Research on Exploring Novel Convergence Technologies Based on Advanced ICT via Technology Monitoring of Patents

특허정보 기반의 기술 모니터링을 통한 첨단 정보통신기술 기반 융합 신기술 탐색 연구

Abstract

In this study, we conducted technology monitoring to search for the current technology level and new technologies targeting the core technologies selected as "convergence technologies based on advanced ICT". This technology group, selected by the National Research Foundation(NRF) as one of the future-emerging technologies in 2018, consists of 'next-generation millimeter wave wireless communication technology', 'data-centric computing technology', and 'immersive media interface' that can be seen as important technologies in the fourth industrial revolution. It is possible to provide strategic research direction to the R&D-related stakeholders of countries or enterprises by providing information on newly emerged technologies through quantitative analysis based on patent data on these technologies. Therefore, in this study, we proposed a new technology for the convergence technologies based on advaned ICT group through patent data based on the newly emerged IPC code, and also suggested that it can suggest a strategic direction in planning R&D on related technologies.

1. 서론

4차 산업혁명이 중요한 시대적 화두로 떠오르면서, 4차 산업혁명의 핵심 원동력이라고 볼 수 있는 ICT(Information and Communication Technology)의 위상이 중요해져가고 있다. 4차 산업혁명을 이끄는 핵심 기술로 인공지능(artificial intelligence), 빅데이터(big data), 클라우드(cloud), 사물 인터넷(IoT, internet of things)과 같은 첨단 ICT가 주목 받고 있으며, 이러한 기술들은 다른 분야의 다양한 기술들과 융⋅복합 되면서, 나아가 산업 전체를 바꿀 것이라는 전망이다[1-2].

주요 선진국들을 비롯하여 우리나라 역시 이러한 거대한 변화에 대처하여 4차 산업혁명에 대응하기 위해 ICT 기반의 전략적 대처방안을 마련해가고 있다. 대표적으로 대통령직속 4차산업혁명 위원회가 발표한 ｢혁신성장을 위한 사람중심의 4차 산업혁명 대응계획 I-KOREA 4.0｣을 살펴보면 4차 산업혁명에 따라 변화할 시대적, 사회적 변화에 대응하여 성장동력 기술력을 확보하고, 산업인프라와 생태계를 조성하며, 미래사회 변화에 대해 대응하겠다는 대한 내용을 담고 있는데, 모두 ICT가 핵심적인 역할을 하고 있다[3]. 특히 우리나라의 4차 산업혁명에 대한 대응은 산업구조의 전면적 변화를 통한 경제성장 뿐만 아니라, ‘사회문제 해결’이라는 키워드 역시 중요하게 다뤄진다. 지능화 혁신을 통해 신산업을 창출하고 신성장동력을 확보하는 동시에, 환경, 교통, 복지, 국방 등에서 발생하는 고질적인 사회문제들을 해결하여 국민의 삶의 질을 제고하고, 사회안전망을 강화한다는 내용도 담고 있다. 즉, 우리나라의 4차 산업혁명에 대한 대응은 폭넓은 범위를 포괄하고 있다는 것이 특징이다.

그러나 손병호 외[5]에 따르면 4차 산업혁명을 선도할 수 있는 핵심기술들 중에서 우리나라의 기술수준과 경쟁력을 지금보다 더 끌어올릴 필요성을 시사하고 있다. 특히 동일한 연구에 의하면 우리나라의 과거 주력산업이었던 하드웨어 기술력뿐만 아니라, 데이터와 소프트웨어 중심의 기술 경쟁력 확보 역시 중요하게 다뤄야 함을 강조하고 있다. 또한 황병상[5]의 연구에 따르면 위에서 언급한 4차 산업혁명 대응계획에서는 이미 선진국과의 격차가 벌어진 4차 산업혁명 기술분야를 어떻게 인식하고, 어떻게 따라잡을 것인지에 대한 구체적인 내용이 반영되어있지 않은 점을 지적하였다. 그 외 다양한 연구들에서 4차 산업혁명에 대응하기 위한 ICT 분야의 기술 경쟁력 확보가 중요하다는 것을 확인할 수 있다[6-12].

동일한 맥락에서 한국연구재단(NRF, National Research Foundation of Korea)에서 발간한 ｢2018년 한국연구재단 8대 미래유망기술｣을 살펴보면, 8개의 대단위 미래유망기술 중에서 ICT 관련 기술이 3가지가 선정되었으며, 이를 통해 국가와 기업의 미래 먹거리 확보라는 측면에서 ICT 경쟁력 확보가 중요함을 시사한다고 볼 수 있다. 이 보고서는 미국, EU(European Union), 중국, 일본에서 공개하는 공공 연구개발 과제 데이터베이스를 활용하여 기계학습을 통한 분석으로 미래유망기술을 추출한 연구를 바탕으로 도출된 것이다[13].

