비아글로벌 ‘광촉매기술 및 시장동향’보고서에서 추정, 제품시장은 2조5천억원에 이를듯 세계 광촉매시장 도입·발전기, 일본은 성장기 들어서, 광촉매시장 기술의 핵심역할 국내 광촉매 원료 시장규모가 오는 2010년 426억원에 이를 전망이다. 최근 (주)비아글로벌이 기술표준원에 보고한 ‘광촉매 기술 및 시장동향’ 최종보고서에 따르면 국내 광촉매 원료시장이 올해 120억원 규모에서 2005년 173억원으로 늘어나고 2010년에는 426억원으로 늘어날 것으로 전망됐다. 또한 광촉매 제품의 시장규모는 2010년에 최대 2조5천억원에 이를 것으로 예상됐다. 이같은 전망치는 국내 광촉매 원료 시장 성장률이 매년 20%에 이를 것이라는 추정과 제품 시장 규모의 경우 원료시장의 최대 60배에 이른다는 예측에 따른 것이라고 비아에서는 밝히고 있다. 이 보고서는 일본을 중심으로 광촉매의 기술 동향과 시장동향을 주로 다루었으며 광촉매 테크놀로지 로드맵을 제시했다.(보고서 요약문 참조) 또한 국내 광촉매 시장동향과 광촉매산업의 발전과제 등도 제시했다. 보고서에 따르면 전세계적으로 광촉매 시장은 제품의 라이프사이클 상 도입·발전기에 속하며 2005년경부터 본격적으로 시장이 형성될 것으로 전망됐다. 그러나 일본의 경우는 세계시장과 비교해 한단계 더 발전한 성장기에 접어들었으며 따라서 전세계 광촉매 원료와 제품시장, 기술수준을 살펴보는데 있어 일본시장이 핵심이라고 밝히며 일본의 경우 광촉매 시장을 매우 낙관적으로 보고있다고 전했다. 특히 일본 MRI의 경우에는 2005년 일본 광촉매관련 제품 시장규모를 1조1,22억엔으로 전망한다고 밝혔다. 그러나 국내시장의 경우는 일본과 달리 성형체를 제외한 분말과 분산체의 시장만이 형성되어 있고 2002년 기준으로 광촉매 원료시장은 10톤 정도로 일본의 470톤에 비해 매우 미비한 수준으로 보고 있다. 광촉매 기술 동향에서는 광촉매 관련 연구테마가 광촉매 고정화 기술, 금속이온도핑, 광촉매 신소재, 에너지 광원, 광촉매 코팅 기술중에서 광촉매 고정화 기술과 금속이온 도핑기술이 가장 큰 비중을 차지하는 것으로 나타났다고 한다. 또한 이산화티타늄을 대체할 수 있는 물질로 ABO3계 화합물인 SrTiO3계 화합물이 주목받고 있다고 밝혔다. 이밖에 최근 이산화티타늄에 반도체성 세라믹스인 SnO2, ZrO2, ZnO 등을 첨가하여 광촉매 기능을 개선하려는 연구도 이루어지고 있는 것으로 나타났다. 한편 이 보고서에는 국내 광촉매 제품 개발과 사업화를 위한 과제로 안정성 문제, 상세한 반응기구의 규명, 고정화 기술 개발의 필요성, 진보된 광촉매 소재 개발, 광촉매에 대한 표준화 등을 제시했다. 또한 광촉매 산업 발전을 위해 정부와 기업체의 연구기관 등이 체계적인 연구개발에 나서야 하며 중장기 과제를 수행하기 위한 민간차원의 구심점 역할을 할 수 있는 기관이 필요하다고 지적했다. 朴美善 기자 국내 광촉매 원료 시장 규모(BIA예측) (단위:억원, %) 연도 2002년 2003년 2005년 2007년 2010년 CAGR 규모 100 120 173 250 426 20 국내 광촉매 제품 시장 규모(BIA예측) (단위:억원, %) 연도 2002년 2003년 2005년 2007년 2010년 규모1 2,000 2,400 3,460 5,000 8,520 규모2 6,000 7,200 10,380 15,000 25,560 규모1 : 광촉매 원료 시장의 20배 규모2 : 광촉매 원료 시장의 60배 일본 이산화티탄늄 시장 규모 및 전망 (단위:천톤, %) 연도 2000년 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 CAGR 중량 708 720 733 746 760 775 793 1.91 자료 출처 : Global Industry Analysis, 「Titanium Dioxide Market Trend」, 2002년 요 약 문 Ⅰ. 제목 광촉매 기술 및 시장 동향 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 중요성 환경오염이 날로 심각해지면서 미국, 유럽, 일본 등의 선진국들은 유해물질의 포집과 처리방법에 관한 대처방안을 모색하고 있다. 