Investigation and Analysis of Patents for the Thermal Bridge Breaker in Green Buildings

Journal of The Korean Digital Architecture

Interior Association Vol.13 No.2 / 2013. 6. 3 3 3 35 5 5 5

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그린 린 린 린건 건 건축 건 축 축 축을 을 을 을 위 위 위 위한 한 한 열 한 열 열교 열 교 교차 교 차 차 차단 단 단 특 단 특 특 특허 허 허기 허 기 기 기술 술 술 술의 의 의 조 의 조 조사 조 사 사 사 및 및 및 및 분 분 분 분석 석 석 석 연 연 연 연구 구 구 구

Investigation and Analysis of Patents for the Thermal Bridge Breaker in Green Buildings

김 김 김

김 영 영 영 영 호 호 호 호 KKKKiiiim m m m,,,, Y Y Yo Y o o ou u un u n n ng g g g- - - -H H Ho H o o o 정회원, (주)지승컨설턴트 전무이사, 공학박사

김 김 김

김 형 형 형 형 준 준 준 준 KKKKiiiim m m m,,,, H H Hyyyyu H u un u n n ng g g g- - - -JJJJo o oo o o o on n n n 정회원, 서울시립대학교 조교수, 공학박사 (교신저자)

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이 이 희 희 희 희 영 영 영 영 LLLLeeeeeeee,,,, H H H He e e ee e e e- - -Y - Y Yo Y o o ou u un u n n ng g g g 정회원, 청원화학(주) 연구원, 공학석사

A A A

Abbbbssssttttrrrraaaaccccttttssss

The green building is one of biggest factors to go the goal of energy saving and environmental conservation, "reduction of energy consumption, friendly energy technology, recycling of resource, and environmental pollution reduction technology. The purpose of these green buildings realized by the energy-saving technology such as the thermal bridge breaker(or thermal bridge block). Thermal bridges are localized elements that penetrate insulated portions of building envelope that results in heat loss.

The purpose of this paper is to describe the technical interactions for patents of a thermal bridge breaker(TTB) used in green building practices, and be subject to investigation to TTB in the leading countries, that is, United State, Europe Union, Japan, and Korea. As a result, there are four TTB categories(roof, wall-slab connection, opening, footing) in house or building. The TTB categories is remarkable technology that is apparatus in slab-wall joints and sealing element of opening frame in walls.

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Keeeeyyyyw w w woooorrrrddddssss

green building, slab-wall joint, heating flow, thermal bridge, thermal bridge breaker, 키

키 키 키워 워 워드 워 드 드 드

그린빌딩, 슬래브-벽 접합부, 열 흐름, 열교, 열교차단재

* 본 연구는 지식경제부의 재원으로 벤처형전문소재기술개발사업(과제번호:10043170, 과제명 : 건축물 에너

지 저감용 마이크로 박벽 기공구조를 갖는 미네랄 하이드레이트 단열소재 및 열차단 시스템 개발)의 지원

을 받아 수행된 연구입니다.

한국 디지털 건축

인테리어학회 논문집 Vol.13 No.2 / 2013. 6.

3 3 3 36 6 6 6

1 1 1 1.... 서 서 서 론 서 론 론 론 1

1 1

1....1 1 1 연 1 연 연 연구 구 구 구의 의 의 의 배 배 배 배경 경 경 경 및 및 및 및 목 목 목적 목 적 적 적

정부는 ‘녹색도시, 건축물 활성화 방안’과 자발적인 정책을 통한 ‘제로 에너지로 탈바꿈 한다’는 취지하에 건축물의 에너지 소비 감소를 목표로 2012년부터 ‘에 너지 소비 증명서’ 발급 의무화하고자 노력하고 있다.

그림 1 과 같이 2011년 12말 기준으로 국토교통부 의 건축물 현황발표에 의하면, 전국 건축물은 673만 4787동(연면적 32억9510만5000㎡)으로 조사되었고, 이 중 주거용 건축물은 452만9464동으로 전체의 67.3%를 차지했다. 이러한 비율이 주는 의미는 국가정책에서 에너지 소비 절감의 주요 대상으로 저층규모의 주거 용 건축물임을 알 수 있다. 특히 그림 2 와 같이 주거 용 건축물 중 공동주택인 아파트를 제외한 단독주택, 연립주택, 다가구주택 등이 48% 비중을 차지하고 있 기 때문에 주거용 건축물에 패시브 하우스 실현은 국 가 에너지 절감과 직결된다.

