-엘리베이터 및 에스컬레이터 PM(Patent Map) 개발과 보급사업 평가를 중심으로­
시행기관 : 특허청·한국발명진흥회｜PM 작성기관 : 한국과학기술정보연구원｜수행책임자 : 정의섭｜참여자 : 여운동, 배상진, 권영일, 윤인식, 최기준, 정종태

다. 국적별 특허출원(등록) 동향(에스컬레이터)
국적별 출원(등록)동향을 파악하기에 앞서 국적표기의 기준을 우선권정보를 기준으로 하였으므로 해외 특허의 경우는 미국내 출원(등록)된 해외특허중 해외 우선권을 갖는 특허를 중심으로 내용분석이 이루어졌음을 사전에 밝혀둔다.
미국특허의 국적별 출원(등록)동향에 대하여 각 기술별로 구분하여 아래의 [그림 3.2.2-14]과 같이 구성장치의 기술별 출원인 국적별 출원(등록)비율과 [그림 3.2.2-15]과 같이 제어기술의 기술별 출원인 국적별 출원(등록)비율과 [그림 3.2.2-16]과 같이 안전장치의 기술별 출원인 국적별 출원(등록)비율을 살펴보았다.
구성장치에 있어서는 국적별 출원(등록)건의 비중은 한국특허와는 달리 기타 부속장치를 중심으로 특허출원(등록)이 진행되었다, 한편, 미국 및 기타 국적의 경우 구동장치에 비교적 많은 비중이 있다.
제어기술에 있어서는 구동제어기술 중 미국특허가 17건으로 가장 많았으며 일본 3건, 기타 15건 순이었다.
안전장치의 기술별 국적별 현황을 살펴보면 대부분 부속장치의 출원(등록)비중이 국가별로 높게 나타났으나 미국 및 기타국가의 경우는 구동기의 비중이 상대적으로 타국 출원인에 비하여 높게 나타났다.

3.3 일본 기술분야별 동향 및 분석

3.3.1 엘리베이터

가. 기술별 특허출원 동향

(1) 대분류별
엘리베이터의 기술별 대분류별 특허출원 동향에 있어서 크게 구성장치와 제어기술, 그리고 특수승강기로 나눌 수 있다. 엘리베이터 구성장치의 중분류로는 엘리베이터 구동중심인 구동전동기와 과속방지, 제동 및 비상정지, 도어개폐 등의 역할을 수행하는 안전장치를 들 수 있으며, 감시시스템 및 화상표시를 나타내는 장치 즉, 모니터링 장치가 포함되어 있다.
제어기술의 분류를 보다 세분화하면 속도 및 전류제어를 하는 인버터 구동제어와 각종 신호처리 및 분산제어, 위치제어 등을 담당하는 운전제어기술 그리고 인공지능 및 퍼지 기능들 컴퓨터 기능을 이용한 그룹운전제어 기술 등을 들 수 있다.
엘리베이터의 분류 중 특수승강기는 기계실 없는 승강기나 Ropeless 승강기 멀티테크 승강기 등의 신 개념 승강기로 분류를 나누어 작업이 진행되었다.
아래의 그림 [3.3.1-1]과 같이 일본특허에 있어서는 대분류에 따른 각 중분류 전체의 출원비율을 살펴보면 안전장치가 50%를 차지할 정도로 높은 비중을 나타내고 있다. 이러한 현상은 승강기의 사용적인 측면에서 대부분의 기술집중이 사고예방 및 안전을 위한 방향으로 진행되었음을 알 수 있다. 또한 운전제어가 18%로 승강기 위치의 정확성 및 승강운동 제어에도 많은 기술개발이 진행되어 왔음을 알 수 있다. 이외에 인버터구동제어(13%), 디지털 모니터링장치(11%) 등에도 출원이 집중되었던 것을 알 수 있다.

