KISTI MARKET REPORT Vol.4 Issue 6

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Vol. 4 Issue 6 June 2014

그린수송시스템 해양 플랜트분야 안전계장 / IT융합시스템 전자종이(E-paper) 디스플레이 / 제조기반선박용 페인트 신소재나노융합 전기전자용 나노소재 / 콘텐츠 & SW 기능성 게임

Vol. 6 Issue 6 June 2014

그린수송시스템 해양 플랜트분야 안전계장 / 차세대 디스플레이 전자종이(e-paper) 디스플레이 / 제조기반선박용 페인트 신소재 나노융합 전기전자용 나노소재 / 콘텐츠 & SW 기능성 게임

기능성 게임

차세대 콘텐츠와 기술을 선도하는 기능성 게임 기능성 게임

차세대 콘텐츠와 기술을 선도하는 기능성 게임

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발행일 2014년 6월(통권40호) │ ISSN 2233-8756│ 발행인 박영서 │ 편집인 김기일 │ 기획의원 손종구, 서진이, 최윤정, 나도백, 김기일, 김지희 발행처 한국과학기술정보연구원 │ 분원 130-741 서울특별시 동대문구 회기로 66 정보분석연구소 산업정보분석센터 산업시장분석실

Contents

Vol. 4 Issue 6 June 2014

전 호 (Vol.4 Issue 5) 안내 신재생에너지

폐기물 에너지화 기술

시장 급속히 성장할 엄청난 잠재력 보유 고부가식품산업

오메가-3 지방산, 조류(藻類)유래 오메가-3 제품의 상용화를 통한 중국진출에 힘써야

IT융합시스템 음성인식솔루션 응용시장 확대를 위한 과제 화장품

기능성 화장품, 복합 유형의 기능성 화장품 수요 증가로 소재개발 요망

첨단그린도시 스마트홈 기기

국내기업, 표준화에 전략적으로 대응해야

다음 호 (Vol.4 Issue 7) 안내 그린수송시스템

전기 자동차(고연비 그린 자동차) 누가 연비 경쟁을 시키고 있을까?

IT융합시스템 스마트그리드(Smart grid)

스마트그리드 확산사업으로 관련 시장 활성화 기대 신재생에너지

3세대 태양전지, 염료감응형태양전지(DSSC)는 미래 시장에서의 유망 선두주자

LED 응용

질화알루미늄(AlN) 분말, 특허만료와 관련 질화알루미늄 (AlN) 분말 국산화 전략 요망

로봇응용 복지로봇

성큼 다가선 고령화사회의 시장개화기에 대한 기대감!

03 그린수송시스템 / 해양플랜트분야 안전계장

국산화를 통한 시장경쟁력 강화 시급

19 콘텐츠 & SW / 기능성 게임

차세대 콘텐츠와 기술을 선도하는 기능성 게임

11 제조기반 / 선박용 페인트

국내 페인트 기술 선진화로 차세대 도료 개발의 견인차 역할 기대

07 IT융합시스템 / 전자종이(E-paper) 디스플레이

고 선명, 저 전력, 저 비용으로 미래 디스플레이 시장 선도

15 신소재나노융합 / 전기전자용 나노소재

고성능 전자제품 및 반도체의 수요와 더불어 지속적인 시장성장 예상

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신흥국의 경제발전을 견인할 해양플랜트 산업

해양플랜트는 해양의 원유/가스 자원을 시추, 생산, 저장, 하 역하기 위해 해양에 설치된 해양구조물로써 전후방 산업 연관 효과는 물론 기술 파급효과가 클 뿐만 아니라 기술인력, 기능 인력 등 각종 분야의 전문 인력이 요구되는 대표적 고용 창출 형 산업이다.

육상 및 해수 자원의 고갈과 에너지 수요 증가에 따라 심해 Oil & Gas 해양플랜트 시장이 급속히 성장할 것으로 전망되며, 특히 신흥국가의 경우 경제발전으로 인하여 Oil & Gas 수요량 이 급속히 증가할 것으로 전망된다.

미래 주요 성장동력 산업, 해양플랜트 안전계장

해양플랜트 안전계장(Safety Instrumented System, SIS)은 해 양플랜트에 적용되는 기자재로써 해상에서의 석유 및 가스의 생산과 저장, 하역 과정에서 발생할 수 있는 안전상의 모든 문 제를 매우 높은 수준으로 보호하는 기자재를 말한다.

해양플랜트 기자재 시장의 상위 시장인 해양플랜트 시장현 황을 살펴보면, 해양플랜트 세계 시장 규모는 2010년 1,452억 달러에서 2020년 3,275억 달러로 급성장할 것으로 예상되는 미래 주요 성장동력산업이다.

특히 최근의 조선경기 침체에도 불구하고 해양플랜트 수주 는 지속적으로 증가하고 있어, 해양플랜트는 주력산업인 조선 산업의 고부가가치화와 안정적 발전을 위해서 중추적인 역할 을 할 것으로 기대된다. 해양플랜트 시장의 부상에 따라, 해당 플 랜트의 안전성을 담보할 수 있는 안전계장 시장도 활성화 될 전 망된다. 안전계장 분야는 작업장의 안전, 생산시설의 보호 및 환 산업시장분석실 선임연구원 서주환 Tel: 02-3299-6012 e-mail: nano@kisti.re.kr

Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT 3

해양플랜트분야 안전계장

국산화를 통한

시장경쟁력 강화 시급

그린수송시스템

해양플랜트는 해양의 원유/가스 자원을 시추, 생산, 저장, 하역하기 위해 해양에 설치된 해양구조물로써 각종 분야의 전문 인력이 요구되는

대표적 고용 창출형 산업이다.

해양플랜트 세계시장 전망

2010년 2015년 2020년 2030년

해양플랜트 1,452 2,303 3,275 5,039

•해상플랫폼 372 547 749 1,056

•Subsea 450 793 1,165 1,898

•기타 630 963 1,361 2,085

(단위: 억 달러)

자료: Douglas Westwood(2010)

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그린수송시스템

경 위해도에 대한 관심 증대로 안전과 관련된 강력한 가이드와 지침이 규정되고 있으며, 해양플랜트의 각각의 분류에서 안전 기 반의 설계와 시스템이 요구되고 있는 실정이다. 안전계장은 크게 Fire & Gas(F&G) System, Emergency Shutdown(ESD) System, Burner Management Systems(BMS), High Integrity Pressure Systems(HIPPS), Turbo Machinery Control(TMC) Systems 등 으로 구분이 가능하다.

해양플랜트 안전계장 시장의 경우 동남아시아 시장은 연평 균 성장률이 7.2%로 유럽의 5.5%보다 높은 수준이다. 세계 시

장은 2013년 26.55억 달러에서 2018년 35.87억 달러로 연평균 6.2%씩 향후 5년간 성장할 것으로 전망되며, 해양플랜트의 수 요증가로 인해 안전계장의 수요 또한 지속적으로 증가할 것으 로 예측된다.

제품 측면에서 보면 안전계장 분야의 제조업체는 육상 및 해양 신규 플랜트의 적용뿐만 아니라 기존 노후 설비의 교체수 요에 대한 대응도 요구되며, 특히 개별 플랜트별로 고객맞춤형 제품 공급이 이루어지고 있다. 또한 안전계장과 관련된 기술 및 제품들이 표준화되어 향후 제품 단가의 하락이 전망된다.

안전계장 분야에 있어서 해당 시장환경을 고려한 수요 및 저해 요인은 다음 표와 같다. 현재 안전계장 분야의 시장 점유 상황을 살펴보면, Invensys, Honeywell, HIMA 등의 상위 3~5 개 메이저 기업들이 전체 시장을 주도하고 있다. 하지만 국내 해양플랜트 건조/제작 역량과 해양플랜트 기자재 기술이 세계 적 수준으로 강화된다면, 목표 시장의 진입과 세계 시장 확장 에 있어서 시너지 효과를 발휘할 것으로 전망된다.

해양플랜트 안전계장(SIS)은 해양플랜트에 적용되는 기자재로써 해상에서의 석유 및 가스의

생산과 저장 및 하역 과정에서 발생할 수 있는 안전상의 문제를 보호하는 기자재를 말한다.

