휴머노이드 로봇 특허: 중국은 양(量), 미국은 질(質)

중국은 휴머노이드 로봇 분야에서 전 세계에서 가장 많은 특허를 보유하고 있지만, 미국의 특허는 질적으로 더 우수하다는 평가를 받고 있다.

법률, 규제 및 비즈니스 정보와 분석 솔루션을 제공하는 글로벌 기업 렉시스넥시스(LexisNexis)의 분석에 따르면, 중국은 ‘형태학’ 관련 특허의 73%를 차지하며 선두를 달리고 있으나, 특허 포트폴리오의 가치 측면에서는 그 우위가 줄어든다고 미국 매체 포브스가 1일 보도했다.

미국은 특허 수량은 적지만 품질에서는 높은 점수를 기록하고 있다. 트럼프 행정부는 외국산 휴머노이드 로봇의 미국 수입을 금지하는 조치를 시행했으며, 이는 국가 안보에 대한 우려 때문이다.

중국은 휴머노이드 로봇 분야에서 가장 많은 특허를 보유하고 있으며, 다른 나라들과는 비교할 수 없을 정도로 압도적인 우위를 점하고 있지만, ‘렉시스넥시스’가 지난 6년간의 로봇 특허를 분석한 결과, 개별 미국 특허는 더 탄탄하고 질적으로 우수한 경향을 보였다.

렉시스넥시스 지적 재산 솔루션(LexisNexis Intellectual Property Solutions)의 분석은 “걷고 작동하는 휴머노이드 로봇을 구축하는 데 핵심적인 세 가지 기술, 즉 상호작용 시스템(interaction systems), 형태학(morphology, 몸 자체-the body itself), 제어 및 계획 시스템(control and planning systems)과 관련된 26,000개 이상의 특허군을 심층적으로 조사했다.

형태학(morphology)은 휴머노이드 로봇에서는 로봇의 외형이나 신체 구조(the body itself)를 설계하고 연구하는 기술 분야를 지칭한다.

중국은 현재 ‘형태학’ 관련 휴머노이드 특허의 전 세계 총 73%를 차지하며, 다른 어떤 나라도 이에 근접하지 못하고 있다. 한국이 11%로 크게 뒤처진 채로 2위, 일본이 7%로 3위, 미국이 5%로 4위를 기록하고 있다. 특허의 중요도를 고려하면 순위는 다소 달라지는데, 중국이 63%, 미국이 11%, 일본이 10%, 한국이 7%를 차지한다.

지난 10년간 중국의 특허 활동은 ‘상호작용 시스템’ 분야에서 약 두 배, 형태학 분야에서 약 2.5배, 제어 및 계획 아키텍처 분야에서 약 5배 증가했다. 형태학 관련 특허 출원 건수는 휴머노이드가 연구실의 호기심에서 벤처 캐피털의 관심사로 떠오른 2023년부터 급격히 증가했다.

이러한 모든 활동은 베이징의 산업 정책과 정확히 일치한다.

중국은 2021년 제14차 5개년 계획에서 로봇공학을 전략 분야로 지정하고, 인간형 로봇에 필요한 핵심 요소인 통합 관절(integrated joints), 전자 피부(electronic skin), 생체 모방 인지 능력( bionic perception), 지능형 제어 기술( intelligent control) 개발을 우선 과제로 삼았다. 그리고 지난 3월 발표된 최신 5개년 계획에서는 인공지능 로봇을 2030년까지 육성해야 할 6대 ”미래 산업“ 중 하나로 선정했다.

* 특허의 양과 질의 양면성

렉시스넥시스는 단순히 특허 건수만 세는 것이 아니다. 특허 자산 지수(Patent Asset Index)는 포트폴리오의 특허가 실제로 얼마나 강력한지를 평가하는데, 이는 다른 발명품들이 해당 특허를 기반으로 얼마나 자주 발전되는지, 그리고 얼마나 광범위하게 시장에서 보호받는지를 기준으로 판단한다.

렉시스넥시스의 ”특허 자산 지수“(Patent Asset Index)는 LexisNexis PatentSight에서 개발한 독자적인 평가 지표로, 이는 특허의 ‘기술적 영향력’(Technology Relevance)과 ‘시장 영향력’(Market Coverage)을 곱하여 산출되며, 단순히 특허의 개수(Quantity)가 아닌 전체적인 특허 포트폴리오의 ‘강점’(Strength)과 ‘품질’(Quality)을 나타낸다.

그 기준으로 보면 중국의 우위는 줄어드는 것은 분명하다.

다시 말하자면, 형태학 특허 분야에서는 여전히 중국이 선두를 달리고 있지만, 전 세계 특허 포트폴리오 가치 기준으로 보면 중국이 63%를 차지하고 있는 반면, 특허 출원 건수는 73%에 달한다. 다른 국가 순위도 변동이 있다. 특허 건수만 놓고 보면 한국이 형태학 특허 부문 2위, 일본이 3위, 그리고 미국이 최하위를 기록한다. 하지만 포트폴리오 가치 기준으로 보면 미국이 중국에 이어 세계 2위로 올라선다. 다시 말해, 미국 발명가들은 전체 특허의 약 20분의 1을 보유하고 있지만, 그 가치는 10분의 1에 불과하다. 그리고 세 가지 기술 분야 모두에서 미국 특허는 평균적으로 가장 높은 품질 점수를 기록했다.

