LED 광소자 기술과 관련된
현재 LED 글로벌 선두권 업체들은 이미 LED소자에서부터 조명기구 등 완제품까지 전 공정의 수직계열화를 통해 가격과 품질력을 확보해 나가고 있으며, 이러한 선두권 업체들과 경쟁관계에 있는 국내업체에 대하여 무차별적인 특허 공세를 하고 있는 실정이다. 이에 본 글에서는 LED 광소자 기술과 관련된 특허동향과 함께 최근의 LED관련 특허분쟁 현황을 간략하게 살펴보고자 한다.
글: 고준호 선임 / IP정보서비스 2팀, 기술거래사
한국특허정보원 / www.kipi.or.kr
발광다이오드(LED)는 에피·칩·패키징의 반도체 공정기술과 광·IT기술이 융합된 차세대 광원으로 고효율과 긴 수명 등의 에너지 절감이라는 친환경적인 요소로 최근 TV, 모바일, 컴퓨터용 모니터, 냉장고, 가로등, 주택용 일반 조명에 이르기까지 기존 산업 전반에 응용되고 있다, 또한 최근 몇 년부터 전 세계 각국은 친환경 녹색기술로 LED기술 분야를 차세대 신성장동력으로 채택하여 추진 중에 있으며, 이로 인하여 핵심·원천기술 확보를 통한 글로벌 경쟁구도에서 우위를 점하기 위해 부단한 노력을 기울이고 있다. 현재 LED 글로벌 선두권 업체들은 이미 LED소자에서부터 조명기구 등 완제품까지 전 공정의 수직계열화를 통해 가격과 품질력을 확보해 나가고 있으며, 이러한 선두권 업체들과 경쟁관계에 있는 국내업체에 대하여 무차별적인 특허 공세를 하고 있는 실정이다. 이에 본 글에서는 LED 광소자 기술과 관련된 특허동향과 함께 최근의 LED관련 특허분쟁 현황을 간략하게 살펴보고자 한다.
LED산업의 구성
LED산업은 LED광소자(에피, 칩, 패키지), LED조명, LED응용(융합), 기타 시장(부품소재, 장비 등)으로 마켓 세그먼트를 구성되어 있으며, LED 광소자 시장은 LED 에피, 웨이퍼를 패키지 또는 단순 광원모듈로 제작한 제품을 의미한다. 그리고 LED조명시장은 LED광소자를 이용하여 인간을 직접적인 대상으로 하는 조명제품을 제조하는 시장으로 Retrofit LED조명기기(백열전구, 할로겐전구, Cathode Fluorescence Lamp, 형광등, Metal Halide, High Pressure Sodium 등 기존의 전통조명기기를 단순 대체하는 시장) 또는 Monolithic LED조명기기(LED 독자적 특성을 극대화한 LED와 등기구 일체형의 LED조명기기)로 이미 형성되어 있는 전통조명시장을 침투해나가는 시장과 전통적 광원으로써는 표현할 수 없고 LED만이 실현할 수 있는 태양광 백색 및 풀 컬러(Full Color) 색변환 조명으로 새롭게 창출되는 시장으로 구분된다. 마지막으로 LED응용(융합) 조명시장은 LED광소자를 이용하여 인간을 간접적으로 대상으로 하는 공산품 성격의 조명제품을 제조하는 시장으로 휴대전화용 LED모듈, LCD BLU용 LED 모듈, 디스플레이용 LED모듈, 냉장고 등을 비롯한 정보전자가전제품용 LED 모듈, 자동차조명용 LED 모듈, 선박조명용 LED 모듈, 수산업용 집어등, 양식등, 도로, 공항, 해양용 항로표지등, 의료용 병실, 수술, 진단용 조명기기, 환경용 소독, 살균기기 및 UV 경화기기, 농축산업용 생육촉진, 억제용 조명기기, 정보통신용 가시광통신기기 및 군사용 조명기기 등이 있다.
