BIM 기술 융·복합 수준 분석을 위한 특허 정보 활용 방안
김태원1·이재호2·이윤선*·김재준1·이태식3
1한양대학교 건축공학과·2한양대학교 ERICA 건설환경공학과·3한국건설기술연구원
A study on Analysis of Convergence Trends in Global BIM Market Using Patent Information
Kim, Taewon
1·Lee, Jaeho
2·Lee, Yoonsun
*·Kim, Jaejun
1·Lee, Taisik
31Department of Architectural Engineering, Hanyang University
2Division of Civil Engineering, Hanyang University, ERICA Campus
3Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology, Goyang
Abstract : Recently, patent information related to building information modeling (BIM) has been increasing owing to BIM adoption within the construction sector. However, only a few research studies have focused on identifying trends in the domestic and foreign BIM technology based on comprehensive and objective data. Therefore, this study aims to analyze technical competitiveness in the global BIM market using patent information. The patent information is compiled from WIPSON and consists of 73 South Korea, 59 USA, 206 China, and 31 Japan applications. Based on patent information, this study objectively observes domestic and foreign technological BIM trends. As a result of the technology entry analysis by the year, starting from physics (G section) to electricity (H section), the performing operations (B section), and the fixed structure (E section) has been expanded gradually. According to the portfolio analysis, the BIM patent is currently in its early stage of development. Through this research, utilizing patents as a basis for future development will be expected to consult with the differentiation of strategy and setting of direction.
Keywords : Building Information Modeling, Patent Information, Technical Trend, International Patent Classification
1. 서론
1.1 연구의 배경 및 목적
전 세계적으로 건설 산업의 생산성 향상 방안으로 IT 산 업과의 융·복합 기술인 BIM 빌딩 정보 모델링(Building Information Modeling; BIM)
1)의 적용에 대한 관심이 증가 되고 있으며(Volk et al., 2014), 관련 경쟁력 확보를 위한 지 원 정책들이 수립되어 왔다. 먼저 국내에서는 조달청을 통 해 2012년부터 500억 원 이상 공공건축물 턴키·설계 발주 인 경우 BIM 설계를 의무화하였으며, 2016년부터는 모든 공 공 맞춤형 서비스 사업에 BIM 설계를 적용해 발주를 시작했 다(Public Procurement Service, Expanding range of BIM,
Press Release, 2010). 중국 정부는 향후 5년 이내에 BIM 보 급 목표를 세우고 충돌 분석, 4D 프로젝트 관리, 시각화를 포 함한 다양한 분야에서 BIM을 활용할 수 있도록 기업들을 지 원하고 있다. 일본 국토교통성에서는 2014년부터 정부 건물 의 설계 및 시공과 관련한 BIM 지침서를 도입하였다. 미국 연방 조달청은 2006년부터 공공건물 프로젝트에 BIM을 의 무화했으며, 또한 BIM 시스템에 대한 연구와 개발을 지속적 으로 진행하고 있는 추세이다(Kim et al., 2011).
1)새로운 기술과 혁신적인 아이디어를 얻기 위해 정성적/
정량적으로 다양한 기술예측 방법론이 제안되어 왔다(Choi et al., 2011). 먼저 전문가들의 의견 조율을 통해 기술 동향 을 관찰하는 정성적 분석 방법론으로는 델파이 기법(Dalkey,
1) 건축, 토목, 플랜트를 포함한 건설 전 분야에 시설물 객체의 물리적 혹은 기능적 특성에 의하여 시설물 수명주기 동안 의사결정을 하는 데 신뢰할 수 있는 근거를 제공하는 디지털 모델과 그의 작성을 위한 업무절차를 포함하여 지칭함 (국토교통부, 건축분야 BIM 적용 가이 드, pp. 14, 2010)
* Corresponding author: Lee, Yoonsun, International Space Exploration Research Institute, Hanyang University, Ansan, Korea
E-mail: [email protected] Received April 8, 2016: revised July 28, 2016 accepted August 29, 2016
1969)이 있으며, 정량적 분석방법으로는 트렌드 분석(Agami et al, 2008), 특허 분석(Park & Kim, 2007; Lim & Lee, 2011) 등이 있다. 정량적인 분석 방법론 중 특허 분석은 특허 가 기술의 원천 정보이면서 상업적 가치까지 지니고 있다는 점에 착안해 특허에서 추출한 데이터를 기반으로 기술을 예 측하는 방법론이다(Campbell, 1983).
