C-V2X(Cellular V2X) 표준 특허 동향 분석

각 기술 분야별 특허 출원량의 증가 또는 감소를 분석하고 점유율을 추적하는 출원 동향 분석은 특정 기술 분야별 발전 방향을 이해해 나가는 과정이다. 이를 위해서는 C-V2X 기술과 관련하여 시계열에 따른 연도별 출원 동향과 릴리즈별 표준화 상황을 종합적으로 비교 분석해 볼 필요가 있다.

V2X 기술표준은 3GPP 표준화 기구에서 ’17년 3월 릴리즈14 LTE V2X 기술표준(Phase1: 교통안전 중심의 V2X 서비스 지원 LTE 기반 기술규격)을 시작으로, ’18년 6월 릴리즈15 LTE eV2X 기술표준(Phase2: 증진된 차량통신 서비스 지원 LTE V2X 진화 기술규격)이 발간되었다. 2020년 3월 NR V2X 기술표준(5G NR 무선기술 기반의 V2X 기술규격)이 발간되었고, ’22년 6월 NR eV2X(5G NR V2X 기술향상 기술규격)이 발간되었다. 앞에서 본 바와 같이 V2X 기술표준은 특정 시점에 한 번에 완성되지 않고 릴리즈를 달리 하면서 새로운 특징(feature)이 추가되고 또한, 무선접속방식이 LTE에서 시작하여 5G NR에서도 지원되도록 확장되는 방식으로 표준화 작업이 진행되었다. 일반적으로 3GPP와 같은 표준화에 참여하는 참가자(개별회사)들은 표준기술반영을 위한 기고문을 제출하기 전에 연구개발과정을 거쳐 미리 해당 표준기고와 관련되는 표준특허 출원을 진행하기 때문에 적어도 기고문 제출 이전에 기고문과 관련된 표준특허를 제출해야 하고, 해당 릴리즈가 완성되기 적어도 1년여 전에는 기술논의를 위한 기술회의가 실질적으로 마무리 되는 사정을 고려할 때, 표준특허는 발간되는 기술표준 시점보다 1-2년 전에 출원되는 것으로 파악된다. 예를 들면, 릴리즈14 V2X 표준은 ’17년 3월에 발간되었으므로 이보다 전인 ’15~’16년경에 이미 관련되는 표준특허들은 출원된 것으로 파악된다.

V2X 관련 연도별 출원 동향을 도시한 [그림 2]에서 살펴 볼 수 있듯이, V2X 기술표준 릴리즈14가 발간되는 ’17년 이전인 ’13~’16년 기간에 V2X와 관련된 의미 있는 출원 건수의 변동이 감지되고, 이후에 V2X 기술표준 릴리즈15에서부터 V2X 관련 기술논의가 가장 활발했을 것으로 파악되는 릴리즈16 관련 논의 시기인 ’20년에 출원 건수의 정점을 이루며 릴리즈17 논의 시점인 ’21년부터 출원 건수가 감소하는 것으로 파악되었다.(참고로 ’22~’23년은 특허 미공개 구간임)

Fig. 2.

IP5 V2X Global patent application trends and patent share

이러한 표준기술 논의 시점과 출원 건수의 변동으로 볼 때, V2X 관련하여 많은 업체들이 LTE eV2X와 NR V2X에 집중하여 표준특허를 출원한 것으로 파악되며 특히 NR V2X와 관련하여 자율주행 기술에 대한 연구와 투자에 집중하여 관련 기술표준을 선점하려는 노력을 보이고 있는 것을 확인할 수 있다. 참고로 V2X 관련 기술표준은 릴리즈17 이후에 추가적인 기술표준 제정은 중단되었으나, 향후 자율주행과 관련된 필요사항(Requirement) 등이 추가적으로 제시되면 기술논의가 새로이 시작될 수 있을 것으로 보인다.

앞에서 살펴본 C-V2X 기술과 관련된 출원 동향과 표준화 단계에 따른 특허 출원량을 제정된 기술표준 릴리즈별 특징을 종합적으로 살펴보면, 일반적으로 표준기술과 관련된 제안들을 포함하고 있는 기술기고가 활발해지는 워크아이템(WI, work item) 논의단계가 포함된 ’12~’16년 구간(P3)에 의미 있는 출원량 증가가 감지되고, 이후 LTE V2X 기술향상과 5G NR에 대한 V2X 기술표준 논의가 활발하게 진행되는 ’17~’21년 구간(P4)까지 급격하게 증가되어 최고치에 이른 것으로 파악되었다 [그림 3]. 따라서, V2X 관련하여 자율주행과 관련되는 표준기술 선점을 위하여 글로벌 기업들이 연구역량을 집중한 것을 시사하는 것으로 보여 관련 산업계에의 관심과 필요성이 요구되는 핵심적인 영역인 것으로 파악되었다. 또한, 향후 V2X 관련 표준특허 및 산업에서의 활용성이 높은 분야인 것으로 해석될 수 있다.

Fig. 3.