최근 LED시장 선두업체 현황 및 국가별 시장 점유율
세계적인 시장분석조사 기관인 Strategy Unlimited의 분석보고에 의하면 2010년 HD-LED시장 공급업체의 톱 10에서 일본의 Nichia가 2009년에 이어 1위를 차지한 것으로 조사되었으며, 그 뒤를 한국의 삼성 LED 및 독일의 Osram Opto Semiconductors가 차지한 가운데 일본 공급업체로는 Nichia를 포함한 Sharp와 Toyoda Gosei, 한국 공급업체로는 삼성 LED와 함께 서울반도체, LG이노텍을 포함한 3개사 그리고 미국업체로는 Philips Lumileds Lighting과 Cree 2개사, 대만 업체로 Everlight가 2010년 HD-LED시장 공급업체의 톱10으로 조사되었다. 주목할 점은 2009년도에 국내업체로는 유일하게 서울 반도체만 포함되어 있었지만, 2010년에는 삼성 LED와 LG 이노텍이 상위에 랭크되어 있어 LED 분야에 대한 한국 업체의 성장세가 두드러졌음을 알 수 있다. 국가별 LED시장 점유율을 살펴보면, 일본시장이 가장 많은 점유율을 차지하고 있으며, 그 뒤를 한국, 대만 및 미국/유럽 시장이 차지하였다.
특허 분석대상 및 기준
본 LED 특허현황 분석에서 사용된 데이터베이스는 신검색시스템(한국특허정보진흥센터)을 사용하였으며, 분석 데이터의 분석기간 및 기준은 출원연도 기준으로 1990년도 이후부터 현재까지 출원된 LED관련 IPC인 H01L 33/00~H01L 33/64 기술범주에 해당하는 LED 광소자(에피, 칩, 패키징) 분야에 대하여 한국, 일본, 미국, 유럽의 특허청에 출원 또는 등록된 특허를 대상으로 분석하였다.
주요분석내용
전체 출원동향
분석기준에 해당하는 특허데이터를 바탕으로 하여 LED 광소자 기술에 대한 전체 특허동향을 살펴보면, 분석대상 구간인 1990년도 이후부터 유효데이터 기간까지 꾸준한 증가 추세를 보이는 가운데 2008년도에 가장 많은 출원량을 나타내고 있으며, 이후 다소 감소하는 경향을 보이고 있으나 이는 유효데이터 이후 구간에서 출원 후 공개되지 않은 데이터가 존재하는 것이 원인인 것으로 사료된다. 또한 분석대상 국가별 동향을 보면 초기에는 일본특허가 강세를 보이고 있으나, 2005년에 접어들어 일본과 한국의 특허 출원량이 대등한 경향을 보이고 있으며, 그 이후로는 한국이 일본의 특허 출원량을 추월하는 것으로 나타났다. 이는 2006년 이후 선진 LED업체의 특허활동이 잠시 주춤한 사이 국내 주요 LED업체의 특허출원이 매우 활발하였음을 짐착케 한다. 반면 미국특허의 경우는 한국과 일본의 출원량과 비교하여 많은 편은 아니지만 2000년도 이후부터 유효데이터 기간까지 꾸준하게 증가하고 있는 것으로 분석되었다. 분석대상 국가별 점유율을 살펴보면 일본특허가 가장 많은 점유율을 차지하고 있는 가운데 한국, 미국, 유럽의 순으로 조사되었으며, 이는 앞서 언급된 최근의 국가별 LED 시장의 점유율 순위와 유사한 것으로 나타났다.
포트폴리오로 본 기술의 위치
LED 광소자 기술을 국가별로 연도구간 1구간(1991년~1995년), 2구간(1996년~2000년), 3구간(2001년~2005년) 및 4구간(2006년~2010년)으로 나누어 기술적 위치를 살펴보면, 한국, 일본, 미국, 유럽 분석대상 국가 모두 발전기 단계에 해당하는 것으로 나타났으며, 한국과 미국의 경우는 1구간(1991~1995년)에서 2구간(1996~2000년)에서의 출원인수와 출원건수 증가폭이 그리 크지 않았으나, 2구간(1996년~2000년)에서 4구간(2006년~2010년)까지의 출원인수와 출원건수 증가폭이 크게 증가하고 있는 것으로 나타났고, 일본과 유럽의 경우는 다른 연도 구간과 비교하여 2구간(1996~2000년)에서 3구간(2001년~2005년)에서의 출원인수와 출원건수의 증가폭이 큰 것으로 분석되었다.
