[스크랩] 나노섬유

차세대 신소재 나노섬유

 

 요즘 극장가에 <캡틴아메리카 : 시빌워> 열풍이 어마어마합니다. 개봉 첫 주 만에 관객 수 400만 명을 돌파하고, 이번 주말 1천만 관객 돌파가 예상된다고 하니 그 기세가 대단한데요. '마블 어벤져스' 히어로들은 특별한 기능을 지닌 '수트'를 입고 맹활약을 펼칩니다. 그런데 영화가 아닌 현실에서 히어로들의 만능수트와 비슷한 섬유가 등장했습니다. 바로 첨단 나노기술을 적용한 나노섬유입니다. 오늘은 차세대 신소재로 각광받고 있는 나노섬유에 대해 알아보겠습니다.

작지만 세상을 바꾼다, 나노섬유

 '나노(nano)'라는 말은 난쟁이를 뜻하는 그리스어 나노스(nanos)에서 유래했습니다. 1나노미터(nm)는 1억 분의 1미터 크기인데요. 먼지가 500~1000나노미터, DNA의 폭이 1~5나노미터에 불과하다고 하네요. 나노 단위가 얼마나 작은 것인지 짐작이 가시죠? '나노섬유'란 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세사로 만든 섬유를 말합니다. 나노섬유는 일반 섬유보다 100분의 1 정도로 가늘게 만들 수 있기 때문에 다양한 산업 분야에서 활용도가 높답니다.
 
 나노섬유 기술은 대부분 자연에서 힌트를 얻은 것이라고 해요. 예를 들어 겉으로 보기에 매끈한 연잎도 현미경으로 관찰하면 표면이 미세하게 거친 돌기로 빼곡하게 덮여 있답니다. 이 돌기들이 잎에 튄 물방울을 금세 다시 튕겨내는 것이죠. 이 같은 원리를 이용해 방수성을 갖춘 나노섬유가 개발되었답니다.

 나노기술은 거미줄에도 숨어 있는데요. 거미줄은 약해 보이지만 같은 무게의 강철보다 5~10배에 달하는 인장강도를 지녔다고 합니다. 거미줄이 3차원 나노 구조를 갖고 있기 때문인데요. 수많은 원자가 규칙적으로 배열된 '결정질' 모습의 섬유가 불규칙적으로 뭉쳐 있어 훨씬 높은 강도와 탄성을 지니게 되는 것입니다. 이 원리는 방탄섬유 제작에 응용되고 있답니다.

 

셔츠 얼룩? 그냥 털어내면 됩니다

 미국의 '나노텍스(Nanotex)'는 세계 최초의 나노섬유 회사입니다. 이 회사를 설립한 데이비드 소안 박사는 복숭아를 닦다가 표면에서 물이 굴러 떨어지는 모습을 보고 '나노수염(Nano whisker)'을 만들어냈는데요. 길이가 10나노미터에 불과한 나노수염을 섬유에 심어 방수 기능이 탁월한 의류를 만든 것이지요.

 기존에 아웃도어나 스포츠 웨어 등 기능성 의류에 적용되었던 나노섬유가 최근에는 면이나 마 등 천연소재로 만든 일반 의류에도 적용되고 있답니다. 대표적인 것이 최근 '삼성물산' 패션부문 '빈폴'에서 내놓은 나노셔츠•바지입니다. 사실 이것은 그리 쉽지 않은 기술인데요. 기능성 의류에 비해 자주 세탁을 하는 일반 의류의 특성상 분자 간 결합과 엉김이 훨씬 더 강력해야 하기 때문입니다.

 이 회사는 나노텍스의 나노수염 기술을 도입해 수년 간의 연구 끝에 나노돌기 입자를 섬유 하나하나에 심는데 성공했습니다. 덕분에 돌기들이 더 단단하게 섬유에 붙어 물빨래와 같은 외부 충격에도 쉽게 떨어지지 않게 되었답니다. 이제 흰색 와이셔츠에 커피를 쏟거나 김치국물이 튀어도 툭툭 털어내면 깨끗해지는 시대가 열린 것입니다.

출처: wikimedia commons,

Bronken Inaglory

간호•경찰•군복, 나노 어벤져스 나가신다!

 올해는 나노섬유 상용화가 본격적으로 이뤄질 것으로 기대되는데요. 그 중 대표적인 것이 항균 의류 분야죠. 의료•보건의류를 생산해온 '보광직물'과 '나노융합산업연구조합'이 함께 개발한 이 옷들은 일명 '항균 지속 의류'로 불립니다. 특성은 섬유 단위에 나노기술을 적용시켜 20회 이상 세탁해도 항균성이 유지되도록 한 것인데요. 이를 통해 감염병 발생 시 의사나 간호사 등 의료 종사자들의 2차 감염 피해가 크게 줄 것으로 기대됩니다. 보광직물은 대민 업무가 많은 경찰 유니폼에도 이 기술을 적용해 질병 감염에 대처한다는 계획입니다.

 국방력과 직결되는 군복 역시 나노섬유 도입•개발에 적극적인 분야랍니다. 기존 방탄복 제조에는 합성섬유인 '케블라'를 주로 사용해 왔는데요. 몇 년 전 우리 기술로 이보다 12배 이상 강력한 '그래핀'이라는 나노섬유를 개발해냈답니다. '꿈의 물질'로 불리는 그래핀은 뛰어난 성능은 물론 단가가 낮고 대량생산이 용이해 방탄복과 함께 자동차•항공우주•인공근육 등 다양한 분야에 활용이 가능합니다. 최근에는 상용화 기술까지 개발 완료되어 관련 업계의 주목을 받고 있습니다.

 

생활 곳곳으로 파고든 나노섬유

 나노섬유는 이제 의류를 넘어 생활 곳곳으로 그 위세를 확장해가고 있답니다. 올 봄 특히 심해진 미세먼지 때문에 다들 고생하셨을 텐데요. 미세먼지를 막아주는 마스크에도 나노섬유가 이용된답니다. 나노섬유 원천기술 290건을 보유하고 있는 '에프티이앤이'는 이 기술들을 이용해 황사•미세먼지 방지 마스크를 개발했답니다. 기존의 마스크가 정전기를 이용해 미세먼지를 흡착하는 방식이라면 이 회사의 마스크는 그물처럼 촘촘히 연결된 나노섬유가 미세먼지를 막아주는 방식을 채택하고 있습니다. 지난해 480억원의 매출을 올린 에프티이앤이는 중국 시장에도 진출해 수년 내 1000억원 대 매출을 올린다는 목표를 세웠습니다.

 나노섬유는 피부관리에도 한 몫 톡톡히 한답니다. '웰크론헬스케어'나 '엔티피아' 등의 회사가 시장에 내놓은 나노 마스크팩이 그것입니다. 첨가물을 시트 외부에 흡착시켜 만드는 기존 마스크팩과 달리 나노 마스크팩은 나노섬유로 제작된 시트 속에 첨가물을 흡수시켜 피부에 영양분을 효과적으로 전달시킵니다. 특히 '천송이 화장품'으로 유명세를 얻은 엔티피아는 지난해 중국 11개성 위생성에서 판매허가를 받았는데요. 나노섬유 기술을 적용한 이 회사의 고기능성 마스크팩은 중국 내 1차 판매분만 500억원 대로 알려져 업계에서 화제가 되었습니다.

