은 효 율 극대화로 연결되며 수율 향상에 직접적인 영향을 미치고 있다. 이에 따라 기존의 wafer to wafer 관리시스템이 아닌 단위공정 단계별 관리 시 스템으로 발전하고 있으며 단순한 공정진단/ 제어가 아닌, 공정 중의 문제를 예지함 으로서 문제를 원천적으로 차단할 수 있는 실시간 진공공정 원천기술의 개발이 더 욱 요구되고 있다. 차세대 반도체 장비용 진공공정 기술 과 관련하여 한국, 미국 및 일본의 특 허를 살펴 본 바, 전세계 차세대 반도체 장비용 진공공정 특허는 전체특허 중 일본 이 36%, 미국이 34%, 한국이 30% 를 차지하고 있으며, 한국, 일본, 미국, 특허 공보 모두 과거부터 최근까지 지속적인 증가세를 보이고 있는 것으로 나타났다. 또한, 포트폴리오 기본 모델에서 한국의 차세대 반도체 장비용 진공공정 기술은 발전단계에 있는 것으로 나타났다. 한국특허는 최근 들어 출원건수의 증가세가 다소 감소하고 있지만, 지속적으로 증가하고 있는 것으로 분석 되었고, 미국특허도 최근에 등록건수가 증가하고 있는 -45-

48 것으로 분석되었으므로, 양국 모두 발전기에 있는 것으로 나타난다. 미국은 특허건수, 영향력지수(PII) 및 기술력지수(TS) 등 양적, 질적 수준 평가 지표에서 1~2 위를 차지하는 등 높은 평가를 받으면서, 기술 경쟁력 종합 순위가 높 은 것으로 나타났으며, 일본은 영향력지수(PII) 순위, 기술력지수가 전반적으로 높 게 나타났고, 한국은 특허등록건수, 영향력지수(PII) 순위(00 년~07 년) 가 높아 일 본, 한국 모두 기술 개발에 대한 많은 투자가 이루어지는 것으로 나타났다. -46-

49 제3 장 반도체 특허판례 심층 분석 확대된 선출원에서 주지관용수단의 인정범위" 허 특허청 반도체심사과 김성희 사무관 (sungheekim@kipo.go.kr) 이별섭 사무관 (prolbs@kipo.go.kr) 3.1 검토 배경 확대된 선출원에 관련된 반도체 분야의 판례에 대하여 개괄적으로 살펴본 NEXT SEMICON" 4 회에 이어서, 확대된 선출원에서의 주지관용수단의 인정범위에 대하여 최근 판례를 중심으로 살펴보도록 한다. 기재 내용으로서, 우선 확대된 선출원의 입법취지, 적용요건, 국제출원에서의 특례, 동일성 판단의 방법에 대하여 개략적으 로 알아보며, 동일성 판단에 있어서 주지관용수단의 인정범위에 대하여 2007후4335 판결을 중심으로 구체적으로 검토해보도록 한다. 3.2 확대된 선출원의 개요( 특허법 제29조제3,4 항) 취지 특허출원발명이 신규성 규정 또는 본래의 선출원 규정에 직접 위반되지 아니함에도 불구하고 마치 이들 규정에 해당하는 것처럼 취급되어 특허를 받을 수 없게 되는 경우가 있다. 특허출원발명이 선출원된 타인의 특허출원 또는 실용신안등록출원의 최초명세서 또는 도면에 기재되어 있는 발명 또는 고안과 동일한 것인 경우 당해 특허출원을 한 후에 그 선출원이 출원공개 또는 등록 공고된 때에는 당해 특허출원 발명은 특허를 받을 수가 없다. 이와 같이 선출원 발명 또는 고안의 공표 이전에 된 후출원 발명을 선출원에 의하여 거절하는 경우가 있는데 이것을 확대된 범위 의 선출원 규정의 적용이라 한다. 특허법 제29조제3,4항은 후출원 발명에 대한 특 허금지영역을 선출원 명세서 중 특허청구범위 보다 더 넓은 명세서 또는 도 면 전체에 걸쳐 활용토록 한다는 점에서 후출원 발명이 여기에 포함되어서는 특허 를 받을 수 없다. 선출원의 최초명세서 또는 도면 전체에 선출원의 지위를 확대 인 정하는 이유는 출원공개제도 및 심사청구제도의 운영 등과 관련하여 파생되는 모순 이나 폐단을 방지함과 동시에 선출원자의 발명보호에 취지가 있다. 또한, 특허법은 새로운 기술사상을 공개한 자에게 그 대가로서 특허권을 부여하는 제도이므로 후출 -47-

