석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술 개발

고분자 과학과 기술 제28권 2호 2017년 4월 155

개 요

특허

동향분석

표 1. 분석대상 기술분류

대분류 중분류 소분류

석유계 피치 및침상/등방코크스제조기술 개발

(A)

석유 유래(AA)

바인더피치 제조기술 (AAA)

등방코크스 제조기술 (AAB)

침상코크스 제조기술 (AAC)

기타 탄소재료 제조기술 (AAD)

석탄 유래(AB)

바인더피치 제조기술 (ABA)

등방코크스 제조기술 (ABB)

침상코크스 제조기술 (ABC)

기타 탄소재료 제조기술 (ABD)

이흥재 | 특허청 반도체 심사과

본 특허동향 요약서는 특허정보를 분석하여 우리나라와 해외에서 석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술,

그 개발 추이 및 수준을 객관적으로 파악하고 기초자료를 제공하고자, 특허청이 발주하고 한국지식재산전략

원이 주관한 특허동향 조사 보고서의 내용 중 출원동향에 대한 부분을 발췌한 것으로 전문은 e-특허나라 홈

페이지(http://www.patentmap.or.kr)에서 보실 수 있습니다.

1. 분석 목적

- 화학공정 소재산업은 일상 생활용품부터 자동차, 정보․전자산업 등에 기초 소재 및 핵심소재를 공급하는 핵심기반산업이며, IT, BT, NT, ET, ST 등 미래 성장동력 발전에 견인차 역할을 수행하는 국가기간

산업임.

- 화학공정 소재 산업분야는 화학원료물질, 생산공정, 화학제품 분야의 상호 연계로 이루어진 석유화학,

정밀화학, 화학신소재(폴리머, 세라믹) 산업으로 구성됨.

- 국내 화학공정소재 시장은 2012년에 1,763억 달러에서 2018년에는 2,320억 달러로 연평균성장률 약

4.5% 수준으로 증가할 것으로 예상됨. 국내 석유화학시장은 나프타 Cracker 중심으로 발전되었고, 기

초유분은 대부분 국내사용, 합성수지는 55%정도가 중국 시장위주의 수출을 진행하고 있음. 특히 산업

적으로 높은 위상을 차지하는 국내 자동차, 전자 등 주요산업의 제품 고급화에 따라 고기능 고분자 시

장이 급속하게 성장하고 있음.

- 특히, 인조흑연 시장은 전극봉 분야(전기로용, 세계 3.5조 원, 국내 1,800억 원 시장), 태양광 분야(세계

5,760억 원, 국내 400억 원 시장), 2차 리튬 전지 음극재 등 시장이 크고 향후 지속 성장이 예상됨.

- 현재 국내에서는 피치 및 침상/등방 코크스 관련 부분적 개발과 생산 노력이 시작되고 있으나 국내 기

반기술 취약, 국산원료의 사용 미비 등의 이유로 인해 수입 의존도가 큼.

- 국내 석유화학산업에서 저급 부산물이 년 82만 톤 발생되어, 이들 원료로부터 경제성과 기술성이 확보

된 피치 및 침상/등방 코크스의 국산화로 인조흑연 산업 경쟁력을 제고 할 수 있는 차세대 핵심기술임.

2. 분석 대상

- 본 분석에서는 석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술 개발을 대분류로 하고, 석유 유래 및 석탄 유래를 중분류로 하며, 각 중분류의 하위 소

분류는 바인더피치 제조기술, 등방코크스 제조기술, 침상코크스 제조기술 및 기타 탄소재료 제조기술로 세분화함.

석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술 개발

156 Polymer Science and Technology Vol. 28, No. 2, April 2017

표 2. 분석대상 기술분류기준

대분류 중분류 소분류 검색개요(기술범위)

석유계 피치및

침상/등방코크스 제조기술 개발

(A)

석유 유래(AA)

바인더피치제조기술 (AAA)

석유계 물질로부터 전극 소재의 전구체 물질인 바인더/함침 피치를 제조하는 공정으로서, 제조된 바인더/함침 피치의 퀴놀린 불용분(QI) 함량, 연화점, 점도, 코킹 값이 본 사업의 달성 목표에 부합하는지 여부를 중심으로 검토함.