국가별 내·외국인 출원동향
LED 광소자 기술의 한국특허에 대한 내·외국인 출원동향을 살펴보면, 2002년까지는 내·외국인의 연도별 출원량이 비교적 유사한 추이를 보이고 있었으나, 그 이후 기간에서는 내국인에 의한 출원량이 매우 높은 것으로 나타났으며, 출원인 국적에 대한 점유율 경우 한국 국적의 출원인에 의한 출원 비중이 70%를 차지하고 있는 가운데 일본, 미국, 대만, 독일, 네덜란드 등의 순으로 나타났다. 일본의 경우 LED 광소자 기술 분야에 다수의 원천기술을 보유한 업체들이 현재까지도 꾸준한 특허출원을 하고 있어 외국 출원인과의 출원량 격차가 현저하게 차이가 나는 것으로 나타났으며, 출원인 국적에 대한 점유율은 일본이 가장 많은 비중을 차지한 가운데 그 뒤를 미국, 한국, 대만, 독일, 중국 등의 순으로 이어지고 있었다. 미국특허는 2000년도까지 내·외국인의 연도별 출원량이 비교적 유사한 추이를 보이다가 그 이후 2006년까지는 내국인에 의한 출원이 강세를 보이고 있었으며, 2007년도부터는 외국 출원인에 의해 역전되는 현상을 보이는 것으로 나타났다. 이는 2000년도 중반 이후 미국시장 진출을 위한 일본, 대만, 한국, 독일 등 해외 LED 업체의 미국내 특허 출원이 활발하였음을 보여준다. 또한 출원인 국적별 점유율을 보면 미국이 가장 많은 점유율을 차지하고 있으나, 미국이 차지하고 있는 점유율을 제외한 나머지 50%이상이 외국 국적의 출원인으로 일본, 대만, 한국, 독일, 네덜란드, 중국 등의 순으로 나타났다. 유럽특허의 경우 전체 분석구간에서 외국인에 의한 출원량이 내국인에 비해 높은 것으로 나타났으며, 출원인 국적에 따른 점유율은 일본, 미국, 한국, 독일, 대만, 네덜란드 등의 순이었다.
국가별 출원인 동향
LED 광소자 기술 분야에 해당하는 IPC인 H01L 33/00~H01L 33/64에 대한 국가별 상위 15위까지의 출원인 동향을 살펴보면, 먼저 한국의 경우는 삼성전기가 LED 광소자 분야에 대해 가장 많은 출원을 한 것으로 나타났으며, 그 뒤를 LG이노텍, 서울반도체, LG전자, 서울 옵토디바이스 등 국내 주요 LED 업체가 상위권을 차지하고 있었으며, OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS, 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스, SHOWA DENKO, 니치아, 크리 등의 해외 주요 LED 업체가 15위권에 이름을 올리고 있었다. 상위 15위내에서 연구기관으로는 유일하게 광주광기술원이 상위에 포함되어 있었다. 일본은 SHARP, TOYODA GOSEI, ROHM, STANLEY ELECTRIC, NICHIA 등 대부분 일본 업체가 상위권을 차지하고 있었으며, 상위 15위권에 한국의 삼성전기가 유일하게 포함되어 있는 것으로 나타났다.
미국의 경우는 다양한 해외 LED업체가 상위권에 위치에 있었으며 삼성전기가 해당 분야에 대해 가장 많은 출원량을 보이고 있는 가운데 또 다른 한국의 출원인으로 LG이노텍, 서울 옵토디바이스, 서울반도체 등이 있었으며 이는 한국의 출원인 동향에서 상위권에 언급된 한국의 주요 LED업체와 크게 다르지 않은 것으로 나타났다. 상위에 랭크된 미국 출원인으로는 CREE, PHILIPS LUMILEDS LIGHTING, BRIDGELUX, LUMILEDS LIGHTING이며, 일본 출원인은 SHARP, NICHIA, 네덜란드 출원인으로는 KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS NV, 독일 출원인으로는 OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH가 상위 15위내에 포함되었다. 유럽 역시 미국과 마찬가지로 다양한 해외 주요 LED업체가 상위를 차지하고 있었으며, NICHIA가 가장 많은 특허 출원을 한 것으로 나타났다.
