Patent Analysis and IP Creation of Liquid Carbon Dioxide Carrier Storage Tank

액체이산화탄소운반선 저장 탱크 특허분석 및 IP 창출

Abstract

The development of liquid CO₂ storage tanks and liquid CO₂ handling technology are key for liquid CO₂ carriers, and it is necessary to extract core patents of competitors that may lead to patent disputes in the future, establish response strategies, and strengthen the IP portfolio by creating new IPs. As a result of patent analysis for this purpose, patent applications and technology development are being led by the three large domestic shipbuilding companies(Hyundai, Samsung, and Hanwha) and the large Japanese shipbuilding company(MHI), and the handling of liquid CO₂ storage tanks and liquid CO₂ (prevention of dry ice formation) Technology-related patent applications and technology development are actively taking place, so there may be concerns about patent infringement. Currently, It has been confirmed that there are no core patents that are likely to cause patent disputes in the future. However, the technology concept in question lacks patentability as it is a combination of known technologies, so the creation of new IP is necessary to establish exclusive rights. Accordingly, through this project, four new IP creations and patent applications based on competitors' patents were completed. ① Technology to prevent the release of dry ice during unloading using filters, ② Technology to prevent the creation of dry ice in the unloading piping during unloading, ③ BOG reliquefaction technology to respond to CO₂ emission ban regulations, and ④ Technology that can utilize BOG within ships.

1. 서론

전세계적으로 기후변화 대응을 위한 탄소중립실현 및 온실가스 배출 관련 규제에 따라 CO₂ 배출 저감 노력 및 이산화탄소의 포집, 활용 및 저장을 통한 직접적 감축을 위한 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술이 요구되고 있으며, 조선산업에서는 최근 CO₂ 운반을 위한 운송 수단으로서, 액체 CO₂ 운반선이 대두되고 있다.

안전한 CO₂ 운반을 위해 CO₂는 고압 및 저온 조건에서 압축한 후, 냉각기를 통해 냉각하여 액화시키고, 액화한 CO₂는 보관 용기에 담아 운반한다.[1][2].

액체 CO₂ 운반선은 액체 CO₂ 저장 탱크 개발, 액체 CO₂ 핸들링 기술개발이 핵심이며, 액체 CO₂ 운반선의 저장 탱크 관련 특허 출원 및 기술개발은 국내 대형 조선 3사(현대, 삼성, 한화)와 일본 대형 조선사(MHI)가 주도하고 있으며, 액체 CO₂ 저장 탱크와 액체 CO₂의 핸들링(드라이아이스 생성 방지) 기술 관련 특허출원과 기술개발이 활발하게 이루어지고 있어 본 과제에서 개발하고자 하는 탱크 압력제어시스템 관련 기술에 대한 특허침해 우려가 있을 수 있다.

아울러 본 과제의 기본 개발 컨셉 외에 드라이아이스 형성 방지와 선박 내 CO₂ 추가 활용처에 대한 기술적 지식 습득의 어려움이 존재하고, CO₂의 삼중점 조건에 따라 시나리오 기반 액체 CO₂ 컨셉의 도출이 어려운 점도 존재한다. [1][2].

이에 향후 특허분쟁 가능성이 있는 경쟁사 핵심특허의 추출 및 대응전략 수립과 신규 IP 창출을 통한 IP 포트폴리오 강화가 필요하다.

이에 관련 기술의 특허동향 분석과 그에 따른 시사점 도출 및 전략 수립을 위해 먼저 액체 CO₂ 운반선의 기술개발 동향을 조사하였고, 3장에서는 액체 CO₂ 운반선의 저장 및 운송분야에 대한 특허분석을 실시하였고, 최종 R&D 방향 설정 및 IP 창출을 통한 신규 아이디어 도출 및 특허 출원을 하고자 한다.

2. 액체 CO₂ 운반선

2.1 CO₂ 운반

육상에서 포집된 CO₂를 활용 또는 저장이 가능한 공간으로 운반하기 위해서는 고체 상태 및 액체 상태로 운반된다. 고체 상태 운송은 극저온의 상태 유지에 필요한 비용이 매우 커서 비효율적이어서, 일반적으로 CO₂를 압축하고 액화하여 액체상태로 운반한다.

이를 위해 CO₂를 압축기에서 압축한 후, 냉각기를 통해 냉각하여 액화시키고, 액화한 CO₂는 보관 용기에 담아 운반한다.

