특허분석에 따른 승강기 기술개발 동향 연구

㈜모든엘리베이터 김동복 상무



1. 서론
이 연구는 한국승강기산업의 기술적 발전과 기술개발 동향을 국내외 특허분석을 통하여 승강기 핵심 안전장치 기술 동향을 분석함으로써, 승강기의 동작 상태 실시간 감지 및 고장발생시 승강기 안전제어를 돕는 핵심 부품 기술관련 특허와 논문 동향을 파악해 승강기산업의 발전상을 살펴보고자 했다.
특히 안전장치부품 개발에 관련된 국내외 특허 및 논문을 분석하고 해외수출전략 제품 추진을 위해 국내 뿐 아니라 일본·미국·유럽·중국의 기술 산업동향을 조사해봤다. 이를 통해 선진업체 특허를 검토하여 기술개발 아이디어를 발굴하고 전략적인 연구개발 계획 수립에 활용할 수 있도록 객관적이고 체계적인 특허포트폴리오를 제공하는데 목적이 있다.  아울러 향후 국내 승강기산업발전과 기술개발의 방향을 잡아주는데 도움을 주고자 했다. 


2. 연구 방법
 본 과제기술인 승강기 핵심 안전장치는 승강기안전동작관리, 비상정지장치, 조속기 및 완충기 등이다. 이 외에도 승강기용 권상기, 로프브레이크, 승강장문이탈방지장치, 로프텐션장치 등과 엘스컬레이터용 스탭, 스탭체인 및 역회전방지장치 등 국내외 특허 및 논문조사를 집중 연구 분석했다. 국내 뿐 아니라 일본/미국/유럽/중국 등 해외 기술 산업동향을 조사하고 분석했다.


3. 연구 범위 및 관점
 엘리베이터, 에스컬레이터 안전장치 및 제어기술 등의 특허를 기반으로 한 국가별 또는 경쟁사 별 동향 분석, 특허를 기반으로 한 핵심부품 기술별 동향 분석, 논문을 기반으로 한 학술연구, 연구분야별 분석, 기술성이 높은 핵심특허의 선정 및 분석,  핵심특허를 기반으로 한 특허망, IP History 분석과 OS-Matrix 분석을 통해 기술개발 방향성 및 전략을 도출시켰고, 이를 심층분석헤 새로운 기술개발 패턴 구상 및 구체적 특허안 도출을 유도하고 있다. (학위연구는 제외)


