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중소기업 기술로드맵 조회결과

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초고용량 커패시터
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

초고용량 커패시터 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 순간적으로 많은 전기에너지를 저장 후 높은 전류를 순간적 또는 연속적으로 공급하는 고출력 장수명 전기 에너지 저장 장치
  • 범위 : 전극활물질, 전해질, 분리막 등 핵심원료소재 개발 기술과 Sheet Laminating 전극, Slurry coating 전극 등 전극 개발 기술 및 고출력, 고에너지, 고신뢰성의 패키징, 단셀 및 모듈, 시스템 제작 기술 등의 내용을 포함
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점 기술범위 ]

제품분류 관점 기술범위
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
초고용량 커패시터 소재부품 전극활물질
  • EDLCs용 고용량·고출력 활성탄 소재, 나노카본소재, 흑연계 소재
  • Pseudocapacitors용 전도성고분자 전극소재, 전이금속산화물 전극소재, 전도성고분자/탄소 복합소재, 전이금속산화물/탄소 복합소재
  • Hybridcapacitor용 리튬전이금속산화물계 전극소재 및 리튬전이금속산화 물/활성탄 복합소재
전해액
  • 술폰계 솔벤트 소재, 혼합 술폰계 솔벤트 소재, 스파이롤계 염소재, 가스 발생 억제 첨가제, 고전압 전해액 소재
격리막, 집전체, 외장재
  • 고온용 격리막, PP, PE소재의 격리막
  • 집전체는 알루미늄 에칭호일, 알루미늄 펀칭호일, 구리메쉬 호일
  • 기타부품소재는 코인형 셀용 cap과 case제작, 고강도 외장재

[ 공급망 관점 기술범위 ]

공급망 관점 기술범위
기술개발 테마공급망 관점세부기술
초고용량 커패시터 소형 배터리 대체 스마트미터, GSM/GPRS 트랜스미터, SSD, USB로 움직이는 오디오 시스템, 메모리 백업, M2M 무선통신 응용 기술
커패시터 대체 모바일폰 카메라 플래시 용량 증대, 모바일폰 시계 백업 기술
중대형 배터리 대체 트럭의 배터리 팩 대체, 비상시 자동차문 개폐, 에너지 하베스팅 완충, 풍력 터빈 작동 기술
배터리 보호 및 강화 배터리 연장을 위한 파워제공 및 신속한 충방전을 위한 마찰보호, 풍력 터빈, 태양광, 기타에너지 하베스팅 완충 기술
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

초고용량 커패시터 시장은 2016년 1,372백만 달러 규모에서 2021년 4,785백만 달러 규모로 연평균 성장률 12.2%를 달성할 것으로 예상

  • 초고용량 커패시터는 배터리 기술을 완전히 대체할 수 없기 때문에 배터리와 결합하여 작동하는 기술로 시장에 진입하는 것이 유리함

[ 초고용량 커패시터 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

초고용량 커패시터 분야의 세계 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세계시장 1,372 1,759 2,292 3,066 4,265 4,785 12.2

* 출처 : Analysis of the global ultracapacitor market, FROST SULLIVAN

초고용량 커패시터의 시장은 크게 수송 분야 (Transportation)와 산업 분야 (Industrial), 가전제품 분야 (Consumer electronics)가 주도하고 있음

  • 초고용량 커패시터는 차량의 시동과 정지 (start-stop)등과 같은 응용분야에서 두루 사용되고 있으며 시장이 확대 될 것으로 전망
  • 높은 출력 밀도의 초고용량 커패시터는 다양한 수송 응용분야의 전원 백업 소스에 사용되며 특히 항공기 및 열차와 같은 수송 분야에서 제동 또는 시동 등 제어 시스템에 적용 되고 있음

