미래 융복합 대표 산업, 스마트카 드론 로봇 특허 분석
최근 5년간 각국 특허 등록으로 본 미래 유망 제품 전망

스마트카, 드론, 로봇 등 대표적인 미래 융복합 산업 분야에서의 특허출원 동향을 분석한 결과, 향후 유망하게 부각될 제품과 서비스의 윤곽이 드러났다.

자동차와 IT 기술을 융합해 상시 네트워크에 연결된 차량을 말하는 스마트카는 차량 내외부와의 강화된 연결성을 통해 이용자의 안전성과 편의성에 기여하는 제품과 서비스가 핵심이다. 여기에는 자율주행시스템, HMI(Human Machine Interface) 시스템, 센싱/사고예방/회피 시스템, 운전보조/탑승자 지원 시스템 등이 포함된다. 

스마트카 시장은 대표적인 융합 중심 기술로써 각 산업간 공동개발이 중요하다. 2017년 아우디를 시작으로 2020년대를 전후로 다수의 자동차 회사들이 스마트카(자율주행차) 출시를 계획 중이며 삼성전자는 최근 자동차 전장기업 하만(Harman)을 인수하면서 종합적 자동차 전장부품 솔루션을 마련했다. 


▲현대자동차 헤드업디스플레이

한국지식재산전략원(KISTA)에 따르면, 스마트카 특허 분석(95년~최근)에서 가장 많은 국가별 특허건수는 센싱 분야(총 5948)로 나타났으며 이중 1위는 미국(2497건)이었으며 이어 일본(2199건), 유럽(661건), 한국(591건) 순이었다. 출원인 국적별 특허 점유율과 하위기술별 점유율을 비교하면 일본이 가장 높은 점유율(39.6%)을 보였으며 한국은 점유율 4위(18.9%)를 기록, 특히 전기전자 아키텍처 특허(33.5%)를 선도하는 것으로 나타났다. 

주요 출원인의 세부 기술별 점유율에서는 도요타, 덴소, 혼다는 센싱 분야에 집중하고 닛산은 운전보조분야에서 강했으며 현대자동차는 피해경감, HMI, 운전보조 분야에 집중하고 있다. 이 가운데 스마트카 발전에 따라 운전자는 더 많은 정보를 필요로 하기 때문에 HUD(Head-Up Display) 기술의 중요성은 높아질 것으로 예상된다. 

스마트카, 안전성과 편의성이 높은 정보전달 도구로 상용화될 것

HUD 분야 주요출원인 특허출원 동향을 보면, 덴소는 2012년 스크린부에 광학 소자부 표면을 통해 광속의 회절폭을 조절함으로써 허상의 흐려짐을 방지하는 ‘헤드 향상 디스플레이 장치’ 기술을 특허 등록한 데 이어, 2013년에는 스크린부재에 투영되는 광도의 얼룩을 억제하며 보다 깔끔한 상을 볼 수 있는 ‘헤드 향상 디스플레이 장치’ 기술을 등록했다. 

현대자동차는 2012년에 증강 현실 제공 방법 및 그 장치에 관한 기술에 이어, ‘헤드업 디스플레이를 이용한 차선변경 정보 표시 장치 및 방법’ 특허를 등록했고 2013년에는 표시되는 정보를 차량 전방 장애물의 거리에 따라 위치를 변경하여 운전자에게 제공할 수 있는 헤드업 디스플레이 장치 및 그 방법에 관한 기술을 특허 등록했다. 

이에 KISTA의 이인희 PM은 “현재의 스마트카 헤드업 디스플레이 기술이 가시성 향상과 운전보조/안전에 관련한 특허 기술 위주로 등록되면서 앞으로 안전성과 편의성이 높은 정보전달 도구로 상용화될 가능성이 크다”고 밝혔다. 

드론, 정보전송 디스플레이와 지상 정보관리 특허 기술이 많아  

UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 또는 UA(Unmanned Aircraft), 드론 등으로 불리는 무인기 산업도 갈수록 커지고 있다. 2010년 52억 달러 규모를 형성했던 세계 무인항공기 시장은 2019년에 이르면 개발 예산만 210억 달러로 늘어난다는 예상이다. 

