□ 국내외 태양광·풍력 특허 동향 조사 개요
2019년 특허청(한국특허전략개발원)에서 발간한 특허 메가트렌드 분석 보고서(신재생에너지)를 활용하여 국내외 태양광·풍력 분야의 특허 동향을 파악하였다. 특허 검색 범위는 한국, 미국, 일본, 유럽, 중국 특허청이 포함된 IP5102) 지역이며 1998년 1월 1일 ~ 2019년 9월 30일까지 등록 또는 공개된 특허로 한정하였다.
구분 설명
특허검색 대상 지역 한국, 미국, 일본, 유럽, 중국
특허검색 기간
1998년 1월 1일 ∼ 2019년 9월 30일(출원일자 기준) - 1구간 : 1998∼2002년
- 2구간 : 2003∼2007년 - 3구간 : 2008∼2012년 - 4구간 : 2013∼2017년
* 미공개 특허가 다수 포함된 2018, 2019년은 구간에 포함하지 않음 출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
<표 33> 특허 검색 대상 지역 및 기간
특허 분석 시 5년 단위 구간을 설정하여 1구간부터 4구간까지 직관적으로 분석하였으며 구간 분석 시 특허 출원 후 공개까지 1년 6개월 정도 소요되기 때문에 미공개 특허가 포함된 2018, 2019년은 포함하지 않았다.
102) IP5 : ‘Intellectual Property 5’의 약자로 세계 5대 특허청인 대한민국, 미국, 중국, 일본 및 유럽 5개국 특허 청 간 협의체를 의미
분석지표 내용
활동력
특허점유율
§ 전체구간 평균점유율, 4구간 평균점유율
§ 각 산업의 전체 출원특허 중 특정 기술의 출원특허 비중
§ 기술별 최근 구간 평균 점유율비(4구간/전체구간)를 분석하여 최근 기술개발이 활발한 핵심 기술 파악
특허증가율
§ 3, 4구간 특허증가율
§ 출원특허를 대상으로 하며, 최근 구간의 특허 증가율을 분석하여 최근 활동이 활발한 핵심 기술 파악
시장확보력
§ 전체구간 PFS, 4구간 PFS
§ 출원특허 대상으로, 출원특허의 패밀리 국가수 합계
§ 기술별 최근구간 평균 점유율비(4구간/전체구간)를 분석하여 최근 기술개발이 활발한 핵심 기술 파악
기술력
특허인용율
§ 전체구간 피인용지수
§ 미국특허청의 등록특허가 대상
§ 기술별 피인용수를 분석하여, 주요 핵심기술 여부 판단 주요국
특허확보율
§ 전체구간 IP3 지수
§ IP5(한국, 미국, 일본, 유럽, 중국) 특허청 중 3곳 이상에 동시 출원된 특허 비율
특허청구항수 § 전체구간 평균 특허청구항 수
§ 등록 특허 대상으로, 등록 특허의 청구항 수 합계 출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
<표 34> 특허 분석지표
□ 국내외 태양광·풍력 특허 동향
신재생에너지 특허 출원 현황을 살펴보면 태양광은 3~4구간 증감률이 194.8%로 신재생에너지 중 가장 많이 증가하였으며, 풍력은 신재생에너지 중 연료전지 다음으로 가장 많은 수(출원 합계)를 차지하며 연구가 활발히 진행됨을 알 수 있다.
구분 1구간 2구간 3구간 4구간 합계 4구간 점유율
3∼4구간 증감률
바이오 207 586 1559 1939 4291 45.2% 24.4%
수력 70 154 505 420 1149 36.6% -16.8%
수소에너지 904 1526 1566 1743 5739 30.4% 11.3%
수열 5 36 81 75 197 38.1% -7.4%
연료전지 4,233 9998 7692 5700 27623 20.6% -25.9%
지열 108 342 863 1025 2338 43.8% 18.8%
태양광 384 824 4267 12578 18053 69.7% 194.8%
태양열 836 1500 5114 4026 11476 35.1% -21.3%
폐기물 2,565 2165 3573 4783 13086 36.6% 33.9%
풍력 1,276 3231 10365 9641 24513 39.3% -7.0%
해양에너지 369 951 3102 3445 7867 43.8% 11.1%
합계 10,958 21,313 38,687 45,375 116,332 39.0% 17.3%
출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
* 1구간 : 1998∼2002년, 2구간 : 2003∼2007년, 3구간: 2008∼2012, 4구간 : 2013∼2017
<표 35> 신재생에너지 구간별 출원 현황
출원인 국적별 출원 점유율에서 한국은 수력과 지열에서 높은 점유율을 보인다.