본 연구의 목적은 국내외 BIM 시장에서 기술 융·복합 수 준을 측정하고 분석하기 위하여 주요 선진국에서 공통적으 로 채용하고 있는 국제특허분류(IPC: International Patent Classification; IPC) 코드를 적용한 특허 정보 분석 방안을 제 안하고자 한다.
1.2 연구의 방법 및 범위
본 연구에서는 국내외 BIM 기술 수준을 분석하기 위해 특 허 포트폴리오 분석 방법을 활용하여 다음과 같이 연구를 진 행하였다. 첫째, BIM 기술에 대한 선행연구 조사 및 기술 개 발 동향을 분석·예측하기 위한 특허 분석 관련 연구를 분석 하였다. 둘째, 국내외 BIM 분야 기술 동향 분석을 위해 국내 특허 자료 제공 사이트인 윕스온을 통해 등록 및 공개된 특허 정보를 수집하였다. 셋째, 출원 건수, 출원인, 출원 신장률을 활용하여 포트폴리오 분석을 실시하였다. 넷째, 수집된 특허 의 IPC 정보를 활용하여 국가별 BIM 기술 경쟁력을 비교 분 석하였다. 본 연구에서는 한국 특허청이 보유하고 있는 특허 정보
2)를 활용하였으며, 수집된 자료 분석을 위해 윕스온에서 개발한 Thinklear2012 프로그램을 활용하였다.
2. 관련 이론 및 선행 연구 분석 2.1 BIM 기술 관련 연구 동향
국내에 BIM의 개념이 소개된 초기에는 주로 건축설계 2D 프로세스에 관한 주제로 연구가 진행되어 왔으며, 이후에는 BIM 도입의 전략적 방안과 BIM 데이터의 활용방법, 적용 사 례 등이 중점적으로 논의되었다. BIM 관련 선행연구를 주제 별로 분류한 결과는 BIM 관련 프로그램 개발, 개인 및 조직 의 역량, BIM 활용방안 그리고 BIM 가이드 개발 등이 있다.
연구 주제별 내용을 살펴보면, ‘BIM 프로그램 개발’과 관련 하여 Woo et al. (2009)은 건물에너지 성능 평가 수행을 위해 BIM 프로그램 기반 에너지 시뮬레이션을 개발하여 디자인의 에너지 성능을 분석할 수 있는 방법을 제시하였다. Yoon et al. (2011)은 웹 기반 도구와 BIM 기반 성능 평가 도구를 비 교 분석하여 BIM 활용의 가능성을 탐색하였다. 또한 Seong
2) 국가 간 특허 기술을 비교하기 위해서는 미국 특허청(USPTO), 일본 특허청(JPO), 유럽 특허청(EPO)에 모두 등록된 삼극 특허 (Triad Patent Families)를 활용해야 하나, 중국 특허의 경우 중국 특허청 에만 등록되어 있음
et al. (2013)은 병원 건축의 생애 주기 동안의 공간 유효성 및 성능 검토를 위해 BIM 적용 가능성을 파악하였다. 다음 으로 “개인 및 조직의 역량”과 관련하여 Chung et al. (2012) 은 BIM의 가치 실현을 위해 BIM 매니저의 핵심 역량을 분석 하였다. Kang (2013)은 조직적 측면의 중요성을 강조했으며, 이를 위해 조직의 BIM 수행 역량 성숙도 진단과 개선 전략을 수립하였다. “BIM 활용방안”과 관련하여 John et al. (2011) 은 효율적인 BIM 시스템의 국내 정착을 위한 개선방향을 제 시하기 위한 기초연구를 실시하였으며, Kim et al. (2014)은 계층분석 기법(AHP)을 이용하여 국내 설계사무소의 BIM 활 용실태 및 문제점들의 상대적 중요도를 분석하여 개선방안 을 제시하였다. 마지막으로 “BIM 가이드 개발”과 관련하여 Kwon et al. (2011)은 품질관리 기준의 BIM 가이드라인 개발 에 필요한 요구 조건을 제시하였으며, Seo et al. (2013)은 도 로분야 BIM 성과품 납품체계 개발을 위해 국내외 BIM관련 가이드라인 및 발주 문서 등을 수집하여 특징을 분석하였다.