▲AERO VIRONMENT Drone (유투브 화면)

실용적인 로봇의 형태로 진화하고 있는 드론은 기존의 틀에서 벗어나 승객을 태우고 무인 시스템으로 운행되는 등 미래지향적 형태로 발전하고 있다. 예를 들어, 경찰 업무에 활용하여 도심 순찰 등 일상 생활에 녹아 든 형태로 지속 발전하면서 촬영/취미, 정밀농업, 인프라 관리, 택배, 화물수송 등 다양한 분야에 적용될 것으로 보인다. 

무인기의 국가별 특허 건수(95~최근 출원)를 살펴보면 지상관제 및 통제시스템에 관현 특허(1110건)가 가장 많이 차지하며 여기에는 미국(595건)에 이어 한국(182건), 일본(182건), 유럽(151건) 등의 순이었다. 출원인 국적별 특허 점유율은 미국(47.4%), 한국(17%), 일본(12.1%) 등이 차지했다. 

업체 특허 사례를 보면, 현재 여러 대의 카메라로 위치를 측정하여, 그것을 대용 명령을 결정하는 기술을 보유한 보잉은 향후 1~2년 후에는 무인항공기를 제어하여 나무의 직경을 측정하거나 센서 시스템으로 정보를 얻고 위치를 확인할 수 있는 조사 무인항고기 제품을 내놓고 3~4년 후에는 연속적인 이미지를 계산하여 객체의 실시간 검출을 가능하게 하는 제품을 선보일 가능성이 크다. 

이에 현재의 자율비행 시스템은 정보전송 디스플레이 기술과 지상 정보 관리 특허 기술을 기반으로 향후 기술간 융합을 통한 다양한 드론 서비스가 가능할 것으로 예상된다. 

지능형 로봇, 인공지능과 융합된 휴머노이드 로봇으로 진화

인식, 판단, 동작 등을 기반으로 자율성을 가지는 ‘지능형 로봇’은 우리 생활공간에서 함께 공존하는 거실 안의 융합분야이다. 서비스용 로봇 시장이 확대되면서 지능형 로봇의 상용화가 가속되고 있다. 

지능형 로봇시장을 선도하고 있는 소프트뱅크의 페퍼(Pepper)는 소비자 시장을 겨냥한 최초의 휴머노이드 로봇으로 클라우드 연결형 로봇 비서 시대가 열렸음을 알렸다. 2015년 6월에 판매가 시작된 페퍼는 자체 장착된 ‘감정 엔진’ 덕분에 인간의 감정을 인식하고 시뮬레이션할 수 있다. 최근에는 가전용품 매장에서 일을 하거나 독거노인 말벗이 되어 주기도 하는 이 로봇은 IBM, 마이크로소프트와 제휴해 페퍼의 인공지능을 높이는 작업도 진행 중이다. 

▲소프트뱅크의 페퍼(Pepper) 홈페이지

지능형 로봇의 특허 출원 건수를 기반으로 하는 점유율에서 미국이 10,360건으로 49%를 차지하며 시장을 주도하고 있으며 연도별 출원 동향에서는 특히 한국은 삼성전자, LG전자의 로봇청소기 관련 특허를 중심으로 2009년부터 미국에 이어 2번째로 많은 특허 출원을 하고 있다. 하위분류별 점유율을 살펴보면, 미국은 개인로봇(42.4%)과 스마트 생산시스템(41.6%)에서 가장 높은 점유율을 차지하고 있고 일본은 전문로봇에서 가장 높은 점유율(31.3%)을 차지하고 있었다. 

한국은 전문로봇(22.9%)에서 선도국과의 격차가 가장 적으로 것으로 나타났고, 반면 스마트생산시스템(12.8%)에서 선도국과의 격차가 가장 심한 것으로 나타났다. 최근 5년간 주요출원인을 분석한 결과, 한국은 개인로봇(삼성, LG의 청소로봇)에 특허를 집중하고 전문로봇에서는 삼성중공업이 검사 및 유지 보수 로봇에 관한 특허를 가장 많이 보유하고 있었다. 미국은 타국에 비해 스마트 생산시스템에 특허에 강세를 보였고 일본은 개인로봇과 전문로봇의 균형있는 발전을 나타내고 있었다. 

이인희 PM은 “특허 기반의 관점에서는 현재 로봇의 하드웨어와 소프트웨어 수준을 향상시키는 방향으로 기술 개발이 이루어지고 있으며 장기적 미래관점에서는 인공지능과 융합하여 로봇의 자율성을 높이는 방향으로 진화할 것으로 예상된다”고 전망했다.