태양광에서는 중국(41.2%), 한국(18.9%), 미국(16.8%), 일본(11.0%), 독일(2.4%) 순으로 한국이 2순위이며 풍력에서는 중국(29.5%), 일본(17.7%), 한국(14.5%), 미국(12.0%), 독일(10.6%) 순으로 한국이 3순위이다.
구분 일본 중국 미국 한국 독일 기타
바이오 24.2% 33.3% 12.8% 17.3% 2.4% 10.0%
수력 35.2% 4.7% 10.2% 38.5% 1.7% 9.7%
수소에너지 35.5% 23.9% 17.8% 8.4% 2.0% 12.4%
수열 34.5% 47.7% 3.0% 8.1% 0.0% 6.6%
연료전지 58.1% 7.2% 13.0% 11.1% 2.8% 7.8%
지열 13.6% 22.3% 21.2% 27.0% 3.0% 12.9%
태양광 11.0% 41.2% 16.8% 18.9% 2.4% 9.8%
태양열 12.9% 12.3% 29.8% 12.1% 6.7% 26.3%
폐기물 30.0% 27.1% 12.0% 17.2% 2.3% 11.4%
풍력 17.7% 29.5% 12.0% 14.5% 10.6% 15.7%
해양에너지 12.9% 34.2% 12.4% 18.2% 2.1% 20.2%
신재생에너지
산업 전체 28.1% 23.9% 15.2% 15.0% 4.6% 13.3%
출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
<표 36> 신재생에너지 국가별 출원 점유율(Top5)
특허의 질적 수준을 알 수 있는 피인용 지수를 살펴보면 한국의 태양광 분야 피인용 지수*는 4.1로 선도국(일본 17.2%) 대비 23.9% 수준이며 풍력 분야 피인용
지수는 4.8로 선도국(미국 17.5%) 대비 27.6% 수준이다.
※ 피인용 지수 : 해당 특허가 후행 특허 또는 문헌에 얼마나 인용되어 있는지 환산한 지표로 특허의 질적 수준 파악에 이용한다.
구분 일본 중국 미국 한국 독일
바이오 15.5 1.6 23.1 1.2 25.0
수력 25.3 3.5 12.0 0.3 14.0
수소에너지 6.1 0.6 20.6 5.3 7.8
수열 0.0 6.0 4.0 0.0 0.0
연료전지 8.6 3.7 19.0 4.0 11.7
지열 5.5 4.0 11.1 3.4 15.1
태양광 17.2 1.7 15.9 4.1 11.9
태양열 14.8 3.4 15.9 2.8 8.3
폐기물 5.9 4.1 11.2 2.9 5.2
풍력 12.2 3.1 17.5 4.8 10.9
해양에너지 5.0 1.2 11.9 2.3 17.1
출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지) 재구성, 2019
<표 37> 신재생에너지 국가별 피인용 지수
신재생에너지 출원 건수 기준 상위 출원인을 살펴보면, STATE GRID CORPORATION OF CHINA가 216건(0.8%), 풍력은 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES이 1,581건(4.7%)으로 가장 많은 특허 출원을 한 것으로 나타났다.
국내에서는 한국의 엘지전자가 태양광 분야에 113건 출원하여 상위 7위에 올랐다.
연구 주력 분야는 Utility용 시스템, 융복합 시스템, 실리콘계 태양전지/모듈 분야 순으로 연구가 활발하다.
