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중소기업 기술로드맵 조회결과

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금속 및 세라믹소재

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기계·구조 세라믹
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

기계·구조 세라믹 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 기계·구조 세라믹은 세라믹의 여러 가지 특성 중 기계적 강도나 경도 등 물리적 특성을 이용하는 세라믹
  • 범위 : 기계·구조 세라믹은 사용되는 산업에 따라서 반도체용, 우주항공용, 국방용 등으로 구분
나. 주요 제품

[ 기계·구조 세라믹의 원료별 분류 ]

주요제품 분류표
종류분류명사용 원료
기계·구조세라믹 산화물계 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 실리카(SiO2), 마그네시아(MgO) 이트리아(Y2O3) 등
비산화물계 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 질화알루미늄(AlN), 탄화붕소(B4C), 질화붕소(BN) 등
3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망

(1)세계시장
- 세계 기계·구조 세라믹 시장은 반도체 디스플레이 시장 및 자동차 산업, 신재생 에너지 산업 및 미래 항공/우주 산업 시장의 성장에 따라 ′20년까지 190억 불 규모로 성장이 전망
- 가세라믹 시장은 광·전자 세라믹과 기계·구조 세라믹으로 대별할 수 있는데 이중 기계·구조 세라믹 시장은 전체 시장의 약 30% 정도를 차지하고 있음
- 반도체 시장의 내 플라즈마 소재, 고경도, 내마모성, 내화학성 등의 특성이 요구되는 베어링, 노즐, 메커니컬 실(mechanical seal), 라이닝, 롤러/가이드, 금형, 용접기 치구 등의 부품으로 사용
- 반도체 시장의 내 플라즈마 소재, 고경도, 내마모성, 내화학성 등의 특성이 요구되는 베어링, 노즐, 메커니컬 실(mechanical seal), 라이닝, 롤러/가이드, 금형, 용접기 치구 등의 부품으로 사용
- 항공·기계, 섬유 및 방위산업의 대인·차량용 방탄세라믹 소재 및 자동차용 발열스파크, 터보차져 블레이드, 열교환기 부품, 등 분야에서 최근 기술발전에 힘입어 응용 분야의 확대가 기대되어 급속한 시장 확대 전망
- 일반 산업용 기계·구조 세라믹 시장의 경우, 크게 베어링, 노즐 등으로 대표되는 내마모 세라믹스와 방탄세라믹 소재로 시장이 구분되며 내마모 세라믹스의 북미 시장 규모는 약 740백만 달러(2015년), 방탄세라믹 소재의 북미시장 규모는 730백만 달러(2015년)로 파악
- 선진국에서는 항공/우주 분야의 기계·구조 세라믹 분야에 집중된 기술개발 투자가 이루어지는 것으로 알려져 있으며, 특히 항공용 엔진 분야의 경우 세라믹복합소재를 활용한 초고온용 내열부품의 개발이 급격히 진행되고 있음

전력변환장치 기술로드맵

[ 세계 기계·구조 세라믹 시장규모 및 전망 ]

(단위: 백만달러)

제품 시장현황 및 전망
구분20002005201020152020성장률(%)
원료시장 (SiC, B4C, Si3N4) 1,652 3,904 3,308 4,204 5,160 10.6
세라믹스 2,752 3,792 5,376 7,144 9,120 6.2
코팅 세라믹스 2,772 2,860 2,740 3,302 3,880 1.7
복합 세라믹스 344 476 496 592 712 3.7
합계 7,520 11,032 11,920 15,242 18,872 4.7

*자료: 2016 세라믹 기술 백서(세라믹 기술원 발행) 재구성

전력변환장치 기술로드맵

(2)국내시장
-국내 기계·구조 세라믹 시장은 세라믹 소재 시장을 주심으로 성장할 전망
- 국내 반도체/디스플레이 산업의 성장에 따른 수요증가 효과와 제조기술발전에 따른 새로운 소재의 요구 등에 의해 지속 성장할 것으로 전망됨
- 내열세라믹 소재의 국내동향은 현재 자동차 산업에서의 엔진효율 향상 및 배기관련 부품의 성능/내구성 개선과 함께 친환경과 관련된 연소 기술 관련 소재/부품 기술 등의 적용이 전망

[ 국내 기계·구조 세라믹 시장 규모 및 전망(표) ]

(단위: 억 원)

제품 시장현황 및 전망
구분20002005201020152020성장률(%)
원료시장 (SiC, B4C, Si3N4) 913 2,145 1,815 2,310 2,838 10.5
세라믹스 1,518 2,090 2,959 3,927 5,016 11.5
코팅 세라믹스 1,529 1,573 1,507 1,815 2,134 2.0
복합 세라믹스 187 264 275 330 396 5.6
합계 4,147 6,072 6,556 8,382 10,384 7.5

*자료: 2016 세라믹 기술 백서(세라믹 기술원 발행) 재구성

4.기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

주요 선진 업체에서는 자동차/정밀기계, 반도체/디스플레이, 환경/에너지, 항공우주 산업 등의 수요산업 고도화에 따른 극한 물성 요구에 대응하기 위한 세라믹 소재기술 개발에 주력 및 소재기술을 바탕으로 신산업용도 확장 모색 중임

전력변환장치 세계동향

(2) 국내동향

  • 반도체 산업용 기계·구조 세라믹 분야에서는 알루미나, 쿼츠 등을 이용한 가공제품의 경우 국내기술개발이 조기에 진척이 있어 국산화율도 상당히 높은 편에 속하며 쿼츠 제품은 해외에도 수출 중
  • 비산화물계 세라믹인 탄화규소는 난소결 소재로 고온에서의 소결이 불가결하여 장치설비의 대형화에 따른 고가화가 불가피하여 경제성 측면에서 심각한 제약요인으로 작용
  • 정전척이나 AlN 히터 등 기능성 부품의 경우 내구성 제품에 비하여 세라믹 소재기술 외의 복합적인 기술 요구 및 지적재산권 미확보로 국산화 지연되고 있으나, 최근 미코와 보부 하이테크 등 일부 업체에서 국산화에 성공하여 생산량을 늘리고 있음
5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 핵심기술 선정결과 ]

핵심기술 선정결과
분류핵심 요소기술키워드
특성 향상기술 지르코니아 세라믹스의 파괴 강도 개선 기술 고강도 세라믹, 고인성 세라믹, 지르코니아 세라믹, 파괴 강도 향상
고경도 내마모 세라믹스 내마모성 향상, 고경도
세라믹 복합 재료 제조 기술 고온 세라믹스 제조 및 응용 기술 초고온용 복합 재료
세라믹 섬유/매트릭스 복합소재 제조 기술 세라믹 섬유 이용, 섬유강화 복합 재료
열차폐 및 고내구성 코팅 기술 열차폐용 세라믹 복합재료
세라믹 형상 구조 제어 기술 연소가스 정화용 세라믹스 필터 압출공정용 원료, 튜브 성형/소결, 복잡현상 세라믹 필터
세라믹 히터 제조기술 복잡현상 세라믹 히터 제조