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마이크로 펌프 분야의 특허동향
 
 
월간 기계기술기자 | 2005.06.01 | 2005년 6월호
 
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지금 세계는 치열하게 전개되는 정보 전쟁 속에서 자국의 이익을 확보하기 위해 산업재산권 보호 노력을 급속히 강화하고 있다. 이러한 특허전쟁의 시대에서는 기술 경쟁력이 없이는 미래를 보장받을 수 없으며, 이를 위해 가장 기본이 되는 것은 특허기술정보의 효율적인 활용이다.
 본 고에서는 한국특허정보원내 선행기술조사본부에서 전문조사원들이 각 분야별로 작성하는 기술리포트 중 ‘마이크로 펌프 분야’의 특허동향을 소개함으로써 관련 기업체 및 국내산업발전에 미력하나마 도움이 되고자 한다.
서론
생물과 의학 분야에서부터 반도체 및 초정밀 공학 분야에 이르기까지 밀리 리터 양 보다 적은 미세한 양의 유체를 다루는 기술에 대한 필요성이 크게 대두 되었고, 이에 따라 마이크로 유체시 스템과 소자 및 부품에 대한 연구개발 활동이 매우 활발하게 이루어지고 있다.
  이러한 마이크로 유체시스템(Microfluidic System)과 마이크로 소자 및 부품에 대한 연구 개발이 최근 매우 활발히 이루어지고 있는 데에는 생물학, 화학, 의공학, 신물질, 생체의학 등의 분야에서 그 수요가 증가하고 있는 추세이며, MEMS(Microelectromechanical System)기술의 발전에 따라 과거에는 이룰 수 없었던 기술적인 여러 장애가 해결될 수 있는 가능성이 제시되고 있기 때문이다.
  마이크로 유체시스템의 핵심부품이라 할 수 있는 마이크로 펌프는 주사바늘을 사용하지 않고 약물과 같은 치료제를 몸속에 투약할 수 있는 용도로 출발하여 최근에는 의학 분야 뿐만 아니라, 화학분석시스템과 잉크젯 프린터와 같은 OA 및IT관련 산업, 생산 및 가공분야에 이르기 까지 매우 광범위한 분야로 확장하기에 이르렀다.
 이 보고서는 마이크로유체시스템의 핵심부품인 마이크로 펌프의 개략적인 내용과, 한국, 미국, 일본에서의 특허동향을 조사 분석한 내용을 정리한 것이다.
1. 마이크로 펌프 기술의 정의(배경)
마이크로머시닝 기술을 이용한 Microelectromechanical System(MEMS)은 1980 년대 후반부터 발전하기 시작하여 각종 센서와 구동기들이 개발되었다. 특히 마이크로 펌프는 1980년 초에 Jan Smi ts가 당뇨병 환자의 당 레벨을 유지하기 위하여 인슐린을 공급하는 시스템을 제어하는 용도로 종래의주사바늘을 대신하여 최초로 개발하였고, 이후 1980년대 중반부터 미국과 유럽에서 화학분석시스템의초소형화를 목표로 하는 TAS(Micro Total Analysis System)와 생체분석, 유전자 해석, 자동투약시 스템등 의료분야에의 응용을 위한 마이크로 유체기기 기술수요에 따라 미소량의 액체를 정확히 제어하는마이크로 펌프 기술에 관한 연구가 활발히 이루어지기 시작하였다. 마이크로 펌프는 크게 운동방식 및구조와 구동방식에 따라 분류할 수 있으며 그 세부내용은 <표1-1>과 같다. 이러한 마이크로 펌프 기술은 유체의 미소 유량을 이송시키는데 점성의 영향을 크게 받는 등 일반 펌프와는 다른 기술적인 요건을 충족 해야 하는 여러 연구과제들이 존재한다. 각종 용도에 적합한 펌프형식의 마이크로화 설계해석, 밸브를 구성하는 요소부품들의 초소형화 기술, 유체점성과 관련된 유동해석, 마이크로 가공기술, 환경 또는 인체에 무해한 재료의 선택 및 시스템설계 등이 앞으로 해결해야 할 주요 과제라 할 수 있다.
2. 마이크로 펌프 기술의 분석 기준
1) 조사범위
 