그림 1. 용도별 건축물 비중(국토교통부 2011.12 기준)

그림 2. 주거용 건물의 용도별 비중

(국토교통부 2011.12 기준)

에너지와 환경 등 여러 가지 면에서 세계사적으로 하나의 전환점이 된 1992년 6월 리우환경정상회의 이 후 거세게 불고 있는 환경적으로 건전하고 지속가능한 개발의 이슈와 개발과 공존의 경제개발방식이 중시됨 에 따라 등장하게 된 환경친화적 건물(Environmentally

Friendly Building, Ecological Building, Green Building 등으로 불림)은 그 기술개발과 보급의 중요성이 국내에 서도 최근에 크게 증대되고 있다. 에너지와 환경문제를 동시에 해결하기 위한 방안으로, '인간이 거주하며 모 든 쾌적한 생활을 영위하기 위한 공간'인 건물을 인류 의 생존과 지구환경 문제에 기여하기 위한 건축분야의 대안으로 그린빌딩(Green Building) 개념이 제안되었다.

그린빌딩이란 에너지절약과 환경보전을 목표로 '에 너지부하 저감, 고효율 에너지설비(Energy), 자원재활 용, 환경공해 저감기술(Environment) 등을 적용하여 자연친화적(Ecology)으로 설계, 건설하고 유지 관리한 후, 건물의 수명이 끝나 해체될 때까지도 환경에 대한 피해가 최소화되도록 계획된 건축물'을 말한다.

본 연구의 목적은 그린건축물의 구현에 있어 열전 도현상으로 건축물의 열 흐름에 따른 열에너지 손실 을 감소시키고자 외피를 구성하는 구체(벽,슬래브), 창 호, 지붕 등으로 인해 설치하는 열교차단재(Thermal Bridge Breaker)에 관한 특허기술의 현황 조사 및 분 석에 관한 연구로 그린건축물 구현을 위한 기초자료 로 활용하고자 한다. 또한 연구 세부 내용은 지붕부위 의 열교차단, 벽-슬래브 연결부 열교차단, 개구부 열 교차단, 기초부위 열교차단을 중심으로 한국, 미국, 일 본 유럽, PCT의 공개 특허를 조사하여 동향과 특성을 분석한다.

2 2 2

2.... 열 열 열 열교 교 교 교차 차 차 차단 단 단 단 2

2 2

2....1 1 1 1 그 그 그 그린 린 린 린건 건 건축 건 축 축 축의 의 의 의 동 동 동 동향 향 향 향

선진각국은 그린 건축을 장려하기 위하여 갖가지 정책을 발표하고 있으며 그 중에서도 가장 활발한 유 인정책을 추진하고 있는 곳은 영국, 캐나다, 미국이다.

또한 이들 3국은 각자의 나라에 맞는 그린빌딩 기준 을 마련하여서 그린빌딩 기술의 건물에의 채용정도에 따라 적절한 등급을 부여하고 이를 그 기업의 홍보에 활용케 하거나 금융, 세금감면 또는 그린빌딩 건축을 위한 추가 비용에 대한 리베이트 금액 결정에 활용하 고 있다.

그린빌딩에 대한 연구와 실행은 미국이 가장 활발한 편이다. 미국의 클린턴 대통령은 1993년 `지구의 날' 행사에서 자신의 임기동안 백악관이 `그린빌딩'의 상징 으로 자리잡을 것이라 선언할 정도로 솔선하여 에너지·

환경문제의 해결을 위해 노력하고 있다. 실제 이러한

의지의 실천을 위해 `Greening of the White House'

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Interior Association Vol.13 No.2 / 2013. 6. 3 3 3 37 7 7 7 프로그램을 수행하여 자신의 첫 임기 중에 백악관을

그린빌딩으로 개선하여 놓았다. 2009년에는 당시 지어 진지 78년이나 된 미국의 상징건물인 엠파이어스테이 트 빌딩을 미국의 그린빌딩 인증인 ‘LEED'의 골드등급 을 받는 것을 목표로 하는 사업을 시작하여 세계 다른 빌딩들이 따를 변화의 모델이 되고자 하고 있다.

NRDC Headquarters, Santa Monica, CA, LEED® Platinum Certified

One Bryant Park, New York, NY

LEED® Platinum Certified

우리나라는 2000년부터 환경부에서 아파트 등 공동 주택을 대상으로 '그린빌딩 인증제'를 시범적용하고 있으며 정부의 건설교통부와 환경부가 공동으로 주관 하고 있는 친환경 건축물 인증제도와 대전광역시 등 지방자치단체가 주관하고 있는 친환경 건축물 인증제 도 그리고 대한건축학회 등 학술 단체에서 운영하는 친환경 건축물 인증제도 등이 있다.

