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은진 이
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1 3D 프린팅 산업현황 및 특허동향 분석 이 봉 진 특허법인 신우 Patent Trend Analysis in 3D Printing Bong-Jin, Lee Shinwoo Patent & Law Firm, Seoul , Korea Abstract: 3D 프린팅이란 3차원 물체를 기존의 절삭가공 방식이 아닌 적층하는 방식으로 실물 제품을 찍어내는 프린 터 기술을 말한다. 3D 프린트는 기존 절삭가공 방식의 경우 복잡한 모형의 형상을 제조할 수 없는 한계점을 뛰어 넘어 제품 형상의 구현에 한계를 갖지 않는다는 장점을 가진다. 이하 본 보고서에서는 3D 프린팅과 관련된 간단한 기술개요, 국내외 국가 및 기업체들의 업체동향 그리고 최근 20년간 출원되어 출원공개 또는 등록공고된 특허건들을 대상으로 특허 4대 강대국인 한국, 미국, 일본, 유럽에서의 나라별 출원동향 및 다출원 기업의 특허출원 동향을 정량 적으로 살펴보는 데 초점을 맞추었다. 그리고 이러한 분석을 통하여 향후 국내 기업체 및 연구소들이 3D 프린트 관련 기술개발 및 사업화시 염두에 두어야할 점에 대한 전략적 제언을 첨부하였다. Keywords: 3D printer, 3D printing, Patent 1. 서 론 1) 3D 프린팅이란 3차원 물체를 기존의 절삭가공 방식이 아닌 적층하는 방식으로 실물 제품을 찍어 내는 프린터 기술을 말한다. 3D 프린트는 기존 절 삭가공 방식의 경우 복잡한 모형의 형상을 제조할 수 없는 한계점을 뛰어 넘어 제품 형상의 구현에 한계를 갖지 않는다는 장점을 가진다. 3D 프린팅 을 적용하는 기술은 현재 양산되고 있는 제품의 80%에까지 근접하고 있으며, 재료의 종류로는 플 라스틱, 파우더, 고무, 왁스, 금속, 나무, 종이 등 약 30가지 정도가 가능하다. 재료의 색상은 다양 한 색상을 지원하는 재료가 출시되고 있으며, 후 가공으로 도금 처리까지 가능한 특징을 가진다. 이 논문에서는 3D 프린팅 기술과 관련하여 국가 별, 업체별 동향과 최근 20년간의 특허출원동향을 분석하여, 3D 프린팅 관련 연구 및 사업화를 준비 하는 연구소와 기업체들이 염두에 두어야 할 점에 대하여 논하고자 한다. 2. 3D 프린터 분류 3D 프린팅은 CAD 프로그램으로 설계한 파일, 산업용 스캐너, 의료용 스캐너, 비디오 게임 등의 3차원 설계 데이터를 기반으로 실물 모형, 프로토 타입, 툴 및 부품 등을 인쇄하듯 만들어 내는 기술 이다. 3D 프린터의 유형은 사용하는 조형 재료의 형태에 따라 구분(액체 기반형, 분말 기반형, 고 체 기반형 등)하거나, 프린팅 방식에 따라 구분 (레이저 소결 적층 방식, 수지 압출 적층 방식, 박막 적층 방식, 잉크젯 적층 방식 등)이 가능 하다. 저자 ( KIC News, Volume 18, No. 1,

이하 본 보고서에서는 3D 프린팅과 관련된 간단한 기술개요, 국내외 국가 및 기업체들의 업체동향 그리고 최근 20년간 출원되어 출원공개 또는 등록공고된 특허건들을 대상으로 특허 4대 강대국인 한국, 미국, 일본, 유럽에서의 나라별 출원동향 및 다출원 기업의 특허출원 동향을 정량 적으로 살펴보는 데 초점을 맞추었다.

2 Table 1. 3D 프린터 유형 재료 형태 조형 방식 제품 예 액체 기반형 - 액체 형태의 재료 사용 - 레이저나 강한 자외선을 이용, 재료를 순간적으로 경화시켜 형상 제작 - 미국 3D Systems의 SLA 시스템 분말 기반형 - 미세한 플라스틱 분말(power), 모래, 금속 성분의 가루 등을 재료로 사용 - 분말 형태의 재료를 가열, 경화하여 조형, 재료 형태에 따라 접착제를 사용하는 시스템, 레이저를 사용하는 시스템 등이 있음 - 3D Systems의 SLA 시스템, 독일 EOS의 SLS 시스템 - 와이어(wire) 또는 필라멘트 형태의 재료 사용 - 필라멘트 등의 열가소성 재료를 열을 가해 녹인 후 노즐을 거쳐 압출되는 재료를 적층하여 조형 - 미국 stratasy의 FDM 시스템 고체 기반형 - 왁스(wax) 성질을 가진 패럿(작고 둥근 알 또는 공 모양의 알갱이)을 재료로 사용 - 재료를 헤드에서 녹여 노즐을 통해 분사 - Object사 Polyjet 시스템 - 마분지 같이 얇은 플라스틱 시트나 필름 형태의 재료 사용 - 플라스틱 시트를 접착하면서 칼을 사용해 절단 후 적층하여 조형 - 미국 Helisys의 LOM 시스템, 일본의 KIRA의 PLT 시스템 * 출처: 조형 재료 기반 3D 프린터의 분류, 뉴스다임, D 프린팅의 활용 현황 3D 프린팅 기술을 제품 제조에 적용함에 따라 제품 출시에 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있는 장 점을 가지고 있다. 이는 제품 개발의 최종 단계는 금형을 통하여 시제품을 만드는 것으로써, 3D 프 린터를 직접 설치하여 적용함에 따라 외주 제작으 로 인한 제조 시간을 단축할 수 있게 된다. 제품의 주기가 점점 짧아지는 가전 시장의 경우 신제품 출시 속도에 따라 기업의 경쟁력이 좌우되는데, 제품 제조에 3D 프린트를 적용하여 제조함에 따 라 기업 경쟁력을 갖게 된다. 또한 3D 프린팅 기술의 경우 오류에 따른 기업 의 비용을 크게 낮출 수 있는 장점을 가진다. 기존 에는 제품 개발 마지막 단계인 시제품을 제작하여 야만 제품의 디자인과 성능을 확인할 수 있게 된 * 출처: 3D 프린터가 쓰이는 업종, 홀러스어소시에이츠, 2011 Figure 1. 3D 프린팅 적용 분야. 46 공업화학 전망, 제18권 제1호, 2015