 이처럼 나노섬유는 우리 생활과 밀접한 부분에서 이미 많은 영향을 끼치고 있습니다. 우리 정부 또한 나노섬유를 비롯한 나노산업 전반에 여러 지원을 아끼지 않고 있는데요. 대표적인 것이 '나노융합2020사업'입니다. 지난해 말 산업통상자원부와 미래창조과학부는 나노융합2020사업의 중간 성과를 발표했습니다. 3년 동안 진행된 이 사업을 통해 우리 기업들은 818억원의 매출을 거둔 것으로 분석됐습니다. 앞으로도 우리 정부는 나노섬유를 비롯 나노기술 전반에 대한 지원을 계속 이어나갈 계획입니다. 이를 토대로 가까운 미래에 국산 나노기술이 세계시장을 선도할 날이 오기를 기대해 봅니다.  

 1. 정의 및 범위

- 정의 : 나노미터 크기의 소재 및 이러한 소재를 포함하는 고기능성 소재를 통칭하여 기능성 나노소재라고 정의함.
- 범위 : 기능성 나노소재는 원소재의 재료와 구조에 따라 탄소 나노소재, 금속 나노소재, 산화물 나노소재, 다공성 나노소재, 그리고 기타 나노소재 등으로 구분할 수 있으며, 이들 원소재를 포함한 잉크, 페이스트, 슬러리 등 다양한 형태의 소재를 포함함.

• 동일한 조성으로 구성되어도 소재의 크기가 나노미터 수준으로 작아지면 벌크 소재와 다른 독특한 특성을 나타내는데, 이를 활용하면 기존 소재의 성능을 개선하고 소재의 활용 범위를 확장할 수 있음.
• 기능성 나노소재 분야는 기존 벌크 소재와 다른 독특하고 개선된 기능을 발휘하기위해 제조된 나노소재 분야를 의미하며, 반도체, 디스플레이, 자동차 등 다양한 분야에서 특수한 기능을 발휘하는 나노융합소재의 원소재 분야에 해당함.
• 기능성 나노소재는 원재료 물질과 구조를 중심으로 하여 다시 탄소 나노소재, 금속 나노소재, 산화물 나노소재, 다공성 나노소재, 기타 나노소재로 구분할 수 있음.
• 탄소 나노소재의 경우 CNT (carbon nanotube), 그래핀 등을 포함하며 이들 원소재는 초경량/고강도 복합소재 분야와 이들의 전기적 특성을 활용한 고전도성 복합소재 분야에 활용될 수 있음.
• 금속 나노소재의 경우, 금속 나노입자, 와이어 등의 전기적 특성을 이용하여 인쇄전자 분야에 사용되는 잉크, 페이스트, 코팅액 등을 포함하는 인쇄전자용 나노소재 분야와, 은 나노입자의 항균특성을 이용한 분야, 그리고 다양한 센서에 적용되는 분야 등을 포함함.
• 산화물 나노소재의 경우 나노입자의 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 등의 분야에 적용되는 광학 필름 소재 및 TiO2의 광촉매 작용을 이용한 환경정화용 소재분야 등을 포함함. - 기능성 나노소재의 다양한 응용분야 가운데 가장 주목해야 할 분야는 전자재료에 응용되는 나노소재 분야와, 기계/구조용으로 응용되는 나노소재 분야를 들 수 있음.
  - 전자재료 분야는 반도체, 디스플레이, 에너지 등의 분야에서 핵심이 되는 소재를 대상으로 하며 대표적으로는 다양한 필름 소재에 사용되는 기능성 나노소재들과 인쇄전자용 나노소재 등이 있음.
  - 특히 전자재료 분야는 우리나라의 전방산업의 경쟁력이 뛰어나나, 상대적으로 후방산업에 해당하는 부품 소재분야가 뒤떨어져 있어 기능성 나노소재를 통한 부품, 소재 분야의 경쟁력 제고가 매우 절실함.
  - 기계/구조용 소재 분야도 전방산업인 자동차 분야의 경쟁력이 매우 높고, 에너지 절감을 위한 초경량 고강도 소재에 대한 필요성이 매우 크게 부각되고 있음.
• 다공성 소재는 탄소, 금속, 세라믹 혹은 이들의 복합물질로 이루어지고 나노미터 크기의 기공을 포함하는 소재를 의미하며, 밀도가 낮고 표면적이 커지는 성질을 이용하여 촉매의 담지체, 공기정화 및 수처리 필터 등을 포함하는 환경소재분야와, 에어로겔 등으로 이루어진 단열 소재 분야 등이 있음.
• 이 밖에도, 양자점, 고분자 나노소재 등이 기타 나노소재로 분류될 수 있음.

[기능성 나노소재의 분류]

2. 주요 제품(또는 공정·서비스)

• 기능성 나노소재분야는 다양한 특성과 이와 관련한 많은 응용제품을 포함하고 있음.
• 이들 소재 가운데 전략적인 측면과 산업적인 파급효과 등을 고려하면 전자재료와 기계/구조용으로 응용되는 기능성 나노소재 분야를 주목하여야 함.
  
  - 소재분야의 산업 환경은 전방산업의 발전과 필요성에 따라 밀접하게 변화하는 분야임.
  - 기능성 나노소재의 많은 응용 분야 가운데 전방산업의 발전 속도가 빠르고 신규 소재에 대한 수요가 많은 분야는 전자재료 분야, 자동차 분야의 경량 고강도 소재 분야, 그리고 친환경 소재분야임.
  - 상기 분야에서 인쇄전자용 나노잉크소재, 산화물 나노입자 기반의 다양한 필름소재와 희소금속 대체 소재 분야는 매우 빠르게 성장할 것이며, 경량 고강도 소재에 대한 수요도 급격히 늘어날 전망임.
• 전자재료용 기능성 나노소재는 CNT를 이용한 대전방지 반도체 패키징 제품, 금속 나노소재를 기반으로 하는 인쇄전자용 잉크/페이스트와, 나노와이어 투명전극 필름, 산화물 나노소재를 이용한 다양한 광학 필름, 그리고 CMP (Chemical Mechanical Polishing)용 나노분말 슬러리 등이 이미 제품화되어 사용되고 있음.
• 이 밖에도, 양자점을 이용한 LED 소재, CNT/그래핀 투명전극 등 다양한 분야의 연구개발이 진행 중임.
• 기계/구조용으로 사용되는 나노소재의 경우, 탄소 파이버를 이용한 복합소재가 상업화 되었으며, 초경량/고강도 구현을 위한 CNT 혹은 그래핀을 이용한 복합소재의 개발이 활발히 진행되고 있음.

