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유해환경 모니터링 디바이스
* 발행 년도 : 2016년
1. 기술로드맵

유해환경 모니터링 디바이스 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위

- 정의 : 환경 측정은 환경 분석, 환경 계량이라고도 하며, 환경 측정 대상은 대기, 배기가스, 배수, 하천수, 지하수, 토양 등의 환경 시료에 제한됨. 환경오염의 측정은 주로 화학물질의 농도를 측정하는 직접적인 방법과 대상물질의 물리화학적 특성을 측정하여 농도로 환산하는 간접적인 방법이 있음.

- 범위 : 환경모니터링(environmental monitoring)은 물리적, 화학적, 생물학적, 광학적 정보를 센서에서 인식하여 전기적신호나 소리, 광 등을 이용하여 대상 물질을 감지하는 기술임. 가장 기본적인 환경모니터링 기술은TMS(tele-monitoring system)과 같은 현장에서 대상 환경오염물질(SOx, NOx 등)을 검지하여 실시간(in-situ)으로정보를 제공하는 것에서부터, 시료를 채집하여 외부 전문 분석장비를 이용(ex-situ)하는 방법까지 다양함.

3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망
  • [ 세계 환경센서 및 모니터링 디바이스 분야의 시장규모 및 전망 ]
  • 환경센서 및 모니터링 시장은 크게 대기, 물, 토양, 소음 등 계측 분야에 따라서 구분되며, 동일한 시장성장률을 가정할 때 2020년에는 약 199억 달러의 시장을 형성할 것으로 예측
[ 세계 환경센서 및 모니터링 디바이스 분야의 시장규모 및 전망 ] (단위 : 억 달러, %)
제품 시장현황 및 전망
적용부문‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
대기 57.1 60.8 64.8 69.0 73.5 78.3 -
48.3 51.4 54.7 58.3 62.1 66.1 -
토양 28.8 30.7 32.6 34.8 37.0 39.4 -
소음 11.2 11.9 12.7 13.5 14.4 15.3 -
세계시장 합계 145.4 154.8 164.9 175.6 187.0 199.2 6.50
[ 국내 환경센서 및 모니터링 디바이스 분야의 시장규모 및 전망 ] (단위 : 억 달러, %)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
국내시장 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 6.50
4. 기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

  • 유해환경 모니터링 디바이스 기술의 지난 7년(‘10~’16) 간 출원동향19)을 살펴보면 연도별로출원경향이 증가 추세를 보이고 있어 지속적으로 유해환경 모니터링 디바이스 관련 기술개발활
    • 각 국가별로 살펴보면 미국과 한국 출원경향은 지속적인 증가추세, 일본과 유럽은 증가-감소-증가추세임
  • 국가별 출원비중을 살펴보면 미국이 55.2%로 최대 출원국으로 유해환경 모니터링 디바이스기술을 주도하고 있는 것으로 나타났으며, 한국이 21.1%로 미국 다음으로 많은 출원을 하였으며, 일본 12.5%, 유럽 11.3%로 비슷한 수준의 출원비중을 보이고 있으나 최근 미국의 출원 증가 추세가 두드러짐
유해환경 모니터링 디바이스 세계동향

(2) 국내동향

  • 국내 출원인 동향을 살펴보면 대기업은 삼성디스플레이의 출원건수가 가장 높게 나타났으며,중소기업에서는 템퍼스의 출원건수가 높게 나타남
  • 기업 이외의 주요출원인을 살펴보면 국립수산과학원, 다차원스마트IT융합시스템연구단, 전자부품연구원, 한국과학기술연구원, 한국표준과학연구원 등 연구소/공공기관의 출원이 다수 나타났으며, 대학은 성균관대학교, 강릉원주대학교교, 강원대학교, 목원대학교 등의 출원이 높은 것으로 분석됨
5. 핵심요소기술 선정
  • 확정된 요소기술을 대상으로 산․학․연 전문가로 구성된 핵심기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술 선정
  • 핵심기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업 적합성 (10)을 고려하여 평가

[ 유해환경 모니터링 분야 핵심기술 ]

핵심요소기술 선정
분류핵심기술개요
무선 환경오염 물질 모니터링 기술 환경오염 물질 모니터링 초소형 가스 센서용 무선 반도체 기술 흡ㆍ탈착현상을 이용하는 센서, 가스의 반응성을 이용하는 센서, 선택투과막을 이용하는 센서 등으로 나눌 수 있음. 소자의 형태에 따라서는 BAW(bulk acoustic wave sensor), SAW (surface acoustic wave sensor), 반도체 센서, 전기화학 센서, 적외선 가스 센서 등으로 나눌 수 있음.
환경오염 물질 모니터링 초소형 수질 센서용 무선 반도체 기술 하천, 강, 호수, 해수 등 매우 다양한 측정대상 지역의 오염원을 감지하기 위한 것으로 센서의 형태로 나누어 probe형과 lab-on-a-chip(LoC)형으로 나뉨.
바이오센서 기반 DNA 칩 환경오염물질 모니터링 기술 반도체 제작기술을 이용하여 평면상에 oligo DNA의 어레이를 제작함으로서 ‘센서’를 고집적화된 소자로 만들고, 고효율을 목적으로 하는 ‘칩’의 개념으로 발전
바이오센서 기반 단백질 칩환경오염물질 모니터링 기술 형광 단백질 칩은 형광 현미경이나 형광 분광 광도계 등을 이용하여 측정 물질을 감지함으로써 형광이 가지는 고유의 민감도 및 단순성을 활용하여 단백질 칩을 설계할 수 있게 해 줌.
바이오센서 기반 세포 칩 환경오염물질 모니터링 기술 포를 인위적으로 사멸시켜 대사 작용의 변화가 일어 난 후에 구성요소를 분석하는 기법으로서 살아있는 세포의 실제 거동을 표현하는데 한계를 가지고 있음.
분광센서 기반 환경오염물질 모니터링의 분광 해상도 향상 기술 Red, Green, Blue에 해당하는 파장영역만을 취득하여 컬러영상으로 가시화하지만, HSI는 연속적이고 좁은 파장역으로 수십에서 수백 개의 분광밴드를 가지고 데이터를 취득함.
분광센서 기반 환경오염물질 모니터링의 공간 정보 수집 향상 기술 Chl-a 탐지, 적조(red tide) 탐지, 산호(coral reef) 탐지, 기름유출(oil spill) 등에 활용하였고, 옅은 연안의 바닥과 같은 해양지질에 대해 구체적이고 정도 높은 정보를 제공