+ - 북마크 저장 특허1심사건

특허법원 2021. 7. 8. 선고 2020허5931 판결

[거절결정(특)] 【전 문】【원 고】 A 산학협력단 (소송대리인 변리사 고윤호 외 1인) 【피 고】 특허청장 【변론종결】 2021. 5. 25. 【주 문】 1. 특허심판원이 2020. 7. 31. 2019원3712 사건에 관하여 한 심결을 취소한다. 2. 소송비용은 피고가 부담한다. 【청구취지】 주문과 같다. 【이 유】 1. 기초사실 가. 이 사건 출원발명 (1) 발명의 명칭 : 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법 (2) 출원일/ 출원번호 : 2017. 12. 4./ 제10-2017-165416호 (3) 청구범위 【청구항 1】 마이크로파 전극에 마이크로파를 인가하여 마이크로파 플라즈마 발생기로 플라즈마를 생성하는 생성단계;(이하 ‘구성요소 1-1’ 이라 한다) 및 상기 마이크로파 플라즈마 발생기와 설정 간격으로 이격 배치되는 무선주파수 전극에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가하여 상기 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 확장단계를 포함하며(이하 ‘구성요소 2-1’ 이라 한다), 상기 마이크로파는 0.4~11GHz 영역 내의 주파수를 가지며 전자의 소스로 사용하고(이하 ‘구성요소 1-2’라 한다), 상기 확장단계는 상기 마이크로파 전극과 상기 설정 간격으로 이격된 상기 무선주파수 전극에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가하여 상기 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하고, 상기 무선주파수(RF)는 100kHz~99MHz 영역대를 사용하며, 상기 확장단계는 시스와 벌크가 확장된 플라즈마에서 상기 마이크로파 플라즈마 발생기에 입력된 전력에 비하여, 활성종 생성을 증가시키고, 상기 확장단계는 대기 중에서 1차적으로 정상상태 플라즈마의 전자가 RF 전기장에 의해 가속되면서, 플라즈마의 시스 영역을 길어지게 하고, 그 후 전자보다 느린 양 이온들과 중성 원자들이 연장된 시스 영역 쪽으로 방출 및 확산되면서 플라즈마의 벌크를 증가시키는(이하 ‘구성요소 2-2’ 라 한다) 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법(이하 ‘청구항 말미’라 한다)(청구항 1에 기재된 발명을 이하 ‘이 사건 제1항 출원발명’이라 한다). 【청구항 2】 제1항에 있어서, 상기 생성단계는 상기 마이크로파 플라즈마 발생기의 마이크로파 전극의 외주로 방전가스를 공급하여 상기 플라즈마를 생성하는 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법. 【청구항 3 내지 5, 7】 삭제 【청구항 6】 제1항에 있어서, 상기 생성단계는 대기압에서 플라즈마를 생성하고, 상기 확장단계는 대기압에서 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법. 【청구항 8】 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 확장된 플라즈마를 플라즈마 토치, 플라즈마 제트, 표면 처리, 및 멸균 처리 중 어느 하나에 적용하는 적용단계를 더 포함하는 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법 (4) 발명의 주요 내용 및 도면


[1] 【기술분야】
【0001】 본 발명은 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로파로 생성된 플라즈마에 무선주파수(RF)를 인가하여 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법에 관한 것이다.
[2] 【발명의 배경이 되는 기술】
【0002】 마이크로파를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 장치가 알려져 있다. 대한민국등록 특허 제1,012,345호에 개시된 마이크로파 플라즈마 발생기는 내부도체를 통해 인가되는 900MHz 또는 2.45GHz의 마이크로파 신호의 공진에너지를 이용하여 플라즈마를 생성한다.
【0003】 연결부재, 연결도체, 외부도체 및 내부도체는 전기적으로 연결되어 있고, 마이크로파 신호의 공진기(resonator)로 동작한다. 동축 케이블의 외피와 내부도체 사이의 빈 공간에 채워진 공기가 유전체로 사용되며, 빈 공간으로 주입되는 불활성가스가 플라즈마 이온의 소스(source)로 사용된다. 마이크로파가 공급되는 도체들(즉 공진기)의 공진에너지에 의해, 주입된 불활성가스는 플라즈마로 변화되어 방출된다.
【0004】 안전 및 플라즈마의 특성을 고려하였을 때, 마이크로파로 생성된 플라즈마는 직류, 저주파수 또는 무선주파수(RF)로 생성된 고전압 플라즈마보다 유리한 측면을 가진다.
【0005】 그러나 마이크로파 플라즈마는 주파수가 낮은 플라즈마에 비해 소모되는 전력 대비 플라즈마 부피의 효율성이 낮아서 넓은 영역을 플라즈마로 처리하는데 단점을 가진다.
【0006】 또한, 플라즈마에서 생성되는 활성종(라디칼)의 양은 플라즈마의 부피에 비례한다.
따라서 마이크로파 플라즈마의 고온전자를 좀 더 효율적으로 사용하기 위하여, 플라즈마의 확장이 요구된다.
[3] 【해결하고자 하는 과제】
【0007】 본 발명의 목적은 마이크로파로 생성된 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법을 제공하는 것이다.
[4] 【발명의 효과】
【0016】 이와 같이 본 발명의 일 실시예는 마이크로파 플라즈마 발생기에서 플라즈마를 생성하고, 마이크로파 플라즈마 발생기와 설정 간격으로 이격된 무선주파수 전극에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가함으로써, 생성된 플라즈마의 시스와 벌크를 확장할 수 있다.
【0017】 플라즈마의 시스와 벌크가 확장됨에 따라 플라즈마에서 생성되는 활성종(라디칼)의 종류와 총 양이 증가하게 된다. 따라서 증가된 활성종의 플라즈마는 표면 처리할 때, 처리할 수 있는 총 면적을 증가시킬 수 있다.
【0018】 플라즈마를 생성하는 방전가스의 종류에 상관없이 플라즈마의 시스와 벌크가 증가되며, 마이크로파 플라즈마 발생기에 입력되는 전력에 비하여, 플라즈마의 시스와 벌크의 증가를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 실시예는 다양한 플라즈마 응용 분야에 적용될 수 있다.
[5] 【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
【0023】 즉 일 실시예는 전기적으로 분리되어 있는 이중의 고주파수를 이용하여, 단주파수일 경우의 플라즈마 크기보다 수 배 이상 증가시킨다. 따라서 일 실시예는 기존의 반도체 처리용 플라즈마 장비 등에서 활용되고 있는 종래의 다중 주파수 플라즈마 생성 및 무선주파수(RF) 바이어스 기술과는 다르다.
【0024】 종래의 다중 주파수 플라즈마 장비는 대기압 이하의 저압에서 운용되며, 무선주파수(RF) 바이어스는 주로 기재(substrate)의 표면으로 유입되는 이온에너지 분포를 제어하기 위하여 기재 하부면에 인가한다. 이와 달리, 일 실시예는 마이크로파로 생성된 대기압 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하고, 활성종(라디칼)의 발생량을 극대화한다.
【0028】 확장단계는 마이크로파 전극(11)과 설정 간격(D)으로 이격된 무선주파수 전극(3)에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가하여, 마이크로파 전극(11)에서 생성되는 플라즈마(2)의 시스와 벌크를 확장한다.
【0029】 예를 들면, 플라즈마 발생기(1)는 원통으로 형성되고, 마이크로파전극(11)은 원기둥으로 형성되어 플라즈마(2)를 원통형으로 발생시킨다. 무선주파수 전극(3)은 플라즈마 발생기(1) 및 마이크로파 전극(11) 단부로부터 설정된 간격(D)으로 이격 배치된다. 그리고 무선주파수 전극(3)은 원통형의 플라즈마(2)의 시스와 벌크를 효과적으로 확장할 수 있도록 원형 고리로 형성된다.
【0030】 도 2에서 무선주파수 전극(3)에 무선주파수(RF)가 바이어스 인가되었을 초기에, 무선주파수장에 의하여 가속된 전자(21)가 플라즈마(2)의 축(24) 방향(도 2의 상하 방향)으로 방출되고, 축(24) 방향으로 전자(21)의 방출에 비례하여 양이온(22)과 중성 원자(23)가 축(24) 방향(도 2의 상하 방향)으로 방출되면서 플라즈마(2)의 시스와 벌크가 넓어진다(도 2의 좌우 방향).
【0031】 확장단계는 시스와 벌크가 확장된 플라즈마(2)에서 마이크로파 플라즈마 발생기(1)에 입력된 전력에 비하여, 활성종(라디칼) 생성을 증가시킨다. 대기중에서 이중 고주파수로 생성된 아르곤 저온 플라즈마의 경우, 무선주파수 전극(3)에 RF 바이어스 인가로 인하여, 도 2의 확장된 플라즈마(2) 영역에서는 OH 및 N₂ 등의 분자 스펙트럼 방출이 증가된다. 따라서 일 실시예는 입력 전력 대비 활성종(라디칼) 생성이 중요한 바이오 메디칼 분야에 널리 응용될 수 있다.
【0032】 일례를 들면, 마이크로파 전극(11)에 인가되는 마이크로파(MW)는 0.4~11GHz 영역대를 포함하며, 플라즈마(2)에서 전자(21)의 소스로 사용한다. 무선주파수 전극(3)에 인가되는 무선주파수(RF)는 100kHz~99MHz 영역대를 사용한다.
【0033】 무선주파수 전극(3)에 인가되는 무선주파수(RF)가 저주파수 또는 매우 낮은 무선주파수(수십 kHz 미만)인 경우, 플라즈마의 시스와 벌크의 확장이 나타나지 않거나, 순전히 고전압에 의한 아크 형태의 플라즈마 벌크 확장으로 이어지게 된다(도 6 참조). 또한, 플라즈마의 시스와 벌크의 확장은 유사한 영역대의 마이크로파장을 인가시켜도 나타나지 않았다.
【0034】 이와 같이, 마이크로파(MW)를 주 전력원으로 사용하여 마이크로파전극(11)에 인가하고, 제1진폭의 비교적 낮은 주파수의 무선주파수(RF)를 무선주파수 전극(3)에 인가시키는 경우에만 플라즈마(2)의 시스 및 벌크가 확장되었다.
【0035】 이와 같이, 일 실시예는 마이크로파 전극(11)에 저전력의 무선주파수(RF)를 인가함으로써, 기존 대기압 마이크로파 플라즈마의 저온 특성을 유지시키면서 플라즈마(2)의 시스와 벌크를 극대화시킬 수 있다. 대기압에서 저온 마이크로파 플라즈마(2)의 시스와 벌크확장시, 생성되는 오존의 양은 확장하지 않을 경우와 비교해 보면, 변함없다. 즉 플라즈마(2) 확장시, 오존은 추가 발생되지 않는다.
【0037】 도 3을 참조하면, 도 2와 동일한 조건에서, 무선주파수 전극(3)에 제1진폭보다 큰 제2진폭의 RF 바이어스를 인가하므로 마이크로파로 생성된 플라즈마(2)에 제1진폭보다 큰 제2진폭의 RF 바이어스가 걸린다. 이 경우, 그 진폭의 차이에 비례하여 플라즈마(2)의 시스와 벌크가 더 크게 증가되었다.
【0039】 도 4를 참조하면, 도 2 및 도 3과 동일한 조건에서, 무선주파수 전극(3)에 제2진폭보다 큰 제3진폭(최대 진폭)의 RF 바이어스를 인가하므로 마이크로파로 생성된 플라즈마(2)에 제2진폭보다 큰 제3진폭(최대 진폭)의 RF 바이어스가 걸린다. 이 경우, 마이크로파전극(11)과 무선주파수 전극(3) 사이에서 플라즈마(2)의 시스와 벌크가 최대로 증가되었다.
【0040】 이와 같이, 일 실시예는 마이크로파 전극(11)을 구비하는 마이크로파 플라즈마 발생기(1)로부터 생성된 정상 상태의 고밀도 플라즈마(2)와 설정 간격(D)으로 이격된 위치에 전기적으로 분리되는 무선주파수 전극(3)에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가함으로써, 정상 상태 플라즈마(2) 끝단과 RF 전극(3) 사이에서 확장된 시스와 벌크에 의하여 플라즈마채널(C)을 형성시킬 수 있다.
【0041】 확장단계에서는 1차적으로 정상상태 플라즈마(2)의 전자(21)가 RF전기장에 의해 가속되면서, 플라즈마(2)의 시스 영역이 길어지게 된다. 즉 무선주파수장에 의하여 가속된 전자(21)가 플라즈마(2)의 축(24) 방향(도 4의 상하 방향)으로 방출된다. 그 후, 전자(21)보다 느린 양 이온들(22)과 중성 원자(23)들이 연장된 시스 영역 쪽(축(24) 방향)으로 방출 및 확산되면서 플라즈마(2)의 벌크가 증가하게 된다.
【0042】 플라즈마의 부피는 기체 방전 시, 사용되는 방전 가스의 종류와 유량, 주위 압력, 입력 전력, 입력 주파수, 마이크로파 전극의 기하학적 구조 등에 의해 결정된다. 그러나 본질적으로 플라즈마 부피의 증가량은 한정되어 있다. 종래기술에 따르면, 포화상태에 이른 플라즈마의 부피를 배로 증가시키기 위해서는 수배 이상의 큰 전력 또는 새로운 디자인의 전극이 요구된다.
【0043】 이에 비하여, 일 실시예는 마이크로파 전극(11)과 공간적으로 분리된 위치에서 무선주파수 전극(3)에 RF 바이어스를 인가하는 방식으로 낮은 전력으로 플라즈마의 부피를 배 이상으로 증가시킬 수 있는 효율적인 방법이다.
【0044】 기존의 플라즈마 장비에서 발생되는 막대한 오존 발생을 극소화함이 생의학에 응용되기 위해서 필수 요건이다. 일 실시예는 이 요건을 충족하면서, 방전 가스의 종류와 유량, 압력, 입력 전력 등과는 독립적으로 플라즈마의 부피를 극대화시킬 수 있는 유연한 방법이다.
【0048】 도 6은 일 실시예에 따른 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법에 의한 마이크로파로 생성된 플라즈마에 매우 낮은 무선주파수(RF)(25kHz)의 바이어스 인가시, 나타나는 아크 형태의 플라즈마 사진이다.
【0049】 도 6을 참조하면, 무선주파수 전극(3)에 무선주파수(RF) 25kHz를 바이어스 인가시, 플라즈마 채널(C)이 형성되지 않고, 아크 형태의 플라즈마(AP)가 생성되었다. 플라즈마 시스 및 벌크의 확장은 특정한 영역의 무선주파수(RF)에서만 일어날 수 있다. 수십 kHz 이하 주파수 영역대는 전기적으로 위험한 고전압이 요구되며, 호흡기관에 유해한 오존을 대량 생산한다
【0050】 한편, 일 실시예는 적용단계를 더 포함할 수 있다. 적용단계는 확장단계에서 확장된 플라즈마(2)를 플라즈마 토치, 플라즈마 제트, 표면 처리, 멸균처리, 암세포 처리, 미용처리, 상처 처리, 및 혈액 응고 처리 중 적어도 어느 하나에 적용한다.
【0051】 종래기술에 따르면, 마이크로파 전극에서 생성되어 분출되는 가는 플라즈마는 국소적으로 암세포를 죽음으로 유도시키는 정밀요법, 바이오 메디칼 분야의 미용, 상처 치유, 혈액 응고 등 여러 응용에 적용될 수 있다.
【0052】 일 실시예에서 시스와 벌크가 확장된 플라즈마(2)는 넓은 면적의 표면을 처리할 수 있다. 따라서 일 실시예의 확장된 플라즈마는 플라즈마의 조성에 국한되지 않기 때문에 플라즈마 토치, 플라즈마 제트, 표면처리, 금속의 표면처리 또는 멸균처리 등에 응용될 수 있다.

