제품 유형별(이중층 커패시터, 의사 커패시터, 하이브리드 커패시터), 모듈 유형(10볼트 미만 모듈, 10볼트~25볼트 모듈, 25볼트~50볼트 모듈, 50볼트~100볼트 모듈, 100볼트 이상 모듈), 재료(활성탄, 카바이드 유래 탄소, 탄소 에어로젤 및 기타), 응용 분야(자동차, 산업, 에너지, 가전제품 및 항공우주 및 방위)), 지역별, 경쟁, 예측 및 기회별, 2028

미국 슈퍼커패시터 시장은 예측 기간 동안 좋은 속도로 성장할 것으로 예상됩니다. 재생 에너지 솔루션에 대한 수요 증가와 재생 에너지 발전 설비 증가로 시장이 활성화될 것입니다. 슈퍼커패시터(SC)는 울트라커패시터라고도 하며 일반 커패시터보다 전압 제한이 낮고 커패시턴스 값이 훨씬 높은 고용량 커패시터입니다. 전해 커패시터와 충전식 배터리의 격차를 메웁니다. 단위 부피 또는 질량당 전해 커패시터의 에너지 저장 용량이 10~100배이며 배터리보다 훨씬 빠르게 전하를 흡수하고 분배할 수 있으며 충전식 배터리보다 훨씬 더 많은 충전 및 방전 주기를 견딜 수 있습니다. 전기장의 영향 하에 전하 분리를 통해 두 평행판 사이에 전기 에너지를 저장하는 기존 커패시터와 달리, 슈퍼커패시터는 전극과 전해질 계면 사이의 전기 이중층에 전기 에너지를 저장합니다. 이는 계면으로부터 옹스트롬(A) 거리 내에 나타나는 반대 전하 이온의 흡착을 통해 전극과 전해질 계면에 끌리는 반대 전하 이온의 흡착을 통해 이루어집니다. 이러한 전극을 제조하는 데 고려되는 기본 소재는 매우 큰 표면적(1500~3000m2/g)을 가지고 있어 더 높은 비정전용량 값(1~1000F)과 높은 비전력을 달성할 수 있는 문을 열어줍니다.

시장 성장을 견인할 재생 에너지 솔루션에 대한 수요 증가

슈퍼커패시터 충전 및 방전은 피크 부하와 백업 전력을 유지하는 것 외에도 지속적인 작동에 필수적입니다. 여기에는 스마트 미터, 연기 감지기, 비디오 도어벨, 의료 기기를 포함한 산업용 배터리 구동 기기가 포함됩니다. 여러 공급업체가 이를 지원하기 위해 신제품을 출시하고 있습니다. 예를 들어, 2021년 11월, Texas Instruments(TI)는 최근 새로운 60nA 정지 전류(IQ) 양방향 벅/부스트 컨버터를 공개했습니다. 엔지니어는 일상적으로 사용되는 하이브리드 레이어 커패시터(HLC) 대신 TPS61094 벅/부스트 컨버터를 사용하여 배터리 수명을 최대 20%까지 늘릴 수 있습니다. 하이브리드 레이어 커패시터(HLC)는 초저 IQ를 제공하고 슈퍼커패시터 충전을 위한 벅 모드가 있습니다.

현재 슈퍼커패시터 기술을 기반으로 저렴하고 창의적인 솔루션을 만드는 데 대한 추가 조사가 진행 중입니다. 이는 탄소 기반 전극 생산 비용과 필수 구성 요소에 대한 의존도를 낮추고 현재 버전보다 비용 효율적이고 환경 친화적인 대안을 제공해야 할 필요성을 강조합니다. 예를 들어, 2021년에 Imperial College London과 University College London(UCL)의 과학자들은 최근 에너지 밀도가 더 높고 환경 친화적인 슈퍼커패시터용 전극 소재를 개발하여 고출력, 고속 충전 전기 자동차 기술의 시장 채택을 확대할 길을 열었습니다.