  본 마이크로 펌프의 특허동향 작성을 위하여 이용된 검색도구는 한국특허정보원 자체 검색도구인자격루를 이용하였으며, 한국, 미국, 일본을 분석대상으로 하였다. 정보조사 기간은 한국의 경우 공개 일을 기준으로 1976년 1월부터 2005년 2월 11일 까지 이고, 미국의 경우 등록일 기준으로 1975년 1월 부터 2004년 12월 28일 까지 이며, 일본의 경우는 공개일 기준으로 1976년 1월부터 2004년 12월 24일까지 이다.
 
 2) 검색식
 
  한국과 일본의 경우에 공개특허를 미국의 경우에는 등록특허를 조사하였다. 본 보고서 전체에 걸쳐서동향을 분석한 그래프는 출원년도를 나타내며, 각 연도에 출원한 특허들이 나중에 공개(한국, 일본 ) 또는 등록(미국)된 건수를 나타낸다. 아래 표는 마이크로 펌프에 관한 검색식과 검색건수 등을 나타낸것이다. 아래 표에서 노이즈 제거 건수에는 마이크로 펌프 기술 자체 및 마이크로 펌프가 응용된 기술모두를 포함한다.
3. 한국 특허동향
1) 연도별 특허동향
 
  마이크로펌프에 대한 한국 내 출원된 건들의 연도별 출원수는 옆 그림과 같다. 1982년에 프랑스의 세르비메탈사에서 가스 상태의 할로겐화 유도체를 용융 금속에 주입시키는 장치에 마이크로 펌프가 포함된 기술을 처음으로 한국 내에 출원하였고 이후 출원이 없다가 1980년 후반에 들어 간헐적으로 한두 건씩 출원 되었다. 그러다가 1994년을 시점으로 1998년을 제외하고 매년 꾸준히 출원되 었고 출원수도 해마다 증가하는 경향을 보이고 있다.
 
 2) 국가별 특허 점유율
 
  마이크로펌프에 대해 국내에 출원된 건들의 출원인별 국적의 분포경향은 옆그림과 같다. 그림에서 보면 국내 출원 인과 외국 출원인의 분포가 25건 대25건으로 대등한 분포를 형성하였고, 외국 출원인의 국적 비율을 살펴보면 미국과 일본이 7건으로 가장 많은 출원을 하였으며, 다음으로 독일 4건, 아일 랜드 2건, 스웨덴, 이스라엘, 이탈리 아, 프랑스, 스위스가 각각 1건씩의 다출원을 하였다.
 
 3) 출원인별 특허동향
 
  마이크로 펌프에 대하여 국내에 출원된 건 들의 출원인별 출원동향을 살펴보면 국내 기업인 삼성전자가 5건으로 가장 많은 출원을 하였고, 다음으로 한국 전자통신연구원, 한국과학기술연구원 순으로 다수의 출원을 하였다. 외국 기업 으로는 일본의 세이꼬 엡슨사가 3건으로 가장 많은 출원을 하였고, 아일랜드 기업인 웨스톤브릿지 인터내셔날이 2건으로 다수의 출원을 하였다. 기타의 31건은 2건 미만의 출원을 한 출원인을 편의상 합해서 나타낸 것으로 다수의 출원인이 마이크로 펌프에 대한 출원을 하고 있음을 알 수 있다.
4. 미국 특허동향
1) 연도별 특허동향
 
  마이크로 펌프에 대한 미국 내 출원된 건들의 연도별 출원수는 옆 그림과 같다.
  1977년에 마이크로 펌프에 대한 출원이 처음으로 시작된 이래 1980년대 초반에 약간의 출원이 이루어지다가 1980년 후반을 기점으로 구 출원수가 점차 증가하는 경향을 보이고 있다. 1997년엔 31건으로 가장 많은 출원을 하였으며 이후 감소하는 경향을 보이고 있지만 감소 폭은 그리 크지 않으며 다수의 출원이 계속해서 이루어지고 있음을 알 수 있다.
 