TAGIMG00 나. 선행발명 (갑 제12호증, 을 제2호증) 1991. 9. 17. 공개된 일본 공개특허공보 평3-211284호에 게재된 ‘다단 열 플라즈마반응 장치’에 관한 것으로서, 주요 내용은 다음과 같다.


[2쪽](주1)
[2. 특허청구범위]
(1) 동축관 회로를 형성하는 플라즈마 발생부에 대해, 도파관 회로로부터 동축도파관 변환기 및 기밀성 유전체 창을 거쳐, 마이크로파 전력을 공급하는 수단, 플라즈마 발생부에 대해 원주 방향 및 반경 방향을 향해 가스를 분출시켜, 가스를 소용돌이 상태로 하고, 상기 마이크로파 전계에 의해 가스를 전리하여 플라즈마 불꽃을 발생시키는 수단, 상기 플라즈마 불꽃을 보조로서 이용하고, 상기 동축관 회로의 공유 중심축 상 그리고 상기 플라즈마 불꽃의 하부에 플라즈마 불꽃을 발생시키는 적어도 1개 이상의 고주파 유도 열 플라즈마 반응부를 갖고, 상기 각 플라즈마 반응부의 상부에 반응성 물질을 공급하는 수단을 형성한 것을 특징으로 하는 다단 열 플라즈마 반응 장치.
[산업상 이용 분야]
본 발명은 다품종 고순도의 반응 생성물을 고효율로 생산하기 위한 대출력 다단 열 플라즈마 반응 장치에 관한 것으로, 특히 세라믹스나 다이아몬드를 비롯한 신소재의 생성이나, 새로운 응용 분야의 개척에 이용할 수 있는 다단 열 플라즈마 반응 장치에 관한 것이다.
[종래 기술]
일반적으로 고주파 플라즈마 불꽃은 순도가 높은 물질의 생성에 최적이지만, 불꽃의 안정도나 반응 물질 주입법에 문제가 있었다.
이들 결점을 해결하기 위해, 직류 아크 플라즈마 토치를 구비한 고주파 자장결합 아크 플라즈마 반응 장치(일본 특허 제1419566호)가 발명되었다. 그러나 이 경우 방전용 전극의 마모에 의해 고주파 플라즈마 불꽃 중에 전극 구성 물질이 불순물로서 혼입된다는 단점이 있고, 또한 불꽃 내에 반응 물질이 장시간 체
[3쪽]
류할 수 없어, 연속 조업성이 결여되는 등 기업적으로는 충분하지 않았다.
이 때문에, 방전 전극을 사용하지 않는 무전극 고주파 플라즈마 반응 장치가 발명되었다(일본 특허공보 소62-86700호). 그러나 이 장치를 단체(단체)의 반응장치로서 사용하는 경우에는 불순물의 혼입도 없고 반응 물질의 불꽃 내 체류 시간도 아크 플라즈마 방식에 비해 길게 취할 수 있게는 되었지만, 아직 반응 시간이 짧아 만족스럽다고는 할 수 없었다.
물질에 화학 반응을 발생시키기 위해서는, 충분한 에너지를 필요한 시간 가하여 여기 상태로 두어야 한다. 그리고 다종류의 물질을 생성시키기 위해서는, 그 물질마다 최적의 에너지량과 반응 시간을 선택할 필요가 있다.
이에 다수의 반응기를 적층하여, 상단에 발생한 플라즈마 불꽃을 불씨로서 사용하고, 다음 단에서 출력이 큰 플라즈마 불꽃을 만들어, 다종류의 다량의 반응 물질을 처리하는 다단 무전극 고주파 플라즈마 반응 장치가 발명되었다(일본 특허공보 소63-158799호).
본 발명에 의해, 각 단의 반응기에 상이한 종류의 반응 물질을 투입하여, 각 단마다 적합한 고주파 전력을 인가하는 반응 장치가 완성되었다.

