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중소기업 기술로드맵 조회결과

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화학 및 섬유소재

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그래핀계 나노소재
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

그래핀계 나노소재 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 그래핀계 나노소재를 비롯한 나노탄소소재는 초경량/고강도 복합소재 분야와 전기적 특성을 활용한 고전 도성 복합소재 분야에 활용될 수 있는 그래핀, 탄소나노튜브 등을 포함
  • 범위 : 탄소 기반의 나노소재는 탄소의 0차원 구조체인 탄소 양자점 혹은 플러렌, 1차원 구조체인 탄소 나노 리본 및 탄소나노튜브, 2차원 구조체인 그래핀 등으로 분류 가능
    소재를 물질의 상태에 따라 분류 하면, 크게 탄소 양자점, 플러렌, 탄소 나노 리본, 탄소나노튜브, 그래 핀 등으로 나눌 수 있으며, 이는 각각의 제작 방법에 따라 top-down 방식, bottom-up 방식으로 구분
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점의 범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
그래핀계 나노소재 0차원
  • 탄소 양자점, 플러렌
1차원
  • 나노튜브, 나노리본, 나노섬유
2차원
  • 그래핀

[ 공급망 관점의 범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마공급망 관점세부기술
그래핀계 나노소재 원료
  • 탄소 양자점, 플러렌, 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 리본, 그래핀
가공소재
  • 분산용액(첨가제), Coater, 특성분석기, 작용기 합성기술, 고분자 복합체 기술, 용액 분산 기술, 점액형 중간재, 폴리머/올리고머 SWCNT(Single-Walled CNT)와 MWCNT(Multi-Walled CNT), 그래핀 플레이크, CVD 그래핀
응용제품
  • 터치 스크린, 투명 전극, 에너지 소자, 발광 소재, 트랜지스터, 이차 전지 및 슈퍼커패시터용 전극소재, 연료 전지용 분리판, 전도성 잉크, 바이오 센서, 배리어 소재, 초경량/고강도 복합소재
3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망

(1) 세계시장
- 세계시장 전망은 주요 전방산업의 시장 현황 및 전망치와 성장률을 기준으로 추정

[ 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
나노탄소소재 1,202 1,401 1,569 1,757 1,968 2,204 12
탄소나노튜브 1,213 1,339 1,479 1,632 1,802 1,982 10
합계 2,415 2,740 3,048 3,389 3,770/td> 4,186 10

* 자료: Nanotechnology: A Realistic Market Assessment, Global Nanotechnology Market though 2015., BBC Research, 2010.07, BCC Research. 2011. 1, 2010 Nanotechnology Research Review’, ‘BCC Research. 2011. 02, 2010 Graphene: Technologies, Applications and Markets‘, IDTechEx Conductive Ink Markets 2012-2018, KETI CNT시장동향, 2013, ChemLocus 2012, 산업통상자원부, 탄소섬유시장, 2013을 참조하여 추정

(2) 국내시장
- 국내시장 전망은 주요 전방산업의 시장 현황 및 전망치와 성장률을 기준으로 추정

[ 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
나노탄소소재 1,283 1,397 1,662 1,828 2,011 2,212 10
탄소나노튜브 1,023 1,146 1,284 1,438 1,611 1,804 12
합계 2,306 2,543 2,946 3,266 3,622/td> 4,016 10

* * 자료: Nanotechnology: A Realistic Market Assessment, Global Nanotechnology Market though 2015., BBC Research, 2010.07, BCC Research. 2011. 1, 2010 Nanotechnology Research Review’, ‘BCC Research. 2011. 02, 2010 Graphene: Technologies, Applications and Markets‘, IDTechEx Conductive Ink Markets 2012-2018, KETI CNT시장동향, 2013, ChemLocus 2012, 산업통상자원부, 탄소섬유시장, 2013을 참조하여 추정.

4.기술분석
가. 기술환경 분석

과학기술정보통신부(당시 미래창조과학부)와 산업통상자원부는 그래핀 세계 시장 선점을 통한 미래 소재 산업 선도국 실현을 위하여 2015년 「그래핀 사업화 촉진 기술 로드맵」을 수립

2020년까지 세계 최고 수준의 그래핀 핵심 기술 85개 확보 및 세계 시장 선도형 제품 6건 개발, 6,000억의 매출을 달성함으로써, 최종적으로 2025년까지 그래핀 글로벌 선도기업 20개 육성 및 19조 매출, 약 5만 2천 명의 고용을 창출한다는 계획

세계 그래핀 신시장을 선점하고 원소재에서 완제품까지 가치사슬을 아우르는 그래핀 산업 생태계를 조성하여 일본, 독일 등 해외에 의존했던 핵심 부품소재에 대한 자립화 및 수출국으로의 전환 기반 구축 목표

5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

핵심기술 선정결과
분류핵심 요소기술설명
소재 기반 응용 기술 전자파 차폐 코팅제
  • 고분자 수지안에 특수 메탈 피그먼트 배합 분산 기술
  • 고른 전기 전도성 네트워크 형성 기술
친환경 고내식 강판
  • 스마트 표면처리강판, 친환경 증착기술,
  • 기존 표면처리강판에 비해 도금량은 절반 이하
  • 도금과정에 Zn만을 사용하지 않고 Mg을 혼합
고기능성 배리어 그래핀 복합 필름소재 전기영동 전착법에 의한 다양한 그래핀 패턴층 제작 및 그래핀-자성재료 복합층, 유무기 하이브리드 코팅
그래핀 기반 응용 OLED 대면적 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 플렉시블 그래핀 투명 전극
고성능 슈퍼커패시터용 전극
  • 고출력 특성, 에너지밀도는 연료전지에 비해서 낮음
  • 전기이중층(Electric double layer capacitor: EDLC)
  • 준커패시터(Psuedocapacitor)
원소재 기술 그래핀 플레이크
  • 고품질 산화/비산화 그래핀 대량 제조기술
CVD 그래핀
  • 그래핀 합성 기술
  • 고결정 그래핀 고속 합성