성공하는 IP-R&D 전략 - 특허로 본 자원개발 및 가공기술 현황
성공하는 IP-R&D 전략은 한국사업기술진흥협회와 한국지식재산전략원간 협력사업의 일환으로 한국지식재산전략원에서 제공합니다.
서론
인간의 역사와 함께한 에너지 사용은 18세기 후반 산업혁명을 기점으로 산업화에 따른 기술발전과 함께 크게 증가하였다.
석탄, 석유, 가스로 대변되는 화석연료는 환경오염으로 인한 기후변화의 위협 속에서도 당분간 주요 에너지자원으로서 사용될 예정이다.
그러나 도시화 및 산업화에 따른 폭발적인 에너지 수요로 인해 유한한 자원을 확보하기 위한 세계각국의 경쟁은 앞으로 더욱 치열해질 전망이다.
따라서 여기에서는 자원개발 및 가공분야에 대한 특허분석을 통해 특허관점의 유망 연구개발 아이템을 제시하고자 한다.
환경분석
우리나라는 공급에너지의 96.4%를 해외수입에 의존하고 있으며, 총 소비에너지의 38%를 차지하는 석유의 경우 중동지역이 수입비중의 87%를 차지하고 있어 에너지 안보에 매우 취약한 수급구조를 갖고 있다.
따라서 해외자원 개발을 위한 다각적인 노력이 추진되고 있으나, 희토류 등 첨단제품 제조에 필수적인 자원의 해외수출 제한과 가스혁명이라 일컬어지는 셰일가스 개발 붐이 가져올 에너지 패권의 변화 등 새로운 에너지 패러다임에 대응하기 위한 자원분야의 기술개발이 필요한 상황이다.
특허동향 분석
본 특허분석에서는 자원개발 및 가공분야를 광물자원과 석유가스 자원으로 구분하여, 1992년 이후 출원된 한국, 미국, 일본, 유럽 및 PCT 특허를 대상으로 관련특허를 추출·분석하였다.
광물자원 및 석유가스에 대한 출원량은 지속적으로 증가하고 있으며, 과거에는 광물자원에 대한 출원량이 석유가스에 비해 월등히 많았으나 2000년 이후로 광물자원과 석유가스 출원량 격차가 줄어들고 있다.
구간별 출원동향 역시 과거에 비해 석유가스에 대한 특허비율이 점차 증가하고 있으며, 최근 5구간(2008년~2011년)에서는 석유가스의 비율이 46.2%로 광물자원과 거의 유사하게 나타나고 있다(그림 1 참조).
주요시장(특허청 기준) 출원동향
각국 특허청 기준으로 미국 특허청(USPTO)이 2000년 이후로 출원이 급격히 증가하면서 최근까지 증가추세를 유지하고 있으며, PCT(WIPO) 출원이 2000년 중반부터 최근까지 급증한 반면, 일본특허청(JPO)은 2000년 이후로 출원량이 점차 감소하는 경향을 나타내고 있다(그림 2 참조).
주요시장의 점유율은 미국 특허청(USPTO) 33%, 일본 특허청(JPO) 30%, PCT(WIPO) 19%, 한국 특허청(KIPO) 10%, 유럽 특허청(EPO) 8% 등의 순으로 나타났다.
한국 특허청, 일본 특허청, 유럽 특허청은 광물자원의 비중이 더 높으며, 미국 특허청과 PCT는 석유가스 출원비중이 더 높게 나타났다.
특히 내국인 출원비중이 높은 한국 특허청과 일본 특허청은 광물자원 기술과 관련된 출원이 높게 나타났다.
특허관점(IP)의 Trend
광물과 석유가스자원 관련 특허출원이 지속적으로 증가하고 있으며, 최근 석유가스 분야에 대한 기술개발이 활발히 이루어지고 있다.
또한 석유가스자원 개발기술 중에서 새로운 저류층 탐색 및 비전통가스의 경제성 확보를 위한 기술과 이에 따른 특허분쟁이 나타나고 있다.
석유가스는 SCHLUMBERGER社와 HALLIBURTON社, 광물자원은 Sumitomo社의 지재권 독식현상도 강하게 나타나고 있어, 국내 연구방향에 따른 타사 지재권 검토가 필요하다.
