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정부는 기후·환경 이슈 해결을 위해 유엔 지속가능 발전목표 채택, 파리협정 체결, 살생물제법 제정 등 국내외적으로 다양한 노력을 기울이고 있다. 그러나 저성장의 장기화, 인구 감소와 고령화, 양극화 속에서 기후·환경 리스크 확산이 우려되고 있다. 최근 들어 미세먼지 등의 대기오염이 우리의 안전과 건강을 위협하는 중요한 환경 문제로 부각되고, 또한 해마다 더욱 심각해지는 물 부족 현상 및 수질오염으로 인해서 수처리 산업을 통한 물 확보의 필요성이 제기되면서 이에 대한 타결책으로 고기능성 분리막 기술에 대한 관심이 집중되고 있다. 물산업 조사기관인 GWI에 따르면 세계 수처리 시장규모는 2017년 840조원 규모에서 2020년 940조원 수준으로 커질 전망이다. 해외 하·폐수 시장규모는 나날이 커지고 있으며, 특히 동남아의 물사업 시장은 약 10% 내외의 꾸준한 성장세가 지속되고 있는 상황이다.

한편, 올해 4월 정부는 차세대 이차전지 핵심기술 개발과 상용화 기술개발(R&D) 사업을 추진한다고 발표했다. 이차전지는 올해 1분기 전기차 배터리용 리튬이온전지 수요 증가에 힘입어 수출이 전년 동기대비 약 12% 증가했고 글로벌 전기차 시장은 2018년에 450만대에서 2025년이면 2,200만대 규모로 늘어날 것으로 전망돼 차세대 신성장동력 사업으로 꼽히고 있다. 또한 세계 이온교환막 연료전지 시장은 2024년 15조원에 달할 전망이며, 바인더와 분리막 시장은 이 가운데 10%가 될 것으로 예상되고 있다. 그동안 차세대 연료전지 핵심소재를 일본 도쿠야마, 독일 푸마테크로부터 전량 수입에 의존해 왔지만 한국화학연구원이 이를 국산화하는데 성공하였다. 상당한 수입 대체효과는 물론이고 일본의 전략무기화에 대응할 수 있는 토대도 마련되었다. 

이에 본원 R&D정보센터에서는 대기오염/수처리 및 이차·연료·태양전지(에너지) 시장에 주목, 다양한 산업분야에서 적용 중인 멤브레인 분리막 산업의 국내외 개발동향을 총체적으로 다룬 「환경/에너지 소재산업 최신 동향분석 -대기·수질분리막/이차·연료·태양전지-」 를 발간하였다. 본서 제1편에서는 대기/수질 환경 분야에 적용 가능한 분리막/환경소재 개발동향을 수록하였으며, 제2편에서는 이차전지·연료전지·태양전지의 멤브레인/전지소재 개발동향과 시장전망을 다루었다. 아무쪼록 본서가 학계·연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다. 

Ⅰ편 환경분야 분리막소재 동향 

제 1장 기체 분리막/대기환경 소재산업 주요동향

1. 분리막 소재분야 주요동향

1) 분리막 소재

(1) 분리막 소재 필요성

(2) 관점별 범위

가. 제품분류 관점

A) PES(Polyethersulfone)

B) PVDF(Polyvinylidene fluoride) 

C) PTFE(Polytetrafluoroethylene) 

D) PA(Polyamide)

E) CA(Cellulose acetate)

F) PAN(Polyacrylonitrile)

G) PP(Polypropylene)

H) PE(Polyethylene)

I) PS(Polysulfone)

J) PVA(Polyvinylalcohol)

