나노기술 나노구조 재료의 시장 분석 편집부(외신) 나노입자에 대한 세계시장은 다음 수년간 놀랄만하게 성장할 것으로 예상되어 진다. 나노 기술은 세계 재료 시장에서 첨단 기술은 유행이고, 대중적이며, 대표적인 기술이 되어왔다. 사실상, 나노기술은 21세기의 소형화 기술에 사용되는 광범위한 적용을 가진 극도의 소량인 0.000000001, 또는 10-9를 의미한다. 지난 2십여 년 동안, 나노입자, 나노재료, 나노상, 그리고 나노구조와 같이 접두어 나노를 사용하는 언어의 다양성은 특성한 재료, 기술, 그리고 사업분야에 까지 묘사하는 것으로 알려져 왔다. 사실 NASDAQ 주식 거래소에 등록된 몇몇 회사들은 그들의 회사 이름에 접두어 나노를 사용한다. 비록 아직 가정에서 사용되는 단어는 아니지만, 사실상 잘 알려져 있고, 첨단 재료 사회와 첨단 기술 사업 분야에 점차적으로 중요해지고 있다. 일반적으로 말해서, 나노 기술은 -0.000000001(1x10-9)에서 0.0000001(100x10-9) 미터 - 즉, 1에서 100나노미터(㎚)의 크기 범위에서 구조적 특징으로 특성화 되어지는 재료들을 묘사하기 위해 적절히 사용되었다. 이 나노구조는 일차원, 이차원, 또는 삼차원으로 존재한다. 예를 들어, 10㎚의 두께를 가지는 얇은 필름은 1차원의 나노 구조를 가지고 있고, 25㎚의 지름과 1000㎚(1마이크로미터(㎛))의 길이를 가지는 금속의 단결정이나 섬유는 2차원의 나노구조를 가진다. 또한 30㎚의 지름을가지는 대략적으로 구형 결정이나 입자는 3차원의 나노구조를 가진다. 이 논문에서는 후자인 3차원의 나노구조를 가지는 재료, 또는 나노입자 재료에 대해 중점적으로 다르도록 하겠다. 참고적으로, 전통적인 입자들이 10~100㎛(10-5~10-4m)의 범위의 치수를 가진다. 상업적 제품 나노입자는 건조분말이나 액상분포의 형태로서 상업적으로 이용된다. 후자의 경우는 현탁액이나 페이스트를 형성하기 위해 나노입자와 수성 또는 유기액체를 결합하는 것에 의해 얻을 수 있다. 균일하고 안정한 입자의 분산을 얻기 위해 화학적 첨가제(계면활성제, 분산제)를 첨가하기도 한다. 추가의 작업과정으로, 나노구조화된 분말과 분산액은 미립자 원료 물질의 미세구조를 유지 또는 유지하지 않는 코팅, 성분, 또는 장치를 제조하는 것에 사용되어 질 수 있다. 일반적으로, 가장 상업적으로 유용한 나노미립자 재료는 이산화규소(SiO2), 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3), 철산화물(Fe3O4, Fe2O3), 산화아연(ZnO), 산화세륨(CeO2), 지르코니아(ZrO2)와 같은 단상의 금속 산화물이다. 또한 혼합산화물, 인듐 주석 산화물(In2O3-SnO2 또는 ITO)와 안티몬 주석 산화물(Sb2O3-SnO2 또는 ATO) 뿐만 아니라 티탄산염, 특히 바륨 티탄산염(BaTiO3)의 중요성 또한 증가하고 있다. 나노결정 티타니아, 산화아연, 산화세륨, ITO와 다른 산화물이 최근에야 시장에 나타난 반면에 이산화 규소와 철산화물의 나노입자는 반세기 이상의 상업적 역사를 가지고 있다. 여러가지 복합 산화물, 금속, 반도체와 비산화 세라믹을 포함하는 여러 다른 형태의 나노입자 또한 개발 중이며, 일부 회사에서 적은 규모, 또는 실험실 규모의 수량이 우선적으로 가능하다. 티타니아와 ITO와 같은 반도체의 산화물에 대한 예외로, 반도체 나노결정은 아직 대규모의 상업적 적용이 되어지지 않았다. 