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중소기업 기술로드맵 조회결과

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화학 및 섬유소재

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분리막소재
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

분리막소재 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
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점의 범위 ]

주요제품 분류표
고분자장점단점응용분야
PVDF 내약품성, 강도 소수성, 내화학성 MF, UF
PTFE 내화학성, 강도, 내열성 소수성 MF, UF
PES 내열성, 친수성, 내약품성 내화학성 MF, UF
PA 내열성, 안정성 염소저항성 MF, UF, RO
CA 친수성 내화학성, 미생물에 취약 MF, UF, RO
PAN 친수성 강도 MF, UF
PP 강도, 내열성 소수성, 내화학성 MF
PE 내열성, 내약품성 소수성, 내화학성 MF
PS 내열성, 염소저항성 한계압력 낮음, 소수성 MF, UF
PP 가공성, 내열성, 내약품성 소수성 MF, UF
PVA 친수성 - NF
Ceramic 기계적강도 우수, 내화학성 내열성 전단력 MF, UF

[ 공급망 관점의 범위 ]

주요제품 분류표
중분야사용 이유
원소재
  • 폴리술폰계, 불소계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리아미드계, 셀룰로오스계 원소재
  • 극한 환경용 세라믹 멤브레인 소재
  • 다기능 하이브리드 멤브레인 소재
분리막 및 모듈
  • 폴리아미드계 나노여과 및 역삼투막
  • 셀룰로오스계 역삼투막
  • PVDF계, PTFE계, 폴리술폰계, 폴리올레핀계 정밀여과막
  • PVDF계, PAN계, 폴리술폰계, 셀룰로오스계 한외여과막
  • 고압용 분리막 모듈 (나노여과막, 역삼투막)
  • 저압용 분리막 모듈 (한외여과막, 정밀여과막)
온실가스 분리 소재
  • CO2 및 Non-CO2 등 온실가스별 분리막(멤브레인)의 제조
수처리 분리막 소재
  • 하·폐수 처리용 정밀 여과막, 한외여과막 제조
  • 정수처리 및 해수담수화용 나노여과막, 역삼투막 제조
3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망

(1) 세계시장
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

[ 수처리 분리막소재 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세 계 시 장 MF/UF-생활용수 204.4 195.3 221.1 250.3 283.3 320.70 8
MF/UF-공업용수 142.2 160.4 191.2 227.9 271.7 323.87 15
RO/NF-생활용수 1,231.4 1,114.5 1,348.5 1,631.7 1,974.4 2,389.0 12
RO/NF-공업용수 406.6 476.6 540.5 612.9 695.0 788.13 12
MF/UF-재활용수 27.7 28.5 32.9 38.0 43.9 50.70 11
RO/NF-재활용수 360.4 350.0 413.7 489.0 578.0 683.20 11
기체분리 분리막 565 644 785.7 958.6 1169.5 1,426.8 17
합계 2,937.7 2,936.3 3,533.6 4,208.4 5,015.8 5,982.4 13

* 자료: Global Water Intelligence, “Global Water Market 2014”, 2013. “수처리 분리막의 시장 전망”

(2) 국내시장
- 기존 분리막소재의 제조공법 개선을 통한 성능 강화와 새로운 원천소재를 활용한 경제성 있는 제조기술 확보 등을 통해 조기에 해결한다면 국내에서도 세계적인 분리막 제조사와 대등한 분리막 메이커 출현 가능

[ 수처리 분리막소재 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국내 시장 MF/UF-생활용수 73.0 79.7 90.2 102.1 115.6 130.8 10
MF/UF-공업용수 50.8 57.3 68.3 81.5 97.2 115.9 15
RO/NF-생활용수 439.5 497.9 602.5 729.0 882.1 1,067.3 16
RO/NF-공업용수 145.2 170.1 192.9 218.7 248.0 281.2 12
MF/UF-재활용수 9.9 10.2 11.8 13.6 15.7 18.1 11
RO/NF-재활용수 128.7 135.0 159.7 188.9 223.5 264.4 13
기체분리 분리막 620.0 750.0 930.0 1153.2 1583.2 1,963.1 21
합계 1,467.1 1,700.2 2,055.4 2,487 3,165.3 3,840.8 17

* 자료: Global Water Intelligence, “Global Water Market 2014”, 2013. “수처리 분리막의 시장 전망”

4.기술분석
가. 기술환경 분석

분리막 시스템 산업에서 국내 중소기업은 원천 기술 부재 및 가격 경쟁력, 영업망 부족 등으로 대기업 및 해외기업을 앞지를 수 없는 상황

국내 분리막 제조업체는 대기업보다 중소기업이 더 많은 참여를 보였으며, 주로 MF/UF분리막을 제조

국내의 MF/UF 막여과 시스템을 도입함에 있어 가장 우려스러운 점은 특정 회사의 막모듈 및 시스템을 도입하였을 때 각 제조사별 모듈 및 시스템의 호환성이 적용되지 않아 처음 시공 시 도입된 특정 막제조 업체에 대한 의존도가 높아진다는 점

2025년 약 766조원의 시장을 형성할 것으로 예측되는 물 관련 시장에서 막여과 공정으로 점차 기술의 변화 및 진보가 이루어지고 있는 추세에서 국내 물 산업시장의 활성을 위해서는 분리막 제조회사의 가동률을 높이기 위한 시장 활성화 방안 마련과 중소기업의 전략적 지원을 통한 컨소시엄식 지원 또는 기술 적용이 가능한 사업 활성화가 필요

국내 분리막 시장은 주로 중소기업 중심으로 형성되었으며, 기술개발 및 제품생산력은 안정화 단계이나 차세대 분리막 기술의 핵심인 이차전지 시장이 전기자동차, 노트북, 휴대폰 등 전자기기용 소형전지 중심의 이차전지에서 전기 자동차(HVE/EV), 전기 자전거 등의 새로운 중대형 전지로 확대됨에 따라 중대출력용 등 분리막개발의 다변화가 필요

물/폐수/하수의 생물학적 처리, 고체 폐기물 처리 및 무해 물질로 전환, 오니(슬러지)의 처리, 합성수지 적층체 및 물/폐수/하수의 다단계 처리 분야가 중소기업 참여비율이 상대적으로 높아 국내 중소기업의 진출이 용이한 대표 기술군으로 판단

5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

핵심기술 선정결과
분류핵심 요소기술설명
수처리용 분리막 기술 수처리용 고분자 분리막 제조기술
  • 하폐수, 산업폐수, 오수 등을 정제, 재이용하기 위한 고분자 분리막소재 기술로서 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 복합소재 분리막 기술
고기능성 분리막 기술 유해 중금속 흡착 필터 개발
  • 산업체에서의 중금속 배출규제에 대비하여 국가경제와 경쟁력에 미치는 악영향을 최소화하기 위한 중금속 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