이와 같이 BIM 관련 선행연구를 고찰한 결과 BIM의 활용적 측면에서 세부 기술에 관한 키워드를 도출한 것으로 나타났 다.
2.2 특허 분석 관련 선행 연구
특허는 신기술을 이해하는 점에 있어서 빼놓을 수 없는 국 제적으로 표준화된 객관적 기술정보이며, 기술 수준과 기술 혁신의 흐름뿐만 아니라 기술혁신의 방향 등을 분석 하는데 널리 활용되고 있다(Yun & Lee, 2003). 또한 기술 개발 현 황을 위한 분석 자료로 특허 정보가 활용되고 있으며, 제조 업(Han, 2007; Choi et al., 2011), 의류업(Lee, 2003; Kim, 2009; You et al., 2013), 에너지산업(Hwang et al., 2007;
Kim et al., 2014; Kang, 2015) 등과 같이 다양한 산업 분야 의 연구자들에 의해 특허 정보를 이용한 기술 동향 및 경쟁력 분석이 수행되고 있다. 다양한 분야의 기술과 장비가 사용되 는 종합 산업인 건설 산업에서도 특허 정보를 활용한 연구의 필요성이 제안되었다(Kim et al., 2008).
이와 같이 특허 정보를 활용한 기술 동향 및 경쟁력 분석 관련 기존 연구는 Table 1과 같다.
먼저 특허 정보를 활용한 기술 동향 분석과 관련하여, Lee (2003)와 Park et al. (2007)은 미국 특허청에서 제공하는 인 용정보를 이용하여 지수 분석 및 연관성 분석 등을 포함한 특허 맵을 도출하였다. Lee et al. (2015)은 디젤엔진의 출원 인 대상으로 기술 동향을 조사 및 분석하기 위해 특허 분석 을 실시하였으며, 이를 위해 1980년부터 2013년까지 공개 된 유효 특허 3,715건을 수집하여 활용하였다. Park et al.
(2007), Lee et al. (2015) 그리고 Kim et al. (2014)는 미국 특
허청 정보(USPTO)를 활용하여 특허 간 인용 관계를 분석하
였다. Jang (2015)은 적조 대응과 관련된 기술 특허의 정량
BIM 기술 융·복합 수준 분석을 위한 특허 정보 활용 방안
적 분석을 통해 국가별 출원을 분석하였다. 또한 Kang et al.
(2015)은 미국, 유럽특허청이 함께 개발한 협력적 특허 분류 (Cooperative Patent Classification; CPC)를 사용하여 사물 인터넷과 웨어러블 융합 기술에 대한 각국 정부의 주요 정책 현황, 핵심 요소 기술의 개발 동향과 수준을 분석하였다. You et al. (2013)은 의류학에서 계량정보 분석이 수행되어 있지
않다며, NDSL (National Discovery for Science Leaders) 특 허 DB를 활용하여 스마트 의류에 대한 특허 정보를 이용하 여 기술 동향 및 향후 기술 개발 방향을 분석하였다. Kang (2015)은 에너지 절감이 가능한 친환경 건축물의 특허 분석을 통해 기술 동향 및 예측 연구를 실시하였다.
특허 정보를 활용한 경쟁력 분석과 관련하여, Park et al.
(2007)은 휴대용 멀티미디어 단말기 분야와 관련하여 주요국 의 기술적 위치를 규명하였으며, 이를 위해 특허 당 피인 용 수, 과학연계지수, 패밀리 규모 등과 같은 인용 관계 및 지표 를 활용하였다. Kim et al. (2015)은 치아 임플란트 관련 기술 의 기술력을 규명하였으며, 기술력 분석을 위해 특허 피인 용 수(CPP), 특허 영향력 지수(PII), 기술력 지수(TS) 등을 활용 하였다. 또한 Hong et al. (2014)은 유기농 분야의 주요 국가 간 기술경쟁력을 분석하기 위해 특허 정보를 활용하였으며, Kim et al. (2014)은 주요 5개국의 특허 정보를 활용하여 에 너지 하베스팅 기술 경쟁력을 비교·분석하였다. 이와 같이 특허 정보는 특정 기술 및 산업의 동향을 파악하고 경쟁력을 분석하는데 유용한 자료로 활용되고 있다,
선행 연구에서 제시한 특허 정보를 활용한 연구 절차는 다 음과 같다. 첫째, 특허 자료수집 방법에서는 주요 국가의 특 허청 및 국내 특허청을 이용하여 키워드 및 IPC 코드를 대상 으로 수집을 하였다. 둘째, 기술적 한계로 인해 기술트리(세 부항목 설정) 및 수 작업등으로 노이즈 제거를 실시하여, 유 효 특허를 도출하였다. 셋째, 포트폴리오, 특허 맵, 빈도 분 석, 기술경쟁력 분석, 동향 분석 등 다양한 특허 분석 방법을 활용하였다. 이를 통해 본 연구는 특허 정보의 국제특허분류 IPC 코드를 적용한 BIM 기술의 융·복합 수준을 분석하고자 한다.