[주요제품 분류표]

대분류	중분류	세부 제품 또는 기술
기능성 나노소재	탄소 나노소재	SWCNT, MWCNT
		그래핀, 플러렌
	금속 나노소재	Ag 나노잉크/페이스트, Cu 나노잉크/페이스트
		Ag 나노와이어 투명전극 필름
	세라믹 나노소재	SiO2, TiO2, 나노입자, hollow silica 나노입자
		AR (anti-reflection film)
		CMP slurry
	다공성 나노소재	수처리 멤브레인
		에어로겔
		나노기공 지지체
	기타 나노소재	LED 발광체 (양자점)

탄소나노 소재 (출처: http://blog.naver.com/bagsakjh/40118841619) (왼쪽) Ag 나노잉크/페이스트 (오른쪽)

3. 수요분석

• 전방산업 (전지전자, 자동차, 조선 등)의 발전에 따라 핵심 부품 및 소재에 대한 국산화 개발의 필요성이 증가함.
• 기존 제품의 기능을 차별화 시키며 전방산업의 경쟁력을 높일 수 있는 기능성 나노소재 분야의 수요는 꾸준히 증가할 것임.
  - 자동차 분야의 경우 연비 증가 이슈에 따른 경량 고강도 소재에 대한 수요가 폭발적으로 늘어날 것으로 예측되며, 1차적으로는 항공 우주 산업 등 특수용도에서 출발하여 자동차 및 범용소재로 시장이 늘어날 것임.
  - 인쇄전자 분야의 경우, 국내 삼성전자, LG 디스플레이 등이 잉크젯, 오프셋 방식 등의 인쇄기술을 접목한 디스플레이 개발에 박차를 기울이고 있으며, 차세대 유연 디스플레이 분야에서도 인쇄방식을 채택할 가능성이 커짐. 따라서 핵심 소재에 해당되는 인쇄전자용 나노잉크 소재에 대한 필요성도 급격히 늘어날 전망임.
  - 광학 필름 분야에 응용되는 산화물 나노소재의 경우 일본이 시장을 선점한 상태이나 국내 수요업체들의 국산화 필요성이 높아짐에 따라 수요는 지속적으로 증가할 전망임.
  - 다공성 소재의 경우 아직 국내의 수처리 시장이 본격적으로 성장하지 못하고 있으나, 웅진케미컬, LG전자 등의 국내 대기업이 수처리 사업에 진출을 하고 있어 관련 소재시장의 증가가 예상됨.
• 고유가와 에너지 환경 이슈가 꾸준히 부각되고 있어 이에 대응하는 고효율 친환경 나노소재에 대한 관심이 지속적으로 증가함.
• 최근 들어 나노물질의 인체 및 환경 유해성에 대한 이슈가 제기되어 수요가 감소될 가능성이 있으며, 따라서 이들의 안전성이 우선적으로 검증되어야 함.

4. 환경분석

• 전지/전자 업종과 자동차/조선 등 우리나라 주요 산업에 해당하는 전방산업이 매우 높은 경쟁력을 확보하며 발전하고 있고, 이를 뒷받침하는 부품/소재에 대한 경쟁력 강화가 향후 주요 이슈로 부각됨에 따라 기존의 소재에서 성능을 한 단계 향상시킬 수 있는 기능성 나노소재에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있음.
• 2000년 이후로 나노기술 전반에 대한 투자가 활발히 이루어지고 있고 학계를 중심으로 개발된 기술이 성숙됨에 따라 응용기술에 대한 연구와 제품 적용이 이루어짐.
  - 전자재료분야는 기존의 반도체 디스플레이 시장의 성장에 따라 신기술의 개발이 빠르게 진행되고 있으며, 특히 기존의 고가 공정에 대한 대체 방법으로 인쇄전자라는 새로운 공정에 대한 연구가 활발해짐.
  - 자원 고갈에 따른 자원의 전략 무기화 경향이 가속화됨에 따라, 기존의 희귀 광물의 대체 소재에 대한 연구 개발도 활발히 이루어지고 있음.
  - 고유가로 인한 에너지 절감 문제가 급속도로 대두됨에 따라 자동차 산업 등에서 고연비 구현을 위한 초경량/고강도 소재에 대한 연구개발의 필요성이 부각됨.
  - 환경오염에 대한 이슈와 함께, 건강한 삶의 욕구가 커져 공기정화 및 수처리에 대한 관심이 고조되고 이에 따른 다공성 소재에 대한 연구도 활발히 이루어짐.
  - 에너지 효율성을 높이기 위한 다른 노력 가운데 기존 조명을 고효율 LED로 대체하기 위한 개발이 진행되며 양자점을 이용한 백색 조명 개발에 대한 연구도 활발히 진행 됨.
• 분야마다 상황은 다르나 많은 경우 선진업체에서 시장을 주도하고 있어, 후발업체들의 가격경쟁력 확보와 기술 개발이 필수적임.
• 국내에서 나노소재와 관련된 제품의 유통망 및 각 기업들의 A/S 체계가 뚜렷하게 잡혀있지 못함.
• 표준화와 특성 평가에 대한 인증기관이 부족하여 성능에 대한 신뢰도가 낮음.
• 미국, 일본, 유럽 등 선진국과 중국에서 나노기술에 대한 막대한 투자가 이루어지고 있어 나노소재분야 기술에 대한 경쟁이 매우 치열함.

5. 기술분석

• 기능성 나노소재의 상업화를 위해서는 원재료의 양산 규모의 제조기술과 분리정제 기술, 안정화 기술 및 제품화를 위한 다양한 기술이 필요하고, 각 소재의 특성을 극대화시킬 수 있는 소재의 특성제어에 대한 원천기술이 필요함.
• 금속 나노소재를 기반으로 한 인쇄전자용 소재의 경우 나노입자의 양산기술과 분산 기술, 계면 제어 기술, 인쇄 공정에 적용되는 배합 기술이 필요함.
• 희귀 광물에 대한 대체 소재 개발에 대해서는 인듐 대체를 위해 투명전극 분야에서 금속 나노와이어를 이용하는 방법과 CNT, 그래핀을 이용하는 기술이 활발히 개발되고 있음.
• 초경량/고강도 탄소기반 복합소재와 관련하여 CNT의 양산 기술이 개발되었고, 고분자 매질 내에서 균일한 분산을 확보하여 다양한 분야로 응용되는 제품화기술이 개발되고 있음.
• 다공성 나노소재를 이용한 멤브레인 소재 개발은 유기 고분자 막과 무기 고분자막의 개발로 진행되고 있으며, 분리 효율이 크고 기계적 강도가 우수한 멤브레인을 제조하는 기술이 개발됨.
• 양자점을 이용한 LED 발광체 분야는 백색 조명 분야에서 기존 LED의 문제인 색감 조절을 가능하게 하는 방법으로 개발이 진행 중임.
• 다년간의 기초 기술에 대한 연구를 통해 기술적 기반이 마련되어 있음.
• 첨단 융복합 산업 분야로 신기술의 출현에서 상업화까지의 제품화 주기가 짧음.
• 전방산업인 전기전자 분야와 자동차 조선 분야에서 한국의 기술 수준이 매우 높음.
• 기존 나노소재 분야의 기초연구가 아직까지 본격적인 제품화 응용연구로 전환되지 못하고 있음.
• 표준화 및 독성 평가 기술에 대한 연구개발이 충분하지 않음. - 기능성 나노소재 산업은 수요처인 대기업을 중심으로 다수의 중소기업들이 존재하는 구조임. 따라서 각 소재별로 기술이 우수한 중소기업들이 대기업과 제품화를 위한 공도개발을 진행하는 경우가 많음.
  - 탄소 나노소재와 같이 대규모의 양산 시설과 투자가 필요한 곳은 원소재 분야에서 대기업의 참여가 두드러지나, 다른 분야의 경우 원소재를 제조하는데 많은 투자를 필요로 하지 않고 다품종 고부가가치 산업의 성격이 강해 많은 수의 중소기업이 참여하고 있음.

