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중소기업 기술로드맵 조회결과

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센서형 식품 안전관리 시스템
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

센서형 식품 안전관리 시스템 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 센서형 식품 안전관리 시스템이란 식품 유해 요소 검출 기술과 유해 요소의 제거 기술 및 추적 관리 시스템 기술을 통하여 식품의 유통 중에 발생되는 식품 유해 요소를 선 검출하고 그 요소를 제거하여 유통과정중의 안정성을 확보하는 기술 및 이를 사용자가 손쉽게 접근하여 위해 요소에 대한 피해를 최소화 할 수 있는 경보 및 알림 기술을 의미
  • 범위 : 센서형 식품 안전관리 시스템은 기본적으로 위해요소를 검출하는 센서를 포함하는 검출 기술과 검출된 위해요소를 제거하는 살균 기술 및 식품의 유통 이력을 추적 관리 할 수 있는 통합 시스템과 이를 사용자가 쉽게 확인할 수 있는 모바일 관리 시스템 기술로 분류됨
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점의 범위 ]

제품분류 관점의 범위
분류제품분류 관점세부기술
센서형 식품
안전관리 시스템
식품 유해요소
검출기술
식품 비금속
이물질 탐지기술
광학적 분광기, 열영상, 테라헤르츠(THz) 카메라 등의 영상 감지기술을 기반으로 한 식품 내 비금속 이물질 탐지기술
식품 금속
이물질 탐지기술
금속탐지기, 초고감도 자기장 감지기 등을 기반으로 한 식품 내 금속 이물질 탐지기술
식품 살균기술 초고압, 대기압 상에서의 비가열을 통한 식품 살균기술
PCR을 이용한
각종 유해균 검출기술
Real Time PCR기법으로 간편성과 반응시작 후 몇 시간 이내에 결과판정이 가능한 식품 유해균 검출기술
식품오염 검출
센서칩 기술
  • 인공항체 등을 이용한 요염독소 검출용 센서기술
  • 농식품 품질 비파괴 센싱 기술
냉장형 신선품의
부패 검출기술
부패요소 인자 검출 센서 및 신선품의 품질 숙성 및 부패 검출이 가능한 센싱 기술
식품 유해요소
제거기술
유해물질 누출
분석 및 평가
기술
초고압, 대기압 상에서의 비가열을 통한 식품 살균기술
추적 및 관리
시스템 기술
ICT융합
유비쿼터스
통합시스템 기술
지리정보(GIS), 위치기반서비스(LBS), RFID 등의 위치감지 기술을 이용한 식품 유통이력 추적, 관리시스템
식품품질 관리를
위한 모바일
관리 시스템
개발기술
식품유통시 각 개별 센서를 이용하여 손쉽게 이력, 품질을 확인할 수 있는 모바일 기반 S/W

[ 공급망 관점 기술범위 ]

공급망 관점 기술범위
분류공급망 관점세부기술
센서형 식품
안전관리 시스템
설계 기술 감지 센서 설계, 감지 센서 공정설계 및 제어 기술, 시스템 설계 기술
장비 기술 감지센서 및 시스템 장비 기술
식품 안전
모니터링 시스템
제작 기술
감지기술 광학적 분광기, 열영상, 테라헤르츠(THz)제작 기술, 자기장 센서 기술을 기반으로 한 식품 내 비금속 이물질 탐지기술, 바이오 센서 기술, SoC 기술, 저전력 기술, 알고리즘 기술
분석기술 유해 인자 감별 기술 및 안전 관리 기준을 통한 알람 알고리즘
모니터링 및
시스템 제작
유해 인자 감별 및 그에 따른 후속 조치 기술, 각 센서와 대응 기술을 결합한 시스템 제작 기술
평가/관리 기술 요구물성 부합 평가기술, 조직 관리 기술, 물성 평가기술, 모니터링 기술
3. 시장환경 분석
가. 세계시장

식품안전검사(Foodsafetytesting)에 대한 전 세계 시장 규모는 2016년에는 약 33억 달러이며, 2021년에는 11.5%의 성장률을 보이며 57억 달러를 넘어설 것으로 전망

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

[ 식품안전검사 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

식품안전검사 세계 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세계시장 3,323 3,706 4,133 4,609 5,140 5,731 11.5