국내 최초의 시범건설된 그린빌딩

KIER 그린빌딩 중앙연구동 국내 최초의 초에너지 절약형 건물

대우건설기술연구소 연구관리동

그림 4. 한국 그린빌딩의 예

2013년 2월 23일부터 건축물을 거래할 때 해당 건 축물의 `에너지소비 증명서`를 첨부하는 `건축물의 에 너지소비 증명제도`를 실시할 예정으로 본격 시행을 앞두고 11월 8일부터 서울 서초구와 성북구내 2개 아 파트 단지에서 시범사업이 진행되고 있다. `건축물 에

너지소비 증명제`는 아파트 등 부동산 거래계약을 체 결할 때 전기나 가스 등 에너지 사용량과 효율이 표 시된 '에너지 평가서'를 계약서에 첨부하는 제도로 단 계적으로 대상을 확대해 2017년부터 전국 시행을 목 표로 하고 있다.

2 2 2

2....2 2 2 2 열 열 열 열교 교 교 교차 차 차단 차 단 단 단

(1) 열교

벽이나 바닥, 지붕 등의 구조체 연결부위에 단열이 연속되지 않은 부분이 있을 때 이 부분이 열적 취약 부가 되어 외부로 많은 열량 및 에너지가 손실되는 부위를 열교(Thermal Bridge)라고 한다. 열교는 구조 체의 여러 형태로 발생하는데 단열구조의 지지 부재 들, 중공벽의 연결철물이 통과하는 구조체, 벽체와 지 붕 또는 바닥과의 접합부위, 창틀 등에서 발생하여, 구조체의 전체 단열성능이 저하되며 열교현상이 발생 하는 부위는 표면온도가 낮아지며 결로가 발생되는 원인이 된다. 열교차단(thermal bridge break)이란 열 흐름(thermal flow) 현상을 차단하여 이러한 문제점을 극복할 수 있는 것으로, 열교현상이 발생하는 부위에 단열설계나 단열재가 불연속 됨으로써 불합리한 단열 시공이나 특히 국내의 내단열시공은 구조체에 의한 불연속시공이 필연적으로 발생한다.

건축물에서 열교가 발생하는 부위는 그림 5 와 같 이 지붕, 벽체 슬래브 및 발코니, 개구부(opening) 및 기초부위에서 발생한다.

그림 5. 열교발생 부위 (2) 열교차단의 국내외 현황

유럽에 경우 기후 여건이 좋지 않아 동절기에 기온

이 낮기 때문에 거주공간의 에너지 절감에 대한 관심

이 높다. 1980년대부터 유럽을 중심으로 열교 차단재

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가 개발되었다. 열교차단재는 열전도 특성이 우수한 단열재와 구조체에 작용하는 외력을 저항할 수 있는 응력을 전달요소로 구성되어 있어 다양한 제품이 개 발되어 사용되고 있다.

국내는 벽-벽, 벽-슬래브 및 창호 연결부위 등 구 조체 연결부에서는 단열재가 연속되지 않아 열교 (thermal bridge)가 형성되는 부분에 외단열을 통하여 열교현상을 해결하려는 사례가 많았으나, 그 방법 및 기술이 다양화 되고 있는 추세이다.

Ancon Thermal Breaks

/www.ancon.co.uk Midwest thermal break window /www.mwwindow.com

그림 6. 해외 열교 차단재의 사례

그림 7. 국내 창호연결부위 외단열의 사례

3 3

3 3.... 선 선 선 선행 행 행 특 행 특 특허 특 허 허 허의 의 의 의 검 검 검 검색 색 색 색 3

3 3

3....1 1 1 검 1 검 검 검색 색 색 색의 의 의 의 개 개 개 개요 요 요 요

그린빌딩 요소기술 중 열교에 관한 선행 특허 기술 분석을 위해 사용한 데이터베이스(DB), 검색내용 및 검색기간은 아래의 표 1 과 같다.

통상 특허 출원 후 1년 6개월이 경과한 후에 공개 되는 특허제도의 특성상 2011년 이후 출원된 특허에 대해서는 미공개 특허가 존재하므로 본 연구 내에 작 성된 그래프 상에서는 특허가 감소하는 것으로 나타 나고 있으나 실제로 감소한 것은 아니다.

미국 특허의 경우 2001년부터 출원공개제도가 도입 되어 2000년 이후 출원된 특허는 미국등록 특허도 포 함하여 분석하였다.

3 3 3

3....2 2 2 2 검 검 검 검색 색 색 색의 의 의 결 의 결 결과 결 과 과 과

검색하여 최초 히팅 결과는 표 2 와 같으며, 한국의 경우 130건, 일본 352건, 미국 261건 등이 검색되었으 며 합계 938건을 얻었다.

