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중소기업 기술로드맵 조회결과

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유해물질 유통 모니터링 시스템
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

유해물질 유통 모니터링 시스템 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 유해물질 유통 모니터링 시스템이란 유무선 센서 네트워크를 형성하여 유해물질 누출을 감지, 누출시 파급효과 등에 대한 분석, 진단, 확산을 실시간으로 모니터링하고 지리정보시스템과 연동하여 피해를 최소화하기 위한 경보 및 알림 기술을 의미
  • 범위 : 유해물질 유통 모니터링 시스템은 유해물질 검출을 위한 물리적, 화학적, 생화학적, 광학적 센서 등의 센서 기술과, 감지센서 네트워크 기술, 누출 확산 경보 및 알림 기술, 유해물질 통합 방제 기술로 분류
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점의 범위 ]

제품분류 관점의 범위
분류제품분류 관점세부기술
유해물질 유통
모니터링 시스템
감지 기술 유해물질
감지센서 기술
각종 화학적 유해물질을 감지하는 센서 기술
분석 기술 유해물질 누출
분석 및 평가
기술
유해물질 누출 발생시 배출량 산정, 파급효과 등에 대한 분석, 진단, 확산 예측 기술
모니터링 및
방제기술
감지센서
네트워크 기술
유해물질 감지센서에서 발생되는 정보를 유무선 통신망을 이용 센서 네트워크를 형성기술
유해물질 통합
모니터링 기술
지리정보시스템(GIS)과 연동하여 응급상황 발생시 이를 대처할 수 있는 실시간 모니터링 기술
유해물질 누출
확산 경보 및
알람 기술
유해물질 누출 시 확산에 따른 2차 피해를 최소화하기 위한 주변에 효과적인 경보 및 알람 기술
유해물질 통합
방제 제어
기술
발생 유해물질의 종류에 따른 방제방법 전달 및 현장 제어 시스템 구축

[ 공급망 관점 기술범위 ]

공급망 관점 기술범위
분류공급망 관점세부기술
유해물질
유통
모니터링
시스템
설계 기술 감지 센서 설계, 감지 센서 공정설계 및 제어 기술, 시스템 설계 기술
모니터링
장비 기술
감지센서 및 시스템 장비 기술
유해물질 유통
모니터링 시스템
제작 기술
감지기술 반도체식 센서, 접촉연소식 센서, 전기화학식 센서, 바이오 센서, 비분산적외선 센서, 자외선 센서, 스펙트럼광센서, 감지물질 기술, 표면처리 기술, 식각기술, 증착기술, SoC 기술, 저전력 기술, 알고리즘 기술
분석기술 빅데이터기술, 인공지능기술, 딥러닝, 머신러닝
모니터링 및
방제 기술
센서 네트워크, 지리정보시스템, 디지털 사이니지, 데이터 저장기술, 공공망 연동 기술
평가/관리 기술 요구물성 부합 평가기술, 조직 관리 기술, 물성 평가기술, 모니터링 기술
3. 시장환경 분석
가. 세계시장

2016년 기준 세계 가스센서 시장은 3,046억 달러 규모이며, 연평균 4.4%로 성장하여 2021년에는 약 3,786억 달러 규모의 시장을 형성할 것으로 전망

[ 유해 물질 감지 센서 기술 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

유해 물질 감지 센서 기술 분야의 세계 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세계시장 304,640 317,380 331,560 347,080 364,070 378,630 4.4

* 출처 : Frost & Sullivan(2015), Type of Gas Detected-Total Gas Sensors, Detectors, and Analyzers Market / 연구성과실용화진흥원, 가스센서 시장동향, 2016으로 추정

전 세계적으로 화학 관련 산업체에서 빈번하게 발생하는 안전사고와 화학가스 누출 및 폭발로 인한 인명 피해가 지속적으로 발생함으로써 유해물질 센서의 사용은 중가하고 있으며, 이에 따라 부품 소자 산업의 동반 상승이 예상됨
유해물질 검지 모니터 관련 시장은 2017년에 582억 달러에서 2020년에 1,082억 달러 규모로 시장이 성장할 것으로 예측

기술구분에 따른 점유율은 2014년 기준으로 전기화학식이 52.4%로 가장 많은 비중을 차지하고 있고, 이어서 적외선 방식(23.1%), 접촉연소식(11.8%), 반도체식(9.4%), 광이온식(3.3%) 순으로 나타남

[ 유해물질 감지 센서 분류별 세계 시장규모 및 전망 ]

