안녕하세요, 양자 기술의 특허 전문가, 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소입니다.
이번 시간에는 양자 기술의 중점기술분야 중 두번재로 '양자통신' 분야의 특허동향에 대해서 살펴보고자 합니다. 이번에 사용되는 특허 분석자료들은 지난 '양자컴퓨팅'에서의 칼럼과 마찬가지로 2023년 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소가 수행한 "국가전략기술 양자 분야 특화 IP R&D 과제 보고서"를 기초로 일부 재가공 및 재작성되었습니다.
먼저, 양자통신에 대한 특허동향을 살펴보기에 앞서서, 양자통신은 어떠한 기술을 의미하는지 알아보겠습니다.
1. 양자통신의 의미 및 세부기술
국가전략기술의 중점기술 분류에 따르면, 양자통신은 양자의 얽힘 특성을 활용하여 송신 및 수신 전송 구간의 보안 수준을 향상시킬 수 있는 기술을 의미합니다. 구체적으로, 양자통신은 데이터의 전송과정에서 광학계의 손실을 방지하고, 단일광자 검출기의 검출 효율로 인한 큐비트의 손실을 방지하며, 양자신호의 효율적인 전달을 위해 증폭기/중계기 설계 등을 하는 기술분야를 통칭합니다. 양자통신은 우리나라에서 대기업 통신사들이 이미 많이 기술개발을 해왔고 실제 서비스로도 제공되고 있습니다.
이러한 양자통신은 다시 세부기술분야로 아래와 같이 분류될 수 있습니다. 각각의 세부기술명 옆에 두자리의 영문자는 추후 특허분석에서 기술분류를 간단하게 표기하기 위한 분류체계이므로, 아래의 데이터들에서 참고해주시기 바랍니다.
| 중점기술 | 세부기술 | 세부기술 설명 |
| 양자통신 | 유무선 양자암호 및 QKD(BA) | - 양자 통신을 하기 위해, 양자 정보를 암호화하거나 키를 분배하는 기술 - 양자 컴퓨팅을 통해 기존 암호화된 정보를 빠르게 복호화할 수 있는데, 이에 대한 방어수단으로 급격히 성장하고 있는 분야이며, 이미 상용화가 이루어지고 있음 - 또한 양자통신에서 암호화 및 키 분배 단계는 양자 전송, 위성양자통신 및 양자 인터넷 등과 명확히 구별됨 - (세부기술종류) 난수 발생기, QKD(양자 키 분배)(연속변수 기반 QKD, 얽힘 기반 QKD, 고정형 또는 이동형 무선 QKD 등), PQC(양자내성암호), 비밀분산(Secret Sharing), 양자 인증/서명, 양자암호화 프로토콜, 오류 보정 |
| 양자전송, 네트워크 위성양자통신(BB) | - 양자 정보 전송 기술 또는 양자 네트워크를 구축하기 위해 위성을 이용한 양자 통신 기술 - 다자간 또는 장거리 양자통신을 실현하기 위한 기술로, 암호화 및 키 분배 관련 기술과 명확히 구분됨 - (세부기술종류) 다자간 양자통신, 양자 위성통신, 양자 인터페이스(양자 얽힘 및 양자정보 교환), 양자 중계 기술(다중 노드간 양자 얽힘 분배 및 얽힘 교환), 양자 컴퓨팅 서비스에 사용되는 클라우드 또는 플랫폼 기술, 양자 전송과 관련된 스위치, 라우팅 또는 재전송 기술, 양자상태 저장(양자 메모리) 기술 |
| 양자통신용 소재·소자(BC) | - 양자 정보를 전송 또는 조작하는데 사용되는 소재 또는 소자에 대한 기술 - 양자통신을 하기 위해 신호를 생성, 측정 또는 전송하는 소재 또는 소자에 대한 특허를 분류하기 위함 - 또한, 양자통신을 위해 광자를 생성하는 기술은 양자센싱에서 광자를 센싱하거나 양자현상을 측정하는 기술과 구별됨 - (세부기술종류) 양자 간섭계, 단일 광원 또는 얽힘 광원 소스 |
2. 양자통신 특허 검색
저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소는 양자통신 기술분야의 특허들을 검색하고 분석하기 위해서 앞서 사용했던 기술적 키워드 및 IPC 분류 키워드들을 활용하였습니다. 특히, 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소는 양자통신 기술을 스터디하여, 최적의 기술적 키워드 및 IPC 분류를 추출하고자 하였습니다. 또한, 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소는 상술한 양자통신의 세부기술분야별로 기술적 키워드 및 IPC 분류 키워드들을 조금씩 변경하여 특허 raw data 및 유효 데이터를 추출하였습니다.