국가 검색대상 사용 DB 검색내용 검색기간

(출원일기준)

한국 공개특허 WIPS

(Internet) 서지, 요약,

대표청구항 ~

2012.10.31 미국 공개특허 및 등록특허 WIPS

(Internet) 프론트페이지 , 대표청구항 ~

2012.10.31

일본

한글검색을 통한 특허공개,

영문공개특허 (PAJ)

WIPS

(Internet) 서지, 요약,

대표청구항 ~

2012.10.31

유럽 영문검색을 통한 공개특허 WIPS

(Internet) 프론트페이지 , 대표청구항 ~

2012.10.31 PCT 영문검색 WIPS

(Internet) 프론트페이지 , 대표청구항 ~

2012.10.31 표 1. DB 검색내용 및 검색기간

대분류 국가 검색식 한국일본미국유럽PCT

열교 차단

한국 일본 (기계어)

((건물 건축물 구조물 빌딩 주택) and (열교 결로 냉교) and (차단 방지 억제 예방)) AND (E*).IPC.

130 352

미국 일본 (PAJ)

유럽 (PCT)

((((Thermal heat cold) adj bridge) (thermal adj envelope) (cooling adj fins)) and (building house home balcony)) (thermal and break and element and insulating) ((thermal adj break) and (E*).IPC.)

158 261 107 88

합계 130 352 261 107 88

총계 938

표 2. 열교차단에 대한 선행기술 검색식 및 검색 결과

표 3. 열교차단에 대한 국가별 유효특허 건수

대분류 한국 일본 미국 유럽 PCT Total

열교차단 45 215 28 47 31 366

특허 분석 대상 건에 해당하는 유효특허에 대해서

노이즈를 제거한 열교차단에 대한 국가별 건수는 다

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Interior Association Vol.13 No.2 / 2013. 6. 3 3 3 39 9 9 9 음의 표 3 과 같이 나타났으며, 한국의 경우 45건, 일

본 215건, 미국 28건 등으로 나타났다. 이를 중심으로 세부기술분류 작업을 통하여 세부분야별 국가별 특허 동향, 기술 점유동향, 추이분석을 실시하고자 한다.

3 3 3

3....3 3 3 기 3 기 기 기술 술 술 술 분 분 분 분류 류 류 류체 체 체 체계 계 계 계

선행특허를 조사하여 유효특허를 추출한 결과를 토 대로 표 4 와 같이 주요 구조부재별 위치에 따라 분 류체계를 구분하여 나타낸 것이다. 이는 그림 5의 열 교가 발생하는 부위를 중심으로 분석한 것이며, 지붕, 벽체 슬래브 및 발코니, 개구부(opening) 및 기초부위 과 같이 구분한다.

이들 기술별 분류체계 4가지 분류를 설명하면, 수평 요소와 관련한 열교현상이 발생하는 지붕, 수직요소와 관련한 벽체 슬래브 및 발코니, 수직부재에 외기와의 결합을 위한 개구부(opening) 및 구조물을 지지하기 위해 사용되는 기초부위에 대한 열교차단 기술을 중 요 특허로 구분하였다.

A: 지붕부위 열교차단 지붕, 천정 부위의 열교차단을 위한 단열재 등의 열교차단 기술

B: 벽-슬래브 연결부 열교차단

Wall-Slab 연결부, 벽체, 발코니 벽체 등의 열교차단 기술

C: Opening 열교차단 Window, Door 등의 개구부 열교차단 스페 이서 등의 열교차단 기술

D: 기초부위 열교차단 기초부위 및 지하 바닥부위 등의 열교차단 기술

표 4. 열교차단의 기술별 분류체계

4 4

4 4.... 선 선 선행 선 행 행특 행 특 특허 특 허 허의 허 의 의 기 의 기 기 기술 술 술 술 분 분 분석 분 석 석 석 4

4 4

4....1 1 1 기 1 기 기 기술 술 술 술분 분 분 분야 야 야 정 야 정 정 정량 량 량분 량 분 분 분석 석 석 석

본 분석 연구에서는 열교차단 분야에 관하여 검색 된 총 366건의 유효특허문헌을 정량적으로 분석하였 다. 즉, 한국, 일본, 미국, 유럽 그리고 PCT 특허(실용 신안) 문헌에 대해 출원연도별, 기술분류별 및 출원인 별로 분류하고 각 부문별 특허건수, 점유율 등에 대해 특허동향을 분석하였다. 이를 통해 세계의 특허동향과 우리의 수준을 비교하고, 열교차단 분야에서 세부 기 술 분야별 연구개발현황과 주요 기업을 파악하여, 연 구개발의 기초 자료를 삼을 수 있도록 하였다. 본 연 구의 모든 분석 그래프는 출원년도를 기준으로 작성 되었다.

4 4 4

4....2 2 2 2 연 연 연 연도 도 도 도별 별 별 특 별 특 특허 특 허 허 허동 동 동 동향 향 향 향

그림 8 은 1979년부터 2012년까지의 조사기간 동안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허문헌 에 대한 연도별 특허동향을 나타낸 것이다. [그림 8]

에서 보듯이 열교차단 분야의 전체 특허 출원동향 및 누적건수를 나타내는 것으로, 1979년 첫 특허를 시작 으로 출원건수가 소량으로 제한되었으나, 1990년도를 기점으로 출원이 큰폭으로 증가하였으며 이후 꾸준히 증가하여, 2010년까지 매년 15건 내외로 출원이 이루 어지고 있는 것으로 나타났다.