따라 접착제를 사용하는 시스템, 레이저를 사용하는 시스템 등이 있음 - 3D Systems의 SLA 시스템, 독일 EOS의 SLS 시스템 - 와이어(wire) 또는 필라멘트 형태의 재료 사용 - 필라멘트 등의 열가소성 재료를 열을 가해 녹인 후 노즐을 거쳐 압출되는 재료를 적층하여 조형 - 미국 stratasy의 FDM 시스템 고체 기반형 -

3 3D 프린팅 산업현황 및 특허동향 분석 Table 2. 3D 프린팅 적용 분야 산업별 적용 분야 전자 산업 항공 자동차 산업 개발 비용 절감 및 시간 단축 - 빠르고 저렴한 시제품을 제작해 개발 주기를 단축 - 시스코(Cisco)는 매주 평균 10건의 디자인과 시제품 개발 수행 직접 회로 생산(설게 제조방식의 변혁) - 고정밀도 산업에서 부식 절삭 방법 외에 3D 프린팅으로 직접 회로르 제작해 전 부품을 저렴하게 생산 모바일 스마트 기기 시장의 새로운 수요 창출 - 모바일 스마트 기기를 통한 손쉬운 3D 스캐닝, CAD, 3D 프린터 환경 보급으로 연관된 새로운 수요 창출 기대 전제제품을 완제품 형태로 제조 - 이미 실험실 단계에서는 전자회로, 안테나, 스크린 부품, 배터리 등이 제작이 가능(상업화 경쟁력이 관건) 의료 제약 산업 설계 및 시제품 제작 단계의 개방성 증대 - 3D CAD 디자인의 수정, 시뮬레이션 및 다양한 상호작용, 비전문가도 기존 디자인을 활용해 실제 항공기 제작 단일 구조 부품 제작 - 여러 가지 부품들이 복잡하게 구성되는 항공기 부품을 단일 구조로 제작, 조립 기간과 유지 보수 비용을 크게 개선 3D 스캔을 이용한 차량 점검 - 차량 전체의 정보를 빠르게 CAD 파일로 저장해 차량 점검 및 불량 정보를 발견 단종된 자동차 부품 및 고성능 부품 제작 - 실제 고속 주행이 가능한 자동차의 차체, 엔진, 주요 부품 제작, 단종된 자동차 부품도 언제든지 생산 교육 패션 산업 중요 수술 및 의료 교육에 사용 가능 - 중요 수술은 컴퓨터단층촬영으로 스캔한 데이터로 종양을 재현, 수술 전 충분한 연습을 통해 수술, 성공률을 높임 이공계 교육의 진화된 환경 제공 - 시제품 및 실험 교재를 학생 및 수업의 특성에 맞게 제작, 교육 보조재 비용 감소로 교육 기회 평등에 기여 KIC News, Volume 18, No. 1,

저렴하게 생산 모바일 스마트 기기 시장의 새로운 수요 창출 - 모바일 스마트 기기를 통한 손쉬운 3D 스캐닝, CAD, 3D 프린터 환경 보급으로 연관된 새로운 수요 창출 기대 전제제품을 완제품 형태로 제조 - 이미 실험실 단계에서는 전자회로, 안테나, 스크린 부품, 배터리 등이 제작이 가능(상업화 경쟁력이 관건) 의료 제약 산업 설계 및 시제품 제작