IP5 V2X Global patent application trends (per 5 years)

3GPP에서 진행된 V2X 관련 기술표준은 주로 사이드링크(전송단말과 수신단말 사이) 구간을 데이터 송수신을 위한 방식을 정의하고 있다. 예를 들면, 기존에 기지국과 단말사이의 데이터 송수신을 위한 채널들과 다른 사이드링크 구간에서 새로운 채널들이 정의되었고, 사이드링크 구간에서의 데이터 송수신을 위한 자원할당이나 이를 위한 시그널링 방식이나 피드백 방식과 같은 부분을 포함하고 있다. 따라서, V2X 특허 출원 건들은 사이드링크 구간에서의 새로운 채널들과 관련된 다양한 기술들을 포함하고 있다.

IP5를 통해 등록된 특허를 분석해보면, ’02년부터 ’23년까지 최근 21년간 IP5 누적 등록 특허량은 7,192건으로 조사되었고, ’16년부터 등록 건수 증가 추세를 보였으며, ’19년에는 114건이 등록되어 3자릿수로 등록 건이 증가되었고, ’22년에는 1,587건으로 대폭 확대되어 등록되었음을 확인하였다. 이는 ’17~’18년 V2X 관련 표준특허 출원 건이 폭증한 구간으로부터 특허실질 심사를 거쳐 등록이 완료되기까지의 일정 시간을 반영한 것으로 보인다 [그림 4]. 특히, 5G NR과 관련된 출원 건들이 등록되는 시기인 ’22~’24년에 등록 건의 수가 폭증한 것으로 보아 5G NR V2X를 이용한 자율주행 자동차 지원을 위한 표준특허가 상당히 많이 등록된 것으로 판단된다.

Fig. 4.

IP5 V2X Global patent registration trends and patent share

국적별 출원 점유율을 나타내는 [그림 5a]에 따르면, 중국 국적 출원인이 전체 출원의 31.5%를 출원하였고, 미국 국적 출원인이 28.8%를 출원하여 1, 2위를 점유하였고, 한국 국적 출원인은 21.5%의 출원으로 3위의 출원 점유율을 차지하였다. 중국은 기술 경쟁력을 평가하는 중요한 지표의 하나로서의 특허부분에서 적어도 양적으로는 이미 상당한 경쟁력을 확보한 것으로 파악된다.

Fig. 5.

Patent application share by nationality of applicants in major patent issuing countries

주요 발행국의 국적별 출원 점유율을 나타내는 [그림 5b]에 따르면, 한국 국적 출원인은 KIPO(한국 특허청)에서 약54%의 높은 점유율을 보이고, USPTO(미국 특허청)과 EPO(유럽 특허청)에 약 20% 이상의 높은 점유율을 차지하고 있다. 하지만, CNIPA(중국 특허청)과 JPO(일본 특허청)에는 10% 전후로 상대적으로 낮은 점유율을 보이고 있다. 미국 국적 출원인은 USPTO 39.1%를 비롯하여 나머지 주요국에 20~30%의 높은 점유율을 고르게 보이고 있는 것을 파악할 수 있디. 이는 미국 출원인들이 글로벌 기술 지배력을 확보하기 위한 전략의 일환으로 세계 시장에 특허 출원을 꾸준하게 진행하고 있음을 파악할 수 있다. 한편, 중국 국적 출원인이 CNIPA 54.5%의 출원 점유율을 차지하여 내수의 기반을 탄탄하게 하면서 다른 나머지 주요국에서도 20~30%의 높은 출원 점유율을 차지하며 출원을 진행 중에 있다.

미국과 중국은 자국에서의 높은 출원 점유율을 유지하여 향후 자율주행 자동차 시장이 활성화 되었을 경우 주요한 높은 기술 장벽을 구축하고 있는 것으로 파악되며, 자국 이외의 주요국에서도 일정 수준 이상의 출원 비중을 확보하여 향후 시장의 변화에 대비하고 있는 것으로 판단된다. 특히, 중국의 경우 국적별 출원 점유율에서 1위를 기록함과 동시에 주요국에서도 고른 출원 점유율을 보이고 있어, 미국에 도전하여 제조국에서 기술 선도국으로의 도약을 위한 노력이 진행 중인 것으로 파악된다.

주요 발행국의 등록 특허 점유율을 나타내는 [표 3]에 따르면, 주요 발행국의 점유율은 USPTO(44.2%), CNIPA(28.1%), JPO(8.5%), KIPO(7.5%), EPO(11.7%) 순으로, USPTO의 등록 특허 건수(3,177건)가 두 번째 점유율의 CNIPA(2,023건) 보다도 압도적인 우위를 점유하는 것으로 나타나, 글로벌 특허 기술 시장에서 미국의 영향력이 가장 큰 것을 확인할 수 있었고, 중국이 특허 기술 시장에서 약 진하고 있는 것을 확인할 수 있다.

Table 3.

