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해상풍력 관련 특허, 최근 5년간 트렌드 분석

해상풍력 특허의 최근 5년 트렌드를 한눈에: 부유식 기초 급부상, 설치·운송 고도화, 직구동 구동계와 소재 이슈, 해상풍력-수전해·저장 연계 확대로 요약했습니다. 중국 52% 등 출원 지형과 국제출원 비중까지 2025년 기준 공식 자료로 정리.
조바기
조바기0 mins read

서론

해상풍력은 대형화·심해화·수소 연계라는 세 축을 중심으로 기술 혁신이 빠르게 전개되고 있다. 그 변화는 특허 데이터에 가장 먼저, 그리고 가장 선명하게 반영된다. 2020~2024년의 흐름을 살피면, 부유식 기초의 급부상, 설치·운송 장비의 고도화, 대형 발전기 구동계의 직구동 편향, 해상풍력-수전해 결합과 저장 연계의 확장이라는 네 갈래가 핵심으로 도출된다. 본 글은 EPO·IRENA 공동 「Offshore wind energy: Patent insight report(2023)」와 2024년 WIPO 「World Intellectual Property Indicators(WIPI)」, 미국 DOE의 2024 「Offshore Wind Market Report」 등 공신력 있는 자료를 근거로 최근 5년 특허 동향을 정리한다. 수치·사실은 2025년 현재 공개 문헌에 기초한다. EPO Link+1세계지식재산기구The Department of Energy's Energy.gov

본론

1) 출원 규모와 주도국: 중국의 ‘양적 우위’와 국제출원의 비중

EPO·IRENA 보고서는 2002-2022년 해상풍력 관련 특허패밀리(IPF)가 약 1만7천 건에 다라면, 최근 국면(2018-2022)에 재성장(re-growth)이 뚜렷했다고 정리한다. 특히 중국이 전체 특허패밀리의 52%로 최대 출원국이며, 한국(6%), 독일(5%), 일본(5%), 미국(4%), 덴마크(4%)가 뒤를 잇는다. 전체의 27%가 국제특허패밀리(복수 관할 출원)이며, 유럽과 미국의 IPF 중 국제출원 비중이 상대적으로 높게 나타났다. 2017년 이후 중국 출원의 피인용이 빠르게 늘어 품질 지표도 개선되는 추세로 제시된다. 글로벌 차원에서 2023년 특허출원 총량은 사상 최대(3.55백만 건)로 증가해 에너지 전환 분야의 R&D 투자 탄력성을 뒷받침한다. EPO Link 세계지식재산기구+1

2) 기술축 A—부유식 기초: ‘심해화’의 특허 집중

가장 눈에 띄는 변화는 부유식(floating) 기초의 비중 확대다. 보고서는 2022년 기준 기초 관련 특허에서 부유식이 80%를 차지하며, 전체 해상풍력 IPF 관점에서도 부유식 기초가 49%로 선두라고 요약한다. 2018~2022년 동안 부유식 관련 출원이 가파르게 늘었고, 고정식도 여전히 증가(동기간 50%↑)했지만 상대적 무게추는 분명히 부유식으로 이동했다. 이는 수심 50m 이상 원해 입지로의 확장과 함께, 계류·동적케이블·플랫폼 안정화 알고리즘 등 주변 하위기술 특허까지 연쇄적으로 늘어난 결과다. EPO Link+2EPO Link+2

실무 메모

  • 초기 컨셉 단계부터 플로팅 타입(스파/세미섭머시블/바지선형) 별 고유 리스크와 표준 분류(IPC/ CPC)를 맵핑하면 누락 탐색이 쉬워진다.

  • 계류(Mooring)×동적 전력케이블×설치선박을 하나의 묶음으로 보고 교차회피설계를 준비하면 FTO 검토 효율이 높다.