[2쪽]주1) TAGIMG01


[발명이 해결하고자 하는 과제]
상기의 다단 무전극 고주파 플라즈마 반응기에서는, 전체 단이 고주파 자장을 이용하여 유도적으로 고주파 플라즈마를 발생시키는 것으로, 초단의 반응기에서는 외부에 테슬라 코일을 두고, 여기에 고전압을 가하여 트리거하고 있어, 점화하기 어렵다는 단점이 있었다. 또한 초단의 반응기가 만드는 보조 플라즈마 불꽃의 안정성이 다소 부족한 불만이 있었다.
한편 마이크로파 플라즈마는 직류나 고주파에 의한 플라즈마에 비해, 전자 밀도가 높고 반응성도 높은 것으로 여겨지지만, 발생 영역이 매우 한정되어 있기 때문에, 열 플라즈마 반응에는 응용되고 있지 않았다.
그래서, 마이크로 플라즈마 불꽃의 안정성과 중심 도체의 부식 문제를 해결하고, 이미 일본 특허출원 평1-192372호 마이크로파 열 플라즈마 토치로서 출원했지만, 회로 구성상 내전압부족으로 인해 마이크로파 전력이 제한되어 있기 때문에, 플라즈마 불꽃의 출력이 부족해지는 경우가 많았다.

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[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은 동축관 회로를 형성하는 플라즈마 발생부에 대해, 도파관 회로로부
[4쪽]
터 동축 도파관 변환기 및 기밀성 유전체 창을 거쳐, 마이크로파 전력을 공급하는 수단, 플라즈마 발생부에 대해 원주 방향 및 반경 방향을 향해 가스를 분출시켜, 가스를 소용돌이 상태로 하고, 상기 마이크로파 전계에 의해 가스를 전리하여 플라즈마 불꽃을 발생시키는 수단, 상기 플라즈마 불꽃을 보조로서 이용하고, 상기 동축관 회로의 공유 중심축 상 그리고 상기 플라즈마 불꽃의 하부에 플라즈마 불꽃을 발생시키는 적어도 1개 이상의 고주파 유도 열 플라즈마 반응부를 갖고, 상기 각 플라즈마 반응부의 상부에 반응성 물질을 공급하는 수단을 형성한 것을 특징으로 하는 다단 열 플라즈마 반응 장치이다.
본 발명에서는 초단에 마이크로파 열 플라즈마 토치를 사용해 초기 점화를 확실하게 하여, 보조 플라즈마 불꽃의 안정성을 높이고, 다음 단 이후에는 플라즈마 불꽃의 출력을 용이하게 증대시킬 수 있는 고주파 플라즈마 반응기를 적층하여, 각 단의 반응기에 상이한 종류의 반응 물질을 주입하고, 각 단마다 적합한 고주파 전력을 인가하는 다단 반응 장치로 한다.
[작용]
초단의 반응기에 있어서, 마이크로파 전계에 의한 가스의 전리에 의해 플라즈마가 발생하면, 아크 중에 전력이 집중하여, 소전력으로도 고온이 되는 효과가 있다. 이 때문에, 마이크로파 플라즈마 반응기에서는 마이크로파 전력 5kW로, 20kW 출력의 고주파 전자 결합 플라즈마 반응기와 동일한 정도의 효과를 발휘한다.
또한 아크는 음성 저항치를 나타내지만, 마이크로파 전력 공급 회로 중의 리액턴스분이 직렬로 동작하기 때문에, 플라즈마 불꽃이 안정적이 되는 것으로 생각된다. 그 플라즈마 불꽃의 길이는 마이크로파 전력의 공급량에 따라 용이하게 변화할 수 있기 때문에, 이것도 보조 플라즈마 불꽃의 발생원으로는 바람직하다.
다음 단 이후에는, 고주파 플라즈마 반응기를 공유 중심축 상에 다수 종속시켜, 하부 반응기에 대해 각각 상부의 반응기를 보조 플라즈마 발생 장치로서 사용하는 것에 의해, 대구경 대출력의 플라즈마 반응 장치로서 동작시킨다.
[실시예]
(1) 도 1은 본 발명의 실시예의 개략 종단면도를 나타내고 있다. 도면 중 A는 마이크로파열 플라즈마 토치부(이하 “토치부”라고 한다)이고,
[5쪽]
그 하부에 보조 플라즈마부(B)가 장착되어 있다.
토치부(A)로는 일본 특허출원평1-192372호로서 출원한 것을 사용하였다. 즉 내부 도체(1)와 외부 도체(2)로 구성된 토치 발생부에, 방형 도파관(4)과 기밀성 유전체 창(13)을 통해, 도파관의 중앙에 리지(5)를 형성한 동축 도파관 변환기로부터, 2.45GHz의 마이크로파 전력을 공급한다.
내부 도체(1)는 구리제이고, 그 선단(6)은 날카롭게 전극으로 되어 있다. 이 내부 도체(1)의 내부에는 수관(3)이 통과하고 있어, 상부의 냉각수 주입구(101)로부터 냉각수 출구(111)로 냉각수가 흐르고 있다.
외부 도체(2)도 구리제로, 내부 도체(1)와 동축관 회로를 형성하고 있고, 토치발생부에서는 직경이 좁아져 최소 직경부(7)가 되고, 마이크로파 전계를 집중시켜 가스의 전리를 용이하게 하고 있다. 또한 이 내부에는 냉각수류(류)(121)를 형성하고, 냉각수 주입구(102)로 부터 냉각수 출구(112)로 냉각수를 흘리고 있다.
한편 가스는 플라즈마의 안정성과 제어성을 증가시키기 위해, 원주 방향으로 가스 흐름을 발생시키는 원주 방향 가스 분출구와, 반경 방향의 가스 흐름을 발생시키는 반경 방향의 가스 분출구를, 토치 발생부 상부의 외부 도체(2)의 벽면주위에 다수 형성하고, 가스에 회전과 소용돌이를 발생시킨다. 이들 가스는 가스주입구(91, 92)로부터 각각 독립적으로 공급된다. 도 1에서는 이들 가스 분출구는 생략하였다.
반응 물질은 헤드부의 투입구(81)로부터 넣어져, 플라즈마 불꽃(141)의 상부에 삽입되어 가열 반응하고, 플라즈마 제트가 되어 보조 플라즈마부(B)로 분출된다. 또한, 외부 도체(2)에 천공된 투입구(82)에 의해서도 반응 물질이 공급된다.
보조 플라즈마부(B)에는, 상부에서 만들어진 플라즈마를 보조 플라즈마로 하여, 하부의 반응기(C)의 헤드부에 가하기 위해서 놓이는 수냉 금속통(150)이 있고,
[6쪽]
이 내부에는 냉각수류(122)를 형성하고, 냉각수 주입구(103)로부터 냉각수 출구(113)로 냉각수를 흘리고 있다.
또, 반응 물질 투입구(83)로부터 하부의 반응기(C)에서 만들어지는 플라즈마 불꽃(142)의 헤드부에 반응 물질을 삽입할 수 있다.
또, 필요한 경우에는, 보조 플라즈마부(B)의 상부에도 가스 분출구를 형성하고, 원주 방향과 반경 방향으로 가스를 흘려, 플라즈마 불꽃이 보조 플라즈마부의 벽면에 접촉하는 것을 방지한다.
반응기(C)로는, 13.56 MHz의 고주파 전력에 의한 자장 결합 열 플라즈마 반응기를 공유 중심축 상에 배치하고, 20kW의 전력을 가하였다.
도면 중 151은 내열 절연관으로 석영 유리제의 이중 원통 구조로 되어있고, 내부는 냉각수류(123)가 존재하며, 냉각수 주입구(104)로부터 냉각수 출구(114)로 냉각수를 흘리고 있다. 이 외측에 솔레노이드 코일(152)을 감고, 여기에 13.56MHz, 20kW의 고주파 전력을 가하였다.
내열 절연관(151)의 상부에 있어서, 가스 주입구(93)로부터 원주 방향과 반경 방향으로 가스를 흘려, 상부의 보조 플라즈마부(B)에서 만들어진 보조 플라즈마를 증대시켜, 보다 강력한 플라즈마 불꽃(142)을 형성하고, 보조 플라즈마부(B)의 반응 물질과는 상이한 물질을 반응물질 투입구(83)로부터 삽입하여, 복합 물질을 반응시켜 제작한다. 플라즈마 불꽃(142)은 챔버(17) 중으로 분출된다. 16은 챔버 벽이다.
또한, 하부의 반응기(C)의 아래에 동일한 반응기를 복수 단 적층하여, 다종의 반응 물질을 반응시킬 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
(2) 도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 개략 종단면도이고, 하부의 반응기(F)로서, 일본 공개특허공보 평1-176700호 열 플라즈마 반응 장치의 TE011 자태 공진기를 사용하는 형식의 것이다. 이는 사용 주파수를 높게 할수록, 플라즈마 발생 능률이 향상되기 때문이다. ...(중략)...
토치부(D)·보조 플라즈마부(E)의 구성은 도 1에 서술한 토치부(A) 및 보조 플라즈마부(B)와 동일 형식이어도 되지만, 기밀성 유전체 창(131)을 방형 도파관으로부터 동축관 회로로 옮기고, 또한 그 출력측에 임피던스 정합용으로서, 도체 또는 유전체로 만들어진 원판(132) 및 원환(133)을 내부 도체로서 외부 도체에 각각 이식하고 있다. 이들은 플라즈마로부터 직진하는 용융 반응성 물질로 기밀성 유도체 창(131)이 오염되는 것을 막고 있다.
토치부(D)·보조 플라즈마부(E)의 그 밖의 부분은 도 1과 동일하지만, 동일 전력에 대한 기밀성 유전체 창(131)의 내전압을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
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하부의 반응기(F)로는, 금속성 원통(153)을 TE011 자태 공진기로서 사용하고, 도파관(154)으로부터 결합 창(155)(결합 코일이어도 된다)을 통해 고주파 전력을 공급한다.