Fig. 1. The year of patent application Table 1. Trend of research associated with patent analysis
Researcher Object of study Number of
Patent Method of analysis Lee, 2003 Apparel design 152 Patent map/
Analysis of trend
Park et al., 2007
Portable multimedia
player
1040 Analysis of trend/ Portfolio/
Analysis of index(US)
Lee et al., 2014 Disel engine 3715 Patent Map/ Clustering/
Analysis of index Lee et al., 2015 CO2 solvent 938 Analysis of trend/ Analysis
of index
Jang, 2015 Red tide
damage 781 Descriptive statistic/
Analysis of trend Kang et al.,
2015 IoT & wearables 549 CPC&IPC comparison/
Frequency analysis You et al., 2013 Smart clothing 262 Portfolio/ Analysis of
trend/ Analysis of index Kim et al.,
2014
Energy
harvesting 1148
Analysis of trend/ Analysis of index/ Competitive
analysis Kang et al.,
2015
Environment-
friendly Building 1268 Competitive analysis/
Analysis of index Kim et al.,
2015 Dental implant 2873 Analysis of trend/ Analysis of index Hong et al.,
2014
Organic farming
technology 1026 Analysis of trend
3. BIM 기술 관련 특허 자료 수집
본 연구에서는 제공된 특허 정보 중 행정처분을 기준으로 거절, 소멸, 취하 및 포기 등 특허 정보의 획득 및 활용 측면 에서 불필요한 4가지 정보는 제외하고 등록 및 공개된 특허 를 대상으로 특허 분석을 실시하였다.
BIM 기술 동향 분석을 위한 검색 키워드로는 Table 2와 같 이 “BIM” 그리고 “Building Information Model*”으로 선정 하였으며, 그중 *는 AND 연산자로서 BIM과 관련된 각종 기 술 경쟁력을 분석하기 위한 검색식
3)이다. 특허 정보 수집을 위한 검색 기간은 등록일 기준 2016년 06월 30일까지로 정하 였으며, 한국, 중국, 일본, 미국에서 등록 및 공개된 특허만을 수집한 결과는 Fig. 1과 같다.
Table 2. Search formula and number of patent
Division Search Formula Number
of Patent South Korea
“BIM” <and>
“Building and Information and
Model*”
▶
+ Standard + Plan + Design + Information
Exchange + GIS + Device + System + 3D*
+ 4D*
+ 5D*
+ nD*
103
China 287
Japan 65
USA 177
Sum 632
기술 동향 분석을 위한 1차 특허 정보 수집 결과 한국 103 건, 중국 287건, 일본 65건, 미국 177건의 특허가 검색되었 다. 그러나 특허 정보를 살펴본 결과, BIM의“아세틸렌계 헤 테로아릴화합물”, “노화 및 치매의 예방 및 치료 활성을 갖는 유산균” 등과 같이 화학 및 의료 분야의 다의어인 특허가 다 수 포함되어 있었다. 이에 따라 수집된 특허의 제목 및 초록 을 검토하여 BIM 기술과 관련이 없다고 판단되는 특허를 제 거한 후 최종적으로 한국 73건, 중국 206건, 일본 31건, 미국 59건등 총 369건의 특허 정보를 활용하였다.
4. BIM 기술 융·복합 수준 분석 4.1 BIM 특허기술 출원 동향
BIM 특허 선진국들 중 한국, 중국, 일본, 미국을 대상으
3) AIA (The American Institute of Architects)와 몰튼슨 (Mortenson)사에서 정의한 BIM 키워드를 활용하여 검색식을 도출 하였음
로 BIM 분야 특허동향을 종합적 및 연도별로 분석한 결과는 Fig. 1과 같으며 BIM 특허출원의 경우 중국이 가장 높은 비율 을 차지하고 있는 것으로 나타났다.
