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중소기업 기술로드맵 조회결과

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스마트 패키징 시스템
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

스마트 패키징 시스템 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 스마트 패키징 시스템은 스마트 스토어*와 같은 4차 산업혁명 사회의 제조, 유통에 적합한 정보통신(ICT), 하이브리드 인쇄전자** 기술과 상품 패키징 기술의 융합으로 실시간 모니터링, 소비자와의 상호작용, 제품 안전성·품질 보장이 가능한 융합 패키징 기술을 의미함
  • 범위 : 모든 상품과 소비자의 스마트폰이 연동되어 실시간 데이터가 수집되고, 완전 자동 상거래가 구현되는 스토어(예: 아마존 고, 2016년 하반기부터 미국 시애틀에 구축·운영 중), 하이브리드 인쇄전자는 新 생산방식(인쇄, R2R연속생산, 3D프린팅)으로 제조한 전자부품과 기존 전자부품이 결합된 센서, 무선통신 기능을 가지는 플렉시블 형태의 혁신적 전자 제품
나. 주요 제품

(1) 스마트 패키징 시스템 기술 범위

전통적 물류산업과 IT, BT, NT, CT 등 지식산업의 융합으로 고부가가치를 창출하는 창의적 융·복합 산업

  • 스마트 패키징은 전통적 제조산업과 지식산업과의 융합을 통해 성장하고 있는 신개념의 융복합 산업
  • 제품의 식별과 함께 내부의 상품과 부품에 관한 정보를 센서 네트워크를 이용하여 자동으로 상품정보를 획득 및 전달하여 상품과 부품의 추적 및 이력관리 가능
  • 제품 광고 효과 극대화 및 가공, 신선품의 신선도 유지·검출을 통해 제품의 가치 상승

스마트 패키징 시스템 확대에 따라 물류산업은 수송, 포장, 하역, 정보 등의 배송의 기능에 국한되지 않고 B2B, B2C, C2C, O2O 사이의 통합 공급망 관리로 확대 됨

  • 공급망 관리에 스마트 패키징 시스템이 적용됨에 따라 정보공유, 공급 가시성, 고부가가치 구현 등 물류서비스의 효율이 증대되고 있음

농식품, 의약품, 유통/물류분야의 핵심트렌드에 따라 향후 시장을 주도할 수 있는 6대 스마트 패키징 기술을 도출하고, 이를 구현하기 위한 핵심기술 (소재, 장비 및 소자 등)을 개발이 필요

(2) 패키징 기술의 분류

패시브/액티브 (Passive and Active) 패키징

  • 패시브 패키징은 외부환경으로부터 포장된 제품을 차단하여 제품의 품질을 최대한 보존하는 기능을 가진 패키징으로 기술수준과 부가가치가 상대적으로 낮음
  • 액티브 패키징은 포장재나 포장내부에 물리적, 화학적, 생물학적 방법으로 포장 내, 외부의 환경을 감지하거나 측정하여 포장내부환경을 변화시키거나 외부환경에 적합하게 포장특성을 변화시킬 수 있는 기능을 가진 패키징

지능형 패키징 (Intelligent Packaging)

  • 포장재 내부 및 외부에 통신기능을 포함하여 포장 및/또는 제품의 품질상태와 환경변화를 감지하거나 측정하여 생산자, 유통업자 및 소비자에게 알릴 수 있는 기능을 가진 패키징
  • 지능형 패키징 기술은 크게 두 가지로 구분
    - 패키징 내부의 변화를 감지하는 Diagnostic Indicator 기술과 이 Diagnostic 센서가 보낸 신호를 저장하고 송수신하는 Communication Packaging System기술

나노 패키징 (Nano Packaging)

  • 나노 패키징은 나노테크놀로지 기술을 응용한 신물질, 신소재, 신기술을 이용하여 포장재의 차단성, 열적안전성, 내연․내구성 등의 물성을 강화하고, 제품의 질적 향상과 보존을 위한 흡착, 항균, 가스조절 등의 기능을 부여한 첨단 패키징으로 일반 패키징의 발전된 형태
  • 또한, 경량화, 재활용, 분해등과 같은 다기능소재가 가능해지면서 환경 친화적 이점과 제품․물류의 정보를 감지하고 저장할 수 있는 통신기능의 이점까지 적용할 수 있게 되어, 한정되고 한계에 도달했던 패키징의 영역과 능력을 한층 극대화할 수 있는 기술임
  • 나노기술는 패키징 산업을 다양화, 다기능화 할 수 있는 새로운 가능성을 제시함으로써 기능성 코팅제, 전도성 접착제, 전도성 잉크, 기능성 배리어 필름을 개발해 제품화 단계에 있으며, 지금은 더 다양한 패키징 영역에서 나노테크놀로지가 도입됨으로써 많은 연구와 시도가 진행되고 있음

스마트 패키징 (Smart Packaging)

  • 지능형, 나노패키징을 포함, 보다 넓은 관점에서 유통환경, 시장의 요구 등에 맞게 적절한 가격, 소재, 공정기술, 기능 등을 포함하고 있는 패키징
  • 스마트 패키징은 물류의 핵심 기능인 수송, 포장, 보관/하역, 정보의 기능을 포장에 담기위해 필수적으로 필요한 Active/passive, Intelligent, Communication, Nano technology 기능을 구현할 수 있는 융합 기술임
3. 시장현황 및 전망분석
(1) 세계시장

스마트 컨슈밍 산업(Connected retail market) 시장은 매년 20 % 내외로 급속도로 성장하고 있어서, 2022년에는 세계시장이 약 54 조원(환율 1불=1,000원 기준)에 도달할 것으로 예상됨