K) Ceramic

나. 공급망 관점

A) MF 분리막 공정

B) UF 분리막 공정

C) NF 분리막 공정

D) RO 분리막 공정

2) 기술 환경

(1) 기술개발 트렌드

가. 신규 분리막 소재 개발에 대한 필요성 증대

나. 이차전지 분리막 개발에 대한 필요성 증대

(2) 주요업체별 기술개발동향

가. 해외 업체동향

나. 국내 업체동향

(3) 기술인프라 현황

(4) 중소기업 경쟁력

3) 특허 분석

(1) 연도별 출원동향

(2) 국가별 출원현황

(3) 주요 출원인 분석

(4) 국내 출원인 동향

4) 산업 환경

(1) 산업 특징

(2) 산업 구조

(3) 경쟁 환경

(4) 전후방산업 환경

5) 시장 동향

(1) 세계 시장

(2) 국내 시장

(3) PTFE 멤브레인 시장동향

가. PTFE 멤브레인 산업

나. PTFE 멤브레인의 활용 시장 범위

다. 분야별 시장 동향

라. 기업 동향

2. 기체분리용 분리막 기술개발 동향

1) 이산화탄소 분리막 기술동향

(1) 고분자 분리막

가. 고분자 분리막 투과 메커니즘

(2) 고분자 소재 분리막의 연구 동향

(3) 그래핀 기반 분리막

가. 그래핀 기반 분리막 투과 메커니즘

나. 그래핀 기반 소재 분리막의 연구 동향

(4) 이온성 액체 분리막

(5) 혼합 기질막

(6) 이산화탄소 포집용 초박형 액체 효소(enzymatic liquid) 분리막

2) 혼합매질 분리막 개발 동향

(1) 혼합매질 분리막 제조

(2) 혼합매질 분리막에 영향을 미치는 요소

(3) 금속 유기 구조체 기반의 혼합매질 분리막

3) 접촉분리막(membrane contactor) 개발 동향

(1) 접촉분리막 소재 및 특성

(2) 접촉분리막 용 흡수제

(3) 접촉분리막 모듈

(4) 접촉분리막 운전 조건

(5) 접촉분리막 공정 개발 현황

(6) 향후 전망

4) 그래핀 기반 기체 분리막의 연구동향 및 전망

(1) 그래핀 소재의 특성과 분리막 분야로의 활용

가. 그래핀 소재의 특성

나. 그래핀 소재의 분리막 분야로의 활용

(2) 산화 그래핀소재의 특성과 분리막 분야로의 활용

가. 산화 그래핀 소재의 특성

나. 산화 그래핀 소재의 분리막 분야로의 활용

(3) 산화 그래핀 박막 복합막

5) 산화그래핀 기반 나노여과막의 최신 연구동향

(1) 산화그래핀 기반 나노여과막의 구조 및 원리

(2) 물 투과에 영향을 주는 요소들

가. 산화 그래핀 표면의 산소 기능기

나. 산화 그래핀 종횡비 및 기공구조

다. 다공성 지지체 구조 및 산화 그래핀 층간구조

라. 산화 그래핀 기반 나노복합구조체

(3) 산화 그래핀 박막의 안정성

(4) 대면적 분리막 제작방법

6) 촉진수송 및 기체분리막 응용

(1) 촉진수송 분리막

가. 이동상 운반체를 가지는 촉진수송 분리막

나. 준이동상 운반체를 가지는 촉진수송 분리막

다. 고정상 운반체를 가지는 촉진수송 분리막

라. π-착체를 통한 촉진수송

(2) 기체 분리 성능

가. 이산화탄소 촉진수송 분리막

나. 올레핀 촉진수송 분리막

다. 산소 촉진수송 분리막

3. 대기환경을 위한 소재개발 주요동향

1) 대기오염물질 저감 소재기술

(1) 연구개발 동향

가. 질소산화물 저감기술 국내동향

나. 질소산화물 저감기술 해외동향

A) 미국

B) 일본

C) 유럽

다. 여과집진 소재 국내 동향

라. 여과집진 소재 해외 동향

A) 미국

B) 일본

C) 유럽

(2) 산업 및 시장동향

가. 국내 시장규모 및 전망

나. 해외 시장규모 및 전망

2) 휘발성 유기화합물 및 병원체 제거 소재기술

(1) 연구개발 동향

가. 병원체 제거 기술 국내 동향

나. 병원체 제거 기술 해외 동향

A) 미국

B) 일본

C) 유럽

D) 중국

다. VOCs 제거 기술 국내 동향

라. VOCs 제거 기술 해외 동향

(2) 산업 및 시장동향

가. 국내 시장규모 및 전망

나. 해외 시장규모 및 전망

(3) 기업 현황

가. 국내

나. 해외

3) 악취저감 소재기술

(1) 연구개발 동향

가. 흡착제 국내동향

나. 흡착제 해외동향

A) 미국

B) 일본

C) 유럽

다. 촉매 국내동향

라. 촉매 해외동향

A) 미국

B) 일본

C) 유럽

(2) 산업 및 시장동향

가. 국내 시장규모 및 전망

나. 해외 시장규모 및 전망

제 2장 수처리/담수화 분리막 소재산업 주요동향

1. 나노 소재 기술 융합 수처리 기술동향

1) 최근 수처리의 중심 기술

(1) 분리막 여과(membrane filtration technology)

(2) 난분해성 물질의 고효율 처리를 위한 산화, 흡착 공정 필요성 증가

2) 나노 소재 기술과 수처리 기술과의 융합 사례

(1) 사업 전략

(2) ‘합성(공급) 가능한 양’ vs ‘필요한 양’