자주 Quantum dot이라 불리는 나노결정 반도체를 제조하고 이용하는 기술은 비교적 새롭고 빠르게 발전되고 있다. 일부 적용에서 금속의 나노입자에 대한 사용을 제한하는 기술적 문제는 그들의 높은 반응성이다. 입자의 오염 없이, 그리고 어떤 경우에는 무균대없이(고 표면적 입자의 파이로포리시티 때문에) 금속 나노분말의 제조하고, 전송하고, 저장하는 것은 매우 어렵다. 나노입자의 가격 생산의 밀폐과정과 가격 절감에도 불구하고, 나노입자는 비교적 고가의 재료이다. 대량 생산된 전형적인 나노분말은 생산량, 재료의 형태, 분말의 특성(예를 들어 입자의 크기, 크기분포, 순도), 제조방법과 사전합성처리과정 등에 따라 킬로당 수십 달러에서 수백 달러에 이르는 비용의 차이를 나타낸다. 소비자 가공생산된 나노분말이나 재료의 개발적인 수량은 그램당 수십 달러의 범위 혹은 그 이상으로(즉, 킬로당 수만 달러 혹은 그 이상) 가격이 결정 되어질 것이다. 시장 분석 - 배경 1997년에 Business Co-mmunications Co.-(BCC)는 최초로 나노재료 산업의 범위를 정의한 독창적인 기술적-시장 연구서인 Opportunities in Nanos-tructured Materials을 출간하였다. 이 보고서는 1996년 미국 시장의 4천1백3십만 달러 규모에 이르는 나노입자의 시장에 대하여 정의하였고, 2001년에 1억4천8백6십만 달러로 성장할 것으로 예상하였다. 이것은 1996년에서 2001년까지의 연간 평균 성장률 (AAGR)이 29.2%인 것을 의미한다. 최초의 보고서가 출판된 이래로, 산업은 많은 변화를 나타내었다 ; 사업분야의 새로운 참가자 ; 제조 규모 증대의 노력 ; 새로운 상업화 전략들 ; 그리고 기술적 진보 등. 이러한 발전의 결과로써, BCC는 산업에 대한 새로운 관찰을 시작하였고 나노미립자 재료에 대한 현존하고 가능성 있는 시장에 대한 재평가를 시작하였다. 이러한 연구에 대한 정점은 종합적인 세 권의 보고서이고 이 보고서는 다음과 같이 이루어져 있다.: GB-201A, Opportunities in Nanostructured Materials ; Electronic, Magnetic, and Optoelectronic Applications, published May, 2001 ; GB201B, Opportunities in Nanostructured Materials ; Biomedical, Pharmaceutical, and Cosmetic Applications, published August, 2001; GB-201C, Opportunities in nanostructured Materials ; Energy, Catalytic, and Structural Applications, published December 2001. 이 보고서는 24가지의 다른 기존의, 또한 새롭게 나타나는 나노입자의 적용분야를 묘사하였다. 각각의 보고서에는 시장 자료 및 예상이 소비된 나노입자의 가치(U.S 달러 US$)와 수량(kg)의 단위로 표시되어 있다. 일부의 적용에 대한 사용에는 나노입자들이 코팅이나 또는 조밀한 성분으로의 강화되어지는 추가의 과정이 처리된다. 그러나 일관성을 위해서, 시장 형태는 코팅이나 제조된 부분과 같은 높은 가치로 첨가된 제품을 제외한 명확히 분말 또는 분산액의 가치 자체로 나타내었다. 