자원개발 및 가공분야에서는 시추공 탐사, 유정시험 및 유정 자극기술, 금속계 공정부산물 회수 기술은 꾸준히 연구되고 있으며, 석유가스 최근 연구분야로는 셰일/치밀가스, 물질주입에 의한 재생산기술, 광물자원 최근 연구분야로는 광체 매장량 평가 및 모델링, 순환자원 기술에 대한 관심이 높아지고 있는 것으로 나타나고있다.
특허분쟁과 관련해서는, Transocean社가 2004년 등록받은 Multi-Activity Offshore Drilling 관련 4건의 미국특허를 이용하여 다수기업을 대상으로 2007년부터 최근까지 특허침해 소송을 제기하고 있으며, 에너지 확보 등의 Issue로 인하여 자원개발기술과 관련된 특허소송은 앞으로 더 증가할 전망이다.
우리나라의 경우 매장량 평가 등 자료분석 기술을 IT산업과 연계하여 경쟁력을 강화하는 노력이 필요할 것으로 판단된다.
특허관점(IP)의 유망기술
① 셰일/치밀가스
기술개요 : 가스를 시추하기 위하여 시추공을 생성하고 시추공을 완결하는 시추공정, 가스의 생산성 향상을 위하여 가스층을 파쇄 및 자극물질을 주입하는 생산성 향상 공정, 가스의 매장량 및 생산성을 확인하는 탐사, 생산된 가스의 정제를 포함한 가스처리 공정에 관련된 기술
주요출원인 : SCHLUMBERGER, HALLIBURTON, EXXONMOBIL
특허장벽: 생산성 향상을 위해 수압파쇄기법 및 액체주입기술 중 심으로 기술이 형성되어 있으며, 최근에는 생산성 향상을 위해 역학적 응력을 가하는 기술이 출원되고 있으며, 최근 출원되어 심사단계에 있는 특허가 많은 상태로 지속적인 모니터링이 요구된다.
특허전략 : 셰일/치밀가스 분야의 핵심기술 관련특허 대부분이 2007년 이후에 출원되어 특허시장이 초기 또는 성장기에 해당하며, 초기생산량 증대, 지층손상 최소화, 저류층 모델링, 생산자료를 이용한 저류층 특성파악 및 매장량 평가, 향후 노후 저류층 재생, 환류수 처리기술, 친환경 첨가제 등을 중심으로 기술개발이 필요하다.
② 이종 물리탐사 자료 복합분석 및 해석기술
기술개요 : 하나의 물리탐사 자료를 이용하여 분석하는 대신, 탄성파탐사자료, 전자탐사자료, 중력탐사자료, 자력탐사자료 등 각각 다른 특성을 가지는 이종의 물리탐사 자료들을 이용하여 목표대상층을 분석하는 기술로 각종 물리탐사 자료를 지구통계학, 복합역산, 인공지능망 등을 이용하여 분석 및 해석하는 기술
주요출원인 : Rock Solid Image, KJT ENTERPRISES, CONOCO
특허장벽 : 탄성파탐사자료와 전자탐사자료 등 두 종류의 탐사자료를 분석하여 지하 저류지의 성질(물성)을 맵핑하는 기술이 출원되어 있으나, 다양한 방식의 해결수단 개발이 가능하다.
특허전략 : 전체 출원량이 많지 않고 특정 출원인의 집중현상이 나타나지 않는 초기기술 단계로 두 종류 이상의 고정된 이종 물리탐사 자료를 복합 분석하는 기술은 출원되어 있지만, 제공되는 이종의 데이터 종류에 상관없이 유연하게 이종의 데이터를 복합분석 또는 해석하는 기술은 우수특허 확보가 가능한 영역으로 판단된다.
맺으며
자원개발산업은 막대한 자본을 가지고 있는 선진국의 다국적 기업이 세계시장을 선점하고 있는 상태이다.
그러나, 제한된 자원을 확보하기 위해 극지, 심해저 등 극한환경이나 셰일가스와 같이 최근 부상하고 있는 자원을 채굴하기 위한 새로운 기술개발이 요구되고 있다.
따라서 새롭게 각광받고 있는 분야의 지재권 현황을 살펴보고, 지재권 선점전략에 따라 우리나라가 잘 할 수 있는 영역에 집중한다면 자원빈국으로서의 태생적 아픔을 벗어나 자원개발 기술강국으로 도약할 수 있을 것으로 기대한다.