CO₂를 운반하는 데에는 다양한 운송 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, CO₂를 액화시킨 뒤 트럭, 철도, 파이프라인, 선박 등 다양한 방법으로 운송이 가능하다. 운송시에는 안전한 CO₂ 운반을 위해 각종 안전장치와 냉각 및 압축을 위한 시스템이 장착되어야 한다.

2.2 액체 CO₂ 운반선

액체 CO₂ 운반선은 육상에서 발생한 CO₂를 분리·회수하여 -55℃, 5기압의 조건에서 액화시킨 액화 CO₂를 해양 격리대상 해역으로 수송하기 위하여 요구되어 지는 선박이다.

액체 CO₂ 운반선은 근거리 및 지속적 운송에 적합한 파이프 라인을 통한 운송이 아닌 장거리 및 간헐적 운송에 적합하며, 액체 CO₂(LCO2, Liquefied CO₂)를 운반하기 위해 액체 CO₂ 운반선을 이용한다.

현재 액체 CO₂ 운반선은 주로 식품 산업에서 CO₂ 수송을 위해 사용되는 1000~2000m3급의 소형 선박으로, 탱크 내의 CO₂의 온도와 압력을 일정하게 유지해야 하는 기술적 한계로 인해 크기가 제한되는 상황이지만, 탄소포집 시장의 요구를 만족시키고, 액체 CO₂ 운반의 경제성 확보를 위한 대형 액체 CO₂ 운반선에 대한 필요성이 증가하고 있다.

액체 CO₂ 운반선 기술의 범위는 육상에서 회수되어진 액체 CO₂의 수송선 적하역 및 저장, 대상 해역으로 운송, 수송에 이르는 일련의 과정에 필요한 장비, 시스템 및 운영 기술 등을 포함 한다.

액체 CO₂ 운반선 핵심기술은 ①CO₂ Loading System 기술, ②CO₂ 화물탱크 및 Gas Dome 설계/생산기술, ③CO₂ Cargo Handling System, ④Total BOG Control System으로 분류할 수 있다.

2.3 액체 CO₂ 운반선 운용 리스크

액체 CO₂ 운반선은 육상에 선박 운용 시나리오에서 충돌, 침몰, 좌초, 화재 등 다양한 방식으로 사고가 발생할 수 있으며, 액체 CO₂ 운반선의 경우 사고로 인한 화재 위험은 현저히 적지만 이산화탄소가 누출될 경우 작업자가 질식할 위험이 있다.

액체 CO₂를 운반, 적하역 시 탱크나 파이프라인, 밸브에서의 온도나 압력 변화로 인해 이산화탄소가 고체화되는 경우가 있으며, 고체화된 이산화탄소는 파이프 라인 내부를 막아서 탱크 폭발/파손 등의 문제를 발생시킬 수 도 있다.

CO₂ 상변화 해석 기술에서 상변화(相變化)란 물질의 상태가 변화하는 것을 의미하며, 물질의 상태는 고체, 액체, 기체 세 가지로 나뉘는데, 이러한 상태는 물질의 분자나 원자들이 서로의 상호작용에 따라 결정되고 온도나 압력 조건에 따라 상변화가 일어난다.

대량의 액체 상태의 CO₂를 수송하는데 있어서 최적 온도는 55~-45℃이 바람직하고, 압력은 5.5~7.5bar가 적당한데, 이는 상평형 선도상의 삼중점(Triple Point)과 가까운 위치이다. 삼중점과 가까운 상태의 액체 CO₂의 적하역 및 수송 과정 중에서 온도와 압력을 일정하게 유지하지 못하면 액체 CO₂가 고체 또는 기체로 상태가 변할 수 있다.

온도와 압력이 변화하여 액체 CO₂가 고체 CO₂로 변할 경우 파이프라인 내의 CO₂ 흐름을 막아서 파이프라인 내의 압력을 증가시킬 수 있다.

액체 CO₂가 기체 CO₂로 변할 경우 체적이 크게 증가하기 때문에 탱크 또는 파이프라인 내의 압력을 증가시킬 수 있다.

파이프라인 및 탱크의 설계단계에서 허용된 압력을 초과하게 되면 파이프라인 및 탱크가 파손되어 저온 고압 상태의 CO₂가 유출되어 안전 문제가 발생할 수 있다.

