타이어의국내특허출원동향및국내주요업체의특허출원분석 임형택조사분석 2 팀 I. 서론현재전세계는자동차 13만대시대에접어들면서타이어시장도성장하고있으며, 수출도증가하고있는시점에있다. 우리나라는금호타이어와한국타이어가양대산맥을이루며타이어시장을이끌고있으며, 세계에공장건설과타이어수출을하고있다. 이에세계의타이어업체들을알아보고, 국내출원된타이어특허의별출원건수, 와의특허출원건수의비교및국내출원과외국출원을비교하며, 한국타이어와금호타이어의특허출원을비교하여타이어의특허출원의동향을파악하고자한다. II. 본론 1. 타이어업체 전세계적으로많은타이어업체들이있으며, 국제화시대에발맞추어많은기업들이해외진출을통하여, 활로및성장을하고있는추세이다. 우리나라의한국타이어와금호타이어도이에발맞추어세계로진출하고있으며, 한국타이어는중국가흥공장을완공하여연간 42만본의타이어를생산하고있으며, 중국의청강타이어의경영권을인수, 생산라인을증가하여연간 58만본의타이어를생산할수있는강소공장을설립하고있다. 금호타이어는중국에금호남경타이어, 금호천진타이어등의 2개의합작법인을설립하였으며, 최근중국장춘타이어의생산설비를인수하여중국에서만연간 9만본의생산능력을보유하게될것으로예측되고있다. 구분업체명 국제적인타이어업체 ( 해외지사를가지고있는업체 ) 국내타이어업체 미국타이어업체 유럽타이어업체 동남아및기타지역타이어업체 미쉐린 ( 프랑스 ), Bridgestone( 미국 ), Goodyear( 미국 ), CONTINENTAL( 미국 ), SUMITOMO( 일본 ), Kelly Springfield (Good -year Group, 미국 ), TOYO Tire( 일본 ), Yokohama( 미국 ), Pirelli tire( 이탈리아 ), Dunlop tire( 영국 ), Hankook( 한국 ), Kumho( 한국 ) 한국타이어, 금호타이어, 넥센타이어 ( 이상타이어생산업체 ), 흥아타이어, 동아타이어공업, 태한타이어, 대호타이어, 신흥 ( 이상재생타이어및자동차용튜브생산업체 ) Avon USA, Carlisle Tire, Continental USA, Denman Tires, Hercules Tire, Nitto Tires, Titan International, Twin-Tires, Vogue Tyres Airboss( 영국 ), Matador( 슬로바키아 ), Metzeler( 독일-오토바이용 ), Nokian( 핀란드 ), Nokian USA( 핀란드-미국지사 ), Tigar( 유고슬라비아 ), Tofan Group( 루마니아 ), Trelleborg( 스웨덴-농경용 ), Van Leeuwen( 네델란드-산업용 ), Viking Tyres( 영국 ), Vredestein Greece( 그리스 ), Xuzhhou Haipeng(Web site of the Armour Tires brand), Dynamic Tyre Factory( 불가리아 ) Apollo Tyres( 인도 ), Balkrishna( 인도 ), Birla Tyres( 인도 ), Ceat Ltd( 인도 ), MRF Tyres ( 인도 ), Brisa( 터키 ), Lassa( 터키 ), Mega-T( 이스라엘-산업용타이어 ), Cheng Shin( 대만 ), Federal Tires( 대만 ), Hebei Tyre Co( 중국 ), Inoue Rubber( 태국 ), Maxxis( 대만 ), Nankang( 대만 ), Silverstone( 말레시아 )
2. 기술개요 2-1. 타이어형상, 구조부분 명칭역활 트래드 (Tread) 스틸벨트 (Steel Belt) 보강캡플라이 (Capply) & 벨트쿠션 (Belt Cushion) 카카스 (Carcass) 비드 (Beed) 사이트월 (Side Wall) 인너라이너 (Inner Liner) 지면과접촉하는부분으로자동차의구동력및제동력을노면에전달한다. 트레드는내마모성, 내커팅성 (Cutting), 내크랙성 (Crack), 저연비성, 내발열성등의기능을지니고있다. 타이어의패턴및고무배합물과함께성능에큰영향을미치는부위로노면접지력, 핸들링등의성능을조절하는주요요소이다. 스틸벨트부위는스틸와이어 (Steel Wire) 의강력성및내부식성이유지되어야하며와이어의밀도유지, 코팅고무와의접착력등이필요로한다. 보강캡플라이벨트끝부위층간전단응력을감소시켜벨트간의분리를방지하기위해내열성의고무를삽입하며벨트쿠션은고속주행시원심력및벨트변형으로인한벨트층간의분리를방지하며고속내구성을향상시키기위해나일론계의보강코드지를삽입한다. 레이온과폴리에스터로만들어지는카카스는타이어의골격을이루는뼈대역할을하며인너라이너와함께공기압을유지하여외부로부터부가되는하중을지지하는역할을한다. 에이팩스 (Apex) 와비드와이어 (Beed Wire) 로이루어져있다. 에이팩스는사이드부강성을결정하여승차감과조종안정성에결정적인역할을수행하며비드와이어는타이어와림을고정시켜주고부가하중을지지하며구동, 제동, 토크 (Torque) 등을노면에전달한다. 카카스를외부의충격으로부터보호하고스티어링휠의 Input을비드를거쳐트레드부에전달하는중간위치역할을한다. 규격, 하중, 공기압등타이어의기본정보가문자로각인된부위이다. 타이어내부의공기압을유지하는기능을하는인너라이너는내공기투과성이우수한부틸고무를사용한다.
