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스마트 열풍 하이브리드 건조기 개발

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2015-05-12 (화) 10:17 조회 : 6054

세지테크(주) 기술연구소 이현구 소장

 

기술현황 및 전망 

 

해외 특허현황
각 국 특허청별 연도별 출원동향을 살펴보면 먼저 미국의 경우 거시적인 관점에서 분석 초기 구간인 1974년부터 1976년 사이 급격한 증가세를 보이다가 1976년 이후 1984년까지 지속적으로 감소한 후, 1984년부터 1997년까지 증감을 반복하다가 1997년부터 2000년까지 잠시 증가한 후 최근 유효기간인 2009년과 2010년까지는 증감을 반복하고 있다.
일본의 연도별 특허동향을 살펴보면 거시적인 관점에서 1989년부터 1993년까지 증가세를 보이다가, 1993년부터 1996년까지 잠시 감소한 후 1996년부터 다시 증가세를 보이다가 2007년 최고점으로 최근 유효기간인 2009년과 2010년에는 다시 감소세를 보이고 있다.
유럽의 연도별 특허 동향을 살펴보면 거시적 관점에서 큰 증가와 감소 없이 증감을 반복하고 있으며, 최근 유효 기간인 2010년에 최고점을 기록했다.

 

기술시장 성장단계 파악
배열회수형 열풍ㆍMW 건조기 개발 분야의 전체 및 해당 국가의 기술 위치를 포트폴리오로 나타낸 것으로 전체 출원 중 최근의 출원 동향을 5개의 구간으로 나누어 각각의 구간별 특허 출원인 수 및 출원 건수를 나타내어 특허 출원 동향을 통한 기술의 위치를 살펴볼 수 있다.
각 구간은 1구간(1986년~1990년), 2구간(1991년~1995년), 3구간(1996년~2000년), 4구간(2001년~2005년), 5구간(2006년~2010년)으로 나누었다.

 

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미국특허의 기술위치는 1구간(1986년~1990년)부터 2구간(1991년~1995년)까지 출원 건수와 출원인의 수가 모두 증가하는 양상을 보이다가 2구간(1991년~1995년)부터 3구간(1996년~2000년)까지 출원 건수와 출원인 수가 모두 감소하는 양상을 보인다.
이후 3구간(1996년~2000년)부터 4구간(2001년~2005년)까지 출원 건수와 출원인의 수가 모두 증가하는 양상을 보이다가 4구간(2001년~2005년)부터 5구간(2006년~2010년)까지 출원 건수는 증가하나 출원인 수가 감소하는 양상을 보여 성숙기에 있는 것으로 분석된다.
이는 기존 업체의 기술 개발이 계속되고 있는 상황에서 일부 업체가 시장으로부터 빠져나가는 시기인 것으로 판단된다.
일본특허의 기술위치는 1구간(1986년~1990년)부터 2구간(1991년~1995년)까지 출원 건수와 출원인의 수가 모두 증가하는 양상을 보이다가 2구간(1991년~1995년)부터 3구간(1996년~2000년)까지 출원 건수와 출원인 수가 모두 감소하는 양상을 보였다.
이후 3구간(1996년~2000년)부터 5구간(2006년~2010년)까지 출원 건수와 출원인의 수가 모두 증가하는 양상을 보여 성장기에 있는 것으로 분석된다.
특히 1구간(1986년~1990년)부터 2구간(1991년~1995년)까지 출원 건수와 출원인수가 급격히 증가하는데 이 시기에 급격한 기술 개발이 이루어진 것에 기인하는 것으로 분석된다.
유럽특허의 기술위치는 1구간부터 2구간까지 출원 건수와 출원인의 수가 모두 감소하는 양상을 보이다가 2구간부터 4구간까지 출원 건수와 출원인 수가 모두 증가하는 양상을 보인다.
이후 4구간부터 5구간까지 출원 건수는 유지하면서 출원인 수가 증가하는 양상을 보인다.
특히 3구간부터 4구간까지 출원 건수와 출원인 수가 급격히 증가하는데, 이 시기에 급격한 기술 개발이 이루어진 것으로 판단된다.
다만 전체적으로 출원 건수 자체가 많지 않으며 유럽특허검색 DB상의 특수성을 고려하여 이후 출원 추이를 지켜볼 필요가 있다.