분석 대상에 따라 전체적인 특허출원 동향을 살펴보면 미 국에서 2004년에 최초로 BIM 특허가 출원하여 현재까지 59 건을 출원했으며, 아시아에서는 한국이 2006년에 최초로 특 허가 출원된 것으로 나타났다. 중국은 현재까지 BIM 특허출 원 개수가 206건으로 아시아에서 연구·개발이 가장 활발한 것으로 나타났다. 한국은 2006년부터 특허 출원을 시작하여 2012년 급격한 증가세를 나타나고 있다. 일본의 경우 BIM 기 술에 대한 혁신 연구 개발 건수는 세 국가와 비교하면 상대적 으로 적지만(31건), 2013년부터 특허출원이 급격하게 증가하 였다. 이러한 결과는 국가들이 국내외 시장 확보를 위해 BIM 기술이 필수적이라는 것을 인식하고 그에 따라 대응하고 있 는 것으로 파악할 수 있다.
4.2 출원인별 BIM 특허 점유율
본 연구에서는 BIM 특허에 대한 4개 국가별 출원인 동향 을 분석하기 위해 개인, 기업, 대학교, 연구소 등 4가지 단계 로 분류하여 분석을 실시하였으며, 그 결과는 Fig. 2와 같다.
출원인별 특허 출원 건수를 분석하면 Table 3과 같이 한·
중·일·미 국가 중 일본의 Toshiba Elevator Co Ltd에서 27 건으로 가장 많은 특허 출원을 하고 있는 것으로 나타났다.
Table 3. National an applicant for BIM patent (TOP10)
Rank Applicant for a patent Numberof Patent National Division 1 Toshiba Elevator Co. Ltd. 27 Japan Corporation 2 Shanghai Tongzhu Information
Technology Co. Ltd. 21 China Corporation
3
Korea Institute of Civil Engineering and Building
Technology
14 South Korea
Research Institute
4 Honeywell International Inc. 11 USA Corporation 5 China Mcc17 Group Co. Ltd. 10 China Corporation
6 Kyung Hee University 9 South
Korea University 7 Univ North China Water &
Resources 7 China University
8 8
Shanghai University
6
China University China Railway 5th Bureau
Construction Engineering Co., Ltd
China Corporation
10
Shanghai Municipal Electric Power Company
5
China Corporation
Sea Albert (Tianjin) Building
Technology Co. Ltd. China Corporation Virtual Builders Co., Ltd South
Korea Corporation International Business
Machines Corporation USA Corporation Honeywell (China) Co., Ltd China Corporation
중국의 Shanghai Tongzhu Information Technology Co.
Ltd.은 21건으로 2번째로 많은 특허를 출원하였다. 한국에 서는 한국 건설기술연구원에서 14건으로 가장 많은 특허출원 을 하였다. 미국에서는 Honeywell International Inc.에서 11 건의 특허를 출원하여 가장 많은 특허 출원인으로 나타났다.
또한 중국에서는 해외법인 Honeywell (China) Co., Ltd 를 설립하여 5건의 특허를 출원하였다. 각 국가별로 최소 5건 이 상의 특허를 보유한 출원인은 총 14개로 모두 기업이나 연구 소, 대학으로 나타나 BIM 분야의 특허와 관련하여 개인적인 측면보다는 조직적 측면에서 기술 개발이 활발히 이루어지고 있는 것으로 나타났다.
4.3 포트폴리오 분석 4.3.1 출원 건수
본 연구에서는 출원 건수와 출원인(출원 국가) 그리고 출원 신장률을 활용하여 포트폴리오 분석을 실시하였다. 특허청 (Korea Institute of Patent Information (2005))의 분석 기준 을 참고하여 4단계(출원 건수-출원인: 발전기, 성숙기, 퇴조 기, 회복기, 출원 건수 – 출원 신장률: 성장기, 발전기, 성숙 기, 퇴조기)로 분류하였다.
객관적이고 정확한 포트폴리오 분석을 위해 2016년 6월 30 일까지 등록 및 공개된 특허 정보를 활용하였으며, 한·중·
일·미의 BIM 특허 포트폴리오 분석 결과는 Fig. 3, Fig. 4와 같다.