등방코크스제조기술 (AAB)

석유계 물질로부터 전극 소재의 전구체 물질인 등방코크스를 제조하는 공정으로서, 제조된 등방코크스의 ash, sulfur, 이방성의 함량이 본 사업의 달성 목표에 부합하는지 여부를 중심으로 검토함.

침상코크스제조기술 (AAC)

석유계 물질로부터 전극 소재의 전구체 물질인 침상코크스를 제조하는 공정으로서, 제조된 침상코크스의 ash, sulfur, 이방성의 함량이 본 사업의 달성 목표에 부합하는지 여부를 중심으로 검토함.

기타 탄소재료제조기술 (AAD)

석유계 바인더피치, 등방코크스, 침상코크스 중 1 이상을 함유한 조성물 형태의 탄소재료를 제조하는 공정을 중심으로 검토함.

석탄 유래(AB)

바인더피치제조기술 (ABA)

석탄계 물질로부터 전극 소재의 전구체 물질인 바인더/함침 피치를 제조하는 공정으로서, 제조된 바인더/함침 피치의 퀴놀린 불용분(QI) 함량, 연화점, 점도, 코킹 값이 본 사업의 달성 목표에 부합하는지 여부를 중심으로 검토함.

등방코크스제조기술 (ABB)

석탄계 물질로부터 전극 소재의 전구체 물질인 등방코크스를 제조하는 공정으로서, 제조된 등방코크스의 ash, sulfur, 이방성의 함량이 본 사업의 달성 목표에 부합하는지 여부를 중심으로 검토함.

침상코크스제조기술 (ABC)

석탄계 물질로부터 전극 소재의 전구체 물질인 침상코크스를 제조하는 공정으로서, 제조된 침상코크스의 ash, sulfur, 이방성의 함량이 본 사업의 달성 목표에 부합하는지 여부를 중심으로 검토함.

기타 탄소재료제조기술 (ABD)

석탄계 바인더피치, 등방코크스, 침상코크스 중 1 이상을 함유한 조성물 형태의 탄소재료를 제조하는 공정을 중심으로 검토함.

그림 1. 전체 연도별 동향.

석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술 개발

고분자 과학과 기술 제28권 2호 2017년 4월 157

그림 2. 주요 시장국 내·외국인 특허출원 현황.

1구간 : 1988-19922구간 : 1993-19973구간 : 1998-20024구간 : 2003-20075구간 : 2008-2012

그림 3. IP 포트폴리오로 파악한 기술시장 성장단계.

3. 특허동향 분석결과

(1) 주요 시장국 연도별 특허동향- 석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술 개발 분야에

관한 전체 출원연도별 출원건수 추이를 살펴보면, 1970

년대 중반부터 최근까지 증감을 반복하고 있으나 전반

적으로 증가추세를 보임. 특히, 1982년, 2001년, 2006년,

2012년에 JX NOE, JFE, SHOWA DENKO(이상, 일본),

UNION CARBIDE(미국)와 같은 일본, 미국기업 출원

의 영향으로 급격한 증가세가 관찰됨.

- [한국(KIPO)] 1990년대 중반까지 출원건수가 5건 이하

로 나타나 연구개발 활동이 미약했던 것으로 보이나,

2010년대 이후, JFE(일본), NIPPON STEEL(일본), JX

NOE(일본) 등 일본기업의 특허 출원이 유입되면서 출

원건수가 2012년에 44건으로 급증하였음. 이러한 증가

세는 외국인의 국내 IP 시장 진출 시도가 활발하게 이루

어진 데 기인한 것으로 분석되므로, 국내 기업/기관의

대응 방안 마련이 시급함.

- [미국(USPTO)] 석유화학공업, 중공업 기반의 EXXONMOBIL

(미국), UNION CARBIDE(미국) 성장에 힘입어 1970년

대에서 1980년대까지 출원건수가 가장 활발하였음.

1990년대 들어 출원건수가 10건 미만으로 감소하여 해

당 분야에 대한 집중도가 현저히 감소하였으나, 이후 최

근까지 일본기업의 특허가 유입되면서 출원건수가 다소

증가하였음.