 

해외 주요출원인 분석
배열회수형 열풍ㆍ복사파 복합 건조기 개발 과제 관련분야에서 주요출원인 Top10을 추출한 결과 히트펌프 관련 특허가 주종이며, 일본 NIPPONDENSO가 전체 다 출원인 1위로 나타났다.

 

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그 뒤를 이어 일본의 MATSUSHITA ELECTRIC, 국내 LG전자, 일본 MITSUBISHI ELECTRIC 등이 이 분야에서 다수의 특허를 출원하고 있는 것으로 나타났다.
특히 주요출원인 Top10 중 일본 국적의 출원인이 6명으로 나타나 히트펌프 분야에서 일본이 두각을 나타내는 것으로 분석된다.
이들 주요출원인들의 주요 시장국과 최근 연구활동 및 기술력, 주력 기술 분야의 파악을 위하여, 주요 시장 국별 출원건수, 최근 5년간의 특허출원 증가율 및 시장확보지수, 피인용지수를 비교분석한 결과 주요출원인들은 전반적으로 자국 시장국에서 활발한 특허활동을 하고 있는 것으로 나타났다.
다만 주요 출원인 중 일본의 DENSO CORP는 미국에서 활발한 특허활동을 하고 있는 것으로 나타나 일본의 DENSO CORP는 미국시장 진출이 활발한 것으로 보여진다.
이를 고려하여 볼 때 히트펌프 분야에서는 국내 주요 출원인인 LG전자와 일본의 DENSO CORP, 미국의 CARRIER CORP 및 GEN ELECTRIC과 미국 시장에서 경쟁 관계에 있는 것으로 분석된다.
다만 국내 시장에서는 국내 주요 출원인들을 제외한 국외 주요 출원인들의 진출이 없어, 국외 주요 출원인들은 한국시장의 경쟁력을 낮은 것으로 판단하고 있는 것으로 분석된다.
다출원인 1위인 일본 NIPPONDENSO는 자국인 일본에만 특허출원을 하고 있어 최근 특허출원 증가율은 감소세를 나타내어 최근 다소 특허출원이 감소한 것으로 분석된다.
다출원인 5위인 일본 SANYO ELECTRIC CO LTD사는 일본 뿐 아니라 미국 및 유럽에 진출하고 있으며, 특히 최근 특허출원 증가율이 100%로 최근 급격하게 특허출원이 증가한 것으로 보여진다.
국내 주요 출원인인 LG전자는 국내 주요 출원인 중 유일하게 국외 특허 출원을 하고 있는 것으로 보여지며, 특히 유럽 시장의 경쟁력을 미국보다 높게 판단하고 있는 것으로 보여진다.
다출원인 1위인 MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD는 현재 시장경쟁력을 확보한 것으로 판단되나, 특허출원 증가율은 감소세를 나타내어 최근 특허출원이 감소한 것으로 분석된다.

 

주요출원인 세부기술별 특허출원현황


배열회수형 열풍

복사파 복합 건조기 기술 개발 분야의 주요 연구주체 상위순위(Top10)를 살펴본 결과 대부분의 다출원인이 일본 기업인 것으로 나타난 가운데 한국의 엘지 전자와 대우일렉트로닉스가 각각 3위 및 10위에 랭크된 것으로 나타났다.

 

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대부분 다출원인이 특허 출원을 자국에 치중하여 진행한 경향이 강한 것으로 나타난 가운데 일본의 DENSO CORP 및 MITSUBISHI ELECTRIC CORP의 경우, 3극 패밀리 비율이 높아 국제적인 시장경쟁력을 확보한 것으로 보여지며, 다출원인 대부분이 히트펌프 분야인 AA에서 활발한 기술 개발을 하고 있는 것으로 보여진다.