출원 건수와 출원인(출원 기관) 수치로 살펴본 포트폴리오 를 보면 한·중·일·미의 BIM 기술은 특허등록건수와 출원 인 수가 함께 증가하는 추세를 보여 발전기에 속하는 것으로
Fig. 2. Patent share rate of 4-division
Fig. 3. Portfolio analysis on patent applied-patent applicants
Fig. 4. Portfolio analysis on patent applied-increase rate
나타났다. 이를 통해 한·중·일·미 BIM 기술의 경쟁이 격 화될 것으로 예상되며, 특허출원 또한 지속적으로 증가 추세 를 보일 것으로 판단된다.
또한, 출원 건수와 출원 신장률 포트폴리오를 살펴 본 결과 2011년부터 출원 신장률의 급속한 성장하고 있는 것으로 나 타났다. 이후 2016년에는 떨어지는 것으로 보이나 수집 기간 (2016년 6월 30일까지)을 감안하면 BIM 특허 출원은 전반적 으로 발전기 단계에 있다고 판단된다.
4.3.2 관련 기술과 융·복합 수준
특허는 독립적이지 않으며, 매우 다양한 기술들과의 융·
복합을 통해 새로운 기술이 탄생되는 특징을 가지고 있다. 따 라서 IPC 코드를 기준으로 BIM 특허와 관련된 융·복합 기 술의 진입 특성을 분석하였다. Table 4는 IPC 기술에 관련 된 상위 10개의 진입 연도를 보여주고 있다.
BIM 기술과 관련된 특허는 2004년에 최초로 미국에서 화상 통신 및 신호체계(H04N) 기술로 특허가 출원되었다.
2006년에는 건축물 해체(E04G), 2007년에는 전기·디지털 데이터처리(G06F) 등의 내용을 포함하고 있는 기술 분류로 특허가 출원되었다. 2009년에는 이미지 데이터 처리(G06T), 2010년에는 데이터 처리 시스템(G06Q), 2011년에는 통신 제 어시스템(H04L) 특허가 출원되었으며, 2012년에는 일반적인 호출 시스템(G08B), 건축구조(E04B), 엘리베이터·에스컬 레이터 시스템(B66B) 등의 내용을 포함하고 있는 관련 기술 이 BIM 기술과 융·복합된 것으로 나타났다. 2014년에는 기 초, 지반 분석 시스템(E02D) 등과 같은 기술로 BIM 특허가
출원되었다. 이를 통해 수학, 전기, 건축 등의 각종 기술들이 건설 분야의 BIM 기술들과 융·복합되어 출원되고 있는 것 으로 나타났다.
Table 4. Entry year by IPC technology (Top10)
Entry Year IPC Code Contents
2004 H04N ONLINE COMMUNICATION AND SIGNAL SYSTEM
2006 E04G DISMANTLING BUILDINGS
2007 G06F ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
2009 G06T IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
2010 G06Q DATA PROCESSING SYSTEMS OR METHODS 2011 H04L COMMUNICATION CONTROL SYSTEM
2012
G08B DIGITAL SELECTIVE CALLING SYSTEM E04B BUILDING CONSTRUCTION
B66B ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
2014 E02D GROUND ANALYSIS SYSTEM
한·중·일·미의 국가별 상위 5개 기술의 IPC 출원 현황 을 분석한 결과는 Fig. 5와 같다.
공통적으로 특허를 출원한 기술 분야는 전기 디지털 데이 터처리(G06F)와 데이터처리 시스템(G06Q) 등이다. 전기 디 지털 데이터처리(G06F)는 BIM에 대한 BIM 기술 코드별 정 보 처리, 구조해석 및 설계 정보 처리 시스템, 자동 인증 시
Fig. 5. Comparisons of patent share rates
스템, 웹 기반 데이터 구축 처리 시스템 등과 함께 기술 융·
복합이 진행되었다. 또한 한국은 45건, 중국은 90건, 일본은 30건, 미국은 34건 특허를 출원하여 가장 특허가 많이출원 된 기술 분야로 나타났다. 데이터처리 시스템(G06Q)은 BIM 에 대한 구조해석 및 설계 정보 처리 시스템, 각종 건설 분야 별 데이터 처리 기술, 3D 시뮬레이션 정보처리 등과 같은 기 술 분야로 특허가 출원되었으며, 한국 33건, 중국 58건, 일본 4건, 미국은 12건의 특허가 출원되었다. G06T 분야의 경우 이미지 데이터 처리를 하는 기술과 관련하여 중국이 가장 많 은 22건을 특허 출원하였으며, 미국은 10건, 한국은 6건으로 특허 출원이 높은 기술로 나타났다. 그 외의 분야에서는 국가 별로 특허 기술 분야에 대한 차별적인 항목이 나타나고 있다.