지구 자원을 보호하고 환경적 지속 가능성을 실천해야 할 책임이 커지면서 전국적으로 더 많은 태양광 및 풍력 에너지 설비가 건설되고 있습니다. 미국 행정부는 재생 에너지원의 구조를 강화하기 위해 지원 정책과 규제 프레임워크도 개발했습니다. 예를 들어, 미국은 같은 해에 29기가와트의 재생 에너지를 설치했는데, 이는 2019년보다 약 80% 증가한 수치이며, 여기에는 15기가와트의 태양광과 약 14기가와트의 풍력이 포함됩니다(국제 재생 에너지 기구(IRENA)의 2020년 3월 보고서 참조).

미국 내 현지 시장의 속도는 태양광 발전(PV) 기술의 확대된 사용과 저탄소 에너지로의 전환을 촉진하려는 야심찬 목표에 의해 가속화될 것으로 예상됩니다. 또한 여러 정부와 조직은 국가의 주요 발전 믹스에서 시간이 지남에 따라 태양광 PV 기술이 상당히 확장되었다고 지적했습니다. 예를 들어, 미국 에너지 정보국(EIA)은 태양광 PV 기술에서 생산된 총 발전량이 2018년의 8.5%에 비해 2019년 순 유틸리티 규모 재생 가능 자원의 약 9.6%를 차지했으며, 연간 878만 메가와트시(MWh)가 증가했다고 보고했습니다. 재생 에너지 시스템 시장은 지속 가능한 인프라 개발을 장려하기 위한 수익성 있는 정부 프로그램 채택을 포함한 이러한 이유에 의해 주도될 것으로 예상됩니다.

연료 전지 전기 자동차에 대한 수요 증가로 미국 슈퍼커패시터 시장 성장 확대

전국적으로 연료 전지 전기 자동차(FCEV) 사용을 늘리기 위해 미국은 수소 차량과 충전 시설에 대한 투자에 집중해 왔습니다. FCEV의 장기적 채택을 지원하기 위해 정부와 미국 에너지부(DoE)는 연구 개발 이니셔티브에 대규모 투자를 했습니다. 미국 에너지부는 2019년에 연료 전지 R&D 하위 프로그램에 약 3,000만 달러의 자금을 지원하여 미래의 비용, 성능 및 내구성 목표를 충족했습니다. 또한 여러 국가와 주에서 개인 및 기업 활동을 위한 상당한 규모의 수소 FCEV 차량을 만들고 구축하는 데 독립적으로 집중하고 있습니다. 예상되는 기간 동안 이러한 변수는 미국에서 제품 수요를 증가시킬 것으로 예상됩니다.

미국 슈퍼커패시터의 연장된 수명 주기 및 높은 에너지 밀도로 시장 가치 향상

슈퍼커패시터는 전압 제한이 적고 일반 커패시터보다 정전 용량이 높은 고용량 커패시터입니다. 새로운 에너지 저장 구성 요소인 이 커패시터는 더 넓은 온도 범위, 더 높은 전류 용량, 더 높은 효율, 더 긴 사이클 수명, 쉽게 관찰할 수 있는 충전 상태 및 더 넓은 전압 범위를 가지고 있습니다. 리튬 이온 배터리는 일반적으로 500~10,000회의 충전 주기를 거치는 반면, 슈퍼커패시터는 100,000~100만 회의 주기를 거치는 데 사용할 수 있습니다. 또한 기존 배터리보다 훨씬 더 넓은 온도 범위(-40°C~70°C)에서 작동할 수 있으며, 최대 연속 작동 전압보다 낮은 전압에서도 작동할 수 있습니다. 이로 인해 이러한 커패시터는 점점 더 많은 애플리케이션에 바람직한 전력 솔루션이 될 수 있으며, 이는 시장을 주도할 것으로 예상됩니다.

기존 배터리의 실행 가능한 대체품으로서 슈퍼커패시터 고려

슈퍼커패시터는 동일한 기능을 훨씬 더 느리게 수행하는 기존 배터리보다 더 빠르게 에너지를 충전하고 방출할 수 있습니다. 이러한 전극 및 전해질이 장착된 커패시터는 매우 많은 주기 동안 빠르게 충전 및 방전할 수 있어 다양한 애플리케이션에서 기존 배터리를 효과적으로 대체할 수 있습니다. 배출이 거의 없거나 전혀 없는 에너지 저장 기술을 사용하는 것이 환경 친화성이 중요해짐에 따라 소비자들 사이에서 점점 더 인기를 얻고 있습니다.

