시장 개요

글로벌 나노스케일 화학 및 재료 시장은 2023년에 6억 8,034만 달러로 평가되었으며, 2029년까지 7.24%의 CAGR로 예측 기간 동안 꾸준한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 나노스케일 재료는 100나노미터보다 작은 치수를 특징으로 하는 다양한 물질 그룹을 포함하며, 고유한 광학적, 자기적 또는 전기적 특성을 나타냅니다. 환경 환경에서 발견되는 초미립자 물질이 그 예입니다. 제조업체는 크기, 모양, 구성 및 표면 특성을 제어하여 나노스케일 재료를 사용자 정의하여 다양한 응용 분야에 맞춤형 기능을 제공할 수 있습니다. 높은 표면적 대 부피 비율과 양자 효과로 인해 나노소재는 종종 대규모 동등물에 비해 향상된 기계적 강도, 촉매 활성, 전도도 및 광학적 특성을 보입니다.

전자 분야에서 나노스케일 소재는 향상된 전도도, 향상된 열적 특성 및 소형화를 용이하게 하는 능력으로 평가됩니다. 나노스케일 트랜지스터, 메모리 장치 및 전도성 코팅과 같은 응용 분야에 사용됩니다. 의료 분야에서 나노스케일 소재는 약물 전달 시스템, 진단 및 의료 기기에 사용되어 정확한 타겟팅, 향상된 생체 이용률 및 향상된 치료 결과를 제공합니다.

나노스케일 소재는 에너지 기술을 크게 향상시켜 저장(배터리, 커패시터) 및 변환(태양 전지, 연료 전지)을 모두 개선합니다. 이러한 응용 분야에서 효율성을 높이고 무게를 줄이며 내구성을 향상시키는 데 기여합니다. 환경 분야에서 나노여과 막을 사용한 수처리, 나노입자 기반 필터를 사용한 공기 정화 및 오염 물질 분해를 위한 나노입자 촉매를 사용한 치료 기술에서 중요한 역할을 합니다. 또한 나노스케일 소재는 화장품, 섬유, 자체 세척 표면용 코팅, 긁힘 방지 화면과 같은 전자 제품과 같은 산업에 필수적입니다.

유망한 잠재력에도 불구하고 나노스케일 소재는 안전, 환경 영향 및 규제 고려 사항과 관련된 과제를 제시합니다. 연구가 진행되고 응용 분야가 확대됨에 따라 나노스케일 소재는 미래에 기술, 의료 및 지속 가능성을 형성하는 데 점점 더 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

주요 시장 동인

전기 자동차에 대한 수요 증가

나노스케일 화학 물질 및 소재 채택을 촉진하는 자동차 산업의 확장은 혁신, 효율성 및 지속 가능성에 대한 헌신을 강조합니다. 자동차 제조업체는 연료 효율을 높이고 배출량을 줄이기 위해 차량 무게를 줄이는 것을 점점 더 우선시하고 있습니다. 탄소 나노튜브, 그래핀 및 나노구조 금속과 같은 나노소재는 우수한 강도 대 중량 비율을 제공하여 안전이나 성능을 손상시키지 않고 가벼운 구성 요소를 만들 수 있습니다. 예를 들어, BMW의 i3 전기차는 나노스케일 소재로 강화된 CFRP 차체 패널을 광범위하게 통합하여 전체 차량 무게를 크게 줄였습니다.

첨단 소재는 또한 나노소재 기반 윤활제 및 코팅을 통해 마찰 손실을 줄여 엔진 성능을 최적화하여 연료 효율을 높이고 서비스 수명을 연장합니다. 자동차 전자 장치 및 센서에 나노스케일 소재를 통합하면 자율 주행, 운전자 지원 및 연결성을 위한 스마트 시스템 개발을 용이하게 하여 센서 소형화, 감도 및 응답성을 향상시킵니다.

글로벌 배출 규제는 자동차 촉매에서 나노기술 도입을 촉진하고 있으며, 나노스케일 촉매는 배기 가스 처리 시스템의 효율성을 개선하여 질소 산화물(NOx) 및 입자상 물질과 같은 오염 물질의 배출을 줄입니다.