4 - 인공혈관, 조직, 세포 등을 제조할 수 있으며 구조물을 만든 뒤 인조혈관과 세포를 여러 겹으로 쌓아 인공장기를 배양할 수 있는 기술 실현 인공피부 뼈 관절 제작을 통한 재활 의료 - 평균 수명 연장으로 재활 의료 수요가 증가하면서 3D 프린 팅을 통한 재활 치료 증가 예상 수요자 중심의 교육 체계 패러다임 - 학교 중심 교육에서 벗어나 가정과 개방된 곳에서 3D 프린팅 을 통한 교육 콘텐츠를 얻을 수 있는 시스템 구축 디자인을 판매하는 구조로 재편되는 의류 산업 - 소비자가 직접 선호하는 디자인을 지정하면 업체가 3D 프린 팅으로 제작 판매 환자 중심의 맞춤형 제약 산업 등장 - 5년 내 환자의 신경조직 세포에 맞춘 의약품을 3D 프린터 로 제조, 처방전이 온라인으로 전송되어 집에서 조제되는 시 스템 등장 * 출처: 3D 프린팅 산업별 적용 분야, KT경제경영연구소, 2013 설계 개발 주기의 단축과 완전 자동화 달성 - 3D 프린팅을 통해 설계 개발 주기를 몇 개월 단위에서 몇 주로 단축 - 급변하는 패선 트렌드를 적시성 있게 반영 다. 이 경우 디자인의 오류 발생 시 다시 수정하여 재설계를 해야 하므로 엄청난 비용이 발생된다. 이에 반해 3D 프린팅의 경우 자유롭게 모델을 출 력하여 테스트하고 수정이 가능함에 따라 비용의 발생이 줄어드는 장점을 가져 다양한 분야에 적용 되고 있는 실정이다. 4. 3D 프린팅 산업 현황 4.1. 국외 3D 프린팅 산업현황 미국 컨설팅기관 홀러스어소시에이츠(Wohlers Associates)에 따르면 1998년부터 2012년까지 세 계 3D 프린터 누적 점유율에서 미국이 38%로 압 도적 1위를 차지하고 있는 것을 알 수 있다. 현재 3D 프린팅 산업의 중심이 되고 있는 미국 은 포스트 제조업 혁명에서 패권을 차지하기 위해 3D 프린팅의 성장에 활력을 불어넣고 있다. 오바 마 정부는 제조업 혁신 정책의 일환으로 2012년 8 월 오하이오 주에 민관공동혁신재단으로 3D 프린 팅 관련 연구소인 NAMII를 설립했고, 앞으로 15 개의 새로운 연구시설을 더 설립할 계획이다. 또 한 정부 3,000만 달러와 민간참여 컨소시엄 4,000 만 달러의 투자자금을 모아 3D 프린팅 기술 개발 을 지원하고 있다. EU 역시 2020년까지 GDP의 제조업 비중을 16%에서 20%로 늘릴 계획을 세웠으며, 대안으로 3D 프린팅을 언급했다. 저성장기조와 실업률 문제 를 해결할 견인차로 3D 프린터에 주목하고 있다. 영국 정부는 3D 프린팅이 항공에서 주얼리에 이르 기까지 다양한 산업에 영향을 미칠 수 있는 잠재력 을 가진 기술로 평가하면서 기술전략위원회를 통 해 700만 파운드(약 120억 원)를 투자하기로 했다. 2010년에는 영국 노팅엄대와 세필드대 등 3D 프 린터 연구센터를 만들어 관련 기술을 개발하고 있 다. 독일의 프라운호퍼 연구소는 20여 대의 3D 프 린터를 설치해 기술연구를 진행하고 있는데, 최근 국제 생명공학 전시회를 통해 세계에서 처음으로 3D 프린터로 만든 인공혈관을 공개하기도 했다. 중국은 에너지 절약, 자원 절감, 생산성 향상을 위한 대안 중 하나로 3D 프린팅을 주목하고 있다. 중국은 지난해 베이징에 주요 교육기관, 협회, 기 업 등이 참여한 3D 프린터 기술산업연맹 을 설립 해 산관학 협력으로 산업표준을 제정하고자 노력 하고 있으며 정부도 정책적 지원을 강화하고 있 다. 중국은 10개 도시에 3D 프린팅 혁신센터 건 립을 추진 중이다. 중국 쿤산에는 20여 개 3D 프 린터 개발회사와 연구소들이 밀집해 있다. 칭화대 학교 연구진이 만든 베이징타이얼은 2011년에만 3D 프린터 3,000만 대를 판매하며 세계 시장 점유 율 4%를 기록했다. 일본은 제조 산업 육성에 1조엔(12조 2,000억 원)을 투입하기로 결정한 가운데 정부와 기업, 대 학이 손잡고 차세대 3D 프린터 개발에 나선 상황 이다. 캐릭터, 피규어 등이 발달한 일본은 중소 3D 프린팅 회사를 중심으로 시장을 활성화하고 있다. 특히 일본은 의료분야에서 3D 프린팅 기술의 경 쟁력을 키우고 있다. 교토( 京都 )대학 ips세포연구 소와 도쿄대학은 인체에서 형상이 가장 복잡한 귀 48 공업화학 전망, 제18권 제1호, 2015

등장 * 출처: 3D 프린팅 산업별 적용 분야, KT경제경영연구소, 2013 설계 개발 주기의 단축과 완전 자동화 달성 - 3D 프린팅을 통해 설계 개발 주기를 몇 개월 단위에서 몇 주로 단축 - 급변하는 패선 트렌드를 적시성 있게 반영 다. 이 경우 디자인의 오류 발생 시 다시 수정하여 재설계를 해야 하므로 엄청난 비용이 발생된다.