(3) 나노 촉매 및 나노 흡착제 중심의 수처리 기술 개발

(4) 1단계 원천 기술 개발

가. Nano rod 형태의 그래핀 옥사이드 기반의 광촉매 개발

나. TiO₂ 기반의 층상 구조 형태 나노 입자 합성

다. Nano Gold Rod를 이용한 고효율 산화/소독 기술 개발

라. 폐기고분자전구체에 nano pore형성 및 표면개질을 통한 중금속 선택적흡착 및 회수기술

마. TiO₂ 입자 효율 향상을 위한 나노기술 적용 및 신종 TiO₂(Black TiO₂) 입자 합성

바. 나노 입자 수계 환경 유출에 의한 위해성 최소화를 위한 기술개발

사. 나노 소재 기반 수처리 공정 개발 기술

2. 수처리용 분리막 소재기술 동향

1) 고분자 분리막 소재 연구개발 동향

(1) MF 분리막 고분자 소재 기술 동향

(2) UF 분리막 소재 기술 동향

(3) NF 및 RO 분리막 소재 기술 동향

(4) 업체별 제품 개발동향

가. MF(microfiltration) 분리막

나. UF(Ultrafiltration) 분리막

다. NF(Nanofiltration) 분리막 및 RO(reverse osmosis) 분리막

(5) 국가별 연구개발 동향

가. 정밀여과 및 한외여과 분리막

A) 국내

B) 해외

나. 나노여과 및 역삼투 분리막

A) 국내

B) 해외

(6) 국내외 선도 연구기관

(7) 시장 동향

가. 국내 동향

나. 해외 동향

2) 세라믹 분리막 소재 연구개발 동향

(1) 세라믹 분리막 소재 기술

(2) 다공성 세라믹 분리막 제조 기술 연구개발 동향

가. 국내

나. 해외

A) 미국

B) 일본

C) 유럽

(3) 국내외 선도 연구기관

(4) 산업 및 시장동향

가. 국내

A) 시장규모 및 전망

B) 기업 현황

나. 해외

A) 시장규모 및 전망

B) 기업 현황

3. 해수 담수화용 분리막 기술동향

1) 분리막 제조 기술

2) 기술적 이슈

(1) 내오염성

(2) 내염소성

(3) 붕소 제거

3) 다층박막적층법을 이용한 담수화용 그래핀 나노복합체 분리막 개발

(1) 다층박막적층법을 이용한 그래핀 나노복합체 분리막 제작

(2) 정삼투 분리막의 특성 및 성능분석

(3) 결과 및 고찰

가. 그래핀 나노복합체 분리막의 수용액 내 안정성 평가

나. GO 나노복합체 분리막 제조방법의 최적화에 따른 특성 및 FO 성능평가

A) GO 나노복합체 분리막의 환원 시간 최적화

B) rGO 나노복합체 분리막의 적층 수의 최적화

4) 분리막 해수담수화 에너지 사용량 현황과 절감기술