2-2. 타이어 타이어생산공정을간단하게알아보면, 타이어의생산공정은크게원재료인고무에여러가지약품을섞어배합하는정련공정, 배합된고무를일정한형상으로반제품을제조하는압연공정및압출공정, 반제품을일정한크기로자르는재단공정, 제조된반제품을정해진규격으로조립, 접합하는성형공정, 성형공정으로만들어진그린케이스에열과압력을가하여탄성을부여하는가류공정, 제품을검사하는검사공정으로구분할수있다. 작업공정 설 명 원료고무 타이어의주재료가되는고무원액채취하는방법 원료재료 고무와함께배합할배합약품을생산하는과정 배합및혼합 타이어용도에따라고무와배합약품을혼합반죽하는과정 비드형성 제조사양에따라트레드, 카카스, 비드등을만드는과정 트레드압출 제조사양에따라트레드, 카카스, 비드등을만드는과정 카렌다 제조사양에따라트레드, 카카스, 비드등을만드는과정 재 단 제품사양에따른재단 타이어성형 타이어원형이그린타이어를만드는과정 가 류 그린타이어를몰드에넣어타이어를완성하는과정 검 사 완제품품질검사 위와같은공정을통하여타이어가완성되는데, 그중성형공정은각반제품을조합하여완제품에가까운모형인그린케이스 (Green Case) 를생산하는공정으로타이어를생산하기위한가장핵심적인공정으로완제품의품질이거의결정되며제조공정상가장영향을많이미치는기술공정이라할수있다.
가. 그린타이어성형공정 그린타이어성형공정은앞에서언급했듯이, 타이어의품질을결정짓는공정이다. 그린타이어의성형공정은 1,2차성형과정으로구분할수있다. 성형과정을간략히알아보면다음과같다. 1차성형과정드럼밴드조립 인너라이너조립 바디플라이조립 비드부착 브래더팽창및턴업 사이드부착 스티칭 1차케이스인출 < 타이어성형드럼 > 2차성형과정벨트드럼조립 벨트부착 트레드부착 조립된반제품을성형 (Shaping) 된 1차케이스에조립 그린타이어인출 나. 가류공정타이어의구성재료를성형기에순차적으로붙여원통형의타이어를만드는성형공정을거친후탄생한그린타이어는다음단계인가류공정에들어가게된다. 가류공정에서는몰드 (Mold, 틀 ) 속으로그린타이어를삽입하고타이어에압력과열을가하여타이어의종류에따른트레드패턴을형성시킨다. 그러나몰드에서타이어를분리하는과정에자칫타이어가분리되지않는것을방지하기위해가류공정전에는이형제스프레이를뿌려준다. 가류공정은다음사진과같이알아볼수있으며, 마지막사진에서트레드패턴을형성한타이어의모습을볼수있다. < 이형제가도포된타이어 > < 몰드속으로들어가는타이어 > < 가류공정이완료된타이어 > 다. 완제품검사타이어는외관, 중량균일성, 동적밸런스, 유니포미티, X-레이검사를거쳐완제품이된다. 1) 외관검사 : 타이어의외관및내부, 비드부를육안으로검사 2) 중량균일성검사 : 타이어를휠에조립하지않은단품상태로검사정적상태에서원주방향으로타이어중량분포가일정한지여부를검사 3) 동적밸런스검사 : 타이어를휠에조립하고적정공기압을투입한상태에서회전시켰을경우원주방향으로발생되고중량균일성을측정하는것 4) 유니포미티 (Uniformity) 검사 : 제품강성과치수불균일을검사하는것 5) X-레이검사 : X-레이광선을이용하여타이어내부의카카스및벨트의구조상태, 이물질의혼입여부를검사.