이러한 대처방안 중 광촉매의 광분해 반응을 이용하는 방법이 대두되고 있는데, 1990년대 초에 일본의 TOTO가 광촉매 제품을 실용화한 이후 항균·살균, 초친수성 등의 특성을 이용한 다양한 응용제품들을 여러 국가에서 출시하고 있다. 그러나 국내의 경우 시장동향에 대한 정보의 부재로 인해 많은 기업들이 연구개발 및 사업화에 어려움을 겪고 있으며 국가의 지원 또한 미약하다. 이에 본 보고서에서는 광촉매 관련 시장 현황과 일본의 업체별 기술 현황, 사업화 추진 전략을 분석하여 국내 산·학·연의 연구개발 참여를 유도하고 광촉매 선도국인 일본의 기술 및 사업화 추진 전략에 대한 고찰을 통해 국내 업체들의 사업화를 촉진시키며 21세기 유망기술로 선정하여 광촉매 관련 산업의 활성화를 위한 정책 추진 방향 수립 시 기초 자료로 활용할 수 있도록 하는데 목적이 있다. Ⅲ. 조사 범위 및 방법 1. 조사범위 1) 조사대상 광촉매 원료 및 응용제품에 관한 각국의 특허와 저널, 보고서, 생산 업체, 전문가를 대상으로 하였다. 2) 표본수 - 특허 : 총 4,879건 - 저널 : 총 2,609건 - 관련기업 : 총 1370개사 3) 대상 국가 : 미국, 일본, 중국, 국내 4) 대상 기간 : 1990년~현재 2. 조사방법 광촉매와 관련된 일본, 중국, 국내 산업 동향과 업체별 사업화 추진 전략분석을 위한 기초적인 선행 연구 자료, 국내·외 연구기관 보고서, 신문, 인터넷 등을 통한 광촉매 관련 업체들의 자사 소개 자료, 국내 출장, 설문 및 방문 조사, 국내 광촉매 관련 전문가들과의 의견수렴을 토해 이루어졌다. 조사방법의 구체적인 내용은 다음과 같다. - 우선 기술 및 관련 업체의 기초 자료를 얻기 위해 국내·외 연구 문헌, 산업재산권, 신문 기사, 인터넷 등을 조사. - 일본 광촉매 현황 분석을 위해 일본 정부 간행물, YRI(Yano Research Institute), MRI(Mitsubishi Research Institute) 등의 보고서와 주요 업체들의 연구 보고서 등을 수집분석. - 국내 광촉매 현황 파악을 위해 설문 및 방문 조사 등의 방법을 통해 국내 업체들의 기술 및 사업화 전략 파악. Ⅳ. 광촉매 기술 및 시장 동향 결과 요약 1. 광촉매 기술 동향 1990년부터 2002년 까지 일본, 국내, 중국, 미국, 유럽의 광촉매 관련 특허는 4,879건으로 조사되었고 이 중 일본 특허가 90%를 차지하고 있다. 즉 광촉매 관련 특허 대부분이 일본 특허임을 알 수 있다. 일본 특허의 주요 출원인으로는 TOTO, Matsushita Electric Ind., Toshiba Lighting & Technology, Hitachi, Daikin Ind. 등 이 80건 이상의 특허를 보유하고 있다. 일본 광촉매 관련 특허의 구성으로는 용도(70%), 원료(20%), 기타(10%) 순으로 점유하고 있으며 용도 관련 특허의 구성으로는 환경관련(70%), 에너지 변환(10%), 화학합성(8%), 기타(12%)로 나타났다. 광촉매 기능관련 특허를 살펴보면 1990년 초반에는 광촉매의 산화·환원반응에 관한 특허가 주를 이루고 있고 중반에는 초친수성(방오)에 관한 특허가 대부분이고 최근에 특허에서는 표면개질/표면 성질유지 및 양친매성에 관한 특허가 주를 이루고 있다. 원료에 관련된 특허는 대부분 이산화티탄늄에 관한 특허이며 광촉매 반응이 발생하는 파장구역이 자외선 영역에서 가시광선 영역으로 반응구역이 넓어지는 경향을 보이고 있는데 이는 이산화티탄늄에 Ag, Pt, Pd와 같은 귀금속이나 Fe, Co, Ni 등의 금속을 도핑하거나 첨가하여 반응에너지를 변화시켜 광반응 특성을 향상시킴으로서 가능하게 되었다. 이산화티탄늄을 대체할 수 있는 새로운 물질로 ABO3 계 화합물인 SrTiO3 계 화합물이 있다. 이 화합물은 이산화티탄늄보다 표면반응성이 우수하고 반응하는 면적이 넓어서 차세대 광촉매로 주목 받고 있다. 광촉매 관련 연구테마 경향을 살펴보면 광촉매 고정화 기술, 금속 이온 도핑, 광촉매 신소재, 에너지 광원, 광촉매 코팅 기술 등으로 구분할 수 있는데 이 중 가장 큰 비중을 차지하는 연구는 광촉매 고정화 기술과 금속 이온 도핑기술이다. 