50 원이 비록 선출원의 공개전에 출원되었다 하더라도 양 발명이 동일한 경우라면 그 후출원에 특허권을 부여할 필요한 없다. 왜냐하면, 후출원 발명을 공개하더라도 그 것은 이미 공개한 선출원 명세서의 기재발명과 동일한 발명을 중복 공개하는 결과 밖에 되지 않으므로 확대된 선출원 규정은 실질적으로 새로운 기술이 아닌 것을 규 제하는데의의가있다 확대된 선출원의 적용요건 가. 확대된 선출원 범위의 대상 발명 선출원의 지위에서 후출원을 거절할 수 있는 대상 범위는 선특허출원 또는 실용신 안등록출원시 그 출원서에 최초로 첨부된 명세서 또는 도면에 기재된 발명 또는 고안 이다. 이들 발명 또는 고안이 선출원에 의하여 청구범위 로 활용될 수 있 기 때문이다. 이처럼 선출원의 최초명세서 또는 도면에 기재된 발명 또는 고안만이 후출원 발명을 거절 할 수 있으므로, 선출원 당시의 명세서 또는 도면에 기재되지 아니하고 출원 후 보정에 의하여 추가된 발명 또는 고안은 선출원의 지위를 갖지 못하지만 최초명세서 또는 도면에 기재된 발명은 후일 보정에 의하여 삭제되어도 확대된 선출원의 지위를 갖는다. 나. 확대된 선출원 범위의 적용시기 선출원 대상의 발명 또는 고안을 근거로 후출원을 거절하기 위해서는 선출원이 특허출원인 경우 에는 출원공개 또는 등록공고 되거나, 선출원이 실용신안 등록출원인 경우에는 등록공고 되어야 한다. 출원공개 등이 됨으로써 선출원의 명세서 등에 기재되고 있는 발명 또는 고안이 비로써 공표되기 때문에, 그 공표 이 후 적용하도록 한다. 이와 같이 선출원이 출원공개 또는 등록공고될 경우 후출원은 거절되므로 선출원이 출원공개 등이 된 경우라면 공개 후 선출원이 취하 포기 무효 되더라도 후출원을 거절함에는 지장이 없지만, 선출원이 출원공개 등이 되기 전에 취하 등이 된 경우라면 후출원을 거절할 수 없다. 만일, 출원공개 전에 취하, 포 기, 무효 또는 거절결정된 선특허출원이 행정상의 착오로 출원공개 되었다면 그 출 원은 타출원으로서의 지위는 상실된다고 봄이 타당한바 후출원을 거절할 수 없다. 출원공개는 출원 당시의 최초명세서 또는 도면을 대상으로 하여 행하여지기 때문에 선출원의 공개 전에 선출원서의 최초명세서 등에 기재된 발명이 보정에 의하여 삭 제되었다 하더라도 그 삭제된 발명이 공개된 이상은 후출원 발명을 거절할 수 있 다. 삭제 대상 발명은 출원인에게 권리로서의 보호대상에서는 제외되겠지만 타 출 원에 대하여는 영향을 미치게 된다. 다. 특수한 출원의 경우 (1) 조약우선권 주장출원 조약에 의한 우선권 주장을 수반하는 특허출원 또는 실용신안등록출원이 본 규정에 -48-

51 의하여 선출원의 지위를 가지는 부분은 우선권주장의 근거인 제1국 출원명세서 또 는 도면이 아니라 우리나라에의 출원시에 최초로 첨부된 명세서 또는 도면이다. 