(1) 해수담수화 시 에너지 사용량

(2) 에너지 절감을 위한 방법

가. 담수화 시설과 발전소의 병치

나. 저염의 원수 사용

다. 고효율/저에너지 분리막 개발

라. 압력용기 내 RO 막의 혼합 구성

마. 낮은 회수율 설계

바. Two-pass RO 설계

사. 고효율의 대형 펌프 이용

아. 압력교환기를 이용한 에너지 회수

(3) 에너지 절감을 위한 새로운 담수화 기술

가. 나노구조 분리막

나. 정삼투

다. 막증류

라. Dewvaporation

마. 흡착 담수화

바. 전기화학적 담수화

사. 축전식 탈염

아. 물 수송 단백질 구조를 갖는 생체모방 분리막

4. 수처리 분리막 개선에 관한 연구동향 및 전망

1) 막 오염 저감을 위한 표면 개질 방법 최신 연구 동향

(1) 막오염 저감을 위한 물리화학적 표면 개질 방법

가. 물리적인 표면 개질 방법

나. 화학적인 표면 개질 방법

A) 가교제Cross-linker)를 이용한 방법

B) 자유라디칼 중합(FRP)을 이용한 방법

C) 원자 이동 라디칼 중합(ATRP)을 이용한 방법

D) 플라즈마(Plasma-induced graft polymerization)를 이용한 방법

E) 자외선(UV-induced graft polymerization)를 이용한 방법

2) 수처리 분리막 특성개선에 관한 동향과 전망

(1) 수처리용 분리막의 특성

(2) 분리막의 표면 특성 개선 방법

가. 제조 시 친수성 고분자 주입

나. 제조 후 친수성 물질 코팅

(3) 개선된 분리막의 적용 사례

가. MBR의 오염 제어

나. 유수분리

다. 막 증류 기술

5. 물환경 상하수도 및 수처리용 분리막 분야 특허분석

1) 물환경 상하수도 분야 특허분석

(1) 분석 개요

가. 기술의 정의 및 범위

나. 분석 목적과 분석 구간

(2) 국가별 기술의 경쟁력 세부지표 

가. 기술영향력 분석(해당 특허가 최근 후속 연구에 사용되는 정도)

나. 최근 주요시장 확보율 분석

다. 특허 활동력 분석

(3) 기술주도 주체 분석

가. 글로벌 기술주도 주체 분석

나. 한국의 기술주도 주체 분석

A) 기술별 최다 한국 출원 주체 분석

B) 한국 TOP10 출원인의 국가별 포트폴리오 분석

(4) 글로벌 기술주도 주체 대비 한국의 기술주도 주체의 경쟁력

가. 물환경 상하수도 분야의 출원건수 TOP 10 출원인 비교(글로벌 vs 한국)

나. 물환경 상하수도 분야의 기술영향력 TOP 10 출원인 비교(글로벌 vs 한국)