또한 배터리 기술의 발전은 양극의 실리콘 나노입자 또는 나노구조의 음극 소재와 같은 나노소재를 활용하여 에너지 밀도, 충전-방전 속도 및 사이클 수명을 향상시킵니다. 배터리 성능이 향상되면서 주행 범위가 늘어나고 충전 시간도 단축되어 전기 자동차(EV)의 채택이 더욱 확대될 것입니다. 예를 들어, 메르세데스-벤츠는 2024년부터 EQG 모델에 실리콘 애노드 배터리를 채택하여 충전 범위를 20% 늘릴 계획입니다.

IBEF에 따르면, 글로벌 EV 시장은 2021년에 약 2,500억 달러 규모였으며, 2028년까지 5배 성장하여 1조 3,180억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 2024년 4월 한 달 동안만 승용차, 3륜차, 2륜차, 4륜차의 글로벌 생산량은 총 2,358,041대에 달했습니다.

자동차 산업이 혁신을 계속함에 따라 나노기술은 보다 지속 가능하고 기술적으로 진보된 차량을 향한 이동성의 미래를 형성하는 데 중추적인 역할을 합니다.

전자 부문의 성장

소비자용 전자 부문의 확장은 나노스케일 화학 물질 및 재료에 대한 수요 증가의 주요 원동력입니다. 이러한 성장은 혁신을 촉진하고, 기기 기능을 향상시키며, 전 세계 기술에 정통한 소비자의 변화하는 선호도에 부합합니다. 제조업체는 지속적으로 기기를 소형화하고, 무게를 줄이고, 전력을 증가시키기 위해 노력하고 있으며, 이는 향상된 전도성, 향상된 열 관리 및 더 큰 내구성과 같은 우수한 성능 특성을 가진 더 작은 구성 요소를 개발할 수 있는 나노스케일 소재를 통해 용이해졌습니다.

이에 대한 한 가지 예는 QLED 및 OLED와 같은 디스플레이 기술에서 양자점과 같은 나노스케일 소재를 채택한 것입니다. 이러한 기술적 진보는 광범위한 소비자 전자 기기에 통합을 촉진하여 생생하고 에너지 효율적인 화면에 대한 소비자의 기대를 충족시킵니다.

2023년 Canon은 FPA-1200NZ2C 나노 임프린트 리소그래피(NIL) 반도체 장비를 출시하여 나노기술이 반도체 제조에 어떻게 혁명을 일으키는지 보여주었습니다. 이 장비는 단일 임프린트로 복잡한 2D 또는 3D 회로 패턴을 생성할 수 있어 잠재적으로 2nm 칩 이상을 생산하는 길을 열 수 있습니다.

스마트워치 및 피트니스 추적기와 같은 웨어러블 기기의 인기가 높아짐에 따라 유연하고 가볍고 내구성 있는 소재에 대한 필요성이 강조되었습니다. 나노소재는 웨어러블 기술의 기능과 편안함에 필수적인 센서, 전도성 섬유 및 유연한 전자 제품과 같은 구성 요소를 개발하는 데 필수적입니다.

사물 인터넷(IoT) 기기가 확산됨에 따라 소형이면서도 강력한 센서, 액추에이터 및 통신 모듈에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 나노스케일 소재는 IoT 기능을 일상 사물에 통합하여 상호 연결된 기기의 확장을 촉진하고 기능을 증강합니다. 이러한 추세를 보여주는 산업 사례는 2023년 Arduino와 Espressif가 협력하여 Nano ESP32 Dev Board를 출시한 것입니다. 디스플레이, 반도체 제조, 웨어러블 기술, IoT 기기 전반에 걸쳐 나노스케일 소재는 기술 혁신을 진전시키고 더욱 효율적이고 유능한 전자 기기에 대한 소비자의 변화하는 기대를 충족하는 데 중요한 역할을 합니다.