NO. 출원인 국적 건수 주력 1분야 주력 2분야 주력 3분야
1
STATE GRID CORPORATION OF CHINA
중국 216 융복합 시스템 Utility용 시스템 집광형 태양광 발전시스템(CPV)
2 SUNPOWER 미국 192 집광형 태양광
발전시스템(CPV) 융복합 시스템 실리콘계 태양전지/모듈
3
WUXI TONGCHUN NEW ENERGY TECHNOLOGY
중국 175 수상/해상 태양광 화합물계
태양전지/모듈 융복합 시스템
4 SHARP 일본 134 집광형 태양광
발전시스템(CPV)
공정 및 검사 장
비 수상/해상 태양광
5 DOW GLOBAL
TECHNOLOGIES 미국 126 융복합 시스템
건물일체형 태양 광
발전시스템(BIPV)
공정 및 검사 장 비
6
SUMITOMO ELECT RIC
INDUSTRIES
일본 124 집광형 태양광 발전시스템(CPV)
실리콘계
태양전지/모듈 Utility용 시스템
7 엘지전자 한국 113 Utility용 시스템 융복합 시스템 실리콘계 태양전지/모듈
8 민승기 한국 81 융복합 시스템
건물일체형 태양 광
발전시스템(BIPV)
수상/해상 태양광
9
SUZHOU HAOFEN G
ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
중국 77 유지보수장치 실리콘계
태양전지/모듈 융복합 시스템
10 CANON 일본 70 공정 및 검사 장
비
염료감응 및 유기 태양전지/모듈
건물일체형 태양 광
발전시스템(BIPV) 출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
<표 38> 태양광 분야의 출원건수 기준 상위 출원인
풍력 분야에서는 한국의 삼성중공업이 605건 출원으로 상위 5위에 올랐고, 연구 주력 분야는 요소 부품(전기 및 제어), 요소 부품(기계장치), 요소 부품(지지구조물) 순위로 연구가 활발하다.
NO. 출원인 국적 건수 주력 1분야 주력 2분야 주력 3분야 1 MITSUBISHI HEAVY
INDUSTRIES 일본 1,581 요소부품 (전기 및 제어)
요소부 품(기계장 치)
요소부품 (지지구조물) 2 GENERAL ELECTR
IC 미국 1,248 요소부품
(전기 및 제어)
요소부 품(기계장
치) 운영 및 유지보수
3 VESTAS WIND SYSTEMS
덴 마
크 1,019 요소부품 (전기 및 제어)
요소부 품(기계장 치)
요소부품 (지지구조물) 4 SIEMENS 독일 779 요소부품
(전기 및 제어)
요소부 품(기계장
치) 계통연계시스템
5 삼성중공업 한국 605 요소부품
(전기 및 제어)
요소부 품(기계장 치)
요소부품 (지지구조물) 6 WOBBEN PROPER
TIES 독일 586 요소부품
(전기 및 제어) 계통연계시스템 요소부품 (지지구조물) 7 HITACHI 일본 513 요소부품
(전기 및 제어)
요소부 품(기계장 치)
요소부품 (지지구조물)
8
BEIJING GOLDWIN D
SCIENCE & CREA TION
WINDPOWER EQUIPMENT
중국 296 요소부품 (전기 및 제어)
요소부 품(기계장 치)
요소부품 (지지구조물)
9 대우조선해양 한국 254 요소부품
(전기 및 제어)
요소부 품(기계장
치) 단지시공
10 두산중공업 한국 214 요소부품
(전기 및 제어)
요소부 품(기계장
치) 단지시공
출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
<표 39> 풍력 분야의 출원건수 기준 상위 출원인
신재생에너지 분야 기술별 포트폴리오 분석은 특허기술력 및 연구 활동도에 대해 스타 분야, 집중 분야, 도전 분야, 관망 분야로 구분하였고, 태양광 분야에서 일본은 도전 분야에 속하며 한국, 중국, 미국은 집중 분야, 유럽은 관망 분야에 속하였다. 한국은 집중 분야로 특허 출원이 활발하나 충분한 특허기술력을 확보하지 못한 것으로 분석된다. 풍력 분야에서 유럽은 스타 분야 일본, 미국은 도전 분야, 중국은 집중 분야에 속하며 한국은 관망 분야로 특허기술력 및 활동도 전부 낮은 것으로 분석되었다.
※ 스타 분야 : 타 영역 대비 상대적으로 특허기술력도 높고 연구 활동이 높은 분야
※ 집중 분야 : 타 영역 대비 상대적으로 특허 출원은 활발하나, 충분한 특허기술력을 확보하지 못한 분야
※ 도전 분야 : 타 영역 대비 상대적으로 특허기술력은 높으나 연구 활동이 부족한 분야
※ 관망 분야 : 타 영역 대비 상대적 특허기술력도 낮고 활동도 높은 분야
출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
[그림 74] 태양광과 풍력 분야의 특허기술력 및 연구 활동도 (좌) 태양광 (우) 풍력
□ 국내외 기상융합 분야 특허 동향
환경산업의 기술 체계 중 기상융합은 기상정보를 기본으로 다양한 요구를 수용한 콘텐츠 제공 및 솔루션 기술을 의미하며 기상융합 분야의 특허 기술력 및 활동력은 다음 표와 같다.
