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중소기업 기술로드맵 조회결과

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대기오염 물질처리 소재 및 공정
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

대기오염 물질처리 소재 및 공정 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 대기오염 물질처리 공정은 대기 중에 잔류하여 사람의 건강이나 환경에 위해를 끼치는 환경오염물질의 발생을 억제하거나 처리하여 제거하는 기술을 의미하며, 소재는 이들 공정에 이용되어 기능을 크게 향상시키는 핵심 부품 또는 재료를 의미
  • 범위 : 대표적 대기오염 물질은 소각장, 화력발전소, 정유공장, 제철소, 시멘트 공장 등 대규모 오염원에서 배출되는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 먼지 등이 있으며, 석유화학 및 화학물질의 제조·가공·이용 설비에서 배출되는 유기화합물질(VOCs) 등이 있음
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점 기술범위 ]

제품분류 관점 기술범위
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
대기오염
물질처리
소재 및
공정
공정기술 SOx
제어기술
  • 석회수세정법, 암모니아법, 아황산소다법, 산화마그네슘법
  • 석회석주입법, 흡착법, 접촉산화법
NOx
제어기술
  • 저NOx버너, 2단연소법, 희박연소법, 배가스재순환법, 농담연소법
  • 촉매환원법(SCR), 무촉매환원법(SNCR), 흡수법, 흡착법
VOC
제어기술
  • 소각법, 촉매소각법, 축열식소각법, 미생물분해법
  • 흡착법, 막분리법, 흡수법, 응축회수법
입자상물질
제어기술
  • 원심력 집진기, 분무탑, 충전탑 스크러버, 벤츄리 스크러버
  • 여과집진기, 건식집진기, 습식집진기, 중력 침진기
악취
제어기술
  • 소각법, 바이오필터
  • 흡수법, 흡착법
소재기술 흡착재

활성탄, 제올라이트, 실리카겔, 보크사이트, 마그네시아

촉매

탈질촉매, 탈황촉매, 산화촉매, 다이옥신 분해 촉매

동력기

블로워, 댐퍼, 펌프, 콤프레샤

기타

충진재, 직물필터, 세라믹필터, 스프레이 노즐, 축열재, 분리막, 데미스터, 버너

[ 공급망 관점 기술범위 ]

공급망 관점 기술범위
기술개발 테마공급망 관점세부기술
대기오염
물질처리
소재 및
공정기술
화력발전소
  • 석탄, 중유를 사용하는 화력발전소, 열병합발전소는 탈황기술, 탈질기술, 입자상 물질을 제거하는 제진기술
  • 천연가스를 사용하는 발전소 및 보일러는 탈질기술
  • 바이오매스를 사용하는 발전소는 탈질기술과 제진기술
화학공장
  • 생산 및 가공공정에서 배출되는 VOC 제거기술
  • 증기 생산용 유틸릴리 설비를 보유한 공장은 연료 성상에 따라 탈황기술, 탈질기술, 제진기술
시멘트
  • 산업특성상 분진 배출량이 많아 제진설비
  • 고온의 공정 열에너지 공급용 화석연료, 폐기물을 연료로 사용하는 설비는 탈황기술, 탈질기술, 제진기술
자동차 및 조선
  • 내연기관에서 배출되는 미연 탄소 및 입자상 물질을 완전 연소하여 제거하는 기술, 탈질기술
  • 자동차, 선박 생산 및 수리공장의 도장공정 VOC 제거기술
환경설비
  • 고체 폐기물을 소각 처리하는 소각로는 탈황기술, 탈질기술, 제진기술, 악취방지기술
  • 하·폐수처리장은 악취 제거기술, 제진기술
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

세계 대기오염 방지설비의 시장 규모는 2016년 67,420백만 달러에서 2021년에는 86.883백만 달러로 매년 5.2%규모로 성장할 것으로 전망

[ 대기오염 방지설비 세계 시장 규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

대기오염 방지설비 세계 시장 규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR('16~'21)
세계시장 67,420 70,921 74,607 78,489 82,577 86,883 5.2

* 출처 : BCC Research(2015), Air Pollution Control Equipment: Technologies and Global Markets '12-'14년 성장률을 이용하여 계산

대기오염방지 설비의 종류별 세계 시장 규모는 배가스 탈황설비, 탈질설비, 집진용 전기집진기와 백필터 중심으로 전개되고 있음.