5 3D 프린팅 산업현황 및 특허동향 분석 Table 3. 3D 프린팅의 변화 현재 수준 구분 수년 내 변화 반나절 하루 소요 (20 cm 3 조형물, 시간당 약 3 cm) 아크릴 등 플라스틱류 중심 제작 속도 재료 몇 분 1시간 다양한 재료 (스테인리스, 티타늄, 세라믹, 탄소섬유, 유리, 구리 등) 30 cm 3 박스 미만 크기 수십 m 3 가능 0.5 mm 0.01 mm 조형 해상도 정밀도 나노 스케일 정밀도 가능 * 출처: 3D 프린팅 현재와 향후 변화, 산업통상자원부, 2013 의 연골을 3D 프린터로 만든 다음 유도만능줄기 (ips)세포를 주입해 귀를 재생하는 연구를 시작했 다. ips세포와 3D 프린팅 기술을 재생의료에 활용 하는 것은 세계 처음이다 국내 3D 프린팅 산업 현황 국내 제조업계에서도 제품 개발주기 단축, 보안 성 강화 등을 위해 3D 프린팅 기술을 활용한 사례 가 증가하고 있다. 실제 IT (삼성전자, 엘지전자), 자동차(현대자동차), 건설(두산인프라코어), 완구 (손오공) 등의 분야에서 휴대폰, 주요 자동차 부품 등의 신제품 개발 시 활용한 것으로 보도된 바 있다. 이외 대학(서울대학교, 카이스트, 한국폴리텍대 학 등)은 물론 의료 분야(예, 치과 교정 장치 제작 등) 등에서도 활용되고 있다. 그러나 국내 3D 프린터 제품의 개발은 꾸준히 이루어지고 있으며, 해당 관련 특허건도 보유하고 있으나, 국내 시장의 경우 외국 제품이 장악하고 있는 실정이다. 이는 국내 기업 중 3D 프린터를 제품화하여 판매하고 있는 곳은 2011년 양산체제 를 구축한 캐리마가 거의 유일하나 판매 실적은 아직 미약한 수준이다 D 프린팅 시장 전망 3D 프린팅 기술은 오바마 대통령이 2013년 3D 프린터를 통한 제조업 혁명 을 미국 경제의 키워드로 만들어 전 세계의 이목을 집중시킨 바 있다. 이와 같은 발언으로 3D 프린트 산업은 녹색 * 출처: 전세계 3D 프린팅 시장 규모, 홀러스어소시에이츠, 2013) Figure 2. 세계 3D 프린팅 시장 규모. 에너지산업을 잇는 미국의 차기 핵심 산업으로 부 상하였다. 영국의 경제주간지 이코노미스트지를 비롯하여 몇몇 유력 매체들도 3D 프린팅 기술에 주목하고 있으며, 산업현장에서 주로 활용된 3D 프린터의 가정용 보급이 시작되면서 3D 프린터 시장은 급속히 성장하고 있다. 컨설팅기관 홀러스어소시에이츠에 따르면, 전 세계 3D 프린팅 시장 규모는 2013년 22억 달러 에서 2015년 37억 달러로 확대될 것으로 추정하 고 있으며, 2019년에는 133억 달러까지 확대될 것으로 예측하고 있다. 현재 전세계 3D 프린팅 시장에서 최종 완성품이 차지하는 비율을 20% 지만, 2020년에는 50%까지 늘어날 전망이고, 다 양한 산업과 개인 고객들의 수요가 늘어나면서 3D 프린팅 시장규모는 급속히 커질 것으로 전망 된다. KIC News, Volume 18, No. 1,

실제 IT (삼성전자, 엘지전자), 자동차(현대자동차), 건설(두산인프라코어), 완구 (손오공) 등의 분야에서 휴대폰, 주요 자동차 부품 등의 신제품 개발 시 활용한 것으로 보도된 바 있다. 이외 대학(서울대학교, 카이스트, 한국폴리텍대 학 등)은 물론 의료 분야(예, 치과 교정 장치 제작 등) 등에서도 활용되고 있다.

