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중소기업 기술로드맵 조회결과

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분리막 소재
* 발행 년도 : 2016년
1. 기술로드맵

분리막 소재 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위

- 정의 : 분리막은 특정 성분을 선택적으로 통과시킴으로써 입자 분리라는 일반여과(Filteration) 기능뿐만 아니라 액체에 용해된 용존물질이나 혼합기체의 분리까지도 가능한 선택적 투과성도 가지고 있으며, 막분리 기술이란 분리막의 이러한 선택적 투과성을 이용한 다양한 분리공정을 포괄적으로 의미

- 범위 : 분리막 분야는 분리성능에 따라 크게 정밀여과막(MF; Microfiltration Membrane), 한외여과막 (UF;Ultrafiltration Membrane), 나노여과막(NF; Nanofiltration Membrane), 역삼투막(RO; Reverse Osmosis Membrane)으로 분류되며 소재에 따라 고분자, 세라믹, 금속으로 나뉘며 막의 설계 및 제조기술, 환경 분리시스템 기술, 통합 제어기술, 시공 및 유지・관리기술 등

3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망
  • 전 세계 분리막 시장은 매년 20억 달러 이상으로 추산되며, 전체 분리막 시스템의 40% 정도만 분리막 모듈 비용으로 계산되기 때문에 분리막 관련 산업은 50억 달러 이상으로 예측. 매년 분리막 시장의 성장속도는 12~15%에 달하며, 기체 분리막은 향후 10여 년간 더 높은 성장세를 나타낼 수 있을 것으로 예측
  • 세계 분리막 기반 수처리 시장은 2012년 55.4억 달러에서 2020년 120.7억 달러 규모로 성장할 것으로 예상(CAGR 10.2%). 주요 성장 요인으로는 음용수에 대한 수요 증대, 하수의 재이용율 및 분리막 기반의 담수화 시설의 증가, 환경 기준의 강화 등을 들 수 있음. 특히, 향후 급속한 산업화, 인구의 증가, 첨단 기술에 대한 요구에 기반하여 아시아-태평양 지역의 시장이 크게 증가할 것으로 예상
  • 국내외적으로 에너지 저감 및 환경 개선에 대한 수요가 증가하고 있고 미래의 에너지의 고갈과 기후변화에 대응하기 위하여 환경 관련 산업에서 분리막 시스템의 수요가 지속적으로 확대될 전망
  • 분리막이 채용되는 IT용 소형기기용 분리막 시장은 2009~2011년 까지 연평균 17.7% 성장 했고, 2016년까지는 11.2% 성장할 것으로 기대되며, 건식방식의 분리막이 채용되는 전기자 동차용 분리막 시장은 전기자동차를 중심으로 매년 15.3%씩 성장할 것으로 예상
  • 2016년 전기자동차 시장의 88.4%가 HEV가 될 것으로 전망한 것을 기준한 것으로 PHEV나BEV 비중이 더 커진다면 건식방식의 분리막 수요도 동반하여 보다 증가될 것으로 전망
  • 미국 및 유럽 등 선진국의 물환경 시장은 2018년까지 2% 미만의 낮은 성장률을 기록할 전망 이지만, 중국을 포함한 아시아 시장은 경제성장과 더불어 연 5% 이상의 고성장을 지속하여가장 빠르게 성장하는 시장으로 자리매김 할 것으로 예상
  • 분리막용 세라믹 지지체는 미국 Pall Corp.사, 일본 Noritake Co.사와 NGK Insulators 사 등 이 개발하여 시판하고 있으며, 지지체 위에 분리층을 형성시킨 분리막 unit 제작 업체로는 일본 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. 스위스 Sulzer Chemtech, Pervatech BV사, 미국 GEA Filtration사 등이 있음((J. Kor. Powd. Met. Inst., 2014)
  • 세계 나노 분리막 수처리 시장규모는 2013년 113억 1,000만 달러에서 연평균 성장률 8.41% 로 증가하여 2025년에는 418억 3,000만 달러 규모로 확대될 것으로 예상됨
[ 수처리 분리막 소재 세계 시장규모 및 전망 ] (단위: 백만 달러)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20성장률
(%)
세계시장 MF/UF-생활용수 181.6 204.4 195.3 221.1 250.3 283.3 13.2
MF/UF-공업용수 121.0 142.2 160.4 191.2 227.9 271.7 19.2
RO/NF-생활용수 1051.3 1231.4 1114.5 1348.5 1631.7 1974.4 21
RO/NF-공업용수 360.3 406.6 476.6 540.5 612.9 695.0 13.4
MF/UF-재활용수 24.2 27.7 28.5 32.9 38.0 43.9 15.5
RO/NF-재활용수 310.6 360.4 350.0 413.7 489.0 578.0 18.2
기체분리 분리막 445 565 644 785.7 958.6 1169.5 22.0
[ 수처리 분리막 소재 국내 시장규모 및 전망 ] (단위: 백만 달러)
제품 시장현황 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
('13~'15)
국내시장 MF/UF-생활용수 64.8 73.0 79.7 90.2 102.1 115.6 13.2
MF/UF-공업용수 43.2 50.8 57.3 68.3 81.5 97.2 19.3
RO/NF-생활용수 375.3 439.5 497.9 602.5 729.0 882.1 21
RO/NF-공업용수 128.6 145.2 170.1 192.9 218.7 248.0 13.4
MF/UF-재활용수 8.6 9.9 10.2 11.8 13.6 15.7 15.5
RO/NF-재활용수 110.9 128.7 135.0 159.7 188.9 223.5 18.3
기체분리 분리막 500 620 750 930 1153.2 1583.2 24.0
4. 기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