 2) 국가별 특허 점유율
 
  마이크로 펌프에 대해 미국 내에 출원된 건들의 출원인별 국적의 분포 경향은 옆 그림과 같다. 그림에서 보면 국내 출원인이 전체 177건중 99 건으로 과반수이상을 차지하고 있다. 외국 출원인의 국적 비율을 살펴 보면 일본이 23건으로 가장 많은 출원을 하였으며, 다음으로 독일이 19 건, 아일랜드가 9건으로 많은 출원을 하였다. 그 다음으로는 대한민국, 대만, 이스라엘이 각각 4건씩으로 다출 원을 하였다.
 
 3) 출원인별 특허동향
 
  마이크로 펌프에 대하여 미국 내에 출원된 건 들의 출원인별 출원동향을 살펴보면 Eastman Kodak이 잉크젯 분야에 마이크로 펌프를 적용한 기술을 위주로 20건의 가장 많은 출원을 하였고, Westonbridge Internatio-nal이 9건으로 그 다음을 차지하였다.
 위 그림에서 3건 미만의 건을 출원한 출원인은 기타로 표시하였으며 그건수는 전체 건수의 과반수를 훨씬 초과함을 볼 수 있다. 이는 마이크로 펌프와 관련된 기술을 출원한 출원인 수가 매우 많다는 것을 의미한다고볼 수 있다.
5. 일본 특허동향
1) 연도별 특허동향
 
  마이크로 펌프에 대한 일본 내 출원된 건들의 연도별 출원수는 옆 그림과 같다. 1979년에 MATSUSHITA ELECTRIC 사에서 테스트 장비에 마이크로 펌프를 사용한 기술을 처음으로 출원한 이래 1980년대 중반까지는 출원수가 그리 많지 않았다. 그러다가 1980년 후반에 들어 출원수가 증가하기 시작하여 1990년에 정점을 이룬 후다시 감소추세로 돌아섰다가 1990년 후반 들어 다시 증가하는 추이를 보이고 있다.
 
 2) 국가별 특허 점유율
 
  마이크로펌프에 대해 일본 내에 출원된 건들의 출원인별 국적의 분포경 향은 옆 그림과 같다. 그림에서 보면 국내 출원인이 전체 195건 중 182건으로 압도적인 비율을 차지하고 있음을 알 수 있다. 외국 출원인의 국적 비율을 살펴보면 독일이 4건으로 가장 많은 비율을 차지하고 있으며, 다음으로 프랑스, 대한민국, 미국, 이탈리아, 스위스 순으로 다출원을 하였으나 그출원건수는 한국 및 미국에 비해 적음을 알 수 있다.
 
 3) 출원인별 특허동향
 
  마이크로 펌프에 대하여 일본 내에 출원된 건 들의 출원인별 출원동향을 살펴보면 SEIKO EPSON사가 29건으로 가장 많은 출원을 하였고, 다음으로 HONDA MOTOR, HITACHI, MATSUSHITA ELECTRIC, MINOLTA, MITSUBISHI, SEIKO INSTRUMENT등의 순으로 다출원을 하였다. 일본역시 3건 미만으로 출원한 기타의 비율이 과반수에 약간 못미치는 비율을 차지하고 있는 것으로 보아 마이크로 펌프에 관련된 기술을 출원한 출원인 수가 매우 많음을 알 수 있다.
6. 전체 특허동향 및 분석
1) 전체 특허동향
 