우 선권 제도는 우리나라에 출원된 발명 등에 대하여 특허요건 등의 판단 시점을 제1 국 출원시까지 소급 적용하는 것이며, 우리나라의 출원 당시에 그 출원 명세서 또 는 도면에 기재되지 아니한 발명에 대하여 까지 우선권의 기초인 제1국 출원서에 기재되고 있다 하여 보호하는 제도는 아니다. (2) 분할 이중 출원 분할출원 또는 이중 출원은 분할 이중출원 당시에 최초로 첨부된 명세서 또는 도면 에 기재되어 있는 발명 또는 고안이 본 규정에 의한 선출원의 지위를 갖기 때문에 분할 이중출원의 기본이 되는 원출원서의 최초 명세서 등에 기재되고 있는 발명 등 이라 하더라도 분할 이중출원시의 최초 명세서 또는 도면에 기재되어 있지 않는 발 명 등은 원출원이 공개되지 아니하고 취하 등이 되어 출원절차가 종료된 이상 당해 분할 이중출원이 출원공개 등이 되어도 원출원의 최초 명세서 등에 기재되고 있다 는 사실만으로는 본 규정을 적용하여 타출원을 거절할 수 없다. 라. 특허법 제29조제3항의 단서 적용기준8) - 다음의 경우에는 특허법 제29조제3.4항의 타출원의 지위를 갖지 않음 (1) 당해 출원의 출원시의 발명자와 타출원의 발명자가 동일한 경우 1 당해 출원의 청구항에 기재된 발명의 발명자 및 타출원의 명세서등에 기재된 발명의 발명자는 원칙적으로 출원서에 기재된 발명자로 인정한다. 2 발명자가 공동발명자인 경우는 당해 출원 및 타출원의 발명자 전원이 표시상 완전히 일치할 것을 요한다. 그러나 표시상 완전히 일치하지 않는 경우에도 실질적으로 동일하다고 판단되면 발명자가 동일한 것으로 인정한다. 3 발명자가 표시상 완전히 동일하지 않을 경우에 출원인이 발명자가 동일하다는 사실을 입증하기 위 하여는 그 사실을 뒷받침할 수 있는 증거에 의하여 입증하 여야 한다. (2) 당해 출원시의 출원인과 타출원의 출원인이 동일한 경우 1 출원인 동일에 대한 판단은 당해 출원의 실제 출원시점에서 타출원과 당해 출 원의 출원서에 기재된 출원인의 동일 여부에 의하여 한다. 2 출원인이 2 인 이상인 경우에는 전원이 완전히 일치하여야 한다. 3 타 출원일과 당해 출원일 사이에 출원인의 개칭 상속 합병 등에 의하여 출원인이 기재상 일치하지 않을 경우에는 동일한 것으로 인정한다. 4 당해 출원이 분할출원 또는 이중출원인 때에는 당해출원의 소급일의 원 출원 8) 특허청, 심사지침서( 특허. 실용신안), 제2509 면~ 제2510면 -49-

52 일을 당해 출원의 출원일로 한다 국제특허출원 ( 특허법 제29조제4 항) 9) 타 출원이 국제출원 또는 결정에 의하여 특허출원으로 되는 국제 출원인 경우에 대 한 특허법 제29조제3항의 적용에 있어서는 타 출원이 통상의 출원인 경우에 비하여 다음과 같은 점에서 다르다. (1) 타 출원이 대한민국을 지정국으로 하는 국제출원인 경우 1 타 국제출원이 출원공개 또는 국제공개 되어 있을 것 2 당해 출원의 청구항에 기재된 발명이 국제출원일에 제출한 국제출원의 명세서 청구의 범위 또는 도면( 도면중 설명부분에 한 함) 및 그 출원번역문 또는 국 제출원일의 도면( 도면중 설명부분을 제외) 에 다같이 기재된 발명 또는 고안과 동일할 것 (2) 타출원이 특허법 제214조제4항 또는 실용신안법 제71조제4항에 규정하는 국제 출원일로 보는 날의 국제출원의 명세서 청구의 범위 또는 도면( 도면중 설명부 분에 한함) 및 특허법 제214조제2항 또는 실용신안법 제71조제2항의 규정에 의 하여 제출된 번역문 또는 국제출원일로 보는 날의 도면( 도면중 설명부분을 제 외) 에 다같이 기재된 발명 또는 고안과 동일할 것 (3) 타 특허 출원의 출원일 1 우선권주장이 없을 경우 국제출원이 수리관청으로부터 수리 10) 된 국제출원일이 각 지정국에서의 실제의 출원일이다( 특허협력조약 제11 조) ( 특허법 제199조제1 항). 