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중소기업 기술로드맵 조회결과

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미세먼지 측정 시스템
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

미세먼지 측정 시스템 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 미세먼지 측정 시스템은 실내·외의 환경에서 공기 중에 포함되어 있는 미세먼지를 포집하여 물리적, 화학적 등의 기타 방법들을 사용하여 미세먼지의 크기 및 농도를 검출하고 분석하여 정보를 제공할 수 있는 시스템을 의미
  • 범위 : 먼지는 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총 먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자 크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분. 미세먼지는 다시 지름 10㎛보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5㎛ 보다 작은 미세먼지(PM2.5)로 나뉨
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점의 범위 ]

제품분류 관점의 범위
분류제품분류 관점세부기술
미세먼지
측정
시스템
감지 기술 미세먼지
감지센서 기술
MEMS 기술, 광학기술을 융합하여 미세먼지를 감지하는 센서 기술 미세먼지 감지장치 기술
미세먼지
감지장치 기술
기존 고정 측정 장치 포함 차량 및 드론 등을 활용한 이동관측 플랫폼 응용 기술
분석기술 미세먼지
정보 분석 기술
미세먼지의 실시간 농도・성분 측정 원천기술을 확보하고, 미세먼지 정보를 통합 분석하는 기술
감지센서
네트워크 기술
미세먼지 감지센서에서 발생되는 정보를 유무선 통신망을 이용 센서 네트워크를 형성 기술
모니터링 기술 미세먼지
예보 기술
육상뿐만 아닌 상공과 해상을 포함하는 미세먼지 정보를 입체적으로 분석하여 해외 유입량, 국내 오염원별 기여도를 빅테이터, 인공지능 적용 등을 통해 모니터링하고 미세먼지를 예보하는 기술

[ 공급망 관점 기술범위 ]

공급망 관점 기술범위
분류공급망 관점세부기술
미세먼지
측정
시스템
실내 공조기 실내 환경에서 미세먼지 정보를 포함한 다양한 환경 인자들을 실시간 수집 분석하여 실내 거주자들에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 제어 기술
자동차 자동차 실내의 쾌적한 환경을 유지하기 위해 유입되는 미세먼지를 검출할 수 있는 센서를 장착하여 공조시스템과 연동할 수 있는 기술
드론 기존 고정 측정에서 탈피하여 광역적인 공간에서 미세먼지 분포를 측정할 수 있는 이동 관측 플랫폼 기술
사물인터넷 개개인의 공간 내의 미세먼지 분포를 IoT 기술로 네트워크를 구성하여 다양한 환경에서 빅데이터를 수집하고 인공지능 기술을 적용하여 진단 및 예측을 통해서 다양한 서비스 제공 기술
3. 시장환경 분석
가. 세계시장

대기환경 센서 관련 세계시장은 2016년 18.1억 달러에서 2021년 23.0억 달러 규모로 증가할 것으로 전망

사물인터넷 기술 발달로 다양한 환경센서 수요 증대와 함께 미세먼지 센서 시장이 높은 비율로 성장할 것으로 전망

[ 대기환경 센서 관련 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

대기환경 센서 관련 세계 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세계시장 1,810 1,890 1,980 2,110 2,200 2,300 4.9

* 출처 : BCC, 전자신문, 2016으로 추정

미세먼지의 심각한 환경 문제로 대두되면서 실내 공기정화기 시장이 급속하게 증가하고 있음. 2015년 실내 공기정화기 시장은 81억 달러 규모로 추정되며, 2020년까지 116억 달러 규모로 연평균 7.4%로 성장할 전망

공기정화기 성능개선을 지속적으로 이루어지고 있으며 글로벌 제조사들은 실내 오염물질을 더욱 효과적으로 처리하기 위한 첨단 모니터링 및 처리 기술들이 개발 진행

[ 공기청정기 관련 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 달러, %)

공기청정기 관련 세계 시장규모 및 전망
구분‘15‘16‘17‘18‘19‘20CAGR
세계시장 81 87 94 101 108 116 7.4

* 출처 : Economy insight, 2015

나. 국내시장

국내 대기환경 센서 관련 시장은 세계시장의 7% 정도로 예상하고 있으며, 2016년 1,360억 원에서 2021년에 1,734억 원 시장으로 성장할 것으로 전망