- [일본(JPO)] 1980년대 중반까지 출원건수가 5건 미만으

로 나타나 연구개발 활동이 미약했던 것으로 보이나, 이

후 JFE, JX NOE, NIPPON STEEL, SUMITOMO

METAL과 같은 자국기업의 출원이 급증하였고, 이들이

주도한 증가 추세가 최근까지 이어지고 있음.

- [유럽(EPO) 및 PCT(WIPO)] 1980년대에 독일기업인

BERGWERKSVERBAND가 주도한 특허출원 붐이 있

었으나, 1990년대부터 2010년대 중반까지는 출원활동

이 미약하였던 것으로 보임. 이후, 최근까지 완만한 증

가세를 유지하고 있으나, 타 국가에 비해 모집단 수가

적어 유의적인 분석이 어렵다는 한계가 있음. PCT 출원

동향 또한 이와 유사한 관점에서 해석될 수 있음.

(2) 주요 시장국 내·외국인 특허출원 현황- 출원건수를 기준으로 한 주요시장국의 IP시장성은 일본

158 Polymer Science and Technology Vol. 28, No. 2, April 2017

(952건), 미국(638건), 유럽(328건), 한국(247건) 순으로

파악됨. 주요시장국 별로 내외국인 출원현황을 살펴보

면, 일본을 제외한 나머지 3개 국가에서 외국인에 의한

출원활동이 과반을 차지하고 있음.

- [한국(KIPO)] 내국인과 외국인의 출원 점유율이 각각

51%, 49%로 나타나 양자가 균형적인 경쟁 구도를 형성

하고 있음. 다만, 외국인 중 일본 출원인의 점유율이

70%를 상회하는 것으로 나타나, 향후 이들과의 기술 및

특허 경쟁이 불가피할 것으로 전망됨.

- [미국(USPTO)] 내국인과 외국인의 출원 점유율이 각각

48%, 52%로 나타나 양자가 균형적인 경쟁 구도를 형성

하고 있음. 다만, 외국인 중 일본 출원인의 점유율이 약

55%로 과반을 차지하는 것으로 나타나, 일본 출원인이

본 기술분야에서 해외 특허망 또는 특허포트폴리오 강

화에도 매우 적극적인 자세를 취하고 있는 것으로 파악됨.

- [일본(JPO)] 내국인과 외국인의 출원 점유율이 각각

88%, 12%로 나타나 내국인에 의한 출원활동이 외국인

을 압도하고 있음. 이는 자국 기업인 JFE, JX NOE,

NIPPON STEEL 등에 의한 국내 특허망이 조밀하게 형

성됨에 따라 외국 기업 진입에 대한 양적 장벽이 매우

높기 때문인 것으로 분석됨. 한편, 미국과 일본에 출원

한 외국인 국적을 살펴보면, 각각 일본 출원인과 미국

출원인의 점유율이 가장 높게 나타나, 양 국가 간 기술

교류가 매우 활발하게 이루어지고 있음을 알 수 있음.

- [유럽(EPO)] 내국인과 외국인의 출원 점유율이 각각

23%, 77%로 나타나 외국인에 의한 출원활동이 내국인

을 압도하고 있음. 외국인의 점유율을 살펴보면, 표면적

으로는 일본과 미국이 기술 및 특허 경쟁 구도를 형성하

고 있는 것으로 보이나, 1980년대 까지는 UNION

CARBIDE와 같은 미국 출원인, 최근에는 JFE, JX NOE

와 같은 일본 출원인이 유럽의 특허동향을 주도하여 이

들의 특허 활동 시점이 시기적으로 명확하게 구별됨.

(3) 기술시장 성장단계 파악- 석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술 개발 분야의

전체 및 해당 국가의 기술 위치를 도식화한 것으로서 전

체 유효특허 데이터를 연도별 5개의 구간으로 나누어 각

각의 구간별 출원인수 및 출원건수를 나타내어 IP 출원

동향을 통한 기술 위치를 살펴볼 수 있음.