6 Table 4. 검색 DB 및 검색범위 자료 구분 국가 검색 DB 분석구간 검색범위 한국 특허공개 및 등록공고/등록 전체문서 공개 등록 특허 (특허출원일기준) 미국 일본 WIPS 현재 ( ) 특허공개 및 등록 전체문서 특허공개, 특허공개(공표), 특허공개(재공표), 및 등록 전체문서 중국 특허공개 및 등록 전체문서 Table 5. 검색식 및 로데이터 기술분야 검색식 국가 KR US JP EP 합계 3D 프린팅 ((3D* three-d (three-dimension) 3d 3차원) and (프링팅 프린트 printing print)) 1,369 2,326 1, ,158 Table 6. 국가별 유효데이터 기술분야 국가 KR US JP EP 합계 3D 프린팅 1,267 2, , 특허동향분석 3D 프링팅 기술은 산업, 의료, 및 가정용 제품 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 기술이며, 관련 국내외 지식재산권 동향 분석 내용은 아래와 같다 특허동향 분석의 개요 가. 분석대상 특허 검색 DB 및 검색범위 본 분석에서는 한국, 미국, 일본 및 유럽의 공개 /등록 특허를 분석 대상으로 하여, 각 기술 트리에 부합하는 유효특허를 추출하였고, 1995년 1월 1일 부터 2015년 현재까지 출원공개 및 등록된 특허를 분석 대상으로 하였다. 나. 검색식 및 로데이터 본 분석에서는 3D 프링팅 기술에 대한 핵심키 워드를 추출하여 검색식을 작성하였으며, 작성된 검색식을 WIPS DB에 적용하여 총 6,697건의 로 데이터를 추출하였다. 키워드를 이용한 검색식 작성시 중요 특허를 누 락시키지 않도록 하기 위하여 외래어나 외국어, 동의어 및 유사어, 단복수, 변화형, 하이픈(-), 절단 자(*) 등 여러 가지 표현을 고려하여 작성하였다. 다. 유효데이터 국제특허분류, 발명의 명칭, 요약 및 특허청구 범위를 참조하여 총 5,158건의 로데이터에서 노이 즈에 해당되는 건을 제거하는 방식을 통해 총 4,724건의 유효데이터를 추출하였으며, 국가별 연 도별 출원건수는 Table 6과 같다. 라. 특허기술동향조사 분석 방법 특허기술 Landscape에서는 조사대상국인 한국, 미국, 일본 및 유럽에서의 주요시장국 기술 개발 활동 현황, 주요 시장국 내/외국인 특허 출원 현황, 주요 시장국 연도별 내외국인 특허출원 현황, 구 간별 출원 인수와 출원 건수의 증감 정도의 분석 50 공업화학 전망, 제18권 제1호, 2015

검색식 및 로데이터 기술분야 검색식 국가 KR US JP EP 합계 3D 프린팅 ((3D* three-d (three-dimension) 3d 3차원) and (프링팅 프린트 printing print)) 1,369 2,326 1,146 317 5,158 Table 6.

7 3D 프린팅 산업현황 및 특허동향 분석 Table 7. 연도별 출원건수 행 레이블 KR US JP EP 총합계 총합계 1,267 2, ,724 을 통한 기술 시장 성장단계 등의 분석을 통해 국 가간 기술 경쟁력 현황을 분석하였다. 또한, 상위 Top 10의 다출원인 도출을 통하여 주요 경쟁자 현황 및 IP로 본 주요 시장국을 분석 하고, 주요 경쟁자들의 최근 3년 증감률을 통해 주 요 경쟁자들의 최근 기술 개발 상황과 전도성 고 분자의 신규 시장 진입자를 파악하였으며, 상위 Top 10 경쟁자들의 연도별 기술개발 현황을 살펴 보았다. [Table 3-4]에 제시된 출원건수에서 국가별 출 원건수 점유율을 그림으로 표시하면 Figure 3과 같다. Figure 3. 국가별 출원건수 점유율. KIC News, Volume 18, No. 1,

100 37 16 207 2004 47 163 50 14 274 2005 67 143 40 14 264 2006 51 167 45 11 274 2007 61 208 35 19 323 2008 78 171 50 19 318 2009 76 141 56 13 286 2010 141 179 97 19 436 2011 163 205 96 17 481 2012

8 Figure 4. 연도별 전체 특허출원 동향 특허기술동향분석 가. 주요시장국 연도별 특허동향 본 조사기술 관련 주요 출원국의 전체 특허출원 건수 동향을 Figure 4에 나타내었다. 3D 프린팅 기술 분야 특허 검색 결과, 해당 관 련 기술 분야의 특허는 2000년을 기점으로 꾸준한 성장곡선을 보인다. 이는 3D 프링팅 기술 관련 기 기의 상용화 및 보급형 제품이 출시되고, 기존 산 업용 샘플 위주로 찍어내던 기술에서 시계, 신발, 휴대전화 케이스, 자동차 부속품까지 3D 출력이 가능한 기술이 개발되어 발전하는 시기와 일치하 나, 2010년 이후 최근까지 특허 출원 감소세를 보 이고 있다. 3D 프린팅 관련 기술은 2010년을 기점으로 감 소세를 보이고 있으나, 올해 2015년 가장 주목받 는 IT 기술로 선정되어 해당 관련 기술의 연구 및 개발이 지속적으로 이루어질 것으로 전망되며, 세 계적인 시장조사업체인 가트너 는 3D 스캐너 및 디자인 도구 관련의 발전으로 3D 프린팅 기술이 단기 제조 분야를 포함해 건설, 엔지니어링, 토목, 의료 분야 등으로 확대될 것으로 전망함에 따라 3D 프린팅 관련 특허는 향후에도 지속적으로 출 원될 것으로 전망된다. 특허 문헌은 특허출원 후 1년 6개월이 경과한 후에 출원 관련 정보가 공개되므로, 2013년 이후 의 일시적인 감소세는 미공개 특허출원이 공개되 는 시점에 다시 회복될 것으로 판단된다. Figure 5에는 한국, 일본, 미국, 및 유럽의 개별 국가에서의 본 조사기술 관련 특허출원 건수 동향 을 나타내었다. Figure 5에 제시된 해당 국가에서의 특허출원 건수 동향을 보다 상세하게 Figure 6에 나타내었다. 각 주요 시장국별 특허출원동향을 살펴보면, 3D 프린팅 기술 관련 특허 출원은 미국에서 가장 활발하게 이루어지는 것을 알 수 있다. 한국 및 일 본 시장국에서는 2000년을 기점으로 특허 출원의 증가세를 보이고 미국 및 유럽에서는 증가세와 감 소세가 반복되는 것을 알 수 있으나, 주요 시장국 모두 2010년 이후 출원 감소세를 보이는 경향을 나타낸다. [KIPO] 한국의 경우 2000년을 기점으로 증가세 를 보이다가 2010년 가장 많은 특허 출원을 한 것 을 알 수 있으나, 그 후 특허 출원 건수가 감소하 는 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. [USPTO] 미국의 경우 관련 분야의 특허출원이 가장 많은 것을 알 수 있으며, 증가세와 감소세를 52 공업화학 전망, 제18권 제1호, 2015