수요 요인 저해 요인

• 최종 사용자의 투자 확대: Shell, Exxon mobil, Petronas Carigali 등과 같은 최종사용자의 투자 확대

• 구 시스템의 업그레이드: 기존 시스템의 경우 노후화되었으며, 유지비용의 증가에 따른 신규 시스템으로의 교체 수요증가

• 보험회사의 요구: 보험사들이 안전시스템에 대한 요구증가

• 안전규제의 강화: 의무 안전규제 기준이 강화되고, 국제 표준에서 지정하고 있는 안전 가이드라인의 충족이 요구됨

• 전문 인력의 부족: 신규 안전시스템에 대한 신규 전문 인력의 부족으로 인해 새로운 시스템의 도입이 저해

• 고가의 시스템: 상대적으로 초기 투자비용이 높아, 시장 수요가 더딜 수 있음

해양플랜트 안전계장 세계시장 규모

(단위: 억 달러)

자료: Frost & Sullivan(2011, 2012), ARC advisory를 근거로 KISTI 추정

2013년 2014년 2015년 2016년 2017년 2018년 CAGR(%)

세계시장 26.55 28.20 29.94 31.80 33.77 35.87 5.5

동남아시아 2.60 2.78 2.98 3.20 3.43 3.68 7.2

유럽 5.38 5.68 5.99 6.32 6.65 7.02 5.5

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해양플랜트분야 안전계장

경쟁력 향상을 위해 다변화 전략이 요구

해양플랜트/엔지니어링 업계가 외형적으로 급격하게 성장 함에도 불구하고, 국내의 경우 내실화가 절실한 상황이다. 국내 플랜트/엔지니어링업체의 해외 플랜트 수주액은 2010년 645억

달러로 자동차, 조선, 반도체 등을 추월하였으며, 2004~2010 년 동안 연평균 40% 이상 증가했으나, FEED 엔지니어링 및 핵심기자재의 대부분을 수입에 의존하여 외화가득률이 30%수 준(선진국 40~45%)에 불과하여 고부가가치화 전략이 필요한 산업이다.

한국의 경우 해양플랜트의 우수한 제작역량을 바탕으로 해당 산업에서 인지도와 영향력이 높아지고 있어 산업을 주도할 여 건을 확보하고 있다고 볼 수 있다. 하지만 해양플랜트 분야의 국 내 경쟁력 분석1)을 보면, 밸류체인상에서 건조 및 제작에 매우 큰 강점을 가지고 있으나, 그 이외의 부분에서는 열위에 있다.

특히 해양플랜트의 기자재에 있어서는 상당수 해외 기술에

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세계 해양플랜트 안전계장 시장은 연평균

6.2%씩 향후 5년간 성장할 것으로 전망되며, 해양플랜트의 수요증가로 인해 안전계장의 수요 또한 지속적으로 증가할 것으로 예측된다.

1) 해양플랜트 산업 경쟁력 분석 및 장단기 발전 전략(한국조선협회, 2011) 안전계장 분야 시장 점유율

Invensys Triconex(23%)

Yokogawa Electric Corporation(21%)

Honeywell International(15%) HIMA

(12%) ABB (11%)

Others (18%)

Yokogawa Electric Corporation(3.4%)

Honeywell International Inc.(14.3%) Others*

(4.5%)

Invensys plc (20.4%)

ABB (14.4%)

HIMA Paul Hildebrandt GmbH+ Co KG(14.1%) Siemens AG

(13.4%) Rockwell Automation

Inc.(9.7%) Emerson Electric

Co.,(5.8%) 동남아시아

시장 점유 현황 (2012년)

유럽 시장 점유 현황

(2012년)

자료: Frost & Sullivan(2013)

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그린수송시스템

의존적(2013년 기준 국산화율 20%)이며, 해양플랜트 분야에 있 어서 고부가가치 창출 단계로 인식되고 있는 설계부문 또한, 해 외 메이저 업체에 비해 낮은 기술경쟁력을 가지고 있다고 평가 된다. 따라서 한국의 해양플랜트 분야의 경쟁력 강화를 위해서는 기존의 건조/제작과 관련된 역량과 인지도를 바탕으로 안전계장 등의 해양플랜트 기자재 기술 확보와 관련 부품 국산화가 요구되 며, 해양플랜트의 밸류체인상의 상위단계로의 확장을 통해 해당 시장에 있어서의 고부가가치화 전략이 필요한 시점이다. 신흥국 의 해양플랜트 비중이 급증하는 시장 상황은 플랜트 건조에 강 점을 가진 조선 대기업은 물론 해양플랜트 밸류체인상의 다양

한 중소기업들이 글로벌 시장 개척의 기회요인으로 작용할 수 있다. 따라서 해양플랜트산업에 있어서의 경쟁력 확충과 다변 화 전략을 통해 시장을 다각적으로 접근할 필요가 있으며, 이 를 위한 정책적 지원이 요구된다고 사료된다.

자연에서 배우는 아이디어 세계

모기침에서 아이디어를 얻은 통증 없는 주사기 개발

‘병원’하면 먼저 주사바늘의 아픔부터 우리는 기억한다. 예방주사, 혈액검사, 마취 등 바늘에 찔리는 순간의 아픔이 싫은 것은 누구나 공통된 감정일 것이다. 특히 어린아이들에게 주사는 공포의 대상으로 병원에 들어서면 울음부터 터뜨리며 피하려 한다.

그런데 우리가 모기에 물렸을 때, 물린 사실이나 통증을 거의 느끼지 못하는 것은 어떤 이유일까? 그 비밀은 모기 침에 있다. 모 기침은 키틴(Chitin)질이라는 유연한 물질로 되어 있고, 굵기는 80㎛, 그 끝은 톱니처럼 되어있다. 모기는 이 침을 피부에 바로 찌 르는 것이 아니라 위 아래로 미세하게 진동시키면서 피부나 근육의 세포를 밀어내는 동시에 절개하면서 찌른다. 즉, 침 자체가 미 세하고 끝부분이 톱날 같기 때문에 피부와 접촉하는 면적이 작고 마찰이 없어 사람이나 동물이 알아차리지 못하게 한 상태에서 피를 빠는 것이다.

만약 모기침처럼 찔러도 아프지 않는 바늘이 개발되면 매일 인슐린 주사를 맞아야 하는 당뇨병 환자나 자주 예방접종을 해야 하는 어린이들에게 주사바늘 고통과 정신적인 두려움은 사라질 것으로 기대된다. 이미 모기침에서 아이디어를 얻어 50~85㎛의 의료용 마이크로 주사바늘이 개발(무통증 중공형 마이크로니들-연세대 생명공학과)되었으며, 인체 안전성을 고려한 유해물질이 적은 재질의 주사바늘도 개발이 진행되고 있다. 바늘의 굵기를 줄이면 통증은 감소되지만 부러지기 쉽기 때문에 어느 정도의 굵 기가 통증을 유발하는가에 대한 조사 실험도 이루어지고 있어, 머지않은 장래에 통증 없는 주사바늘을 기대해 본다.

자료: J-net21, biotech.yonsei.ac.kr 2010

【 모기침, 마이크로 니들 및 인슐린 주사기(좌)와 모기 침 SEM 이미지 】

우리나라의 경우 해양플랜트 기자재 기술 확보 및 부품의 국산화를 통해

경쟁력을 확충하고다변화 전략으로

시장에 접근할 필요가 있다.

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Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT 7

새로운 디스플레이 매체의 신호탄, 전자종이

전자종이(E-paper, Electronic Paper)는 종이로 만든 책, 신 문, 잡지 등과 같이 종이의 재질과 촉감을 지니고, 종이의 저장 (Storage) 기능과 표시(Display) 기능을 할 수 있는 전자장치로 디지털 종이(Digital Paper)라고도 한다. 즉, 기존의 디스플레이 소자와 인쇄된 종이의 장점을 살린 새로운 개념의 표시소자로 서, 종이처럼 둘둘 말아 휴대할 수 있는 플렉시블 디스플레이 (Flexible Display)이다.

전자종이는 일종의 반사형 디스플레이(Reflective Display)로 서 기존의 종이에 인쇄된 잉크처럼 높은 해상도, 넓은 시야각, 밝은 흰색 배경으로 표시매체 중 가장 우수한 시각 특성을 가 지며, 플라스틱, 금속, 종이 등 어떠한 기판 상에서도 구현이 가능하다. 전자종이는 전원을 차단한 후에도 화상이 오래 유지 되고 LCD에 비해 백라이트(Back Light) 전원이 필요하지 않기 때문에 이동통신기기의 배터리 수명이 오래 유지되어 원가 절 감과 경량화가 가능하다. 또한 전자종이는 기존의 종이와 마찬 가지로 대면적에서 구현이 가능하며, 플라스틱 등 유연한 기판 을 사용하여 roll-to-roll 공정에 의해 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.

