레이저 기술의 특허 출원동향 및 분쟁 현황
레이저는 반도체 집적공정에 따른 기술집약적인 산업으로서 완제품의 구성요소 중 단 하나의 특허라도 침해가 발생한다면 그 제품의 판매를 전면적으로 금지하도록 청구할 수 있는 기술 분야이다. 이러한 특허분쟁에 휘말리지 않기 위해서는 해당 기술개발과 함께 평상시 경쟁사의 기술 내용과 특허를 분석하고 기술개발 초기부터 철저한 지재권 중심의 기술획득 전략을 통해 강한 특허를 많이 보유하여 특허분쟁에 자체대응 능력을 길러야 한다.
글: 정성태 과장 / 특허심사1국 전자부품 심사팀
특허청 / www.kipo.go.kr
레이저의 개요
레이저는 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(LASER: 유도방출에 의한 빛의 증폭)의 앞글자로 이루어진 용어로서 특정 물리현상*을 기반으로 반사거울을 이용하여 빛의 발진을 일으키는 광원장치를 지칭한다. 이러한 레이저광의 파장은 0.1㎛~수백 ㎛, 출력은 연속 발진으로 수백 kW, 펄스 발진으로는 10¹² W까지 이르고 있을 정도로 다양한 스펙트럼을 가지고 있다.
(쪾특정 물리현상이란? 전자가 정상상태로서 일정궤도에 있을 때 기저상태(ground state: E1)라고 하고, 외부에서 에너지를 얻어 더 바깥쪽 궤도에 있을 때 들뜬상태(excited state: E2)에 있다고 하는데(그림 1), 이러한 전자가 높은 에너지 준위(E2)에서 낮은 에너지 준위(E1)로 떨어질 때 그 에너지 차이에 해당하는 만큼 빛으로 방출하게 되는 현상을 의미함(그림 2. 참조). 위 현상은 높은 곳에 있는 물체가 낮은 위치로 이동하여 에너지를 안정화하려는 성질로부터 비롯된다.)
이러한 레이저는 대중적인 시각에서 볼 때 소설이나 영화에 나오는 광선무기로 생각할 수 있지만, 실제로는 레이저의 4가지 특성(직진성, 단색성, 고휘도성, 가간섭성)*을 바탕으로 바코드, CD 플레이어, 레이저프린터, 광통신, 레이저 가공기 등에 사용되고 있으며, 산업현장은 물론 사람들의 건강과 관련한 의료기기 분야에서도 중요한 위치를 차지하고 있다. 이외에도 광통신, 우주기술, 핵융합, 유전자 분야에서 분석 장비와 같은 다양한 분야에서 활용되는 등 현대사회에서 그 쓰임새가 폭발적으로 증가하고 있다. 이렇게 실용화가 뛰어난 레이저 기술은 지속적인 연구개발을 통해 앞으로도 인류발전에 크게 이바지할 것으로 기대된다.
직진성 : 레이저의 출력이 한 쪽 방향으로만 직진하려는 성질. 위 특성을 이용하여 원하는 지점에 정확히 레이저를 조사하는 것이 가능함.
단색성 : 특정한 에너지 준위차만 이용하므로 발생하는 빛의 파장 스펙트럼이 매우 좁아 빛의 분산이 거의 없이 단색을 나타내는 특성.
고휘도성 : 레이저는 에너지 밀도/출력이 커서 휘도(빛의 출력밀도)가 높음. 이러한 고휘도성을 가진 레이저는 절단, 용접, 천공, 표면처리, 핵융합 등에 활용됨
가간섭성 : 레이저에서 발생하는 빛은 파장의 위상이 공간적/시간적으로 일치하여 그 위상이 고르므로 가간섭성(전자파가 파장이 같은 가지런한 정현파의 집합인 상태)이 높음.
레이저의 기술 특징별 분류
1) 고체 레이저 (Solid Laser)
결정 또는 유리 물질 중에 희토류나 천이 금속 이온을 도프한 것을 활성 매질로 사용하는 레이저로서 루비 레이저, 유리 레이저, YAG 레이저 등이 있다. 고체 레이저는 출력이 높으나, 가간섭성은 낮다.