유해 물질 감지 센서 기술 분야의 세계 시장규모 및 전망
구분‘11‘12‘13‘14‘15‘16‘17‘18‘19‘20‘21
전기화학식 1,314.9 1,364.0 1,417.9 1,477.4 1,535.4 1,599.4 1,666.2 1,740.7 1,818.7 1,907.7 2,000.1
적외선식 542.0 570.1 611.6 651.3 691.5 734.2 780.8 835.5 898.9 975.5 1,032.6
접촉연소식 316.2 322.8 324.7 332.7 339.9 341.2 352.3 354.8 361.0 375.0 386.3
반도체식 256.0 260.3 262.5 265.0 266.6 268.1 266.6 271.9 274.2 273.1 271.5
광이온화식 80.3 85.9 89.3 93.0 96.7 103.6 107.9 112.7 118.0 127.4 133.9

* 자료: Frost & Sullivan(2015), Type of Gas Detected-Total Gas Sensors, Detectors, and Analyzers Market, 연구성과실용화진흥원, 가스센서 시장동향, 2016

나. 국내시장

유해물질 검출 센서 국내시장은 2016년 기준 약 2,297억 원 규모이며 연평균 6.5% 성장하여 2021년에는 3,141억 원 규모로 성장할 전망

[ 유해물질 센서 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

유해물질 센서 분야의 국내 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국내시장 2,297 2,447 2,596 2,767 2,949 3,141 6.5

* 자료: 국내 가스센서 시장 규모는 세계 센서 관련 시장 중 가스센서가 차지하는 비중(3.52%)을 바탕으로 추정하였으며, 시장 성장률은 Frost & Sullivan(2015) 자료의 아시아 시장 성장률을 반영하여 추정(환율 1,068.5원 적용)

국내 유해물질 네트워크 및 모니터링 시스템 시장은 시장 특성상 유해물질 검출 센서 시장보다 클 것으로 예측되고 있으며, 2017년에 29,918억 원에서 2021년에 54,494억 원 규모로 성장할 것으로 전망
4. 기술분석
가. 기술환경 분석

산업통상자원부는 「제조업혁신 3.0전략」 실행의 일환으로 센서산업을 미래 주력산업으로 육성하기 위해 산·학·연·관을 포함한 ‘첨단센서 2025포럼’을 발족(‘15년 11월)함

  • 포럼은 운영위원회와 스마트기기, 자동차, 사물인터넷(IoT)․웨어러블, 산업용․스마트공장 등 4개 분과위원회로 구성되며, 각 위원회별로 센서 수요기업, 센서기업, 학계, 연구계 인사들로 구성
  • ‘2025년까지 센서 4대 강국(현재 7위) 진입’을 목표로 센서 산업계, 학계·연구계 전문가들이 뜻을 모아 긴밀한 네트워크를 구축하고, 협력의 장을 마련함

    • 산업부는 첨단센서산업 육성을 위해 ‘15~’20년까지 총 1,508억 원을 지원할 계획임
    • 10대 핵심 센서소자*를 개발․국산화하고, 센서 전문 중견기업 육성 등을 통해 글로벌 경쟁력을 확보한다는 계획

      * 10대 핵심 센서소자 : 영상센서, 자기센서, 관성센서, 압력센서, 레이더센서, 환경센서, 광학센서, 적외선센서, 음향센서, 바이오의료센서

    • 산업부가 추진 중인 ‘13대 산업엔진 프로젝트’ 중 자율주행 자동차, 웨어러블 디바이스 등은 첨단센서산업과 관련성이 높은 사업들과 연계성을 높여 나간다는 계획임

    [ 13개 산업엔진 프로젝트 ]

    13개 산업엔진 프로젝트
    시스템 산업
    • 웨어러블 스마트 디바이스
    • 자율주행 자동차
    • 극한환경용 해양플랜트
    • 고속-수직이착륙 무인항공기
    • 국민 안전‧건강 로봇
    • 첨단소재 가공시스템
    소재‧부품 산업창의 산업에너지 산업
    • 탄소소재
    • 첨단산업용 비철금속 소재
    • 개인 맞춤형 건강관리시스템
    • 생체 모사 디바이스
    • 가상훈련 시스템
    • 고효율 초소형화 발전시스템
    • 직류 송배전시스템