안전 문제 예방을 위해 액체 CO₂ 운반 관련 장비를 설계하는 단계 또는 장비를 운용하는 단계에서 상변화를 정확하게 예측하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다.

아울러 육상에서 발생한 CO₂를 분리/회수하여 운송 조건에서 액화시킨 CO₂를 해양 격리대상 해역으로 수송하기 위한 액체 CO₂ 운반선에 적용 가능한 액체 CO₂ 탱크가 요구되고 있다.

Fig. 1 Tank Damaged Due to Pressure Control Failure

3. 액체 CO₂ 운반선 저장 탱크 특허 분석

3.1 특허 분석 목적

액체 CO₂ 운반선의 핵심기술인 액체 CO₂ 저장탱크 및 핸들링 기술에 대하여 본 과제의 기본 개발 컨셉 외에 드라이아이스 형성 방지와 선박 내 CO₂ 추가 활용처에 대한 기술적 지식 습득의 어려움이 존재하고 있으며, 국내 대형 조선 3사(현대, 삼성, 한화)와 일본 대형 조선사(MHI)가 특허출원 및 기술개발을 주도하고 있으며, 액체 CO₂ 저장 탱크와 액체 CO₂의 핸들링(드라이아이스 생성 방지) 기술 관련 특허출원과 기술개발이 활발하게 이루어지고 있어 개발하고자 하는 탱크 압력제어시스템 관련 기술에 대한 특허침해 우려가 있을 수 있다.

이에 향후 특허분쟁 가능성이 있는 경쟁사 핵심특허의 추출 및 대응전략 수립과 신규 IP 창출을 통한 IP 포트폴리오 강화가 필요하다.

이를 위해 특허분석, 기술시장 성장단계 분석, 핵심특허 도출, 핵심/활용특허 정성분석, 기술흐름도 분석, 핵심특허 심층분석, 회피설계 전략/무효화 전략 수립을 통해 최종 R&D 방향 설정, IP 창출을 도출하고자 한다.

3.2 특허 분석 Tech Tree

특허 분석 Tech Tree 분류기준은 이산화탄소 생산 및 포집(A), 이산화탄소 저장 및 운송(B), 이산화탄소 활용 및 전환(C)를 대분류로 구성하였다.

본 논문의 주제와 가장 연관된 이산화탄소 저장 및 운송(B)은 저장(BA), 핸들링(BB), 디지털트윈(BC) 및 선박 관련 특화기술(BD)의 4가지 중분류 단으로 구성하였다.

저장(BA)은 실린더형 가압탱크인 실린더형 Tank Type C(BAA)와, 실린더형 가압탱크를 결합한 형태인 Bi-lobe/Multi-lobe형 Tank Type C(BAB)로 소분류하였고, 핸들링(BB)은 압력 및 온도제어(BBA)와, PRV(Preesure Rekief Valve)(BBB)와, 기타 기자재(BBC)로 소분류하였고, 디지털트윈(BC)은 디지털 목업생성(BCA), 가상현실 통합 시뮬레이션(BCB), DT기반 원격제어/유지관리(BCC), 가상 현실 재현(BCD)로 소분류하였고, 선박특화(BD)는 CO₂ 운반선의 선형, 구조, 공조, 초임계발전 관련 기술로 한정하였다.

Fig. 2 Patent Analysis Tech Tree

3.3 검색결과 및 유효데이터

Tech Tree별 검색식은 IPC B63 조선해양을 기준으로 키워드 검색 및 경쟁사 전수조사를 취합한 최종 유효데이터 특허건수는 총 8,001건을 도출하였고, 이산화탄소 생산 및 포집(A) 3,357건, 이산화탄소 저장 및 운송(B)은 1,050건, 이산화탄소 활용 및 전환(C)는 3,594건의 결과를 도출하였다.

Fig. 3 Search by Tech Tree

Fig. 4 Number of Patents in Valid Data

3.4 이산화탄소 저장 및 운송(B) 특허분석

3.4.1 연도별 특허동향

이산화탄소 저장 및 운송(B) 부분에 대한 출원동향을 살펴보면, 분석구간 초기부터 2011년까지 출원활동이 증가하였다가, 2018년까지 출원활동이 소폭 감소하는 형태를 보였으나, 2019년을 기점으로 급격하게 출원활동이 증가하고 있는 것으로 나타났다.