(가) 구성장치별 분류
첫 번째 대분류인 구성장치별 분류의 연도별 출원동향을 살펴보면 다음과 같다.
구성장치별 분류에 있어서 구동권상기와 안전장치 그리고 디지털 모니터링 장치를 들 수 있다. 일본특허의 특징은 1980년대 후반부터 전체적으로 관련기술의 출원이 급격히 상승하는 모습을 볼 수 있다. 디지털 모니터링장치 및 구동권상기는 유사한 형태로 완만한 곡선을 나타내며 꾸준한 출원동향을 나타내고 있다.
반면 안전장치는 1980년대 후반이후 급격히 상승하여 최근에 이르기까지 많은 출원이 집중됨을 알 수 있다.
상기 안전장치 관련하여 세부기술의 출원동향을 살펴보면 [그림 3.3.1-4]와 같이 제동장치 분야에서 57.2%의 출원비율을 보이고 있으며 이어서 도어개폐장치 관련하여 35.2%의 출원비율을 보이고 있다. 따라서 승강기 제동에 따른 안전의 연구개발 및 기본 기술들에 개발이 많이 이루어졌을 것으로 판단된다.

(나) 제어기술별 분류
제어기술별 분류에 있어서 인공지능 및 퍼지시스템 등의 제어기술인 그룹운전제어는 1980년대 후반이후 출원이 증가되다가 점차 관련 출원의 감소와 함께 기술개발이 저조해진 것으로 보인다. 인버터 구동제어의 경우는 1980년대 후반이후 매년 다량의 출원과 함께 기술개발 진행이 되었던 것으로 보이며 운전제어 또한 최근까지 지속적인 출원과 관심속에 기술개발이 진행되어 온 것으로 판단된다.
[그림 3.3.1-6] 에서는 가장 활발한 출원동향을 보이고 있는 운전제어 기술의 세분기술 동향을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 운전제어에 있어서 위치제어가 62%로 가장 많은 부분을 차지하고 있으며 신호처리제어가 33%를 차지하고 있다.
위치제어는 엘리베이터의 상승과 하강시에 정확하게 작용되어야 하며 엘리베이터의 여러 동작에 많은 영향을 주는 요소이므로 운전제어에 있어서 매우 중요한 제어기술로 볼 수 있다.

(2) 세부기술별

(가) 구성장치별 분류
이하 각 세부기술별 출원동향을 보다 상세히 살펴보기 위하여 구성장치 내의 각 중분류인 구동권상기와 안전장치 그리고 디지털 모니터링장치의 세부기술에 대한 연도별 출원동향을 알아보았다.
각 중분류의 세부기술중 출원이 집중된 7가지 세부기술에 대하여 연도별 출원동향을 나타내었다.
과속도방지장치, 제동장치, 화상표시장치 등은 과거에 비하여 출원건수가 차츰 감소하는 추세이고 원격감시장치 및 유도전동기는 꾸준히 출원건을 유지하거나 최근들어 상승하는 추세를 보이고 있다.
도어개폐장치의 경우는 많는 출원건수와 함께 꾸준히 출원 및 기술개발이 진행되는 것으로 판단되며, 제동장치 또한 90년대 초반에 많은 출원이 이루어졌다가 다소 감소하기는 하였으나 활발한 출원활동이 진행됨을 알 수 있다.

(나) 제어기술별 분류
제어기술별 세분류의 동향을 살펴보면 다음과 같다. 제어기술은 크게 인버터 구동장치와 운전제어 그리고 그룹운전제어로 나눌 수 있다.
인버터 구동제어에 있어서는 하기 [그림 3.3.1-10]와 같이 진동억제제어, 전류제어, 인버터위치제어, 속도제어로 구분되는데 진동억제제어 및 전류제어가 각각 381건과 282건 출원되었으며 또한 속도제어는 848건의 출원으로 매우 높은 출원율을 보였다. 운전제어에 있어서는 단연 위치제어(1337건) 및 신호처리제어(712건)의 출원비율이 높았다. 또한, 각종 인공지능 및 퍼지시스템, 전문가시스템 등의 기술인 그룹운전제어는 총 2백26건이 출원되었다.
이와 같은 출원동향과 함께 각 세부기술의 연도별 출원동향을 살펴보기 위하여 각 기술별로 200여건 이상의 출원비중을 갖는 6가지 기술분류를 대상으로 연도별 분석을 실시하였다.
각 세부기술중 활발한 출원동향을 보이는 자료는 위치제어, 속도제어, 신호처리제어 이다. 위치제어의 경우 많은 출원비중과 함께 최근까지도 출원의 상승곡선을 보이고 있어 기술개발이 지속적으로 최근에도 진행되고 있음을 짐작할 수 있다.
또한 속도제어도 유사한 형태로 활발한 기술개발과 출원이 병행되고 있는 것으로 판단된다. 반면 그룹운전제어의 경우는 1980년대 후반부터 1990년대 초반까지 보다 점차 출원동향이 줄어드는 모습을 보이고 있어 최근의 관련기술에 대한 연구개발이 점차 둔화되고 있다는 것을 보여주고 있다.

