[논문]특허의 정량적 지표와 동시분류 네트워크를 활용한 반도체 세정장비 분야 국가별 기술경쟁력 분석

윤석훈; 지일용

doi:10.15207/jkcs.2019.10.11.085

특허의 정량적 지표와 동시분류 네트워크를 활용한 반도체 세정장비 분야 국가별 기술경쟁력 분석
Analyzing Technology Competitiveness by Country in the Semiconductor Cleaning Equipment Sector Using Quantitative Indices and Co-Classification Network 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.10 no.11, 2019년, pp.85 - 93

윤석훈 (한국기술교육대학교 반도체디스플레이과학경영학과) , 지일용 (한국기술교육대학교 IT융합과학경영학과)

초록
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한국은 반도체 산업에서의 독보적 우위에도 불구하고, 반도체 장비 분야에서는 두각을 나타내지 못하고 있다. 세정장비는 반도체 장비 중 한 분야로, 반도체 기술의 고도화에 따라 향후 중요성이 더욱 강조되는 분야이다. 본 연구는 특허 정보를 분석하여 한국을 포함한 주요 국가별 세정장비 분야 기술경쟁력을 파악하고 국가별 중점 기술분야를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 최근 10년 간 미국 특허청에 등록된 세정장비 특허를 검색하여, 정량적 특허분석 및 특허 동시분류 네트워크 분석을 실시하였다. 연구 결과, 미국과 일본이 이 분야 기술을 선도하고 있는 것으로 나타났으며, 한국은 이들 선도국에 비해 경쟁력이 크게 뒤쳐짐은 물론, 경쟁국인 대만이나 후발국인 중국에 비해서도 우위에 있다고 보기 어려운 상황이다. 또한 국가별 전문화가 진행되어 있어, 국가 간 협력체제가 원활치 못할 경우 기술장벽으로 작용할 가능성도 없지 않다. 따라서 국내 세정장비 산업의 발전을 위한 적극적인 연구개발과 기술역량 확충이 요구된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Despite its matchless position in the global semiconductor industry, Korea has not distinguished itself in the semiconductor equipment sector. Semiconductor cleaning equipment is one of the semiconductor fabrication equipment, and it is expected to be more important along with the advancement of semiconductor fabrication processes. This study attempts to analyze technology competitiveness of major countries in the sector including Korea, and explore specialty sub-areas of the countries. For this purpose, we collected patents of semiconductor cleaning equipment during the last 10 years from the US patent database, and implemented quantitative patent analysis and co-classification network analysis. The result shows that, the US and Japan have been leading the technological progress in this sector, and Korea's competitiveness has lagged behind not only the leading countries but also its competitors and even latecomers. Therefore, intensive R&D and developing technological capabilities are needed for advancing the country's competitiveness in the sector.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Number of Patents by Year
그림 Fig. 2. Co-Classification Network
표 Table 1. Result of Quantitative Analysis
표 Table 2. Degree Centrality over 0.1 : All, US and JP
표 Table 3. Degree Centrality over 0.1 : TW, CN and KR
표 Table 4. Some IPC Descriptions

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 한국을 비롯한 주요 국가의 세정장비 분야 기술경쟁력과 국가별 중점 분야를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 최근 10년 간 미국 특허청에 등록된 세정장비 특허를 검색하여, 정량적 특허분석과 특허분류 네트워크를 실시하였다.
특허자료를 활용한 네트워크 분석은 특허인용 네트워크, 공동출원 네트워크, 동시분류 네트워크 등 다양한 형태가 존재한다. 본 연구에서는 국제특허분류(IPC; International Patent Classification)을 특허 동시분류 네트워크 분석을 실시한다. 개별 특허에는 최소 1개 이상의 IPC가 부여되는데, 실제 특허 검색을 실시해 보면 2개 이상 다수의 IPC가 부여되어 있는 경우가 대부분이다.
특허 경쟁력 분석을 위해 이 모든 지표를 사용하는 데에는 한계가 있다. 본 연구에서는 서규원[13]이 제시한 바에 따라 특허활동력, 특허시장력, 특허영향력 등 3가지 지표로 기술경쟁력을 측정하고자 한다. 이러한 접근방법은 Noh & Ji[14], Kim et al.
본 연구에서는 세정장비 분야 국가별 IPC 네트워크 분석을 실시한다. 세부적으로는 네트워크 내 연결정도중심성(degree centrality)을 분석하여, 해당 국가 특허의 대표 기술을 파악한다.
본 연구에서는 정량적 분석방법 가운데 특허 통계분석과 특허 동시분류 네트워크분석 기법을 사용하여 우리나라 세정장비 기술수준과 중점 기술분야를 확인해 보도록 한다.
이에 본 연구에서는 특허 정보를 분석하여 한국의 세정장비 분야 기술경쟁력을 파악하고 한국의 중점 분야를 살펴보고자 한다. 이를 위해 최근 10년 간 미국 특허청에 등록된 세정장비 특허를 검색하여, 정량적 특허분석 및 특허 동시분류 네트워크 분석을 실시한다.