  • 분리막 소재 기술의 지난 7년(‘10~’16) 간 출원동향27)을 살펴보면 연도별로 출원경향이 증가, 감소를 반복하고 있어 지속적으로 분리막 소재 관련 기술개발 활발
    • 각 국가별로 살펴보면 한국은 ‘12년까지 증가하다 최근 다소 감소하는 경향을 보이고 있으며, 미국은 ’11년에 소폭 감소하였으나 최근까지 꾸준히 출원건수를 유지하는 것으로 나타남
    • 일본 및 유럽 또한 일정수준의 출원건수를 꾸준히 유지
  • 국가별 출원비중을 살펴보면 미국이 37.4%로 최대 출원국으로 분리막 소재 기술을 리드하고있는 것으로 나타났으며, 다음으로 한국이 29.2%, 일본이 24.6%의 점유율을 나타냄
분리막 소재 세계동향

(2) 국내동향

  • 국내 출원인 동향을 살펴보면 대기업은 LG화학의 출원건수가 가장 높게 나타났으며, 중소기업에서는 세프라텍의 출원건수가 높게 나타남
  • 기업 이외의 주요출원인을 살펴보면 한국에너지기술연구원, 한국화학연구원, 한국과학기술연구원 등 연구소/공공기관의 출원이 다수 나타났으며, 대학은 한양대학교, 서울대학교, 연세대학교의 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

[ 분리막 소재 분야 핵심기술 ]

핵심요소기술 선정
분류핵심기술개요
수처리용 분리막 기술 수처리용 고분자 분리막 제조기술 하폐수, 산업폐수, 오수 등을 정제, 재이용하기 위한고분자 분리막 소재기술로서 내화학성, 내약품성이 우수한 물산업의 핵심소재 기술
기체 분리막 기술 고기능성 특수 기체 분리막 제조 기술 여러 기체 분자들의 투과속도 차에 따라 기체 혼합물로부터 특정 기체를 선택적으로 분리할 수 있는 기능성이 우수한 분리막 기술
이산화탄소 분리용 유무기 복합 분리막 개발 에너지 변환 효율의 향상, 새로운 에너지원으로의 전환, 배출된 이산화탄소의 회수를 위한 유무기 복합소 재 분리막 기술
고기능성 분리막 기술 유해 중금속 흡착 필터 개발 산업체에서의 중금속 배출규제에 대비하여 국가경제와 경쟁력에 미치는 악영향을 최소화하기 위한 중금 속 흡착 제거를 위한 필터기술
그래핀 소재 나노튜브 복합막 제조기술 그래핀과 그래핀 유도체의 크기조절 및 원자두께의 소재를 적층구조로 배열한 나노튜브 분리막으로 액체 또는 기체의 특성성분을 선택적으로 분리할 수 있는 기술
이차전지용 분리막 기술 이차전지용 고내열 다층 분리막 개발 리튬이차전지의 고에너지 밀도화를 위해 전지 구성요소들의 무게 및 부피를 저감하려는 요구가 증가하고 전지의 고출력, 고에너지밀도를 위한 고내열 다층 분리막 기술