국가별 출원 점유율은 중국(1^st)이 360건으로 34%로의 가장 높은 점유율을 보이고 있으며, 그 뒤로 한국(2^nd), 328건(31%)로 중국과 한국이 전체 출원의 절반 이상을 점유하고 있고, 일본(3^rd)이 156건(15%), 미국(4^th)이 132건(13%) 순으로 나타나고 있다.

미국, 일본 및 유럽 출원동향의 경우 한국과 중국 대비 출원건수가 적은 것으로 나타났고, 특히, 일본의 경우 특정 출원인(MHI, 미쯔비시중공업)에 의해 거의 대부분의 출원활동이 이루어지고 있는 것으로 파악된다.

조선해양분야와 밀접한 관련이 있는 기술분야로 대형 조선3사가 위치한 한국과, 조선산업의 양적 팽창을 거듭하고 있는 중국의 출원활동이 두드러지고 있음을 알 수 있다.

Fig. 5 Application Trends by Country Year

3.4.2 내외국인 출원 현황(2004년~2023년)

한국의 경우 내국인 83%(152건), 외국인 17%(32건)의 비율이 나타났으며, 타 기술분야에서 통상적으로 나타나는 한국의 특허출원 경향이 내국인 출원 비율이 약 70~75%인 것과 비교하면, 조선해양 기술분야인 만큼 극도의 자국 중심의 출원 경향이 강하고, 이전 구간 10년 대비 최근 구간 10년 비교한 결과 한국의 경우 61%에서 39%로 전체 출원점유율이 감소하고, 내국인의 비율도 88%에서 77%로 감소, 외국 국적의 출원인이 국내 특허활동이 늘어나고 있다.

최근 중국의 특허 활동의 점유율 증가는 자국 내 출원인이 중심이 되어 출원 활동을 하고 있으며, 상대적으로 중국 국적 출원인의 타 국가에 출원은 미비한 것으로 보인다.

3.5 기술시장 성장단계 분석

기술의 성장단계 분석 결과, 2구간에서 3구간까지 한차례 성숙기가 있었으나, 최근 구간에 다시 출원인수와 출원건수가 모두 증가하는 형태로, 회복기 단계로 해석된다.

Fig. 6 Technology Market Growth Stage

한국의 특허기술 성장단계는 전체 성장단계의 형태와 유사한 형태로 2구간에서 3구간의 출원인 수와 출원건수가 크게 감소하였지만, 최근 구간에 다시 출원인수와 출원건수가 모두 증가하는 형태로, 회복기 단계로 해석되고, 성장이후 성숙 그리고 다시 재성장으로 볼 수도 있으나, 이산화탄소 운반선에 관한 이슈가 최근 부각되면서 회복기로 보는 것이 바람직하다고 판단된다.

미국의 특허기술 성장단계는 3구간에서 4구간까지 출원인수 및 출원건수가 소폭 감소하고 있지만 그 폭이 크지 않은 형태로, 성숙기 단계로해석할 수 있으며, 일본의 특허기술 성장단계는 3구간에서 4구간까지 출원인수는 증가하고 출원건수는 소폭 감소하는 형태로, 성숙기 단계로해석된다.

유럽 특허기술 성장단계는 3구간에서 4구간까지 출원인수 및 출원건수가 증가하는 형태로, 회복기 단계로 해석되며, 중국 특허기술 성장단계는 1구간에서 4구간까지 지속적으로 출원인수 및 출원건수가 증가하는 형태로, 성장기로 해석된다.

3.6 주요 출원인 국가별 기술분류별 출원동향

주요 출원인의 국가별 출원동향 분석 결과, 한국 국적 기업인 한화오션(KR)이 최다수의 특허를 보유하고 있으며, 그 뒤로 미쯔비시중공업(JP), 삼성중공업(KR)의 순서로 다출원인 TOP3를 구성하고 있어 해당 기술은 다출원 기준으로 한국 및 일본이 주도하고 있는 것으로 파악된다

Fig. 7 Application Trend by Major Applicant Country​​​​​​​

다출원기준 상위 10위의 주요 출원인 중 한화오션(KR), 미쯔비시중공업(JP), 바르질라(FI)만이 한국, 미국, 일본, 유럽, 중국 모두에 출원한 것으로 나타났으며, 주요 출원인의 세부기술별 출원현황을 살펴보면, 한화오션(KR), 에이치디한국조선해양(KR)은 5개의 모든 세부기술에 특허출원을 하고 있는 것으로 나타났다.