주요 시장 과제

생산 비용 및 확장

나노스케일 화학 물질 및 소재 시장은 생산 비용 및 확장과 관련된 상당한 과제에 직면합니다. 나노스케일 소재를 제조하려면 종종 특수 장비와 공정이 필요한데, 이는 조달 및 유지 관리 비용이 많이 듭니다. 초기 투자와 지속적인 운영 비용은 특히 소규모 회사와 스타트업에게 부담스러울 수 있습니다.

합성 및 정제 공정의 복잡성은 운영 비용을 더욱 높여 양자점과 같은 품목의 대량 생산을 경제적으로 어렵게 만듭니다. 규모의 경제를 달성하려면 입자 크기, 모양 및 순도 요구 사항에 대한 정밀한 제어가 필요하기 때문에 추가적인 장애물이 발생하는데, 이는 대량 생산에서는 일관되게 충족하기 어렵습니다. 이를 위해서는 배치 전체에서 균일성과 품질을 보장하기 위한 고급 공정 엔지니어링 및 최적화가 필요합니다.

탄소 나노튜브와 같은 재료의 생산을 확대하는 데는 직경, 길이 및 순도와 같은 일관된 매개변수를 유지하는 것이 대량 생산에서 점점 더 복잡해짐에 따라 특정 과제가 있습니다. 공정 최적화 및 고급 제조 기술은 재료 성능을 유지하면서 규모의 경제를 달성하는 데 매우 중요합니다.

그래핀의 뛰어난 특성에도 불구하고 생산에는 여전히 비용이 많이 듭니다. 화학 기상 증착(CVD) 또는 흑연 박리와 같은 기술에는 값비싼 장비가 필요하고 증착 조건에 대한 세심한 제어가 필요합니다. 이러한 요인은 그래핀과 관련된 높은 생산 비용에 기여합니다. 원자재 가격, 규제 요건 및 수요 변동의 불확실성을 관리하면 비용 관리가 더욱 복잡해지고 강력한 위험 완화 전략이 필요합니다.

규제 문제

나노물질은 대규모 대응 물질과는 다른 특성을 보일 수 있으며, 잠재적으로 인간의 건강과 환경에 위험을 초래할 수 있습니다. 규제 기관은 적절한 테스트와 규제를 통해 이러한 위험을 이해하고 해결하는 데 중점을 두고 있습니다. 그러나 나노물질의 물리화학적 특성, 환경적 거동 및 독성학적 효과에 대한 불확실성은 여전히 존재합니다. 테스트는 종종 제품 개발 단계 초기에 수행되며 최종 제품은 다르게 거동할 수 있습니다. 나노물질은 위험 평가에 대한 새로운 접근 방식이 필요한 고유한 특성을 가지고 있습니다. 규제 기관은 장기적 영향에 대한 데이터가 제한되어 이러한 위험을 평가하는 데 어려움을 겪습니다. 유럽 연합(EU)에서 나노 안전을 위한 점점 더 중요한 전략은 설계 시 안전이라는 개념으로, 생산에서 폐기 또는 재활용에 이르기까지 수명 주기 전반에 걸쳐 나노물질 기반 제품의 안전을 보장합니다. 원래 EU NANoREG 플래그십 프로젝트에서 개발된 이 개념은 산업 혁신에서 안전 설계의 확립된 원칙과 일치합니다.

캐나다 보건부, 캐나다 환경 및 기후 변화부, 캐나다 농업 및 농식품부, 캐나다 식품 검사 기관과 같은 여러 캐나다 부처와 기관은 나노 플라스틱의 위험성 평가를 실시합니다. 규제 초점에는 위험 완화, 시중에 나와 있는 나노물질이 포함된 제품 목록 작성, 특정 나노물질의 생물학적 영향 평가가 포함됩니다. 나노물질에 대한 규제 프레임워크는 전 세계 국가와 지역마다 상당히 다릅니다. 국제적 조화가 부족하면 시장 진입에 장벽이 생기고 국제적으로 운영되는 기업의 규정 준수 비용이 증가합니다. 나노기술의 급속한 발전은 종종 기존 규제 프레임워크를 능가하여 제조업체와 투자자에게 불확실성을 초래합니다. 모호한 가이드라인으로 인해 더욱 심화된 이러한 불확실성은 혁신을 방해하고 시장 성장을 저해할 수 있습니다.