3D 프린팅 관련 기술은 2010년을 기점으로 감 소세를 보이고 있으나, 올해 2015년 가장 주목받 는 IT 기술로 선정되어 해당 관련 기술의 연구 및 개발이 지속적으로 이루어질 것으로 전망되며, 세 계적인 시장조사업체인 가트너 는 3D 스캐너 및 디자인 도구 관련의 발전으로 3D 프린팅 기술이 단기 제조 분야를 포함해 건설, 엔지니어링, 토목, 의료

9 3D 프린팅 산업현황 및 특허동향 분석 Figure 5. 국가별 특허출원 동향. Figure 6. 주요 시장국별 연도별 특허출원 동향. 반복적으로 보이다가 최근 소폭 감소하는 경향을 보이는 것을 알 수 있다. [JPO] 일본의 경우 2000년을 기점으로 꾸준한 특허를 출원하다가 2009년 가장 많은 특허 출원을 한 것을 알 수 있으나, 다시 감소하는 경향을 나타 낸다. KIC News, Volume 18, No. 1,

[JPO] 일본의 경우 2000년을 기점으로 꾸준한 특허를 출원하다가 2009년 가장 많은 특허 출원을 한

10 Figure 7. 주요 시장국 내 외국인 특허출원건수 현황. [EPO] 유럽에서는 3D 프린팅 관련 특허 출원이 미미한 것을 알 수 있으며, 증가세와 감소세를 반 복적으로 나타내는 경향을 보이는 것을 알 수 있다. 나. 주요시장국 내 외국인 특허출원현황 주요 시장국별 전체 출원건수 중 내외국인 특허 출원건수 비율을 Figure 7에 나타내었다. 출원국가별로 내 외국인에 대한 출원 동향을 살펴보면, 한국, 미국 및 일본의 경우 내국인 출원 비율이 외국인 출원비율보다 높은 것을 알 수 있 으며, 유럽의 경우 내국인보다 외국인의 출원비율 이 높은 것을 알 수 있다. 한국, 미국 및 일본의 경우 자국 내에서 다수의 기업들이 본 조사대상기술과 관련하여 R&D에 많 은 투자를 하고 있는 것으로 볼 수 있으며, 유럽의 경우 상대적으로 외국인의 출원 비율이 높음에 따 라 자국에 의한 특허 출원보다는 외국 출원인에 의한 특허 출원이 많은 비중을 차지하고 있어, 외 국인에 의해 자국 시장이 잠식될 가능성을 가지고 있다. Figure 8에서는 주요 4개국에서의 해외출원인 수에서 어느 나라 출원인수가 많은지를 나타내 었다. [KIPO]에 출원한 외국인 중에서는 JP 출원인이 46%, US 출원인이 19%, NL 출원인이 9%의 비중 으로 나타나 한국 시장에 진출하는 외국 출원인 가운데 JP와 US가 가장 활발한 것을 알 수 있다. [USPTO]에 출원한 외국인 중에서는 JP 출원인 이 29%, IE 출원인이 13%, DE 출원인이 12%의 비중으로 나타나 미국 시장의 경우에는 JP 출원인 이 가장 활발하게 출원을 진행하고 있는 것을 알 수 있다. [JPO]에 출원한 외국인 중에서는 US 출원인 64%, KR 출원인 18% 및 기타 출원인 18%의 비 중을 나타내고 있으며, 일본의 경우 US 출원인의 비중이 절반 이상을 차지하고 있는 것을 알 수 있 어 US 출원인이 일본 시장을 타겟으로 하고 있는 것으로 예측할 수 있다. 54 공업화학 전망, 제18권 제1호, 2015

한국, 미국 및 일본의 경우 자국 내에서 다수의 기업들이 본 조사대상기술과 관련하여 R&D에 많 은 투자를 하고 있는 것으로 볼 수 있으며, 유럽의 경우 상대적으로 외국인의 출원 비율이 높음에 따 라 자국에 의한 특허 출원보다는 외국 출원인에 의한 특허 출원이 많은 비중을 차지하고 있어, 외 국인에 의해 자국 시장이 잠식될 가능성을 가지고 있다.