* 출처 : BCC Research, Global Markets and Technology for sensors, 2013. 활용하여 추정

2018년 세계 식품 시장의 규모는 6.3조 달러로 성장 예상하며 아/태 식품 시장이 유럽 지역 식품 시장규모/비중 초월함. 아태 식품 시장은 연평균 5.9%의 성장세로 매년 확대 되며 향후 세계 1위 시장으로 고착 예상 (datamonitor 2015)
2018년 식품 유해 화합물 검사 시장은 MarketsandMarkets에 의하면 약 2조 6천 억 규모로 판단되고 그 시장은 식품 시장의 변화에 맞게 연평균 5.8%의 성장률을 보일 것으로 예측됨
식중독 병원체 검출 센서는 전기 화학적 센싱 방법의 바이오 센서로, 검출 소요시간을 감소시킬 수 있고 검출한계도 낮아, 간편한 Point-of-care-testing(POCT)으로 적극활용될 수 있음
바이오센서의 경우 ‘14년 102억 달러에서 연평균10.4%의 성장률을 보이며 ’19년에는 169억 달러의 규모로 성장 할 전망

세계의 테라헤르츠 방사선 디바이스 및 시스템 시장은 2013년과 2014년에 각각 5,340만 달러, 5,470만 달러를 기록했으며, 시장은 2019년까지 40.4%의 연평균 성장률(CAGR)로 성장을 지속해 2019년에는 2억9,850만 달러에 이를 전망임

2024년까지 CAGR 32.3%로 성장을 지속해 2024년에는 12억 달러에 이를 것으로 예측(BCCResearch: Terahertz Radiation Systems: Technologies and Global Markets 2015)

나. 국내시장

동물 및 농업 분야 무선인식기술 RFID로 본 센서형 식품 안전관리 시스템 국내시장 규모는 2016년 기준 119억 규모이며, 연평균 10.3% 성장해 2021년에 194억 규모에 이를 전망

[ 국내 식품 관련 RFID 시장 규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

국내 식품 관련 RFID 시장 규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
국내시장 119 137 157 161 186 194 10.3

* 출처 : KISTI, 마켓리포트 2017, ‘무선인식기술 RFID’,국내 RFID 시장 규모에서 세계 RFID 중 ‘동물 및 농업’ 분야 비중을 적용하여 추정

품질 및 안전관리 / 위해인자 검출 및 추적

  • 전반적으로 국내시장에서는 식품위해인자 검출 및 추적기술의 산업화가 미비한 상태임
  • 각종 식품위해인자의 증가로 새로운 제어법이 요구되고 있으나 국내 식품산업현장에서는 제한된 범위의 미생물적 위해인자 제어 기술이 적용되고 있음
  • 국내 바이오센서 기업들의 주력 제품 분야는 90% 이상이 의료용 바이오센서로, 아직 식품 분석용과 환경용 및 그밖에 다른 분야의 바이오센서에 대한 관심 정도가 상대적으로 낮은 상태
  • 신선·편이 식품 시장은 현재 6,000억대 시장으로 성장하였으며, 특히 외식 업체 및 가정용 제품이 계속 증가할 것으로 예상됨
  • 국내 식재료 세부 시장별 규모는 '08년 기준 외식용 식재료 시장이 약 70%, 급식용 식재료 시장이 약 30%를 차지함
  • 전체 시장의 약 95%는 중소 또는 영세규모 기업이 점유하여 품질및 안전의 효과적인 보증 기술이 절대적으로 부족함
4. 기술분석
가. 기술환경 분석

'11년도 ‘농림축수산물 품질관리 및 유통기술’ 관련 사업은 총 16개 R&D사업, 2,947억원으로, 농림수산식품 분야 전체 55개 R&D사업, 6,509억 원의 45.3%를 차지

  • 농식품 : 5개 R&D사업, '10년도 예산 912억 원, '11년도 예산1,150억원 (26.0% 증액)
  • 농진청 : 11개 R&D사업, '10년도 예산 1,680억 원, '11년도 예산1,797억 원 (7.0% 증액)

농식품 ‘농림축수산물 품질관리 및 유통기술’ 직접관련 투자현황

  • 총 3개 세부분야(▸품질 및 안전성관리기술 분야, ▸식품위해인자 검출 및 추적 기술 분야,▸유통기술 분야), 4개 사업, 45개 과제에 투자
  • '약 37억 원(관련 사업전체 투자액 885억 원 대비 4%), 약 51억 원(913억 원 대비 5%), '11년 약 28억 원(1,150억 원 대비 2%)
  • 위 3개 분야에서 관련 사업전체 투자액 대비 '12년 4% → '14년 5% → '15년 2%로 투자되어 중요성에 비해 절대 투자액의 규모도 작고, 투자 비중도 감소하는 추세임