제안 방법

[25], Yun & Ji[21] 등의 연구에서와 마찬가지로 각 국가별 특허를 따로 모아 국가별 분석을 실시하였다.
우선 수집된 특허에 대한 정량적 분석을 통해 기술 수준을 분석한 다. 그리고 특허별로 부여된 국제특허분류코드(IPC)에 대한 네트워크 분석을 실시하여 국가별 주요 기술분야를 살펴보도록 한다.
본 연구에서는 수집된 특허를 출원인 국적별로 분류하고 다음과 같은 절차에 따라 분석을 실시한다. 우선 수집된 특허에 대한 정량적 분석을 통해 기술 수준을 분석한 다.
본 연구에서는 세정장비 분야 국가별 IPC 네트워크 분석을 실시한다. 세부적으로는 네트워크 내 연결정도중심성(degree centrality)을 분석하여, 해당 국가 특허의 대표 기술을 파악한다. 연결정도 중심성은 하나의 노드가 다른 노드와 얼마나 많은 연결을 가지고 있느냐에 관련된 것으로[24], Park et al.
본 연구에서는 수집된 특허를 출원인 국적별로 분류하고 다음과 같은 절차에 따라 분석을 실시한다. 우선 수집된 특허에 대한 정량적 분석을 통해 기술 수준을 분석한 다. 그리고 특허별로 부여된 국제특허분류코드(IPC)에 대한 네트워크 분석을 실시하여 국가별 주요 기술분야를 살펴보도록 한다.
이에 본 연구에서는 특허 정보를 분석하여 한국의 세정장비 분야 기술경쟁력을 파악하고 한국의 중점 분야를 살펴보고자 한다. 이를 위해 최근 10년 간 미국 특허청에 등록된 세정장비 특허를 검색하여, 정량적 특허분석 및 특허 동시분류 네트워크 분석을 실시한다.
본 연구는 한국을 비롯한 주요 국가의 세정장비 분야 기술경쟁력과 국가별 중점 분야를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 최근 10년 간 미국 특허청에 등록된 세정장비 특허를 검색하여, 정량적 특허분석과 특허분류 네트워크를 실시하였다. 정량적 특허분석을 위해서는 특허활동력, 특허시장력, 특허영향력을 분석하였다.
이를 위해 최근 10년 간 미국 특허청에 등록된 세정장비 특허를 검색하여, 정량적 특허분석과 특허분류 네트워크를 실시하였다. 정량적 특허분석을 위해서는 특허활동력, 특허시장력, 특허영향력을 분석하였다.

대상 데이터

com)의 데이터베이스로부터 수집하였다. WIPS에서 검색 가능한 특허 데이터베이스 가운데 본 연구에서는 미국 특허 데이터베이스를 선택하였다. 세정장비 분야 국가 간 비교를 위해서는 글로벌 비교가 가능한 데이터베이스를 선택하여야 한다.
검색어는 ((반도체* or semiconduc*) and (기판* or substrat* or 웨이퍼* or wafer*) and (세정* or clean*)) AND ((@AD>=20090101))로 하여, 2009년 이후 현재까지의 미국특허를 검색하였으며, 이 가운데 등록된 것만을 분석 대상으로 하였다.
일본은 자국 특허청이 아님에도 불구하고 총 207건을 기록하여 특허활동력이 가장 높은 것으로 판단된다. 그 뒤를 잇는 국가는 대만(TW)으로 총 140건을 등록하였다. 한국(KR)은 중국(CN)의 50건에도 못 미치는 47건을 등록하여 미국, 일본, 대만 등과 큰 격차를 보였다.
본 연구에서는 세정장비 분야 특허 자료를 WIPS (http://www.wipson.com)의 데이터베이스로부터 수집하였다. WIPS에서 검색 가능한 특허 데이터베이스 가운데 본 연구에서는 미국 특허 데이터베이스를 선택하였다.

이론/모형

여기서 C_D(i)는 노드 i에 연결된 링크의 수이고, n은 네트워크 내 전체 노드 수이다. 이러한 분석을 위해 본 연구에서는 Netminer 4.0 소프트웨어를 사용하였다.

