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중소기업 기술로드맵 조회결과

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화학 및 섬유소재

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초고흡수성소재
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

초고흡수성소재 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 하이드로겔은 친수성 고분자가 3차원 가교망상구조를 이루고 있어 용매에 용해되지 않으나 물 또는 액체를 함유할 수 있는 물질이며, 그 중 고분자 무게의 1,000배 정도의 액체까지 함유할 수 있는 물질을 초고흡수성소재로 정의
  • 범위 : 초고흡수성소재는 그 성분에 따라 크게 합성소재와 천연소재로 구분
    원료물질의 경제성이 확보되어 폐수처리분야, 식품 포장산업, 농·축산업, 전기·전자 산업, 약물방출 제어분야 등의 다양한 산업분야에서도 전 세계적으로 수요가 증가
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점의 범위 ]

주요제품 분류표
분류중분야세부제품
합성소재 폴리아크릴 아마이드 (polyacryl amide) 폐수처리용 제품, 농업용 재료
폴리아크릴산 (polyacrylic acid) 일회용 기저귀, 수처리용 제품
폴리메타크릴산 (polymethacrylic acid) 폐수처리용 제품, 약물제어 방출용(drug controlled release)소재
폴리 비닐 알코올 (polyvinyl alcohol) 폐수처리용 제품, 약물투입 조절용 소재
폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide) 첨가제, 가교제
천연소재 젤라틴 (gelatin) 식품첨가제
폴리 사카라이드 (polysaccarides) 식품첨가제
셀룰로오스계 (Sodium carboxylmethyl celluose) 초고흡수성 수지
키토산 (Chitosan) 초고흡수성 수지
3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망

(1) 세계시장
초고흡수성소재는 기저귀와 같은 위생용품 이외에도 원예용 토양 보수제, 토목·건축용 지수 재*, 육묘용 시트, 식품유통 분야의 신선도 유지재, 찜질용 팩, 아이스 밴드 등의 재료로 다양하게 사용됨

[ 초고흡수성소재 세계시장 현황 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세 계 시 장 7,187.0 7,618.0 7,981.6 8,362.5 8,761.5 9,179.7 4.8

* 자료 : 국내 최대 SAP 생산업체인 LG화학의 사업규모와 흥국증권리서치센터 자료를 바탕으로 추산

(2) 국내시장
- 아크릴산을 원료로 하는 초고흡수성소재(SAP)를 생산하는 국내 업체는 현재로서는 LG화학이 유일한 업체로, SK종합화학이 SAP사업에 진출하기 위해 일본 미츠비시케미칼과 전략적 제휴를 추진 중

[ 초고흡수성소재 국내시장 현황 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국 내 시 장 543 570 596 625 654 686 4.77

* 자료 : 국내 최대 SAP 생산업체인 LG화학의 사업규모와 흥국증권리서치센터 자료를 바탕으로 추산

4.기술분석
가. 기술환경 분석

초고흡수성소재는 흡수능, 보수능, 통기성 등의 복합적인 특성이 요구되기 때문에 원료성분 및 중합공정과 관련된 조성물 제조기술 뿐만 아니라 표면가교, 분쇄 등, 중합된 수지성분을 정밀하게 후처리 가공하는 기술의 필요성 증대

고흡수성 수지에 양이온을 포함하는 수용성 염, 새로운 고분자인 폴리카르본산계 공중합체 및 표면가교제를 첨가하여 표면 가교 처리를 진행하여 고흡수성 수지의 물성을 향상시킴으로써 공정 시간 및 비용을 효과적으로 절감할 수 있는 새로운 표면 가교 처리된 고흡수성 수지 및 그 제조방법

초고흡수성소재는 안정적 시장 수요를 통해 고부가가치를 실현할 수 있는 소재로 앞으로 기업 간의 경쟁이 더욱 치열해질 전망

수화젤은 고분자 내에 다량의 물을 함유하고 있으며, 표면의 친수성이 우수하고, 부드럽고 매끄러운 표면을 가지고 있는 등 생체 내 세포 및 조직의 성질과 매우 유사하여 인체 내에 삽입하여도 부작용이 거의 없으므로 생체 의료용 재료로 많이 응용