Ⅲ. 국내특허출원동향 1. 타이어형상, 구조및성형기술의국내특허출원동향타이어형상, 구조및성형기술의국내특허출원동향을살펴보면, 1992년도를기점으로해서우리나라의출원건수가외국출원건수를앞질렀으며, 급속한성장세를나타내다가 1998년 IMF를맞이하여잠시감소하였다가상승하고있다. ( 년 ) 구분 국내출원외국출원계 ( 구성비 %) 건수국내 vs 외국건수국내 vs 외국건수형상 vs 성형 199 1991 1992 1993 8 21.6% 29 78.4% 37 55.2% 8 26.7% 22 26.7% 3 44.8% 13 38.2% 21 61.8% 34 43.6% 24 54.5% 2 54.5% 44 56.4% 21 46.7% 24 53.3% 45 5.% 27 6.% 18 6.% 45 5.% 33 73.3% 12 26.7% 45 58.4% 2 62.5% 12 62.5% 32 41.6% 39 79.6% 1 2.4% 49 57.% 25 67.6% 12 67.6% 37 43.% 52 65.% 28 35.% 8 52.3% 5 23 68.5% 73 47.7% 53 62.4% 32 37.6% 85 6.7% 39 7.9% 16 7.9% 55 39.3% 1997 1998 1999 2 21 ( 현공개시점 ) 8 81.6% 18 18.4% 98 66.2% 39 78.% 11 78.% 5 33.8% 56 66.7% 28 33.3% 84 57.1% 49 77.8% 14 77.8% 63 42.9% 72 75.% 24 25.% 96 63.6% 39 7.9% 16 7.9% 55 36.4% 96 84.2% 18 15.8% 114 8.3% 2 71.4% 8 7.4% 28 19.7% 27 5.% 27 5.% 54 64.3% 17 56.7% 13 56.7% 3 35.7% 총 계 55 62.% 271 38.% 821 6.2% 357 63.8% 185 36.8% 542 39.8% 형상, 구조 (B6C 1/-13/4), 성형 (B29D 3/-3/72) 자료조사도구 : 자격루
출원동향 출원동향 국내출원 외국출원 국내출원 외국출원 출원건수 1 8 6 4 2 199 1992 1994 1996 1998 2 출원건수 5 4 3 2 1 199 1992 1994 1996 1998 2 특허출원비 특허출원비 국내출원 % 외국출원 % 국내출원 % 외국출원 % 1. 1. 퍼센트 (%) 8. 6. 4. 2. 퍼센트 (%) 8. 6. 4. 2.. 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21. 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 국내의타이어특허출원동향을보면, 의경우는외국출원에비해서, 국내출원의수가꾸준히증가하고있는것을알수있었다. 의경우 1998년까지증가하다가 2 년에는큰폭으로감소하였다. 하지만, 외국출원건수도감소하여, 출원건수는일정한구성비를이루는것을알수있었다. 2. 타이어의기술개발동향현재의기술개발동향을살펴보면초고성능 (UHP, Ultra High Performance) 타이어를개발하는데중점적으로투자되고있다. 국내의특허동향에서도알수있듯이, 의특허출원이꾸준히증가하고있는데, 이것은 UHP타이어가에관련된기술이기때문이다. UHP타이어는일반타이어보다고속주행이우수하고접지력과핸들링이뛰어난것이특징이다. 이러한성능을발휘하기위해서는컴파운드의기술력이뒷받침돼야만가능하며, 트래드의형상, 구조를변형시킴으로서성능을향상시키고있다. < Inside > 승차감제동력 < Outside > 핸들링 < Middle > 고속주행안전성배수성