국내의 미세먼지 센서 시장은 대기환경 센서 시장의 10~20% 정도로 예측되고 있으며, 가스센서에 편중된 대기환경 센서 시장에서 미세먼지 센서 시장 확대가 예상

[ 대기환경 센서 관련 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

대기환경 센서 관련 국내 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국내시장 1,360 1,413 1,488 1,584 1,659 1,734 5.0

* 출처 : BCC, 전자신문, 2016의 세계시장에서 국내시장 규모를 세계시장의 7%를 계상하여 추정(환율 1070.6원 적용)

업계 취합 자료에 의하면 미세먼지 측정 시스템과 연관성이 높은 공기청정기 시장을 보면 2013년 국내 공기청정기 시장은 2.7억 달러 정도 이었으며, 2017년 13.6억 달러 시장으로 성장할 것으로 전망

[ 공기청정기 기술 분야의 국내 시장규모 ]

(단위 : 억 달러, %)

공기청정기 기술 분야의 국내 시장규모
구분‘13‘14‘15‘16‘17CAGR
국내시장 2.7 3.6 5.5 10 13.6 49.8

* 출처 : 업계 취합 자료

  • 미세먼지 측정 기술 적용과 밀접한 국내 공기청정기 시장은 세계 시장보다 성장률이 큰 것으로 나타나고 있음. 이것은 최근들에 공기질 악화에 따른 국민들의 환경 개선에 대한 인식이 높아진 결과로 예측
  • 공기청정기와 관련하여 미세먼지 측정 국내 시장은 세계 시장 보다 높은 성장률을 나타내고 있으나 미세먼지 측정 기술의 국산률은 낮은 것으로 분석됨
  • 최근 중국의 미세먼지 센서 업체들이 기술 발전된 제품들을 출시하고 있어 가격과 기술력을 내세워 국내의 공기청정기 등의 응용시장 분야에서 선정 비율이 높아질 것으로 분석

국내 미세먼지 측정 시스템 기술에서 분석 및 모니터링 기술은 국내의 IT 기술력을 바탕으로 경쟁력을 갖고 있으나 감지 기술 분야에서 선진국 대비 기술 수준이 낮은 것으로 추정

  • 국내의 감지센서 기술 분야는 선진국 대비 80% 수준이며, 첨단센서 기반기술을 적용한 기술 경쟁력이 높은 혁신 제품 개발이 필요
  • 감지센서 기술 발전을 위해 초정밀 광학기술과 MEMS 기술을 복합한 기술 개발이 진행
4. 기술분석
가. 기술환경 분석
시장 조사기관(Yole Development)에 따르면 IoT 응용서비스를 위해 가스센서, 온도센서, 광센서, 압력센서, 습도센서 등 환경센서 수요가 전방위적으로 증가하고 있다고 분석
환경센서에서 가스센서에 치우친 제품 상용화, 연구개발을 다양화해야 한다는 지적이 있음. 아직 시장이 성숙하지 않은 미세먼지 센서 개발 지원으로 향후 증가할 수요를 대비 필요

2016년 11월 ‘제 2차 과학기술전략회의‘를 개최’를 개최하여 ‘미세먼지 대응 기술 개발’을 9대 국가 전략 프로젝트 중 하나로 선정

  • 2017년부터 3년간 우선 423억(정부안 기준)을 투장하여 미세먼지 대응 기술개발을 추진할 범부처 단일사업단을 발족할 계획
  • 부처별․사업별로 소규모로 분산되어 진행되던 연구를 범부처 단일사업단을 중심으로 결정하여 초미세먼지(PM2.5) 2차 생성 메커니즘 규명 및 유해 성분 분석, 집진, 저감 기술의 획기적 성능 개선 등 위해성 해소에 초점
  • 전 부처 R&D 정보 공유를 통해 성과를 연계하고 중복 투자를 방지하는 등 R&D 관리를 강화해 나가고, 기술개발 및 산업화 촉진 생태계 조성을 위해 관계 부처 TF 및 민관 협의회 등 협업 체계를 구축․운영할 계획