(다) 특수승강기별 분류
특수승강기에 있어서 세분류의 동향을 살펴보면 다음과 같다. 절전운전제어기술 관련 특허는 31건이 출원되었고, 신개념승강기로 분류된 멀티데크 및 기계실없는 승강기 및 Ropeless 승강기 관련특허가 각각 56건과 13건 출원되었다. 본 분류에 있어 전체적인 건수가 미미하여 연도별 출원동향의 파악은 생략하였다.

나. 주요 출원인별 특허출원 동향

일본특허의 주요 출원인별 동향에서는 Mitsubishi Electric이 2467건으로 가장 많은 출원을 하였다. 또한 Toshiba Hitachi가 각각 1826건과 1814건의 출원을 하였다. 또한 Hitachi Building Syst가 1321건의 출원을 하였고 Hitachi Building Syst Eng & Service가 1천1백93건의 출원을 하였다.
 아래 [그림 3.3.1-14]는 일본내 출원된 특허를 대상으로 우선권 주장된 특허를 중심으로 하여 출원비율을 살펴본 것이다. 대략적인 비중은 일본(98.4%), 미국(0.8%), 유럽(0.5%), 한국(0.3%) 순으로 나타났다.
주요 기술별 주요 출원인의 동향을 살펴보면 구성장치별 분류에 있어서 구동권상기는 Mitsubishi Electric과 Hitachi, 그리고 Toshiba가 각각 40%, 28%, 19%의 출원비중을 나타내고 있다. 한편 안전장치는 Mitsubishi Electric만 26%의 출원비중을 나타내며 나머지 여러 업체가 10% 대의 출원비중을 나누고 있다. 또한 디지털 모니터링장치도 Mitsubishi Electric만 20%의 출원비중을 차지하고 타 업체들이 10% 가량의 출원비중을 나타내고 있다.
다음은 제어기술에 있어서 주요 출원인별 동향을 살펴보면 다음과 같다. 인버터 구동제어의 경우 Mitsubishi Electric과 Toshiba, 그리고 Hitachi가 26%, 25%, 23%의 출원비중을 차지하고 있으며 운전제어는 Mitsubishi Electric이 26%의 출원비중을 차지하고 타 기관들이 10%내외의 출원비중을 나타내고 있다.
한편 그룹운전제어는 Mitsubishi Electric과 Hitachi, 그리고 Toshiba가 각각 32%, 25%, 23%의 출원비중을 나타내고 있다. 다음은 특수승강기 분류에 대한 주요 출원인의 출원비율을 살펴보도록 하겠다. 절전운전제어에 있어서도 상기와 마찬가지로 Mitsubishi Electric과 Hitachi, 그리고 Toshiba가 주도적으로 주요출원인으로 나타난다.
절전운전제어에서는 37%, 38%, 25%의 비중을 차지하며 신 개념승강기에서는 28%, 19%, 34%의 비중을 차지한다. 상기 결과에 따르면 Toshiba의 경우는 신 개념승강기에 강점이 있는 것을 알 수 있다.

다. 국적별 특허출원 동향
국적별 출원동향을 파악하기에 앞서 국적표기의 기준을 우선권정보를 기준으로 하였으므로 해외 특허의 경우는 국내 출원된 해외특허중 해외 우선권을 갖는 특허를 중심으로 내용분석이 이루어졌음을 사전에 밝혀둔다.
일본특허의 국적별 출원동향에 대하여 각 기술별로 구분하여 아래의 [그림 3.3.1-18]과 같이 구성장치의 기술별 출원인 국적별 출원비율과 [그림 3.3.1-19]과 같이 제어기술의 기술별 출원인 국적별 출원비율과 [그림 3.3.1-20]과 같이 특수승강기의 기술별 출원인 국적별 출원비율을 살펴보았다.
구성장치에 있어서는 안전장치에 관련된 특허의 비중이 각 국가별로 비교하여 볼 때 가장 높게 나타났으며 미국 및 한국의 경우는 구동권상기 관련특허의 비율이 상대적으로 높게 나타났다. 제어기술에 있어서는 인버터 구동제어 와 운전제어의 비중이 전반적으로 높게 나타나는 반면 한국의 경우만 인버터 구동제어의 비율이 높게 나타나고 았다. 특수승강기에 있어서는 전반적으로 신개념승강기의 출원비중이 높으며 절전운전제어는 일본의 경우가 미국보다 출원비중이 다소 높게 나타났다.<FRAMEBREAK>@1=3.3.2 에스컬레이터