이는 최근 에너지 절약에 대한 관심과 수요가 증가 함으로써 건축물의 냉방, 난방의 고효율화를 위한 기 술 연구가 계속해서 이루어지고 있기 때문인 것으로 사료된다.

따라서, 열교차단에 대한 특허 출원은 계속해서 전 과 같은 수준으로 일어날 것으로 예상된다. 2011년도 이후의 특허출원이 급격히 감소하고 있는 것으로 나 타난 이유는 출원은 되었으나 각국의 특허공개제도에 있어 일부 예외적인 경우를 제외하고는 특허가 출원 된 이후 일정기간(한국 및 일본의 경우는 1년 6개월) 이 지난 후에야 그 출원이 공개되는 제도 때문에(본 분석연구의 데이터 선별시점은 2012년 11월임), 실질 적으로 해당 기간 동안 출원된 모든 특허가 공개될 시점이 되면 그 출원된 특허가 수가 훨씬 증가할 수 있기에 출원건수가 감소한 것으로 판단할 수는 없을 것이다.

<비고> 특허공개제도 : 특허 출원 후 1년 6개월이 경과하 여야 공개되는 특허제도의 특성상 2011년 이후 출원된 특허 는 미공개건이 다수 있어 전체 데이터가 반영되지 못함으로 인해 출원건이 감소하고 있는 것으로 나타나고 있으나 실제 로 출원이 감소한 것은 아님에 유의

그림 8. 연도별 특허동향

한국 디지털 건축

인테리어학회 논문집 Vol.13 No.2 / 2013. 6.

4 4 4 40 0 0 0 4 4 4

4....3 3 3 출 3 출 출 출원 원 원 원국 국 국 국가 가 가별 가 별 별 점 별 점 점유 점 유 유율 유 율 율 율 및 및 및 및 특 특 특 특허 허 허 허건 건 건수 건 수 수 추 수 추 추이 추 이 이 이

그림 9 는 1979년부터 2012년까지의 조사기간 동안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허문헌 에 대한 출원국가별 점유율 및 특허건수 추이를 나타 낸 것이다. 그림 9 에서 보듯이 열교차단 분야에 관한 특허출원은 일본을 제외하고 유사한 비율로 보이는데, 일본이 59%(215건)로 큰 비율을 차지하여 일본에 주 도되고 있다고 볼 수 있고, 유럽이 13%(47건), 한국이 12%(45건), 국제특허가 8%(31건), 미국이 8%(28건)로 저조한 것으로 볼 수 있다. 각 국가별 특허출원동향을 살펴보면, 일본의 경우 1990년도를 시작으로 꾸준히 증가하는 현상을 보였고, 이러한 현상이 반복되다가 2006년 이후부터는 출원이 다소 감소하고 있는 것으 로 나타났다.

한국의 경우 1999년도를 기점으로 2006년까지 저조 한 출원 경향을 보이나 2007년 이후 출원이 증가하며 출원이 활발히 이루어짐을 알 수 있다. 유럽의 경우 1980년과 1982년에 출원되었고 1990년도를 기점으로 저조한 출원 경향을 보이다가 2008년 출원이 급격히 증가하였으나 이후에 감소하고 있는 것으로 나타났다.

미국의 경우 2000년도부터 출원이 이루어지기 시작하 여 저조한 출원 경향을 보이지만 조금씩 증가하고 있 는 것으로 보인다. 일본에 비해 한국이나 유럽, 미국, 국제특허의 출원은 상대적으로 적으나 국제특허를 제 외한 한국, 유럽, 미국의 출원은 서서히 증가하고 있다.

그림 9. 출원국가별 점유율 및 특허건수 추이

각 국가별 특허출원이 2011년도 이후 급격히 감소 하고 있는 것으로 나타난 이유는 출원은 되었으나 각 국의 특허공개제도에 있어 일부 예외적인 경우를 제 외하고는 특허가 출원된 이후 일정기간(한국 및 일본

의 경우는 1년 6개월)이 지난 후에야 그 출원이 공개 되는 제도 때문에(본 분석연구의 데이터 선별시점은 2012년 11월임), 실질적으로 해당 기간 동안 출원된 모든 특허가 공개될 시점이 되면 그 출원된 특허가 수가 훨씬 증가할 수 있기에 출원건수가 감소한 것으 로 판단할 수는 없을 것이다.