3) 기술축 B—설치·운송: 해상 시공 체인의 고도화

대형화(로터 직경·허브높이 상승)와 심해화는 설치선박·크레인·리프팅 시스템·자세제어(DP)·해상운송 최적화 기술의 출원 급증으로 이어졌다. 보고서의 연도별 그래프에서는 2018년 이후 설치·운송 분야의 출원이 증가하며, 최근 연도는 아직 심사 진행 중인 건이 많아 허가율 곡선이 낮게 보일 뿐 누적은 확대 추세다. 이 부문은 프로젝트 공정의 병목을 해소하는 직접 수단인 만큼, 장비 제작사와 EPC업체가 특허 전략의 전면에 서는 경향이 강하다. EPO Link

실무 메모

  • 리프팅 어태치먼트, 블레이드 인스톨러, 터빈 일체식 리프팅 등 장비·공정 특허는 실제 시공 매뉴얼과 링크되므로, 작업 허용풍속/파고 조건을 청구항에 반영하는 방식이 자주 보인다.

  • 해상교통·항만 인프라와 맞물리는 프리어셈블리·모듈화 청구항도 늘고 있다.

4) 기술축 C—구동계: 직구동(PMSG) 편향과 희토류 이슈

구동계에서는 직구동(gearless) 영구자석 동기발전기(PMSG)의 우세가 유지된다. 2002~2022년 동안 PMSG·DFIG·SCIG 관련 특허는 모두 증가했으나, 해상 적용에서는 PMSG가 지배적이며, 덴마크·독일·미국 선도기업의 직구동 편향이 두드러진다. 다만 PMSG 확산은 네오디뮴·디스프로슘 등 희토류 수급 리스크와 직결돼, 재료 대체·저희토류·자기회로 설계 최적화 특허가 병행 확대되고 있다. 보고서는 2018년 기준 유럽 해상풍력의 ‘거의 전부’가 영구자석 발전기를 채택했다고 정리한다. EPO Link

실무 메모

  • 희토류 감축형 PMSG, 하이브리드 자석 설계, 코그잉 토크 저감 알고리즘 등은 동향 민감도가 높다. 소재·제조 공정 청구항과 시스템 청구항을 분리해 포트폴리오를 구성하면 방어력이 높다.

5) 기술축 D—수소·저장 연계: 수전해 동시 배치가 가속

해상풍력과 수전해(전해조) 결합은 20202021년 사이 관련 IPF가 2배로 증가했다. 2019-2022년 4년 동안 해상풍력-저장 연계 특허는 약 4배 확대되었다는 분석도 제시된다. 발전변동성 대응과 부하율 제고, 전력망 제약 회피를 위한 해상 변전소-수전해-저장 통합 설계가 핵심 테마이며, 배치 위치(해상/육상), 담수화·산소처리, 안전·검사체계까지 청구항 범위가 넓게 설정된다. 2023~2024년 미국 DOE의 시장 보고서에서도 대규모 파이프라인 확대가 확인되는데, 이는 관련 특허 수요의 기반이 된다(단, 특허량 자체는 별도 통계). EPO LinkThe Department of Energy's Energy.gov

실무 메모

  • 전해조 타입(PEM/알칼라인), 간헐운전/콜드스타트, 해수 직접분해 회피 설계(부식·스케일링) 등 서브토픽을 분리해 모듈 특허를 설계하면 라이선스 전략이 명확해진다.