 

세부기술별 해외 특허출원 동향

 

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일본의 연도 구간별 세부기술 동향을 살펴보면 히트 펌프 분야(AA)에 87.1%의 출원이 집중되어 있으며, 1996년부터 출원이 대체로 증가하고 있다.
유럽과 미국의 연도 구간별 세부기술 동향을 살펴보면 유럽과 미국 각각 복사파 가열 분야(AB)에 49.5%, 47.2%의 출원이 가장 많이 집중되어 있어 일본과는 다른 양상을 보였다.
일본의 NIPPONDENSO 및 MITSUBISHI ELECTRIC CORP는 전 구간별로 히트 펌프 분야(AA)에 대한 활발한 출원 활동을 하고 있다.
일본의 MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD의 경우 분석 초기인 1986년~1990년 구간에서 히트 펌프 분야(AA)에 대한 활발한 출원 활동을 하였으며, 1991년~2000년 구간에서 히트 펌프 분야(AA) 이외에 1991년~1995년은 복합 건조 공정 시스템 분야(AC), 1996년~2000년은 복사파 가열 분야(AB)에 대한 활발한 출원 활동을 하였으며, 그 이후 2001~2010년까지 주로 히트 펌프(AA)에 대한 활발한 출원 활동을 하고 있는 것으로 나타났다.
한국의 LG전자 주식회사는 1996년~2000년 복사파 가열 분야(AB)에 13.3% 출원 진행한 것을 제외하곤 모든 구간에서 히트 펌프 분야(AA)에 대한 활발한 출원 활동을 하고 있다.
일본의 SANYO ELECTRIC CO LTD의 경우 1991년~1995년 복사파 가열 분야(AB)에 33.3% 집중된 것 이외에 모든 구간에서 히트 펌프 분야(AA)에 대한 활발한 출원 활동을 하고 있는 것으로 나타났다.

 

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국내 특허출원 동향
국내의 경우 별 연도별 출원동향을 살펴보면 거시적인 관점에서 분석 초기 구간인 1984년부터 2008년까지 증가세를 보이다가 2008년을 최고점으로 최근 유효기간인 2009년과 2010년에는 감소세를 보이고 있는 것으로 나타났다.

 

기술시장 성장단계 파악
복사파 복합 건조기 기술 개발 관련 전체 출원 중 최근의 출원 동향을 5개의 구간으로 나누어 각각의 구간별 특허 출원인 수 및 출원 건수를 나타내어 특허 출원 동향을 통한 기술의 위치를 살펴볼 수 있게 한 것이다<그림 9>
각 구간은 1구간(1986년~1990년), 2구간(1991년~1995년), 3구간(1996년~2000년), 4구간(2001년~2005년), 5구간(2006년~2010년)으로 나누었다.

 

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한국특허의 기술위치는 1구간부터 2구간까지 출원 건수는 유지하면서 출원인 수가 소폭 감소하는 양상을 보이다가 2구간부터 5구간까지 출원 건수와 출원인의 수가 모두 증가하는 양상을 보여 성장기에 있는 것으로 분석된다.
이는 기술 개발이 이루어짐과 동시에 경쟁이 심화되고 있는 것으로 판단된다.

 

국내 주요출원인 분석
해외 주요출원인 분석 부분의 내용을 히트펌프 분야에서 참조하면 국내 출원인으로서는 LG전자 주식회사가 다출원인 3위 및 주식회사 대우일렉트로닉스가 10위로 top 10에 리스트되어 있으며, 히트펌프 분야에서는 국내 주요 출원인인 LG전자와 일본의 DENSO CORP, 미국의 CARRIER CORP 및 GEN ELECTRIC 과 미국 시장에서 경쟁 관계에 있는 것으로 분석된다.

 

세부기술별 국내 특허출원 동향
한국의 연도 구간별 세부기술 동향을 살펴보면 히트 펌프 분야(AA)에 70.2%의 출원이 집중되어 있으며, 1996년부터 출원이 대체로 증가하고 있는 것으로 나타났다.

 

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선진국가의 기술과 국내 기술 수준을 비료한 것은<표 8>과 같다.

 

기술개발 내용


MW건조 시스템 성능향상 기술 개발
MW(20KW급)출력 제어시스템 기술 개발과 균일 분산장치의 표준화 기술 개발, 최적 운용기술의 신뢰성 확보가 필요하다.