최근에는 온도, pH, 빛, 자력 등의 외부자극에 능동적으로 반응하여 물성이 변화하는 지능형 수화젤(smart hydrogel)이 실용화 단계에 진입하고 있으며 응용범위가 점차 확대되는 추세

지능형 수화젤은 외부자극에 노출 될 경우 수팽윤 거동이 달라지거나, 솔-젤(sol-gel) 상전이 거동을 보이는 특징이 있어, 약물전달시스템(drug delivery system), 조직공학(tissue engineering), 센서 등의 개발에 핵심 소재로 부상 중

환경규제강화 및 녹색기술 육성 정책에 부합하여 화학소재산업의 녹색화 추진이 빠르게 전개될 것으로 예상

핵심소재의 국산화, 국내 수요기업간의 공유 발전프로그램, 핵심요소기술을 보유하고 있는 중소기업 간의 상생 전략 등 필요

석유화학소재 산업은 고난도 기술과 더불어 대규모 용지와 자본 투자가 필요하기 때문에, 대기업의 과감한 투자가 필요하며, 지역사회의 배려와 관심이 절실

기후변화에 대응하는 친환경 공정, 에너지 고효율화, 청정원료의 다변화 등에 이어 이산화탄소를 포집하고 재활용하는 공정에 까지 연구개발이 필요

석유화학분야의 교역환경의 개선과 함께 기존 화학물질에 대한 국제표준의 채택 및 신기술 인증, 신물질에 대한 국내주도의 국제표준화 노력 필요

선진국은 원천기술특허 확보, 대규모 설비 투자를 통한 제품 경쟁력 확보, 중국과 합작투자를 통한 제품단가 인하 등을 통해 외부 경쟁이 심해지고 있는 바, 무엇보다 핵심원천 기술의 확보가 성공의 관건

5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

핵심기술 선정결과
분류핵심 요소기술설명
아크릴 기반 고분자 흡수성 소재 아크릴을 기반으로 한 그래프트 폴리올레핀 고기능성 고분자 소재
  • 화학적 또는 물리적 결합을 통해 3차원적 망상구조를 이루는 친수성 고분자로 구성되어 있으며, 수성 환경에서 녹지 않고 다량의 물을 흡수하는 특징을 가지고 있으며, 수화젤의 수팽윤도는 고분자의 화학구조와 친수성, 고분자 사슬간의 가교도에 따라 다르게 나타남
신규 폴리비닐·아크릴계 공중합체
  • 흡수력 상승을 목적으로 폴리아크릴산의 수소이온기를 금속이온기로 치환한 폴리아크릴레이트류와 폴리아크릴아마이드
고흡수성 고분자 소재 고기능성 PVA 하이드로겔
  • 고분자 흡수성 소재는 수용성 고분자를 부분적으로 가교시켜 만든 고분자 물질로 3차원 그물구조를 가지면서 다량의 친수기를 가지고 있는 고분자로 수불용성과 친수성을 동시 가짐
초고흡수성 /고기능성 신규 소재 거대 흡수율의 고흡수성 나노섬유
  • 고흡수성 수지는 종류에 따라 보수능(수지가 주어진 액체에서 팽윤을 한 후에 보유하고 있는 액체의 양), 젤 강도(수지가 주어진 액체에서 팽윤을 한 후에 젤의 강도가 얼마나 강한지의 정도), 흡수속도(수지가 주어진 액체에서 얼마나 빨리 흡수하는지의 정도), 입도(수지의 알갱이의 크기의 분포)의 다양한 특성
거대 흡수율의 고흡수성 에어로겔
유상과 수상 분리 성능이 우수한 다층 나노섬유 멤브레인
  • 유상과 수상 분리 성능이 우수한 다층 나노섬유 멤브레인
거대 흡수율의 고흡수성 에어로겔