동일한 연구[13]에서 미래유망기술로 선정된 ICT 관련 기술로는 ‘ICT 융합 헬스케어’, ‘차세대AI기술’, ‘첨단 ICT 기반 기술’이 있는데, 세 기술 중 4차 산업혁명과 연관 지어 좀 더 비중 있게 다뤄야 할 기술이 ‘첨단 ICT 기반 기술’이라 할 수 있다. 첨단 ICT 기반 기술은 말 그대로 차세대 ICT 핵심 기술을 실현하기 위해 기반이 되는 첨단 기술을 의미하며, 세부적인 핵심기술로는 ‘차세대 밀리미터파 무선통신기술’, ‘데이터 중심 컴퓨팅 기술’, ‘실감미디어 인터페이스’가 있다. 이와 같은 기술들은 ICT 기술 자체의 발전 차원에서도, 국가의 ICT 경쟁력 확보 차원에서도 매우 중요한 기초 및 기반 기술이 될 것이며, 이러한 기술의 확보가 4차 산업혁명에서의 경쟁우위 획득을 좌우할 수 있다는 점은 매우 주목할 만하다.

따라서 본 연구에서는 한국연구재단이 제시한 ICT 관련 미래유망기술에 대하여 기술 모니터링(technology monitoring)을 통한 신기술 탐색을 수행하였다. 기술 모니터링은 데이터에 근거하여 특정 기술에 대한 정보를 바탕으로 기술의 과거와 현재 상황을 탐색하고 분석하는 행위라 할 수 있다[14]. 이러한 활동을 통해 주요한 첨단 ICT 기반 기술의 세계적 동향을 파악하여 ICT 경쟁력확보를 위한 전략 수립을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다. 구체적으로는 최근 발생한 특허를 통하여 ICT 기반 기술 관련 신기술을 탐색하여 기업의 기술 확보 및 R&D 기획 시 유용한 근거를 마련하는 것이 본 연구의 핵심적인 목적이다.

2. 연구 모형 및 방법론

본 연구에서는 한국연구재단에서 2018년도에 미래유망기술로 선정한 8대 기술 중 ‘첨단 ICT 기반 기술’에 선정된 핵심 기술들을 대상으로 현재의 기술 수준 및 신기술 탐색을 위하여 기술 모니터링 활동을 수행하고자 하였고, 이에 따라 시장에 가장 가까운 기술 정보로 볼 수 있는 특허정보를 활용하였다. ‘첨단 ICT 기반 기술’의 세부 핵심 기술은 다음과 같다 : ① 차세대 밀리미터파 무선통신기술, ② 데이터 중심 컴퓨팅 기술, ③ 실감 미디어 인터페이스

이 세 가지 핵심 기술에 대한 특허 정보를 수집하고, 정제하는 과정을 거쳐 데이터를 구축하는 것이 첨단 ICT 기반 기술의 신기술을 탐색하기 위한 첫 단계이다. 이후 각 특허마다 부여되어 있는 국제특허분류(IPC, International patent classification) 코드의 연도에 따른 발생 매트릭스(matrix)를 구현하여 신규로 출현한 IPC 코드 및 해당 특허내용을 확인하여 각 핵심기술별 신기술을 탐색하였다. 이러한 기술 모니터링은 과학계량학(scientometrics)에 기반한 특허기반 계량분석 방법론으로 실제 기술 모니터링 연구에 많이 사용되고 있으며, 본 연구에서는 이러한 방법론을 활용하여 4차 산업혁명에서 핵심적인 역할을 할 ‘첨단 ICT 기반 기술’에 대한 실증연구를 수행하였다(<Fig. 1>).

Fig. 1 Research model for exploring novel convergence technologies based on advanced ICT

‘첨단 ICT 기반 기술’에 선정된 핵심 기술들에 대한 특허정보를 모이기 위해 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 제공하는 COMPAS 시스템을 활용하였고, 핵심 기술의 내용을 파악하여 관련 쿼리(query)를 통해 특허정보를 수집하였다. COMPAS에서 제공하는 특허는 미국에서 출원 혹은 등록이 되어있는 특허로, 미국 특허청(USPTO)의 특허 정보를 기반으로 제공된다. 2009년 1월 1일에서 2019년 9월 24일 사이에 출원된 특허들을 대상으로 검색과 수집이 이루어졌다. 핵심 기술별 쿼리 및 수집된 특허 건수에 대한 내용은 <Table 1>에 나타내었다.