2) 기체 레이저 (Gas Laser)
헬륨, 네온, 아르곤, 이산화탄소 등의 기체를 매질로 사용하여 발진시키는 레이저로서 매질이 기체이기 때문에 유리관 속에 매질을 가두어 넣고, 유리관 양쪽 끝에 붙인 전극에 의한 방전 에너지로써 펌핑하는 방식을 사용하고 있다. 그 종류로서 이산화탄소 레이저, He-Ne 레이저 등이 있다. 기체 레이저는 가간섭성은 높으나 출력이 작다.
3) 액체 레이저 (Semiconductor Laser)
액체를 증폭매질로 사용하여 발진하는 레이저로서 희토류 이온을 포함한 킬레이트 화합물의 유기 킬레이트 레이저, 유기색소 레이저 등이 있다.
액체레이저 파장은 자외선부터 근적외선 영역까지 다양하다.
4) 반도체 레이저 (Semiconductor Laser)
반도체의 가전자대와 전도대 사이에 캐리어의 반전 분포를 발생시켜 전자와 정공의 재결합 발광을 이용하는 레이저로서 반도체 공정이 발전함에 따라 그 기술도 계속해서 발전하고 있다. 반도체 회로와 결합하여 집적회로를 형성할 수 있으므로 소형화가 가능하고 양산성이 우수하다.
레이저를 이용한 응용기술
레이저 기술의 시장규모
위와 같이 레이저는 상업적 이용이 가능해지면서 통신, 반도체, 국방과학, 의학, 에너지, 방위, 컴퓨터 등 다양한 분야로 더욱 확대되고 있다.
레이저의 중요성이 나날이 높아지면서 그 시장규모가 2011년 80억 달러에서 2016년 125억 달러를 기록할 전망이다(BCC 리서치).
레이저의 특허 출원동향
1) 기술 분야별 레이저 출원동향
레이저는 유도방출을 이용한 빛의 발생을 기본원리로 한다. 변환/증폭/복조, 발진/생성, 제어/조절 등 다양한 기술 형태로 출원되는 가운데, 최근 5년간 특허 출원된 전체 771건 중 레이저의 발진/생성과 관련된 기술이 63%(487건), 레이저의 제어/조절과 관련된 기술이 27%(204건), 레이저의 변환/증폭과 관련된 기술이 10%(80건)로 나타나고 있다. (단위: 건수)
2) 국내/국외 레이저 출원동향
레이저의 특허출원 현황을 최근 5년간 살펴보면, 국내 출원은 100건 내외로 꾸준히 출원되고 있는 반면 국외 출원은 2010년을 기점으로 지속적으로 감소하고 있음을 알 수 있다(표 4 참조). 국외출원이 감소한 이유는 일본, 미국, 유럽의 출원량이 줄어든 영향이 크다. 이를 구체적으로 살펴보면 지난 2011년 일본에서 발생한 대지진 등의 영향으로 산업경기가 침체된 상황 탓에 일본 기업의 출원건수가 2010년에 37건에서 2011년 16건으로 43%나 감소한 것이 그 이유로 분석된다.
특히 2013년에는 국외출원 건수가 전년대비 약 80%가 감소한 10건에 불과함을 알 수 있는데, 이는 유럽과 미국 기업의 출원 감소가 주원인이다. 지난 2010년에 발생한 유럽의 재정위기가 미국까지 확대되면서 유럽/미국의 주요 기업들이 경제 불황의 늪에서 빠져나오기 위하여 전반적인 비용 감소 정책의 일환으로 출원량을 감소시켰기 때문으로 분석된다.
3) 국내 기관별 레이저 출원동향
레이저 기술에 대한 국내 출원 건이 지속적으로 증가하고 있는 가운데, 최근 5년간 전체 출원건수인 258건 중 대기업은 24%(61건)인 반면 중소기업은 대기업 출원건수의 3배가 넘는 76%(197건)나 차지하고 있다는 점이 주목할 만하다. 이는 반도체 강국인 대한민국에서 대기업 위주로 연구개발과 특허출원을 하던 과거와 달리 중소기업들도 기술개발에 적극적으로 투자하여 이에 대한 결과물을 보호받는 동시에 해당 결과물을 산업현장에 확산 및 활용하고자 하는 의지를 반영한 것으로서 무형자산 중심의 지식재산권 시대에서 매우 고무적인 일이 아닐 수 없다.
