전기변색 유리 스마트 소재의 특허 환경 분석

전기변색 유리는 건물과 자동차의 에너지 효율성을 향상시킬 수 있는 잠재력으로 인해 지난 10년 동안 점점 더 많은 주목을 받아왔습니다. 비즈니스 인텔리전스 및 Chemistry 실무 수석 컨설턴트인 Nicolas Nowak은 이 매력적인 혁신 분야에 대한 Questel의 특허 환경 분석에서 얻은 주요 결과를 공유합니다.

'스마트 소재'라는 용어는 빛, 온도, 스트레스, 전기장, 자기장과 같은 외부 힘을 감지하고 반응할 수 있는 소재를 설명하는 데 사용됩니다. 그러한 스마트 소재 중 하나가 전기변색 유리(electrochromic glass)로, 창문을 통과하는 햇빛의 양을 조절하여 건물과 자동차의 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.

전기변색 유리란 무엇입니까?

우리는 유리를 주로 창문과 병의 재료로 알고 있으며 유리는 이러한 응용 분야에 매우 적합한 특정 특성(높은 경도, 투명성, 안정성 등)을 가지고 있습니다. 그러나 투명도는 건물이나 자동차와 같이 주요 단점 중 하나일 수도 있습니다. 예를 들어 원하지 않는 경우에도 가시광선과 적외선이 투과하여 공간이 과열될 수 있습니다.

전기 변색 유리는 전압에 반응하여 색조나 불투명도를 변경할 수 있는 스마트 유형의 유리를 말합니다. 이는 종종 두 개의 유리 층으로 구성되며 그 사이에 얇은 전기 변색 코팅이 있습니다. 표준 상태에서는 코팅 내의 이온이 무작위로 분포되어 코팅에 도달하는 빛이 대부분 확산되거나 반사되어 유리가 어둡거나 불투명해집니다. 그러나 전류가 가해지면 코팅 내의 이온이 이동하거나 스스로 정렬되어 빛이 통과할 수 있게 되어 유리가 투명해집니다. 이 과정은 완전히 가역적이며 색조의 변화는 적용된 전압의 함수로 조절될 수 있습니다.

최고의 성능을 발휘하려면 전기 변색 유리에 착색 시기와 방법을 지시하는 소프트웨어와 제어 장치가 필요합니다. 날씨, 위치, 구름량 등 예측 입력과 실시간 입력을 결합하여 소프트웨어와 제어 장치가 일광, 눈부심, 에너지 사용 및 연색성을 하루 종일 관리할 수 있습니다. 이러한 추가 설정 매개변수를 사용하면 빛과 열 조건, 사용자의 선호도에 따라 유리가 자동으로 변경될 수 있습니다.

전기 변색 유리는 "전환"(선글라스) 안경에 자주 사용되지만 그와는 매우 다른 광변색 유리와 혼동될 수 있습니다. 광변색 유리에서는 받는 광자 수가 증가하면 유리가 어두워집니다. 외부 조치가 필요하지 않으며, 특성은 재료 자체에 내재되어 있으며, 변화는 대부분의 전기 변색 시스템에 비해 점진적이고 매우 느립니다.

다양한 유형의 전기 변색 유리의 빠른 작용 외에도 주요 장점은 다음과 같습니다.

• 에너지 효율성: 공간에 들어오는 열과 빛의 양을 조절하여 건물과 자동차의 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
• 향상된 편안함: 눈부심과 열 증가를 줄여 더욱 쾌적하고 편안한 환경을 조성함으로써 탑승자의 편안함을 향상시킬 수 있습니다.
• 프라이버시: 필요에 따라 유리를 어둡게 하여 커튼이나 블라인드의 필요성을 줄여 프라이버시를 제공할 수 있습니다.
• 미적 측면: 버튼 하나만 누르면 유리 외관을 변경할 수 있어 시각적으로 매력적인 외관과 인테리어를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

빛과 열 전달을 조절하는 능력 덕분에 자동차, 건설, 항공우주, 안경 등 다양한 산업 분야에도 응용할 수 있습니다. 또한, 최근에는 휴대폰의 카메라 셔터 및 화면 디스플레이용으로 도입되어 전기 변색 유리 시장에 충분한 기회를 창출할 것입니다. 이 시장은 2022년 18억 달러에서 2030년까지 거의 40억 달러로 성장할 것으로 예상되며, 이는 전 세계 수요가 연간 약 9% 증가해야 함을 의미합니다.