3.7 주요 출원인별 주력 기술분야

주요 출원인별 주력기술분야 분석 결과, 한화오션(KR)은 실린더형 Tank Type C(BAA), 압력 및 온도제어(BBA) 기술분야에 집중하고 있으며, 5개 모든 기술분야에 출원 활동을 보이고 있다.

미쯔비시중공업(JP)은 한화오션(KR)과 비슷하게 실린더형 Tank Type C(BAA),압력 및 온도제어(BBA) 기술분야에 집중하고 있으며, 기타기자재(BBC)를 제외한 4개 분야에 출원 활동을 하고 있는 것으로 나타났다.

삼성중공업(KR)은 한화오션(KR), 미쯔비시중공업(JP)과 비슷하게 실린더형 Tank Type C(BAA), 압력 및 온도제어(BBA) 기술분야에 집중하고 있으며, 바르질라는 Multi-lobe형 Tank Type C(BBC) 기술분야도 출원 활동에 집중하고 있는 것으로 나타났다.

Fig. 8 Key Application Key Technology Areas​​​​​​​

에이치디현대중공업(KR)은 5개 모든 기술분야에 출원 활동을 보이고 있고, 에이치디한국조선해양(KR)은 압력 및 온도제어(BBA) 기술분야에 집중하고 있는 것으로 나타났으며, 한국해양과학기술원(KR)은 실린더형 Tank Type C(BAA), 압력 및 온도제어(BBA), 선박특화(BDA) 기술분야에 고르게 출원하고 있는 것으로 나타났다.

3.8 세부기술별 연도별 특허동향

저장/핸들링, 선박특화 세부기술별 연도별 특허동향 분석은 세부기술별 한국(KR), 미국(US), 일본(JP), 유럽(EP), 중국(CN) 국가별 출원 점유율을 통해 각 세부기술을 선도하는 국가를 파악하고, 과거부터 최근까지의 세부기술별 국가별 특허기술 출원의 양적 트렌드를 비교하여 타 국가 대비 국내의 각 세부기술에서의 위치를 파악하기 위하여 분석하였으며, 분석결과 세부기술별 특허동향을 살펴보면, 실린더형 Tank Type C(BAA)는 분석구간 초기부터 증가하다가 2011년 정점을 찍고 그 이후 감소하는 추세를 보였으나, 2018년 이후 최근 다시 증가하는 추세인 것으로 나타났다. 압력 및 온도제어(BBA)는 분석구간 초기부터 증가와 감소를 반복하는 추세를 보이다가, 2017년 이후 출원이 급격하게 증가하고 있으며 최근까지도 출원활동이 가장 활발한 것으로 나타나고 있다.

Fig. 9 Number of Application by Key Technology/Year​​​​​​​

3.8.1 실린더형 Tank Type C(BAA)

실린더형 Tank Type C(BAA)의 전체 특허동향을 살펴보면, 2011년까지 급격한 증감 추세를 보이다가 그 이후 출원이 급격이 감소하였고, 최근 다시 출원 활동이 나타나고 있는 것으로 파악되며, 한국과 중국이 흐름의 전체 동향 흐름을 주도하고 있는 것으로 나타나고 최근 구간에서 중국의 출원이 증가하여 전체 동향에 영향을 미치고 있는 것으로 분석된다.

실린더형 Tank Type C(BAA)에 대한 국가별 특허 점유 현황을 살펴보면, 한국 46%(66건), 미국 9%(13건), 일본 11%(16건), 유럽 8%(12건), 중국 26%(37건)의 특허가 출원되어, 본 기술은 한국이 가장 많은 특허기술을 점유하고 있는 것으로 나타났다.

3.8.2 Multi-lobe형 Tank Type C(BAB)

Multi-lobe형 Tank Type C(BAB)의 전체 특허동향을 살펴보면, 2010년, 2013년 1건씩의 출원활동을 제외하면 2016년까지 출원활동이 없었고, 2016년부터 본격적인 출원활동을 보이고 있으며, 한국의 흐름이 전체 동향 흐름을 주도하고 있는 것으로 나타났다.

Multi-lobe형 Tank Type C(BAB)에 대한 국가별 특허 점유 현황을 살펴보면, 한국 36%(18건), 미국 12%(6건), 일본 18%(9건), 유럽 14%(7건), 중국 20%(10건)의 특허가 출원되어, 본 기술은 한국이 가장 많은 특허기술을 점유하고 있는 것으로 나타났다.