농진청 ‘농림축수산물 품질관리 및 유통기술’ 직접 관련 투자현황

  • 총 2개 분야(▸수확 후 관리 및 가공기술 분야, ▸농식품 경영 및 마케팅 분야), 11개 사업의 세부내역으로 투자
  • '09년 약 89억 원(관련 사업전체 투자액 1,188억 원 대비 6%), '10년 약 92억 원(1,680억 원 대비 6%), '11년 약 122억 원(2,947억 원 대비6%) 투자됨
  • 위 2개 분야에서 관련 사업전체 투자액 대비 '09년 6% → '10년 6% → '11년 6%로 투자되어 중요성에 비해 투자규모도 작고, 투자비중도 정체해 있음

지원분야

  • 최근 3년간 식품관련 정부부처과제(NTIS과제) 중 약 3.2%인 78건을 품질유통 관련연구 지원
  • 전처리, 저장 유통관리기술 분야는 '07년 17%, '08년 32%, '09년 6%로 감소 추세임
  • 최근 3년간 유통시스템 개발 분야는 21%, 포장기술 분야는 18%로 지속적인 연구 수행이 이루어지고 있음
  • 스마트 유통기술 분야는 기존의 단순 이력관리 기술을 벗어나 최근 IoT를 융합한 품질 유통시스템 개선연구가 지원되어 과제당 연구비가 증대됨

지원내용

  • 최근 3년간 국내 신선식품 품질유통 분야의 연구에서 농식품부 지원연구 수는 20.5%를 차지하고 있으나 연구비 규모는 44.1%임 - 지경부, 교과부, 식약청, 중소벤처기업부의 경우 식품 품질·유통 분야의 연구비 지원은 단위기술과제 위주로 지원이 이루어짐
휴대가 간편하고 고감도 검출이 가능한 나노바이오센서 장치 개발에 연구의 초점이 맞추어져 있으며, 진단 및 연구용 나노바이오칩 및 어레이 기술 분야는 현재 시장은 크지 않지만 급격하게 발전하고 있어서 고부가가치를 창출한다는 측면에서 지속적인 연구개발이 필요함
나노바이오센서의 신호변환기 소재 기술은 이미 상당히 발전되어 있기 때문에, 나노바이오센서 분야의 발전을 가로막고 있는 큰 걸림돌은 신호변환기 소재가 아닌 생물학적 소재이며, 현재 개발된 생물학적 수용체는 표적물질 다양성이 낮고 소재의 안정도·선택성·결합력·생산비용 측면에서 개선 필요
5. 핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 센서형 식품 안전관리 시스템 분야 핵심요소기술 ]

센서형 식품 안전관리 시스템 분야 핵심요소기술
분류핵심요소기술개요
식품 위해 요소
검출 기술
식품 이물질
(금속/비금속,
연질성 물질)
고감도 감지 센서
모듈 기술
식품내에 금속/비금속 농도 범위 이하 농도까지도 감지할 수 있는 센서를 개발함으로 소량의 이물질단계에서도 검출할 수 있는 센서 기술
유해균 검출
센서 모듈 기술
초고압, 대기압 상에서의 비가열을 통한 식품 살균기술
식품 위해 요소
제거 기술
초고압,
대기압상에서
비가열을 통한
식품 살균 기술
다양한 위해균에 대하여 효과적으로 처리하고 안정된 살균 처리가 가능한 기술
추적 및 관리
시스템 기술
효율화 향상을
위한 센서 모듈의
네트워크 기술
유해물질 감지센서에서 발생되는 정보를 유무선 통신망을 이용 효율화 향상을 위한 센서 네트워크 형성기술
지리정보시스템과
통합 및 경보
알림 기술
지리정보(GIS), 위치기반서비스(LBS), RFID 등의 위치감지 기술을 이용한 식품 유통이력 추적, 관리시스템 및 경보 알림 기술
유해물질
발생상황에 따른
방제 및 제어
시스템 기술
유해물질 발생상황에 따른 방제 및 제어 시스템 기술