4. 연구 분석 범위 : 분석대상 검색 DB 및 검색범위
 4.1 연구분석 범위
(표 1참조 )
 4.2 연구 본문
 가. 본 분석에서는 한국, 일본, 미국, 유럽, 중국의 공개/등록특허를 분석 대상으로 각 기술트리에 부합하는 유효특허를 추출하였고, 1994년 1월 이후 공개 된 유효특허를 정성분석의 분석대상으로 선정했다. (1994년 1월(출원일 기준)부터 2015년 12월(출원일 기준)까지 공개된 유효특허)
 나. 조사 결과 특허의 경우 3,841(검색식 기준)건과 2,217(출원인 기준)건을 확보하였고, raw data로부터 본 과제기술과의 관련성에 따라 특허 1,432(검색식기준 + 출원인기준)건을 선별하여 집중 분석했다.
 4.3 국가적 특허 분석
 가. 주요 출원국 특허 분석
 주요출원국 기술개발 활동현황에 의하면 연도별 특허 건수는 전체적으로 증가세가 나타났으며 특히 2003년부터 2010년까지 특허출원 건수가 현저히 증가 한 것으로 나타났으며, 2011년부터 안전장치 관련 특허출원이 다소 감소 한 것으로 분석 되지만, 최근 특허출원 건수가 가장 많은 국가는 중국인 것으로 나타났고, 누적 특허출원 건수가 가장 많은 국가는 일본인 것으로 분석 됐다. (그림1 참조)
나. 주요출원국의 내.외국인 출원현황 분석
 주요출원국 내·외국인 특허출원 현황에 의하면 한국과 일본, 중국은 외국 출원인보다 자국 출원인에 의한 특허출원이 많은 것으로 나타났으며, 미국과 유럽은 자국 출원인보다 외국 출원인이 많은 것으로 나타났다. 특히, 일본을 제외한 나머지 국가들 모두 해외출원인 중 일본인의 강세가 두드러진 것으로 분석되고 있다. (그림2 참조)
다. 출원인 분석
주요출원인 Top20 중 일본의 MITSUBISHI가 1위인 것으로 나타났고, 미국의 OTIS ELEVATOR가 2위로 나타났다. Top20의 출원인 중 상위 출원인은 일본과 유럽(핀란드, 스위스, 독일) 국적이 많은 것으로 분석됐다.
 4.4 기술적 특허 분석
 가. 승강기 핵심안전부품 특허 분석
1) 세부기술별 출원증가율 분석 결과 핵심 안전장치 부품 기술 분야의 특허출원은 전체적으로 증가하고 있는 추세인 것으로 나타남. (표3 참조)
2) 승강기 핵심안전부품 기술로서 조속기(ABB), 로프브레이크(ABC), 비상정지장치 (ABD)는 2003~2004년 최다 출원이 이루어진 것으로 나타남
3) 안전관련동작제어(AAA), 권상기(ABA), 승강장문 이탈 방지장치(ABE), 로프텐션장치(ABF), 역행방지장치(BAA), 끼임방지장치(BAB)는 2007~2010년 최다 출원이 나타나는 것으로 보아 승강기 관련 기업들이 최근 기술개발을 활발하게 진행하고 있는 것으로 분석된다.
 나. 심층분석
 1) 심층분석을 위한 핵심특허는 각 소분류별 기술 관련성이 높은 정도와 특허 가치의 정도를 기준으로 전체 유효특허 1,432건의 등급을 분류했다.
 2) 세부기술별 IP출원국 분석결과 한국에서는 안전관련 동작제어(AAA), 권상기(ABA), 승강장문 이탈 방지장치(ABE) 기술분야에 출원이 집중되고, 일본에서는 안전관련 동작제어(AAA), 권상기(ABA), 조속기(ABB), 끼임방지장치(BAB) 기술분야에 출원이 집중되고 있으나 다른 기술분야에서도 꾸준한 출원기록을 보인다.
다. 승강기 핵심안전부품의 기술별 분석
 1) 세부기술별, 연도별 출원 증감율은 전체적으로 증가하고 있는 추세인 것으로 나타났으며, 특히, 안전관련 동작제어(AAA), 권상기(ABA), 비상정지장치(ABD), 승강장문 이탈 방지장치(ABE), 로프텐션장치(ABF) 기술분야는 최근 출원 증가율이 크게 증가한 것으로 나타났다.
 2) 엘리베이터 안전기술(A) 관련 특허 출원 점유율은 안전관련 동작제어(AAA)와 권상기(ABA) 기술이 가장 많은 점유율을 가지고, 나머지 엘리베이터 안전장치(AB) 관련 소분류 기술마다 대략 8%~12% 의 균등점유율을 가지는 것으로 나타났다. 에스컬레이터 안전기술(B) 관련 특허 출원 점유율은 각각 4%, 6%로 엘리베이터 안전기술(A)에 비해 낮은 기술점유율을 보이고 있다.
 
제 1 절 종합 결론
 본 보고서에서는 ① 엘리베이터 안전기술 ② 에스컬레이터 안전기술을 중심으로 특허와 논문에 대한 조사 및 분석을 수행했고, 특허 조사 결과 검색식 기준 3,841건, 주요출원인 기준 2,217건, 논문의 경우 391건의 raw data를 확보할 수 있었다.  raw data로부터 본 과제 기술과의 관련성에 따라 유효특허 1,432건, 유효논문 13건의 유효 data를 선별했으며, 유효특허 1,432건에서 과제 기술과의 관련성 및 특허 가치정도에 따라 S급 55건, A급 315건, B급 473건, C급 589건으로 재분류 했다.
위 분류데이터에서 안전장치부품에 대한 연도별 전체 특허동향을 살펴보면, 특허 건수는 전체적으로 증가세인 가운데, 2003년부터 2010년까지 특허출원 건수가 급격히 증가하다가 2011년부터 다시  감소를 보이고 있다. 최근 특허출원 건수가 가장 많은 국가는 중국이며, 누적 특허출원 건수가 가장 많은 국가는 일본인 것으로 조사됐다.
 이를 통해 기술 시장 성장동향을 살펴보면 한국, 일본, 미국, 유럽은 발전기를 거쳐 성숙기에 접어든 것으로 판단되며, 중국은 발전기에 해당하는 것으로 판단된다.
안전장치부품의 주요 출원인 Top20 중, 일본 MITSUBISHI가 1위, 미국 OTIS ELEVATOR가 2위를 기록했고. Top20의 주요 출원인 중 상위 출원인은 일본과 유럽 국적이 많았다.
또한 ,본 과제기술 분야의 신규 시장 진입 특허동향을 살펴보면 2012년~2015년에 한국과 중국에서 많은 신규 시장 진입자가 나왔다.  2012년~2015년에 일본, 미국, 유럽에서는 신규 시장 진입자가 소수인 것을 볼때 기존 글로벌 기업들이 기술개발을 주도하고 있는 것으로 판단된다.