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TE011 자태 공진에서는, 전계가 동심원 형상 분포가 되고, 자계는 이것에 직교하기 때문에, 전계가 공동 벽과 교차하지 않고, 따라서 공동 벽 내의 고주파 전류에 의한 손실은 전무하게 되어, Q가 높고, 저손실이고, 대형이고 대전력에 견딜 수 있다.
이때 발생하는 전자계 분포는 도 1의 유도 코일에 의한 경우와 유사하기 때문에, 공동 중앙부에 가스 흐름을 흘리면, 가스 중에 환류가 유도되고, 발열하여 플라즈마 불꽃이 되는데, 상부의 보조 플라즈마부(E)가 만드는 플라즈마 불꽃(141)이 불씨가 되기 때문에, 점화는 용이하다. ...(중략)...
다단 이상의 적층도, 필요에 따라 동일하게 용이하게 구성할 수 있다.
이 TE011 공진기 형식의 반응기에서는, 수백 MHz부터 마이크로파대까지 넓은 주파수의 에너지원을 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 대전력 에너지를 용이하게 사용할 수 있고, H₂나 N₂, O₂ 가스 등의 플라즈마 제트에 의한 초전도물질의 생산업의 새로운 이용면에서도 현실적이게 되었다.

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[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 불순물을 포함하지 않는 강력한 플라즈마 불꽃을 용이하게 발생·유지할 수 있기 때문에, 이를 불씨로서 사용하고, 다음 단 이후에서 필요
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한 에너지까지 증대시켜, 반응 물질의 종류와 요구에 따라 가스의 종류나 체류 시간을 적절히 선택하면, 최적의 반응 물질 생성이 가능해진다.
본 발명의 특징을 들면, 다음과 같다.
(1) 불순물을 포함하지 않는 강력한 플라즈마 불꽃을 보조 플라즈마 불꽃으로서 사용하고, 대출력의 메인 플라즈마 불꽃을 안정적으로 유지하기 때문에, 다수의 반응 물질의 생성이 가능하다.
(2) 반응 물질의 특성에 따라, 필요한 여기 에너지와 체류 시간의 선정이 가능해진다.
(3) 다종류의 반응 물질에 대해, 각각의 특성에 따른 최적 상태의 조정을 할 수 있다.

다. 거절결정 및 심결의 경위 (1) 원고의 이 사건 출원발명에 대하여, 특허청 심사관은 2019. 4. 15. “이 사건 출원발명은 그 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 ‘통상의 기술자’라고 한다)이 선행발명으로부터 쉽게 발명할 수 있는 것이어서 신규성과 진보성이 부정된다.”라는 등의 이유로 의견제출통지를 하였다. (2) 원고는 2019. 3. 5. 이 사건 출원발명의 청구항 1에 청구항 3, 4, 5, 7에 기재된 구성 등을 부가하여 감축하는 보정서를 제출하였으나, 특허청 심사관은 2019. 7. 14. 위 보정에 의하더라도 진보성에 관한 거절이유가 해소되지 않았다는 이유로 거절결정을 하였다. (3) 이에 대하여 원고는 2019. 8. 6. 이 사건 출원발명의 청구항 2의 일부 구성을 청구항 1에 부가하는 보정서를 제출하면서 재심사 청구를 하였으나, 특허청 심사관은 2019. 9. 9. 위 보정에 의해서도 이 사건 출원발명은 진보성에 관한 거절이유가 여전히 해소되지 않았다는 이유로 재심사 거절결정을 하였다. (4) 원고는 2019. 11. 8. 거절결정불복심판을 청구하였고, 특허심판원은 이를 2020원5931호로 심리한 다음, 2020. 7. 31. “이 사건 출원발명은 통상의 기술자가 선행발명에 의해 쉽게 발명할 수 있어 진보성이 부정된다.”라는 이유로 원고의 심판청구를 기각하는 심결(이하 ‘이 사건 심결’이라 한다)을 하였다. [인정근거] 다툼 없는 사실, 갑 제1, 3 내지 12호증, 을 제1, 2호증의 각 기재, 변론 전체의 취지 2. 당사자 주장의 요지 가. 원고의 주장 다음과 같은 이유로 이 사건 출원발명은 선행발명에 의해 진보성이 부정되지 않는다. 이와 결론을 달리한 이 사건 심결은 위법하므로 취소되어야 한다. (1) 선행발명은 솔레노이드 코일로 유도결합 플라즈마를 추가로 생성하는 것이고, 이 사건 제1항 출원발명은 마이크로파 전극과 무선주파수 전극 사이에 용량결합 플라즈마를 추가로 생성하는 것이어서 플라즈마의 벌크와 시스를 확장시키는 방법이 서로 다르다. (2) 플라즈마를 확장하는 메카니즘의 차이로 인해 선행발명은 고전력이 필요하고 그에 따라 수천~ 수만 도의 온도범위를 갖는 열 플라즈마(thermal plasma)를 생성하는 반면, 이 사건 제1항 출원발명은 기존 대기압 마이크로파 플라즈마의 저온 특성을 유지하면서 플라즈마의 시스와 벌크를 극대화시는 저온 플라즈마(nonthermal plasma)에 해당하여 기체의 온도범위가 대략 상온 ~ 수백 도이므로, 양 발명은 플라즈마의 온도에 차이가 있다. (3) 이 사건 제1항 출원발명의 확장단계는 먼저 전자가 가속되어 플라즈마 시스영역을 길어지게 하고 2차로 양이온과 중성원자들이 연장된 시스영역으로 방출 및 확산되면서 벌크를 증가시키는 것인데, 선행발명에는 이와 같은 확장단계에 관한 구성이 전혀 개시되어 있거나 암시되어 있지도 않다. 또한 이 사건 제1항 출원발명은 마이크로파 플라즈마 발생기의 입력 전력에 비례하여 활성종의 생성을 증가시킨다고 개시하고 있으나 선행발명에는 입력 전력과 활성종의 비례관계에 관한 명시적인 기재가 없다. 나. 피고의 주장 다음과 같은 이유로 이 사건 출원발명은 선행발명에 의해 그 진보성이 부정된다. (1) 이 사건 출원발명은 용량결합 플라즈마로 한정할 수 없고, 통상의 기술상식으로 보아 유도결합 플라즈마라고 보아야 하며, 설령 용량결합 플라즈마라고 보더라도 이 사건 출원발명 및 선행발명은 용량결합 및 유도결합 성분을 모두 가지므로 차이가 없다. (2) 이 사건 출원발명이 용량결합 플라즈마, 선행발명이 유도결합 플라즈마라고 하더라도, “동일한 에너지와 동일한 온도가 만들어지면 플라즈마를 만드는 방식은 그다지 중요하지 않다.”라는 기술상식(을 제3호증주2) 29면, 112면)에 비추어 보면, 용량결합 또는 유도결합 중 어떤 방식으로 플라즈마를 발생시킬지 정하는 것은 통상의 기술자가 쉽게 선택할 수 있는 범위에 속한다. (3) 이 사건 출원발명의 시스와 벌크를 확장하는 단계 및 입력 전력과 활성종 생성의 비례관계는 주지관용기술(을 제3호증, 을 제4호증주3) , 을 제5호증)로서 일반적인 물리현상에 불과하여 특유의 기술적 사상을 포함한다고 볼 수 없다. 3. 이 사건 제1항 출원발명의 진보성 부정 여부 가. 구성요소별 대응 관계


구성요소	이 사건 제1항 출원발명	선행발명
1-1	마이크로파 전극에 마이크로파를 인가하여 마이크로파 플라즈마 발생기로 플라즈마를 생성하는 생성단계; 및	마이크로파 열 플라즈마 토치부(A)를 이용하여 초기 점화를 확실하게 한다(2쪽 청구항 1, 4쪽 2번째 문단 및 마지막 문단, 도1 참조).
2-1	마이크로파 플라즈마 발생기와 설정 간격으로 이격 배치되는 무선주파수 전극에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가하여 상기 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 확장단계;를 포함하며	(마이크로파 토치부로부터 임의의 간격을 가지고 배치되어 있는) 고주파 전력에 의한 자장 결합 열 플라즈마 반응기를 공유 중심축 상에 배치하고 전력을 공급하되, 내열절연관 외측에 솔레노이드 코일을 감고, 고주파 전력을 가하며 상부의 보조 플라즈마부(B)에서 만들어진 보조 플라즈마를 증대시켜 보다 강력한 플라즈마 불꽃(142)을 형성(6쪽 1번째 문단 참조)
1-2	상기 마이크로파는 0.4~11GHz 영역내의 주파수를 가지며 전자의 소스로 사용하고,	2.45GHz의 마이크로파 전력을 공급(5쪽 1번째 문단 참조)
2-2	상기 확장단계는 마이크로파 전극과 설정 간격으로 이격 배치되는 무선주파수 전극에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가하여 상기 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하고	(구성 2-1과 실질적으로 동일한 내용의 반복 어구)
	상기 무선주파수(RF)는 100kHz ~ 99MHz 영역대를 사용하며	13.56MHz의 고주파 전력에 의한 자장 결합 열플라즈마 반응기를 이용(6쪽 1번째 문단 참조)
	상기 확장단계는 시스와 벌크가 확장된 플라즈마에서 상기 마이크로파 플라즈마 발생기에 입력된 전력에 비하여, 활성종 생성을 증가시키고,	(대응구성의 명시적인 기재 없음)
	상기 확장단계는 대기 중에서 1차적으로 정상상태 플라즈마의 전자가 RF 전기장에 의해 가속되면서, 플라즈마의 시스영역을 길어지게 하고, 그 후 전자보다 느린 양 이온들과 중성 원자들이 연장된 시스 영역 쪽으로 방출 및 확산되면서 플라즈마의 벌크를 증가시키는	(대응구성의 명시적인 기재 없음)
청구항 말미	이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법.	마이크로파 및 고주파 전력을 이용한 플라즈마 생성하고 더 큰 플라즈마 불꽃을 만드는 방법(3쪽 중단부)