  • 탈황시장 28%, 탈질시장 20%, 전기집진기와 백필터를 사용하는 집진기 시장이 약 41% 차지
  • 향후 전체 시장 규모는 연평균 6.5% 이상 성장이 전망되며, 탈질과 백필터 시장의 성장률이 큼

[ 대기오염 물질방지 설비 종류별 세계 시장 규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

대기오염 물질방지 설비 종류별 세계 시장 규모 및 전망
구분201620172018201920202021CAGR
대기 오염
방지 설비
탈황설비 18,613 19,562 20,560 21,608 22,710 23,868 5.1
전기집진기 13,769 14,443 15,151 15,893 16,672 17,489 4.9
탈질설비 14,168 15,060 16,009 17,018 18,090 19,230 6.3
백필터 12,957 13,644 14,367 15,128 15,930 16,774 5.3
스크러버 4,619 4,817 5,024 5,240 5,466 5,701 4.3
기타 3,295 3,394 3,496 3,601 3,709 3,820 3.0
합계 67,420 70,921 74,607 78,489 82,577 86,883 5.2

* 출처 : BCC Research(2015), Air Pollution Control Equipment: Technologies and Global Markets

배연탈황(FGD) 설비의 세계 시장규모는 2016년 18,613백만 달러에서 2021년 23,868백만 달러로 연평균 5.1%이상 증가할 것으로 전망

  • 아시아 지역은 중국의 대규모 탈황설비 설치에 의한 시장 수요의 영향이 큼
  • 북미 및 유럽은 이미 탈황설비 보급이 완료되어 향후 시장 성장률이 낮은 편

전기집진기의 세계 시장 규모는 2016년 13,769백만 달러에서 2021년 17,489백만 달러로 연평균 4.9% 증가할 것으로 전망.

  • 아시아 지역은 개조 설비뿐 만 아니라 신규 설비에 대해서도 가장 큰 시장이 될 것으로 예측됨
  • 중국은 2014년 유틸리티 발전플랜트를 위해 약 5만 MW의 신규 집진기를 설치할 것으로 예측되며, kW당 50달러의 설치비용을 고려하면 250억 달러 이상 신규 투자가 이루어질 것으로 기대됨

배연탈질(DeNOx) 설비의 세계 시장 규모는 2016년 14,168백만 달러에서 2021년 19,230백만 달러로 연평균 6.3% 이상 증가할 것으로 전망

  • 중국은 신규 석탄 화력발전소에 대량의 DeNOx 설치 예정으로 최대 구매자가 될 것으로 전망
  • 중국은 제12차 5개년 계획에서 SO2, NOx 및 입자상물질 등의 대기오염 물질 배출을 억제하는 종합계획을 추진해왔으며, 이러한 입법화가 중국의 DeNOx 설비 시장의 주요 확대 요인임

패브릭 백필터의 세계 시장 규모는 2016년 12,957백만 달러에서 2021년 16,774백만 달러로 연평균 5.3% 이상 증가할 것으로 전망

아시아 지역이 전체 백필터 시장을 주도하고 있으며, 패브릭 백필터는 현재 전기집진기의 대체품으로 고려되고 있음

스크러버의 세계 시장 규모는 2016년 4,619백만 달러에서 2021년 5,701백만 달러로 연평균 4.3% 정도로 성장할 것으로 전망

북미 및 유럽 지역은 이미 스크러버 설치가 완료된 상태로 대기오염 물질의 고도처리 수요증가에 따라 처리효율이 낮은 스크러버 시장 수요는 정체 상태

나. 국내시장

‘16년 기준 대기관리 산업 분야의 국내 시장 규모는 ’16년 62,253억 원에서 ‘21 79,831억 원 규모로 성장할 것으로 전망

[ 대기관리 국내 시장 규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

대기관리 국내 시장 규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국내시장 62,253 65,428 68,765 72,272 75,957 79,831 5.1

* 출처 : 2015 기준 환경산업통계조사보고서, 환경부, 2017 *‘12-;15 성장률을 이용하여 자료 재구성

국내 대기관리산업 분야의 매출액은 2015년 기준 5조 9,232억 원으로 전년 대비 4.2% 감소. 주요산업인 통제기기 제조 산업은 매출액이 증가하였으나 서비스 계통은 크게 감소함

  • 국내 대기관리 산업부문 시장의 주요산업인 통제기기 제조산업의 매출액은 2015년 4조 3,155억원으로 전년대비 4.3% 증가하였으며, 기기 건설사업 부분의 매출액도 6,282억 원으로 22.5% 증가함
  • 그러나 대기오염 통제관련 서비스 산업은 -88%, 실내공기질 통제기기의 제조 및 서비스는 각각 -26% 및 -42% 크게 감소함
  • 대기오염 통제관련 광업 부분의 매출은 전년대비 214% 크게 증가하였으나 ‘15년 매출액 규모가 3,612억 원으로 전체 시장의 6% 정도로 미미한 수준