(5) 물환경 상하수도 분야 글로벌 사업화 동향

가. 글로벌 사업화가 활발한 분야

A) 최근 출원 증가율 분석

B) 기술거래 분석

C) 기술거래 주체 분석

D) 시장확보 증가율 분석

나. 글로벌 사업 위험 분야

A) NPE 보유 특허

B) 특허 분쟁

C) 특허분쟁 특허의 권리자 분석

2) 수처리용 분리막 특허 및 논문연구 동향

(1) 분리막 활용분야

(2) 수처리용 분리막에 대한 특허 및 논문 게재 분석

가. 수처리용 분리막의 특허기술경쟁력 평가

나. 수처리용 분리막의 논문기술경쟁력 평가 

(3) 기술별 특허 출원인 및 논문 게재국에 대한 분석

가. 오폐수처리용 분리막의 상위 출원인 및 게재국

나. 정수처리용 분리막의 상위 출원인 및 게재국

다. 해수담수화용 분리막의 상위 출원인 및 게재국

라. 이온교환공정용 분리막의 상위 출원인 및 게재국

제 3장 정화용/친환경 소재산업 동향

1. 정화용 환경소재 연구개발 동향

1) 수처리용 흡착소재 개발동향

(1) 국내

(2) 해외

가. 미국

나. 일본

다. 유럽 

2) 수처리용 촉매소재 개발동향

(1) 국내

(2) 해외

가. 미국, 캐나다

나. 일본

3) 수처리 소재 생태 위해성 평가

4) 국내외 선도기관

5) 산업 및 시장 동향

(1) 국내 시장규모 및 전망

(2) 국내 기업 현황

(3) 해외 시장규모 및 전망

(4) 해외 기업 현황

2. 친환경 생분해 소재기술 동향

1) 정의 및 필요성

(1) 정의

(2) 친환경 및 생분해 소재의 필요성

가. 난분해성 플라스틱의 환경오염

나. 석유기반 플라스틱의 사용 규제 증가

2) 범위

(1) 바이오플라스틱의 종류

가. 생분해 플라스틱

나. 산화 생분해 플라스틱

다. 바이오 베이스 플라스틱

3) 외부 환경

(1) 산업 환경

(2) 시장 환경

가. 세계 시장

나. 국내 시장

4) 기술 환경

(1) 기술개발 동향

가. 천연 고분자계 바이오플라스틱 기술 개발동향

나. 미생물 합성계 바이오플라스틱 기술 개발동향

다. 중합형 고분자계 바이오플라스틱 기술개발동향

(2) 해외 기술개발 동향

(3) 국내 기술개발 동향

(4) 환경 분석

5) 기업 동향

(1) 해외 기업

가. NatureWorks LLC

나. Dupont

다. Cereplast

라. Novamont

마. Metabolix/ADM

바. UCC(Union Carbide)

사. Showa Polymer

아. Mitsubishi Plastic

자. Braskem

차. NEC

(2) 국내 기업

가. 롯데 케미칼(주)