이 세 권의 연속물의 보고서에 포함된 정보와 자료는 1차 그리고 2차 근원에서 유도되었다. 150여 개 이상의 산업 관계자들, 개발, 생산 그리고/또는 나노구조화된 재료의 사용에 관련된 회사와 연구소로부터의 경영인, 기술자, 관리인, 연구원 그리고 판매원들을 이 연구 동안에 인터뷰 하였다. 다른 정보는 특허 문헌과 정부의 데이터베이스 뿐만 아니라 과학적, 무역, 사업 저널, 회사의 문헌에 대한 철저한 재조사로써 얻었다. BBC의 신문, 보고서, 회의 자료 또한 추가적 정보를 제공하였다. 시장 분석 - 주된 결과 나노미립자 재료의 전체 세계 시장규모는 2000년에 4억9천2백5십만 달러에 다다랐고, 2005년에는 약 9억만 달러로 예상되어지며, 이것은 향후 5년간 연간 평균 성장률 12.8%와 일치한다. 나노입자에 대한 전자, 자기, 광전자광학적 적용은 2000년의 시장의 3분의 2 또는 67.6% 이상을 차지한다. 생체의학, 약학, 미용 분야에 대한 적용이 전체 시장의 5분의1, 또는 19.7%를 차지한다. 에너지, 촉매, 구조적 적용은 나머지 12.75를 차지한다. 2005년까지, 시장 점유율은 각각 74.2%, 16.1%, 9.8%를 차지할 것으로 예상된다. 2000년에 수입을 일으키는 가장 중요한 적용은 화학적-기계적 가공(CMP), 자기 저장 테이프, 자외선 차단, 자동 촉매공급, 바이오라벨링, 전자전도 코팅, 광학섬유 분야이다. 전자, 자기, 광전자 분야의 적용 전자, 자기, 광전자 분야에 대한 나노미립자 재료의 세계 시장은 전체 시장의 67.6%인 3억3천3백반 달러에 다다랐다. 이 수치는 CMP 슬러리, 전자전도 코팅, 자기 유체 봉합, 자기 테이프 코팅, 광학섬유, 수동 전자 장비, 인광물질, 광자 광학장치, 태양전지를 제조하는데 사용된 나노입자의 가치를 나타낸다. 몇몇 가지 적용이 나타나려고 하는 것 뿐만 아니라 실제 CMP 시장의 성장 때문에, BBCsms 전자, 자기 그리고 광전자 적용분야에서의 나노입자에 대한 세계시장이 6억6천7백5십만 달러에 이를 것이고 이것은 2000년에서 2005년까지의 연평균 성장률 14.9%와 일치하고 세계시장의 74.2%를 차지할 것으로 예상된다. 이산화규소와 알루미나와 같은 단순 산화물은 시장의 대부분을 차지하고 이것은 계속될 것으로 예상된다. 그러나 복잡한 산화물은 금속 나노입자들이 자기 저장 산업에서의 불황에 의해 강하게 영향을 받는 한 그 시장 점유율은 높아질 것으로 예상된다. 생체의학, 약학, 미용 분야의 적용 생체의학, 약학, 미용 분야에 대한 나노미립자 재료의 세계시장은 2000년에 전체 시장의 19.7%인 9천7백만 달러 이다. 이 수치는 항균제를 생산하기 위해 또는 항균제, 연구 및 진단에 사용된 생물학적 라벨, 생자기적 여과 미디어, 정형외과 재료와 자외선 차단제로 사용된 무기질 나노 입자의 가치를 나타낸다. 이 시장의 90% 이상을 자외선 차단제와 생체라벨의 두 가지의 적용 분야로 나눌 수 있고, 수십 년간 개발과 상업화를 경험해 왔다. 여러 가지 시장의 성장에 영향을 미치는 요소 중에서 가장 중요한 요소는 대체 재료와 기술과의 경쟁이다. BCC는 생체의학, 약학, 미용분야의 나노입자에 대한 세계시장이 향후 5년간 연간 평균 성장률 8.3%로 증가하여 2005년에는 (전체 예상 시장의 16.1%인) 1억4천4백8십만 달러에 이를것으로 예상하였다. 