대형 기술 회사들이 온실 가스 배출을 최소화하기 위한 노력을 강화함에 따라 대체 에너지 기술 시장이 확대되고 있습니다. 슈퍼커패시터는 재충전 및 재활용이 가능하기 때문에 위험한 독성 폐기물을 생성할 가능성을 줄입니다. 따라서 기존 배터리에 대한 환경 친화적인 대안으로 볼 수 있습니다. 슈퍼커패시터는 아직 전통적인 배터리 기반 에너지 저장 시스템만큼 발전되지는 않았지만, 그래핀 기반 슈퍼커패시터의 최근 개발로 곧 이를 따라잡을 수도 있습니다.

성장을 촉진하기 위한 재생 에너지 생산 설비 증가

배터리와 기존 커패시터에 비해 슈퍼커패시터는 더 나은 전력과 에너지 밀도를 제공할 수 있는 에너지 저장 시스템 분야의 새로운 기술입니다. 이러한 배터리는 대용량 충전 및 방전 전류, 매우 높은 효율성, 더 넓은 온도 범위와 같은 이점 때문에 재생 에너지 생산에 바람직한 전원이 될 것입니다.

재생 에너지 포트폴리오 기준(RPS)은 미국 주의회의회(NCSL)에서 국내 에너지 생산을 촉진하고, 에너지원을 다양화하고, 미국의 경제 성장을 촉진하기 위해 개발되었습니다. 1단계 유틸리티는 새로운 법률에 따라 2025년까지 14%, 2030년까지 30%, 2040년까지 65%, 2050년까지 100%의 재생 에너지 목표를 충족해야 합니다. 2단계 유틸리티의 경우 가속화된 재생 에너지 목표는 2025년까지 26%, 2030년까지 41%, 2045년까지 100%입니다. 이러한 정부 법률의 결과로 재생 에너지 시장은 예측 기간 내내 발전할 것으로 예상됩니다.

최근 개발

• Kyocera AXA는 2022년 8월에 전류 서지 배터리를 줄이기 위해 파우치 스타일 슈퍼커패시터 라인을 공개했습니다. 이러한 커패시터는 시스템 전원 백업 장치로 독립적으로 사용할 수 있으며, 때로는 배터리를 대체하거나 1차 또는 2차 배터리와 함께 사용할 수 있습니다.
• 2022년 5월 CAP-XX Limited와 Iconic Industries 간에 합작 투자가 설립되었습니다. 이 회사는 슈퍼커패시터 및 기타 에너지 저장 장치에 사용되는 환원된 그래핀 산화물(rGO)의 상용화를 담당합니다. 합작 투자를 대신하여 CAP-XX는 rGO를 사용하여 CAP-XX라는 이름으로 슈퍼커패시터 및 기타 에너지 저장 장치를 생산하고 판매합니다.
• 슈퍼커패시터와 센서는 최신 트램에 사용되었으며 2021년 2월에 PK TS Vityaz 트램이 인도되었습니다. 이 시리즈의 최신 트램인 이 트램의 슈퍼커패시터는 에너지 절약과 전력 수요 감소에 도움이 됩니다.

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시장 세분화

미국 슈퍼커패시터 시장은 제품 유형, 모듈 유형, 서비스, 소재 및 응용 분야로 구분됩니다. 제품 유형을 기준으로 시장은 이중층 커패시터, 의사 커패시터 및 하이브리드 커패시터로 구분됩니다. 모듈 유형에 따라 시장은 10볼트 미만 모듈, 10볼트~25볼트 모듈, 25볼트~50볼트 모듈, 50볼트~100볼트 모듈, 100볼트 이상 모듈로 구분됩니다. 재료에 따라 시장은 활성탄, 카바이드 유도 탄소, 탄소 에어로젤 및 기타로 구분됩니다. 응용 프로그램을 기준으로 시장은 자동차, 산업, 에너지, 가전제품, 항공우주 및 방위로 구분됩니다.

시장 참여자

미국 슈퍼커패시터 시장의 주요 시장 참여자는 Eaton Corporation plc, Maxwell Technologies Inc., TOKIN Corporation, Panasonic Corporation of North America, Loxus Inc., AVX Corporation, ADA TECHNOLOGIES, Tesla, Inc.입니다.