[기능성 나노소재 분야의 NET 분석]

구분	촉진요인	저해요인
수요	- 전기전자, 자동차/조선 등 전방산업의 성장에 따라 원재료인 기능성나노소재에 대한 수요가 증대 - 에너지 이슈로 고효율 에너지 소재에 대한 관심 증가- 희귀 금속 자원의 무기화에 따른 대체 수요 증가 - 에너지 고효율화를 위한 기능성 소재의 필요성 증가	- 인체 및 환경 유해성 문제로 소비 위축 가능 - 고령자의 인식 부족 및 소비문화 미성숙으로 수요 현실화에 어려움.
환경	- 나노기술전반에 대한 정부의 지속적이고 활발한 투자 - 응용 기술개발 및 제품화를 위한 활발한 연구개발 환경조성	- 선진기업의 시장 주도로 후발업체에 진입장벽이 높은 편임. - 유통망 및 A/S 체계 미비 - 표준화 및 인증 등 제도 및 인프라 구축이 미비 - 일본, 중국 등 경쟁국의 나노기술에 대한 막대한 투자
기술	- 나노기술에 대한 다년간의 투자로 인해 기초 기술의 수준이 상당히 높음. - 첨단 복합 산업이며, 제품화 주기가 짧음 - 전방 산업의 기술 수준이 매우 높음.	- 제품화를 위한 응용기술에 대한 연구가 미진 - 표준화 및 독성평가 기술이 부족
- 국내의 강점 기술과 세계 최고 수준의 전방산업 (전기/전자, 자동차/조선) 기술을 접목하면 세계 선도가 가능한 제품 군임. - 에너지 이슈에 따른 초경량 고강도 소재와 희귀 광물 대체용 소재, 인쇄전자용 나노잉크 소재 등이 각 분야에서의 이 슈에 따라 향후 수요가 증가 할 것으로 예상됨.

6. 산업의 특성

• 기능성 나노소재 산업은 매우 다양한 기술과 응용제품으로 이루어진 복잡한 구조를 보임. 따라서 분야를 세분화하고 후방산업의 특징에 따라 구조를 분석하고 이해하는 것이 필요함.
• 공통적으로 기능성 나노소재 분야는 기술 중심의 고부가가치 산업으로 나노 원소재를 생산하는 분야와 이를 이용하여 가공된 나노소재를 생산하는 분야로 구분되나 일부의 경우 한 업체가 두 가지 기능을 모두 수행하는 경우도 있음.

7. 산업구조

• 기능성 나노소재산업은 나노 원소재 부분과 나노가공소재 부분으로 구성되어 있음.
• 나노 원소재 분야는 다시 원물질의 종류에 따라 금속계 분야, 탄소계 분야, 산화물계 분야, 다공성 소재 분야, 기타 분야로 다시 나누어지며, 금속계와 산화물계의
  경우 일부 업체에서 동시에 제품을 출시하고 있음.

• 전방산업의 경우 대기업을 중심으로 이루어지고 있으며, 기능성 나노소재 분야는 중소기업을 중심으로 제품화가 이루어지고 있음.
• 일부 경우에 대기업을 중심으로 수직 계열화를 이루는 경우가 많음.
  - 예를 들면, 삼성전자 중심으로 한 반도체 디스플레이용 기능성 나노소재의 경우 제일모직, 삼성전기, 삼성정밀화학 등에서 가공된 소재를 제공하면서 연구개발이 이루어지는 경우가 있음.
  - 이는 제품의 특징이 수요처의 니즈를 정확히 파악하여야 가능하고 특정 공정에 맞추어 개발되어야 하기 때문임.
• 기술의 집약도가 높은 분야일수록 대기업 중심의 제품개발이 이루어지고 있는데 이는 우리나라 중소기업의 연구개발 능력에 한계로 인한 것임.
• 하지만 최근 들어 중소기업의 기술력이 높아지면서 대기업 중심에서 중소기업 중심으로 제품개발의 경향이 변화하고 있으며, 나노원소재로 갈수록 그 경향은 심화되고 있음.
• 기능성 나노소재 분야에 참여하고 있는 중소기업들은 모험성이 많은 벤처기업들이 주를 이루고 있으며, 벤처기업들의 기술개발이 산업화가 구체화됨에 따라 대기업의 참여가 기대되고 있음.
  - 기능성 나노소재 분야는 향후 연평균 35% 이상의 고속 성장을 지속하여 2018년에는 약 11조원 이상의 세계시장을 형성할 것으로 예상됨.

[기능성 나노소재 분야의 공급망 분석 및 주요업체]

	나노원소재	나노가공소재	전방산업제품
주요내용(설명)	응용제품 생산에 기본 원료가 되는 나노소재	나노원소재를 가공하여 제조한 나노소재	반도체, 자동차, 디스플레이 등의 기능성 나노소재가 활용되는 분야의 관련 제품
대기업	한화나노텍(CNT), 금호석유화학(CNT) 등	LG화학, 제일모직, KCC, 한화케미컬, 동진세미켐 등	삼성전자, LG전자, 현대자동차, 두산전자, SKC, KCC 등
중소기업	나노신소재 (금속/산화물 나노입자), 엔바로테크(그래핀), 제이오(CNT), ABC나노텍 (금속/산화물 나노입자), 석경에이티 (산화물 나노입자) 등	나노신소재 (산화물 나노입자), 나노미래 (CNT복합체), 넥스텍 (CNT 복합체), 엔피케이 (나노실버 잉크), 잉크테크 (나노실버잉크), 웅진케미컬 등

8. 시장현황 및 전망

• 기능성 나노소재 분야에 대해 따로 분석된 시장자료가 없어 나노소재 전체를 기준으로 그 경향을 살펴보면 세계시장은 2009년 9,326억원에서 연평균 35%의 성장률을 보이면서 2014년에는 4조 3,571억원 규모, 2018년에는 11조 3,302억원에 이를 것으로 전망됨.
• 기능성 나노소재 시장의 국내 시장규모는 전자재료 분야와 자동차용 소재 분야의
  세계시장 대비 점유율이 평균 10% 이상을 차지하므로, 같은 비율로 예측하면 2010년 933억에서 2018년까지 1조 1,300억원 규모에 달할 것으로 보임.

[기능성 나노소재 세계시장현황 및 전망]
(단위: 억원)

구분	시장규모					성장률(%) (2011~2015)
	2011	2012	2013	2014	2015
탄소나노소재	3,453	4,782	6,623	9,173	12,705	38.5
금속/산화물 나노 소재	5,884	7,979	10,819	14,671	19,893	35.6
다공성 나노소재	2,060	2,449	2,912	3,462	4,117	18.9
양자점	321	454	642	907	1,281	41.3
기타 나노소재	5,279	7,281	9,980	15,358	20,824	40.9
합계	16,997	22,945	30,976	43,571	58,821	35.0

자료: Nanoposts 2009를 자료를 재구성. 국내시장은 세계시장의 10%로 추정

9. 무역현황

• 대상 품목은 31대 전략 기술 품목의 하나로써 국내외적으로 중요성의 부각으로 인해 최근 이와 관련된 무역이 활성화 되고 있는 것으로 판단됨.
• 우리나라 무역규모(주요 수출입 품목, 주요 수출입 대상 지역)
  - 기능성 나노소재 분야의 주요 수출입 품목은 플라티늄 분, 탄소섬유, 반응촉진제 및 티타늄 촉매 등이 있음. 수입은 주로 미국, 일본, 유럽 등으로부터 이루어지고 있으며 수출은 주로 미국 및 아시아 국가 등으로 나타나고 있음.