요컨대 전자종이 디스플레이는 종이 인쇄물과 기존의 디스 플레이 매체를 대신하는 새로운 표시소자로서 얇고 휴대하기 쉽기 때문에 일상생활에 쉽게 사용이 가능하며, 전자책, 전자 신문으로서 뿐 아니라 옥내외 광고판, 모바일 폰, 전자제품 등 의 새로운 디스플레이 매체로서 그 파급 효과가 매우 클 것으 로 전망된다.

더 얇고 유연한 전자종이 기술 현주소

플렉시블 디스플레이 구현 방식은 크게 기존의 평판 디스플 레이(TFT LCD, OLED)의 재질을 더욱 얇고 유연하게 만들어 종이 효과를 내는 방식과, 작은 구나 캡슐을 이용해 잉크의 효 과를 내는 전자종이 방식 등 2가지로 분류할 수 있다. 전자종 이는 1970년대에 제록스(Xerox)가 최초로 상반되는 전하를 띤 흑백 명암의 Gyricon Ball(또는 Twist Ball)이라는 회전구를 이 용한 전자잉크의 개념을 발표하였고 이를 이용하여 얇은 유연 성 기판에 인쇄할 수 있는 기술 개발을 추진하였다. 이후 1990 년대 들어 전자종이에 대한 연구가 더욱 활발해지면서 제록스 의 Gyricon 디스플레이 외에도 전기영동법과 마이크로캡슐을 응용한 E-Ink사의 전기영동 디스플레이, Kent Display사의 콜 레스테롤 액정 디스플레이, Bridgestone사의 QR-LPD(Quick Response-Liquid Powder Display) 등의 기술이 개발되고 있 으며, 향후 전자종이 분야에 있어 유력한 기술로 각광받을 것 으로 기대된다. 현재 제록스사는 Gyricon Media라는 회사를 설 립하여 계속적으로 연구를 진행하고 있는 중이다.

이외에도 강유전성 액정(Ferroelectric Liquid Crystal),

전자종이(E-paper) 디스플레이

고 선명, 저 전력, 저 비용으로 미래 디스플레이 시장 선도

산업시장분석실 책임연구원 김경호 Tel: 02-3299-6010 e-mail: kimkho@kisti.re.kr

IT융합시스템

전자종이는 종이책, 종이신문, 종이잡지 등과 같이 종이의 재질과 촉감을 지니고, 종이의 저장

기능과 표시 기능을 할 수 있는 전자장치로

새로운 개념의 표시소자를 말한다.

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PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 등을 이용한 기술도 연구되고 있다.

현재까지 전자종이는 풀 컬러(Full Color) 구현이 힘들고, 동 작속도가 느려 동영상을 구현하는데 한계가 있다는 단점이 있 다. 그러나 전원을 꺼도 상당 시간 화면이 사라지지 않는 소위 쌍안정성(Bistability)을 나타낸다는 점에서 TFT LCD나 OLED를 이용한 플렉시블 디스플레이보다 강점이 있다. 또 전자종이의 경우 화면을 바꾸고자 할 때만 전원을 공급하면 되기 때문에 기존 종이와 같은 특성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

세계적으로 전자종이 디스플레이 및 관련 재료의 개발 을 진행하고 있는 주요 기업으로는 E-lnk, Gyricon, SiPix,

Bridgestone, KENT 디스플레이, 필립스, 듀퐁 디스플레이, 유니 버셜 디스플레이 코퍼(UDC), 소니, 도시바 마쓰시타 디스플레 이(TMD), 샤프, 다이니폰프린팅(DNP), 엡손, 파이오니어, 캐논, Ricoh, 세이코엡손, Plastic Logic 등이 있다. 국내의 경우, LCD 나 PDP 등의 디스플레이 산업은 현재 세계 최고 수준을 자랑 하지만 늦게 시작된 전자종이 기술은 세계 최고 수준과 격차가 크다. 기업으로서는 삼성전자, 삼성SDI, 삼성종합기술원, LG전 자, LG디스플레이 등이 차세대 디스플레이 산업으로서 전자종 이의 개발을 추진하고 있으며, 학계와 연구소에서는 경북대학 교, 인하대학교, 한국과학기술연구원, 전자통신연구원을 중심 으로 주로 마이크로캡슐형 전자종이의 개발이 진행되고 있다.

IT융합시스템

전자종이 디스플레이 기술개발 현황과 관련기업

디스플레이 기술 내용 장점 단점 관련 기업

Gyricon Ball 서로 반대로 하전된 흑백 명암의 구형볼 회전

광반사효율 높고, 안정성 높음.

구동전압 높고,

응답속도 느림. Gyricon Media Electrophoretic

(전기영동)

용액 중에서 하전된 TiO2

입자의 전기영동

종이 수준의 가독성, 현재 가장 널리 채용되고 있음.

Refresh 느림, 컬러 개선 필요

E-Ink, Sipix, Bridgestone, Canon

Cholesteric/nematic LCDs (콜레스테릭/네마틱 액정)

쌍안정(Bistable) 액정이 한 상태에서는 빛을 반사하고, 다른 상태에서는

빛을 산란함.

컬러, 저렴 비디오 지원 안됨.

KENT Displays, Fujitsu, Nemoptic, ZBD, Asahi Glass

Electrowetting (전기습윤)

액적이 전기적으로

수축/확대됨. 신속한 Refresh, 선명, 컬러

쌍안정성 아님, 이미지 유지를 위해

전원 필요

Liquavista, ITRI, PVI, adt

Electrochromic (전기변색)

재료가 산화환원 상태에 따라 변색

매우 저렴, 구조 간단, 종이 기판 구현 가능

Refresh 느림, 대부분 광고판용

Acreo, Ynvisible, Ntera, Aveso, Ajjer

Electrofluidic (전기유체)

액적이 전기적으로 수축/확대됨. 미 사용 시 미세유체 채널이 액적을

감춤.

신속한 Refresh, 선명, 컬러 전기습윤보다 덜 성숙 Gamma Dynamics

Interferometric Modulation (간섭변조)

MEMS 기술, 빛이 다양한 크기의 공동에서 반사되어

빛 스펙트럼을 방출

신속한 refresh, 비디오

지원, 컬러 컬러 흐림, 개선 필요 Qualcomm Mirasol

Photonic Crystal (광결정)

광결정의 나노구조를 변화시켜 반사광의 색상을

변화시킴.

선명, 컬러 미성숙 Opalux

Reverse emulsion electrophoretic[REED]

(역 에멀전 전기영동)

염료와 계면활성제를 함유하는 극성 액체의 나노 액적에 대한

전기영동

전기영동보다 신속한

Refresh 미성숙 Zikon

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Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT 9 전자종이(E-paper) 디스플레이

연평균 24%가 성장하는 매력적인 전자종이 시장

IDTechEx(2012)에 따르면 전자종이 디스플레이의 세계 시 장 규모는 2012년 10억 3,000만 달러에서 연평균 성장률 24%

로 성장하여 2022년에 약 86억 달러에 이를 것으로 전망된다.

이 수치는 전면부(Front Plane) 디스플레이만의 값이며 디스플 레이가 적용된 디바이스의 값은 아니다. 디스플레이 기술별 시 장규모는 전기영동법이 가장 커서 2022년 약 50억 달러에 이 를 것으로 예측된다. 국내의 경우는 아직 초기 연구개발 단계 로 시장이 형성되어 있지 않다.

전자종이 디스플레이는 저전력, 유연성, 경량성, 가독성의 장점을 살려 그 응용 시장을 넓혀나가고 있으며, 대체로 2015 년부터 시장이 본격적으로 활성화될 것으로 전망된다. 2014년 현재 전자종이 디스플레이의 가장 큰 시장은 전자책(E-book Reader)을 꼽을 수 있으며, 풀 컬러 버전이 대량 출현해 CAGR 약 16%로 지속 성장하여 2022년 41억 달러에 이를 것으로 예상된다. 현재 성공적인 전자책 제품의 예로는 Amazon의 Kindle과 Barnes & Noble의 Nook가 있다. 두 번째의 큰 시장 은 포스터, 옥외광고(Sinage), POS(Point Of Sale), POP(Point Of Purchase) 디스플레이로 2022년 19억 달러(소매, 비소매 포 함)에 이를 것으로 예측된다. 그 뒤를 이어 모바일 폰과 MP3 player 디스플레이, 소비자 전자제품과 백색가전 제품(White Goods) 등도 중요한 시장을 형성할 것으로 기대된다. 이외에 도 시장 개척이 예상되는 부문은 스마트 카드, 스마트 섬유 (Wearable Electronics) 등이 있다.

