차세대 탄소섬유 시장에서는 중간·복합재 분야에 대한 집중적인 IP-R&D 전략이 필요할 것으로 분석됐다. 특히 내열(난연) 에폭시와 탄소섬유 복합재 및 페놀·PAS·PC 수지분야 특허 학보가 시급한 것으로 나타났다.

글로벌 탄소소재 산업 특허 분석 결과, 탄소섬유 분야에서 IP5 전체 외국출원인 국적 비율 1위는 일본(42.0%) 이며, 한국 출원인은 전체 7.8%에 그쳐 주요국 일본(42.0%), 미국(21.4%), 유럽(24.7%)에 비해 낮은 수준이다.

탄소섬유 국적별 출원동향

탄소섬유 산업: 탄소산업의 글로벌 시장 규모는 ‘20년 약 71조원에서 ’25년 약 96조원성장이 전망되며, 그중 탄소섬유(복합재)는 188%성장(‘15년 대비 ’25년)이 예상된다. 탄소산업 중 특히 탄소섬유의 국내 생산력(3,500톤/연)은 글로벌 주요 기업(1위 기업, 1만8990톤/연) 대비 미비하며, 일본 수입 의존도가 높다. 국내에서는 ‘12~’15년 탄소밸리구축 사업(약 920억원 집행)을 시작으로 ’17년부터 탄소산업기반조성 사업(’21년까지 약 714억원 집행)을 추진 중이다.

IP5 전체 기술별 탄소섬유 출원량은 중간·복합재(56%)>응용제품(30%)>섬유제조(14%) 순이며, 국내 기준도 중간재(63%)>응용제품(21%)>섬유제조(16%) 등 순이다.

탄소섬유 기술별 출원 동향

특허 분석 범위 : 6C 탄소소재(유탄소섬유, 인조흑연, 카본블랙, 활성탄소, CNT, 그래핀)에 대해 최근 20년간(‘99~’18) 한·미·일·중·유럽 특허문헌 103,300건 분석 및 탄소섬유 36,675건에 대해 특허 심층분석을 수행했다.

‘20년 기준 탄소섬유 대비 탄소섬유 중간·복합재의 시장 크기는 약 8배로 이와 비례해 출원량도 중간·복합재의 비중이 가장 높았다. 또 중간·복합재 특허 출원은 일본(4,135건)이 1위이며, 출원인 국적에서는 IP5 전체 및 외국출원 모두 일본이 1위를 차지했다.

탄소섬유 IPC별 출원동향을 살펴보면, ‘11년 이후 IP5 기준 수지 분야 출원 상승량이 가장 높으며, 수지 분야 출원량 비율은 일본(49%), 중국(27%), 미국·유럽(9%), 한국(6%) 등 순이다.

탄소섬유 중간재 국적별 출원 수지 동향

국내 출원된 탄소섬유의 수지 분야 출원건 중 절반 이상이 외국인 출원으로, 국내 출원인의 수지소재 분야 출원을 늘리기 위해서는 탄소섬유 중간재의 수지소재 분야 IP 분석 및 전략 수립이 시급하다.

탄소섬유 출원인 동향

수지소재 분야에서 출원량이 가장 많은 에폭시 소재는 전구간 상승률도 가장 높아 IP관점 중간재의 핵심소재이다. 이 소재의 주요해결 과제는 강도이며 성형성(경화성) 향상 및 내열(난열)성 개선 출원도 급증하고 있다.

페놀수지·폴리아릴렌술피드(PAS)(’11~’14년) 및 폴리카보네이트(PC)(’15~’19년)도 최근 증가율이 높다. 특히 폴리아미드(PA)는 ‘09년 이후 부상하는 주요소재이며, 주요 해결과제는 강도·외관 향상이다.

탄소섬유 소재 분야 특허 동향

한편, 전체 탄소소재 산업 특허 분석 결과, 6C 탄소소재(유탄소섬유, 인조흑연, 카본블랙, 활성탄소, CNT, 그래핀)에 대한 특허 출원은 중국이 3만7천 건으로 전체의 36%를 차지하고 이어서 일본(23%)>미국(18%)>한국(17.7%)>유럽(5.4%) 으로 나타났다.

기술별로는 탄소섬유(36%)>CNT(18%) >인조흑연(14%)>그래핀(13%)>활성탄소(12%)>카본블랙(6%) 등 순이다.

6C 탄소소재 특허분석 결과

특허청이 추진하는 ‘산업·특허 동향분석’ 사업은 일본수출규제, 4차산업 등 주요 산업현안에 대해 특허팀장이 관련 산업계와 직접 소통하며 산업동향조사 및 특허 빅데이터 분석을 수행함으로써, 산업·기술 전문성을 높이고, 신기술·신시장 개척을 위한 미래 유망기술 분야 발굴 및 관련분야 지식재산 창출을 지원한다.

올해는 산업·특허 동향분석을 12개 과제로 확대하고, 이를 바탕으로 산업별로 차별화된 맞춤형 심사정책을 수립하는 심사혁신을 통해, 관련분야 지재권 창출·보호·육성을 실질적으로 지원할 계힉이다.

박경일     kips1214@naver.com