1) 기술적 키워드
일단 기술적 키워드로는 '양자', '통신', '네트워크'가 반드시 포함되어야 할 것입니다. 특허 검색을 위해서는 이러한 기술적 키워드의 유사어, 유의어를 모두 포함하고 영문으로도 검색될 수 있도록 영어 키워드들도 추가해줍니다. 특히, 양자통신의 세부기술분야들을 살펴보면, 각 분야별로 기술적 특징을 나타내는 키워드가 명확하게 차이가 나는 부분이 있습니다. 이를 위해 양자통신의 세부기술분야별로 추가적인 기술적 키워드를 조합하여 검색식을 작성하였습니다.
2) IPC 분류 키워드
기본적인 기술적 키워드인 '양자', '통신', '네트워크'를 기초로 IPC분류 또는 CPC분류를 검색하면 다음과 같이 양자통신과 관련된 IPC/CPC분류가 아래와 같이 검색됩니다.
이를 기초로 4가지 세부기술에 대한 IPC/CPC분류를 정리하면 다음과 같습니다.
| 세부기술분야 | IPC분류 | CPC분류 |
| 유무선 양자암호 및 QKD(BA) | H04L-009 | H04L-0009 |
| 양자전송, 네트워크 위성양자통신(BB) | H04B-010 Z01T G06N-010 | H04B-0010 Z01T G06N-0010 |
| 양자통신용 소재·소자(BC) | G06N-010 H01 H03 H04 H05 H10 H99
not H04N | G06N-0010 H01 H03 H04 H05 H10 H99
not H04N |
3) 기간 설정
최근 특허 및 연구개발 방향에 맞는 분석을 제공하기 위해, 특허의 검색 및 분석 대상을 2010년부터 2023년 8월까지로 설정하였습니다.
4) 국가 설정
대부분의 특허는 IP5(한국, 미국, 중국, 일본, 유럽)에서 많이 출원되고 등록되고 있으므로, IP5 국가들을 중심으로 독일(DE), 대만(TW), 프랑스(FR), 러시아(RU), 영국(GB), 캐나다(CA), 오스트레일리아(AU), 이탈리아(IT), 인도(IN)의 특허 검색을 수행하였습니다.
이렇게 양자통신과 관련된 특허들을 검색한 결과는 다음과 같습니다.
3. 양자통신 유효특허 분석
| 세부기술분야 | 특허 Raw data 수(건) | 유효특허 수(건) |
| 유무선 양자암호 및 QKD(BA) | 3,661 | 2,435 |
| 양자전송, 네트워크 위성양자통신(BB) | 3,787 | 1,619 |
| 양자통신용 소재·소자(BC) | 3,059 | 1,133 |
위의 양자통신 관련 특허의 raw data는 양자컴퓨팅 관련 특허와 마찬가지로 노이즈가 포함되어 있을 수 있으므로, IPC/CPC분류를 참조하여 1차적으로 유효특허를 선별하였고, 이후 특허가 중요 기술 키워드를 포함하였는지를 기준으로 2차 유효특허를 선별하였습니다. 최종적으로, 시장 및 산업 현황을 통해 확보된 경쟁사/선도사가 주요 출원인이나 권리자로 보유하고 있는 특허가 포함되어 있는지를 검증하여 최종 유효특허를 확정하였습니다.
아래는 양자통신의 세부기술분야별로 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소가 추출한 유효특허들을 기초로 한 통계 데이터입니다.
1) 유무선 양자암호 및 QKD(BA) 기술분야의 유효특허 통계
2) 양자전송, 네트워크 위성양자통신(BB) 기술분야의 유효특허 통계
3) 양자통신용 소재·소자(BC) 기술분야의 유효특허 통계
4) 전체 국가별 출원건수 및 비율
전체적으로 양자통신 관련 특허 출원 건수는 중국은 64.5%를 차지하고 있으며, 미국은 14.9%, 한국은 5.3%를 차지하고 있습니다. 양자통신 관련한 특허는 중국이 압도적으로 많이 출원하고 있고, 우리나라도 일본과 비슷하게 출원하고 있으며 유럽보다는 출원건수가 많습니다. 대체로 중국 특허들은 무분별한 출원으로 기술적 의미가 적거나 노이즈인 경우가 많으므로, 양자통신의 세부기술분야별로 중국의 기술들을 좀더 자세하게 분석하고자 하는 경우에는 타 국가로 진입한 중국 특허들만을 한정하여 심층분석을 수행해볼 수 있습니다.