향후 전자종이는 응용 분야의 확대 및 기술 개발 진행 정도 에 따라 신규 시장의 창출과 더불어 플렉시블 디스플레이 시장 의 규모가 정해질 가능성이 매우 크다. 기존 디스플레이의 유 리 기판을 플라스틱 기판으로 대체하게 될 경우 기판 자체의

전자종이 디스플레이의 응용 시장 규모는 2022년에 약 86억 달러에 이를 것으로 전망되며,

이 중 전자책(E-book) 시장이 41억 달러로 전체 시장의 약 절반을 차지할 것으로 예상된다.

Gyricon 디스플레이와 E-Ink 디스플레이의 모식도

Elastomer matrix Indium-

Tin oxide Glass or

plastic Oil-filled

cavity Two-color

balls Indium-

Tin oxide White pigment Microcapsules chip

filled with dark dye Glass or plastic

Gyricon 디스플레이 E-Ink 디스플레이

전자종이 기술별 세계 시장 규모 전망

60

50

40

30

20

0 10

2012 2014 2016 2018 2020 2022

9.8 0.1 0.4

50.9

3 32

16.3

0.2 1.4 23.6

0.63.4 32.4

1 9

40

2 20

전기영동 디스플레이 전기변색 디스플레이 기타(전기습윤, 콜레스테릭 액정 등) 자료: IDTechEx (2012), E-paper Displays: Markets, Forecasts, Technologies 2012-2022 인용 작성

(단위: 억 달러)

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IT융합시스템

유연성뿐만 아니라 원가절감 효과가 가능한 roll-to-roll 공정의 도입으로 대량생산이 가능하기 때문에 세계적인 LCD 업체들 이 전자종이 디스플레이의 개발 경쟁에 뛰어들고 있다. 전자종 이, 전자책이 상용화되어 저렴한 가격에 시판된다면, 먼저 흑백 인쇄물이 대체될 것이며, 향후 컬러화의 진행 정도에 따라 모든 인쇄종이를 전자종이로 대체하는 것도 가능하게 될 것이다.

혁명적인 기술로 향후 전 세계 시장 공략

전자종이 디스플레이는 지식정보화 사회를 한층 업그레 이드 시키는 새로운 차원의 혁명적인 기술로 기대되고 있지 만, 향후 폭넓게 상용화되기 위해서는 해결해야 할 과제도 많 다. 무엇보다 기존 디스플레이를 유연하게 만들기 위해서 표시 부와 스위칭부의 유연성을 확보해야 한다. 이를 위해 표시부 는 플라스틱 기판을 사용하고, 스위칭부는 유기물질을 이용한

OTFT(Organic Thin Film Transistor)로 전환하려는 노력이 세계 적으로 활발하다.

이와 함께 그래핀(Graphene)과 같은 나노기술에 기반한 새 로운 소재의 개발 노력과 응용 연구도 한층 강화되어야 할 것 이다. 결론적으로 전자종이 디스플레이는 낮은 구동 전압, 동 영상 구현을 위한 빠른 응답속도, 풀 컬러, 고해상도, 경량, 저 비용 등 제반 요구 특성들을 만족해야 세계 시장에서 자리매김 하게 될 것이다.

향후 전자종이 디스플레이의 폭넓은 상용화를 위해서는 낮은 구동 전압, 동영상 구현을 위한

빠른 응답속도, 풀 컬러, 고해상도, 경량, 저비용 등의 특성들을 만족해야 한다.

전자종이 디스플레이 용도별 세계 시장 규모 전망

용도 2012년 2013년 2014년 2015년 2016년 2017년 2018년 2019년 2020년 2021년 2022년

전자책 9.6 12 15.6 18 21.3 22.5 26.4 28 31.5 36 41

모바일폰, 음악

플레이어 디스플레이 0.2 0.3 0.6 1.1 1.6 2.2 3 4.2 5.4 6.5 7.7

스마트 카드 디스플레이 0.02 0.03 0.05 0.08 0.14 0.2 0.3 0.41 0.5 0.65 0.7

웨어러블

(의복, 시계, 군사용 등) 0.02 0.03 0.04 0.08 0.14 0.3 0.4 0.6 0.9 1.3 1.8

포스터/광고판(비소매) 0.15 0.3 0.5 0.84 1.2 2 3 4.5 5.4 7 9

POP/포스터/광고판 및

스마트 패키징(소매) 0.1 0.3 0.6 1 1.57 2.4 4.3 6.2 7.4 8.35 10

소비자 전자제품 및

백색가전 0.07 0.12 0.19 0.3 0.6 1 2 3.59 4.7 6.1 7

기타 0.14 0.2 0.3 0.6 1 1.6 3 4.5 6.2 7.6 8.7

10.3 13.28 17.88 22 27.55 32.2 42.4 52 62 73.5 85.9

자료: IDTechEx(2012), E-paper Displays: Markets, Forecasts, Technologies 2012-2022

(단위: 억 달러)

(11)

Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT 11

기능성과 아름다움을 동시에 추구하는 페인트

페인트는 수지에 색깔을 구현하는 안료, 기능성 첨가제를 혼 합하여 제조하는 제품이다. 페인트는 목적에 따라 2,000여 종 이 넘는 대표적인 소량 다품종 분야이며, 건축용, 자동차용, 선 박용, 기계 공업용 등에 폭넓게 사용되고 있다.

페인트는 철판, 콘크리트, 목재, 유리, 플라스틱, 섬유 등에

도막을 형성하여 각종 원자재나 완제품의 노화, 산화 등을 방 지하여 수명을 연장시키고, 방수, 방오, 내화, 전자파 차폐, 단 열 등의 특수 목적에 부합하는 기능성을 구현함과 동시에 외관 적인 아름다움을 추구하는 것을 목적으로 한다.

보통의 페인트 도막은 철판, 목재 등의 소재에 부착성과 방 청성을 확보하는 전착(또는 하도) 도막을 시작으로, 층간 부착 성 및 치핑성을 확보하는 중도 도막, 마지막으로 외관에 색깔

선박용 페인트

국내 페인트 기술 선진화로

차세대 도료 개발의 견인차 역할 기대

기술사업화분석실 선임연구원 이종택 Tel: 02-3299-6023 e-mail: jtlee@kisti.re.kr

제조기반

페인트 용도별 시장 규모 비교(국내 시장 규모 5조 원 추산)

자료: 페인트잉크협동조합 (2012)

건축용(38%) 선박용(18%) 자동차용(14%) 기계 공업용 기타(20%)

(10%) 페인트 도막 구조의 종류

자료: http://fahrenheit.byus.net(2007)

표면처리(인산염 화성피막) 중 도 상 도

(솔리드칼라)

상 도 (솔리드칼라)

클리어코트

베이스코트

베이스코트 칼라베이스 클리어코트

소재(아연도금 강판 등) 전 착 2코트계

(3Coat, 2Bake)

3코트계 (3Coat, 3Bake)

4코트계 (4Coat, 3Bake)

5코트계 (5C4B, 5C3B)

40㎛

40㎛

20㎛

15㎛

(12)

을 부여하는 베이스 작업과 베이스 도막을 보호하고 내산성, 내 스크레치성 등의 기능성을 확보하는 클리어코트 작업을 일컫는 상도 도막으로 이뤄져 있다. 자동차를 기준으로 보면, 상용 트 럭, 연습 차량, 일반 승용차(펄 유무) 등에 따라 코트의 개수가 차이나기도 한다.

이 중 선박용 페인트의 국내 현황을 보면, 국내 조선 산업이 세계적인 정상급 수준임에도 불구하고 해외 선진국이 보유하고 있는 선박용 페인트 관련 기초 핵심기술에 대한 의존도가 높고, 원자재 및 원료에 대한 대외 의존도 역시 높은 것이 현실이다.

재도장 기간이 관건인 선박용 페인트

선박용 페인트는 선박의 외판, 폭로 Deck 및 Water Ballast Tank 등 선박 대부분의 부위에 적용된다. 그중 에폭시 페인트 는 선박용 페인트 중에서도 사용 비율이 80% 이상으로 매우 높다. 세계 선박용 페인트 시장은 2013년 약 42.7억 달러로 추 정되고, 2018년에는 62.7억 달러까지 성장할 것으로 예상된다.