자료: 2015년 기준 환경산업통계조사 보고서, 환경부, 2017

국내 대기산업 분야의 시장은 대기오염 물질을 통제하는 설비의 제조 및 건설 산업이 전체 시장의 89%인 약 5조 원으로 매우 큼. 최근까지 5% 이상의 성장률로 성장하여 왔으며 향후에도 국내 시장을 주도할 것으로 예상됨

  • 대기오염 물질을 배출하는 산업설비의 후단에 설치되어 유해물질을 제거하는 설비의 제작 및 설치는 전형적인 플랜트 엔지니어링 사업
  • 대기오염 물질을 통제하는 설비는 환경 법규 및 정책에 의해 의무적으로 설치해야 설비이므로 산업발전과 함께 지속적으로 시장 규모가 성장함
  • 실내 공기질, 일반 서비스 등의 산업분야는 최근까지 역신장하였으나, 최근의 미세먼지 이슈 및 빈번하게 발생하는 황사 현상 등으로 국민의 대기환경에 대한 관심이 크게 증가하여 시장 규모도 증가할 것으로 전망

국내 대기 산업체는 9%의 중견·대기업이 78%의 매출을 점유하고, 중소기업의 비중은 91%에 달하지만 업체당 평균 매출액이 30억 원에 불과하여 전반적으로 영세한 수준

  • 중소기업은 주로 단순 제조 또는 제작, 시공 등 수동적 역할을 담당하여 신기술 확보 및 기술혁신 능력이 부족한 상황임. 영세한 수준을 극복하기 위해서 다른 분야의 업종도 겸하고 있는 경우가 많음
  • 중소기업의 기술력을 높여 전문기업으로 육성하기 위해서는 대기업·중견기업과 협력에 의한 기술개발 역할 분담, 콘소시엄 또는 공동사업의 참여 확대로 안정적인 사업수행이 보장되어야 함

[ 국내 대기 산업체 종류별 규모 및 사업현황 ]

(단위: 백억원)

국내 대기 산업체 종류별 규모 및 사업현황
구분대기업중견기업중소기업
업체수
(비중)
매출액
(비중)
업체수
(비중)
매출액
(비중)
업체수
(비중)
매출액
(비중)
환경산업 51
(0.6%)
760
(22.4%)
310
(3.57%)
1,234
(36.3%)
8,312
(95.8%)
1,402
(41.3%)
기후/대기산업 2
(0.8%)
18.6
(6.6%)
20
(8.1%)
201
(71.3%)
225
(91.1%)
62
(22.1%)

* 출처 : 국내·외 대기산업 현황과 전망, 환경산업기술원, 2014

4.기술분석
가. 기술환경 분석

정부는 대기오염 방지기술의 발전을 고려하여 「대기환경보존법」에 근거한 대기배출 허용기준을 지속적으로 강화하고 있음.

  • 현재 적용되고 있는 대기오염 물질 배출허용기준은 2015년 1월 1일부터 시행된 내용으로, 사업장 대응에 필요한 기간을 고려하여 배출허용기준은 미리 예고 후 시행함
  • 최근 신규 석탄발전소 9기는 국내에서 가장 강한 배출허용기준을 적용받는 영흥화력발전소 (3∼6호기) 수준 설정, 비산먼지 배출 저감대상에 11개 업종을 추가하고 총 31개 업종의 비산배출관리 강화

[ 국내 석탄발전소 배출허용기준 적용현황 ]

국내 석탄발전소 배출허용기준 적용현황
구분먼지(mg/Sm3)황산화물(ppm)질소산화물(ppm)
‘96 이전 설치시설 25 100 140
‘96∼‘01 설치시설 25 80 70
‘01∼‘15 설치시설 20 80 70
‘15 이후 설치시설 10 50 50

국내 수도권 대기오염도는 선진국 주요 도시의 2∼4배 높은 수준으로 수도권 대기질 개선을 위해 환경부는 2003년 「수도권 대기환경개선에 관한 특별법」을 공포하고 2007년부터 수도권에 소재한 주요 사업장에 대하여 황산화물 및 질소산화물, 먼지의 배출허용총량제도 실시

  • 현재 서울시, 인천광역시, 경기도 3개 지역의 수도권 대기관리지역에 위치한 1종, 2종 및 3종 사업장으로 대기오염 물질 배출량이 연간 4톤 이상인 사업장은 대기오염 물질의 배출허용 농도 기준의 준수 이외에 정부로부터 할당받은 배출허용총량 이내로 배출해야 함
  • 이들 대형 대기오염 물질 배출사업장은 연간 배출허용총량을 초과하여 배출하는 경우, 배출권시장에서 초과 배출한 양 만큼의 대기오염 물질 배출권을 구입하거나 벌금을 납부하는 불이익이 있기 때문에 대기오염 물질 배출 방지시설 설치에 매우 적극적임
  • 최근 화력발전소에서 배출하는 미세먼지가 이슈화 되면서 수도권 지역에만 적용되던 배출총량제도를 지방에 소재한 대형 사업장까지 확대 적용할 계획임
  • 또한 관리상의 문제로 유예되었던 먼지에 대한 배출허용총량제도의 실시도 2018년부터 본격적으로 시행될 예정임