한예로좌우비대칭 (Asymmetric) 타이어를들수있는데좌우비대칭타이어는사람이걷고뛰는데최적의구조로창조된발바닥의구조를응용하여좌우를비대칭으로설계한타이어이다. 타이어트레드부를세부분으로나누어좌우패턴을달리함으로써주행안정성배수성제동성등을최적화한이상적인타이어인것이다. 2-1. 구조적특징 1 실리카 (silica) 컴파운드채택 스노우성능및젖은노면에서제동력, 마모성능탁월 2 고장력스틸 (Steel) 벨트및특수구조적용 내구성및핸들링성능향상 3 ESCOT 이론적용 안전하고편안한드라이빙을위한이론 4 비드부설계최적화 고속제동력및견인력우수 이렇듯좌우비대칭타이어는조종안정성, 배수성, 제동력, 승차감등각기능을부분별로역학적으로분석, 접지면이최적의성능을유지하도록좌우측형상을다르게디자인한패턴의타이어를말한다. 주로고속주행핸들링을극대화한 UHP(Ultra High Performance) 타이어에적용되며최근에는크로스오버개념의 RV에도많이적용하고있다. 기존타이어 비대칭타이어 비대칭타이어의구조적특징에서알수있듯이, 1은조성물분야, 2,3,4는와관련되어있다는것을알수있다. UHP타이어의발전은와조성물분야의특허출원의증가를가져올것이다. 3. 타이어성형분야의기술개발동향 타이어의성형기술은종래에는각종고무 ( 트레드고무, 사이드고무등 ) 와비드, 바디플라이등의여러종류의반제품을수작업으로성형기의성형드럼에감아접합하는기술이주류를이루고있다. 출원동향에서볼수있듯이, 1998년까지의성형분야의경우 1998년까지는일정하게출원되고있었다. 최근에는회전하는성형드럼을중심으로각각의반제품을 On-Line으로공급하여자동적으로접합하는성형시스템및로보트를이용하여접합하는등의자동화시스템의개발에따른성형공정의자동화와정밀도향상등을위한특허출원이증가하고있다. 많은투자와높은기술력이필요한만큼, 성형분야의특허출원수는감소하고있는추세이다. 국내타이어업체인 ( 한국타이어, 금호타이어 ) 에서도사이드고무접합시스템, 트레드고무접합시스템, 바디플라이접합시스템등에서제조된반제품을성형드럼에공급하여접합하는부분적인자동성형시스템을보유하고있으나, 선진기술에비해타이어성형기술의정밀도, 품질관리측면에서는아직까지는미진한실정에있다.
4. 국내주요업체의특허출원동향 한국타이어와금호타이어의출원건수를비교해본결과현재까지출원된특허는성형기술, 구조, 형상 (B29,B6) 등에서는한국타이어가, 조성물 (C8) 에서는금호타이어가많은특허를출원하고있는것으로분석되었다. 199년도부터 1994는까지는금호타이어의특허출원이더많았으나, 1995년부터 2년까지는한국타이어의특허출원이두드러지는것을알수있었다. 하지만, 1998 년을기점으로금호타이어의특허출원수가증가하고있으며, 21년 ( 현공개시점 ) 의특허출원수는한국타이어를앞서는것을볼수있었다. ( 년 ) 한국타이어 금호타이어 B29 B6 C8 기타계 B29 B6 C8 기타계 199 4 3 3 1 3 1 5 7 25 1991 7 5 12 19 12 7 3 41 1992 1 3 1 3 8 31 21 22 5 79 1993 9 6 2 17 26 3 37 16 19 26 21 8 9 64 21 23 54 15 113 48 36 28 1 125 2 15 36 16 87 17 49 18 14 98 28 11 18 1 67 1997 36 49 33 17 135 41 3 54 12 137 1998 52 49 28 26 155 12 22 27 9 7 1999 39 7 24 24 157 19 22 39 16 96 2 47 64 37 16 164 1 38 58 15 121 21 ( 현공개시점 ) 13 13 14 7 47 14 14 39 9 76 총계 299 363 199 131 992 244 248 396 133 121 한국 vs 금호 한국 vs 금호별특허출원비교 기타 4 B29 2 B6 출원건수 2 15 1 5 한국 금호 한국타이어 C8 금호타이어 199 1992 1994 1996 1998 2