광촉매 고정화 기술은 1990년 중반 이전에는 지지체 담지법, 바인더법, 전기영동법, 초임계 유체 코팅법이 연구되었고 1990년 중후반에는 Sol-Gel 코팅법, Sputtering, PVD(Physical Vapor Deposition;물리 증착법), CVD(Chemical Vapor Deposition;기상 증착법), 이온 교환법이 연구되고 있다. 광촉매 금속 도핑 소재에 대한 연구는 전체 연구의 37%를 점유하고 있으며 이 중 Sol-Gel 코팅법이 가장 많은 연구가 이루어지고 있다. 최근에는 이온 교환법과 MOCVD 방법에 의한 고정화 기술도 연구되어 지고 있다. 광촉매 금속 도핑 소재에 대한 연구는 주로 광촉매 기능 개선과 에너지 광원을 자외선에서 가시광선으로 파장영역을 확장하여 낮은 에너지 범위에서 광분해나 광산화/환원 반응 등의 기능을 이용할 수 있는 연구가 이루어지고 있다. 금속 도핑 소재는 귀금속을 이용한 연구가 이루어지다가 광촉매 표현 반응성 향상과 Band Gap을 줄이기 위해 전이 금속이나 알칼리 금속 이온을 도핑하다가 최근 내마모성과 내식성 등의 기계적 강도도 향상시키기 위해 금속 산화물을 첨가하는 연구가 이루어지고 있다. 최근 이산화티탄늄에 반도체성 세라믹스인 SnO2, ZrO2, ZnO 등을 첨가하여 광촉매 기능을 개선하려는 연구도 이루어지고 있다. 2. 광촉매 시장 동향 세계 광촉매 시장은 전 세계 기술의 85%를 차지하고 일본 광촉매 시장 규모와 성장성을 파악하므로 인해 세계 시장의 흐름을 파악할 수 있다. 세계 광촉매 시장의 구조는 이산화티탄늄 분체 등의 1차 원료 시장, 코팅재 등의 2차 원료 시장, 1·2차 재료를 이용한 제품시장으로 구성되어 있다. 일본의 대표업체를 살펴보면 1차 원료생산업체는 Ishihara Sangyo, 2차 원료·중간 원료·최종 제품을 생산하는 대표업체는 TOTO가 있다. 세계 이산화티탄늄 시장은 2000년에 394만톤, 2001년 403만톤, 2002년 412만톤에서 2005년에는 443만톤으로 2.51%의 복합연평균성장률(CAGR : Complicated Annual Growth Rate)으로 시장을 형성할 것으로 예상하고 있다. 2002년 세계 이산화티탄늄 시장의 지역별 점유율은 북미가 37%, 유럽이 31%, 아시아 28% 점유하고 있으며 이 같은 현상은 2005년까지 지속될 것으로 예상된다. 이산화티탄늄의 용도별 점유율은 2002년 기준으로 Paints & Coatings 가 52%, Plastics 19%, Paper & Pulp 16%, 기타 13%로 조사되었다. 2001년 기준 세계 산화티탄 주요제조업체는 Du Pont, Millennium Chemicals, Kerr-Mcgee, Huntsman Tioxide, Kronos, Ishihara Sangyo, Kemira 등으로 조사되었다. 광촉매용 산화티탄의 일본시장은 2000년 200톤, 2001년 240톤, 2002년 325톤으로 Ishihara Sangyo, Titan Kogyo, Tayca 등의 생산업체가 대부분 생산하는 것으로 나타났다. 일본 시장에서 광촉매 원료형태는 분말, 분산제, 성형체로 분류되고 시장점유율은 성형체 44%, 분말 34%, 분산제 22%를 차지하는 것으로 조사되었다. 일본내 광촉매용 이산화티탄늄의 2001년 주요 생산업체는 Ishihara Sangyo(120톤-49%), Tayca(50톤-21%), Sakai Chemical Ind.(40톤-17%)를 생산하는 것으로 나타났다. 광촉매 제품은 상당수가 코팅제를 도포하여 제조되기 때문에 분말형태보다는 코팅제 시장의 비중이 증가하고 있는 경향을 보이고 있으며 사용범위 역시 타일, 도기, 유리, 외벽, 필터, 섬유, 수처리 등의 다양한 분야에 활용될 것으로 예측된다. 3. 향후 해결 과제 현재 광촉매를 이용한 국내·외 광촉매 기술은 광효율이 매우 낮은 점과 광촉매의 효과에 소비자가 즉시 알기 어렵다는 단점을 가지고 있다. 따라서 광촉매 관련 산업의 활성화를 위해서 다음과 같은 몇 가지 문제점을 해결해야만 한다. 즉, 광촉매 반응 메카니즘에 대한 명확한 규명, 고정화 기술 및 가시광선 영역에서도 광촉매 효과가 있는 소재를 개발하여야 한다. 또한, 광촉매의 성능을 평가할 수 있는 신뢰성 있는 시험평가방법의 개발과 활성산소 등 소비자의 안정성에 관한 규정의 표준화 작업이 선결되어야 할 것으로 생각된다.