Table 1. Query sets for searching the core patents of convergence technologies based on advance ICT

※ 참고 : ‘ttl’은 제목, ‘abst’는 초록, ‘apd’는 특허 출원일, ‘*’는 와일드카드(wildcard) 검색을 의미

특허는 산업 활동의 성과를 나타내는 데이터로서의 대표성을 지닌다. 따라서 기술 모니터링 활동을 함에 있어서, 특허의 형태로 나타난 기술 개발의 내용을 시간의 순서대로 관찰하면 기술혁신 방향을 확인하는 것과 신기술에 대한 탐색이 가능하다(강종석, 2013). 따라서 본 연구에서는 각 특허마다 부여되어있는 IPC 코드에 대하여 등록 연도별 분포를 파악하여 시계열 IPC 코드 매트릭스를 구현하였다. 시계열 IPC 코드 매트릭스를 구현할 때 사용한 소프트웨어는 Vantage Point (SearchTech, US)이다.

과거에는 발생하지 않았지만, 최근에 새롭게 부여된 IPC 코드를 가진 특허를 역추적하면 특정기술 분야에서 새롭게 등장한 기술의 세부 정보를 파악할 수 있다. 따라서 시계열 IPC 코드 매트릭스 내에서 최근 2년(2018∼2019년) 사이에 새롭게 부여된 IPC 코드를 확인함으로써 신기술을 탐색하는 기술 모니터링 활동을 수행하였다. 특허의 세부적인 정보는 미국 특허청(USPTO)에서 제공하는 제목, 초록, 청구항 등을 바탕으로 파악하였다.

3. 차세대 밀리미터파 무선통신기술 신기술 탐색

차세대 밀리미터파 무선통신기술 관련 신기술 탐색을 위해 시계열 IPC 코드 매트릭스를 구현한 결과는 <Fig. 2>에 나타낸 바와 같다. 2018∼2019년 사이에 신규로 출현한 IPC 코드는 총 27개가 있었다.

Fig. 2 Time-series IPC code matrix of next-generation millimeter wave wireless communication technology-related patents

신규로 발생한 27개의 IPC코드에 해당하는 특허의 세부 내용은 <Table 2>에 나타내었다. <Table 2>에 나타난 특허의 내용을 토대로 차세대 밀리미터파 무선통신기술 관련 신기술들을 살펴보면, 밀리미터파를 무선통신에 이용하기 위한 인프라로 작용할 수 있는 기술들뿐만 아니라 밀리미터파를 활용한 센싱(sensing) 기술과 광학 및 이미징(imaging) 기술들이 나타나고 있음을 특허 정보를 통해 파악할 수 있다. 또한 눈여겨 볼 점은 무인자동차에 쓰일 것으로 추정될만한 기술들 역시 발견할 수 있었다.

Table 2. Patent details according to IPC code of new-generation of millimeter wave wireless communication technology

4. 데이터 중심 컴퓨팅 기술 신기술 탐색

데이터 중심 컴퓨팅 기술 관련 신기술 탐색을 위해 시계열 IPC 코드 매트릭스를 구현한 결과는 <Fig. 3>에 나타낸 바와 같다. 2018∼2019년 사이에 신규로 출현한 IPC 코드는 총 9개가 있었다.

Fig. 3 Time-series IPC code matrix of data-centric computing technology-related patents

신규로 발생한 9개의 IPC코드에 해당하는 특허의 세부 내용은 <Table 3>에 나타내었다. <Table 3>에 나타난 특허의 내용을 토대로 데이터 중심 컴퓨팅 기술 관련 신기술을 살펴보면 대부분 대용량 처리를 위해 컴퓨팅 성능을 극대화하려는 기술이 주를 이루고 있음을 알 수 있었다. 데이터 중심 컴퓨팅 기술 관련 신기술로 도출한 기술들은 크게 소프트웨어적인 접근 방법과 하드웨어적인 접근 방법이라는 두 가지 범주로 분류를 할 수 있었다.

Table 3. Patent details according to IPC code of data-centric computing technology

5. 실감 미디어 인터페이스 신기술 탐색

데이터 중심 컴퓨팅 기술 관련 신기술 탐색을 위해 시계열 IPC 코드 매트릭스를 구현한 결과는 <Fig. 4>에 나타낸 바와 같다. 2018∼2019년 사이에 신규로 출현한 IPC 코드는 총 150개가 있었다.