TAGIMG05 나. 공통점과 차이점 (1) 구성요소 1-1, 1-2 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 1-1은 ‘마이크로파 전극에 마이크로파를 인가하여 마이크로파 플라즈마 발생기로 플라즈마를 생성하는 생성단계’인데, 선행발명에는 “마이크로파 열 플라즈마 토치부(A)를 이용하여 초기 점화를 확실하게 한다.”라는 구성이 있다(을 제2호증 2쪽주4) 청구항 1, 4쪽 2번째 문단 및 마지막 문단, 도1 참조). 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 1-2는 ‘상기 마이크로파는 0.4~11GHz 영역 내의 주파수를 가지며 전자의 소스로 사용’하는 것인데, 선행발명에는 ‘2.45GHz의 마이크로파 전력을 공급’하는 구성이 개시되어 있다(5쪽 1번째 문단 참조). 양 대응구성은 마이크로파를 전자의 소스(전력 공급주5) )로 사용하고, 0.4~11GHz 영역내의 주파수(2.45GHz)를 갖고 있으며, 마이크로파 전극에 인가되어 마이크로파 플라즈마 발생기[마이크로파 열 플라즈마 토치부(A)]에 의해 플라즈마를 생성한다는(초기 점화) 점에서 동일하다. 이 부분에 대하여는 당사자 사이에도 다툼이 없다. (2) 구성요소 2-1, 2-2, 청구항 말미 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 2-1은 ‘마이크로파 플라즈마 발생기와 설정간격으로 이격 배치되는 무선주파수 전극에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가하여 상기 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 확장단계’이며, 구성요소 2-2와 청구항 말미는 ‘상기 확장단계는 마이크로파 전극과 설정 간격으로 이격 배치되는 무선주파수 전극에 무선주파수(RF)를 바이어스 인가하여 상기 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하고, 무선주파수(RF)는 100kHz ~ 99 MHz영역대를 사용하는 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법’이다. 선행발명에는 ‘고주파 전력에 의한 자장 결합 열 플라즈마 반응기를 공유 중심축 상에 배치하고 전력을 공급하되, 내열 절연관 외측에 솔레노이드 코일을 감고, 고주파 전력을 가하며 상부의 보조 플라즈마부(B)에서 만들어진 보조 플라즈마를 증대시켜 보다 강력한 플라즈마 불꽃(142)을 형성’한다는 구성이 있고(을 제2호증 6쪽 1번째 문단), ‘13.56MHz의 고주파 전력에 의한 자장 결합 열 플라즈마 반응기를 이용’하며(을 제2호증 6쪽 1번째 문단), ‘마이크로파 및 고주파 전력을 이용한 플라즈마 생성하고 더 큰 플라즈마 불꽃을 만드는’ 방법이 기재되어 있다(을 제2호증 3쪽 중단부). 양 대응구성은 마이크로파 플라즈마 발생기[마이크로파 토치부(A)]와 설정 간격으로 배치(공유 중심축 상에 배치)되는 무선주파수 전극[자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)]에 의해, 마이크로파 플라즈마 발생기[마이크로파 토치부(A)]가 생성한 플라즈마[상부의 보조 플라즈마부(B)에서 만들어진 보조 플라즈마]의 시스와 벌크를 확장[증대시켜 보다 강력한 플라즈마 불꽃(142)을 형성]한다는 점에 공통된다. 다만, 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 2-1, 2-2는 무선주파수 전극에 100kHz ~ 99MHz 영역대의 무선주파수(RF) 바이어스를 인가하는 반면, 선행발명은 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)에 13.56MHz의 고주파 전력을 공급한다는 차이가 있다(이하 ‘차이점 1’이라 한다). 그리고 이 사건 제1항 출원발명 구성요소 2-2의 ‘상기 확장단계는 시스와 벌크가 확장된 플라즈마에서 상기 마이크로파 플라즈마 발생기에 입력된 전력에 비하여, 활성종 생성을 증가시키는’ 구성이 선행발명에 명시적으로 개시되어 있지 않은 차이가 있다(이하 ‘차이점 2’라 한다). 또한 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 2-2의 ‘상기 확장단계는 대기 중에서 1차적으로 정상상태 플라즈마의 전자가 RF 전기장에 의해 가속되면서, 플라즈마의 시스영역을 길어지게 하고, 그 후 전자보다 느린 양 이온들과 중성 원자들이 연장된 시스 영역 쪽으로 방출 및 확산되면서 플라즈마의 벌크를 증가시키는’ 구성이 선행발명에 명시적으로 기재되어 있지 않은 차이가 있다(이하 ‘차이점 3‘이라 한다). 다. 이 사건 출원발명이 용량결합인지 유도결합인지 여부 이 사건 출원발명의 무선주파수 전극과 마이크로파 플라즈마 발생기의 메카니즘에 관하여 원고는 용량결합이라고 주장하는 반면, 피고는 용량결합이라고 단정할 수 없고 원형 고리 전극의 구조를 근거로 선행발명과 같은 유도결합이라고 주장한다. 그런데 앞서 든 증거 및 을 제3호증, 을 제4호증의 각 기재 및 변론 전체의 취지에 의하여 알 수 있는 다음과 같은 사정 등을 종합하여 보면, 이 사건 제1항 출원발명은 용량결합에 해당한다. (1) 무선주파수 전극과 마이크로파 전극의 분리 및 전기장 형성 과정 이 사건 출원발명의 명세서 기재에 의하면, 무선주파수 전극은 마이크로파 플라즈마 발생기의 마이크로파 전극(11)과 설정 간격(D)으로 이격되어 있고, 전기적으로 분리되어 있으며, 무선주파수(RF) 바이어스를 인가하면 RF 전기장에 의해 전자가 상하방향으로 가속되어 플라즈마의 시스가 확장되는데(청구항 1, [0028], [0029], [0030], [0040], [0041]), 무선주파수 전극에 인가되는 바이어스는 플라즈마의 시스와 벌크가 확장되도록 제1진폭 내지 제3진폭(최대 진폭)의 크기를 갖는다([0033], [0034], [0037], [0039]). 마이크로파 전극에도 무선주파수가 인가되어 기존 대기압 마이크로파 플라즈마의 저온 특성을 유지시키면서 플라즈마의 시스와 벌크를 극대화시킨다[0035]. 따라서 이 사건 출원발명은 무선주파수 전극과 마이크로파 전극이 물리적·전기적으로 분리되어 있음을 전제로 양 전극 사이에 무선주파수(RF) 전압 바이어스가 인가되고, 그에 따라 무선주파수 전극과 마이크로파 전극 사이에 전기장이 형성되어 플라즈마의 시스와 벌크를 확장시킨다. 그런데 위와 같이 설정 간격으로 이격되어 있는 두 개의 전극 사이에 RF 바이어스를 인가하여 RF 전기장에 의해 플라즈마를 생성하는 방식은 축전결합(용량결합)에 해당한다(을 제3호증의 기재주6) ). (주6) 을 제3호증의 112~113면 기재 및 그림 4.3 참조 : 1. 유도결합(inductive coupling). 전원 공급장치가 정합회로를 거쳐서 연결되는 코일이 관용기 주위로 그림 4.3(a)같이 감겨져 있다. 2. 축전결합(capacivie couplinlg). 두 개의 전극이 반응용기 외부에 설치되어 RF 파워를 인가한다. 그림 4.3(b)에 나타난 것 같이 두 전극은 반응 용기 주위로 두 개의 링 형태처럼 되거나 그림 4.3(c)에 나타난 것 같이 용기를 따라 위치한 두 판의 모양처럼 될 수도 있다. 유도결합과 축전결합이라는 용어가 사용되지만 유도결합이 순수 유도결합만을 의미하는 것은 아니고, 항상 어느 정도의 축전결합 성분을 가지고 있다. 이 때문에 유도결합 플라즈마에서 코일의 모양처럼 벽에 증착되는 것을 종종 볼 수 있다. 이것은 코일 아래 벽에 강한 전기장이 생성됨을 의미하며 용기 벽을 통과하는 축전 전기장에 의한 것임을 알 수 있다. 그림 4.3에 나와 있는 형태 중 특히 그림 4.3(a)의 관 모양 용기에서는 전기장의 세기가 용기 내에서 균일하지않다. TAGIMG06 (2) 플라즈마에 관한 기술상식 을 제4호증의 기재주7) 주8) 및 변론 전체 취지에 의하면, 유도결합에서는 패러데이 법칙에 따라 용기를 감는 코일에 의해 유도전기장이 생성되는데, 특히 용기 측면에 코일을 감는 솔레노이드 구조(원통형 ICP)의 경우 안테나(코일)에 교류 전류가 인가되어 생성되는 유도전기장을 계산할 수 있다(식 2.52 참고). 그러한 계산에 따르면 유도전기장의 크기는 용기의 가운데가 영(0)이며 가장자리로 가면서 증가하는 형태가 되므로 용기의 측면에서만 존재한다는 것을 알 수 있다. 