    * 출처 : 산업통상자원부

  • 센서산업 발전의 기반을 조성하기 위해 시험·신뢰성 평가, 시제품 제작 등을 지원 하는 「(가칭)센서 산업화 지원센터」 구축을 별도로 추진
  • 나노종합기술원, 전자부품연구원, 한국전자통신연구원 등 센서 관련 장비를 보유한 기관을 지역 거점으로 지정·활용
  • 스마트센서 전문기업이 수요(세부분야, 기술수준 등)를 제시하면 이를 바탕으로 국내 대학이 이에 맞는 인재를 양성하는 ‘기업 맞춤형 고급 센서인력(연간 60여명) 양성’도 본격적으로 추진할 계획
  • 이번 사업이 정부 차원에서 첨단 스마트센서를 본격 육성하기 위한 최초의 시도인 만큼, 향후 업계 및 학계의 의견을 적극 반영하여 사물인터넷(IoE) 시대를 대비한 미래 먹거리 산업으로 발전시켜 나갈 계획

센서산업의 경제적 기대효과를 분석한 결과, ’15년 기준 4조 원의 생산유발, 1조 1천억 원의 부가가치 유발 및 13,800명 정도의 고용유발효과 창출 전망

산업부의 계획대로 국내 생산액이 증대될 경우를 가정하면, ’20년 기준으로는 약 8조 3천억 원의 생산유발, 2조 3천억 원 규모의 부가가치유발 및 2만 8천 명 정도의 고용유발효과를 가져올 것으로 분석됨

[ 스마트 센서 산업의 산업파급효과 분석 ]

(단위: 명)

스마트 센서 산업의 산업파급효과 분석
구분201520162017201820192020
생산유발효과 40,653 46,945 54,213 62,604 72,295 83,487
부가가치유발효과 11,526 13,310 15,371 17,750 20,498 23,671
고용유발효과 13,796 15,931 18,397 21,245 24,534 28,332

* 출처 : 지식경제부(2012), “센서 산업 발전 전략” 보도자료를 기반으로 ETRI 산업전략연구부 추정

[ R&D 정책 방향 ]

R&D 정책 방향
분류정부 정책 방향
산업통상자원부

2015년부터 2020년까지 총 1,508억원(국비 1,147.6억원, 민간 360.4억원)을 투자할 예정

과학기술정보
통신부
  • 스마트 센서 수요의 폭발적 증가 대비 수입에 의존하고 있는 국내 센서 산업에 대한 정부의 센서 관련 지원사업 현황을 진단하고 효과적인스마트 센서 개발을 위한 정부 정책도출
  • IoT서비스: 스마트헬스, 홈, 재난/재해, 농업 등 4개 분야 IoT 서비스 대상 스마트 센서 품목 도출(각 과제당 40~50억/5년(3+2년), 2016년 추진)
  • 공통기반: 나노인프라, IoT센서 ROIC 등 2개 분야 IoT 서비스 적용 스마트 센서 사업 품목 도출(각 과제당 30~40억/5년(3+2년), 2016년 추진), 나노인프라 연계 2015년 45억 확정
  • 2015년도 과제 수주 45억(센서생산공정), 2016년부터 신규 원천 스마트 센서 기술 개발 추진 예정
5. 핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 미세먼지 측정 시스템 분야 핵심요소기술 ]

미세먼지 측정 시스템 분야 핵심요소기술
분류핵심요소기술개요
감지기술 유해물질 검출 한계 향상을 위한 고감도 감지 센서 기술 유해물질 누출시 인체 유해 가능한 농도 범위 이하 농도까지도 감지할 수 있는 센서를 개발함으로 미량의 누출 단계에서도 검출할 수 있는 센서 기술
다중 유해물질 검출 선택성 및 신뢰성 향상을 위한 수명 향상 감지 센서 기술 다양한 유해물질들을 효과적으로 측정하기 위해서는 선택성 요구되며 또한 제품화를 위해서는 신뢰성 및 수명 향상 기술이 요구됨
분석기술 유해물질 누출 상황 분석 및 예측을 위한 빅데이터 및 인공지능 융합 기술 센서 네트워크를 통해 실시간으로 수집되어지는 다양하고 대용량 데이터를 효과적으로 처리하고 분석 및 예측할 수 있는 기술
모니터링
및 방제기술
효율화 향상을 위한 유무선 센서 네트워크 기술 유해물질 누출에 대한 정보와 함께 다양한 환경 정보를 실시간으로 확보하기 위해서 광역적으로 유무선으로 센서 네트워크 구성
지리정보시스템과 통합 및 경보 알림 기술 유해물질 누출시 전파경로와 피해 예상지역에 대한 정보를 지리정보시스템과 통합하여 분석함으로 신속한 대응이 가능하게 함
유해물질 발생 상황 따른 방제 및 제어 시스템 기술 신속하고 정확한 분석 기술을 통해 해당 지역의 인적, 물적 피해를 최소화하기 위한 방제 방법과 현장 상황 제어 시스템이 필요