[기능성 나노소재 전략분야 품목별 수출현황]
(단위: 백만달러)

구분		2005	2006	2007	2008	2009	2010
플라티늄 분	수출현황	7.53	0.73	29.54	2.52	11.29	12.10
	수입현황	140.46	343.82	266.91	320.30	60.04	118.84
	국산화정도	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하
탄소섬유	수출현황	40.45	57.91	45.31	38.15	20.92	22.04
	수입현황	49.63	61.52	61.77	68.72	39.38	67.70
	국산화정도	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하
반응촉진제	수출현황	8.07	7.88	8.73	8.97	6.67	14.50
	수입현황	47.52	54.03	69.73	103.35	80.02	147.73
	국산화정도	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하
티타늄 촉매	수출현황	0.06	0.57	4.11	9.74	8.90	3.56
	수입현황	19.27	27.29	25.41	29.35	23.09	21.02
	국산화정도	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하	중간이하

* 1) 국산화 정도는 무역특화지수를 기준으로 0 이하 이면 중간이하, 0~1 이면 중간정도로 구분
무역특화지수 = (상품의 총수출액 - 총수입액) / (총수출액 + 총수입액)

• 전반적 무역 상황은 수입이 수출 보다 높게 나타나고 있으며 국산화 정도는 대부분 중간 이하로 나타나고 있음.

10. 업체동향
- 탄소 나노소재, 금속 나노소재, 산화물 나노소재에서는 대기업과 중소기업들이 서로 협력관계를 유지하면서 제품을 출시하거나 공동 연구개발을 진행 중임.
- 탄소 나노소재와 다공성 소재의 경우 대기업의 참여가 두드러지고, 다른 분야의 경우 중소기업 위주로 제품이 출시되고 있음.

• 기능성 나노소재 분야의 주요 제품으로는 CNT 원소재 및 잉크, 금속 나노잉크/페이스트, 세라믹 나노입자 및 슬러리, 다공성 멤브레인 소재, 에어로겔 등이 있음.
  이 밖에도 아직 연구단계이나 그래핀 원소재와 양자점 등이 향후 주요 제품이 될 것으로 판단됨.
• CNT 관련 제품은 한화 나노텍 (과거 일진 나노텍), 금호 석유화학 등 대기업들이 대량 생산시설을 갖추고 제품을 생산하고 있으며, 초경량/고강도 복합소재와 고전도성 복합소재 개발도 진행하고 있음. 이밖에도 나노솔루션, 제이오 등 중소기업들도 양산제품을 출시함. 이를 응용한 소재로는 제일모직, LG화학, 한화케미컬 등이 고전도성 복합체와 도료를 개발 중임. 해외에서는 MWCNT (multi-walled CNT) 개발에 주력하고 있으며, 다양한 복합재료의 제품을 출시하고 있음.
  - 해외 주요 업체: Bayer(독), Nanocyl(벨), Arkema(프), C-nano(중), RTP(미), Hyperion(미), Kuraray(일), Toray(일)
• 그래핀의 경우 산업화를 위한 대량합성시설 등에 투자 진행중이며 대표적으로는 엔바로테크와 XG Science (미국, 한화케미컬과 포스코에서 지분투자) 등이 있음.
• 인쇄전자용 나노잉크소재는 잉크테크에서 디스플레이용 반사판을 상업화 했으며, 나노신소재, 석경에이티, 삼성전기, 한화케미컬 등에서도 개발을 진행하고 있음. 이 밖에도 LCD용 color filter에 사용되는 나노잉크도 제일모직과 LG화학, KCC 등에서 개발을 진행 중임. 해외에서는 Harima(일), Ulvac(일), Sumitomo(일) 등에서 금속 나노잉크를 개발하고, Cima Nanotech(미)에서는 은 나노잉크를 PDP용 EMI filter에 적용함. 특히 최근에 투명전도성 필름을 구현하기 위한 신기술로 Ag 나노 와이어에 대한 제품개발이 활발히 진행 중임. (Cambrios (미))
• 세라믹 나노소재의 경우, 일본이 기술적으로 앞서 있으며, 일본촉매화성, 잇하라 등에서 다양한 산화물 나노입자를 판매중임. 나노신소재에서 ITO target용으로 입자를 제조한 후 target으로 가공하여 디스플레이 업체에 판매중이며, 석경에이티의 경우 TiO2 나노입자를 양산하고 있음.
• 다공성 소재의 경우 웅진케미컬에서 수처리용 멤브레인을 개발하였으며, LG전자도 수처리 및 공기정화용 다공성 소재를 개발하고 있음.

[기능성 나노소재 주요 제품의 국내 업체 현황]

세부전략분야	주요 제품	대기업(대표)	중소기업(대표)	중소기업 주요 참여영역	중소기업 참여 정도	중소기업 점유율
탄소나노소재	CNT, CNT 복합소재	한화나노텍, 금호석유화학	나노솔루션, 제이오	원소재 및 복합소재 개발
	그래핀	한화케미컬, 포스코	엔바로테크	그래핀 양산 개발
금속나노소재	금속 나노잉크	삼성전기, 한화케미컬	잉크테크,엔피케이	금속 나노잉크, 반사필름, 페이스트
산화물 나노소재	산화물 나노입자 (SiO2, TiO2, ITO)		나노신소재, 석경에이티, ABC나노텤	ITO target, TiO2 SiO2,입자
다공성 나노소재	다공성 멤브레인	웅진케미컬

10. 기술동향 분석

• 기능성 나노소재 분야의 대상특허 13,561건 전체에 대한 각 국가의 연도별 출원동향을 살펴보면, 전반적으로 2000년대 중반까지는 출원건수가 점차 증가하다가 2000년대 후반에 다소 감소하는 추이를 보임. 그러나 한국 특허는 최근까지 증가추세를 보이고 있음.
  - 출원규모에 있어서는 한국특허가 전체의 35%, 일본 31%, 미국 29%의 점유율을 보이고 있으며, 유럽 5%의 낮은 점유율을 나타내고 있음.
  

• 기능성 나노소재 분야의 해외특허 주요 출원인의 삼극특허150) 출원 현황을 살펴보면, 각 국의 최상위 출원인으로는 일본은 National Inst Of Advanced Ind &Tech(JP), 미국은 University of California(US), 유럽은 Japan Science & Technology(JP)로 나타났으며, 삼극특허 비율에 있어서는 삼성전자(KR), Japan Science & Technology(JP), William Marsh Rice Univ(US) 등이 우수한 것으로 분석됨.
  - 유럽의 경우, 주요출원인들의 특허출원 규모에 있어서는 미국과 일본에 비해 매우 낮은 것으로 분석되며, 주요출원인들이 대부분 일본과 한국, 미국 국적을 가진 출원인들로 전체 특허에 있어서 삼극특허의 비율은 매우 높은 것으로 조사됨.
  
  
• 기능성 나노소재 분야의 국내특허 출원동향을 살펴보면, 출원건수는 연도별로 증가하고 있으며, 내국인 출원비율은 큰 변동 없이 해마다 일정하게 유지되고 있음.
  - 국내특허의 내외국인 출원비율은 한국 81%, 외국 19%로 한국인에 의한 출원이 다수 이루어지고 있으며, 외국인의 경우는 미국, 일본, 독일 국적 출원인의 순으로 출원이 많은 것으로 나타남.