주요 시장 동향

환경 정화에서의 사용 증가

환경 정화에서 나노스케일 화학 물질과 재료의 채택은 환경 오염에 대처하고 천연 자원을 보존하기 위한 보다 효과적이고 지속 가능하며 기술적으로 진보된 방법을 향한 글로벌 전환을 반영합니다. 나노소재는 다재다능하여 토양, 지하수, 퇴적물, 폐수와 같은 다양한 환경적 맥락에 적용되어 다양한 오염 문제에 대한 유연한 솔루션을 제공합니다. 이러한 추세는 전 세계적으로 점점 더 엄격해지는 규제 기준에 의해 촉진되어 산업이 나노기술과 같은 혁신적인 기술을 향해 더 깨끗하고 안전한 정화 관행을 달성하도록 촉진합니다.

예를 들어, ASUS는 2024년에 통합 나노이온 공기 정화 기술을 갖춘 VU 시리즈 모니터를 출시했습니다. 이러한 발전은 입자를 제거하고 바이러스 및 박테리아와 같은 병원균을 억제하여 공기 질을 개선할 뿐만 아니라 할로겐이 없는 PCB 보드 및 85% 재활용 플라스틱으로 만든 케이스와 같은 지속 가능한 요소를 통합합니다. 이러한 모니터는 나노기술이 환경적 이점이 있는 일상 제품을 개선하는 데 어떻게 활용되는지 보여줍니다.

뉴델리에 본사를 둔 Amida Cleantech는 선구적인 필터 없는 공기 정화 시스템을 개발했습니다. 2023년에 미국 특허 승인이 임박한 이 기술은 대규모 실외, 반실외 및 실내 환경을 대상으로 합니다. 이는 전 세계 특허 출원 및 Journal of Sol-Gel Science and Technology와 같은 과학 저널에 게재된 내용에서 알 수 있듯이 공기 질 개선을 위한 확장 가능한 솔루션을 만드는 데 나노기술의 중요성을 강조합니다.

또 다른 획기적인 발견으로, 인도 과학 연구소(IISc)의 재료 연구 센터(MRC) 과학자들은 햇빛에 노출되면 산업 폐수에서 독성 화학 물질을 분해할 수 있는 새로운 효소 모방체를 개발했습니다. 이 혁신은 효율적인 오염 물질 제거를 통해 환경 지속 가능성을 강화하는 첨단 소재를 개발하는 데 있어 나노기술의 역할을 보여줍니다.

이란이 2024년에 식수 처리를 위한 세계 최대의 오존 반응기를 만든 것은 대규모로 나노기술을 적용한 사례입니다. 이 반응기는 오존 나노버블을 생성하여 나노소재가 최첨단 정수 및 환경 보호 기술을 개발하는 데 어떻게 중요한 역할을 할 수 있는지 보여줍니다.

이러한 사례는 나노기술 연구 및 개발의 지속적인 발전을 강조하며 전 세계적으로 환경 개선 전략을 발전시키는 데 있어 나노기술이 차지하는 중요한 역할을 강조합니다. 연구가 진행됨에 따라 나노소재는 계속 발전하여 환경 문제를 해결하는 데 더욱 큰 효능, 안정성 및 안전성을 약속하고 다양한 산업에 걸쳐 광범위하게 채택되고 있습니다.

세그먼트별 통찰력

유형 통찰력

유형을 기준으로 나노입자는 2023년 나노스케일 화학 물질 및 재료의 글로벌 시장에서 지배적인 세그먼트로 부상했습니다.

최종 사용자 통찰력

최종 사용자를 기준으로 헬스케어 및 제약 세그먼트는 2023년 나노스케일 화학 물질 및 재료의 글로벌 시장에서 지배적인 세그먼트로 부상했습니다. 이는 획기적인 나노기술 솔루션을 통해 치료 결과, 진단 정확성 및 전반적인 환자 치료를 크게 향상시킬 수 있는 능력에 기인합니다.