한국에서는 A62C 분야에서 무선 통신 네트워크 기술을 활 용하여 화재 방지 소화 설비 등 1건의 특허를 출원하였으며, E01D에서 BIM 기반 교량에 관한 경간구조 시스템에 관한 1 건의 특허가 출원된 것으로 나타났다. 중국에서는 E04G 분 야에서 BIM 기반 건축물 해체와 관련하여 14건의 특허가 출 원되었으며, E04B 분야에서 BIM 기반 건축 구조 시스템에 관해 9건의 특허가 출원되었다. 일본의 경우 B66B 분야에서 만 BIM 기반 엘리베이터와 에스컬레이터 등과 같은 이동시 설에 필요한 18건의 기술을 특허로 출원하고 있는 것으로 나 타났다. 마지막으로 미국에서는 G08B 분야에서 건축물 보안 및 호출 시스템에 관련하여 6건을 특허 출원하였으며, G06G 에서 컴퓨터 아날로그 및 통신 시스템에 관한 4건의 특허가 출원된 것으로 나타났다.
4.4 국가별 특허 기술경쟁력 분석 결과
국가별 IPC 출원 동향을 분석한 결과, 국가별 가장 많은 특 허를 출원한 국가는 중국으로 나타났다. 미국에서는 BIM 기 술의 핵심 국가로서 전기 디지털 데이터처리(G06F)와 데이 터처리시스템(G06Q) 기술 바탕으로 융·복합 기술들에 대 한 특허들이 출원되고 있으며, 이는 컴퓨터 시스템·모델링 과 인식 정보 및 자료 분석 등 건설과 IT의 기본적인 융·복 합 기술에 대한 전반적인 특허 출원뿐만 아니라 비정형건물, 4D, 5D 등 다양한 측면에서 건물의 생애 주기를 지원하는 연 구가 수행되고 있는 것으로 나타났다. 중국의 경우 BIM의 이 미지 데이터 처리 기술과 제어 및 조정 입력 장치, 전자 정보 관리에 관한 특화된 기술 개발을 통해 고층건물의 시뮬레이 션 시스템과 건물관리기술 등 기본적인 BIM의 알고리즘 및 구조 시스템 관련 특허뿐만 아니라 전반적인 건설 엔지니어 링 시스템에 관한 핵심 연구들이 수행되고 있다. 또한 내수시 장을 바탕으로 고속성장을 하는데 BIM을 핵심기술로 선정하 여 최근 상하이 타워의 초고층 기술과 친환경 시설 등에 성공 적인 BIM 도입 사례를 통하여 전 분야에 걸친 BIM 기술 경 쟁력에 대한 연구 개발을 지속적으로 하는 것으로 분석되었
다. 일본에서는 차세대 주택인 “스마트 홈”을 개발하기 위해 BIM 기반 엘리베이터, 에스컬레이터와 같은 이동시설에 대 한 기술 연구 개발을 진행 중이며, 이를 통해 시설 구축 및 소 프트웨어 관리 등 설비시설에 대한 핵심 기술이 집중적으로 개발되고 있다. 마지막으로 한국은 무선통신과 관련한 무선 통신 네트워크 시스템 및 교통관리 시스템 등과 관련된 BIM 융·복합 기술이 개발되고 있으며, 또한 조달청에서 “BIM 적 용 기본지침 가이드라인” 등 국가정책 지원 마련을 통해 건설 기술, 사물 인터넷(IOT)과 접목된 특화 기술 개발이 증가하는 것으로 판단된다.