• 기능성 나노소재 분야의 국내 주요출원인 현황을 살펴보면, 대기업과 연구기관의 출원활동이 활발한데 비해, 중소기업의 경우 낮은 특허출원 활동을 나타내고 있음
  - 대기업 출원인은 삼성전자(KR)가 216건으로 가장 많은 출원을 한 것으로 나타났으며, 이어 삼성SDI(KR), 세메스(KR), LG전자(KR), 삼성전기(KR)가 주요출원인으로 자리매김하고 있음
  - 대학/연구기관 출원인으로는 한국과학기술원(KR)이 124건으로 가장 활발한 출원활동을 보이고 있으며, 한국과학기술연구원(KR), 서울대학교(KR), 한국화학연구원(KR), 한양대학교(KR)이 주요 출원인으로 조사됨
  - 중소기업 출원인은 일진나노텍(한화나노텍, KR)이 39건으로 최다 출원한 것으로 나타나며, 탑나노시스(KR), 나노텍(KR), 아모그린텍(KR), 넥센나노텍(KR), 아모메디(KR) 등이 주요출원인으로 나타남.
  
• 기능성 나노소재 분야의 국내 주요출원인은 주로 한국 업체 및 연구기관으로 나타났으며, 대표기술로는 나노구조의 제조 또는 취급에 관한 기술을 대부분 보유하고 있는 것으로 조사되었음. 삼성SDI(KR)와 LG전자(KR)는 전자관과 방전램프와 관련된 나노기술에, 일진나노텍(한화나노텍, KR)은 CNT와 같은 탄소 및 그 화합물에 관한 기술을 대표기술로 보유하고 있는 것으로 나타남.
• 기능성 나노소재 분야의 미국 주요출원인은 대부분 미국업체와 대학들로 구성되었으나 한국과 대만 국적 출원인도 일부 포함됨. 주요 출원인들의 대표기술로는 기관에 따라 반도체 장치기술, 인조필라멘트 또는 그 유사물의 제조와 관련된 기술, 마그네토 및 일렉트로그래피의 현상제 관련 기술, 적층체, 전자관 및 방전램프와 같이 소재의 응용 분야 기술 등 다양한 것으로 분석됨.
• 기능성 나노소재 분야의 일본 주요출원인은 주로 일본 업체로 나타났으며, 대표기술로는 탄소와 그 화합물에 관한 기술이 대부분인 것으로 분석됨. 그 밖에 Fujifilm (JP)은 유기 염료 제조와 관련된 화합물을, 삼성전기(KR)는 금속분의 가공 및 제조 관련 기술을 대표기술로 보유하고 있는 것으로 나타남.
• 기능성 나노소재 분야의 유럽 주요출원인은 일본, 한국, 미국, 유럽 등 다양한 국가의 기관들로 나타났으며, 대표기술도 기관별로 탄소와 그 화합물 기술, 단결정성장, 현상제 관련기술, 시안 그 화합물 기술 등 다양한 것으로 나타남.

국가	주요출원인	대표 기술	세부 제품 및 기술
한국	삼성전자(KR)	탄소나노튜브 복합체 및 그 제조 방법, 나노입자 생성 장치	나노구조의 제조 또는 취급
	한국과학기술원(KR)	탄소나노튜브 복합체 및 그 제조 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	한국과학기술연구원(KR)	단일 나노입자를 포함하는 유무기 복합체 나노입자 및 이의 제조 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	서울대학교산학협력재단 (KR)	탄소나노튜브 복합체 및 그 제조 방법, 나노 구조체의 제조 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	한국화학연구원(KR)	나노 입자/구조체의 제조방법	나노구조의 제조 또는 취급
	삼성SDI(KR)	탄소나노튜브 구조체 및 그 성형 방법	전자관 또는 방전램프의 2이상의 기본적인 형에 공통인 전극, 자기제어수단, 스크린 또는 그들의 마운트(mount) 또는 간격지지의 세부(전자광학적 장치 또는 이온 트랩(ion trap)의 세부
	세메스(KR)	탄소나노튜브 합성/제조/셍산 장치 및 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	LG전자(KR)	탄소나노튜브 전계방출소자 및 그 제조/구동 방법	전자관 또는 방전램프의 2이상의 기본적인 형에 공통인 전극, 자기제어수단, 스크린 또는 그들의 마운트(mount) 또는 간격지지의 세부(전자광학적 장치 또는 이온 트랩(ion trap)의 세부
	한양대학교(KR)	금속 나노입자 제조 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	삼성전기(KR)	금속 나노입자 제조 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	일진나노텍(한화나노텍, KR)	탄소나노튜브 및 그 합성방법	탄소;그 화합물
	탑나노시스(KR)	탄소나노튜브 합성 장치 및 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	나노텍(KR)	탄소나노튜브 합성 장치 및 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	아모그린텍(KR)	나노입자의 제조 방법 및 장치	나노구조의 제조 또는 취급
	넥센나노텍(KR)	섬유상 나노탄소 및 그 제조 방법	나노구조의 제조 또는 취급
	아모메디(KR)	나노섬유 부직포 및 그 제조 방법	전부 또는 대부분이 사 또는 실질적으로 긴 유사한 필라멘트상 재료로 구성된 부직포
미국	University of California(US)	생물학 기기를 위한 반도체 나노크리스탈 프로브	반도체 장치 또는 고체 장치 또는 그러한 부품의 제조 또는 처리에 특별히 적용되는 방법 또는 장비; 표면에 표면 구조 또는 모양을 작성하는 사진제판, 그것을 위한 재료 또는 원고, 그것에 특별히 적합한 장치
	William Marsh Rice Univ(US)	단벽 탄소나노튜브	다른물질의 인조필라멘트 또는 그 유사물; 그 제조; 탄소 필라멘트 제조에 특히 적합한 장치
	삼성전자(KR)	나노입자 조성물 및 그 제조 방법	반도체 장치 또는 고체 장치 또는 그러한 부품의 제조 또는 처리에 특별히 적용되는 방법 또는 장비; 표면에 표면 구조 또는 모양을 작성하는 사진제판, 그것을 위한 재료 또는 원고, 그것에 특별히 적합한 장치
	한국과학기술원(KR)	나노복합체 및 그 제조 방법	특별한 표면효과, 표면의 마무리 또는 표면구조를 얻기 위하여 액체나 타유동성 물질을 표면에 작용시키기 위한 공정(방법)
	IBM(US)	반도체 나노 와이어	정류, 증폭, 발진 또는 스위칭에 특별히 적용되는 반도체 장치이며, 적어도 1개의 전위 장벽 또는 표면 장벽을 가지는 것; 적어도 1개의 전위 장벽 또는 표면 장벽, 예. PN접합 공핍층 또는 캐리어 집중층을 가지는 캐패시터 또는 저항기; 반도체 본체 또는 전극의 세부;
	Xerox(US)	나노복합체 및 그 제조방법	현상제
	Nanosys(US)	나노 와이어	반도체 장치 또는 고체 장치 또는 그러한 부품의 제조 또는 처리에 특별히 적용되는 방법 또는 장비; 표면에 표면 구조 또는 모양을 작성하는 사진제판, 그것을 위한 재료 또는 원고, 그것에 특별히 적합한 장치
	3M Innovative Properties(US)	나노복합체	층의 불균질 또는 물리적인 구조를 특징으로 하는 적층체
	Industrial Technology Research Institute(TW)	나노 구조체를 이용한 발광 장치 및 그 합성 방법	전자관 또는 방전램프의 2이상의 기본적인 형에 공통인 전극, 자기제어수단, 스크린 또는 그들의 마운트(mount) 또는 간격지지의 세부(전자광학적 장치 또는 이온 트랩(ion trap)의 세부
	Intel(US)	유-무기 나노복합체 및 그 사용 방법	그 조성물의 제조방법 그것을 위한 조성물 효소 또는 미생물을 함유한 측정 또는 시험방법
일본	National Inst Of Advanced Ind & Tech(JP)	탄소나노튜브 및 그 제조 방법	탄소;그 화합물
	National Institute For Materials Science(JP)	나노 탄소 재료 복합체 및 그 제조 방법	탄소;그 화합물
	Japan Science & Technology(JP)	탄소나노튜브 및 그 제조 방법	탄소;그 화합물
	삼성전자(KR)	탄소나노튜브의 제조 방법	탄소;그 화합물
	Toray Ind(JP)	탄소나노튜브 및 그 제조 방법	탄소;그 화합물
	Fujifilm(JP)	유기 안료 나노 입자 및 그 제조 방법	화학적 방법에 의하지 않는 것, 예컨대 용제처리에 의한 염료의 물리적 특성, 예를들어 염색성 또는 날염성의 영향 염료화의 공정적 특징, 특정 물리적 특성을 가진 염료 예. 정제, 필름
	Toyota Motor, Fujitsu, SONY(JP)	탄소나노튜브 및 그 제조 방법	탄소;그 화합물
	삼성전기(KR)	금속 나노입자 및 그 제조 방법	금속분 또는 그 현탁액의 제조
유럽	Japan Science & Technology(JP)	탄소 나노 구조체 및 그 제조 방법	탄소;그 화합물
	삼성전자(KR)	나노와이어 구조체 및 그 제조 방법	고화냉각 또는 온도구배응고에 의한 단결정성장, 예. 브리지만-스톡크바이거법
	Xerox(US)	나노복합체	현상제
	National Inst Of Advanced Ind SCI& Tech(JP)	금속 나노 입자 및 그 사용 방법	시안 그 화합물
	한국과학기술원(KR)	나노복합체 및 그 사용방법	전해콘덴서, 정류기, 검파기, 개폐장치, 감광장치 또는 온도감응소자; 그 제조방법
	E.I. du Pont de Nemours & Co(US)	금속 나노 입자 및 그 제조방법	산소 오존 산화물 또는 수산화물 일반
	Rohm And Haas(US)	중합 나노 입자 및 그 사용 방법	고분자 물질의 처리 또는 혼합 방법
	삼성SDI(KR)	탄소나노튜브 및 그 제조 방법	탄소;그 화합물
	BASF(DE)	콜로이드상 분산액의 전기방사에 의한 나노섬유 및 메조섬유의 제조 방법	필라멘트, 사 또는 유사물의 형성
	DSM IP Assets BV(NL)	나노튜브를 포함하는 내구력이 좋고 가늘고 긴 제품의 제조 방법	다공성 또는 기공 물품 또는 물질을 만들기 위한 고분자 물질의 처리 그 후처리