(단위: 백만달러,%)

스마트 물류창고 세계 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세계시장 11,936 13,882 14,598 16,977 21,835 25,394 16.3

* 출처 : Grand View Research,(2016) Smart Packaging Market

(2) 국내시장

유통산업의 전략적 변곡점 시대 도래

  • 백화점·대형마트 등 전통적인 오프라인 유통산업이 시장포화로 성장이 정체됨
  • 온라인·모바일 유통의 활성화, 온라인 기업을 중심으로 유통·물류 결합 추진 중
  • 롯데, CJ홈쇼핑 등에서는 소비자 정보를 선진국에서 도입한 빅데이터 ‧ 인공지능 소프트웨어로 분석하여 물류 ‧ 유통 비즈니스 창출에 도입하는 스마트 컨슈밍(소비자 정보를 활용한 자동 상거래 및 타겟 마케팅 사업)으로 진입 시작함

(단위: 억원,%)

스마트 패키징 시스템 국내 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국내시장 13,664 17,258 21,796 27,529 34,769 43,913 26.3

* 출처 : Smart cold chain management 기획보고서

4.기술분석
가.기술개발이슈

(1) 인쇄전자 스마트 패키징 제조기술

현재 스마트 패키징용 제품들은 센서, 배터리, RF 칩 등이 집적된 형태로 개발되고 있으나, 현재 반도체 기반 또는 MEMS 센서 등 고비용 공정이나 고가 부품들로 구현되어 보다 넓은 시장 진출에 한계

  • 현재 고급 소비재 또는 의약품용 패키징 분야에서 3000~4000원 수준의 제품들이 개발되고 있으나, 300~500원 정도로 가격을 낮출 경우 매우 큰 시장이 형성될 것으로 전망
  • 가격경쟁력 확보를 위하여 일반 패키징 시장 진출을 위해 저가 하이브리드 인쇄전자 스마트 패키징 제조 기술의 개발이 매우 중요

하이브리드 인쇄전자 스마트 패키징 제조 공정

(2) 스마트 패키징 시스템 기반 스마트 컨슈밍 실현을 위한 초연결 기술

개별 제품 물류 유통 정보, 개별 제품에 대한 소비자의 소비 심리와 행동 양식 정보를 제공하지 못함으로 인한 매우 제한적인 물류 및 리테일 서비스 실행

오프라인 매장, 온라인, 모바일 등 다양한 채널을 통합해 활용하는 옴니(Omni) 채널 환경을 통해 최대 소비자 만족을 추구하는 유통 패러다임의 변화 요구

개별 제품 스마트 패키징 시스템을 도입한 혁신적인 물류 유통 서비스

소비자와 사업자, 모든 유통채널들이 연결되는 커넥티드 리테일(Connected Retail) 서비스와 스마트 스토어(Smart Store) 기술 확보

사물인터넷과 관련된 인간 감성 중심의 최대 소비자 만족을 추구하는 새로운 소비 패턴 등장을 선도하는 스마트 리테일(Smart Retail) 서비스 및 빅데이터 기반 스마트 컨슈밍 통합 솔루션 기술 개발

(3) 스마트 패키징 시스템 기반 스마트 컨슈밍 비즈니스 모델 발굴

기존 유통물류의 4차산업화를 위해서는 4차 산업혁명에 필수적인 기술들을 활용하고 소비자들의 니즈와 수용성에 대한 정확한 이해 필수

식품안전성, 삶의 질을 중시하는 라이프 스타일, 초연결 사회 등이 주요 이슈로 도출 (2015, 미래창조과학부)

포장된 내용물의 품질정보의 확보는 소비자 안전뿐만 아니라 비용과 직결

소비와 유통은 소비자와 판매자 모두의 참여로 기술과 서비스 혁신 가능

상용화를 위해 스마트 패키징 시스템의 성능 및 안전에 대한 검증 필수

스마트 컨슈밍 구현 서비스의 발굴 및 개발

물리적 인터넷(Physical Internet) 기능을 가진 스마트 패키징의 실증, 성능 평가 및 표준 개발

스마트 컨슈밍 실증 (리빙랩) 기술

5.핵심요소기술 선정

[ 소형지게차 기술의 핵심요소기술 ]

핵심기술 선정결과
분류핵심요소기술키워드
스마트 패키징 핵심부품 제조기술 저가 센서 제조 기술
  • 스마트 패키지 센서, 가스, 저가
유연 박막 배터리 제조 기술
  • 유연 박막 배터리, 고용량, 저전압
연속공정 기반 집적·제조 기술 롤투롤 저온 칩 본딩 기술
  • 롤투롤, 칩 본딩, 생산속도 감축
롤투롤 집적·제조 장비 기술
  • 롤투롤, 연속생산
스마트 패키징 연동 선반 H/W·SW 기술 디자인 맞춤형 스마트 패키징 회로 설계 기술
  • 디자인 DB, 시뮬레이션
스마트 패키징 연동 가능한 스마트 선반 H/W 구현
  • RFID, 비콘, 압력센서, 습도센서
스마트 선반 운영 어플리케이션 및 통신 모듈 개발
  • POS 시스템, ESL 연계 구동, 소비자 분석
빅데이터 수집 / 정형화 기반 물류 최적화 시스템 기술 IoT 기반 데이터 인프라스트럭쳐 구축 기술
  • 제품 정보, 소비자 정보, 공급자 정보
상품 및 소비자 추적 분석 빅데이터 플랫폼 구축 기술
  • 센서, 공급이력, 위치정보 관리
ICT 및 센서 기술 기반 스마트 리테일 스토어 구축 기술
  • 상품 수량, 위치 정보, 매장 정보