이 중 국내 시장은 세계 시장의 약 19%를 차지하고 있는 것으 로 알려져 있다.

Akzonobel사(네덜란드), PPG사(미국), Sherwin-Williams사 (미국) 등이 대표적인 글로벌 선박용 페인트 개발 업체이며, 이 중 Akzonobel사는 세계 1위 매출사로 시추선에 특화된 도료 등 특수 페인트의 기술력을 보유하고 있다. 선박용 페인트의 경우 선박 제조 기간이 길고 여러 번의 페인트 작업이 진행되는 특 징이 있어 재도장할 수 있는 시간의 최소 혹은 최대 기간이 페 인트 성능 중 하나로 작용한다. 충분한 재도장 간격이 확보되 지 않을 경우, 후속 도막의 부착 불량을 방지하기 위해 수동 및 자동 공구로 도막을 거칠게 하거나 제거하는 등의 공정을 추가 로 실시해야 한다. 이로 인해 공기 단축, 생산성 향상, 인건비 절감에 차질을 빚게 되고, 작업자의 근골격계 질환 증가로 경 제적, 조선 현장 작업 환경에 영향을 미치게 된다.

Akzonobel사의 경우 현재 고형분 60~80%를 가지는 페인 트의 재도장 최대 기간이 14일인 제품이 출시되고 있다. PPG 사의 Sigma Coatings 제품은 최대 기간의 제한이 없고 최소 재 제조기반

페인트는 목적에 따라 건축용, 자동차용, 선박용 그리고 기계 공업용이 있는데 이 중 선박용 페인트는 전체 페인트 중 건축용(38%) 다음으로 약 18%의 시장 규모를 차지하고 있다.

세계 선박용 페인트 시장은 2013년 약 42.7억 달러로 추정되고, 2018년에는 62.7억 달러까지 성장할 것으로 예상된다. 이 중 국내 시장은 세계 시장의 약 19%를 차지하고 있다.

선박용 페인트 및 멀티코팅 시스템

선박용 페인트 국내외 시장 규모

62.7억 달러

13,100억 달러

세계시장 국내시장

2013 2018 2013 2018

CAGR=8% CAGR=8%

8,900억 달러 42.7억 달러

자료: http://www.nauticexpo.com

자료: ‘페인트’, 2013, 키움증권

‘2012년 페인트업종 산업경쟁력 실태조사’, 2012, 산업연구원 ‘선박용 기능성 도료 개발 세부기획서’, 2010, 지식경제부

전체 도료 중 선박용 도료 비율 17%(2012 산업연구원 자료)

세계 선박용 에폭시 페인트 시장 대비 국내 선박용 에폭시 도료 시장 비율 19%(2010 지식경제부자료)

선박용 도료 중 에폭시 비중 80%(대우조선해양, 2008)

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Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT 13 선박용 페인트

도장 기간이 기존 제품 대비 1.5~4배 줄어든 에폭시 페인트를 개발한 것으로 알려져 있다. 일본의 다수 기업들도 관련 제품 을 개발하고 있는데, Toho Chemical사의 경우, 수산기와 카르 복실기를 포함한 변성 탄화수소 수지를 함유하는 에폭시 도료 조성물을 개발했으며, Jotun사는 60~80%의 고형분을 함유한 재도장 최대 기간 7일 성능 제품을 판매하고 있어, Akzonobel 사나 PPG사 등에 비해 다소 낮은 기술력을 보유하고 있는 것 으로 판단된다.

국내 업체의 경우는 대부분 60% 이하의 고형분을 가지는 에폭시 페인트를 생산 중이며, 일부 70~80% 고형분 함량 수 준의 도료는 재도장 간격이 최대 7~15일 수준이다. KCC사는 국내 최대 페인트 업체로서 현대 계열의 상선용 페인트를 납품 하는 국내 1위 상선용 페인트 업체이다. Korepox EH 2350 제 품은 고형분 80%를 가지며 재도장 최대 12일의 성능을 보이 고 있으며, Korepox EH 2351 제품은 고형분이 72%로 다소 떨 어지나 재도장 간격은 최대 15일이다. 이 외에도 KCC사는 재 도장 간격을 향상시키고 부착 성능이 향상된 제품을 지속적 으로 개발하고 있는 것으로 알려져 있다. IPK사는 노루홀딩스 와 Akzonobel사의 합작 회사로 Akzonobel사의 제품과 마케팅 노하우를 활용하여 선박용(상선 + 해양설비) 페인트 국내 1위 의 차지하고 있다. 다른 종류의 선박에 비해 수주가 양호한 시 추선에 특화된 도료가 많은 Akzonobel사의 제품 특징에 힘입 어 상선 시황 부진에 비교적 영향을 덜 받고 있어 상선이나 해 양 설비 발주처에서 선호하는 기업으로 꼽힌다. 제비표페인트

로 알려져 있는 건설화학 제품 중 KCI Edmarin K21S는 고형분 70%의 재도장 간격이 7일의 성능을 보인다. 이 외에도 PPG시 그마삼성, 조광산업, 동주산업, CSP사, 벽산화학 등이 관련 페 인트 제품을 개발 중이다.

국내 선박용 페인트 산업의 현재와 미래

국내 페인트 산업은 2003년부터 2006년까지 빠르게 성장하 다가 현재 성숙기에 접어들었다. 선박과 자동차, 건설산업 등 의 경기 침체로 주요 페인트 분야 시장 성장세가 주춤하고 있 는 반면, 컴퓨터(Computer), 통신(Communication), 소비자 전자 제품(Consumer Electronics) 등 3C 산업의 성장에 따라 전기·

전자 제품 관련 페인트 수요가 급격하게 성장하고 있다. 이러 한 주요 페인트 분야 경기 침체의 배경으로, 저장성이 낮은 페 인트 특성에도 불구하고 주요 타깃 시장이 국내 내수 시장에서 해외 시장으로 확대될 수밖에 없는 것이 현실이다.

중국은 저렴한 원자재 생산국으로 부상하고 있는데, 페인트 전후방 산업이 중국 또는 베트남으로 이전하는 경향이 강해지

국내 KCC사는 현대 계열의 상선용 페인트를 납품하는 국내 1위 상선용 페인트 업체이며, IPK사는 노루홀딩스와 Akzonobel사의 합작 회사로

선박용 페인트 국내 1위의 위치를 지키고 있다.

선박용 페인트 국내시장 점유율

KCC(26%)

CSP(6%)

KCC(25%) IPK(24%)

IPK(32%)

PPG시그마삼성(16%) 조광요턴

(15%)

조광산업 (11%)

동주산업 (13%) 츄코쿠삼화

(10%)

햄펠(9%) 기타(7%)

건설화학(3%) 벽산화학(3%) KCC(26%)

CSP(6%)

KCC(25%) IPK(24%)

IPK(32%)

PPG시그마삼성(16%) 조광요턴

(15%)

조광산업 (11%)

동주산업 (13%) 츄코쿠삼화

(10%)

햄펠(9%) 기타(7%)

건설화학(3%) 벽산화학(3%) 상선 도료

점유율 (2013년)

해양설비 도료 점유율 (2013년)

자료: ‘페인트’, 키움증권

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제조기반

페인트 시장은 점점 주요 기업과 중소기업 간에 기술력, 사업 경쟁력, 유통망 등의 차이가 커지는 양극화 현상이 심해지고 있어 세계 시장에서 경쟁

하기 위해서는 원천 기술 개발이 시급하다.

면서 세계 속의 중국 페인트 산업은 점점 더 위협적인 위치를 점하고 있다. 반면, 국내산 고부가가치 제품의 국내 및 중국 시 장 수요가 점점 증가하고 있고, 국내의 선박 페인트 산업은 선 박 산업의 대표적인 전방 산업이기 때문에 지속적인 성장이 예 상된다. 이미 확보한 원천 기술 응용 능력, 생산 공정 관리 능 력, 에너지 절감 기술력을 바탕으로 이제는 국내에서도 원천 기술을 확보해야 한다는 목소리는 더욱 높아지고 있는 상황에 서, 국내 조선 산업의 선두 유지를 위해 비용 절감, 공기 단축 등을 통한 생산성 향상과 관련된 페인트 기술 확보는 필수불 가결하다. 건축용, 자동차용 등의 다른 페인트 분야처럼 선박 용에서도 환경, 안전, 보건에 관한 국제 규제가 강화되고 있고, 선진국일수록 삶의 질을 중시하는 친환경 산업의 비중이 높아 지고 있는 상황에서 VOC 발생을 낮추는 친환경적 기술 개발 이 활발하게 진행되고 있다. 용제형 페인트 성분 중 VOC 함량 을 낮추기 위한 고형분 증가 기술, 유기 용제를 물로 대체하는 수계성 페인트 개발, 유기 용제를 전혀 사용하지 않는 무용제 형 페인트, 천연 페인트, 친환경 내화 페인트 등 다양한 방법이 시도되고 있다. 또한, 앞서 경쟁 현황 분석 현황에서 언급한 재

도장 간격 자유도를 높이는 에폭시 페인트, 마찰 저항 저감 페 인트, 캐비테이션에 의한 마모 방지 페인트, 변성 에폭시 혹은 무경화제 에폭시 개발 등의 차별화 기술 개발에 대한 노력도 계속되고 있다.