또한, 위의 표를 참조하면, 다른 세부기술분야들에 비해 유무선 양자암호 및 QKD(BA) 기술분야에서 많은 특허들이 창출되고 있고, 그만큼 해당 기술분야의 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다는 것을 확인할 수 있습니다.
5) 유효특허 통계
양자컴퓨팅 분야와는 사뭇 다르게, 양자통신 분야에서는 중국의 특허 출원이 압도적으로 많고, 상위 10개 주요 플레이어들도 양자컴퓨팅 분야와는 많이 차이가 있습니다. 특이한 점은, 상위 10대 플레이어들 중에 '채령'이라는 한국 출원인이 포함되어 있다는 사실입니다. 특히, 양자통신 분야에서는 한국의 특허출원이 활발하게 이루어지고 있으며, 통신 3사인 SKT, KT, LG U+가 주요 플레이어로 존재합니다. 다만, 양자통신 분야의 국내 특허 출원은 통신3사 이외에는 대부분 출연연이나 대학교의 특허출원이 대부분을 차지하고 있습니다.
6) 시사점
양자통신 분야에서는 중국이 선도적으로 활발하게 기술개발이 이루어지고 있다고 유추해볼 수 있습니다. 우리나라는 중국, 미국에 비해 양자통신 분야에서 특허출원의 비율이 높지는 않으나, 나머지 양자 기술 분야에 비해서는 우리나라의 기술력이 상당한 수준에 올라와 있다고 판단할 수 있습니다.
특히, 우리나라에서는 통신3사를 주축으로 양자통신 분야에서 상당한 기간 동안 투자하여 기술개발이 이루어지고 있고, 출연연 및 대학교에서도 중점적으로 연구가 이루어지고 있으므로, 산·학·연이 공동으로 양자통신 분야에 투자를 한다면 세계적으로 선도할 수 있는 기술력을 확보할 수 있을 것으로 판단됩니다.
특히, 앞으로는 UAM, 드론, 자율주행차량에 양자암호통신을 적용하는 기술 등 양자통신이 적용될 수 있는 기술분야가 점차 확대될 것이고 그 중요성도 높아지고 있으므로, 우리나라에서는 이러한 기술들의 성장 가능성을 파악하여, 전세계적으로 우위를 점할 수 있는 기술력을 확보하는데 초점을 맞춰야 할 것으로 생각됩니다.
다음 시간에는 마지막으로 '양자' 기술 중 '양자센서'분야의 특허동향을 분석하고 살펴보도록 하겠습니다.
많은 관심 부탁드리며, 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소는 양자 기술 이외에도 반도체, 디스플레이, 인공지능 등 다른 12대 국가전략기술의 특허 대한 풍부한 경험을 보유하고 있으므로, 궁금하신 내용이 있으시면 언제든지 연락(mail@ipuone.com)주시기 바랍니다.
감사합니다.
안녕하세요, 양자 기술의 특허 전문가, 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소입니다.
이번 시간에는 양자 기술의 중점기술분야 중 두번재로 '양자통신' 분야의 특허동향에 대해서 살펴보고자 합니다. 이번에 사용되는 특허 분석자료들은 지난 '양자컴퓨팅'에서의 칼럼과 마찬가지로 2023년 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소가 수행한 "국가전략기술 양자 분야 특화 IP R&D 과제 보고서"를 기초로 일부 재가공 및 재작성되었습니다.
먼저, 양자통신에 대한 특허동향을 살펴보기에 앞서서, 양자통신은 어떠한 기술을 의미하는지 알아보겠습니다.
1. 양자통신의 의미 및 세부기술
국가전략기술의 중점기술 분류에 따르면, 양자통신은 양자의 얽힘 특성을 활용하여 송신 및 수신 전송 구간의 보안 수준을 향상시킬 수 있는 기술을 의미합니다. 구체적으로, 양자통신은 데이터의 전송과정에서 광학계의 손실을 방지하고, 단일광자 검출기의 검출 효율로 인한 큐비트의 손실을 방지하며, 양자신호의 효율적인 전달을 위해 증폭기/중계기 설계 등을 하는 기술분야를 통칭합니다. 양자통신은 우리나라에서 대기업 통신사들이 이미 많이 기술개발을 해왔고 실제 서비스로도 제공되고 있습니다.
이러한 양자통신은 다시 세부기술분야로 아래와 같이 분류될 수 있습니다. 각각의 세부기술명 옆에 두자리의 영문자는 추후 특허분석에서 기술분류를 간단하게 표기하기 위한 분류체계이므로, 아래의 데이터들에서 참고해주시기 바랍니다.