국가별 연구개발 방향
LED 광소자 기술의 미국등록특허 데이터 1574건을 근거로 하여 각 국의 특허인용수에 대한 비특허인용수를 살펴보면 독일이 LED 광소자 기술에 대한 기초과학 분야와 응용기술 분야 모두에 걸쳐 연구개발이 진행되고 있는 것으로 나타났으며, 미국은 응용기술 분야를 중심으로 연구개발이 진행되고 있으나, 독일과 비교하여 기초과학 분야는 낮은 것으로 분석되었다. 인용 논문수와 특허 인용수의 평균을 상회하는 나라는 독일, 미국, 일본으로 모두 LED 광소자 분야에 대해 다수의 핵심· 원천 기술을 보유하고 선진 LED 업체에 의한 연구개발에 기인한 결과할 할 수 있다. 이에 반해 한국과 대만의 경우는 인용 논문수와 특허 인용수가 평균 이하에 위치하고 있어, LED 광소자 분야의 기초과학 및 응용기술 모두 선진 LED 기술 보유 국가에 뒤쳐져 있는 것으로 나타났다.
미국에서의 국가별 기술수준
LED 광소자 분야에 대한 미국등록특허를 이용하여 기술개발 성과의 양적, 질적 측면을 고려한 각 국가의 기술적 역량을 나타내는 기술력 지수(TS)에 따르면 미국이 모든 구간에서 다른 나라에 비해 월등히 높은 기술력 지수를 나타내어 양적인 측면과 질적 측면에서 우수한 기술의 특허를 보유하고 있는 것으로 분석되었다. 그리고 그 뒤를 일본, 대만, 한국, 독일 등의 순서로 나타났으며, 주목할 점은 한국의 기술력지수(TS)가 2007년~2011년 구간에서 이전 구간인 2002~2006년 구간에 비교하여 큰 폭의 상승을 나타낸 점이며, 이는 한국이 최근에 들어와서 양적인 측면과 질적 측면에서 LED 광소자 분야와 관련한 우수한 기술의 특허를 많이 보유했음을 시사한다고 할 수 있다.
선진 LED기업과 한국기업간 최근 특허분쟁
LED 산업의 경우 니치아의 원천특허를 중심으로 지배적 시장지위를 강화하기 위해 2002년 도요타 고세이(일본), 필립스 루미레즈(미국), 오스람 옵토(독일), 크리(미국)의 메이저 기업과 크로스 라이선스 계약을 체결하면서 특허 블록을 구축하였다. 이런 특허 블록은 신규업체의 시장 진입을 가로막은 장벽으로 작용하고 있다. 대표적인 예로 국내 LED분야의 대표적 기업인 서울반도체와 니치아의 특허분쟁은 많은 소송비용과 시간을 소요함으로 해외 시장 진출에 어려움을 겪었고, 2009년 2월 크로스라이선스를 체결함으로써 일단락되었다. 하지만 최근에 조명 등 LED관련 응용시장이 확대되면서 선진 글로벌 LED 업체가 국내기업들에 대해 특허소송을 제기하는 등 향후 특허공세 수위는 갈수록 높아질 것으로 예상된다. 이러한 글로벌 LED업체의 특허공세가 이어가고 있는 이유는 삼성전기, 삼성LED, 서울반도체, LG이노텍 등과 같은 국내 주요 LED업체의 무서운 성장세에 제동을 걸겠다는 의도로 해석된다.
맺음말
현재 선두 LED 업체들 대부분은 계열사 또는 관계사를 바탕으로 수직계열화함으로 글로벌 경쟁에서 우위를 점하기 위한 다각적인 방향을 모색 중이다. 다행히도 국내에서는 삼성, LG 등 대기업과 서울반도체 등 중견기업에서 향후 LED 시장에서의 주도권을 선점하기 위한 연구개발 및 특허출원 활동이 활발하게 진행되고 있다는 점은 고무적이나. 패키징 분야에 집중되어 있는 국내 중소 LED 기업의 경우는 기술 및 비용상의 문제로 원천기술 보유기업이 아닌 협력사를 통해 우회적인 라이선스를 체결하는 경우가 있어 글로벌 선두 업체의 공세에 휘말린 위험성 있는 실정이다. 이러한 상황을 극복하기 위해 국내 LED 업체들이 취해야할 대응 방안으로 자사와 관련된 LED 기술 분야에 대한 경쟁업체들의 연구개발 방향, 사업화 방향 및 출원된 특허를 지속적으로 모니터링 함으로써 기업별로 자신의 위치를 분석, 독자 개발 가능한 공백기술 영역에 연구개발을 집중하고 핵심·원천특허 등의 강한 특허를 보유함으로 향후 치열하게 진행될 LED 사업 분야에서의 경쟁력과 우위를 확보해야 할 것이다.
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