성능/효과

물론 한국 기업들이 출원하기 쉽지 않은 미국 특허인데다가, 세정장비의 주 시장이 한국일 수 있다는 점에서 미국에 출원된 한국 특허가 적다고 볼 수도 있다. 그러나 본 연구를 보완하기 위해 추가적으로 WIPS로부터 미국, 일본, 중국, 한국, 유럽 특허 중 세정 장비 특허를 모두 검색해 본 결과, 총 2372건의 세정장비 특허 가운데 중국 특허가 1283건을 차지하고 있어, 각 국가별 국내특허 출원 현황으로 볼 때에도 한국은 중국에 밀리고 있는 상황이다.
모든 분석단위에서 공통적으로 H01L이 “반도체 장치”를 의미하는 H01L이 가장 높은 연결정도중심성을 보이고 있다.
Pavitt[7]은 산업별로 다양한 기술혁신의 유형을 패턴화하기 위하여 1945년부터 1979년까지 영국에서 발생한 중요한 혁신 사례를 수집하여 분석하였다. 분석 결과, 산업분야들은 크게 공급자주도형, 규모집약형, 전문공급 자형, 과학기반형 등 네 가지로 구분될 수 있음을 발견하였다. 이 가운데 규모집약형 산업군은 대량 소재 및 조립 산업인 경우가 많고, 사용자들은 가격에 민감한 경우가 많으므로 주요 기술혁신의 궤적은 가격절감이며 이를 위한 공정혁신이 많이 발생한다.
연구 결과, 종합적으로는 미국과 일본이 이 분야 기술을 선도하고 있는 것으로 나타났으며, 한국은 이들 선도국에 비해 경쟁력이 크게 뒤쳐짐은 물론, 경쟁국인 대만이나 후발국인 중국에 비해서도 우위에 있다고 어려운 수준이다. 특허활동력은 미국, 일본, 대만, 중국, 한국 가운데 가장 낮은 수준이며, 특허영향력에 있어서는 일본이나 대만에 비해 근소하게 앞서고 있으나 여전히 미국이나 세계 평균에는 뒤쳐진다.
이상의 결과를 종합할 때, 한국은 세정장비 분야에서 세계 선도적인 지위를 차지하는 것으로 보기 어렵다. 우선 특허활동력에 있어서 미국, 일본은 물론 경쟁국인 대만에 비해서도 미흡한 수준이며, 후발국인 중국에 비해서도 특허 수가 적다.
종합적으로 볼 때, 미국과 일본은 특허활동력, 특허시장력, 특허영향력 등 모든 분야에서 다른 국가들에 비해 높은 수준을 보이고 있다. 즉 이들 두 국가가 세정장비 분야 기술경쟁력이 가장 앞선다는 것이다.
특허시장력을 나타내는 PFS로 볼 때에는 미국, 일본이 1 이상을 차지함으로써, 다른 국가들에 비해 상대적으로 많은 국가에 특허를 출원한 것으로 나타났다. 반면 중국(0.

후속연구

이상과 같은 결과를 종합할 때, 국내 세정장비 산업의 발전을 위해서는 현재보다 더욱 적극적인 연구개발과 기술역량 확충이 요구된다고 할 수 있다. 그간 한국은 반도체 장비 산업이 잘 발달하지 못한 가운데, 세정장비 분야만큼은 국내 기업들이 어느 정도의 경쟁력을 확보한 것으로 알려져 왔다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	한국은 반도체 산업에서 독보적 우위에도 불구하고 두각을 보이지 못하는 분야는 무엇인가?	이러한 반도체 산업에서의 독보적 우위에도 불구하고, 반도체 장비와 소재 분야에서는 한국 기업들이 두각을 보이지 못하고 있다. 세계 반도체 장비 분야 종합 순위 상위권은 Applied Materials, ASML, Lam Research, Tokyo Electron 등 미국, 유럽, 일본 업체가 장악하고 있다[2].
	세정장비란?	세정장비는 반도체 생산을 위해 투입되는 설비로서, Pavitt[7]의 분류 기준에 따르면 전문공급자(specialized suppliers) 산업군에 속하며, Miller et al.[8]과 Hobday[9]의 분류에 따르면 복합제품시스템(CoPS; Complex Products and Systems)에 해당한다.
	세정장비 특허를 검색하여 동시분류 네트워크 분석을 실시하여 알 수 있는 사실은 무엇인가?	이를 위해 최근 10년 간 미국 특허청에 등록된 세정장비 특허를 검색하여, 정량적 특허분석 및 특허 동시분류 네트워크 분석을 실시하였다. 연구 결과, 미국과 일본이 이 분야 기술을 선도하고 있는 것으로 나타났으며, 한국은 이들 선도국에 비해 경쟁력이 크게 뒤쳐짐은 물론, 경쟁국인 대만이나 후발국인 중국에 비해서도 우위에 있다고 보기 어려운 상황이다. 또한 국가별 전문화가 진행되어 있어, 국가 간 협력체제가 원활치 못할 경우 기술장벽으로 작용할 가능성도 없지 않다. 따라서 국내 세정장비 산업의 발전을 위한 적극적인 연구개발과 기술역량 확충이 요구된다.

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