- 양자 통신을 하기 위해, 양자 정보를 암호화하거나 키를 분배하는 기술
- 양자 컴퓨팅을 통해 기존 암호화된 정보를 빠르게 복호화할 수 있는데, 이에 대한 방어수단으로 급격히 성장하고 있는 분야이며, 이미 상용화가 이루어지고 있음
- 또한 양자통신에서 암호화 및 키 분배 단계는 양자 전송, 위성양자통신 및 양자 인터넷 등과 명확히 구별됨
- (세부기술종류) 난수 발생기, QKD(양자 키 분배)(연속변수 기반 QKD, 얽힘 기반 QKD, 고정형 또는 이동형 무선 QKD 등), PQC(양자내성암호), 비밀분산(Secret Sharing), 양자 인증/서명, 양자암호화 프로토콜, 오류 보정
- 양자 정보 전송 기술 또는 양자 네트워크를 구축하기 위해 위성을 이용한 양자 통신 기술
- 다자간 또는 장거리 양자통신을 실현하기 위한 기술로, 암호화 및 키 분배 관련 기술과 명확히 구분됨
- (세부기술종류) 다자간 양자통신, 양자 위성통신, 양자 인터페이스(양자 얽힘 및 양자정보 교환), 양자 중계 기술(다중 노드간 양자 얽힘 분배 및 얽힘 교환), 양자 컴퓨팅 서비스에 사용되는 클라우드 또는 플랫폼 기술, 양자 전송과 관련된 스위치, 라우팅 또는 재전송 기술, 양자상태 저장(양자 메모리) 기술
- 양자 정보를 전송 또는 조작하는데 사용되는 소재 또는 소자에 대한 기술
- 양자통신을 하기 위해 신호를 생성, 측정 또는 전송하는 소재 또는 소자에 대한 특허를 분류하기 위함
- 또한, 양자통신을 위해 광자를 생성하는 기술은 양자센싱에서 광자를 센싱하거나 양자현상을 측정하는 기술과 구별됨
- (세부기술종류) 양자 간섭계, 단일 광원 또는 얽힘 광원 소스
2. 양자통신 특허 검색
저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소는 양자통신 기술분야의 특허들을 검색하고 분석하기 위해서 앞서 사용했던 기술적 키워드 및 IPC 분류 키워드들을 활용하였습니다. 특히, 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소는 양자통신 기술을 스터디하여, 최적의 기술적 키워드 및 IPC 분류를 추출하고자 하였습니다. 또한, 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소는 상술한 양자통신의 세부기술분야별로 기술적 키워드 및 IPC 분류 키워드들을 조금씩 변경하여 특허 raw data 및 유효 데이터를 추출하였습니다.
1) 기술적 키워드
일단 기술적 키워드로는 '양자', '통신', '네트워크'가 반드시 포함되어야 할 것입니다. 특허 검색을 위해서는 이러한 기술적 키워드의 유사어, 유의어를 모두 포함하고 영문으로도 검색될 수 있도록 영어 키워드들도 추가해줍니다. 특히, 양자통신의 세부기술분야들을 살펴보면, 각 분야별로 기술적 특징을 나타내는 키워드가 명확하게 차이가 나는 부분이 있습니다. 이를 위해 양자통신의 세부기술분야별로 추가적인 기술적 키워드를 조합하여 검색식을 작성하였습니다.
2) IPC 분류 키워드
기본적인 기술적 키워드인 '양자', '통신', '네트워크'를 기초로 IPC분류 또는 CPC분류를 검색하면 다음과 같이 양자통신과 관련된 IPC/CPC분류가 아래와 같이 검색됩니다.
not H04N
not H04N
3) 기간 설정
최근 특허 및 연구개발 방향에 맞는 분석을 제공하기 위해, 특허의 검색 및 분석 대상을 2010년부터 2023년 8월까지로 설정하였습니다.
4) 국가 설정
대부분의 특허는 IP5(한국, 미국, 중국, 일본, 유럽)에서 많이 출원되고 등록되고 있으므로, IP5 국가들을 중심으로 독일(DE), 대만(TW), 프랑스(FR), 러시아(RU), 영국(GB), 캐나다(CA), 오스트레일리아(AU), 이탈리아(IT), 인도(IN)의 특허 검색을 수행하였습니다.
이렇게 양자통신과 관련된 특허들을 검색한 결과는 다음과 같습니다.