( 년 ) 구분 199 1991 1992 1993 1997 1998 1999 2 21 ( 현공개시점 ) 총계 한국타이어금호타이어계 ( 구성비 %) 건수한국 vs 금호건수한국 vs 금호건수형상 vs 성형 한국 VS 금호의출원동향 한국 VS 금호의출원동향 한국 금호 한국 금호 출원건수 6 5 4 3 2 1 199 1992 1994 1996 1998 2 출원건수 4 35 3 25 2 15 1 5 199 1992 1994 1996 1998 2
이번조사를통해서알아본바, 의특허출원수가보다많은것을알수있었으며, 에서는한국타이어의래디알타이어의회전저항을감소시키는방법 ( 출원번호 : 1-2-326), 내구성을향상시킨자동차용타이어 ( 출원번호 : 1-2-3749), 타이어핏치배열결정방법 ( 출원번호 : 1-21- 5229), 금호타이어는타이어트래드패턴 ( 출원번호 : 1-21-38635), 비대칭타이어 ( 출원번호 : 1-21 -813), 2개의각을가지는타이어 ( 출원번호 : 1-21-18863) 등을통한특허로각타이어업체의트래드패턴을변형승차감, 안전성, 저소음타이어의성형기술이발전하고있다는것을알수있었다. 에서는금호타이어의트리밍기계의타이어공급이송장치및이송방법 ( 출원번호 : 1-21- 24283), 타이어용인너반제품의자동이송장치 ( 출원번호 : 1-21-26168), 타이어조립성형장치의배치방법 ( 출원번호 : 1-21-36431), 한국타이어의타이어마무리공정 ( 출원번호 : 1-2-72115), 그린타이어제조방법 ( 출원번호 : 1-21-88682), 타이어용벨트제조방법 ( 출원번호 : 1-21-9958) 등을통하여전형적인노동집약적부분 ( 반제품의접합등 ) 이자동성형시스템의개발, 성형공정의자동화를통한기술과반제품의자동접합정밀도향상쪽으로발전하고있는것을알수있었다. Ⅳ. 결론 타이어의국내특허출원동향은 1992년을기점으로하여국내출원이외국출원보다많은출원을하고있다. 주출원업계로는금호타이어와한국타이어이며, 현대, 기아자동차등의자동차업계에서도많은출원을하고있는것으로파악되었다. 한국타이어와금호타이어, 금호타이어와한국타이어는타이어업계의영원한맞수로서제품개발, 판매, 광고전략등모든면에서치열한경쟁을하고있다. 현재타이어시장의주된관점은내수시장을벗어나서, 질적성장을하는것에초점이맞추어져있으며, 이를위해금호타이어와한국타이어는수익성이높은초고성능 (UHP, Ultra High Performance) 타이어를개발하는데중점을두고있다. 가격이일반타이어에비해 3~4배비싼 UHP타이어의국내시장규모는약 3만본수준이며연평균성장률은 4% 수준을웃돌고있다. 해외 UHP타이어시장은서유럽과미국을중심으로약 47만본수준이며연평균성장률은 24% 로추정되고있다. 앞에서알아본바와같이 UHP타이어는일반타이어보다고속주행이우수하고접지력과핸들링이뛰어난것이특징으로, 이러한성능을발휘하기위해서는컴파운드의기술력, 스틸벨트및트래드의특수구조의적용, 비드부의최적화된설계등의기술력이필요하다. 현재, 한국타이어와금호타이어는 UHP타이어인 ' 블랙버드V' 와 ' 엑스타MX' 를내세워 UHP타이어시장을공략하고있다. 금호타이어와한국타이어의특허출원을보면서, 위에서언급한 UHP타이어제조를위한기술을발전시키고있으며, 앞으로도금호타이어와한국타이어가국내타이어분야의특허를주도하면서, 새로운 UHP타이어에관한기술로서타이어특허시장을주도할것이라고예상된다.
[ 참고자료 ] - 타이어성형기술개발동향, 특허청유기화학심사담당관실 - http://www.buytire.co.kr/htdocs/etc/webzine/ - http://dwcij.com.ne.kr/study/study_tire2.htm 본리포트에대한상세특허정보DB를신청하고자하거나기타문의사항이있으신분은한국특허정보원 (www.kipi.or.kr) 으로연락주시기바랍니다. Tel : 2-3452-8144 ( 교532) Fax : 2-3453-2966 Homepage : 한국특허정보원 www.kipi.or.kr Kipis 온라인서비스 www.kipris.or.kr 선행기술조사본부 www.forx.or.kr