약품 포장에 대한 적용이 시장에 대한 가장 늦은 반응을 가진 반면 자외선 차단 시장은 가장 큰 수입 가능성을 가진다. 에너지, 촉매, 구조적 분야에 대한 적용 2000년에 에너지, 촉매, 구조적 분야에 대한 적용에서의 나노미립자 재료의 세계시장은 6천2백5십만 달러(전체 시장의 12.7%)에 다다르고, 이것은 주로 환경을 정화하려는 세계의 노력 때문이다. 이 수치는 자동차 촉매 공급기, 세라믹 세포막, 연료 전지, 광촉매, 연료와 폭발물, 찰상 저항 코팅, 구조 세라믹, 열 스프레이 코팅 등으로 생산되거나, 혹은 생산하기 위해 사용된 무기질 나노입자의 가치를 나타낸다. 이러한 시장의 분할은 하나의 설립되어져 있던 사용과 결합한, 가장 새로운 나노 입자의 적용 분야의 다양한 혼합이다 : 자동차 촉매. 십여 년 전에 더 엄격해진 환경에 대한 자각과 전 세계적인 엄격한 배출 기준에 부응하여, 자동차 촉매 시장은 촉매 재료와 기술에 대한 변화를 경험하였다. 1990년대에, 회사들은 농축된 세라믹 요소를 제조하는 것에 나노입자를 사용하여 혼합하였다. 그러나 두개의 입자 구조 세라믹 제품은 시장에서 진보를 만들어 내었고, 또한 나노결정을 사용한 전도유망한 광촉매 시장은 일본과 유럽의 회사들에 의한 새로운 제품의 조개와 개발 프로젝트에 의해 주되 이윤으로 작용하기 시작했다. 미 해군은 나노미립자 공급원료에 대한 열 스프레이에 대한 적용에 높은 관심을 가지기 시작했고, 또한 세라믹 세포막, 연료전지, 연료 및 찰상 저항 코팅에 대한 나노결정의 특성과 특징을 활용하기 위한 과정을 시작하였다. BCC는 에너지, 촉매, 구조적 분야에 대한 나노미립자 재료의 세계시장이 2005년에 8천7백8십만 달러(전체 예상 시장의 9.8%)로 예상하였고, 이 수치는 예상 되어진 기산동안 연평균 성장률 7.0%에 해당한다. 재료의 종류에 따른 분류 2000년 세계시장의 86%인 4억2천3백7십만 달러는 이산화 규소, 알루미나, 티타니아 그리고 특정 형태의 금속 나노입자가 차지한다. 산화세륨, 산화아연, 산화철과 간츤 주로 단결정 산화물인 다른 형태의 나노입자들은 나머지 14%, 6천8백8십만 달러에 다다른다. 2005년에 이산화 규소, 알루미나, 티타니아, 금속 나노입자의 시장 우위는 단지 미세하게 감소할 것으로 예상되어 진다. 이 재료들은 2005년에 7천5백만9십 달러에 이르러 83.4%의 시장 점유율을 유지할 것이다. 향후 5년간에 중요한 성장을 나타낼 재료들은 산화세륨, 지르코니아 그리고 다중요소 산화물들이 포함된다. 적용분야에 의한 나노입자 세계 시장. 2000년 전체 시장은 4억9천2백5십만 달러. 2005년 전체 시장은 9억1십만 달러로 예상된다. ()에너지, 촉매, 구조적 적용, ()생체의학, 약학, 미용 분야에 대한 적용, ()전자, 자기, 광전자광학적 적용 millions of dollars 62.5 97 333 667.5 144.8 87.8 재료의 형태에 따른 나노 입자의 세계시장 점유율. 2000년 전체 시장은 4억9천2백5십만 달러이고, 2005년 시장에는 9억1십만 달러에 이를 것으로 예상된다 2000 alumina 26.6% Others 14.0% titania 8.8% sillica 28.5% metals 26.6% 2005 metals 14.9% alumina 18.5% titania 6.2% Others 16.6% sillica 43.9%