2 우선권주장이 있을 경우 타 특허 출원이 파리조약에 의한 우선권주장을 수반하는 출원인 경우에는 제1국 출원의 명세서 또는 도면( 이하 출원의 최초 명세서 또는 도면 은 당초 명세 서 등 이라 함) 과 우선권주장수반출원의 당초 명세서 등에 공통으로 기재된 발명에 대하여는 제1 국 출원일을 타출원의 출원일로 인정한다. (4) 선출원의 대상범위 1 외국어로 된 국제특허출원 또는 국제실용신안등록출원 선출원의 지위를 유지할 수 있는 범위는 국제출원일에 제출한 명세서 청구의 9) 특허청, 심사지침서( 특허. 실용신안), 제2510 면~ 제2511면 10) 특허법은 국제출원에 대하여는 국제출원이 특허청에 도달된 날을 국제출원일로 인정한다( 특허협 력조약 제11 조). 즉, 도달주의를 채택하고 있다. -50-

53 2 범위 또는 도면과 이들 각 부분에 대한 국어로 된 번역문에 공통적으로 기재 된 발명 또는 고안이다. 국제출원일에 대하여는 비록 국제출원일에 제출된 원 문 명세서 등에 기재되어 있는 발명 또는 고안이더라도 국어 번역문에 기재되 지 아니한 발명 또는 고안은 우리나라에서는 국제출원일에 제출된 국제특허출 원 또는 국제실용신안등록출원의 명세서 등에 기재되지 아니한 것으로 본다. ( 특허법 제201조제4 항 관련) 국어에 의한 국제특허출원 등은 별도의 번역문 제출이 필요 없으므로 국제출 원일에 제출한 명세서 또는 도면이 선출원의 대상범위가 된다. (5) 적용시기 1 국제특허출원 또는 국제실용신안등록출원은 특허협력조약 제21조의 규정에 의 한 국제공개가 국제단계에서 행해지고 있지만 우리 법에 의한 국내공개( 특허 법 제207 조) 도 된다. 이와 같이 국제출원에 대하여는 국제공개와 국내공개가 각각 별개의 절차로 이루어지나 본 규정은 이들 공개 중 국제공개 후부터 적 용할 수 있다. 2 다만, 국제공개 후라 하여 후출원을 항상 거절할 수 있는 것은 아니며, 번역 문 교체가능기간( 국내서면제출 기간 내) 의 경과 후로써 제출된 번역문의 내용 이 확정된 후에 적용이 가능함에 유의하여야 한다.( 특허법 제201조제3 항) (6) 결정에 의하여 특허출원으로 되는 국제출원 특허청장의 결정에 의하여 특허출원으로 인정되는 국제출원( 특허법 제214 조) 은 국 제공개가 행해지지 아니하므로 이 출원이 선출원의 지위에서 후출원을 거절할 수 있기 위해서는 국내출원과 같이 출원공개( 특허법 제64조제1항 및 제207 조) 가 되어 야 한다. 이 경우 선출원의 대상범위는 원문명세서 등과 그에 상응하는 국어 번역 문에 공통으로 기재된 발명 등이 해당된다 확대된 선출원의 동일성 판단 가. 기본원칙 특허법 제29조제3 4항의 적용에 대한 판단은 당해 출원의 청구항에 기재된 발명 과 타출원의 최초출원시 출원서에 첨부된 명세서 또는 도면에 기재된 발명 또는 고 안( 이하 인용발명 이라 한다) 이 동일한가에 대한 판단이다. 나. 동일성 판단 절차 및 방법11) (1) 당해발명의 청구항에 기재된 발명을 인정한다. 명의 인정방법은 신규성 판단 과 동일하다. 이 경우에 청구항에 기재된 발 11) 특허청, 심사지침서( 특허. 실용신안), 2002, 제2512 면~ 제2517면 -51-