또한 유도전기장의 형태는 코일과 동일한 평면상에서 원형의 형태를 이루고, 무한궤도 형태로 시작과 끝이 없는 닫힌 루프모양이 되며, 전자는 유도결합에 의한 플라즈마 발생기 내에서 유도 전기장에 의해 가속되지만 벽면이나 전극 방향으로는 가속되지 않기 때문에 전자나 이온이 감금되는 효과가 있다(을 제4호증 87면). 이와 같이 유도결합에서의 전극 구조가 솔레노이드와 같이 전류원이 인가되도록 안테나(코일)에 의해 페루프로 구성되고, 유도전기장은 안테나(코일)와 동일 평면상에서 원형의 루프모양이 되어 전자나 이온을 감금하는 효과가 있으므로, 이 사건 출원발명의 전극 구조 및 전기장의 형태와는 전혀 다르다는 것을 알 수 있다. (주7) 을 제 4호증 103면 기재 : TAGIMG07 (주8) 을 제4호증 86~87면 기재 및 그림 2.11, 2.13 참조 : ICP는 코일(안테나)을 포함하고 있으며 코일에서 패러데이법칙으로 만들어지는 유도(inductive) 전기장을 사용하는 방식이다(86면). 그림 2.13에 나타나 있는 것과 같이 무한궤도 형태로 시작과 끝이 없는 닫힌 루프모양이 된다. 전자가 유도 전기장에 의해 가속이 되지만 벽면이나 전극 방향으로 가속되지 않기 때문에 전자나 이온이 감금되는 효과가 있다고 할 수 있다(87면) TAGIMG08 TAGIMG09 TAGIMG10 (3) 피고의 주장에 대한 판단 (가) 피고는 이 사건 출원발명의 무선주파수 전극이 원형 고리형으로서 솔레노이드와 같은 형태임을 근거로 용량결합이 아닌 전형적인 유도결합이라고 주장한다. 그러나 용량결합(축전결합)의 경우 반응용기 주위로 일정거리 이격된 링 형태 또는 판 모양의 두 개의 전극으로 구성되어 있는데(을 제3호증 112~113면 및 그림 4.3), 이 사건 출원발명은 앞서 본 바와 같이 무선 주파수 전극과 마이크로파 전극이 용량결합을 구성하는 두 개의 링 형태의 전극에 해당하므로 전형적인 용량결합의 전극구조를 나타낸다. 전극의 모양이 원형의 고리형이라는 이유만으로 유도결합으로 보아야 한다는 피고의 주장은 이유 없다. (나) 피고는 유도결합이 용량결합과 상호 배타적 관계가 아니고 어느 정도 용량결합의 성분을 가지고 있으므로(을 제3호증, 112면), 이 사건 출원발명과 선행발명은 모두 용량결합과 유도결합의 특징을 포함하고 있어서 차이가 없다고 주장한다. 을 제3호증은 “유도결합과 축전결합이라는 용어가 사용되지만 유도결합이 순수 유도결합만을 의미하는 것은 아니고, 항상 어느 정도의 축전결합 성분을 가지고 있다. 이 때문에 유도결합 플라즈마에서 코일의 모양처럼 벽에 증착되는 것을 종종 볼 수 있다. 이것은 코일 아래 벽에 강한 전기장이 생성됨을 의미하며 용기 벽을 통과하는 축전 전기장에 의한 것임을 알 수 있다.”라고 설명하고 있다(을 제3호증 112면). 그러나 앞서 본 바와 같이 전형적인 유도결합에서의 유도전기장은 안테나(코일)와 동일 평면상에서 원형의 루프모양으로 생성되고, 그 크기는 용기의 가운데가 영이며 가장자리로 가면서 증가하는 형태로서 용기의 측면에서만 존재하고, 피고가 주장하는 용기 벽을 통과하는 축전 전기장은 유도결합에서 전형적으로 생성되는 유도전기장(용기의 측면에만 존재하는 원형의 루프모양)의 일부 성분(용기 벽면으로 향하는 성분)에 해당하는 것으로 보인다. 그리고 피고가 주장하는 유도결합에 포함된 축전 전기장(용기 벽을 통과하는 일부 전기장)은 이 사건 출원발명의 무선주파수 전극과 마이크로파 플라즈마 발생기의 전극 사이에 존재하는 RF 전기장과는 그 방향이 다르고, 안테나(코일)와 동일 평면상에서 원형의 루프모양을 갖는 전형적인 유도 전기장의 일부 성분이므로 플라즈마를 생성하는 주요 원인이 된다고 볼 수는 없다. 피고의 위 주장도 이유 없다. 라. 차이점 1에 대한 검토 차이점 1은 플라즈마의 시스와 벌크를 확장(보다 강력한 플라즈마 불꽃을 형성)하는 구성이 이 사건 제1항 출원발명의 무선주파수 전극과 선행발명의 자장 결합 열플라즈마 반응기로 서로 다르며, 인가되는 주파수도 차이가 있다는 것이다. 그런데 앞서 든 증거 및 을 제3, 4호증의 각 기재 및 변론 전체의 취지에 의하여 알 수 있는 다음과 같은 사정 등을 종합하여 보면, 차이점 1은 통상의 기술자가 선행발명에 의해 쉽게 극복할 수 없다. (1) 무선주파수 전극에 인가되는 RF바이어스 주파수의 기술적 의미 이 사건 제1항 출원발명에는 무선주파수 전극에 인가되는 주파수가 100kHz ~ 99MHz로 특정되어 있고, 선행발명의 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)에는 13.56MHz의 주파수로 되어 있는데, 아래와 같은 사정에 비추어 보면 이 사건 제1항 출원발명의 주파수 영역은 선행발명으로부터 쉽게 도출될 수 있는 것이라고 단정할 수 없다. (가) 이 사건 출원발명의 명세서 기재에 의하면, 무선주파수 전극에는 수십 kHz 미만의 매우 낮은 주파수 또는 마이크로파장(GHz 단위)이 인가되면 플라즈마의 시스와 벌크가 확장되지 않거나 아크형태로 플라즈마 벌크 확장이 되기 때문에[0033], 특정 영역의 무선주파수(RF)만이 무선주파수 전극에 인가된다는 것을 알 수 있다[0049]. 따라서 이 사건 제1항 출원발명의 100kHz ~ 99MHz 영역대의 무선주파수(RF)는 플라즈마의 시스와 벌크가 확장되는 특정 주파수 범위를 의미한다. (나) 반면 선행발명의 자장결합 열 플라즈마 반응기(C)에 인가되는 주파수 (13.56MHz)에 특별한 기술적 의의가 있다고 볼 만한 사정은 발견되지 않고, 오히려을 제3주9) , 4주10) 호증의 각 기재에 의하면, 산업체에서 사용할 수 있도록 허용된 주파수로서 통상의 기술자가 널리 사용하는 전형적인 주파수이다. (주9) 을 제3호증 38-39면 기재 : TAGIMG11 (주10) 을 제4호증 86면 기재 : TAGIMG12 (다) 선행발명의 13.56MHz의 고주파 전력이 이 사건 제1항 출원발명의 100kHz ~ 99MHz 영역대의 무선주파수(RF) 범위에 포함되기는 한다. 그러나 선행발명은 초단의 반응기에서 생성되는 아크를 이용하여 대구경 대출력의 플라즈마를 생성하는 것인데(을 제2호증 4면 [작용]), 이 사건 제1항 출원발명이 아크 형태의 시스와 벌크 확장은 피하고 있다는 점에 비추어 보면, 선행발명의 경우 RF 플라즈마를 생성하는 통상적인 주파수라는 의미 외에 이 사건 제1항 출원발명의 주파수가 전자의 가속과 양이온과 중성원자의 방출 및 확산에 의한 플라즈마의 시스와 벌크를 확장(구성요소 2-2)시키되 아크는 피하는 특정 주파수 범위라는 기술적 의미까지 포함한다고 보기는 어렵다. (2) 무선주파수 전극과 자장 결합 열플라즈마 반응기의 작동원리 다음과 같은 이유에 비추어 보면, 선행발명에는 단순히 서로 다른 종류의 플라즈마 발생기를 다단으로 적층하여 초단에서 생성된 안정된 플라즈마 불꽃을 이용하여 추가로 플라즈마를 증대시키는 기술적 원리가 나타나 있을 뿐 이 사건 제1항 출원발명과 같이 초단의 반응기[토치부(A) 또는 보조 플라즈마부(B)]와 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C) 사이의 방향으로 RF전기장을 생성하여 초단 반응기(A, B)에서 생성된 플라즈마의 전자를 가속하는 방식으로 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 원리가 나타나 있다고 볼 수는 없으므로, 이 사건 출원발명과는 플라즈마의 시스와 벌크를 확장하는 원리가 상이하다. (가) 을 제3호증, 을 제4호증의 각 기재주11) 주12) 및 변론 전체의 취지에 의하면, 플라즈마는 내부 전위가 접촉하는 어떤 면보다 항상 높은 전위를 갖게 되고, 플라즈마의 시스에 걸리는 전압은 플라즈마와 벽 사이에 걸리는 전압으로 플라즈마 내부의 전자에게는 전위 장벽으로 작용하여 플라즈마의 전자가 유출되는 것을 방지하며, 플라즈마 내부의 전자 중에 충분한 에너지를 갖는 전자만이 시스를 통과하여 표면에 도달할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 시스는 전자의 선속과 이온의 선속이 같아지도록 형성되고, 그 두께는 표면에 인가된 전압(VB), 전기장의 주파수, 압력에 따라 달라짐을 알 수 있다. (주11) 을 제3호증 16면~17면, 18면의 기재: (16면 기재) TAGIMG13 (17면 기재) TAGIMG14 (18면 기재) TAGIMG15 (주12) 을 제4호증 42면~43면 하단의 기재 : TAGIMG16 이러한 기술상식에 비추어 보면, 이 사건 제1항 출원발명의 플라즈마 시스와 벌크의 확장은 마이크로파 플라즈마 발생기에서 생성된 정상상태의 플라즈마 