[ 미세먼지 대응 기술 개발 정부 R&D 중장기 분야별 투자 방향 ]

미세먼지 대응 기술 개발 정부 R&D 중장기 분야별 투자 방향
대분류중분류중점 투자분야(예시)
현상 규명
및 예측
원인 규명 분산된 영구역량 결집
현장진단 및 측정․조사 실시간 성분․농도 측정 원천기술 개발
대기질 모델링 예보 정확도 제고 등 정책현안 해결
미세먼지
배출저감
고정 오염원 초미세먼지 고효율 저감기술 확보
도로 이동 오염원 초미세먼지 원인물질 저감 핵심소재․부품 국산화
비도로 이동 오염원 소형(연안)선박 배출현황 조사 및 저감기술 개발
비산먼지 도로비산먼지 저감수단 확보
국민생활
보호
건강영향 평가 미세먼지 노출․독성․위해성 평가 장기 지원
미세먼지 노출저감 기술 신호재 필터 및 핵심부품(고감도 센서 등) 개발
정책 및 정보 서비스 미세먼지 정보 공개 확대

* 출처 : 미래창조과학부

  • 국가 전략 프로젝트에 따라 (1)미세먼지 대응 중점기술 개발뿐만 아니라, 미세먼지 위기를 새로운 기회로 전환시키기 위한 (2)기술산업화 및 글로벌 협력, 정부 재정의 효과적 투자 및 성과 창출 극대화를 위한 (3)정부 R&D 중장기 투장방향 등 3대 부문으로 구성 진행
  • 한국광기술원, 전자부품연구원, 한국전자통신연구원 등 센서 관련 장비를 보유한 기관을 지역 거점으로 지정·활용
  • 국가 R&D 역량을 집중하여 ①발생․유입, ②측정․예보, ③집진․저가, ④보호․대응 등 4대 분야의 근본적․과학적 해결책 마련
  • 정부는 ‘과학기술기반 미세먼지 대응 전략’의 추진을 통해 2023년까지 사업체 초미세먼지 배출량을 절반으로 줄이고, 총 47조 원의 국내외 시장 창출에 기여할 것으로 기대
미세먼지 대응 기술 개발 정부 R&D 중장기 분야별 투자 방향
구분‘14‘23
기술개발 초미세먼지 농도(서울) 25㎍/㎥ 20㎍/㎥
예보정확도(고농도) 및 기간 62%, 2일 75% 이상, 7일
초미세먼지 배출량* 약 170만톤 85만톤
신시장
창출**
국내 시장 6.2조원 17조원
해외 수출 3.3조원 30조원
일자리 창출** 3.7만명 10만명

*초미세먼지 배출저감 목표 : 사업장 PM, NOx, SOx, VOCs 총 배출량 기준

**시장․일자리 : ‘대기환경산업’ 기준(약 70% 이상이 미세먼지 대응분야)

5. 핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 미세먼지 측정 시스템 분야 핵심요소기술 ]

미세먼지 측정 시스템 분야 핵심요소기술
분류핵심요소기술개요
미세먼지
감지센서 기술
미세먼지
감지센서 기술
MEMS기술, 광학기술을 융합하여 미세먼지를 감지하는 센서기술
미세먼지
감지 장치 기술
기존 고정 측정 장치 포함 차량 및 드론 등을 활용한 이동관측 플랫폼 응용 기술
미세먼지
분석 기술
미세먼지
정보 분석 기술
미세먼지의 실시간 농도·성분 측정 원천기술을 확보하고, 미세먼지 정보를 통합 분석하는 기술
감지센서
네트워크 기술
미세먼지 감지센서에서 발생되는 정보를 유무선 통신망을 이용 센서 네트워크를 형성기술
미세먼지
모니터링 기술
미세먼지
모니터링 및 예보 기술
육상 뿐만 아니라 상공과 해상을 포함하는 미세먼지 정보를 입체적으로 분석하여 해외 유입량, 국내 오염원별 기여도를 빅데이터․인공지능 적용 등을 통해 모니터링하고 미세먼지 예보하는 기술