54 (2) 인용발명( 타출원의 명세서 등) 에 기재된 발명을 인정한다. 인용발명은 인용발명에 기재되어 있는 사항에 의하여 인정한다. 기재된 사항에 의한 인정시에는 타출원의 출원시의 기술상식을 참작하여 도출될 수 있는 사항 도 인용발명으로 인정한다. (3) 청구항에 기재된 발명과 인용발명을 대비하여 구성의 일치점과 차이점을 명확 히 한다. 이 경우에 2 이상의 인용발명을 조합하여 청구항에 기재된 발명과 대 비해서는 안된다. (4) 대비결과 청구항에 기재된 발명과 인용발명간에 구성의 차이가 없으면 청구항에 기재된 발명과 인용발명은 동일하다. 이 경우의 동일은 실질동일을 포함한다. 다. (1) (2) (3) 동일성 판단의 실체적 방법 동일성의 판단은 청구항에 기재된 발명과 인용발명을 발명의 구성을 대비하여 양자의 구성의 일치점과 차이점을 추출하여서 판단한다. 청구항에 기재된 발명과 인용발명의 구성에 차이점이 있는 경우에는 청구항에 기재된 발명은 동일한 발명이 아니며, 차이점이 없으면 청구항에 기재된 발명 과 인용발명은 동일한 발명이다. 청구항에 기재된 발명과 인용발명이 전면적으로 일치하는 경우는 물론 실질적 으로 동일한 경우에도 동일한 발명이다. 12) 라. 발명이 실질적으로 동일한 경우 (1) 구체적 내용 발명이 실질적으로 동일한 경우란 인용발명과 청구범위에 기재된 발명이 단순한 표 현의 상위, 단순한 효과의 인식의 상위, 단순한 목적의 상위, 단순한 구성의 변경, 단순한 용도의 상위, 단순한 용도 한정의 유무 및 실시예에 불가한 경우 등, 발명 의 사상으로서의 실질적으로 아무런 영향을 미치는 일이 없는 비본질적 사항( 부수 사항) 에 차이가 있는데 불과한 경우이다. 1 단순한 표현의 상위 단순한 표현의 상위란, 특허청구범위의 표현은 다르지만, 실질이 모두 동일한 것을 말하며, 단순한 카테고리의 상위도 역시 단순한 표현의 상위에 속한다. 판례 대법원 선고 93후1940, 양 발명이 동일하다 함은 그 기술적 사상이 전면적으 로 일치하는 경우는 물론이고 그 범위에 차이가 있을 뿐 부분적으로 일치하는 경우라도 그 일치하는 부분을 제외한 나머지 부분만으로 별개의 발명을 이루지 않는 한 양 발명은 동일한 발명이라 할 것이 다. -52-

55 2 단순한 효과의 인식의 상위 단순한 효과의 인식상위란, 두 가지의 발명을 비교했을 경우 구성이 동일하기 때문에, 사용에 있어 동일한 작용효과를 이루는 것인데, 단지 작용효과의 인 식에서 상위함에 불과한 것을 말한다. 3 단순한 목적의 상위 단순한 목적의 상위란, 구성이 동일하면서 목적이라는 주관적인 의도에서 상 위함에 불과한 것을 말한다. 4 단순한 구성의 변경 단순한 구성의 변경이란, 어떤 발명에 대하여 그 구성을 변경하여서 구성이 다른 발명으로 하였을 경우에 그 변경이 목적달성을 위한 구체화 수단으로서 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 채용될 수 있는 정도의 기술수단의 치환, 부가 또는 삭제 등에 해당하는 것이고 그 변경에 의 하여 발명의 목적 및 효과에 각별한 차이가 생기지 않는 경우를 말하며 단 순한 실용수단의 전환, 단순한 실용수단의 부가 또는 삭제, 단순한 재 료변환 또는 균등을 치환, 단순한 균등수단의 전환, 단순한 형상, 수 또는 배열의 한정이나 변경, 단순한 수치의 한정 또는 변경 등이 포함된 다. 5 단순한 용도의 상위 단순한 용도의 상위란 구성의 차이가 있는 2발명에 있어서 그 차이가 용도의 상위로서만 표시되어 있고, 그 용도의 상위가 타 구성으로부터 도출되는 용도 상호간의 상위에 부과한 경우를 말한다. 6 용도한정의 유무 단순한 용도한정의 유무란 구성의 차이가 있는 이 발명에 있어서 그 차이가 용도한정의 유무로서만 표시되어 있고 그 용도가 타 구성으로부터 당연히 도 출되는 용도의 부과한 경우를 말한다. 7 실시예에 불가한 경우 실시예란 특허청구범위에 기재된 발명을 구체화한 것이다. 따라서 어떤 발명이 타 발명에 더욱 조건, 한정 등을 부과함으로서 타 발명을 그 특허청구범위에 기재된 기술적 사항의 범위내에서 구체화한 관계에 있는 경우에는 어떤 발명은 타 발명에 대하여 실시예에 해당한 것으로 된다. 또한, 특허청구범위에 종속항으로서 기재될 수 있는 것은 여기에서 말하는 실 시예에 포함된다. -53-