미세먼지에 노출에 의한 국민 건강 문제가 이슈화된 후 정부는 2017년 9월 「미세먼지 관리 종합대책」을 마련하여 2022년까지 국내 배출량의 30% 감축 목표

  • NASA와 공동연구결과 국내 미세먼지의 국외 영향은 48%, 국내 배출이 52%로 분석됨. 평 상시 중국, 북한 등의 국외 영향은 30∼50%이며, 국내 주요 배출원은 대도시 미세먼지는 경유차 23%, 전국적으로는 사업장이 39%를 차지
  • 전국 미세먼지 배출기여도는 석유화학·시멘트·철강 공장 41%, 건설기계·선박 16%, 화력발전소 15%, 경유차 11%, 기타 비산먼지 등 10% 등으로 분석됨
  • 추진전략은 대규모 배출원의 집중 저감을 통한 감축목표 달성, 주변국과의 환경협력 강화로 동북아 대기질 개선, 민감계층 집중보호로 국민 건강피해 예방, 과학적인 연구기반 강화로 미세먼지 대응역량 제고 등

[ 국내 미세먼지 부문별 감축률 및 감축량 계획 ]

 

자료: 미세먼지 관리 종합대책, 관계부처 합동, 2017.09.26

정부는 대기질 개선을 위해 특별대책지역 지정, 먼지 총량제 도입, 질소산화물 대기배출 부과금 시행 등의 여러 가지 대책방안에 대한 법적 근거를 마련하기 위해 법령 제정, 시행령 개정작업 진행 중

  • 대기배출부과금의 경우 먼지와 황산화물에만 부여되고 있는데, 향후 질소산화물까지 확대 적용할 계획
  • 이들 제도의 종합 시행과 중장기적으로 노후 석탄화력발전소 10기 폐지, LNG 연료 전환 등에 의해 향후 미세먼지 배출량 및 오염물질 배출량을 ‘17년 기준 62% 감축할 계획임

[ 국내 발전부문 미세먼지 및 오염물질 감축 전망 (만톤) ]

국내 발전부문 미세먼지 및 오염물질 감축 전망 (만톤)
시기‘17년‘22년‘30년
7차 계획8차 계획7차 계획8차 계획
미세먼지
(PM 2.5)
3.4 3.2 (6% ↓) 1.9 (44%↓) 3.0 (12%↓) 1.3 (62%↓)
오염물질 17.4 17.5 (0.6%↑) 9.4 (46%↓) 16.2 (7%↓) 6.5 (62%↓)

*자료 : 제8차 전력수급기본계획(안), 산업통상자원부, 2017.12.14

5. 핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 대기오염 물질처리 소재 및 공정 핵심요소기술 선정 ]

대기오염 물질처리 소재 및 공정 핵심요소기술 선정
분류핵심요소기술키워드
대기오염 물질측정
및 관리·평가 기술
공기포집 대기오염
물질측정 기술 개발
공기 포집장치를 이용하여 대기중 오염물질을 수집하고 포집된 공기를 분석하여 다양한 오염물질의 농도를 측정하는 기술
ICT기반 대기오염
물질 모니터링 및
관리 시스템 개발
빅데이터, 인공지능 등을 적용하여 대기오염의 예보 정확도를 향상시키고 예측 시간을 단축하는 기술
대기처리 공정모사
및 환경영향평가
기술 개발
대기오염 물질처리 환경영향평가
대기오염 물질처리
소재 및 공정 기술
생활환경 밀착형
유해가스 처리 소재
및 공정 개발
생활 환경 중에 존재하는 유해가스를 제거 및 처리하는 소재 및 공정기술
미세먼지 처리
소재 및 공정 개발
대도시, 육상 중심의 기존 관측망을 상공과 해상을 포함하는 실시간 업체 네트워크 관측망으로 확대하여 실시간으로 농도 및 성분을 측정하고 예측하여 정밀 예보하는 기술
에너지 저소비형
고효율 스크러버
개발
입자상, 가스상 오염물질 뿐만 아니라 악취, 증기, 미스트 등의 복합적인 배가스 처리에 적합한 세정기술로 오염물질 제거 효율과 소요되는 에너지량을 최소화하는 처리 기술