페인트 시장은 점점 주요 기업과 다수 중소기업 간에 기술 력, 사업 경쟁력, 유통망 등의 차이가 커지는 양극화 현상이 심 해지고 있다. 연구 개발에 점점 더 많은 투자를 진행하고 있는 메이저 기업들과 경쟁하기 위해 국내 중소기업이 원천 기술 개 발 확보를 꾀하지 않는다면, 점점 양극화 현상은 심해질 것으 로 예상되며, 이로 인해 후발 중소 업체의 진입이 점점 더 어려 워져 이에 대한 대책 마련이 요구된다.

자연에서 배우는 아이디어 세계

딱따구리 머리의 3중 쿠션 메커니즘 활용, 안전기계설계 도입 기대

딱따구리는 단단한 나무에 구멍을 뚫을 때, 1초에 20회에 달하는 빠른 속도로 나무를 타격한다. 이때 딱따구리가 1회에 받는 충격은 시속 25km로 벽에 머리를 부딪치는 정도이지만 두통이나 뇌진탕을 일으키지 않는다. 이유는 머리 구조와 나무를 쪼는 방 법에 있다고 한다. 딱따구리의 뇌는 3중 쿠션으로 충격으로부터 확실하게 보호되며, 부리 주변에 발달한 근육과 크고 두터운 두 개골 속 스펀지가 머리에 전해지는 충격을 흡수한다. 또 긴 혀의

뿌리는 후두부에 있어 두개골을 둘러싸는 쿠션 역할을 하여 뇌를 보호한다. 딱따구리가 나무를 쫄 때 나무를 움켜쥐는 발을 지점으 로 지렛대 역할을 하여 몸 전체가 하나의 망치가 되어 부리로 나 무를 수직으로 쪼는 것 또한 충격을 억제하는데 도움을 준다.

만약 공사현장에서 사용하는 굴착기나 드릴 등과 같은 기계에 딱따구리의 3중 쿠션 구조와 온몸 타격방법의 메커니즘을 적용하 면 충격이나 진동으로부터 안전할 것이며, 등산용 피켈, 내진 건물 설계, 지팡이 등에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 이미 충격 을 흡수하는 스펀지가 안쪽에 부착된 오토바이용 헬멧이 딱따구리

의 머리 구조를 바탕으로 개발되었으며, 딱따구리의 움직임을 컴퓨터로 시뮬레이션해 충격을 흡수하는 구조를 밝힌 연구 결과를 토대로 새로운 형태의 망치가 개발될 것으로 기대된다.

자료: 한국창조과학회 국제학술대회논집(2011)

케라틴 층 기포 층 골성 층

【 수컷 Red-Belled 딱따구리와 부리 단면도 】

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Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT 15

세계 시장을 견인할 전기전자용 나노소재

전기전자(전자 장치) 분야는 나노소재에 있어 가장 큰 시장 중 하나로 전자 산업의 동향은 나노소재 수요 동향에 매우 중요 하다. 전자회로에서 더 작은 공간에 대한 요구가 증가할수록 탄 소나노튜브, 금속산화물 나노입자 및 기타 나노크기 재료와 결 합된 새로운 기술에 대한 니즈(또는 기존 기술의 개선)는 향후 10여 년에 걸쳐 더욱 부상할 것으로 기대되며, 이는 전기전자용 나노소재에 대한 수요를 강력하게 뒷받침할 것이다.

프리도니아(2012)에 따르면 전자제품(전자 장치)의 세계 생산량 은 2016년까지 매년 4.8%씩 성장하여 3.7조 달러(약 4,000조 원) 에 이를 것으로 예상된다. 아시아/태평양 지역은 2011년 전체 생산의 3분의 2를 차지하였는데, 특히, 세계에서 가장 큰 전자 제품 생산국인 중국의 경우에는 전자제품 생산량이 매년 9.0%

씩 증가하여 2016년에는 1조 6,000억 달러(1,600조 원)에 이를 것으로 예상된다. 또한 2016년까지, 아시아/태평양 지역은 전 세계 전자제품(전자 장치) 생산의 73%를 차지할 것으로 전망된 다. 중남미, 동유럽 및 아프리카/중동 지역에서의 성장도 예상 되지만, 이 지역 전체의 생산 수준은 크지 않을 것이다.

2016년까지 전자제품(전자 장치)의 성장은 세계 경제 성장, 삶의 질 향상 및 지속적인 기술적 진보에 의해 촉진될 것이다.

더 작고, 더 휴대하기 쉬운 컴퓨터와 스마트폰과 같은 제품들의 시장진입이 증가되면서 상당한 시장 잠재력을 가질 것으로 보 이는데, 아직 이러한 제품의 소유 비율이 낮은 개발도상국에서 특히 그러할 것이다.

전자 제품과 컴퓨팅 산업의 핵심 소재로 우뚝

전자 분야에 이용되는 나노소재는 더 작고 빠른 마이크로 칩 과 메모리 디바이스와 디스플레이 및 센서의 성능 향상에 기여 하면서 전자 제품과 컴퓨팅 산업에 널리 적용되고 있다. 전자 부 품과 관련 제품들은 2011년 나노소재에서 건강치료분야 다음으 로 큰 시장이며 앞으로도 핵심 시장이 될 것이다. 수많은 전자 분야의 응용제품들이 현재 나노소재로 대체되고 있는데, 웨이퍼 연마용 CMP 슬러리, 전자기 간섭/라디오파 간섭(EMI/RFI) 차폐 를 위한 전도성 코팅과 복합체, 전자 인쇄물을 위한 전도성 잉크 및 데이터 저장 장치 부품 등에의 적용이 두드러지고 있다.

또한 머지않아 나노튜브계 메모리 소자가 상용화되기 시작 하면 전자 분야에서의 나노소재 시장이 더욱 확대될 것으로 기 대된다. 기존의 실리콘 기술이 실질적으로 한계에 이르고, 처리 속도와 용량에서의 진보를 위해 대체 재료가 필요하지만 많은 응용제품들에 적용하는 것은 당분간 어려울 것이다. 그러나 나 노소재는 기존의 논리 및 센서 장치를 대체할 것으로 기대되고, 궁극적으로는 극히 작고, 더 빠르고, 저렴한 컴퓨터, 이동통신기 기 및 MP3 플레이어와 디스플레이와 같은 기타 소비재 전자제 품을 제조할 수 있을 것으로 기대된다.

전자분야 응용에 있어서 나노소재의 세계 시장수요는 2016년 까지 15억 달러(1조 5,000억 원)로 성장할 것으로 예상된다.

전기전자용 나노소재

고성능 전자제품 및 반도체의 수요와 더불어 지속적인 시장성장 예상

산업시장분석실 책임연구원 유선희 Tel: 02-3299-6054 e-mail: sunny@kisti.re.kr

신소재나노융합

전기전자 분야는 나노소재에 있어서 가장 큰 시장 중 하나로서 전자 산업의 동향은

나노소재 수요 동향에 매우 중요하다.

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16 Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT

신소재나노융합

CMP 슬러리에서 나노소재의 이용이 점차 성숙기에 이를지 라도, 부상하는 다른 응용제품들이 성장기에 있기 때문에 잠재 시장이 더 클 것으로 보인다. 이러한 응용제품에는 전자기 차폐 를 위한 전도성 플라스틱, 디스플레이에서 고유한 광학 및 전자 적 특성을 가지는 필름과 코팅 및 반도체와 마이크로 전자제품 에서의 전도성 잉크 등이 있다.