56 (2) 관련 판례 1 대법원 선고, 84후30 판결 전후로 출원된 양 발명이 동일하다 함은 그 기술적 구성이 전면적으로 일치하 는 경우는 물론, 그 범위에 차이가 있을 뿐 부분적으로 일치하는 경우라도 그 일치하는 부분을 제외한 나머지 부분만으로 별개의 발명을 이룬다거나, 위 일 치하는 부분의 발명이 신규의 발명과 유기적으로 연결되어 일체로서 새로운 발명으로 되는 등의 특별한 사정이 없는 한 양 발명은 동일하다 할 것이고 비 록 양 발명의 구성에 상이점이 있어도 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 보통으로 채용하는 정도의 변경에 지나지 아니하고 발명의 목적과 작용 효과에 각별한 차이를 일으키지 아니하는 경우에는 양 발명은 역시 동일한 발 명이라 할 것이다. 2 특허법원 선고 98허4227 판결 명세서 전체의 기재에 비추어 구체적인 과제해결을 위한 해결방법이 실질적으 로 동일한 것으로 평가되는 경우에는 실용신안법 제4조제3 항의 동일 에 해 당하는데, 설계상의 작은 차이가 있음에 불과하다든가 주지관용 기술의 부가, 삭제, 전환에 불과하여 작용효과상 차이가 없는 경우 등에는 위와 같은 실질 적인 동일을 인정할 수 있다. 3.3 동일성 판단시 주지관용수단의 인정범위 실질적 동일의 여부를 판단함에 있어서, 앞서 살펴본 바와 같이, 법원은 주지관용 기술의 부가, 삭제, 전환에 불과하여 작용효과상 차이가 없는 경우에는 실질적 동 일을 인정할 수 있다는 입장을 견지하고 있다. 그렇다면 주지관용기술이 어느 정도 의 범위까지 인정될 수 있을 것인가에 대한 검토가 필요한 바, 특허출원 제 호에 대한 무효심판(2006당497), 심결취소소송(2006허11077) 및 대법 원판결(2007후4335 판결) 을 중심으로 확대된 선출원에서 동일성을 판단할 때 주지관 용수단의 인정범위에 대하여 살펴보도록 한다. -54-

57 3.3.1 본원발명의 개요 출원번호 : 발명의 명칭 : 분리형 이송 챔버 발명의 요약 o 종래의 기술 및 문제점 - 대형의 이송챔버를 일체형으로 제작하면 이송챔버가 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 재질이기 때문에 설계 및 제작이 용이하지 않고, 운송이 용이하지 않음 그림 3-1. 본원발명에서의 종래기술 기판 저장부(10), 로드락 챔버(20), 이송챔버(30), 공정챔버(42, 44, 46,48) 몸체(32), 덮개(38), 로드락 챔버 연결부(34), 공정 챔버 연결부(35) 등록 청구범위( 제 호) 청구항 1 덮개와 두개 이상의 몸체로 구성된 분리형 이송챔버. 청구항 2 제1 항에 있어서, 상기 덮개와 상기 두개 이상의 몸체가 서로 결합부재로 연 결되는 것을 특징으로 하는 분리형 이송챔버. 청구항 3 제1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 두개 이상의 몸체 중 하나는 육면체 형상 으로서, 상면에서 상기 덮개와 연결되고, 측면에서 다른 몸체와 연결되는 것을 특 징으로 하는 분리형 이송챔버. -55-