11 3D 프린팅 산업현황 및 특허동향 분석 Figure 8. 주요 시장국 외국출원인 국가 분석. [EPO]에 출원한 외국인 중에는 US 출원인이 63%, JP 출원인이 25%, KR 출원인이 3%의 비중 으로 차지하고 있는 것을 알 수 있으며, 일본의 경 우 US 출원인이 가장 활발하게 출원을 진행하고 있는 것을 알 수 있다. 다. 기술시장 성장단계 파악 기술 시장 성장 단계를 파악하기 위한 본 그래 프는 주요 4개국 기술의 위치를 포트폴리오로 나 타낸 것으로써, 전도성 고분자 관련 기술개발 분 야에서 각 국가별로 어떤 발전 모습으로 발전하고 있는지에 대한 특허 포트폴리오를 분석하였다. 3D 프린팅 기술 관련 분야는 주요 출원국 4개 국에서 성장세를 보이다가 잠시 쇠퇴하는 쇠퇴기 를 보이는 것을 알 수 있다. [KIPO]의 경우 출원건수와 출원인수가 꾸준하 게 증가하다 최근 6구간인 (2012년 2014년)에서 는 감소하는 경향을 보이고 있으나, 6구간은 미공 개 특허 출원이 존재하는 구간임에 따라 감소하 는 경향에 영향을 미치는 것을 예측할 수 있다. [USPTO]의 경우 포트폴리오 1구간(1995년 1998 년) 4구간(2006년 2008년)까지는 출원인수와 출원건수가 증가하는 경향을 보이고, 5구간(2009 년 2011년)에서는 성숙기를 보이다가 최근에서 잠시 쇠퇴하는 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. [JPO]의 경우 출원건수와 출원인수가 전 포트폴리 오 전 구간에 걸쳐 감소하는 경향을 보이다가 5 구간(2009년 2011년)에서 증가하는 경향을 나 타내었으나 최근 6구간(2012년 2014년)에서 다 시 감소하는 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한 6구간(2012년 2014년)에서는 출원건수 와 출원인수가 감소하는 것을 예상할 수 있으나 최근 미공개 특허 출원건의 존재로 인하여 감소 세 경향을 갖는 것을 예측할 수 있다. [EPO]의 경 우 2구간(1999년 2002년)에서 감소하는 경향을 나타내었으나 이후 다시 증가하는 경향을 나타내 KIC News, Volume 18, No. 1,

3D 프린팅 기술 관련 분야는 주요 출원국 4개 국에서 성장세를 보이다가 잠시 쇠퇴하는 쇠퇴기 를 보이는 것을 알 수 있다.

12 Figure 9. 특허 포트폴리오 설명. Figure 10. 주요 시장국 기술시장 성장단계. 1구간: 1995년 1998년, 2구간: 1999년 2002년 3구간: 2003년 2005년, 4구간: 2006년 2008년 5구간: 2009년 2011년, 6구간: 2012년 2014년 56 공업화학 전망, 제18권 제1호, 2015

13 3D 프린팅 산업현황 및 특허동향 분석 Figure 11. 주요 시장국 출원인 TOP 10. Table 8. 다출원인 TOP 10 순위 출원인 출원인 국적 주요 IP시장국(건수, %) EP JP KR US 총합계 1 3D SYSTEMS US 엘지전자 주식회사 KR SAMSUNG KR FUJIFILM CORP JP MICROSOFT CORPORATION US SONY CORP JP PANASONIC CORP JP 한국전자통신연구원 KR CANON INC JP HITACHI LTD JP KIC News, Volume 18, No. 1,

0 135 3 SAMSUNG KR 1 0 110 0 111 4 FUJIFILM CORP JP 0 69 0 0 69 5 MICROSOFT CORPORATION US 1 0 0 68 69 6 SONY

14 Table 9. 다출원인 TOP 10 는 것을 알 수 있다. 최근 6구간(2012년 2014년) 에서는 최근 미공개 특허건이 존재함에 따라 다소 감소하는 경향에 영향을 미쳤을 것으로 예측할 수 있다. 라. 주요 시장국 다출원인 분석 주요 시장국에서의 다출원 10위 권 내 있는 출 원인을 Figure 11에 나타내었다. 경쟁자 Landscape Top 10 출원인을 살펴보면, 미국 국적의 3D SYSTEMS가 1,142건(64%)으로 전체 출원건수의 50% 이상의 비율을 차지하여 전 체 출원인 중 특허 출원 점유율 1위를 차지하였으 며, 그 뒤를 이어 한국의 엘지전자 주식회사 135 (8%), SAMSUNG이 111건(6%)의 비율로 한국 출 원인도 상위권에 포함되어 2위 및 3위를 차지하고 있는 것을 알 수 있다. 경쟁자 TOP 10 출원인의 경우 한국 출원인인 엘지전자 주식회사(2위), SAMSUNG (3위) 및 한 국전자통신연구원(8위)을 차지하고 있어 한국의 경우 3D 프린팅 기술 개발 관련 연구 및 개발을 활발히 하고 있는 것으로 예측할 수 있다. 58 공업화학 전망, 제18권 제1호, 2015

경쟁자 Landscape Top 10 출원인을 살펴보면, 미국 국적의 3D SYSTEMS가 1,142건(64%)으로 전체 출원건수의 50% 이상의 비율을 차지하여 전 체 출원인 중 특허 출원 점유율 1위를 차지하였으 며, 그 뒤를 이어 한국의 엘지전자