 제 3 절 결론
 본 과제기술인 고속승강기급의 핵심 안전장치부품 기술 관련성에 따라 특허 1,432건, 논문 13건의 유효 data를 선별하고  정량적 분석을 수행한 결과, 이 분야는 특허출원의 비중이 학술연구에 비해 높은 것으로 추정된다.
한편, 엘리베이터 안전장치 기술 특허출원이 에스컬레이터 안전장치 기술의 특허출원보다 높은 것으로 나타났으며. 특허 수는 일본이 가장 많았다.  승강장문 이탈 방지장치 기술의 경우 한국이 가장 많이 나타났는데, 이는 관련 규제의 영향을 받은 것으로 추측된다. 향후 이들에 특허동향에 대한 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 보인다.
본 과제기술은 고속승강기의 핵심 안전장치부품에 대한 기술로서 거시적인 관점에서는 특허출원이 증가하고 있으나, 중국을 제외한 한국, 일본, 미국, 유럽에서는 최근 고속승강기의 핵심 안전장치 부품에 대한 특허출원이 감소하고 있다는 점을 보여주고 있다.
이는 승강기의 기구적인 연구개발이 성숙기에 다다른 것으로 사료되며, 최근 승강기와 ICT의 기술적 융합으로 인해 주요 승강기 제조업체들은 승강기 안전제어 관련 특허출원에 비중을 둘 것으로 예상된다.
 본 보고서에서는 전체 유효특허 1,432건 중 55건의 핵심특허를 선정하여 요소기술별 심층분석을 수행했고, 요소기술 중 신청업체의 요청에 따라 비상정지장치(ABD) 기술과 승강장문 이탈방지장치(ABE) 기술에 대한 OS 매트릭스 분석결과 비상정지장치(ABD) 기술의 해결과제인‘제동 특성의 조정(제동 신뢰성 향상)’을 위한 해결수단으로서 ‘탄성체 구조 및 배치 변경’과 ‘가압 구조’가 가장 많이 적용된 것으로 나타났다. 
승강장문 이탈방지장치(ABE) 기술의 해결과제인 ‘도어 이탈방지’를 위해‘이탈 방지 브라켓’과‘이탈 방지 구조’가 가장 많이 적용됐다.  본 요소기술인 ‘비상정지장치’와 ‘승강장문 이탈 방지장치’기술에 대한 기술개발 방향의 설정시 이러한 기술 경향을 고려할 필요가 있다고 판단된다.
 본 보고서에 포함된 2건의 제안기술은 심층분석 결과를 활용하여 도출한 것이다. 도출과정에서 나타난 해결과제 및 해결수단의 개념화, OS-매트릭스 분석 등은 신규 IP창출을 위한 방법론으로서 고려할 필요가 있고, 도출된 제안기술들은 지재권 확보가능성이 높은 것으로 분석되는 바 본 과제기술에 대한 기술개발시 이들을 참고할 필요가 있다.


[참고]
이 연구는 산업통상자원부“산업핵심기술개발사업”과제수행에 의하여 연구되었으며,
과제수행협력기관 특허법인 누리의 책임연구원인 정철호 변리사의 연구 보고서를 기초로 함.