전자 제품

일반적으로 나노소재에 대한 수요는 더욱 더 빠르고, 작고, 가볍고, 기능이 강력한 소비재 전자제품에 대한 니즈와 지금까 지 사용해 보지 못했던 응용제품에서의 나노소재의 이용으로 견인될 것이다. 즉, 트랜지스터, 캐퍼시터, 레지스터 및 다이오 드와 같은 기초 전자 부품이 점차 정교하고 고기능의 전도체와 유전체 재료를 요구하게 될 것이기 때문이다.

미국과 아시아는 전자 제품에 대한 나노소재 시장을 계속적 으로 주도하고 있으며, 2016년에 전체 수요의 85%를 차지할 것 으로 보인다. 더욱이 전자제품 제조의 대부분은 이 지역에서 이 루어지는데, 특히, 아시아는 중국, 한국 및 대만이 주도할 것으 로 전망된다. 중국, 일본, 싱가포르, 한국 및 대만과 같은 나라에 서 전자제품들은 나노소재의 중요한 판로라 할 수 있으며, 이는 나노기술의 활용을 진흥하려는 정부와 산업계의 노력에 기인한 결과라 볼 수 있다.

반도체

현재 전형적으로 100nm 이하로 제조되는 대부분의 반도체 는 작은 크기가 요구되기 때문에, 나노크기 금속이나 탄소 나노 튜브가 반도체용 나노소재 수요의 주요한 비중을 차지하고 있 다. 또한 반도체 웨이퍼 연마를 위한 나노크기 연마제는 주로 알루미나와 산화세륨, 실리카가 사실상 주된 소재이다.

반도체 제조를 선도하고 있는 한국과 대만을 포함한 아시아 국가에 있어서, 반도체 관련 시장은 현재 나노소재 수요의 대부 분을 차지하고 있다. 반도체 칩 디자인의 복잡성이 증가하고 웨 이퍼 처리에서의 연마단계 수도 증가함에 따라 연마제 시장은 앞으로도 지속적으로 성장할 것으로 보인다. 하지만 점점 성숙 단계에 도달하고, 더욱이 450mm 실리콘 웨이퍼로의 변화는 웨 이퍼당 더 많은 칩이 생산됨에 따라 나노연마제 소비의 비례적 감소를 야기해 연마재용 나노소재 수요를 감소시킬 것이다.

그러나, 잠재적으로 탄소 나노튜브와 그래핀과 같은 나노소 재에 대한 거대 시장 기회가 만들어지면서, 궁극적으로 실리콘 과 같은 반도체 재료를 대체할 것이다. 그러나 이를 위해서는 거대 자본이 소요될 뿐만 아니라 잠재적 대체 기술로 인한 기술 적 및 생산적 결함이 존재할 수 있기 때문에 대체에는 상당한 기간이 소요될 것으로 예상된다.

반도체는 전자제품에서 기본 구성요소(Basic Components)이 고, 현재 대부분의 반도체는 단결정 실리콘 웨이퍼를 기반으로 한다. 속도 증가와 저전력 사용 및 전자제품의 소형화 등에 대 한 수요로 인해 구성품 크기가 계속해서 급속하게 줄어들고 있 는데, 이러한 소형화의 진행은 반도체 산업에서 개선된 재료와 처리 기술의 개발을 견인하고 있다.

그래핀과 관련 소재1)

2D: Graphen

3D: Graphit Graphen = 1 Lage Graphit

Quasi-0D: Fullerene 1) http://cfile8.uf.tistory.com/original/14428B3E4E3C89152A64EC

전자 분야에 이용되는 나노소재는 더 작고 빠른 마이크로 칩과 메모리 디바이스, 디스플레이

및 센서의 성능 향상에 기여하면서 전자 제품과

컴퓨팅 산업에 널리 적용되고 있다.

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Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT 17 전기전자용 나노소재

나노소재는 반도체 제조에서 사용되는 거의 모든 구성요소와 공정, 즉, 웨이퍼 재료와 연마제, 트랜지스터, 집적회로, 리소그 래피, 상호연결 및 절연체 등에 영향을 줄 것으로 예상된다. 장 기적인 목표는 스위치, 전도체 및 다른 회로 소자에 단일 분자를 이용하는 것이다. 또한 향후 10여 년 이내 생산자가 연결성, 고 결함률 및 생산 확장성과 같은 문제를 극복한다면 나노소재는 반도체 논리 및 메모리 소자에 있어서 기존의 재료를 대체하기 시작할 것으로 기대된다.

디스플레이

디스플레이 부문에서 나노소재에 대한 세계적 수요는 모니 터, 휴대 전화, 디지털 음악 플레이어 등과 같은 디스플레이 응 용 제품에서 더 작고, 가볍고, 보다 유연하고 효율적이며, 더 높은 성능과 저렴한 가격을 요구하기 때문이다. 대부분 디스플 레이의 해상도는 그 구성 요소의 크기에 의존하기 때문에 나노 크기 물질로의 전환으로 인해 뚜렷하고 선명하며 밝은 이미지 의 디스플레이의 생산이 가능해졌다. 이러한 부문에서의 수요 는 특히, 세계 디스플레이 생산을 주도하는 아시아 국가, 그중 에서도 중국, 일본, 한국, 대만에서 중요하다. 또한 미국과 서유 럽에서는 디스플레이에 대한 나노소재의 수요가 산업 및 군사 적 응용을 위한 고성능 전자 디스플레이 제품 개발에도 접목되 어 있다.

디스플레이의 생산에 사용되는 핵심 나노소재에는 탄소나노 튜브(일반적으로 전도성 고분자 필름), 금속 산화물 및 순수 금 속을 들 수 있다. 또한, 많은 신소재들이 개발되고 있는데, 여 기에는 디스플레이의 생산에 응용 가능성이 있는 양자점이 포 함된다. 예를 들어, Evident Technologies사는 14가지 색상의 LED를 특징으로 하는 EVIDOT 제품 라인에서 양자점 기반 발 광 다이오드(LED)를 제조공급하고 있다. QD Vision 사에서 나 온 양자점 또한 LED와 디스플레이에 응용되고 있다. 이 회사의 QUANTUM LIGHT 기술은 종래의 LED 재료에 비해 저렴한 비 용으로 향상된 에너지 효율 및 색순도를 제공한다. 또한 양자점 은 고급 디스플레이의 유기 LED에 사용하기 위해서도 연구되 고 있다.

종래의 디스플레이에 사용되는 대부분의 재료는 여전히 나 노 크기보다 큰 반면, 디스플레이 생산자 및 재료 공급자는 성 능과 비용 등의 이유로 인해 더 작은 크기 물질의 사용이 늘어 나고 있으며, 투명 전도성 산화물 필름에 대한 중요성이 점점

더 커지고 있다.

나노입자 형광체는 디스플레이 산업에 있어서 주요한 개발 영역이다. 필드 방출 디스플레이에 대한 현재의 컬러 화면은 황 화아연 형광체를 기준으로 한다. 결정질의 형광체 재료는 개선 된 발광 효율, 향상된 해상도 및 낮은 제조비용 등의 장점을 가 지고 있다. 나노 물질로 제조된 평판 패널 디스플레이는 향상된 전기 및 자기적 특성으로 인해 기존의 형광체에 비해 밝기와 조 도가 뛰어난 장점을 지녔다.

기타

나노소재가 사용될 다른 잠재적 전자 응용제품에는 광섬유 부품 및 시스템, 수동 소자, 컴퓨터 하우징 및 기타 관련 제품을 위한 정전기 방전 보호 및 차폐(EMI/RFI), 레이저, 스위치, 센서 및 인쇄회로 기판 등과 같은 다양한 제품들이 있다. 이러한 기 타 전자 응용품의 수요는 일반적으로 전자 장비의 지속적인 소 형화에 의해 주도되어 실질적으로 증가할 것으로 예상된다.

전자기 간섭 및 정전기 방전으로부터의 보호는 현재 기타 전 자제품 분야에서 대부분을 차지하며, 특히 프린터, 컴퓨터 및 기타 사무기기 등의 전도성 고분자 하우징이 나노소재가 사용 되는 선도적 응용분야 중 하나다. 이 때 사용되는 도전성 첨가 제는 현재 카본블랙, 니켈 코팅 탄소섬유, 분쇄된 탄소섬유 및 스테인리스스틸 섬유로 구성되고 있지만, 탄소나노튜브는 적은 함량(1% 이하)으로 개선된 정전기 방전 및 기계적 특성을 제공 할 수 있기 때문에 향후 관련 시장에서 상당한 우위 점을 차지 할 것으로 기대된다.