4 4 4

4....4 4 4 4 기 기 기 기술 술 술 술별 별 별 점 별 점 점유 점 유 유 유율 율 율 율 및 및 및 및 특 특 특 특허 허 허 허건 건 건수 건 수 수 추 수 추 추이 추 이 이 이

본 연구에서는 열교차단 분야에 관하여 검색된 총 366건의 특허문헌 중 열교현상이 발생하는 지붕, 벽체 슬래브 및 발코니, 개구부(opening) 및 기초부위에 대 한 특허 기술을 검토한 결과 다음과 같다.

그림 10 은 1979년부터 2012년까지의 조사기간 동 안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허 문헌에 대한 기술별 점유율 및 특허건수 추이를 나타 낸 것이다.

그림 10 에서 보듯이 기술별 점유율 및 특허건수 추이를 보면, 벽-슬래브 연결부 열교차단관련 기술(B) 과 Opening 열교차단관련 기술(C)의 출원이 각각 57%, 34%를 차지하며 가장 활발히 이루어짐을 알 수 있으며, 지붕부위 열교차단 기술(A)과 기초부위 열교 차단 기술(D)의 출원은 상대적으로 저조한 것을 알 수 있다.

그림 10. 기술별 점유율 및 특허건수 추이

그림 11 은 1979년부터 2012년까지의 조사기간 동

안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허

문헌 중 유럽특허 47건에 대한 기술별 점유율 및 특

허건수 추이를 나타낸 것이다. 그림 11 에서 보듯이

유럽 기술별 점유율 및 특허건수 추이를 보면,

Opening 열교차단관련 기술(C)의 출원이 75%로 주로

Journal of The Korean Digital Architecture

Interior Association Vol.13 No.2 / 2013. 6. 4 4 4 41 1 1 1 이루어짐을 알 수 있으며, 벽-슬래브 연결부 열교차단

관련 기술(B)은 출원이 Opening 열교차단관련 기술 (C)의 출원보다는 저조하나 활발한 편이고, 지붕부위 열교차단 기술(A)의 출원은 상대적으로 저조하며, 기 초부위 열교차단 기술(D)은 출원 건수가 없는 것을 알 수 있다.

그림 11. 유럽 기술별 점유율 및 특허건수 추이

그림 12 는 1979년부터 2012년까지의 조사기간 동안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허문헌 에 중 일본특허 215건에 대한 기술별 점유율 및 특허 건수 추이를 나타낸 것이다. 그림 12 에서 보듯이 일 본 기술별 점유율 및 특허건수 추이를 보면, 벽-슬래 브 연결부 열교차단관련 기술(B)의 출원이 67%로 가 장 활발히 이루어짐을 알 수 있으며, Opening 열교차 단관련 기술(C)은 출원이 벽-슬래브 연결부 열교차단 관련 기술(B)의 출원보다는 저조하나 활발한 편이고, 지붕부위 열교차단 기술(A)과 기초부위 열교차단 기술 (D)의 출원은 상대적으로 저조한 것을 알 수 있다.

그림 12. 일본 기술별 점유율 및 특허건수 추이

그림 13 은 1979년부터 2012년까지의 조사기간 동안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허문헌

에 중 한국특허 45건에 대한 기술별 점유율 및 특허건 수 추이를 나타낸 것이다. 그림 13 에서 보듯이 한국 기술별 점유율 및 특허건수 추이를 보면, 벽-슬래브 연결부 열교차단관련 기술(B)의 출원이 56%로 가장 활발히 이루어짐을 알 수 있으며, Opening 열교차단관 련 기술(C)은 22%로 출원이 벽-슬래브 연결부 열교차 단관련 기술(B)의 출원보다는 저조하나 활발한 편이고, 지붕부위 열교차단 기술(A)과 기초부위 열교차단 기술 (D)의 출원은 상대적으로 저조한 것을 알 수 있다.

그림 13. 한국 기술별 점유율 및 특허건수 추이

그림 14 는 1979년부터 2012년까지의 조사기간 동 안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허 문헌 중 국제특허 29건에 대한 기술별 점유율 및 특 허건수 추이를 나타낸 것이다. 그림 14 에서 보듯이 국제특허 기술별 점유율 및 특허건수 추이를 보면, 벽 -슬래브 연결부 열교차단관련 기술(B)과 Opening 열 교차단관련 기술(C)의 출원이 각각 52%, 45%로 가장 활발히 이루어짐을 알 수 있으며, 지붕부위 열교차단 기술(A)과 기초부위 열교차단 기술(D)의 출원은 상대 적으로 저조한 것을 알 수 있다.

그림 14. 국제 기술별 점유율 및 특허건수 추이

한국 디지털 건축

인테리어학회 논문집 Vol.13 No.2 / 2013. 6.