내의 전자가 대기압 하에서 아크 형태가 발생하지 않도록 하는 주파수(100kHz ~ 99MHz 영역대)와 진폭(제1진폭 내지 제3진폭)을 갖는 바이어스 전압이 무선주파수 전극에 인가됨으로써 생성되는 RF전기장에 의해 충분한 에너지를 얻게 되어 정상상태의 플라즈마 시스를 통과하여 RF전기장의 방향, 즉 마이크로파 플라즈마 발생기와 무선주파수 전극사이 방향인 상하방향으로 가속됨으로써 시스가 확장되고, 이어서 전자들의 선속과 이온의 선속이 같아질 때까지 이온들이 이동 및 확산함으로써 플라즈마의 벌크가 확장되는 기술적 원리를 포함하고 있다. (나) 그러나 다음과 같은 점에서 선행발명은 이 사건 출원발명과 달리 상단 반응기(A, B) 아래에 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)를 다단으로 적층하여 각각 플라즈마를 생성하는 원리를 구현한 것이다. ① 선행발명은 고주파 전력에 의한 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)로서 솔레노이드 코일을 이용하고 있는데, 이러한 구조의 반응기는 솔레노이드 코일에서 패러데이 전자기 유도 법칙으로 만들어지는 유도 전기장을 사용하여 플라즈마를 생성하는 방식이며, 이와 같은 유도 전기장은 앞서 다.(2)항에서 본 바와 같이 코일과 동일한 평면상에서 원형의 루프모양을 갖는다(을 제4호증의 86~87면 및 그림 2.11, 2.13). ② 선행발명의 명세서에 의하면, 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)의 유도 코일에 의해 발생하는 유도 전기장(전계)은 공동 벽과 교차하지 않는 동심원 형상으로 분포한다(을 제2호증 7면 1번째 문단). 그러므로 선행발명에서 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)의 유도결합에 의해 유도전기장이 생성되지만, 유도전기장은 상단의 토치부(A)[및 보조플라즈마부(B)]를 향하는 상하방향이 아니라 그와 수직되는 면에서 원형-자장 결합 열 플라즈마 반응기(C) 내부에서 코일과 동일한 평면상의 원형 루프모양이므로, 이 사건 제1항 출원발명의 RF 전기장과는 그 형태와 전기장의 방향이 달라 상단 반응기(A, B)에서 생성된 플라즈마의 전자를 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C) 내부로 가속시켜 시스를 확장하는 원리가 아니다. ③ 선행발명의 명세서에 의하면, 종래의 다단 무전극 고주파 플라즈마 반응기는 전체 단이 고주파 자장을 이용하여 유도적으로 고주파 플라즈마를 발생시키는 것으로 초단의 반응기는 점화하기가 어렵고, 불꽃의 안정이 다소 부족하였으며, 마이크로파 플라즈마는 발생영역이 한정되고 열플라즈마 반응에 응용되고 있지 않았기 때문에[을 제2호증 3면 (발명이 해결하고자 하는 과제)], 선행발명은 초단에 5kW의 전력으로 20kW 출력의 고주파 전자 결합 플라즈마 반응기와 동일한 효과를 발휘하는 마이크로파 플라즈마 발생기를 구비하여 안정적인 플라즈마 불꽃을 구현하였고[을 제2호증 4면 (작용) 1~2번째 문단], 하부 반응기(C)에 13.56MHz의 고주파 전력에 의한 자장 결합 열 플라즈마 반응기를 공유 중심축 상에 배치하고, 20kW의 고전력을 유도결합으로 인가하여 플라즈마를 증대시켜 보다 강력한 플라즈마를 형성한다(을 제2호증 6면 1번째, 3번째 문단). 이는 선행발명의 명칭이 ‘다단 열 플라즈마 반응 장치’라는 점과 하부 반응기(C)의 아래에 동일한 반응기를 복수 단으로 적층하여 다종의 반응 물질을 반응시킬 수 있다는 기재(을 제2호증 6면 1번째 문단) 및 하부의 반응기(F)로는 TE011 자태 공진기로 사용할 수 있다는 기재(을 제2호증 7면 1번째 문단)로부터도 단순히 플라즈마 발생기를 적층한 것임을 확인할 수 있다. 마. 차이점 3에 대한 검토 차이점 3은 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 2-2에서 ‘상기 확장단계는 대기중에서 1차적으로 정상상태 플라즈마의 전자가 RF 전기장에 의해 가속되면서, 플라즈마의 시스영역을 길어지게 하고, 그 후 전자보다 느린 양 이온들과 중성 원자들이 연장된 시스 영역 쪽으로 방출 및 확산되면서 플라즈마의 벌크를 증가시키는’ 것인데, 선행발명에는 이와 대비되는 대응구성이 명시적으로 기재되어 있지 않다는 것이다. 그런데 아래와 같은 사정에 비추어 보면 차이점 3은 통상의 기술자가 선행발명으로부터 쉽게 극복할 수 있다고 볼 수 없다. (1) 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 2-2의 확장단계는 앞서 본 바와 같이 무선주파수 전극에 의한 RF전기장의 방향으로 이동도가 큰 전자가 먼저 이동하여 시스가 그 방향으로 확장되고, 시스가 확장됨으로써 플라즈마 내의 입자들의 밀도가 달라져 이동도가 낮은 양이온 및 중성원자가 동일한 방향으로 방출 및 확산하여 이동하는 것이다주13) 주14) . (주13) 을 제4호증 53면 : TAGIMG17 (2) 그런데 선행발명은 마이크로파 전력이 초단의 반응기[토치부(A) 또는 보조 플라즈마부(B)]로 공급되는 양에 따라 플라즈마 불꽃의 길이를 용이하게 변화시킬 수 있고, 그러한 플라즈마 불꽃을 불꽃 발생원으로 그대로 이용하여 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)에서 플라즈마 불꽃의 출력을 용이하게 증대시키는 것이다(을 제2호증 4면 2번째 문단 및 [작용]). 이와 같이 토치부(A) 및 보조 플라즈마부(B)에서 생성된 플라즈마의 불꽃의 길이를 변화시켜 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)에서 불꽃 발생원으로 그대로 이용하는 구조인 선행발명으로부터 이 사건 제1항 출원발명과 같이 시스와 벌크의 확장과정을 쉽게 도출할 수 있다고 볼 수 없다. (3) 나아가 통상의 기술자가 선행발명의 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)를 이 사건 제1항 출원발명의 무선 주파수 전극으로 대체하는 것이 용이한지를 살피건대, 아래와 같은 사정에 비추어 통상의 기술자라고 하더라도 이를 쉽게 대체하기는 어렵다. (가) 플라즈마의 온도와 이용형태 이 사건 출원발명은 명세서 기재에 의하면 마이크로파 플라즈마의 부피를 크게 하여 활성종의 양을 늘리고, 그에 따라 표면처리할 수 있는 면적을 증가시킨다(을 제1호증 [0005], [0006], [0016], [0017]). 그리고 플라즈마의 확장은 오존을 추가로 발생시키지 않고, 활성종 생성이 중요한 바이오 메디칼, 생의학 분야에 응용하기 위해 대기압에서 저온 특성을 유지하면서 플라즈마의 시스와 벌크를 극대화하는 것이다(을 제1호증 [0031], [0035], [0044]). 또한 종래기술이 부피를 배로 증가시키기 위해서는 큰 전력 또는 새로운 전극 디자인이 요구되는 것과는 달리 이 사건 출원발명은 RF 바이어스를 인가하여 낮은 전력으로 플라즈마의 부피를 확장하게 하는 것이며(을 제1호증 [0042], [0043]), 확장된 플라즈마는 아크 형태의 플라즈마는 피하고 있다(을 제1호증 [0033], [0048]). 반면, 선행발명의 경우 마이크로파 플라즈마를 열 플라즈마 반응에 응용하면 플라즈마 불꽃의 출력이 부족한 경우가 많아서(을 제2호증 3면, 해결하고자 하는 과제), 고주파 플라즈마 반응기를 공유 중심축 상에 다수 종속시켜 대구경 대출력의 플라즈마 반응장치로 동작시킨다[을 제2호증 4면 (작용), 6면 실시예]. 또한 선행발명의 대구경, 대출력의 플라즈마는 ‘특히 세라믹스나 다이아몬드를 비롯한 신소재의 생성이나, 새로운 응용 분야의 개척에 이용할 수 있는 다단 열 플라즈마’로서(을 제2호증 2면 산업상 이용분야), 초단의 반응기에서 아크에 전력이 집중하여 고온이 되는 플라즈마이고 (을 제2호증 4면 [작용]), 각 단의 반응기에 상이한 종류의 반응 물질을 투입하여 각 단마다 적합한 고주파 전력을 인가하는 반응 장치를 완성하며(을 제2호증 3면 종래기술), 플라즈마 불꽃은 챔버(17) 중으로 분출되고(을 제2호증 6면, 실시예) 대전력 에너 지를 용이하게 사용하여 초전도 물질 등의 생산에도 사용할 수 있게 한다. (나) 플라즈마의 생성 조건 이 사건 출원발명은 대기압에서 저전력주15) 을 소비하는 마이크로파 플라즈마 발생기인 반면, 선행발명의 마이크로파 플라즈마 발생기(토치부 A)는 5kW의 고전력을 소비하며(을 제2호증 4면, 작용), 통상 대기압보다 낮은 압력에서 사용되는 챔버 내에서 응용되는 것이므로, 양 발명은 마이크로파 플라즈마 생성에 필요한 초기 소비전력의 크기 및 발생 압력 조건에 상당한 차이가 있다. 