58 그림 3-2. 본원 발명의 이송 챔버 및 그 분해도 정정 공고된 청구범위 본원 발명은 이의신청 단계에서 특허권자측의 정정청구에 의하여 등록 청구항이 다 음과 같이 정정되었고, 이 사건의 무효심판 및 정정 무효심판에서 인용발명과의 비 교 대상이 되었던 청구항은 정정 공고된 청구항을 그 대상으로 하였다. 청구항 1. 상측의 제1 개구부와 적어도 하나의 측면에 제2개구부를 가진 제1 몸체와; 상기 제1 몸체의 상기 제1 개구부와 결합되는 덮개와; 상기 제1 몸체의 상기 제2 개구부와 결합되는 제3 개구부를 가지고, 상면부, 측면 부 및 저면부가 일체로 형성되고, 일체로 된 면들이 서로 연장되어 있는 제2 몸체 를 포함하는 분리형 이송 챔버 청구항 2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 몸체의 상기 제1 개구부와 상기 덮개는 제1 결합부재를 개재하여 결합하 고, 상기 제1 몸체의 상기 제2 개구부와 상기 제2 몸체의 상기 제3 개구부는 제2 결합부재를 개재하여 결합하는 것을 특징으로 하는 분리형 이송 챔버 청구항 3. 제1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체가 결합되는 이송챔버는 육각기둥 형상이며, 육면체 의 상기 제1 몸체와 2개의 삼각기둥의 제2 몸체로 구성되고, 상기 제2 몸체의 상면 부와 측면부 사이에는 어떠한 분리 결합가능한 결합부재의 구성이 배제되는 것을 특징으로 하는 분리형 이송 챔버 -56-

59 3.3.2 인용발명의 개요 공개특허 제 호( 자 출원 및 자 공개) o 발명의 명칭 : 진공처리장치용 진공챔버 o 우선권 주장 : 일본 호( 자 출원) o 발명의 요약 다각형의 프레임형 챔버본체(2) 와, 챔버 본체의 측면에 탈착가능하게 밀착 접합되는 다각형의 측면프레임(3a, 3b) 과 그 상부의 상판(5,8) 및 저판 등으로 진공챔버(1) 를 조립 및 설치하여 설치 후에도 사용자의 요구에 따라 크기나 형상을 유연하게 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 수송을 용이하게 하게 하도록 하는 진공처리장치용 진공챔버. 그림 3-3. 인용발명의 진공챔버 및 그 분해도 무효심판(2006당497) 가. 원고( 무효심판 청구인) 측 주장 o 기술적 구성에 차이가 있더라도 그 차이가 과제해결을 위한 구체적 수단에서 주 지 관용기술의 부가, 삭제 변경 등으로 새로운 효과의 발생이 없는 정도의 미세한 차이에 불과하다면 양 발명은 동일하다. o 제2 몸체에 불연속이 없고 볼트결합이나 오링 등의 결합부재에 의해 결합함에 있어 볼트로 접합하는 대신 용접에 의해 접합하는 정도는 당업자가 보통으로 채용할 수 있는 정도의 주지 내지 관용기술의 채용에 불과한 전혀 새로운 것이 아니며, 발 명의 동일성에는 영향을 주지 않는다. -57-

60 나. 피고( 특허권자) 측 주장 o 인용발명의 핵심은 운송의 곤란성을 해결하기 위해 챔버본체 및 측면프레임용 상 판/ 저판을 분할하고, 설치장소로 수송한 후 O 링을 통해 볼트로 접합한다. 결국, 가 능한 모든 부분들에 대하여 분리 구조를 채택하고 있다. o 이 건 등록특허의 제1 항 발명은 운반/ 수송의 편의 대신 진공상태 확보 측면( 기밀 성) 을 최우선 과제로 하고 있어 운반의 편의성 측면에서 제1항 발명은 인용발명 대 비 우수한 효과를 갖지 못하고, 이러한 효과 면에서 양 발명에 차이가 없다는 청구 인의 주장은 옳지 않다. o 선출원인이 독점적 권리를 부여받기를 포기한 것을 공공의 영역에 두려는 선원자 의 의사에 반하는 것과, 선원의 청구범위가 확정되기 전까지는 후원의 처리가 어렵 다는 절차상의 문제 해결이라는 확대된 선원의 취지에 비추어 볼 때, 인용발명의 명세서 또는 도면에 기재되어 있는 내용을 기초로 제1항 발명을 권리범위로 청구할 수 없다. 