유익한특허상식 친환경에너지절감형 LED 조명기술특허동향 특허청복합기술심사 3 팀김건형 1. 배경 3. 동향분석 최근글로벌에너지, 환경문제가크게대두되면서절전형청정광원으로평가받는 LED 조명에대한관심이더욱급증하고있다. 에너지절감, CO 절감, 지구환경친화효과의극대화를위한일반조명용 LED 조명에대한기초 / 원천기술및제품응용기술개발, 세계정상급성능의일반조명용 LED 조명제조기술개발및일반주택, 사무실, 공장, 백화점, 호텔용으로활용될수있는국민보급형의고신뢰성 LED 일반조명제품 5종시제품개발을위한기술의확보가필요하여, 본특허동향조사는 LED 조명기술을 HWLP 분야, 광원모듈분야, 컨텐츠분야, Driver 분야, 5종개발분야의핵심 5가지기술분야로분리하여국내외특허동향을분석함으로써우리나라의기술수준, 선진기업의연구개발동향및핵심특허현황등을파악하여본연구개발과제수행의타당성에대한객관적인특허정보를제공하기위한것으로특허청의용역사업으로수행되어발간된특허동향조사및분석의결과를요약한것입니다.. 분석대상의기술범위 본특허분석의기술범위는표 1에나타낸바와같이 LED 조명기술을 HWLP 분야, 광원모듈분야, 컨텐츠분야, Driver 분야, 5종개발분야의핵심 5가지기술분야로분리하여국내외특허동향을분석하였다 ( 표 1). 표 1. 분석대상의기술범위 대분류중분류검색개요 ( 기술범위 ) LED 조명기술 HWLP 광원모듈 컨텐츠 Driver 5 종개발 고도화된 Hybrid Wafer Level Package(Chip Scale Package) 의개발을통한패키지의저가격화된광원확보 High Flux 광원모듈의개발로고방열및고효율광원을확보하고, 이와결합하는각종응용제품제조용방열과관련하여판 (plate) 형으로된방열기술의확보 인간의 LED 광반응에근거한조명컨텐츠원천기술의확보 ( 심리, 생리에대한인지과학적연구, 조명디자인적색체연구, Digital Data Processing 의융합 ) LED 조명을안정적이고효율적으로사용할수있도록하기위한 Driver의개발 LED 조명기기 (LED 대체조명기기, Down Light 용조명기기, Task Light 용조명기기, Outdoor용조명기기의개발 ) 3.1 전세계 LED 조명기술분야의동향 3.1.1 LED 조명기술분야특허의연도별동향 1990년대초반부터지속적인성장후 000년대부터급증하기시작하였는데한국, 미국, 일본및유럽의 LED 조명기술변화추이를살펴보면, 미국등록특허의경우 000 년대초반부터지속적으로증가하고있는것으로나타났고, 한국의경우도전반적으로 1990 년대이후부터 LED 조명기술과관련한특허출원이시작되면서, 000년도이후에출원건수가급증하는추세를보이고있다. 일본은전세계적으로 LED 조명기술과관련된특허출원건수가가장많으며, 1990년대초반에특허출원이본격적으로시작되어, 전세계적으로 LED 기술분야를선도하고있었으며 00 년이후에관련분야의출원건수가급증하는추세를보이고있으며, 미국은 000년도이전에는등록건수가 5건이내로꾸준히지속되다가 000년도이후등록건수가급증하는추세를보이고있다. 한국, 미국, 일본및유럽의 LED 조명기술의점유율을살펴보면, 일본공개특허가 48% 로가장많으며, 미국등록특허 (3%), 한국공개특허 (%), 유럽공개특허 (6%) 순으로나타나일본, 미국이점유율이높고, 한국과유럽이상대적으로점유율이낮음을알수있다 ( 그림 1). 3.1. 포트폴리오로본 LED 조명기술분야의위치출원건수와출원인수변화의상관관계를통해기술의위치를살펴보는포트폴리오기본모델을살펴보았다 ( 그림 ). 