개요

화학 산업에서 중요한 정밀석유화학 소재 분야의 산업 기술개발 동향 및 기술개발 역량을 파악하여 관련업계의 화학 기술 개발에 보탬이 되고자 본 호에서는 중소기업청 기술개발 관리 시스템 자료를 참조하여 지난 2007년 1월 ~2013 8월까지 공개된 국·내외 특허출원 건수와 중소기업 특허 건수, 비율을 분석해 관련 소재의 시장성을 전망해보았다.

그 첫 번째로 고분자 접착소재에 대한 기술을 분석해 보았다.

접착제란 학문적으로 설명하면 고분자화학과 계면화학을 기초로 하는 기능성 물질이며, 젖음성과 접착성에 의해 물성을 나타낸다.

이들은 사용상의 목적에 따라 접착제, 점착제, 실란트로 세분한다. 현재 대부분의 접착제는 다양한 고분자 물질을 중심으로 응용 개발되고 있고 각종 금속, 플라스틱, 고무, 목재, 섬유, 세라믹 등의 재질에 대한 접착은 물론, 생체나 의료용 재료에까지 널리 적용되고 있다.

용도로는 가정용, 항공조립용 등의 단품종 생산용 구조접착, 자동차·가전제품 등 대량 생산용 구조접착, 식품이나 제과류에 사용되는 포장 재료의 접착, 합판, 하니컴 판넬 등의 건축재료 복합접착 등을 들 수 있다.

특히 대규모 사용처로는 합판·목공 산업분야로 전 접착제 시장의 50%이상의 수요를 차지하고 있고 사용수지로는 요소계, 멜라민계, 폴리초산비닐계의 접착제가 주로 사용된다.

그러나 최근 자동차, 전기·전자 등 조립 산업분야가 큰 성장을 지속하고 있어 접착제의 수요가 대량화되고 있고, 기능성 또한 다양화되어 접착제는 단순 기능에서 고기능의 기술형태로 변화되고 있다.

1. 세계 동향
고분자 접착소재 제품에 대한 각 국의 연도별 출원 동향은 아래 <그림 1>에서와 같이 전반적으로 꾸준한 출원을 보이고 있다.

<그림1>

출원규모에 있어서 일본이 2천913건(56%)로 가장 높은 점유율을 보이고 보였으며, 다음으로 미국이 1천469건(28%), 한국이 541건(10%), 유럽이 1천322건(6%)의 점유율을 보였다.
세계적으로 최다 특허 출원을 보이고 있는 일본의 경우 <그림 2>에서와 같이 자국 국적 출원인에 의한 출원이 활발한 것을 알 수 있다.
NITTO DENKO(JP)가 189건, HITACHI CHEMICAL(JP)169건의 출원이 압도적인 것으로 나타났다<그림 2>.
미국과 유럽에서도 NITTO DENKO(JP)가 최상의 출원인으로 나타난 것으로 보아 일본국적의 출원인의 활동이 두드러진다는 것으로 분석된다.<그림 2>

<그림2>

2. 국내동향
국내 특허 출원 동향을 살펴보면, <그림 3>에서 보는 바와 같이 출원 건수는 2010년까지 꾸준히 증가하다가 2011년 이후 감소세를 보이고 있는 것으로 나타났다.
하지만 내국인 출원인 비율에 있어서는 매년 60% 이상으로 외국인이38% 로 한국인의 특허 출원 비율이 높아 기술자립도가 높은 것으로 판단된다.<그림 3>
<그림 3>에서 보는 바와 같이 출원인을 구분하면 해외 출원인의 특허비율이 38%로 가장 높게 나타났으며, 대기업이 30%, 중소기업이 20%, 개인 및 대학/연구소/공공기관이 각각4%, 8% 순으로 나타났다.
<그림 4>에서와 같이 국내 주요 출원인의 출원 현황을 살펴보면 도레이첨단소재(45건), 동우 화인켐(31건), LG케미칼(21건) 등의 대기업 특허 출원 건이 활발한 것으로 나타났다.
그 밖에 중소기업 부문에서는 한국신발피혁연구(5건), 대학/연구소/공공기관 부문에서는 중앙대학교산학 협력단(8건)이 최다 출원인으로 나타났다.