  한국, 미국, 일본의 연도별 출원수 추이를 보면 3개국 모두 최근 들어그 출원수가 증가하는 경향을 보이고 있다. 1980년대 중반까지는 3개국 모두 출원수가 많지는 않지만 미국에서 타국에 비해 많은 출원이 이루어진 것을 알수 있으며, 1980년대 후반 및 1990년대 중반까지는 일본에서 출원된 건수가 타국에 비해 많음을 알 수 있다. 그리고 1990년대 후반부터 2001년 까지는 다시 미국에서의 출원수가 일본에서의 출원수보다 많음을 알 수 있다. 한국의경우 전체 출원수는 미국이나 일본에 비해 적으나 최근의 증가추세가 높아 그 격차는 많이 줄어들고 있는 상황이다. 상기 그래프에서 2001년 이후에 출원되는 건수가 감소하는 이유는 아직 공개되지 않은 건이 나, 심사중인 건이 다수 존재하기 때문이다.
 
 2) 분석
 
  마이크로펌프의 한국, 미국, 일본에서의 특허출원동향은 전체 출원건수로 볼 때 일본, 미국, 한국의순으로 다수의 출원을 하였다. 한국, 미국, 일본 3개국 모두 1990년대 이후 특허출원수가 감소하는시기도 있었지만 대체로 꾸준히 증가하는 경향을 보이고 있으며, 어느 특정 출원인이 특허출원을 주도하는 것이 아니라 다수의 출원인에 의해 특허출원이 이루어지고 있는 것을 알 수 있다. 이는 마이크로펌프에 대한 기술이 아직 도입 시기에 있다는 것을 의미한다고 볼 수 있다.
  상기 3국 중 가장 많은 특허를 출원하고 있는 일본의 경우를 분석해보면 자국 출원에 치중되어 있고, 미국 및 기타 해외 국가들의 일본 내의 출원이 매우 적게 나타나고 있다. 그리고 1990년대 국가 프로젝 트로 추진한 마이크로머신 연구개발사업의 결과에 따라 가공 및 생산기술분야와 관련된 마이크로 펌프 관련 특허출원이 증가하는 현상을 보이고 있다. 미국의 경우는 자국 출원인 뿐만 아니라 일본이나 기타 유럽국가 들의 출원이 다수 존재하고 있으며 1997년에 Eastman Kodak사가 마이크로 펌프를 이용한 잉크젯 분야의 기술에 관하여 집중적으로 출원을 함으로써 연도별 출원경향에서 그 해에 최고 정점을 보이고 있다. 상기 일본과 미국에 비해 전반적으로 커다란 기술격차를 보이고 있는 국내 마이크로 펌프 기술에 대한 출원을 분석해보면, 미국이나 일본에 비해 자국 출원의 비율이 작고, 외국 출원의 비율이큰 경향을 보이고 있으며, 최근 MEMS기술의 확산과 생체의학 분야의 수요증가에 따라 출원수가 점차 증가하는 경향을 보이고 있다.
결 론
지금까지 마이크로 유체시스템의 핵심부품인 마이크로 펌프에 대한 한국, 미국, 일본 내 특허출원동향을 살펴보았다.
  화학분석 분야, 생체의학 분야, 가공 및 생산기술 분야, 잉크젯 프린터 분야 등에서의 수요증 가와 MEMS기술의 발전에 따라 마이크로 유체시스템에 대한 연구개발이 국제적으로 매우 활발히 전개 되고 있는 추세이고 결과적으로 마이크로 유체시스템의 핵심부품이라 할 수 있는 마이크로 펌프에 대한 특허 출원은 계속 증가하고 있는 상황이다.
  국내에서도 일부 대학과 정부출연기관, 기업연구소에서도 이러한 선진국의 기술발전 추세에 따라 마이크로 유체역학연구와 기기소자 개발연구에 많은 관심을 보이고 있으며, 정부 및 기업차원에서 적극 적인 지원이 이루어진다면 빠른 기간 내에 선진국과 경쟁 가능한 기술수준까지 발전할 것으로 판단되며, 국내 에서의 특허 출원 또한 현재의 추세보다 훨씬 빠르게 늘어날 것으로 전망된다.

 
TAG :  마이크로펌프  특허동향  한국특허정보원
 
 
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