산업 대분류 중분류 소분류 기술정의
환 경 기 상
기상
기상 관측
고층기상관측/
장비/제어
고층기상관측/장비/제어 분야는 라디오미터관측분석, 라디 오존데관측분석, 연직바람관측분석을 포함하고 있음
원격기상관측/
장비/제어
원격기상관측/장비/제어 분야는 기상라이다관측분석제어, 기상레이더관측분석제어, 기상위성용관측장비및부품, 위성 기상관측분석관리, 위성기상관측정보통신망, 항공관측분석 제어를 포함하고 있음
지상관측/장비 /제어
지상관측/장비/제어 분야는 관측기술복합화기반, 자동기상 관측관리시스템, 자동기상관측장비및부품, 자동기상관측정 보통신망기반을 포함하고 있음
해양관측/장비 /제어
해양관측/장비/제어 분야는 해양 기상 관측, 해양 부이를 포함하고 있음
기상 서비스
기상융합 기상정보를 기본으로 다양한 요구를 수용한 컨텐츠 제공 및 솔루션 기술
기상조절 기상조절은 의도적인 기상조절로 보통 인공강우나 인공증 설, 안개소산, 우박 억제, 폭풍우 완화 등이 이에 속함 기상감정 기상재해 피해에 대한 과거 시점 재현 및
피해액 산정 기술
기상 예보
위험기상예보
위험기상예보 분야는 기타기상(폭설, 폭염, 한파, 우박, 낙 뢰 등), PM1(황사, 연무 등), 태풍(강풍)예보, 해양기상(파랑, 해일 등), 호우예보를 포함하고 있음
일반기상예보 여러 장소의 날씨, 기압, 풍향, 풍속, 기온, 습도 등의 정보 를 모아, 대기와 지면
등의 상태를 예측하고 전하는 과학 기술 출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
<표 40> 환경기상 산업의 기술 체계 中 기상
기상기술 중 기상융합 기술은 기상조절 다음으로 특허 점유율 비(4구간/전체구간)가 크며 최근 기술개발이 활발한 핵심기술로 파악된다.
기술 점유율비 증가율 시장확보력비 종합 등급
고층기상관측/장비/제어 104.4% 70.3% 118.9% 6
원격기상관측/장비/제어 104.6% 93.1% 87.9% 6
지상관측/장비/제어 107.7% 103.0% 78.0% 5
해양관측/장비/제어 104.2% 63.9% 90.8% 5
기상융합 119.5% 108.1% 85.5% 6
기상조절 124.7% 130.6% 82.9% 6
기상감정 92.6% 81.9% 101.8% 6
위험기상예보 99.6% 76.5% 94.6% 6
일반기상예보 106.1% 119.0% 110.1% 7
출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
<표 41> 기상 기술별 IP(지적재산권) 활동력 분석 결과
또한, 특허 인용률도 20.7p로 높은 축에 속하는 거로 나타났다.
기술 특허 인용율 주요국
특허확보율 특허청구항수 종합 등급
고층기상관측/장비/제어 10.3 0.1 10.2 5
원격기상관측/장비/제어 21.9 0.2 12.3 6
지상관측/장비/제어 17.0 0.1 10.5 6
해양관측/장비/제어 11.7 0.1 8.7 5
기상융합 20.7 0.1 12.9 6
기상조절 25.0 0.0 12.2 6
기상감정 13.5 0.1 10.3 5
위험기상예보 22.9 0.1 11.2 6
일반기상예보 18.2 0.1 12.0 6
출처: 특허청(한국특허전략개발원), 특허 메가트렌드 분석보고서(신재생에너지), 2019
<표 42> 기상 기술별 IP(지적재산권) 기술력 분석 결과
특허청 분석결과에 따르면, 환경기상 분야 총 71개의 세부기술 중 원격기상관측/장비제어, 기상융합, 기상조절, 위험기상예보, 일반기상예보 순으로 추천 기술이 선정되었다.