전기 변색 유리의 경쟁 환경 및 시장 점유율 분석  

특허 환경 분석은 기술의 미래를 예측하는 데 도움을 주는 것을 포함하여 혁신에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 이 부분에서는 이 혁신적인 솔루션을 뒷받침하는 주요 산업 주체와 주요 연구 개발(R&D) 시장을 포함하여 전기 변색 유리 혁신에 대한 특허 출원이 차세대 재료에 대해 알려줄 수 있는 내용을 공유하겠습니다.

특허 역학은 이 기술의 혁신 상태에 대해 무엇을 말해주는가?

이 기술의 혁신과 R&D 활동을 이해하기 위해 우리는 독점 IP 인텔리전스 소프트웨어를 사용하여 매크로 검색을 수행했습니다. IP 컨설팅 서비스 전문성을 활용하여 수집된 특허를 분석함으로써 우리는 이 분야의 연구 발전과 투자에 대한 매력적인 글로벌 통찰력을 창출할 수 있었습니다.

전체적으로 데이터베이스는 지난 20년 동안 제출된 5,080개의 특허군으로 구성되어 있습니다. 특허 출원 역학은 지난 20년 동안 여전히 활동 증가를 보인 확립된 기술을 보여줍니다. 하지만 이러한 추세는 지난 4년(2018~2021) 동안 중단된 것으로 보입니다. 검색된 특허군 수는 2003년에 약 70개였으며 현재는 연간 약 440건에 달합니다.

스마트 재료: 전기 변색 유리 혁신을 위한 지리적 핫스팟

우선순위 국가 작성은 R&D가 수행되는 국가에서 가장 자주 발생하므로 이 데이터를 보면 어느 국가가 가장 혁신적이고 어느 국가가 자신의 발명품을 보호하려고 하는지 알 수 있습니다. 상위 3개 국가는 유럽과 미국이지만, 중국은 여전히 ​​전기 변색 유리 발명의 주요 원산지로 확인되며 전체 특허 수의 약 52%를 차지합니다.

미국과 일본 기업이 각각 17%와 9%의 특허를 이들 국가에서 먼저 출원했습니다. 연구 활동에 대한 유럽의 기여는 아시아와 미국에 비해 여전히 작지만 유럽의 출원 활동은 초기보다 더 중요한 것으로 보입니다. 건물 에너지 소비 절감과 관련된 수많은 유럽 법률이 이러한 활동의 ​​이유 중 하나일 수 있지만, 이는 여전히 중국과 미국 수준보다 훨씬 낮습니다.

전기변색 유리 혁신을 위한 시장 범위

주요 혁신 국가인 중국과 미국에서 가장 많은 발명품이 출판된 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 Green Deal과 같은 보다 발전된 에너지 절약 프로그램으로 시장이 더욱 성숙해짐에 따라 유럽은 여기서 3위로 올라섰습니다.

특허 역학 및 상위 플레이어

유리 및 화학 산업의 주요 업체는 전기 변색 유리 특허의 주요 혁신 투자자 중에서 찾을 수 있습니다. 주요 기여자는 Saint-Gobain이며, 특히 자회사인 Saint-Gobain Glass와 Sage Glass가 있습니다. 그룹은 175개의 특허군을 소유하고 있으며 그 중 148개는 여전히 유효합니다.