 

열풍복합 건조 시스템 설계 및 최적화 기술 개발
복합건조 시스템의 설계기술 개발과 시스템의 운전 및 제어기술 개발, 열풍복합 건조 시스템 최적화 기술이 요구된다.

 

160kW급 열풍복합 건조기 시작품 개발
MW(20KW급) 건조 시스템과 조합한 열풍 복합건조 시스템 개발과 160kW급 복합건조 시스템 시작품 설계 및 제작, 시스템 성능 실험 및 평가 작업이 진행되어야 한다.

 

열풍 복합건조 시스템의 성능예측 기법 개발 및 상용모델 정립
피건조물의 물성 및 건조 스케줄에 따른 시뮬레이션 기법 개발과 성능예측 시뮬레이션을 통한 상용모델 도출하여 상용모델의 사업화 전략을 수립해야 한다.

 

기술개발 추진 방향
원천기술(원천소재 및 구성품) 및 최적 설계기술 확보를 위한 국산화 기반기술 강화에 주력해야 한다.
MW건조 시스템 성능향상 기술개발, 중대용량 MW(20KW급)을 이용한 건조장치 개발(출력가변형)하여 고효율, 친환경 열풍복합 건조기의 상용화 기술 개발을 추진해야한다.
또한 원천 소재 및 구성품(부품) 국산화로 장치의 신뢰성 및 안정된 공급망 확보를 위한 기술개발 전략을 추진에 매진해야 한다.
고효율성을 위한 상용화 기술 확보와 바이오, 나노, 반도체 등 고부가가기 신소재 산업분야의 첨단 건조 기술 확립에 주력하는 등의 최적 설계기술 및 최적화 기술 확보를 통한 국산화 기반기술 확립이 필요하다.

 

중소·중견기업 협력방안
최종적으로 개발되는 복합건조기의 상용화를 위하여 건조기를 생산, 판매하는 중소/중견기업이 주관기관으로 수행하는 것이 바람직하다.
필요한 경우에는 열풍건조기, MW 건조기 전문 기업과 협동연구를 추진하는 것도 고려해야 한다.
건조기 관련 기업 주관 하에 배열회수기술은 열풍 관련 전문기업에서 담당하는 것이 복합건조기 최적화 기술개발에 유리하다.

 

기술 전망
열풍건조기를 대체할 적외선 가열건조기 및 열풍 MW복합건조기의 시장규모가 크게 증가할 것으로 전망된다.
차세대 산업용 건조기의 신규 시장은 다양한 건조 대상물을 효과적으로 건조시키기 위한 유연건조 시스템(flexible drying system), 화학반응, 응집, 혼합, 분류 등의 다양한 공정을 조합 이용하는 복합건조 공정으로 산업이 변화되고 있다.
이에 따라 첨단 및 신소재의 경우 다양한 피건조물의 건조특성에 따라 기존의 단일 열원 및 단일 공정에서 서로 다른 형태의 다양한 열원 및 건조 공정을 조합하여 이용하는 복합건조기술이 요구되고 있다.
최근 IT, NT, ET, BT 산업의 급성장으로 인해 첨단건조기 시장수요가 급증할 것으로 전망되며, 본 과제에서 제안하는 열풍·복합건조기는 반도체, 나노 및 바이오 산업분야의 적용이 기대된다.
따라서 첨단산업의 급신장에 따라 고정밀/고성능 MW 복합건조기의 수요가 크게 증가되고 있으며 향후, 반도체, 나노, 바이오 산업을 고려하면 국내 복합건조기 시장 규모는 약 5,000억원 정도로 추산된다.
고효율 건조, 낮은 건조비용, 빠른 건조속도, 건조 품질 향상, 환경유해물질 배출 감소, 안전한 조업환경 조성 등을 통해 시장 경쟁력 확보에 기여할 것으로 보인다.
또한 동남아 및 중국 등 신흥 공업국에 수출 상품화에 기여할 수 있을 것으로 전망된다<표 9 국내외 산업용 건조기 시장 규모 예상>

 

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