11. 기술개발역량 분석

기능성 나노소재 분야의 각 국가의 주요출원인별 특허활동지수(Activity Index)를 살펴보면, 유럽특허에서는 Xerox(US)와 Japan Science & Technology(JP), 일본특허에서는 National Inst Of Advanced Ind & Tech(JP), National Institute For Materials Science(JP), Japan Science & Technology(JP), 한국특허에서는 일진나노텍 (한화나노텍, KR), 삼성SDI(KR), 한국과학기술원(KR), 삼성전자(KR), 삼성전기(KR),
미국특허에서는 University of California(US), William Marsh Rice Univ(US), IBM(US), Xerox(US)가 타 출원인에 비해 상대적으로 활발한 특허활동을 나타내고 있음.
- 한국특허에서 일진나노텍(한화나노텍, KR)이 2.39로 가장 높은 활동도 지수를 보이는 반면 최다 출원인인 삼성전자(KR)가 1.79를 기록하고 있는 것은 삼성전자(KR)의 경우 한국특허 뿐 아니라 유럽, 일본, 미국특허에서도 출원활동이 이루어지고 있는 반면, 일진나노텍(한화나노텍, KR)은 한국특허에만 집중적으로 특허출원 활동을 보이고 있기 때문인 것으로 분석됨.

미국특허에 나타나는 특허의 인용관계(평균 CPP152)) 및 패밀리 특허정보(평균 PFS153))를 이용하여 출원인 국적별 기술성/시장성을 살펴보면, 미국 국적 출원인만이 시장성과 기술성 모두 우수한 것으로 나타났으며, 스웨덴, 중국, 이스라엘 국적 출원인은 시장성에 있어서는 상대적으로 우수하지만 기술성에 있어서는 낮은 것으로 분석됨.
- 대만, 한국, 캐나다, 일본, 프랑스, 독일, 영국 국적 출원인들은 기술성과 시장성에 있어서 모두 낮은 것으로 분석됨.

[출원인 국적별 기술성/시장성(CPP/PFS)]

• 본 특허분석에서 도출되는 특허수준의 의미는 법적인 관점154), 상업적인 관점155),
  기술적인 관점156)에서 평가되었으며, 특허수준평가 기준에 의한 각 지수평가에 따른 주요출원인들의 평균 특허수준평가지수157)들을 살펴봄.
  152) 특허당 타특허로부터의 평균 피인용도로서, 이 값이 높을수록 기술적인 면에서 중요하다고 볼 수 있음
  153) 특허당 평균 해외 진출을 나타내는 척도로 사용되며, 이 값이 높을수록 해외시장으로 진출(기술/제품/시장)하고자
  하는 경향이 강하다고 볼 수 있음
  154) 법적인 관점은 해당특허의 법적인 권리성 및 권리유지기간, 권리의 확대성에 대한 지표로 사용되며 이 관점에 대하
  수치가 높은 경우에는 특허제도 또는 특허법에 관하여 우위에 있다는 것을 의미하며, 법적인 관점에서 특허수준 및
  가치를 평가하는 항목임
  155) 상업적인 관점은 기술시장에서 실시할 수 있는 권리 및 유연성을 확보하려는 정도를 나타내는 지표로 관련지표의 수
  치가 높은 경우에는 상업적으로 상품와의 가능성 및 해당기술이 시장에서 개발기술의 구현에 대한 유연성을 확보하
  려는 의지가 높은 것으로 평가됨
  156) 기술적인 관점은 기술수준에 대한 상태를 나타내는 것으로 경영 및 사업부문에서 차지하는 위치를 나타내는 자료로
  이용될 수 있음
  157) 법적관점은 4.5점 만점이며, 상업적 관점과 기술적 관점은 해당기술의 평균값과의 차이를 비율로 정량화한 것으로 종
  합적으로 설정된 기준수치와 비교하여 해당 특허수준(Patent Level)을 평가함
  신소재 나노융합
  - 477 -

[국내 주요출원인의 평균 특허수준평가지수]