6) 출원 주체·협력 구조: 기업 중심·국제공동 출원의 확대

2002-2022년 IPF의 64%는 기업이 보유하며, 2017-2021년 기업 주도의 출원이 209건에서 366건으로 크게 늘었다. 프랑스는 국제공동 출원 규모가 가장 크고, 미국은 24개국과의 협력 네트워크가 가장 다양하다. 2017년 이후 중국 출원의 피인용 증가로 품질 지표가 개선되는 점도 특징이다. 이는 해상풍력 가치사슬 전반의 크로스 라이선스 필요성과 글로벌 조달의존도를 반영한다. EPO Link

7) 시장 맥락: 설치·파이프라인 증대와 특허 수요의 상관

2023년 말 기준 전 세계 운영·개발 단계 해상풍력 프로젝트가 300건을 넘고, 파이프라인은 지속 확대 중이다. 설치비와 조달비의 변동성이 존재하지만(물가·원자재), 프로젝트 파이프라인의 성장세는 설계·설치·운영 전 영역에서의 특허 수요를 견인한다. 다만 시장 변수=특허량 증가로 단순 환원할 수는 없어, 분야별(기초·케이블·HSE·디지털 O&M)로 쪼갠 읽기가 필요하다. The Department of Energy's Energy.gov

정리 요약

  • 부유식 기초: 2022년 기초 특허의 80%가 부유식, 전체 IPF 기준 49%로 최다. 심해화·원해화가 핵심 동인. EPO Link

  • 설치·운송: 대형화에 따른 장비·리프팅·DP 제어 특허가 2018년 이후 꾸준 확대. EPO Link

  • 구동계: PMSG 중심의 직구동 편향 지속, 희토류 저감·대체 소재 특허 부상. EPO Link

  • 수소·저장: 풍력+전해조 결합 IPF가 2020→2021년에 2배↑, 4년간 저장 연계 약 4배↑. EPO Link

  • 주도국·품질: 중국 52%로 최대, 국제출원 27%, 2017년 이후 중국 출원 피인용 증가. EPO Link

  • 거시지표: 2023년 전세계 특허출원 사상 최대로 혁신 탄력성 유지. 세계지식재산기구

관련 질문 및 답변(FAQ)

Q1. 최근 5년간 ‘가장 빠르게’ 늘어난 세부 분야는?

A. 부유식 기초와 해상 시공(설치·운송) 군이 가장 뚜렷하다. 특히 부유식은 2022년 기초 특허의 80%를 점했다. EPO Link

Q2. 수소 연계 특허는 실제로 증가했나?

A. 보고서는 2020→2021년 해상풍력+전해조 IPF가 2배 증가했고, 저장 연계는 최근 4년간 약 4배 성장했다고 명시한다. EPO Link

Q3. 어느 국가가 특허를 주도하나?

A. 2002~2022년 누적 기준 중국이 52%로 1위이며, 한국 6%, 독일 5%, 일본 5%, 미국 4% 순이다. 국제출원 비중은 27%. EPO Link

Q4. 구동계는 왜 직구동이 강세인가?

A. 해상 O&M 비용을 줄이고 신뢰성을 높이기 위한 선택으로, 영구자석 기반 PMSG의 채택이 높다. 다만 희토류 의존성 대응 특허가 병행된다. EPO Link

Q5. 시장 확대가 특허 증가로 직결되나?

A. 상관은 있으나 분야별로 다르게 반영된다. 미국 DOE의 2024년 보고서에서 프로젝트 파이프라인 확대가 확인되지만, 특허량은 개별 기술영역의 문제 해결 필요도에 좌우된다. The Department of Energy's Energy.gov

마무리

최근 5년의 해상풍력 특허 트렌드는 부유식 중심의 심해화, 시공 체인의 자동화·고도화, 직구동 구동계의 정착과 소재 리스크 대응, 수소·저장 연계의 본격화로 압축된다. 실무적으로는 (1) 부유식×계류×동적케이블의 교차영역, (2) 설치 장비·공정의 안전·가용도 지표, (3) PMSG의 희토류 저감 기술, (4) 전해조 운전·안전·검사체계 등 네 묶음을 우선 트래킹 포인트로 삼아 특허맵을 업데이트하는 것이 효과적이다.
여러분은 어떤 서브도메인에서 특허 경쟁이 가장 치열하다고 보시나요? 현장에서 느낀 사례나 분석 팁을 댓글로 나눠주세요!

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