한국은 LED 조명기술분야에서 198 1986년시기에처음으로특허출원이시작되어 199 년까지꾸준히출원건수가증가하는성장기에있으며, 00년이후에출원건수및출원인수가급증하여발전기에있는것으로나타났고, 미국은 LED 조명기술분야에서 1990 년대후반부터등록특허가나타나기시작하여 00 년부터등록특허및특허권자의수가모두급증하는발전기에해당하는것으로나타났으며, 일본은 LED 조명기술분야에서 198 1991 년시기에처음으로특허출원이시작되는것으로나타났으며, 이후꾸준하게출원건수및출원인수가증가하여성장기를거쳐 00년이후에출원건수및출원인수가폭발적으로증가하는발전기에해당하는것으로나타났다. 유럽은 LED 조명기술분야에서 198 1986 년시기에처음으로특허출원이시작되는것으로나타났으며, 이후조금씩출원건수및출원인수가증가하는추세를보이다가 00 년이후에출원건수가급증하는추세를보여발전기에해당하는것으로나타났다. 한국, 미국, 일본및유럽모두지속적인발전기단계에있는것으로나타났다. 14 Polymer Science and Technology Vol. 0, No., April 009
그림 1. LED 조명기술분야의전세계출원 ( 등록 ) 건수동향. 분석구간 : 한국, 일본, 유럽특허 006.1( 출원년도 ), 미국특허 00. 1 ( 등록년도 ). (1) 분석구간 : 한국, 일본, 유럽-198 1986, 198 1991, 199 1996, 199 001, 001 06( 출원년도 ). 미국-198 1986, 198 1991, 199 1996, 199 001, 00 00( 등록년도 ). () X축 : 출원인수 ( 특허권자수 ), Y축 : 출원건수 ( 특허건수 ). 그림. 포트폴리오로본 LED 조명기술분야의위치. 3.1.3 전세계국가별주요출원인각국의주요연구주체상위순위 (Top10 내 ) 를살펴본결과, LED 조명기술분야에서특허출원 ( 등록 ) 이가장활발한연구주체로는일본기업인 ROHM, MATSUSHITA, 네덜란드기업인 PHILIPS 및한국기업인삼성전자인것으로나타났다 ( 표 ). MATSUSHITA 는일본에 58 건 (1 위 ), 미국에 5건 ( 공동 4위 ), 유럽에 3건 ( 공동 3위 ) 을각각출원 ( 등록 ) 하고있어한국을제외한국가들 에대하여특허출원을활발히하고있는것으로나타났고, ROHM 은미국에 건 (1 위 ), 한국에 3건 ( 공동 5위 ), 유럽에 건 ( 공동 5위 ) 을각각출원 ( 등록 ) 하고있어분석대상국가에서고르게특허출원을하고있는것으로나타났으며, PHILIPS 는미국에 6건 ( 공동 3위 ), 한국에 건 ( 공동 1위 ) 을각각출원 ( 등록 ) 하고있는것으로나타나, 한국과미국을주요타깃시장으로하는것으로판단된다. 삼성전자는미국에 5건 ( 공동 4위 ), 한국에 4건 ( 공동 3위 ) 및유럽에 3건 (3 위 ) 을각각출원 ( 등 고분자과학과기술제 0 권 호 009 년 4 월 15
록 ) 하고있어분석대상국가중일본을제외한국가를주요타깃시장으로하는것으로판단되고, 한국은기술혁신리더 Top10 에 LG 이노텍 ( 건 ), 삼성전자 (4 건 ), LG 전자 (4 건 ), 서울반도체 (3 건 ) 등국내기업이상위권을차지하였다. 3. 기술분야별주요국가의특허활동및역점분야특허활동지수 (AI, Activity Index) 를통해한국, 미국및일본, 유럽특허에서의주요국가 ( 한국, 미국, 일본, 독일, 영국 ) 의기술분야별특허활동도를살펴본결과, HWLP 분야및광원모듈분야의경우는한국에서, 컨텐츠분야는미국및유럽의특허활동이활발한것으로나 타났다. 