뿐만 아니라 이 사건 출원발명은 무선 주파수 전극에 저전력주16) 을 투입(을 제1호증 [0042], [0043])하는 반면, 선행발명은 자장 결합 열 플라즈마 반응기(C)에 20kW의 전력을 가하는바(을 제2호증 6면 1번째 문단), 추가적인 플라즈마 생성에 투입되는 전력의 수준에도 상당한 차이가 있다. 이에 대하여 피고는 이 사건 제1항 출원발명 청구범위에 대기압 플라즈마라는 용어가 기재되어 있지 않으므로, 발명의 설명을 참작하더라도 대기압의 조건에서 발생하는 플라즈마라고 해석할 수 없다고 주장한다. 그러나 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 2-2에는 ‘상기 확장단계는 대기 중에서 1차적으로 정상상태 플라즈마의 ...(후략)...’라고 명시적으로 기재되어 있는바, 이 사건 제1항 출원발명은 대기압 하에서 플라즈마를 생성하는 것이므로, 피고의 위 주장은 이유 없다. 또한 이 사건 발명은 마이크로파 플라즈마의 저온특성을 유지시키면서 시스와 벌크를 극대화하는 것인데(을 제1호증 [0035]), 선행발명은 종래 마이크로파 플라즈마가 열 플라즈마 반응에는 응용되고 있지 않은 문제점(을 제2호증 3면, 발명이 해결하고자 하는 과제 참조)을 해결한 마이크로파 열 플라즈마 토치(을 제2호증의 3면에 기재된 일본특허출원 평1-192372호)를 초단 반응기로 이용하며, 플라즈마가 발생하면 아크 중에 전력이 집중되게 하는 것이다(을 제2호증 4면, 작용 참조). 양 발명은 생성되는 플라즈마가 각각 저온플라즈마와 열플라즈마로 그 온도가 서로 다른 상태를 상정하고 있다. 플라즈마의 온도에 관한 이 사건 출원발명의 출원일 이전의 기술상식을 살펴보더라도, 선행발명의 열 플라즈마는 열평형플라즈마를 의미하며 기체온도가 20,000 ~ 30,000OK에 이르는 반면, 이 사건 출원발명의 저온 플라즈마는 비평형 플라즈마로서 기체의 온도가 실내온도정도 낮은 것을 의미한다(을 제6호증 및 참고자료 2의 각 기재주17) 주18) , 대략 상온으로 27OC의 경우 약 300OK). 따라서 선행발명과 이 사건 출원발명의 플라즈마 온도가 명시적으로 기재되어 있지 않다고 하더라도 위와 같은 기술상식에서 보았을 때도 상당한 차이가 있다. (주17) 을 제6호증의 2면 6번째 문단 기재 : TAGIMG18 (주18) 참고자료 2 (2021. 6. 24. 참고서면에 첨부된 자료이며, 기존에 제출한 을 제3호증의 23-26면에 수록된 내용임)의 기재 :　 TAGIMG19 바. 차이점 2에 대한 검토 차이점 2는 이 사건 제1항 출원발명의 구성요소 2-2의 ‘상기 확장단계는 시스와 벌크가 확장된 플라즈마에서 상기 마이크로파 플라즈마 발생기에 입력된 전력에 비하여 활성종 생성을 증가’시키는 구성에 대응하는 구성이 선행발명에는 명시적으로 기재되어 있지 않다는 것인데, 다음과 같은 사정을 고려하면, 이는 통상의 기술자가 쉽게 극복할 수 있다고 볼 수 있다. (1) 이 사건 출원발명의 명세서의 기재에 의하면, 활성종의 생성이 증가하는 것은 플라즈마의 부피에 비례하는 것으로, 플라즈마의 시스와 벌크를 확장함에 따라 플라즈마의 부피가 증가하고, 이에 따라 OH 및 N₂ 등의 활성종의 종류와 총 양이 증가하는 것으로 이해할 수 있고(을 제1호증 [0005], [0006], [0014], [0017], [0018], [0031]), 그 외에 명세서에 마이크로파 플라즈마 발생기에 입력된 전력과 활성종의 증가에 대한 구체적인 설명은 없다. (2) 한편 입력전력 조건에 따라서 밀도가 증가하는 활성종이 다르게 나타나는 사실이 알려져 있으므로(을 제5호증의 377면 우측 컬럼 첫 번째 문단), 이 사건 제1항 출원발명의 “마이크로 플라즈마 발생기에 입력된 전력에 비해 활성종 생성을 증가시킨다.”는 구성은 무선주파수 전극에 무선주파수(RF) 바이어스를 인가함으로써 추가적인 전력의 투입을 통해 활성종이 증가되는 것으로 이해할 수 있다. (3) 선행발명은 다단으로 적층된 각 단의 반응기에 상이한 종류의 반응 물질을 주입하고 각 단마다 적합한 고주파 전력을 인가함으로써 필요한 에너지까지 증대시켜 반응 물질의 종류와 요구에 따라 가스의 종류나 체류 시간을 적절히 선택하여 최적의 반응 물질 생성이 가능해지는 것인데(을 제2호증 4면~8면), H₂나 N₂, O₂ 가스 등을 플라즈마 제트에 의한 초전도물질의 생산업에 사용하므로(을 제2호증 7면), 이 사건 출원발명의 활성종과 동일한 반응물질(N₂)을 생성하는 것으로 보인다. (4) 통상의 기술자가 선행발명에서 각 단의 반응기에서 투입되는 전력을 조절하고, 필요한 활성종 생성을 위한 가스의 종류나 체류시간을 적절히 선택함으로써 초단에서 입력한 전력에 비하여 필요한 활성종의 생성을 증가시키도록 구성함에 특별히 기술적으로 곤란한 점이 있다고 보기는 어렵다. 사. 검토 결과 정리 차이점 1, 3은 통상의 기술자가 선행발명으로부터 쉽게 극복할 수 없는 것이므로, 이 사건 제1항 출원발명은 통상의 기술자가 선행발명으로부터 쉽게 도출할 수 없다. 4. 이 사건 제2, 6, 8항 출원발명의 진보성 부정 여부 이 사건 제2, 6, 8항 출원발명은 제1항 출원발명의 종속항으로서 이 사건 제1항 출원발명의 기술적 특징을 그대로 포함하고 있으므로, 통상의 기술자가 선행발명으로부터 쉽게 도출할 수 있다고 볼 수 없어 그 진보성이 부정되지 않는다. 5. 결론 따라서 이 사건 출원발명은 통상의 기술자가 선행발명으로부터 쉽게 발명할 수 있다고 볼 수 없으므로, 그 진보성이 부정되지 않는다. 이와 결론을 달리한 이 사건 심결은 위법하므로 취소되어야 한다. 그렇다면, 이 사건 심결의 취소를 구하는 원고의 청구는 이유 있으므로, 이를 인용하기로 하여 주문과 같이 판결한다. 판사 서승렬(재판장) 구성진 임경옥 주1) 을 제2호증의 번역문(참고자료 1) 페이지이다. 주2) 2003. 9. 30. 발행된 대학교재로 사용되는 ‘공정 플라즈마 기초와 응용’ 주3) 2013. 12. 20. 인쇄된 대학교재로 사용되는 ‘플라즈마 전자공학’ 주4) 을 제2호증의 번역문(참고자료 1)에 기재된 페이지이다. 이하 같다. 주5) 괄호 안의 기재는 이 사건 발명의 구성요소에 대응되는 선행발명의 대응구성을 기재한다. 주6) 주7) 주8) 주9) 주10) 주11) 주12) 주13) 주14) 피고 답변서 9면 주석 2)의 기재 : *Sheath 원인 Sheath는 전자와 이온의 이동도 차이에서 부터 시작합니다. 전자의 무게는 이온보다 훨신 가볍기 때문에 이동속도가 빠릅니다. 따라서 전자와 이온을 둘이 딱 놔두면 전자가 확산하는 속도가 훨신 빠르죠. 그렇기 때문에 플라즈마 안에 있는 전자는 더 빨리 확산되고, 전극과 챔버 벽면에 이온보다 먼저 도달하게 되는 것입니다. 주15) 원고는 2021. 5. 25. 변론기일에서 이 사건 출원발명의 마이크로파 플라즈마 발생장치는 저전력을 소비하는 것이라고 진술하였고, 피고도 별다른 이견이 없었다. 이 사건 출원발명은 마이크로파 플라즈마를 생성하는 종래기술보다 플라즈마를 확장하는 것을 목표로 하는데, 종래기술에 관한 특허명세서인 갑 제13호증[0023]에 의하면 위 발명은 약 1와트의 전력을 소비한다. 주16) 피고는 이 사건 출원발명 명세서의 ‘낮은 전력’이라는 기재를 근거로 수W급 전력을 공급하여 수백도 이하의 온도를 가지는 플라즈마를 별다른 어려움 없이 충분히 생성할 수 있다는 것은 상식적으로 납득할 수 없다고 주장하나, 마이크로파 플라즈마 발생기에 투입되는 전력의 범위가 갑 제13호증에서는 수 W정도이고, 선행발명에는 5kW로 기재되어 있다. 따라서 통상의 기술자라면 동일한 플라즈마 발생기에 투입될 수 있는 전력의 범위가 수W ~ 5000W까지의 넓은 범위에서 적용될 수 있는 상황에서 저전력의 수준이 어느 정도인지는 충분히 인식할 수 있다고 보인다. 반면, 피고는 수 W의 전력 공급으로 수백도 이하의 온도를 가지는 플라즈마를 생성하는 것이 상식적으로 납득할 수 없다고 주장하나, 입력전력과 플라즈마의 온도에 관한 상관관계나 기술상식에 어긋난다는 것을 입증할 만한 증거가 없다. 따라서 피고의 주장은 이유 없다. 주17) 주18)

[출처] 대한민국 법원 : 종합법률정보 - 2020허5931 (3281622)

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