가. 기술별 특허출원 동향

(1) 대분류별
에스컬레이터의 정량분석을 진행하기 위하여 기술분류를 간략히 설명하고자 한다. 에스컬레이터는 크게 3가지의 대분류 즉, 구성장치와 제어기술 그리고 안전장치로 나누어져 있으며 구성장치에서는 에스컬레이터의 구동시키는 역할을 수행하는 구동장치 및 기타 부속장치로 나뉘어져 있다.
또한, 에스컬레이터를 구동을 제어하는 제어기술의 분류로 자동운전방식을 들 수 있다. 마지막으로 에스컬레이터 또한 자동으로 작동되는 기계 장치이므로 안정장치에 대한 분류가 추가되고 안전장치 내에는 부속장치로 핸드레일 및 인입구 안정장치, 콤 안전장치가 있으며 구동기 내에는 보조브레이크 및 역회전방지장치가 분류되어 있다.
그림 [3.3.2-1]과 같이 일본특허에 있어서 대분류에 따른 각 중분류 전체의 출원비율을 살펴보면, 구성장치에 속한 구동장치 및 기타 부속장치가 각각 32%와 50%로 많은 부분을 차지하고 있으며 구동을 위한 제어기술이 6%, 그리고 안전장치에 속한 부속장치 및 구동기가 각각 4%와 8%의 비율로 분포되어 있다.

(가) 구성장치별 분류
첫 번째 대분류인 구성장치별 분류의 연도별 출원동향을 살펴보면 다음과 같다.
구성장치별 분류에 있어서 구동장치 관련 특허는 1990년대 중반이후 많은 출원상승이 이루어졌다. 또한 기타 부속장치도 90년대 초반을 기점으로 하여 출원이 상승하였다.
구동장치의 주요 기술은 가변속도 구간형 구동장치를 중심으로 출원이 상승하였고, 기타 부속장치에서는 스텝과 스텝체인 그리고 난간을 중심으로 출원이 많이 진행되었다.

(나) 제어기술별 분류
제어기술별 분류에 있어서 일본의 출원동향도 미국과 같이 에스컬레이터의 구동제어기술 중 자동운전방식에 대한 출원동향을 살펴본 결과, 전체적으로 출원건수가 많지 않으며 이에 따라 동향 파악에 어려움이 있다.
다만 1980년대부터 꾸준히 출원건이 이어지고 있으며 90년대 중반이후에 약간의 출원상승 현상을 보이고 있으나 전반적인 추세는 아닌 것으로 보인다.

(다) 안전장치별 분류
안전장치별 분류에 있어서 구동기의 경우는 1990년대 중반이후 출원이 지속적으로 상승하다가 최근에 이르러 감소세를 보이고 있는 것으로 나타났다. 부속장치의 경우는 건수는 작으나 꾸준히 출원이 지속되어 오고 있으며 완만한 상승하강곡선을 그리고 있다.

(2) 세부기술별

(가) 구성장치별 분류
이하 각 세부기술별 출원동향을 보다 상세히 살펴보기 위하여 구성장치 내의 각 중분류인 구동장치와 기타 부속장치 관련 세부기술의 출원동향을 알아보았다. 구동장치에 있어서는 스템과 스템체인 관련건수가 459건으로 가장 많았으며 다음으로는 난간 관련 특허기술이 143건 출원되었다.
기타 부속장치에서는 가변속도구간형 구동장치가 289건으로 많은 비율을 차지하고 있다. 전체 건중 출원비중이 높은 주요건으로 승강장, 스텝과 스텝체인, 가변속도구간형 구동장치에 대한 동향분석을 실시하였다.
연간 관련 특허는 많은 건수는 아니지만 꾸준히 출원되고 있으며 가변속도구간형 구동장치는 90년대 초반이후부터 현재까지 지속적으로 상승되고 있다. 스텝과 스텝체인 또한 90년대 초반 이후부터 현재까지 출원의 상승동향과 함께 활발한 출원동향을 나타내고 있다.