Quantity and share of patents in major patent issuing countries

국적별 등록 점유율을 나타내는 [그림 6a]에 따르면, 중국 국적 출원인이 33.1%의 등록 특허 비중을 보여 높은 비중을 차지하였고, 한국 국적 출원인은 20%의 등록 점유율을 나타내고 있다. 한국 국적 출원인의 경우 KIPO 이외의 타국에서의 등록 특허을 많이 확보하여 글로벌 시장 진출을 위한 관심도를 반영하고 있는 것으로 파악된다.

Fig. 6

Ratio of domestic/foreign patents by issuing counties

발행국별 내/외국인 등록 특허 비중을 나타내는 [그림 6]에 따르면, CNIPA, KIPO, USPTO의 내국인 등록 특허 비율은 각각 69%, 58%, 45%를 차지하여, 자국 출원인이 높은 특허 장벽을 구축하고 있는 것을 예상할 수 있고, JPO 및 EPO는 외국인 점유율이 각각 75% 및 84%를 차지하여, 외국 기업은 주로 JPO와 EPO를 주요 시장으로 선정하고 있음을 확인할 수 있다.

출원인 국적별 출원량 및 점유율을 나타내는 [그림 5a]에 따르면, IP5 특허 출원의 31%를 중국 국적 출원인이 점유하고, 29%를 미국 출원인이 점유하고 있어, 출원 점유율 기준으로 양분하고 있는 것으로 파악된다. 따라서 중국이 V2X 관련 표준기술 분야에 기술개발 점유율을 높이고 있고, 이는 표준특허 출원에 상당한 투자를 진행하고 있는 것으로 파악된다.

연도별 출원인 국적별 점유율을 나타내는 [그림 7]에 따르면, ’17년 이후에 중국 국적 출원인의 출원 점유율이 급하게 상승하고 이후 ’18~’19년 이후에 미국 국적 출원인과 한국 국적 출원인의 출원이 동반 상승하는 모습을 보이고 있다. 따라서, 기존에 미국을 중심으로 표준특허 확보를 통한 기술 선도 국가로서의 지위에 중국이 도전하고 있는 모습을 확연히 파악할 수 있다. 하지만 ’17~’21년 출원 점유율에서 여전히 미국 국적 출원인의 출원 점유율 또한 견고한 상황임을 확인할 수 있었다. 이처럼 V2X 관련 표준기술 분야에서 미국과 중국 출원인이 점유율을 양분하고 있으며, 한국 출원인이 그 뒤를 따르고 있는 것으로 파악되었다.

Fig. 7.

Patent application volume and share by nationality of applicants

국적별 등록 점유율을 나타내는 [그림 6a]에 따르면, IP5 특허 등록의 33%를 중국 국적 출원인이 점유하고, 27%를 미국 국적 출원인이 점유하고 있어, 등록 점유율 역시 중국과 미국이 양분하고 있는 것으로 파악된다, 따라서 중국과 미국은 V2X 관련하여 높은 특허 장벽을 가지고 있을 것으로 파악된다.

연도별 출원인 국적별 등록 점유율을 나타내는 [그림 8]에 따르면, ’20년 이후에 중국, 미국, 한국 국적 출원인의 등록 점유율이 모두 유사하게 폭등하고 있는 것을 파악할 수 있다. 출원인의 등록 점유율 순위 역시 동일하게 유지되고 있는 것을 볼 수 있다. 결국 V2X와 관련된 출원인의 등록 점유율의 경우 중국이 선두를 유지하였고 한국 출원인의 등록 점유율 보다도 월등하게 많은 수준으로 평가되었다. 따라서 한국의 경우 향후 V2X와 관련된 시장 진입에 있어 중국의 높은 특허장벽으로 인하여 기술 주도권 확보에 위협이 될 수 있는 상황임을 예상할 수 있다.

Fig. 8.

Trends and share of patents by nationality of applicants

앞에서 살펴본 바와 같이, 이번 장에서는 V2X와 관련된 IP5에서의 특허 출원과 등록 특허에 대하여 정량적 지표의 시계열 분석을 통하여 V2X 기술과 관련된 특허 출원과 등록 동향의 특징을 분석하였다.

V2X 기술과 관련된 특허의 출원은 LTE V2X 기술향상과 5G NR에 대한 V2X 기술표준 논의가 진행되었던 ’17~’21년까지 급격하고 증가되고 이후 상기 V2X 출원 건들이 심사후 등록되는 과정을 거쳐 ’22~’24년에 등록 건의 수가 증가된 것으로 파악되었다. 발행국과 출원인에 대한 분석을 통하여 V2X 기술 관련하여 미국 특허 출원이 여전히 높은 수준이지만 중국내 출원과 중국 국적 출원인의 출원 점유율이 급격한 상승이 파악되었다. 이와 같은 상황을 고려해 볼 때 향후 V2X 기술을 활용한 자율주행 자동차 시장이 형성되어 활성화 되었을 때, V2X 관련 특허가 시장 진입을 위한 하나의 장벽으로 활용될 가능성이 있는 것으로 보인다.