지역별 통찰력

지역을 기준으로 아시아 태평양은 예측 기간 동안 나노스케일 화학 물질 및 재료의 글로벌 시장에서 가장 빠르게 성장하는 지역으로 부상했습니다. 이러한 성장은 역동적인 경제 확장, 기술에 대한 상당한 투자, 아시아 태평양 지역의 지원 정부 정책에 기인할 수 있습니다. 중국, 인도, 한국과 같은 국가는 급속한 산업화를 경험하고 있으며, 이는 나노스케일 화학 물질 및 재료를 포함한 첨단 소재 및 기술에 대한 수요를 촉진합니다. 중국과 인도의 중산층 인구 증가와 가처분 소득 증가는 나노기술 기반 제품에 대한 소비자 수요를 촉진하여 시장 성장을 더욱 자극하고 있습니다. 아시아 태평양 전역의 정부는 시장 확장에 유리한 환경을 조성하는 인도의 나노 과학 및 기술 미션(나노 미션)과 같은 자금 지원 이니셔티브와 지원 정책을 통해 나노기술을 적극적으로 홍보합니다. 2024년 Huawei는 Semiconductor Manufacturing International Corp(SMIC)에서 제조한 새로운 7나노미터 HiSilicon 칩을 탑재한 Pura 70 스마트폰을 출시하여 나노기술 도입의 진전을 보여주었습니다. 또한 NY CREATES와 한국의 National Nano Fab Center 간의 협력 노력은 공동 반도체 연구, 기술 서비스 및 인력 개발을 위한 공유 허브를 구축하여 두 국가의 첨단 생태계를 강화하는 것을 목표로 합니다. Fawoo Nanotech Co.는 물에서 나노 버블이라고 알려진 초미세 버블을 만들고 상용화할 수 있는 전 세계 유일의 회사로 두각을 나타내며, 가스 흡수 및 수처리 응용 분야에 대한 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 개발은 나노스케일 화학 물질 및 재료 시장에서 성장과 혁신을 주도하는 학계, 산업 및 정부 간의 파트너십을 강조합니다.

최근 개발

• 2023년, 한국의 LG Chem은 일본의 Mitsubishi Motors에 탄소 나노튜브(CNT)로 채워진 엔지니어링 플라스틱 컴파운드인 Lucon TX5007을 공급하기 시작했습니다. 이러한 소재는 Mitsubishi의 RVR, Delica D5 및 Outlander 모델의 사출 성형 프런트 펜더에 사용됩니다. CNT로 채워진 폴리페닐렌 에테르(mPPE)와 폴리아미드(PA66) 합금인 Lucon TX5007의 전기 전도성 덕분에 펜더를 분말 코팅할 수 있습니다.
• 2024년, 캘거리에 본사를 둔 클린테크 스타트업인 Carbonova는 온실 가스(GHG) 배출물을 일상 제품에 사용되는 탄소 나노섬유로 전환하는 것을 목표로 600만 달러 규모의 펀딩 라운드를 완료했습니다. 미래 자본에 대한 단순 계약을 통해 조달된 이 자금 조달은 한국의 화학 및 섬유 제조업체인 코오롱인더스트리가 주도했으며, 클린테크 투자를 전문으로 하는 벤처 기업인 오타와의 Natural Gas Innovation Fund Capital이 참여했습니다.
• 2024년 5월, 배터리 나노소재를 전문으로 하는 대만 제조업체인 SiAT는 Taiwan CS Aluminum Corporation(CSAC)과 협력하여 탄소 나노튜브(CNT)로 코팅된 알루미늄 호일을 출시했습니다. 이 혁신은 충전 속도를 높이고 리튬 이온 배터리, 나트륨 배터리 및 슈퍼커패시터의 수명을 연장하는 것을 목표로 합니다.

주요 시장 참여자

• American Elements
• Quantum Materials Corporation
• Evonik Industries AG
• Strem Chemicals, Inc.
• SkySpring Nanomaterials, Inc.
• Nanoshel LLC
• Arkema
• BASF SE
• US Research Nanomaterials, Inc.
• Advanced Nano Products Co Ltd