하우징 외에도 정전기가 생성되는 수많은 다른 전자 부품들 은 금속 및 탄소나노튜브와 같은 나노소재의 잠재 시장이며, 휴 대용 전자 장비에서 전자기 및 무선 주파수 간섭 차폐 밀봉용 전도성 플라스틱, 정전기 소실 및 대전 방지 재료, 코팅 그리고 국방 및 국가 안보 산업에 사용되는 레이더 흡수 재료 등의 제 조에도 사용이 기대된다.

나노소재 응용제품에는 전자기 차폐를 위한 전도성 플라스틱, 디스플레이에서 고유한 광학 및 전자적 특성을 가지는 필름과 코팅 및 반도체와 마이크로

전자제품에서의 전도성 잉크 등이 있다.

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신소재나노융합

고밀도 데이터 저장은 디스크 또는 테이프의 표면에 자성 물 질의 얇은 층에 자기 영역의 패턴 등의 정보를 저장하는 것으 로, 오늘날 전자 산업 분야는 더욱 고밀도로 데이터를 저장하 고, 고속 판독을 요구하고 있다. 이를 위해 나노소재는 기록매 체에 있어서 자성입자 박막에, 또한 판독 및 기록 헤드의 자기 장 변화 감지 센서용 박막에 모두에 사용 가능하며, 시장도 빠 르게 변하고 있다.

수동 소자에는 콘덴서, 저항기, 커넥터, 인덕터, 전자 필터, 압 전 결정 및 발진기 및 마이크로파 구성 요소 등이 있다. 이러한 수동 소자에는 세라믹, 알루미늄, 탄탈 및 탄소계 재료 등 다양 한 재료가 사용되는데, 각 재료의 특정 전기 특성에 따라 선택 되고, 이러한 물질의 대부분(특히 금속 산화물)은 원하는 경우 나노크기로 이용될 수 있다. 또한, 탄소나노튜브, 풀러렌 및 양 자점 같은 더 새로운 나노 물질도 수동 소자 제조에 있어서 성 장이 예상되고 있다.

블루칩으로 떠오를 미래의 나노소재 시장 동향

전자 분야에서 사용되는 나노소재의 수요는 2016에 15억 달 러로 2011년 6억 7,000만 달러에 비해 2배 이상 증가할 것으로 예상되며, CAGR도 16%에 이를 것으로 추정된다. 지역별로 살 펴볼 경우, 특히 한국을 포함한 기타 아시아 지역에서의 CAGR 은 상대적으로 타 지역에 비해 높을 것으로 예상되며, 그 비중 도 2001년 23%, 2011년 30%, 2021년에는 34%에 이르면서 미 국, 서유럽, 일본 등 주요 선진국의 비중이 낮아지는 것에 반해

점점 높아져 전기전자용 나노소재에 있어서 주목할 만한 지역 으로 부상되고 있다.

전기전자용 나노소재는 고성능의 전자제품과 반도체 소재 등의 수요 시장에서 지속적이고 핵심적인 시장성장이 예측되 며, 특히, 한국을 포함한 아시아 지역의 중요성이 타 지역에 비 해 지속적으로 높아질 것으로 전망되고 있다.

지역별 전기전자용 나노소재 시장규모 및 점유율

(단위: 억 달러)

자료: The Freedonia Group, Inc.(2012), KISTI 재작성

구 분 2001년 2006년 2011년 2016년 2021년

United States 0.50 26% 1.10 28% 1.65 25% 4.00 27% 9.25 25%

Other Americas 0.03 2% 0.10 3% 0.15 2% 0.30 2% 0.75 2%

Western Europe 0.25 13% 0.50 13% 0.75 11% 1.55 10% 3.75 10%

China 0.09 5% 0.18 5% 0.55 8% 1.15 8% 3.50 9%

Japan 0.54 28% 0.95 24% 1.45 22% 2.70 18% 5.90 16%

Other Asia/Pacific 0.44 23% 0.97 25% 2.00 30% 4.90 33% 12.70 34%

Eastern Europe 0.03 2% 0.07 2% 0.10 1% 0.25 2% 0.68 2%

Africa/Mideast 0.02 1% 0.03 1% 0.05 1% 0.15 1% 0.47 1%

합계 1.90 100% 3.90 100% 6.70 100% 15.00 100% 37.00 100%

한국을 포함한 기타 아시아 지역에서의 전자분야 나노소재 시장 비중이 2001년 23%, 2011년 30%, 2021년에는 34%에 이르면서 미국,

서유럽, 일본 등을 제치고 주목할 만한 지역으로 부상할 전망이다.

세계 전기전자용 나노소재 시장 수요 규모 40

30 35

25 20 15

5 0 10

2001 2006 2011 2016 2021

2,782.6 자료: The Freedonia Group, Inc.(2012)

(단위: 억 달러)

1.9 3.9 6.7

15

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Vol. 4 Issue6 KISTI MARKET REPORT 19

즐거움과 기능적 목적으로 제작되는 기능성 게임

기능성 게임이라는 용어는 사회학자 Clark Abt의 저서 <기능 성 게임(Serious Game)>으로부터 시작되었으며, 즐거움이 주 된 목적이 아닌 좀 더 ‘기능적’인 목적으로 제작된 비디오 게 임으로 정의된다. 기능성 게임은 기존의 게임 분류에 포함되 지 않는 새로운 형태의 게임을 지칭하며 Serious Game 외에 Educational Games, Simulation, Virtual Reality(VR), Alternative Purpose Games, Edutainment, Digital Game-Based Learning 혹은 Immersive Learning Simulation 등 다양한 명칭으로 불리 기도 한다.

기능성 게임은 국가별로 조금씩 다르게 정의되고 있지만, 일 반적으로 다양한 목적을 가지고 재미와 효용을 함께 추구하는 게임으로 정의할 수 있다. 미국은 게임의 일부 하위 장르에 국 한하지 않고 상호작용적인(Interactive) 미디어라는 확장된 개념 으로 정의하는 반면, 일본은 사회에 도움이 되는 게임으로 포괄 적으로 정의하여 닌텐도와 같은 엔터테인먼트 업체를 중심으로 영역을 확장하고 있다. 우리나라에서는 한국콘텐츠진흥원에서 기능성 게임 종합포털을 운영하면서 건강 및 의료, 교육, 훈련, 행동변화 유발, 각종 업무 등 다양한 목적을 효율적으로 수행하

거나 이에 대한 동기를 부여한다는 의도로 구현된 시스템으로 정의하고 있다.

기능성 게임은 게임이 사용되는 분야와 게임을 사용하는 목 적에 따라 분류될 수 있다. 국방, 교육, 과학탐구, 건강, 의료, 도 시계획, 공학, 종교, 정치 등의 산업분야에서 게임을 사용하는 대상 및 전달하려는 내용에 따라 훈련, 교육, 홍보, 체험, 치료 등의 목적으로 사용되고 있으며, 대표적인 분야 및 목적에 따라 분류하면 다음 페이지의 표와 같다.

기능성 게임 시장의 현주소와 성장 가능성

유럽의 시장조사기관 IDATE는 2011년 기준 전 세계 기능성 게임 시장규모는 31억 달러(약 3조 4,788억 원) 수준이며, 매년 70% 정도의 성장세를 보이고 있다고 밝혔다.

향후 2015년에는 88억 달러(약 9조 8,753억 원) 규모를 형성할 것으로 예상하고 있다. 세계 기능성 게임 시장은 미국이 전체의 68% 이상을 차지하며, 미국에서 기능성 게임이 주목받게 된 계기 는 2002년에 출시된 대학 경영시뮬레이션인 ‘Virtual U’ 와 미 육 군이 신병 모집을 위해 개발한 ‘America’s Army’가 성공을 거두 면서 시작됐다. 특히, 2002년 워싱턴DC에 본부를 두는 비영리 연구기관 Woodrow International Center for Scholars가 ‘Serious Game Initiative’를 발족하면서 비영리재단이 기능성 게임 발전

기능성 게임

차세대 콘텐츠와 기술을 선도하는 기능성 게임

기술사업화분석실 책임연구원 김한국 Tel: 02-3299-6065 e-mail: hgkim712@kisti.re.kr

콘텐츠 & SW

기능성 게임은 국가별로 조금씩 다르게 정의되고 있지만, 일반적으로 ‘다양한 목적성을 가지고 재미와 효용을 함께 추구하는 게임’으로

정의할 수 있다.

기능성 게임은 게임이 사용되는 분야와 게임을 사용하는 목적에 따라 다양한

부문으로 분류될 수 있다.

수치

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참조

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