Fig. 4 Time-series IPC code matrix of immersive media interface

실감 미디어 인터페이스 관련 신규 출연 IPC 코드는 그 수가 너무 많은 관계로 2018∼2019년도 사이에 다수 출현한 IPC 코드 중심으로 특허의 내용을 파악하였다. 다중 신규 출현 IPC 관련 특허의 세부 내용은 <Table 4>에 나타내었다. <Table 4>에 나타난 특허의 내용으로 알 수 있는 실감 미디어 인터페이스 관련 신기술들의 특징을 살펴보면 증강현실 및 가상현실의 하드웨어적인 측면에서의 기술에 대한 발전이 이루어지고 있다는 점을 발견할 수 있고, 그뿐만 아니라 이러한 실감 미디어 인터페이스 기술이 다양한 분야에서 실제로 활용될 것임을 파악할 수 있다. 특히 의료분야에 관한 증강/가상현실 기술들이 매우 높은 빈도로 신규 출현 특허로 등장한 것을 볼 수 있다.

Table 4. Patent details according to IPC code of immersive media interface

6. 결론

본 논문에서는 4차 산업혁명에서 핵심적인 역할을 하는 ICT의 중요성을 밝히고, 그러한 ICT의 발전에서 핵심이 되는 첨단 ICT 기반 기술을 중요한 기술로 다루고자 했다. 이러한 첨단 ICT 기반 기술은 한국연구재단에서 2018년 미래유망기술로 선정한 8대 유망기술 중 하나로 선정된 것을 미루어 봤을 때, 연구 주제로서는 충분한 가치가 있다고 볼 수 있을 것이다.

이와 같은 전략적인 기술 기회를 파악하고 선점하기 위해서는 Lichtenthaler(2007)의 연구에서 볼 수 있듯, 기술에 대한 정보를 탐색하고 수용할 수 있는 역량이 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 첨단 ICT 기반 기술에 대하여 특허정보를 기반으로 기술 모니터링 활동을 통하여 신기술 탐색을 수행하였다. 이러한 실무적인 차원에서의 기술 모니터링 활동은 실제로 연구 사례가 많지 않기 때문에 그 자체로 의미가 있다고 볼 수 있다. 또한, 데이터 기반의(data-driven) 의사결정 지원시스템으로서 의사결정자나 정책입안자에게 의사결정 시 더 넓은 시야를 제공하고, 객관적인 증거를 제공한다는 점에서 그 효용 가치가 높다고 볼 수 있다(Porter and Cunningham, 2004). 본 연구에서 파악된 바에 따르면 첨단 ICT 기반기술의 경우 미국 특허정보를 기반으로 파악해 봤을 때, 많은 기술이 시장에 나와 있으며, 그 기술적인 진척 역시 매우 빠른 것으로 나타났다.

본 연구의 한계점으로는 특허를 통한 신기술 탐색 시, 신기술에 대하여 과거에는 등장하지 않았으나 2018∼2019년에 처음 등장한 IPC 코드라는 일종의 조작적 정의를 사용하였다. 모든 핵심기술들에 대하여 동일하게 적용하였으므로 같은 기준을 놓고 분석했다는 점과 직관적인 조작적 정의라는 점은 장점이지만, 너무 단순한 조작적 정의라는 점에서 그 한계가 있다고 볼 수 있다. 예를 들어 2017년에만 처음 등장한 IPC 코드, 혹은 2017, 2018, 2019년에 한 번씩 등장한 IPC 코드 등에 대해서는 과연 신기술의 범주에서 배제하는 것이 맞는 것인지 당연히 이견이 있을 수밖에 없을 것이다. 본 연구에서는 실무적 차원에서 직관적인 정의가 필요했기 때문에 이러한 정의를 사용했지만 차후의 연구에서는 다양한 문헌 연구를 통하여 정교한 신기술에 대한 정의가 논의되어야 할 것으로 보인다.

이러한 한계점에도 불구하고, 연구 결과를 미루어보았을 때, 첨단 ICT 기반 기술에 해당하는 세 가지 핵심 기술에 대하여 새로운 정보를 체계적으로 제공할 수 있다는 점에서 본 연구는 의미가 있다고 사료된다. 이러한 분석 방법이 시스템화 되어 상시적으로 분석이 가능하다면 적은 비용으로 효율적인 기술 모니터링 시스템을 구축할 수 있을 것이라고 기대해본다.