유럽 및 아시아 지역은 수송 분야의 초고용량 커패시터 시장 성장이 기대됨

  • 유럽과 아시아는 하이브리드 자동차 및 하이브리드 버스에 초고용량 커패시터를 적용하여 장기적으로 유리한 시장을 선점함
  • 특히 유럽은 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 환경 정책을 통해 시장에 대한 성장 기회를 제공
  • 유럽은 이산화탄소 배출 규제 발효에 따라 새로운 규정 충족을 위하여 기존 차량의 거의 90%가 개조되어야 하며 이에 따라 마이크로 하이브리드 전기 자동차 판매 성장과 관련하여 초고용량 커패시터 시장이 동시에 성장할 것으로 예상됨
  • 중국은 강력한 배출 기준에 따라 대량의 하이브리드 버스를 생산하였고 동시에 초고용량 커패시터의 매출량이 증가할 것으로 예상되며 다른 국가들도 이에 따라 동시에 증가할 것으로 예상됨

초고용량 커패시터 시장의 분야별 2020년까지 매출액은 연평균 수송 분야는 10.7%, 산업 분야는 11.9%, 전자제품 분야는 14.2%를 달성할 것으로 예상됨

  • 수송 분야는 유럽에서 마이크로 하이브리드 자동차를 더 많이 생산 할 것으로 예상되며 이는 가격 하락에 긍정적인 영향을 미치게 되고 이는 북미 지역까지 영향을 미칠 수 있음
  • 산업 분야는 배터리를 직접 대체하는 역할을 하기에는 제한적이기는 하나 새로운 응용 분야에서 시장이 지속적으로 성장할 것으로 예상됨

[ 초고용량 커패시터의 용도별 점유율 ]

초고용량 커패시터의 용도별 점유율

* 출처 : Analysis of the global ultracapacitor market, FROST SULLIVAN

[ 초고용량 커패시터의 용도별 매출액 전망 ]

초고용량 커패시터의 용도별 매출액 전망

* 출처 : Analysis of the global ultracapacitor market, FROST SULLIVAN

2013년 전체 시장 매출의 45.1% 점유율로 미국의 Maxwell이 주도했으며 일본의 Panasonic이 19.2%로 점유율이 2위임

  • 미국의 Maxwell은 수송 분야의 시장을 견인하며 전 세계적으로 시장 지배력을 유지할 수 있으며 Panasonic은 소비자 전자제품 시장에 주로 집중함

[ 초고용량 커패시터 기업별 매출율 ]

(단위 : % )

초고용량 커패시터 기업별 매출율
CompanyRevenue
Maxwell Technologies Inc 45.1
Panasonic 19.2
Nesscap 4.8
NEC-TOKON (KEMET) 3.0
Nippon Chemi-Con 3.0
*Others 24.9
Total 100.0

* 출처 : Analysis of the global ultracapacitor market, FROST SULLIVAN

나. 국내시장

국내의 초고용량 커패시터 시장은 가전기기, 수송, 산업용 에너지 분야에서 형성하고 있으며 2016년 9,074억 원 규모에서 2021년 14,233억 원 규모로 연평균 성장률 13.79%를 달성할 것으로 전망

  • 수송 분야는 연평균 성장률이 15.6%로 ‘20년에는 6,800억 원 규모의 시장을 형성할 것으로 전망
  • 수송 분야는 차량용 ISG(Idle Stop&Go)시스템에 탑재되는 초고용량 커패시터가 주도할 것으로 전망
  • 산업 분야는 연평균 12.0%, 에너지 분야는 연평균 24.1% 성잘할 것으로 예상됨. 현재 공장의 로봇이나 도로의 솔라블록, 솔라표지판, 건물비상구, 포크리프트, 크레인, 골프장 카트 등에 일부 사용 되고 있으며 향후 스마트미터 분야의 초고용량 커패시터 시장이 크게 성장 할 전망임
  • 신재생에너지는 시간대별로 생산할 수 있는 전력량이 일정치 않기 때문에 그리드의 전력 훔질 저하를 가져올 수 있으므로 부하평준화 장치가 필요함. 부하평준화 장치로 초고용량 커패시터가 적합하여 시장이 확대될 것으로 예상됨

[ 초고용량 커패시터 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

초고용량 커패시터 분야의 국내 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국내시장 9,074 9,868 10,676 11,552 12,518 14,233 13.79