• 법적인 관점 평가에서 대기업 삼성전자(KR)만이 해당 기술분야의 평균(3.24)을 상회하는 것으로 나타났지만, 이외의 주요출원인들과 큰 격차를 보이고 있지는 않음
  - 상업적인 관점 평가에서 주요출원인 모두 기준점수(1.0)보다 낮은 값을 보이는 것으로 나타나, 국내 주요 출원인들이 해외시장 확보가 미흡한 것으로 분석됨
  - 기술적인 관점 평가에서 주요 연구기관들과 중소기업 아모그린텍(KR), 탑나노시스(KR) 일진나노텍(한화나노텍, KR)이 기준점수(1.0)을 상회하는 것으로 나타나,
  기술개발에 다수의 발명자들이 참여한 것으로 나타나는 반면, 대기업들은 기준점수보다 낮은 것으로 분석됨
  - 법적, 상업적, 기술적 관점 평가 결과를 합한 특허수준평가지수에서 해당 기술분야의 평균(5.24) 이상을 나타내는 주요출원인이 존재하지 않는 것으로 나타났으며,
  이는 상업적 관점이 낮게 평가되었기 때문으로 국내 주요출원인 모두 향후 시장
  확보에 대한 노력이 필요할 것으로 보임
• 미국등록특허에 나타난 인용정보를 활용하여, 특허영향지수(Patent Impact Index,
  PII) 및 기술경쟁력지수(Technology Strength, TS) 분석을 통하여 주요출원인 국적별 기술역량을 살펴봄
  전략분야 현황분석
  - 478 -
  - 기능성 나노소재 분야는 반도체, 자동차, 디스플레이 등 국가의 핵심 전략 산업의 근간이 되는 분야로, 전방산업의 성장과 함께 향후 매우 큰 성장을 보일 것으로 기대됨.
  - 기능성 나노소재에 포함되는 다수의 세부 제품은 초기 투자비가 적고 기술집약적인 산업군이므로 향후 중소기업의 참여가 크게 기대됨.
  - 중소기업의 기술개발의 경우, 수요처가 되는 대기업과 개발 초기부터 협력하여 제품화 연구를 할 경우 성공 가능성이 매우 높을 것으로 판단됨.
  - 기능성 나노소재 분야의 특허영향력은 미국이 가장 높은 것으로 나타났으며, 그 뒤를 이어 대만, 중국, 일본, 독일, 캐나다 순으로 분석되고, 한국과 프랑스의 경우는 특허영향력이 다른 국가들보다 상대적으로 낮은 것으로 분석됨
  - 특허출원규모를 고려한 기술경쟁력은 미국이 압도적으로 높은 것으로 분석되었으며, 뒤를 이어 일본, 한국, 대만이 높은 국가로 나타남
  - 한국의 경우, 특허 출원 건수는 높은 편이나 특허영향력이 상대적으로 낮아 기술 경쟁력이 낮은 것으로 분석됨.

[주요 출원인 국적별 기술영향력 및 기술경쟁력 분석]

국적	PII	TS	특허건수
미국	1.32	3086.16	2338
한국	0.46	172.5	375
일본	0.62	223.2	360
독일	0.55	95.7	174
대만	0.84	134.4	160
프랑스	0.19	17.86	94
캐나다	0.51	35.19	69
중국	0.69	42.09	61

12. 시사점 및 제언

• 기능성 나노소재 분야는 기술력을 갖춘 중소기업에 많은 기회가 있는 산업 분야임.
• 양산투자가 많이 되는 탄소 나노소재의 경우 대기업의 참여가 두드러지나, 금속과 산화물 나노소재의 경우 다수의 중소기업을 중심으로 제품화가 이루어지고 국내외 대기업이 수요업체임.
  
• 특히 초경량/고강도 탄소 복합소재 분야와 인쇄전자용 금속 나노 잉크소재 분야가
  향후 발전가능성이 높으며, 전자재료에 적용되는 산화물 나노입자의 수요도 꾸준히 증가할 것임.
• 향후 기능성 나노소재는 전자재료와 자동차, 조선과 같은 전방산업의 성장을 바탕으로 꾸준한 발전을 이룰 것이며 이 제품들이 범용 어플리케이션으로 확장될 것으로 예측됨.

[기능성 나노소재분야 주요 제품]

분류	제품	설명	산업기술분류코드
			대분류	중분류	소분류
기능성 나노소재	탄소나노소재	CNT, 그래핀, 플러렌 등 탄소를 원료로 이용하여 합성된 나노 원소재	화학	정밀화학	기타 합성 응용제품
	금속나노잉크	Au, Ag, Cu 등 금속으로 합성된 나노입자, 나노와이어 등을 함유한 잉크/페이스트/코팅액	화학	정밀화학	기타 합성 응용제품
	산화물나노 입자	SiO2, TiO2, ITO 등 산화물으로 합성된 나노입자	화학	세라믹	재료 원료 및 나노 세라믹 분말
	다공성멤브 레인	유,무기물로 제조된 나노다공성 멤브레인(필터)	화학	정밀화학	유무기 재료 및 촉매제조기술
	나노세공체	제올라이트 등 나노수준 크기의 기공을 갖는 분말 및 벌크 소재	화학	정밀화학	유무기재료 및 촉매제조기술

 나노기술이라 함은 나노미터(nm) 즉 10억분의 1m(10-9m) 수준에서 물질 혹은 소자(시스템)를 다루는 기술을 총칭하는 것이라 할 수 있는데 재료적인 관점에서 보면 수 개 내지 수 백개의 원자 혹은 분자 크기를 갖는 소재를 다루는 기술에 해당한다.

우리가 알고 있는 대로 물질의 성질을 결정하는 최소단위는 분자(경우에 따라서는 원자)이므로 나노소재기술은현재의 과학상식으로는 마지막 소재기술이라 할 수 있다. 이러한 나노소재기술은 1~100nm 크기 영역에 있는 구조체(나노구조체)를 합성하고, 합성된 나노구조체의 특성을 이해(측정, 분석)하며, 나노구조체의 활용기술을 개발하는 일련의 기술을 말한다. 나노기술은 단순히 대상물의 크기영역 때문에 부각된 기술은 아니며 1~100nm 영역에 있는 대상물들은 그 이상의 크기를 갖는 물질들에게서는 찾아볼 수 없었던 독특한 물성을 나타내는 경우가 많기 때문에 최근 21세기 중요기술 분야 중의 하나로 부각되고 있다. 나노소재는 나노기술의 바탕을 이루는 기반기술인 동시에 나노 구조체가 나타내는 특이한 현상들의 관점에서는 나노기술의 핵심이 된다고 할 수 있다.

 

  

나노소재는 분말형대(0차원), 튜브 내지는 휘스커 형태(1차원), 박막형대(2차원), 벌크형태(3차원) 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 이 중 가장 보편화되어 있고 가장 많은 연구가 진행되고 있는 분야가 나노분말 및 박막 소재 분야이다. 자성박막을 포함한 박막소재는 본격적으로 나노소재에 관심을 갖기 이전부터 많은 부분이 사실상 나노소재였기 때문에 현재 나노소재 분야에서 가장 활발히 연구되고 있는 분야는 나노분말소재 분야라고 할 수 있다. 나노분말소재가 많이 연구되고 있는 이유는 다양한 합성법에 의해 비교적 쉽게 제조될 수 있다는 점과 여러 분야에 걸쳐 효용성이 매우 높다는 점 때문이다. 원리상으로는 모든 재료가 나노분말화의 대상이 될 수 있지만 열역학적 안정성, 제조방법상의 어려움 등의 이유로 아직까지는 대상의 폭이 넓지 못하다.

 

Barium Titanate SEM

 

출처 : 섬유인

글쓴이 : 달공 원글보기

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