즉, 선출원인은 상판 및 저판이 일체형으로 제조될 수 있다는 발상 자체 를 전혀 못하였기 때문에, 청구 자체가 불가능하다. 만약, 보정으로 제1항 발명과 동일한 청구범위가 된다면 신규사항 추가에 해당한다. 다. 심판원의 판단( 무효심판 청구성립) (1) 사안의 쟁점 결합부재 없이 일체로 된 제2몸체 ( 이 건 등록발명의 기술적 특징 )와 분리된 상면, 측 면, 저면의 부재들을 결합부재를 통해 일체로 형성한 3각형 측면 프레임( 무효증거 의 기술적 특징 )의 동일 여부 ( 이 건 등록특허) ( 인용발명) 그림 3-4. 본원 발명과 인용발명의 비교 도면 -58-

61 (2) 구체적 판단 ( 전략) 양발명의 내용과 양당사자의 주장으로 미루어 볼 때, 일체 라는 구성은 진공 이라는 작용효과와 주로 관련이 되고, 분리 라는 구성은 운송 및 설 치의 편의 라는 작용효과와 주로 관련이 되는 것으로 일정부분 어느 한쪽을 위해 다른 쪽을 희생시켜야 하는 트레이드 오프 (trade off) 관계에 있는 것으로 인정되 고, 이 건 등록발명과 무효증거 모두 분리의 정도에 차이가 있긴 하나 종래에 일체 로 된 이송챔버를 여러 개의 부분 부재들로 분리하여 분리된 부재들을 결합부재를 통해 서로 결합하여 다시 일체로 함으로써 이러한 트레이드 오프 관계에 있는 구성 을 서로 조금씩 다르게 적용하고 있는 것으로 인정된다. 하지만, 분리 단위를 어느 정도로 세분화할 것인지 여부는 운송 및 설치 편의 와 진공 이라는 트레이드 오프 관계에 있는 작용효과들을 적절히 도출해 내기 위해 당업자가 보통으로 채용하여 적용하는 변경에 해당하는 것이라 할 수 있고, 이 건 등록발명의 기술적 특징이 무효증거의 기술적 특징에 비해 당업자가 예측할 수 없는 정도의 현저한 작용효과를 도출해 내고 있음을 인정할만한 명세서 기재나 피청구인측의 주장을 확인할 수 없는 이상, 그 작용효과에 있어 이 건 등록발명의 청구항1 과 무효증거는 격별한 차이를 일으키는 경우라고 할 수 없다. (3) 결론 전후로 출원된 양 발명이 동일하다 함은 그 기술적 구성이 전면적으로 일치하는 경 우는 물론 그 범위에 차이가 있을 뿐 부분적으로 일치하는 경우라도 그 일치하는 부분을 제외한 나머지 부분만으로 별개의 발명을 이룬다거나 위 일치하는 부분의 발명이 신규의 발명과 유기적으로 연결되어 일체로서 새로운 발명으로 되는 등의 특별한 사정이 없는 한 양 발명은 동일하다 할 것이고, 비록 양 발명의 구성에 상 이점이 있어도 그 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 보통으로 채용하는 정도 의 변경에 지나지 아니하고 발명의 목적과 작용효과에 격별한 차이를 일으키지 아 니하는 경우에는 양 발명은 역시 동일한 발명이므로 ( 대법원 선고 83 후30 판결 참조) 이 건 등록발명의 청구항1 은 무효증거와 동일한 것이다 심결취소소송(2006허11077) 판단 ( 청구 기각) o 제2몸체와 비교대상발명의 측면프레임은 그 상판과 저판의 결합방식이 용접결합 인지, 오링을 이용한 볼트결합인지 정도의 차이가 있을 뿐이고, 이송챔버와 같이 진공상태를 유지하여야 하는 장치에 있어서 진공상태가 유지되도록 밀봉하는 과제 -59-