- 조사대상 기간 25년(1988년~2012년)을 5년 단위 5개 구

간으로 나누되, 각 구간은 1구간(1988년~1992년), 2구간

(1993년~1997년), 3구간(1998년~2002년), 4구간(2003

년~2007년), 및 5구간(2008년~2012년)으로 명명함.

- 그림 3에 나타낸 기술 위치는 전체적으로, 1구간부터 3

구간까지 출원인수와 출원건수가 택일적으로 증가세를

보이다가, 이후 5구간까지 출원인수와 출원건수가 모두

비약적으로 증가한 것으로 나타나, 기술시장 성장단계

상 적극적인 연구개발이 이루어짐과 동시에 경쟁이 격

화되는 성장기에 있는 것으로 분석됨. 다만, 출원인수의

성장속도에 비해 출원건수의 성장속도가 상대적으로 빠

른 것으로 파악되는 바, 이는 석유화학공업의 중창대한

성격을 반영한 것으로서, 대기업 중심의 연구개발 및 특

허활동이 이루어짐에 따라 신규 경쟁자에 대한 진입 장

벽이 높다는 환경적 요인에 기인한 것으로 분석됨.

- [한국(KIPO)] 한국특허의 기술위치는 1구간부터 5구간

까지 출원건수와 출원인수가 지속적으로 증가하여, 기

술시장 성장단계 상 성장기에 있음. 특히, 4구간에서 5구

간까지의 증가세가 두드러지는데, 이는 최근 일본 출원

인의 국내 특허 유입이 증가한 것에 기인한 결과임.

- [미국(USPTO)] 미국의 경우, 1구간부터 2구간까지 출원

건수와 출원인수 모두 감소한 후, 4구간까지 증가하였다

가 최근 들어 출원건수가 감소함. 1구간 대비 5구간에서

출원인수와 출원건수가 미약하게 증가하였으나, 전체적

으로 증가세와 감소세가 대등하여 기술시장 성장단계

상 성숙기에 있음.

- [일본(JPO)] 일본의 경우, 1구간부터 2구간까지 출원건

수가 크게 증가한 후, 2구간부터 4구간까지 출원인수, 출

원건수의 증감세가 반복적으로 나타났고, 최근 5구간에

서 출원인수와 출원건수가 감소하였음. 전체적으로 감

소세에 비해 증가세가 우세하고, 1구간에 비해 5구간에

서 출원건수가 크게 증가하였다는 점에서, 기술시장 성

장단계 상 성장기에 있음. 또한, 일본은 최다 출원국으로

서 타 국가에 비해 정량적으로 월등한 우위에 있음.

- [유럽(EPO)] 유럽의 경우, 1구간부터 4구간까지 출원인

수와 출원건수의 감소세가 뚜렷하나, 최근 5구간에서 양

변수가 모두 증가한 것으로 나타나, 기술시장 성장단계

상 회복기에 있음. 다만, 이러한 회복세는 자국 출원인에

의한 것이라기보다는 일본, 미국 출원인의 기술유입에

따른 수동적 회복으로 볼 수 있음.

- [PCT(WIPO)] PCT 국제출원의 경우, 1구간부터 5구간

까지 출원인수와 출원건수가 지속적으로 증가하여, 기

술시장 성장단계 상 성장기에 있음. 이는, 각 국가별 심

사기준이 일부 상이하여 해외 패밀리 특허 간 등록 후 권

리 유형이 불일치한 문제가 지적되어옴에 따라 상대적

으로 비용 부담이 덜한 대기업을 중심으로 패밀리 간 권

리 유형을 일치시키기 위한 출원 전략의 일환으로 PCT

국제출원을 집중적으로 시도하였기 때문인 것으로 분석됨.