3.8.3 압력 및 온도제어(BBA)

압력 및 온도제어(BBA)의 전체 특허동향을 살펴보면, 분석구간 초기부터 2020년까지 증가와 감소를 반복하는 추세를 보이다가 2021년에 급격한 형태의 증가 추세를 보이고 있으며, 전체구간에서 한국의 흐름이 전체 동향 흐름을 주도하고 있는 것으로 나타났고, 최근 구간에서 중국의 출원이 증가하여 전체 동향에 영향을 미치고 있는 것으로 분석된다.

압력 및 온도제어(BBA)에 대한 국가별 특허 점유 현황을 살펴보면, 한국 53%(85건), 미국 4%(6건), 일본 18%(28건), 유럽 7%(11건), 중국 18%(29건)의 특허가 출원되어, 본 기술은 한국이 가장 많은 특허기술을 점유하고 있는 것으로 나타났다.

4. 핵심 특허 대응

4.1 핵심특허 선별 및 분석

이산화탄소 저장 및 운송(B)분야 유효데이터 1,050건 중 핵심특허 선별을 위한 평가 결과 1차 AA급 특허 16건, A급 특허 47건, B급 특허 158건을 선정하였고, Fig.10, 11과 같이 최종 정성분석 대상 29건 (AA급 특허 16건, A급 특허 13건)을 선별하였다. 그리고 선별된 핵심특허는 핵심/활용 특허 정성분석, 기술흐름도 분석, 핵심특허 심층분석, 회피설계 전략/무효화 전략 수립을 통해 최종 R&D 방향 설정, IP 창출을 도출하고자 진행 하였다.

Fig. 10 Core Patent Screening Results

Fig. 11 Key Patent List

Fig. 12 Key Patent Qualification Analysis (case)​​​​​​​

4.1.1 핵심/활용특허 정성분석

핵심특허 29건에 대하여 정성분석을 진행하였고, 특허청구 범위 세부기술별 분석을 완료하였다.

4.1.2 기술분야 기술흐름도 분석

핵심특허 29건에 대하여 기술분야 연도별 기술 흐름도를 작성하였다.

Fig. 13 Technology Floe Chart (case)

Fig. 14 Portfolio Analysis (case)

4.1.3 핵심특허 심층분석

핵심특허 29건 중 주요 출원인인 한화오션(KR), 삼성중공업(KR), 미쯔비시중공업(JP)의 출원 기술에 포트폴리오 분석을 실시 하였으며, 이를 통해 해결수단을 분석하였다.

4.2 핵심특허 분석 및 전략 수립

핵심특허 선별 및 분석한 결과를 토대로 내부분석, 경쟁사 분석, 특허분석을 실시하였고, 최종 전략 방향을 수립하였다.

종합 결론은 본 과제의 가호기술이 권리 침해 가능성이 있는 특허는 발견되지 않음에 따라, 향후 기술 참조용(활용용)인 공지기술 혹은 자유실시 기술의 특허가 다수 존재하며, 이를 DB화 한 후 활용할 필요가 있으며, 현대, 삼성, 한화, 미쯔비시등 대형 조선 4사의 특허기술의 모니터링하고 벤치마킹하여 통해 적용 가능한 아이디어를 도출하여 신규 IP 창출을 진행하고자 한다.

4.2.1 내부분석을 통한 전략 방향

내부분석의 주요 내용은 이산화탄소 핸들링 특화 기술(드라이아이스 생성 방지)기술의 분석이 필요하고, 이산화탄소 저장 특화 기술(Tank Type C 및 Multi-lobe Tank) 개발, 디지털 트윈 적용 모니터링 및 제어 기술개발이 필요할 것으로 보이며, 전략 방향으로는 드라이아이스 생성 방지 핸들링 기술 특허분석을 통한 침해 회피 및 난제 기술 해결, Tank Type C 및 Multi-lobe Tank 관련 특허 분석을 통한 자유실시기술 활용, 조선해양 관점에서의 디지털 트윈 적용 특허분석을 통한 개발 방향 확립이다.