나. (주)SK 케미칼

다. LG 하우시스

라. ㈜바이오소재

마. (주)에이유

바. (주)그린케미칼

사. ㈜지테크섬유

아. (주)에이유

자. ㈜그린케미칼

차. ㈜바이오소재

6) 특허 분석

(1) 친환경 및 생분해 소재 기술 분야 특허상 주요 기술

(2) 세부 분야별 특허동향

가. 주요 기술별 출원인 국적별 특허동향

나. 주요 기술별 출원인 동향

다. PBAT, PBT 계열 바이오 플라스틱 개발 기술 분야 주요 출원인 동향

라. 재활용 가능 수용성 종이 코팅액 및 코팅종이 기술 분야 주요 출원인 동향

마. 생분해성 가소제, 상용화제 개발 기술 분야 주요 출원인 동향

바. 저가형 생분해성 플라스틱 소재 기술 분야 주요 출원인 동향

사. 엔지니어링 플라스틱 대체 소재 개발 기술 분야 주요 출원인 동향 

아. 탄소중립형 바이오매스 적용 바이오 베이스 플라스틱 기술 분야 주요 출원인 동향

자. 물성 개량 및 생분해성 플라스틱 필름 소재 기술 분야 주요 출원인 동향

(3) 국가별 특허활동지수(AI) 비교

(4) 질적 수준을 고려한 각국의 시장력 분석

(5) 친환경 및 생분해 소재 기술 분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술

(6) 최신 국내 특허기술 동향

3. 친환경 생분해성 일렉트로닉스 소재기술 동향

1) 전자기기용 생분해성 기판

(1) 셀룰로오스(cellulose) 유래 기판

(2) 키틴(chitin) 유래 기판

(3) 실크(silk) 유래 기판

(4) 기타 단백질 유래 기판

2) 생분해성 전자소자를 위한 도체 및 반도체 소재 및 생분해 원리

(1) 생분해성 도체 소재

(2) 생분해성 반도체 소재

Ⅱ편 에너지분야 전지소재 동향 

제 1장 이차전지 소재산업 연구동향

1. 리튬 이자천지 주요기술 산업동향

1) 리튬 이차전지의 핵심소재와 원리

(1) 전지의 구성과 작동원리

(2) 생산공정

2) 리튬 이차전지 시장 현황 및 전망

(1) 분야별 시장 현황

가. 소형전지

나. 전기자동차

다. ESS용

(2) 시장 성장 전망

3) 4대 소재 생산업체 및 주요 이차전지 업체 Supply Chain

(1) 국내외 4대 소재 생산업체

(2) 주요 이차전지 업체 Supply Chain

4) 핵심소재와 차세대 전지 개발 동향

(1) 양극활물질

(2) 음극활물질

(3) 분리막

(4) 전해질

5) 리튬이차전지 소재관련 기술 특허동향

(1) 리튬이차전지 특허동향

(2) 리튬이차전지 양극활물질 특허동향

가. 양극활물질 기술의 국내 산·학·연 공동연구 현황

나. 양극활물질 관련 대학 및 출연연의 핵심연구자 및 보유기술 현황

(3) 리튬이차전지 음극활물질 특허동향

가. 음극활물질 기술의 국내 산·학·연 공동연구 현황

나. 음극활물질 관련 대학 및 출연연의 핵심연구자 및 보유기술 현황

(4) 리튬이차전지 분리막 특허동향

가. 분리막 기술의 국내 산·학·연 공동연구 현황

나. 분리막 기술 관련 대학 및 출연연의 핵심연구자 및 보유기술 현황

(5) 리튬이차전지 전해질 특허동향

가. 전해질 기술의 국내 산·학·연 공동연구 현황

나. 전해질 관련 대학 및 출연연의 핵심연구자 및 보유기술 현황

6) 고체전해질 및 전고체 전지 연구개발 동향

(1) 고체 전해질 연구개발 동향

가. 고체전해질의 종류와 특성

나. 황화물계 고체전해질 기술동향

다. 산화물계 고체전해질 기술동향

라. 폴리머 전해질 기술 동향

(2) 복합전극 제조기술 동향

가. 복합전극의 기술적 현안

나. 복합전극의 현안 극복 방안

(3) 업체별 전고체전지 연구개발 동향

가. Toyota

나. Dyson

다. BMW

라. Volkswagen

마. Fisker

바. GM

사. 현대차 그룹

아. Bosch

자. Hitachi Zosen

차. Bollore

카. 칭다오에너지디벨로프먼트

타. 씨아이에스

(4) 전고체전지 관련 특허출원

2. 이차전지용 기능성 소재연구 개발동향

1) 이차전지용 기능성 고분자

(1) 전극용 고분자 바인더

가. 고분자 바인더의 종류

나. 고분자 바인더의 연구동향

(2) 고분자 분리막

가. 분리막의 구조 및 특성

나. Microporous 분리막

다. Modified Microporous 분리막 

라. Non-Woven Mat 분리막

마. Composite 분리막

(3) 고분자 전해질

가. 고체 고분자 전해질(Solid Polymer Electrolytes, SPEs)

나. 젤 고분자 전해질(Gel Polymer Electrolytes, GPEs)