3. 양자통신 유효특허 분석
위의 양자통신 관련 특허의 raw data는 양자컴퓨팅 관련 특허와 마찬가지로 노이즈가 포함되어 있을 수 있으므로, IPC/CPC분류를 참조하여 1차적으로 유효특허를 선별하였고, 이후 특허가 중요 기술 키워드를 포함하였는지를 기준으로 2차 유효특허를 선별하였습니다. 최종적으로, 시장 및 산업 현황을 통해 확보된 경쟁사/선도사가 주요 출원인이나 권리자로 보유하고 있는 특허가 포함되어 있는지를 검증하여 최종 유효특허를 확정하였습니다.
아래는 양자통신의 세부기술분야별로 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소가 추출한 유효특허들을 기초로 한 통계 데이터입니다.
1) 유무선 양자암호 및 QKD(BA) 기술분야의 유효특허 통계
2) 양자전송, 네트워크 위성양자통신(BB) 기술분야의 유효특허 통계
3) 양자통신용 소재·소자(BC) 기술분야의 유효특허 통계
4) 전체 국가별 출원건수 및 비율
전체적으로 양자통신 관련 특허 출원 건수는 중국은 64.5%를 차지하고 있으며, 미국은 14.9%, 한국은 5.3%를 차지하고 있습니다. 양자통신 관련한 특허는 중국이 압도적으로 많이 출원하고 있고, 우리나라도 일본과 비슷하게 출원하고 있으며 유럽보다는 출원건수가 많습니다. 대체로 중국 특허들은 무분별한 출원으로 기술적 의미가 적거나 노이즈인 경우가 많으므로, 양자통신의 세부기술분야별로 중국의 기술들을 좀더 자세하게 분석하고자 하는 경우에는 타 국가로 진입한 중국 특허들만을 한정하여 심층분석을 수행해볼 수 있습니다.
또한, 위의 표를 참조하면, 다른 세부기술분야들에 비해 유무선 양자암호 및 QKD(BA) 기술분야에서 많은 특허들이 창출되고 있고, 그만큼 해당 기술분야의 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다는 것을 확인할 수 있습니다.
5) 유효특허 통계
양자컴퓨팅 분야와는 사뭇 다르게, 양자통신 분야에서는 중국의 특허 출원이 압도적으로 많고, 상위 10개 주요 플레이어들도 양자컴퓨팅 분야와는 많이 차이가 있습니다. 특이한 점은, 상위 10대 플레이어들 중에 '채령'이라는 한국 출원인이 포함되어 있다는 사실입니다. 특히, 양자통신 분야에서는 한국의 특허출원이 활발하게 이루어지고 있으며, 통신 3사인 SKT, KT, LG U+가 주요 플레이어로 존재합니다. 다만, 양자통신 분야의 국내 특허 출원은 통신3사 이외에는 대부분 출연연이나 대학교의 특허출원이 대부분을 차지하고 있습니다.
6) 시사점
양자통신 분야에서는 중국이 선도적으로 활발하게 기술개발이 이루어지고 있다고 유추해볼 수 있습니다. 우리나라는 중국, 미국에 비해 양자통신 분야에서 특허출원의 비율이 높지는 않으나, 나머지 양자 기술 분야에 비해서는 우리나라의 기술력이 상당한 수준에 올라와 있다고 판단할 수 있습니다.
특히, 우리나라에서는 통신3사를 주축으로 양자통신 분야에서 상당한 기간 동안 투자하여 기술개발이 이루어지고 있고, 출연연 및 대학교에서도 중점적으로 연구가 이루어지고 있으므로, 산·학·연이 공동으로 양자통신 분야에 투자를 한다면 세계적으로 선도할 수 있는 기술력을 확보할 수 있을 것으로 판단됩니다.
특히, 앞으로는 UAM, 드론, 자율주행차량에 양자암호통신을 적용하는 기술 등 양자통신이 적용될 수 있는 기술분야가 점차 확대될 것이고 그 중요성도 높아지고 있으므로, 우리나라에서는 이러한 기술들의 성장 가능성을 파악하여, 전세계적으로 우위를 점할 수 있는 기술력을 확보하는데 초점을 맞춰야 할 것으로 생각됩니다.
다음 시간에는 마지막으로 '양자' 기술 중 '양자센서'분야의 특허동향을 분석하고 살펴보도록 하겠습니다.
많은 관심 부탁드리며, 저희 유원IP그룹/유원국제특허법률사무소는 양자 기술 이외에도 반도체, 디스플레이, 인공지능 등 다른 12대 국가전략기술의 특허 대한 풍부한 경험을 보유하고 있으므로, 궁금하신 내용이 있으시면 언제든지 연락(mail@ipuone.com)주시기 바랍니다.
감사합니다.