* 원천 특허 출원 건수 순위 : 중국—73%(1위) / 한국—11%(2위) / 일본—7%(3위) / 미국—5%(4위)

* 포트폴리오의 품질(포트폴리오 품질, portfolio quality)로 본 특허 : 1위 중국(63%) / 2위 미국(11%) / 3위 일본(10%) / 4위 한국(7%)

하지만 어떤 관점에서 보더라도 중국이 승리하고 있는 것은 분명하다.

평균 특허 강도를 살펴보는 것도 좋지만, 절대적인 수치와 전반적인 포트폴리오 품질 면에서 중국이 선두를 달리고 있다. 그것도 상당한 차이로 압도하고 있다는 점을 인정하지 않을 수 없다.

흥미롭게도, 세 가지 핵심 휴머노이드 기술 분야에서 가장 강력한 특허권을 보유한 상위 10개 기업 중 9개는 휴머노이드 외에도 다양한 사업 영역을 가진 기업들이다. 이는 당연한 결과다. 휴머노이드 관련 특허는 하나의 깔끔한 분류로 정의하기 어렵기 때문이다.

인공지능 모델, 인지 시스템, 배터리, 소형 액추에이터(compact actuators), 안전 시스템(safety systems), 차량 관리 소프트웨어(fleet software) 등 여러 요소가 복합적으로 얽혀 있다. 이러한 기업에는 산업용 로봇 분야의 베테랑인 파낙(Fanuc)과 가와사키 중공업(Kawasaki Heavy Industries), 인공지능 및 컴퓨팅 기업인 알파벳(Alphabet)과 엔비디아(Nvidia), 수술 로봇 전문 기업인 인튜이티브 서지컬(Intuitive Surgical), 한국 삼성, 그리고 중국과학원이 포함된다. 이들 대부분의 경우, 휴머노이드 관련 특허는 전체 특허 포트폴리오의 10% 미만을 차지한다.

특허 경쟁력을 기준으로 휴머노이드 로봇 전문 스타트업 순위를 매기면 상위 10위 중 6개가 중국 기업으로, 푸리에(Fourier), 아지봇(Agibot), 림엑스 다이내믹스(LimX Dynamics) 등이 포함된다. 독일의 애자일 로봇(Agile Robots)과 미국의 피겨 AI(Figure AI), 앱트로닉(Apptronik), 애질리티 로보틱스(Agility Robotics)와 같은 휴머노이드 로봇 스타트업들도 상위 10위권에 이름을 올렸다.

하지만 중국의 유비테크(UBTech)는 전체 상위권 기업 중 유일하게 휴머노이드 로봇 전문 기업으로 자리매김하고 있다. UBTech의 포트폴리오에서 핵심 휴머노이드 기술 세 가지가 4분의 1 이상을 차지하고 있다.

* 미국의 외국 로봇 금지 조치, 어떤 영향?

특허는 선행 지표(a leading indicator)이다. 특허를 통해 연구 개발이 어디에서 이루어지고 있는지, 그리고 그 결과물이 창고나 공장에 진열되기 전에 미리 알 수 있다. 로봇 산업이 목표로 삼고 있는 시장은 엄청난 규모이다. 골드만삭스는 2035년까지 휴머노이드 로봇 시장 규모를 약 380억 달러(약 54조 8,834억 원)로, 모건스탠리는 공급망과 지원 시스템까지 포함하면 2050년까지 5조 달러(약 7,221조 5,000억 원)로 예상하고 있다.

하지만 현재 미국은 사실상 중국산 로봇을 비롯한 모든 외국산 로봇의 미국 시장 진입을 금지하고 있다. 이러한 상황은 기존 전망을 바꿀 가능성이 높다.

물론 ‘시장 접근 금지’와 ‘특허권 제한’은 완전히 다른 두 가지 수단이며, 이번 미국의 금지 조치는 그중 하나에만 영향을 미친다. 특허는 지역적 효력을 가지며 수입 규정과는 무관하다. 중국이 출원한 형태 관련 특허의 73%는 유니트리 휴머노이드 로봇이 미국 세관을 통과하는지 여부와 관계없이 전 세계 특허청에 등록되어 있다. 중국을 최대 수출 시장으로부터 차단하는 것은 혁신이 아닌 ‘상용화를 저해’하는 것이지만, 국내외 상용화가 충분하지 못할 경우 궁극적으로 혁신 수준에 영향을 미칠 수 있다.

중국산 하드웨어 공급을 차단하는 것은 Figure, Apptronik, Agility와 같은 국내 업체들에게 안전한 성장 기반을 제공할 뿐만 아니라, 필요한 모든 액추에이터, 센서 및 제어 스택을 구축할 강력한 동기를 부여한다.

시간이 지남에 따라 이는 단순히 질적인 측면뿐만이 아니라 미국 특허 출원 건수 증가로 이어질 것이다. 문제는 수입 금지가 중국 기업의 미국 특허 보유를 막지는 못한다는 점이다. 따라서 미국 제조업체들은 핵심 부품 형태에 대한 중국 기업의 ‘지적재산권을 우회’하거나 ‘라이선스’를 취득해야 할 수도 있다. 특허 출원 건수도 매우 중요하다는 의미이다.

가장 유력한 결과는 중국은 물량 경쟁으로, 미국은 품질 경쟁으로 더욱 양극화되는 경쟁 구도이다. 그러나 미국은 조만간 대량 생산에 돌입할 것이고, 중국은 이미 매우 우수한 품질의 제품을 생산하고 있어, 주도권 뒤집기는 결코 쉬운 일이 아닐 것으로 보인다.