4 4 4 42 2 2 2 4 4 4

4....5 5 5 점 5 점 점 점유 유 유 유율 율 율 율 및 및 및 및 특 특 특 특허 허 허 허건 건 건수 건 수 수 수 추 추 추 추이 이 이 이 분 분 분 분석 석 석 석

1979년부터 2012년까지의 조사기간 동안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허문헌에 대한 전체 특허 출원동향 및 누적건수를 살펴본 결과 1979 년 첫 특허를 시작으로 1990년도를 기점으로 출원이 큰 폭으로 증가하였으며 이후 꾸준히 증가하여, 2010 년까지 매년 15건 내외로 출원이 이루어지고 있는 것 으로 나타났다. 출원국가별로는 일본이 가장 큰 비율 (59%)을 차지하고 있으며, 유럽, 한국, 미국 등은 유사 한 비율로 일본에 비해 저조한 것으로 나타났다.

표 5 는 유효특허 중 발코니 또는 구조체 슬래브에 적용 기술과 스틸하우스와 같은 경량철골에 적용 가능 한 대표적 기술을 나타냈다. 즉, 점유율 및 특허건수 추이에서도 벽-슬래브 연결부 열교차단기술이 57%로 가장 활발히 이루어진 것을 알 수 있다. 또한 벽-슬래 브 연결부 열교차단기술에 관해서는 TESUKU:KK가 가장 많이 출원하였음을 알 수 있으며, 그 이외에도 SEKISUI HOUSE LTD, EMOTOKOGYO KK, KANEGAFUCHI CHEM IND CO LTD가 다수의 출 원건수를 확보하고 있다. 한국의 경우 기초부위 열교 차단 기술에 관한 한국특허의 AI지수가 4.34로 높게 측정되어 기초부위 열교차단 기술은 한국이 주도적으 로 기술을 확보하고 있다고 판단된다.

벽 - 슬래 브 연결 부 열교 차단

PCT-FR2010-051707 2007-003380(일본)

2007-211484(일본)

2003-532815(일본)

Ope ning 열교 차단

2009-0025325(미국) 2005-0183382(미국) 표 5. 주요 열교차단의 특허기술

4 4 4

4....6 6 6 6 국 국 국 국가 가 가 가별 별 별 특 별 특 특허 특 허 허 허 활 활 활동 활 동 동 동 지 지 지 지수 수 수 수분 분 분석 분 석 석 석

그림 15 는 1979년부터 2012년까지의 조사기간 동안 열교차단 분야에 관하여 조사된 총 366건의 특허문헝 에 대한 국가별 특허활동지수(AI, Activity Index)를 나타낸 것으로, 특허활동지수는 각 출원인(또는 출원국 가)이 해당분야에서 전체 특허의 비율을 기준으로 어 느 정도의 특허활동을 하였는지를 나타내는 지료로서, 각 출원인별 수치를 비교하는 것은 의미가 없으며, 단 순히 각 출원인의 기술별 특허활동 정도를 상대적으로 비교하는 지표이다. 기준이 되는 수치는 1로서, AI가 1 에 근접할 경우, 각 출원인들의 평균에 근접한 특허툴 원활동을 하였다는 의미이며, 0에 근접할 경우 특허활 동이 매우 낮음을 의미하며, 1 이상일 경우 다른 출원 인들에 비해 그 분야에 특허활동이 집중되었다는 의미 로 분석되며 구하는 방법은 아래와 같다.

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 특정기술분야의전체특허수 전체특허수

 특정기술분야의특정국가의특허수  특정국가의특허수

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AI지수는 단순한 동향을 통하여 활동성을 판단하는 것이 아니라, 건수의 비율을 통해 상대적은 척도를 나 타내어 질적 정보를 제공해주기 때문에 어떤 기술의 또는 출원인이 특허활동이 활발한지 알 수 있다. 또한 AI지수는 상대적 특화된 현황을 제공하고 있기 때문 에 개별적으로 국가별 또는 기술분류별로 핵심기술분 야를 도출시 주요한 정보로 활용될 수 있다. AI지수는 한 단위의 건수가 미비한 경우 측정값이 과도하게 높 게 측정되어 결과에 대한 오류를 범할 수 있으므로 주의하여야 하며, 상대적으로 연구개발의 집중도를 살 펴보기 때문에 국가 또는 기술분야별 기술적으로 직 접적인 우위를 가지는 것은 아니다.

