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한국이 차세대 AI 메모리 핵심 기술로 꼽히는 ‘강유전체 소자’ 분야에서 특허 경쟁력을 세계 최정상으로 끌어올렸다. 지식재산처가 최근 12년(2012~2023년)간 IP5(한국·미국·중국·유럽연합·일본)에 출원된 강유전체 소자 관련 특허를 분석한 결과, 한국이 출원량과 연평균 증가율 모두 세계 1위를 차지한 것으로 나타났다.

이번 분석에 따르면 한국은 전체 출원량의 43.1%에 해당하는 395건을 출원해 1위를 기록했다. 뒤이어 미국이 28.4%(260건), 일본 18.5%(170건), 중국 4.6%(42건), 유럽연합 4.1%(38건) 순으로 집계됐다. 특히 한국은 출원 ‘규모’뿐 아니라 성장 ‘속도’에서도 가장 앞섰다. 같은 기간 연평균 증가율은 한국이 18.7%로 1위를 차지했으며, 중국(14.7%), 미국(12.5%)이 뒤를 이었다. 반면 유럽연합(5.8%)은 주요국 평균(9.5%)보다 낮았고, 일본은 -19.8%로 감소세를 보였다.

강유전체는 전기장을 가하지 않아도 전기 분극을 유지해 비휘발성을 제공하고, 분극 전환을 통해 빠른 전하 응답 속도를 구현할 수 있는 유전체 물질이다. 강유전체를 활용한 소자는 기존 반도체 설비를 그대로 활용할 수 있어 대규모 신규 설비 투자 없이도 생산이 가능하다는 점이 강점으로 꼽힌다. 또한 나노미터 수준의 얇은 두께에서도 강유전 특성이 유지되는 독보적 미세화 성능을 바탕으로, 기존 소재의 물리적 한계를 넘어서는 기술로 평가받고 있다. 공정 호환성과 미세화 성능이 결합되면서, 강유전체 소자는 고집적 AI 칩 제작에 최적의 조건을 제공하는 차세대 핵심 소재로 주목받고 있다.

특히 하프니아(HfO₂) 기반 강유전체 재료는 기존 공정과의 호환성이 높아 고집적화 및 상용화에 유리한 소재로 꼽히며, 차세대 AI 메모리 경쟁의 핵심 축으로 떠오르고 있다. 시장 성장 전망도 이를 뒷받침한다. 글로벌 3D NAND 플래시 메모리 시장은 2024년 218억 달러에서 연평균 21.8% 성장해 2034년 1,494억 달러 규모에 이를 것으로 예상된다. 강유전체 메모리(FeRAM) 시장 역시 2021년부터 연평균 3.8% 성장해 2028년 3.8억 달러 규모를 형성할 것으로 전망된다.

기업별 출원 현황에서도 한국의 존재감은 뚜렷했다. 주요 출원인은 삼성전자(한국)가 27.8%(255건)로 1위를 차지했고, 인텔(미국) 21.0%(193건), SK하이닉스(한국) 13.4%(123건), TSMC(대만) 10.1%(93건), NANYA(대만) 5.3%(49건)가 뒤를 이었다. 특히 최근 3년(2021~2023년) 기준으로는 삼성전자(139건)와 SK하이닉스(86건)가 1위와 2위를 기록하며, 한국 기업들이 전 세계 AI 메모리용 강유전체 소자 연구개발을 사실상 주도하고 있는 것으로 확인됐다.

지식재산처 김희태 반도체심사추진단장은 “강유전체 소자 분야의 기술 성숙도가 높아짐에 따라 상용화 기술선점을 위한 특허권 확보 경쟁이 치열해지고 있다”며 “우리 기업이 차세대 AI 메모리 기술 분야를 주도해 나갈 수 있도록 과학기술정보통신부, 산업통상부 등 관련 기관과 협력체계를 구축하고, 특허 분석 결과를 산업계와 공유하는 등 적극 지원하겠다”고 밝혔다.

이번 결과는 한국이 AI 반도체 경쟁의 핵심인 ‘메모리 혁신’에서 기술 개발뿐 아니라 지식재산권 확보 전략까지 선도하고 있음을 보여준다. 차세대 AI 메모리 산업의 주도권을 둘러싼 글로벌 경쟁이 격화되는 가운데, 강유전체 소자 분야에서 확인된 한국의 특허 우위는 향후 시장 선점과 기술 표준 경쟁에서 중요한 전략 자산이 될 것으로 전망된다.