석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술 개발

고분자 과학과 기술 제28권 2호 2017년 4월 159

결론 및

시사점

표 3. 경쟁자 Landscape

분석항목출원인

출원인국적

주요 IP 시장국(건수) 특허출원증가율

(5년구간)

주력기술분야

한국 미국 일본 유럽 국제 IP 시장국종합KIPO USPTO JPO EPO WIPO

RÜTGERSWERKE

독일0 18 1 24 0

유럽 ∞석탄계 바인더/함침피치

제조기술0.0% 41.9% 2.3% 55.8% 0.0%

포스코 한국42 0 0 0 0

한국 650.0%석탄계 등방코크스

제조기술100% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0%

SUMITOMOMETALIND

일본0 4 36 0 1

일본 -60.0%석탄계 등방코크스

제조기술0.0% 9.8% 87.8% 0.0% 2.4%

KUREHA 일본4 14 13 7 3

미국 750.0%석유계 기타탄소계물질

제조기술9.80% 34.10% 31.70% 17.10% 7.30%

MARUZENPETROCHEMI

CAL일본

6 15 11 7 1미국 ∞

석유계 바인더/함침피치제조기술15% 37.50% 27.50% 17.50% 2.50%

UNIONCARBIDE

미국1 22 1 14 0

미국 ∞석유계 바인더/함침피치

제조기술2.60% 57.90% 2.60% 36.90% 0%

GRAFTECHINTERNATIONAL HOLDINGS

미국3 14 8 7 4

미국 11.8%석탄계 침상코크스

제조기술8.30% 38.90% 22.20% 19.40% 11.20%

(4) 경쟁자 Landscape- 출원건수 기준 상위 15개 출원인을 추출한 결과를 살펴

보면, 일본 9개 업체, 미국 4개 업체, 한국과 독일 각 1개

업체가 포함되어 있음. 국가별 출원건수를 보건대, 일본,

미국이 한국과 유럽을 압도한 점에 비추어, 이들이 상위

출원인에 다수 포함된 것은 자명한 결과임.

- 주요시장국을 살펴보면, 대다수의 주요경쟁자가 자국

중심의 특허활동을 펼치고 있으나, 이들 가운데에서도

JX NOE, MITSUBISHI CHEMICAL, CONOCO, EXXON

MOBIL 등의 경우, 시장 선점을 위한 해외출원에도 적

극적인 모습을 보이고 있음.

- 각 업체의 주력 기술분야를 보건대, 석탄계 등방코크스

제조기술 분야 4개 사, 석유계 바인더/함침피치 제조기

술 분야 3개 사, 석유계/석탄계 침상코크스 제조기술 분

야 각 2개사, 석유계 기타 탄소재료 제조기술 분야 2개

사, 석탄계 바인더/함침피치 제조기술 및 석탄계 기타

탄소재료 제조기술 분야 각 1개 사인 것으로 나타나는

바, 석유계 피치 및 침상/등방코크스 제조기술 개발 분

야 하위의 각 중분류 및 소분류 분야에 걸쳐 고르게 분포

하고 있는 것으로 파악됨.

- 인조흑연 시장은 전극봉 분야, 태양광 분야, 2차 리튬 전지 음극재 등 시장이 크고 향후 지속 성장이 예

상됨.

- 현재 국내에서는 피치 및 침상/등방 코크스 관련 부분적 개발과 생산노력이 시작되고 있으나 국내 기

반기술 취약, 국산원료의 사용 미비 등의 이유로 인해 수입 의존도가 큼.

- 국내 석유화학산업에서 저급 부산물이 연 82만 톤(2014년 기준) 발생되어, 이들 원료로부터 경제성과

기술성이 확보된 피치 및 침상/등방 코크스의 국산화는 인조흑연 산업 경쟁력을 제고할 수 있는 차세

대 핵심기술임.

- 그런데 이 분야에서 한국 출원인의 경우, 포스코 만이 상위 15위 내에 포함되었으나, 포스코의 특허출

원 모두 국내출원이며, 해외출원 건이 전무한 것으로 나타나, 향후 특허권에 기초한 기술 경쟁 내지 법

적 분쟁에서 우위를 점하는데 한계가 있을 것으로 전망됨. 따라서 특히 이 분야의 특허출원은 해외출원

(PCT)을 적극 장려할 필요가 있다고 보임.

- 앞으로 이 분야에서는 국내 및 외국, 특히 일본, 유럽, 미국에서 계속적인 연구가 지속적으로 진행될 것

으로 보이며, 국내에서도 이 분야에 좀 더 많은 관심을 갖길 기대해 봄.

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