<그림3>

<그림4>

3. 기술 수준 분석

<그림5>

특허의 인용 빈도를 통해 측정되는 기술 품질 가중치를 통해 국가 기술력을 알아보고자 국가별 CPP값과 TS값을 분석한 것은 아래 <그림 5>와 같다.
※피인용도지수(CPP : Cites per Patent) : 다른 특허에 의해 피인용(Forward Citation)된 평균 횟수.

   피인용지수가 높을수록 기술의 원천성이 높음을 의미한다.
※CPP =인용한 특허의 수(Forward Citation)/전체등록특허건수
※기술력지수(Technology Strength) : 양적 평가인 특허건수를 질적 평가로 보는 인용빈도에 의해 가중치를 부여한 평가로, 특허의 인용빈도를 통해 측정되는 기술품질 가중치 지수이다. 이 값이 클수록 해당 국가의 기술력이 높음을 의미한다.

※TS = 국가별평균피인용도 × 특허건수

<그림 5>를 분석한 결과 CPP값이 높을수록 타 특허에서의 인용되는 수가 많아 기술적원천성이 높다고 판단되며, TS값이 높을수록 기술경쟁력이 높은 것으로 판단된다.
이로서 미국은 브라질, 핀란드, 프랑스보다 원천성/기술경쟁력 모두 평균 이상으로 고분자 접착 소재 분야에서 상대적으로 기술수준이 우수한 국가로 판단된다.
한국과 일본의 경우는 TS값, CPP값이 아직 평균 이하로 원천성/기술경쟁력과 기술원천성 모두 낮은 국가로 보여진다.

<그림6>

고분자접착소재 관련 기술을 보다 적극 활용하기 위한 방안으로 고분자접착소재 전략 제품의 특허와 논문 유효데이터〔특허116,23934), 논문2,972건935)〕를 대상으로 데이터마이닝기법(Scientometrics 기법)을 통해 클러스터링된 키워드의 연관성을 바탕으로 요소기술후보군을 도출해 도식화했다<그림 6>.
또한 고분자 접착소재 전략 제품의 특허 데이터기반의 특허 분류 세분화 분석을 통해 데이터마이닝으로 누락될 가능성이있는 요소기술후보군은 추가로 도출해 도식화 했다<그림 6>
또한 고분자 접착 소재의 특허 및 논문 유효 데이터를 이용해 키워드클러스터링을 하여 15개의 요소기술을 도출해 각 요소기술별 특허와 논문의 데이터 도출을 시각화함으로써 출원 빈도와 연관수치를 나타냈다<그림6><표 1, 2, 3>

고분자 접착 소재의 관련 특허/논문 데이터를 추출하여 노이즈 제거후 제품별 dataset을 구축해 키워드맵을 통한 고빈도 키워드확인- 빈도수〔(tf-idf)〕가 상위30%에 해당하는 키워드를 대상으로 1차 클러스터링 했으며, 1차 클러스터링에서 추출된 고빈도 키워드사이에서 고연관도 키워드를 2차 추출〔고연관도기준은연관도수치〕가 2이상인 클러스터로 제한한 것이다.

<그림 6>은 각 요소기술별로 특허와 논문 중에 어떤 데이터에서 도출되었는지 표시하여 시각화 한 것이다.
키워드에 해당하는 원은 고빈도의 키워드일수록 원의 크기가 커지며, 연관도를 나타내는 선은 키워드사이의 연관도 수치가 높을수록 굵게나타났다.

※빈도수(tf-idf): 각 키워드가 출현되는 특허 또는 논문수를 의미한다.
※연관도수치: 두 개 이상의 키워드 사이의 특허 또는 논문수를 의미한다.