특허활동지수(AI, Activity Index)를 통해 국가별 특

허활동도를 살펴본 결과, 열교차단 분야에서 지붕부위

열교차단 기술(A)에 관한 일본특허의 AI지수가 1.25

로 측정되어 활발한 특허활동이 이루어진다고 볼 수

있으며, 일본특허를 제외한 유럽특허, 한국특허, 미국

특허 및 국제특허의 AI지수가 각각 0.41, 0.86, 0.69 및

0.62로 측정되어 상대적으로 부진한 것으로 판단되고,

벽-슬래브 연결부 열교차단관련 기술(B)에 관해서는

일본특허의 AI지수가 1.19로 측정되어 특허활동()이

활발하게 진행되고 있으며, 일본특허를 제외한 유럽특

Journal of The Korean Digital Architecture

Interior Association Vol.13 No.2 / 2013. 6. 4 4 4 43 3 3 3 허, 한국특허, 미국특허 및 국제특허의 AI지수가 각각

0.41, 0.98, 0.63 및 0.91로 측정되어 상대적으로 부진 한 것으로 판단된다. Opening 열교차단관련 기술(C) 에 관해서는 유럽특허의 AI지수가 2.18, 미국특허의 AI지수는 1.78, 국제특허의 AI지수는 1.32로 높게 측 정되어 활발한 특허활동이 이루어진다고 볼 수 있으 며, 기초부위 열교차단 기술(D)에 관해서는 한국특허 의 AI지수가 4.34로 높게 측정되어 기초부위 열교차단 기술(D)은 한국이 주도적으로 기술을 확보하고 있다 고 판단된다.

그림 15. 출원국가별 특허활동지수(AI)

5 5 5 5.... 결 결 결 론 결 론 론 론

본 연구는 열교차단재에 관한 특허기술 조사 및 분 석 연구로, 검색된 총 366건의 유효특허문헌을 정량적 으로 분석하였다. 즉, 한국, 일본, 미국, 유럽 그리고 PCT 특허(실용신안) 문헌에 대해 출원연도별, 기술분 류별 및 출원인별로 분류하고 각 부문별 특허건수, 점 유율 등에 대해 특허동향을 분석한 결론이다.

열교차단에 관한 핵심특허 정성분석 결과, ① 열교 를 차단할 수 있는 미리 제조된 건설 자재를 제공하 는 기술, ② 창문, 문, 스카이라이트 프레임 어셈블리 등의 제조에 사용될 수 있는 열 차단부의 제조방법,

③ 철근콘크리트 외단열 건물에 철근콘크리트 발코니 를 측면지지 형태로 콘크리트 구체에의 열교차단을 억제하고 작업성이 우수하게 구축하는 기술, ④ 발코 니 지지용의 Z 철근 패널을 이용하여 거푸집 설치 및 배근 작업을 합리화하고 열교를 억제하는 기술, ⑤ 열 교 차단 부위의 열적 성능을 증가시키고 동시에 벽과 슬래브 사이의 조인트에서 요구되는 기계적 특성을

유지하는 기술, ⑥ 부재의 끝에서 다른 부재로 열 전 달을 방지하고 진동의 전달 및 결로의 방지 특성이 개선된 부재의 제조방법, ⑦ 철골조 건축물에 있어서 보나 기둥의 외부에서의 냉교를 방지하는 기술 등이 최근 기술개발 흐름에 부합되는 특허로 파악 분석되 었다.

특히 기술별 점유율 및 특허건수 추이에서 벽-슬래 브 연결부의 열교차단기술이 많은 이유로는 외단열 시스템 등의 열교차단을 적용하게 되면 지붕, 벽체 슬 래브 및 발코니, 개구부(opening), 기초부위의 열교를 근원적으로 차단할 수 있어 외피에서의 전열량 감소 를 통한 에너지절약 효과가 클 것으로 기대되며, 콘크 리트 등과 같이 열용량이 큰 축열재가 단열재로부터 실내측에 위치하므로 공간내 열용량이 증가하여 실내 온도 조절 효과로 인한 추가적인 에너지 절약이 가능 하기 때문인 것으로 판단된다.

참 참 참 참고 고 고 고문 문 문헌 문 헌 헌 헌

1. 국토교통부·환경부, 친환경건축물 인증기준 2011 2. 에너지관리공단, 에너지절약설계기준해설서 2011 3. 국무조정실, 기후변화4차 종합대책, 2007.12 4. 친환경연구센터 http://susb.hanyang.ac.kr/

5. 한국특허정보원 www.kipris.go.kr

6. 일본특허전자도서관, http://ep.espacenet.com 7. (주)윕스, www.wips.co.kr

8. 국토교통과학기술진흥원, www.kaia.re.kr

9. 송승영, 이현화, 이현우, ‘친환경 인증 공동주택의 에너 지·자원 및 환경부하 부문 설계 시공 현황 및 분석’, 대한 건축학회지 제24권 제1호, 2008년1월

10.건설신기술 471호, 열교차단 스페이서를 이용한 3중유리 창틀의 조립 및 설치공법, 대림산업(주), (주)알루이엔씨 11.(주)에스와이씨, 복합기능형 ALC 패널 시스템용 부품 소재 개발(년차연구보고서), 2011.3.31.

논문접수일 (2013. 05. 20)

심사완료일 (2013. 06. 03)

게재확정일 (2013. 06. 07)