광원모듈분야는한국과미국이미국에서활발한특허활동을하고있으며한국에서는일본의특허활동이저조한것으로나타났고, 컨텐츠분야는유럽에서미국과유럽국가가특허활동을활발히하고있는것으로나타났다. Driver 분야는조사대상전국가에서활발한특허활동이이루어지고있으나한국에서한국의특허활동이상대적으로활발하지않은것으로나타났고, 5종개발분야는타분야에비하여조사대상전국가에서특허활동이활발히이루어지지않고있으며, 다만미국이자국및일본에서특허활동을하고있는것으로나타났다 표. 전세계국가별주요출원인 Top 10 순위 1 미국 한국 일본 유럽 특허권자 건수 특허권자 건수 특허권자 건수 특허권자 건수 ROHM CO MOTOROLA ( 미국 ) LG INNOTEK PHILIPS ( 네덜란드 ) MATSUSHITA SHARP 58 31 PATENT-TREUHAND- GESELLSCHAFT FUER ELEKTRISCHE GLUEH- LAMPEN MBH( 독일 ) STMICRO ELECTRONICS ( 이탈리아 ) 3 PHILIPS( 네덜란드 ) 6 삼성전자 4 SONY 18 MATSUSHITA 3 4 MATSUSHITA 5 LG전자 4 ROHM CO 15 삼성전자 3 5 HITACHI 5 ROHM CO 3 CANON 1 TOSHIBA 6 삼성전자 5 서울반도체 3 NEC 11 ROHM CO System General( 대만 ) 4 TOSHIBA 삼성전기 10 MANNESMANN VDO( 독일 ) 8 9 10 CANON AU Optronics ( 대만 ) NATIONAL SEMICON- DUCTOR CORPORATION( 미국 ) 한국고덴시 4 4 삼성전기 ( 주 ) 루트로닉 4 TOSHIBA LIGHTING & TECHNOL TOSHIBA FUJITSU (1) 제 1 출원인기준배제 ( 공동출원인포함 ). () 분석구간 : 한국, 일본, 유럽 - 006 년 ( 출원년도 ), 미국 - 00 년 ( 등록년도 ). SIEMENS 9 ( 독일 ) 9 Oxley Developments Company( 영국 ) CANON 8 5 4 그림 3. 주요국의기술분야별역점기술분야. (1) 분석구간 : 한국, 일본, 유럽 - 006 년 ( 출원년도 ), 미국 - 00 년 ( 등록년도 ) HWLP 한국전체건수중에서미국출원의건수 (4건) () 산출예시 : HWLP분야한국특허에서미국의AI = HWLP 한국전체건수 (5건) 한국전체건수중에서미국출원인의건수 (15건) = 0.5 한국전체건수 (11건) 16 Polymer Science and Technology Vol. 0, No., April 009
그림 4. 한국특허의주요기업의역점분야. (1) 제 1 출원인기준. () 분석구간 : 한국특허 006 년 ( 출원년도 ). 그림 5. 미국특허의주요기업의역점분야. (1) 제 1 특허권자기준. () 분석구간 : 한국특허 00 년 ( 등록년도 ) 그림 6. 일본특허의주요기업의역점분야. (1) 제 1 출원인기준. () 분석구간 : 한국특허 006 년 ( 출원년도 ). ( 그림 3). 3.3 주요출원인의동향 3.3.1 한국특허의기업별역점분야및공백기술한국특허의기업별역점분야를살펴보면 LG 이노텍이광원모듈분야에서가장많은특허출원을진행하고있으며 LG 이노텍및삼성전자가 Driver 분야의특허출원을활발하게하고있으나, 컨텐츠분야및 5 종개발분야에서는특허활동이상대적으로저조한것으로나타났다 ( 그림 4). 3.3. 미국특허의기업별역점분야및공백기술미국특허에서는 Driver 분야에서각특허권자별등록건수가다수를차지하고있어전반적으로 Driver 분야에강점을나타나고있는것으로보이며상대적으로 5종개발분야, 컨텐츠분야, 광원모듈분야및 고분자과학과기술제 0 권 호 009 년 4 월 1