다. 고분자 전해질의 연구 동향

2) 차세대 리튬 이차전지 양극소재

(1) 리튬이차전지 양극소재 개발동향

가. 층상형 양극소재

나. 스피넬계 양극소재

다. 올리빈계 양극소재

라. 과잉리튬의 양극소재

(2) 리튬이차전지 음극소재 개발동향

가. 리튬 금속

나. 탄소계 소재

다. 실리콘

A) 실리콘-탄소 음극소재

B) 실리콘-그래핀 음극소재

C) 폐 실리콘을 이용한 음극소재

D) 실리콘-탄소-그래핀 음극소재

E) 실리콘-고분자-그래핀 음극소재

라. Ti 계열 산화물

3) 나트륨 이차전지 핵심소재 기술동향

(1) 양극소재 기술

가. 층상구조 나트륨 전이금속 산화물계 소재기술

나. 인산염계 소재 기술

다. 시안화물계 소재 기술

(2) 음극소재 기술

가. 하드카본계 소재 기술

나. 금속계 소재 기술

다. 산화물 및 황화물계 소재 기술

(3) 전해질 및 분리막 기술

가. 전해질 기술

나. 분리막 기술

4) 아연 이온 이차전지 소재

(1) 양극 소재

가. 망간계 양극 소재

나. 바나듐계 양극소재

다. 개방형 구조체(Open Framework Structures) 양극 소재

(2) 음극 소재

가. 아연 금속

나. 결정계 음극 소재

(3) 결론

제 2장 연료전지 산업 소재개발 동향

1. 연료전지 산업 주요동향

1) 산업 생태계 분석

(1) 연료전지 정의

(2) 연료전지의 종류

(3) 연료전지의 산업특징 및 구조

(4) 연료전지 시장의 현재와 미래

가. 세계 연료전지 시장 현황 및 전망

나. 국내 연료전지 시장 현황 및 전망

다. 수송용 연료전지 시장

(5) 주요국 연료전지 보급 지원정책 

(6) 연료전지 시장 주요이슈

2) 업계 환경 분석

(1) 해외업체 동향

(2) 국내업체 현황

3) 기술 심층 분석

(1) 연료전지의 특징 및 발전원리

(2) 연료전지 기술개발 동향

(3) 기술발전 방향

(4) 기술목표

(5) 성공적인 연료전지 보급의 전제조건

(6) 연료전지 R&D 동향

2. 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 관련 소재개발 동향

1) 막 전극 접합체 - 백금 기반 전극소재 및 삼상계면

(1) 고분자 전해질 연료전지 구성

가. 고분자 전해질 막

나. 분리판

다. 기체 확산 층

(2) 삼상계면

(3) 백금 기반의 산소 환원 반응 전기화학촉매

2) 박막 전극 개발동향

(1) 고분자 전해질 연료전지 박막 전극 개발

(2) 기본구조와 작동원리

(3) 기존 이오노머 주입형 전극 구조

(4) 이오노머가 배제된 박막 전극 아키텍쳐(architecture)

3) 촉매개발 동향

(1) 1차원 나노구조 촉매 연구현황

가. 1차원 촉매의 장점 및 필요성

나. 1차원 촉매 제작 방법

다. 다양한 산소환원반응용 1차원 나노 구조 촉매

A) Pt 나노 구조 촉매

B) Pt 기반 합금 촉매

C) 백금 기반 복합 촉매

D) 비백금계 기반 촉매

E) Pt 나노 구조를 이용한 전극

(2) '백금 → 이리듐' 기반 합금촉매 개발

(3) 탄소기반 나노촉매 개발

(4) 연료전지 철 촉매 개발 

(5) 전극촉매용 팔라듐 나노입자 형상 제어 및 전기적 평가

가. 팔라듐 나노입자 제조

나. 전기화학 평가

다. 특성화

라. CO 환경 팔라듐 나노입자 제조

마. 전기화학적 평가

4) 전해질 막 연구동향

(1) 알칼리막 연료전지 고분자 전해질막 화학적 안정성 향상을 위한 연구개발 동향

가. 고분자 주쇄 분해 메커니즘

나. 양이온기의 분해 메커니즘

다. 고분자의 화학적 안정성 향상을 위한 연구

(2) Pt 나노입자 도입된 연료전지용 탄화수소계 고분자 전해질 복합막 제조

가. 실험 방법

A) 재료

B) 건식법에 의한 Pt/SFBC-SPEEK 복합막 제조

C) 기기분석/특성분석

나. 결과 및 고찰

5) 수소충전 - 고분자전해질 수전해 시스템 기술동향

(1) 수전해장치의 종류 및 원리

(2) 고분자전해질 수전해장치의 원리와 특징

(3) 고분자전해질 수전해장치의 개발현황

3. 고체 산화물 연료전지(SOFC) 관련 소재개발 동향

1) 중저온형 고체 산화물 연료전지 차세대 전해질소재 연구동향

(1) 산소이온 전도체

가. 치환형 세륨산화물 계열(DCO)