결과를 통한 국가별 취약한 특허 분야로서 미국은 전반적 으로 BIM 시스템 및 알고리즘에 관한 BIM 특허를 출원 하고 있지만, 일본 및 한국과 같이 특화된 분야 및 기술 융·복합 적인 특허를 출원해야 할 필요성이 있다고 나타났다. 중국의 경우 많은 BIM 특허를 출원하고 있지만, 그중 IT 기술과의 융·복합적인 기술 특허가 부족한 것으로 판단되어, 사물인 터넷과 같은 기술들과 상호보완적인 특허를 출원해야 할 필 요성이 있다. 일본은 하나의 기업에서 엘리베이터에 관한 특 허만 출원하는 것으로 나타났으므로, 다양한 BIM 분야들의 특허들을 출원해야 할 필요성이 있는 것으로 판단된다. 마지 막으로 한국은 각 분야별의 특허를 출원하고 있지만, 중국과 같은 실제 BIM을 도입할 수 있는 친환경 및 초고층 설계 기 술 등과 같은 특허들을 개발하여 국가경쟁력을 키울 수 있는 특허를 출원할 필요가 있다고 나타났다.
5. 결론
현재 BIM 기술은 건설 산업의 혁신 기술로 적용되며 많은 연구가 수행되고 있지만, 실제 BIM 기술의 핵심 기술인 IT와 의 융·복합 결과에 대한 연구는 전혀 없는 실정이다. 본 연 구에서 기술 동향과 기술혁신 흐름을 분석하는데 활용되고 있는 특허 정보를 이용하여 BIM 기술과 IT 기술과의 융합 수 준을 국가별로 모니터링하고 비교·분석하여 다음과 같은 연 구결과를 얻었다.
첫째, 국내외 BIM 기술 동향 분석을 위해 윕스온을 통해
한국, 중국, 일본, 미국에서 출원된 총 632건의 특허를 수집
하였다. 그러나 1차 수집된 정보는 “BIM”키워드가 다의어로
인해 화학 및 의류 분야에서의 특허가 다수 포함되어 있었으
므로, 건설 분야의 BIM과 관련이 없다고 판단되는 특허를 제
거한 후 최종적으로 369건의 특허 정보를 활용하였다. 둘째,
출원 건수, 출원인(출원 기관), 그리고 출원 신장률을 활용
하여 포트폴리오 분석을 실시한 결과 BIM 기술은 발전기 단
계에 속하는 것으로 나타났다. 이는 각 국가별 BIM 기술 경
쟁이 가속화될 것으로 예상할 수 있다. 셋째, IPC에 근거하
여 BIM 특허와 관련된 기술들과의 상호 연결성을 분석한 결
과 유망 IT 기술들과의 융·복합을 통해 현장과 연동되는 통 합 솔루션 시스템, 스마트 홈 개발 등 산업화 및 자동화 관리 시스템 분야에서 신산업을 창출하고 있는 것을 확인할 수 있 었다. 마지막으로, IPC 코드의 세부 기술에 대한 수준 분석을 해본 결과 각 국가별로 차별화된 융·복합 기술이 개발되고 있었다. 이는 BIM 과 관련된 시장에서 경쟁우위를 확보하기 위한 핵심 원천 기술에 대한 집중이 다르다는 것을 보여주고 있다.
BIM 기술 특허는 미국에서 2000년 최초로 특허출원했으 며, 아시아에서는 2002년 오토데스크에서 발표한 빌딩정보 모델링(Building Information Modeling; BIM)에 대한 백서 (Autodesk, Inc. 2002)에 따라 중국에서 2002년에 최초로 특 허가 출원되었지만, 거절 및 포기 등으로 인해 본 논문에서 제외 되었다. 그 결과, 본 연구에서는 2004년부터 출원되어 분석기간이 단기간이며, 또한 특허 정보의 수가 적어 자료 수 집 측면의 한계 및 특허 분석 방법인 특허 맵과 매트릭스 등 분석 가능한 PIAS 프로그램의 지원 중단으로 인한 한계가 있 었다. 현재 특허의 인용 관계는 미국 특허청 자료에 한정되 어 있으므로, 본 연구에서는 지수 분석 및 연관성 분석은 수 행하지 못했으나, 그러나 기술의 융·복합과 발전 추세에 대 한 지속적인 모니터링을 위해 본 연구에서 제시한 특허기술 분석방법 포트폴리오 분석방법을 활용하면 향후 관련 특허 기술의 강점과 약점, 산업 전반의 특허 동향을 파악하는데 활 용될 수 있다. 또한 국제 경쟁력 확보를 위한 핵심 기술 개발 시 차별화된 전략 수립을 위한 방법론으로 활용될 수 있다.
감사의 글
본 연구는 2012년도 정부(과학기술부)의 재원으로 한 국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임. (No. NRF- 2012R1A2A2A04046958)
References