15 3D 프린팅 산업현황 및 특허동향 분석 경쟁자 TOP 10 출원인의 경우 개인 출원인이 포함되어 있지 않으며, 대부분 기업체 및 대학 연 구소를 중심으로 관련 기술이 활발히 연구되고 특 허출원되고 있는 것으로 분석된다. 다출원 TOP 10 출원인으로, 3D SYSTEM, 엘 지전자 주식회사, SAMSUNG, FUJIFILM CORP, MICROSOFT CORPORATION의 미국, 한국, 및 일본 기업체가 조사되었다. 다출원인으로 조사된 3D SYSTEMS의 경우 현 재 3D 프린팅 시장에서 특허 주요 출원국을 대상 으로 다수의 패밀리특허를 출원하여 관리하고 있 는 것을 알 수 있으며, 그 외의 출원인의 경우 자 국에서 특허를 출원하여 자국내 시장을 타켓으로 하고 있는 것을 알 수 있다. 다출원 TOP 10 출원 인의 년도별 출원건수는 Table 9와 같다. 경쟁자 TOP 10 출원인 중 3D SYSTEMS는 2000년을 기점으로 꾸준하게 출원건수가 증가하 는 경향을 보이다 2010년을 기점으로 소폭 감소하 는 경향을 보이는 것을 알 수 있으며, 2위 출원인 인 한국의 엘지전자 주식회사는 1995년부터 특허 출원을 진행한 것을 알 수 있으나, 2000년 이후 해 당 관련 특허 출원을 거의 보이지 않았으며, 3D 프 린팅의 기술 관련 기기의 상용화 및 보급화기 이루 어진 2010년을 기점으로 다시 특허 출원을 진행한 것을 알 수 있다. 또한 3위 기업인 SAMSUNG의 경우 1995년부터 미미한 건수이지만 지속적으로 특허를 출원하고 2010년을 기점으로 특허출원건 수가 증가하는 것을 알 수 있으며, 최근 2010년 이 후 출원이 둔화되고 있는 것을 알 수 있다. 체 조직 분야까지 적용되어 프린트를 할 수 있는 기술을 확보하고 있으며, 차 후 의료 수술 시 위험 부담이 있는 고난이도의 성형 수술, 의수 의족과 같은 의술에 3D 프린팅 기술이 확대될 전망이며, 단기 제조 분야를 포함하여 건설, 엔지니어링, 토 목, 의료 등으로 더욱 확대되어 적용될 것으로 전 망하고 있다. 따라서 3D 프린팅 기술의 경우 새로운 용도발 명으로 그 적용 가능분야가 지속적으로 확대됨에 따 라 관련 연구 개발 및 이를 권리화하고자 하는 경향 으로 특허 출원건수가 더욱 증가할 것으로 예상되 며, 특히 가장 많은 특허를 보유한 3D SYSTEMS 특허에 대한 심층분석이 필요하며, 사업화를 위하 여 관련 특허권자들의 특허권리범위에 대한 전수 분석을 통하여 특허 관련 분쟁을 미연에 방지하거 나 특허침해를 회피할 수 있는 기술개발전략이 바 람직한 것으로 사료된다. 참 고 문 헌 1. 뉴스다임, 2013, 조형 재료 기반 3D 프린터의 분류. 2. 홀러스어소시에이츠, 2011, 3D 프린터가 쓰이 는 업종. 3. KT경제경영연구소, 2013, 3D 프린팅 산업별 적용 분야. 4. 산업통상자원부, 2013, 3D 프린팅 현재와 향 후 변화. 5. 홀러스어소시에이츠, 2013, 전세계 3D 프린팅 시장 규모. 6. 맺음말 3D 프린팅 기술은 디지털 디자인 데이터를 이 용하여 특수 소재를 적층하는 방식으로 3차원 물 체를 인쇄하듯 만들어내는 기술로서, 기존 물건을 제조하기 위해 재료를 잘라내거나 금형을 만들어 주조할 필요가 없는 장점을 가진다. 이러한 3D 프린팅 기술은 신발, 안경테뿐만 아 니라 악기, 카메라와 렌즈, 자동차, 의료분야의 생 이 봉 진 2001 한양대 공과대학교 응용화학 공학부 학사 2002 유미특허법인 2003 현재 특허법인 신우 대표 변리사 KIC News, Volume 18, No. 1,

다출원인으로 조사된 3D SYSTEMS의 경우 현 재 3D 프린팅 시장에서 특허 주요 출원국을 대상 으로 다수의 패밀리특허를 출원하여 관리하고 있 는 것을 알 수 있으며, 그 외의 출원인의 경우 자 국에서 특허를 출원하여 자국내 시장을 타켓으로 하고 있는 것을 알 수 있다. 다출원 TOP 10 출원 인의 년도별 출원건수는 Table 9와 같다.

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<4D6963726F736F667420576F7264202D204954B1E2C8B9BDC3B8AEC1EE2DB0ADB9CEC8A3> IT 기획시리즈 3D 프린팅 산업 동향 1) 강민호 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위원 gcwang@kisti.re.kr 박종규, 박세환 한국과학기술정보연구원 1. 서언 2. 3D 프린팅 기술개발 동향 3. 3D 프린팅 특허성 관련 이슈 4. 3D 프린팅 글로벌 시장 동향 5. 결언 1. 서언 3D 프린팅 기법을 이용한 제품제조 기술의 기본