그림. 유럽특허의주요기업의역점분야. (1) 제 1 출원인기준. () 분석구간 : 한국특허 006 년 ( 출원년도 ). 분석구간 : 미국특허 00년 ( 등록년도 ). 그림 8. 기술순환주기 (TCT) 와논문인용수를이용한진입의용이성분석. HWLP 분야에서는약점을보이고있는것으로나타났다. 기업별역점분야를살펴보면, ROHM 이 Driver 분야에서특허활동이가장활발하고 PHILLIPS 와 MOTOROLA 가그뒤를따르고있는것으로나타났다. 한국기업인삼성전자는 Driver 분야및 HWLP 분야에서, 일본기업인 HITACHI, CANON 및 MATSUSHITA 는 Driver 분야에서특허활동을수행하고있음을알수있다 ( 그림 5). 3.3.3 일본특허의기업별역점분야및공백기술일본특허에서는 Driver 분야가다른기술분야에비해특허출원이매우활발한것으로나타나고있으며, 컨텐츠분야에서는약점을보이고있는것으로나타났다. 일본특허에서는자국기업인 MATSUSHITA 가 Driver 분야, 광원모듈분야에서가장많은특허출원을한것으로나타났으며, 그뒤를 SHARP 및 SONY 등의기업이따르고있음이파악되었고, 자국기업의특허활동이타국가에비해월등히높은것으로나타났다 ( 그림 6). 3.3.4 유럽특허의기업별역점분야및공백기술유럽특허에서는 LED 조명기술의전체분야에서출원건수는타국 가에비해상대적으로적은것으로나타났고, 기업별역점분야를살펴보면 Driver 분야의특허출원이활발한것을알수있으며, 특히 Patent- Treuhand-Gesellschaft fur Elektrische Gluhlampen mbh 및 STMICROEL ELECTONICS 의특허출원활동이활발한것으로파악되었다 ( 그림 ). 3.4 국제경쟁력비교분석기술경쟁력비교는미국등록특허에나타나는특허의인용관계 (Citation) 를이용한특허지표분석이다. 즉, 미국등록특허만을이용하여분석하였다. 3.4.1 연구개발진입의용이성조사결과, LED 조명기술분야중광원모듈분야의기술발전속도는낮고, 논문인용수는높은것으로나타나기초과학분야에특허활동이집중되어있는것으로나타났고, 컨텐츠분야는기술순환주기와논문인용수가모두높은것으로나타나후발국에게진입이다소불리한분야로조사되었다. 반면, HWLP 분야는논문인용수가낮고기술발전속도가빨라후발국에게진입이용이한분야로판단되었다 ( 그림 8). 3.4. 질적수준을고려한각국의시장력 18 Polymer Science and Technology Vol. 0, No., April 009
그림 9. 국가별특허의질적수준및시장확보력. 미국등록특허중질적인측면을같이고려한시장경쟁력에있어서이스라엘및스웨덴은질적수준이상대적으로우수한것으로분석되고, 일본및대만의경우시장경쟁력에서다른국가에비하여우수한것으로분석되었다. 또한, 일본, 한국및대만은질적수준에있어서는평균보다낮지만, 시장경쟁력에있어서우수한것으로분석되었고, 시장경쟁력에대한전체평균 9.8 을상회하는국가로는일본, 대만및한국이었고, 질적인수준이높은특허보유국은이스라엘, 스웨덴, 이란이었다. 미국은시장경쟁력및질적수준이낮은것으로나타났으며, 일본은질적수준은낮지만시장경쟁력이매우높은것으로나타났다 ( 그림 9). 본원고의내용은특허청의국가연구개발특허기술동향조사사업보고서의주요내용을발췌한것으로, 보다상세한내용은 e- 특허나라 (www.patentmap.or.kr) 에접속하시면전문을보실수있음을알려드립니다. 고분자과학과기술제 0 권 호 009 년 4 월 19