또 대학/연구원의 출원건수도 지속적으로 증가하고 있다. 이는 학교 내의 산학 협력단이나 연구원 내에 소속된 기업/외부기업과의 공동연구를 통해 실제 산업체에서 필요로 하는 산업현장 기술을 위주로 연구개발을 지속한 결과로 분석된다.
레이저의 특허분쟁 현황
1) 일본 후지쓰, 삼성 SDI에 특허 침해 소송(2004.04 소송)
•후지쓰 : 2004.04 삼성 SDI에 PDP 관련 특허 침해소송 (미국, 일본)
•합의 : 2004.06 후지쓰와 삼성 SDI 특허 분쟁 합의
•결과 : 크로스라이선스 계약체결
2) 삼성전기, 캐논과 레이저프린터 특허소송 패소 (2006.10 판결)
•캐논사 : 레이저프린터 감광드럼 제조방식 침해에 따른 소송
•대법원 : 2006.10 특허권 침해 금지 청구 소송 원심 확정
•특허 : 프린터 카트리지 재활용품 기술
3) 에넥스, 포휴먼 특허권 분쟁 합의 (2008.02 합의)
•포휴면 : 2007.11 에넥스에 자동차 배출가스 저감 기술 침해 소송
•합의 : ‘레이저와 전자빔 공법’, ‘기체 레이저 전자빔을 이용한 유해가스 정화방법 및 장치‘에 대한 양도 합의
•결과 : ‘자동차 배출가스 저감 기술’ 침해는 소취하
4) 서울반도체-니치아, 특허분쟁 전격합의 (2009,02 합의)
•니치아 : 2007.09 서울반도체에 LED 침해 소송
•합의 : 2009.02 니치아와 서울반도체 진행 중인 모든 소송 합의
•결과 : 크로스라이선스 계약체결
5) 포스코, 일본의 신일철주금사와 특허 분쟁 (2012.04 소송)
•신일철주금 : 한국등록특허 제10-0442101호 등 4건 근거, 미국에 침해소송
•포스코 : 해당 4건에 대해 국내 무효심판 제기, 2014.02 무효심판결정
•특허 : 방향성 전기 강판의 가열속도, 온도, 산소량, 조사되는 레이저의 출력
6) 캐논, 알파캠 대상 ‘레이저프린터’ 특허 소송 (2014.07 판결)
•캐논사 : 한국등록특허(2000년 등록)를 근거로 국내에 침해 소송
•대법원 : 2014.07 특허권 침해 청구 소송 원심 확정
•특허 : 레이저프린터 감광드럼
결론
레이저 기술과 관련하여 몇 가지 분쟁사례를 살펴보았지만, 레이저는 반도체 집적공정에 따른 기술집약적인 산업으로서 완제품의 구성요소 중 단 하나의 특허라도 침해가 발생한다면 그 제품의 판매를 전면적으로 금지하도록 청구할 수 있는 기술 분야이다. 이렇게 비용 대비 판매 금지 효과가 큰 레이저 분야는 핵심특허를 많이 보유한 국외기업들이 의도적으로 국내업체를 견제하기 위해 특허소송을 진행하는 등 국내업체들이 주요 공격 대상이 되고 있는 특허분쟁의 격전지 중 하나이다.
이러한 특허분쟁에 휘말리지 않기 위해서는 해당 기술개발과 함께 평상시 경쟁사의 기술 내용과 특허를 분석하고 기술개발 초기부터 철저한 지재권 중심의 기술획득 전략을 통해 강한 특허를 많이 보유하여 특허분쟁에 자체대응 능력을 길러야 한다. 나아가 인접 기술 분야까지 포함한 특허 포트폴리오를 효율적으로 구축하여 특허 분쟁 시 선도적 대응이나 방어를 할 수 있도록 준비하고 활용하는 것이 무엇보다도 중요하다 할 것이다.
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