View는 스마트 창문을 전문으로 하는 이 분야의 순수 기업입니다. 이 회사는 데이터베이스에 115개의 특허 계열을 보유하고 있으며 그 중 110개는 현재 유효합니다. 그러나 이 회사는 최근 미국 증권거래위원회(SEC)와 사기 혐의 로 문제를 제기한 바 있다. 그럼에도 불구하고, 자사의 특허 포트폴리오는 여전히 선두적인 포트폴리오로 남아 있으며 회사의 잠재적 구매자나 투자자의 관심을 끌 수 있습니다.

다른 중요한 기업으로는 Corning, LG Chem, BOE Technology Group 및 Schott가 있으며, 이들 기업은 해당 분야에 진출하거나 해당 분야에서 눈에 띄는 기업으로서 선두 위치를 확보하고 있습니다. 그러나 주목할만한 소규모 회사도 있으며 대부분은 순수 기업입니다. 예를 들어, 자동차 및 항공우주 분야를 위한 맞춤형 첨단 전자 제품을 개발 및 제조하는 자동차 제조업체의 OEM(Original Equipment Manufacturer)인 Gentex가 있습니다. 마찬가지로 Halio(이전의 Kinestral Technologies)는 빠르게 착색되는 스마트 유리창을 만들기 위한 고급 전기 변색 기술의 개발자 및 제조업체로서 건축/건축 분야에서 활발히 활동하고 있습니다.

다음 표는 지난 10년간 일부 주요 행위자 의 특허 활동을 보여줍니다.

여기서 볼 수 있는 것은 유리 산업의 확고한 기업인 Saint-Gobain이 지난 5년간 회사의 특허 활동이 역대 최고 수준을 기록하면서 여전히 이 분야에서 혁신적이라는 것입니다. 반면, 유리 업계의 다른 3개 주체인 Corning, Schott, AGC Glass는 전기 변색 유리 분야에서 점차 활동을 줄이는 것으로 보입니다.

이 그래프의 또 다른 흥미로운 점은 2017년부터 2019년까지 통신계(Guangdong Oppo Mobile Telecommunications, Truly Opto-electronics, Legend Vision Electromechanical)의 배우들이 휴대폰의 주요 응용 분야로 전기 변색 유리에 대한 특허를 출원했다는 것입니다. . 특허 환경 분석을 통해 해당 분야에서 이러한 재료에 대한 관심이 높아지고 있음을 확인할 수 있습니다.

따라서 전기변색 유리 시장은 다음 세 가지 주요 부문의 수요로 인해 성장할 것임을 분명히 알 수 있습니다.

• 건축 산업에서는 전기 변색 유리를 사용하여 기후 변화 상황에서 열과 빛을 조절하고 에너지를 절약할 수 있습니다.
• 유리 선루프가 빛과 열을 조절하는 데 도움을 줌으로써 이러한 혁신의 혜택을 누릴 수 있는 자동차 산업, 그리고
• 지난 5년 동안 수요가 빠르게 증가한 휴대폰 부문.

특허 환경 분석은 전기 변색 유리에 대한 이 분석이 보여주길 바라는 것처럼 R&D, 혁신 동향 및 시장에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이동 통신 부문의 특허 활동에 대한 자세한 내용이나 구체적인 조언이나 지원이 필요한 경우 Questel IP 컨설팅 팀에 문의하세요 .

Nicolas Nowak은 비즈니스 인텔리전스 부문 수석 컨설턴트이자 Chemistry 팀 실무 리더입니다. 분석 Chemistry 및 품질 관리 석사 학위와 재료 화학 박사 학위를 보유한 Nicolas는 무기 화학, 프로젝트 관리 및 컨설팅 활동 분야에서 16년 이상의 경험을 보유하고 있습니다. 그 중에서도 Nicolas는 COLAS SA에서 시각화 및 보안 응용 분야를 위한 유리 기반 복합 재료 분야에서 근무했으며 Johnson Matthey에서는 태양 전지 응용 분야용 새로운 유리 및 금속화 은 페이스트 분야의 선임 과학자로 근무했습니다.