* 출처 : 울트라 커패시터 최신기술 및 시장전망, SNE리서치 자료 인용 및 추정

초고용량 커패시터의 시장을 용량에 따라 초소형, 소형, 중형, 대형, 초대형으로 구분하며 향후 중형, 대형 및 초대형 시장의 급격한 성장이 예상됨

[ 국내 센서 산업 시장 규모 현황 및 전망 ]

(단위: 억 달러, %)

국내 센서 산업 시장 규모 현황 및 전망
구분‘17‘18‘19‘20CAGR (‘11~’15)
초소형 16.2 16.0 13.9 12.8 -9.9
소형 6.7 6.2 5.8 5.4 -8.7
중형 10.5 11.0 11.5 12.0 1.6
대형 11.9 13.4 15.3 17.5 3.4
초대형 54.7 54.4 53.4 52.3 5.7

* 출처: 울트라 커패시터 최신기술 및 시장전망, SNE리서치

4.기술분석
가. 기술환경 분석
녹색기술 산업분야인 초고용량 커패시터를 포함한 고효율 이차전지의 R&D 투자 비율이 증가하는 추세임

고효율 이차전지 기술에 대한 투자는 지난 7년간 (‘09~’15년) 연평균 증가율은 24.1%러 증가 추세임

  • 본 기술에 대한 투자는 산업통상자원부 (59.5%), 미래창조과학부 (27.6%), 중소벤처기업부 (5.9%), 교육부 (3.55), 국토교통부 (1.7) 등의 순으로 나타남
  • 연구개발단계별로 보면 개발연구단계의 투자액이 가장 높았고, 연구수행주체는 중소기업이 가장 높게 나타남

[ 고효율 이차전지 기술 관련 투자 비중 ]

고효율 이차전지 기술 관련 투자 비중

* 출처 : 녹색기후기술정보시스템 정책연구부(2017), “2015년 녹색기술 국가연구개발사업 조사분석 보고서”

신기후체제 출범에 대응한 에너지 산업의 패러다임 전환이 요구되며 4대 분야 에너지 신산업 과제가 도출됨

  • 초고용량 커패시터에 대한 정책적 지원은 리튬이온전지에 비해 상대적으로 열악하나 초고용량 커패시터의 역할은 다른 에너지 저장장치로 대체하기 어려우며 전기자동차와 신재생에너지 산업에서 수요가 지속적으로 증가하고 있기 때문에 정부 주도의 기술 발전이 필요함
  • 생산된 전기를 저장장치에 저장했다가 전력이 필요할 때 공급하여 전력 효율 제고
    • 다양한 용도로 사용이 가능한 ESS 특성을 고려하여 신재생에너지 등 국내 전력 산업 전반으로 활용 범위 확대
    • 국내 ESS의 세계 선도를 위한 국제 표준, 맞춤형 진출 지원 강화
  • 2030년에는 전기차 시장이 1.070만대로 급성장 할 것으로 전망
    • 다양한 전력기반 운송 수단이 활성화 될 수 있도록 제도를 개선하고 초기 시장 창출 지원
    • 전기차 제작, 부품, 개조업에 참여하는 중소 기업에 대해 전주기 지원 강화
  • 산업통상자원부는 전국 13개 지역 중심으로 EMS, AMI 등을 활용한 사업모델을 구현, 스마트 그리드 환산 사업을 추진 (‘16~18, 총 사업비 5,668억원)

[ R&D 정책 방향 ]

R&D 정책 방향
분류정부 정책 방향
산업통상자원부
  • 전력 효율화를 위한 ESS 적용 및 확대
  • 고출력의 전기 동력으로 구동되는 친환경 자동차 확산
5. 핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 초고용량 커패시터 분야 핵심요소기술 선정 ]

초고용량 커패시터 분야 핵심요소기술 선정
분류요소기술키워드
초고용량 커패시터 그래핀 전극활물질을 적용한 고에너지밀도 대칭형 전기이중층 커패시터 고효율 에너지 밀도 커패시터 개발 기술
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