나. 안정화 비스무스 산화물 계열(SBO)

다. 스트론튬 실리케이트계 산화물

(2) 수소이온 전도체

(3) 복합 전해질

가. 이중상(dual phase) 복합 전해질

나. 이중층(bilayer) 복합 전해질

2) 국내 고성능·저가격 연료전지 연구동향

(1) UNIST- 천연가스 연료전지

(2) KAIST

가. 고 내구성의 페로브스카이트 산화물 전극개발

나. 수소이온 세라믹 연료전지 개발 

(3) DGIST- '스마트' 연료전지 전극 소재 개발

3) MEMS공정 기반 박막형 고체 산화물 연료전지 개발

(1) MEMS 공정기반 박막형 MEA

가. MEMS 공정기반 박막형 MEA 제작

나. 박막형 전해질 제작

다. 박막형 촉매 전극 제작

(2) 공기극 반응 개선 위한 엔지니어링

가. 표면 결정립계 밀도 제어

나. 3차원 MEA 제작

4) 국내외 고체산화물 연료전지(SOFC) 보급동향

(1) 국외 실증사업 및 보급현황

가. 미국

나. 일본

다. 유럽

(2) 국내 업체별 개발동향

가. 한전, 에이치앤파워

나. STX중공업

다. 경동나비엔

라. 미코

마. 기타

제 3장 태양전지 소자 개발동향

1. 페로브스카이트 태양전지 소자 개발동향

1) 개요

(1) 배경

(2) 정의

(3) 범위

2) 페로브스카이트 태양전지 핵심기술 동향

(1) 고효율화 기술

(2) 소자구조 기술

가. 감응형 구조

나. 메조 구조

다. 이중층 구조

라. p-i-n 소자 구조

(3) 박막 제어기술

(4) 페로브스카이트 광흡수층 물질제어 기술

(5) 안정성 확보기술

가. 수분 안정성

나. 광 안정성

다. 열 안정성

(6) 대면적화 기술

(7) 친환경 소재기술

(8) 플렉서블화 기술

3) 국내외 신기술개발 동향 

(1) 해외 기술동향

가. 미국

A) 효율

B) 안정성

C) 대면적화

D) 사회적 수용성

나. 유럽

A) 효율&안정성

B) 대면적화

C) 사회적 수용성

다. 일본

A) 효율

B) 안정성

라. 중국

A) 비용

B) 효율

C) 대면적화

(2) 국내 기술동향

가. 비용

나. 효율&안정성

다. 대면적화

라. 사회적 수용성

2. 염료감응 태양전지 고분자 전해질막 개발동향

1) 연료감응 태양전지 작동원리

2) 광전극

3) 탄뎀 구조

4) 상대 전극

5) 염료

(1) 유기금속 염료

(2) 유기염료

6) 고분자전해질

(1) 광중합 고분자 전해질막

(2) 젤고분자 전해질막

(3) 이온성 액체 고분자 전해질막

3. 유기 태양전지 소자개발 동향

1) 유기 태양전지 소자 기술

(1) 도너 소재

가. 고분자 도너 소재

나. 저분자 도너 소재

(2) 억셉터 소재

가. 풀러렌 프리 고분자 소재

나. 풀러렌 프리 저분자 소재

(3) 소자

가. 소자 최적화

나. 버퍼층(buffer layer)

다. 광안정성

라. 서브-모듈 유기태양전지

2) 유기 태양전지 버퍼층 2D재료 개발동향

(1) 그래핀 산화물과 그 유도체

(2) 전이 금속 디칼코게나이드 나노시트

가. MoS₂

나. WS₂

다. TaS₂ 

라. NbSe₂

마. Bi₂Se₃

바. 흑인

통계(도표) 목차