4.2.2 경쟁사 분석을 통한 전략 방향

경쟁사 분석의 주요 내용은 국내 대형 조선 3사(현대, 삼성, 한화) 액체 CO₂ 운반선 AIP 획득, 일본 대형 조선사(미쯔비시중공업)의 액체 CO₂ 운반선 관련 집중적 기술 개발, 액체 CO₂ 운반선 개발은 대형 조선사 위주로 이루어지는 점을 감안하여 이들 업체의 개발기술을 벤치마킹이며, 전략 방향은 조선 4개사 중심의 핵심특허 우선 조사 및 대응전략 수립, 경쟁사의 제품/특허기술을 벤치마킹하여 신규 IP 창출을 위한 아이디어 도출을 위한 기초자료로 활용하는 전략이다.

4.2.3 특허분석을 통한 전략 방향

특허분석의 주요 내용은 저장탱크 내 압력조절 특허 존재, 적하 또는 양하 배관의 압력조절, 양하 배관의 온도조절 특허 존재, 액체가스운반선의 화물(액체가스)모니터링을 위한 DT 특허 존재, All Element Rule에 따라 특허침해를 구성하지 않는 기술 참조용(활용용) 특허가 다수 발견, 가호기술 관련 권리 침해 가능성이 있는 특허는 발견되지 않았으며, 이를 기반으로 한 전략 방향은 국내·외 경쟁사 제품/특허기술 분석을 통한 아이디어 도출 및 신규 IP 창출 진행, 이종분야 특허를 검토하여 기업의 필요기술과 관련된 아이디어 도출 및 IP 창출 진행 전략이다.

Fig. 15 New IP Creation Strategy​​​​​​​

5. IP R&D 전략

핵심특허 분석 결과 침해 우려 특허는 부존재하는 것으로 나왔으며, 신규 IP 창출 전략은 TRIZ 기법을 통하여 액체 CO₂ 운반선의 탱크 압력제어 시스템 관련 신규 아이디어 4건을 창출하였다. ①하역시 드라이아이스를 필터링 할 수 있는 필터수단을 구비하고, 양하 배관을 이중으로 구성하여 드라이아이스 발생량에 따라 제1 배관 혹은 제2 배관을 통해 양하를 진행, ②하역 배관 내 폐색을 방지하기 위해, PBU 상의 기체 이산화탄소 또는 벤트된 BOG를 활용하여 드라이아이스를 녹이는 기술, ③IGC/IGF Code 규정에서 일부 항만의 경우 CO₂ 배출 금지 규정이 적용되므로, 벤트된 BOG를 재액화하여 저장 탱크로 회수하는 방식, ④IGC/IGF Code 규정에서 일부 항만의 경우 CO₂ 배출 금지 규정이 적용되므로, 운항 중 선박 평형수처리시스템 등에 이산화탄소를 활용하는 방식 등 총 4건이다. Fig. 16은 신규 아이디어 도출사례를 보여주고 있다.

Fig. 16 Bringing up new Ideas​​​​​​​

6. 결론

액체 CO₂ 운반선은 액체 CO₂ 저장 탱크 개발, 액체 CO₂ 핸들링 기술개발이 핵심이며 향후 특허분쟁 가능성이 있는 경쟁사 핵심특허의 추출 및 대응전략 수립과 신규 IP 창출을 통한 IP 포트폴리오 강화가 필요하다.

이를 위한 특허분석 결과 국내 대형 조선 3사(현대, 삼성, 한화)와 일본 대형 조선사(MHI)에 의해 특허출원 및 기술개발이 주도되고 있으며, 액체 CO₂ 저장 탱크와 액체 CO₂의 핸들링(드라이아이스 생성 방지) 기술 관련 특허 출원과 기술개발이 활발하게 이루어지고 있어 개발하고자 하는 탱크 압력제어시스템 관련 기술에 대한 특허침해 우려가 있을 수 있다..

향후 특허분쟁 가능성이 있는 핵심특허는 부존재하는 것으로 확인되었으며, 다만, 해당 기술 컨셉은 공지된 기술들의 조합으로 특허성이 부족한 바, 독점적 권리형성을 위해 신규 IP 창출이 필요한 실정이다.

본 과제를 통하여 경쟁사 특허(공지기술, 자유실시기술)에 기반한 4건의 신규 IP 창출 및 국내 특허 출원을 완료하였다. ①필터를 활용한 하역 시 드라이아이스로 방출 방지 기술, ②하역 시 하역 배관 내에 드라이아이스 생성 방지 기술, ③CO₂ 배출금지규정 대응을 위한 BOG 재액화 기술, ④선박 내에서 BOG 활용 가능 기술이다. 그리고, 향후 PCT 국제특허출원도 진행 예정이다.