소재/부품/장비 2022년 유해물질 제거기능 세라믹 현황분석

[ 목 차 ]

1. 개요

2. 산업 및 시장 분석

3. 기술 개발 동향

4. 특허 동향

5. 요소기술 도출

6. 전략제품 기술로드맵

1. 개요 가. 정의 및 필요성 (1) 정의  환경오염으로 야기된 유해물질의 정화 및 제거 등을 위해 세라믹 소재의 다공성 특성을 이용하여 특정물질의 분리정제 등과 같은 기능을 발휘할 수 있도록 만들어진 기능성 부품▪ 공학적인 측면에서 엔지니어링 소재(금속, 세라믹, 플라스틱 소재)의 경우, 실제의 기공이 대부분 마크로 기공 영역에 포함되기 때문에 아래 그림의 하단부에 나타낸 바와 같이 100㎛ 이상은 거대 기공으로, 0.1-100㎛ 범위의 기공은 마이크로 기공으로 분류해 사용 ▪ 일반적으로 사용되는 세라믹 분말을 다양한 공정을 통하여 제품화함으로써 다공질 세라믹 고유의 임계성능 향상을 구현할 수 있기 때문에 환경오염 물질 등의 분리에 큰 효과를 발휘 ▪ 세라믹 다공체는 자동차 및 발전소용 분진 제어 필터, 기체 및 수질 정화용 분리막, 초단열재, 차세대 연료전지, 촉매, 센서, 토양처리 및 인체 친화성 재료 등에 매우 다양하게 응용되고 있음  촉매나 기공 구조를 이용한 촉매반응 및 분리, 또는 이들의 동시 조합에 의해 대기 및 물 오염원을 효율적으로 제거할 수 있는 무기 세라믹 소재 ▪ 알루미나, 규사 등의 세라믹 입자를 유리로 결합해 관통. 세공이 있게 만든 환경정화용 세라믹 필터 등이 있으며. 내약품성이 우수하고 현탁액의 분리와 액체·기체·분체의 여과 흡수 등의 기능이 있음▪ 내화학성, 내산화성, 내 항균성 등의 특성을 이용하여 웰빙 기능 세라믹, 정화용 담체· 필터·멤브레인, 세라믹 충전제 소재 및 부품 등으로 활용 유해물질 제거기능 세라믹7 (2) 필요성  기공의 분포와 기공 크기 분포가 매우 균일하고, 기공률의 제어가 용이해 기공 크기 및 종류, 분포에 따라 필터, 함침용 모재, 연료전지의 전극, 촉매 담체, 흡음재, 단열재, 경량 구조재, 완충재, 열충격완화재, 의료충진재 및 약물전달재 등 다양한 분야에 응용이 가능  유해성이 심각한 PM을 포집하기 위한 여러 종류의 습식 및 건식 분리 기술이 실용화되어 있지만, 대부분은 유기질 소재를 기반으로 하고 있어서 사용 환경 및 재활용성의 제약을 받고 있음 ▪ PM은 발생원과 발생환경에 따라서 미연탄소, 회, 금속 및 중금속 등의 액상 및 고상 입자들로 이루어져 있어, 통기성이 우수 ▪ 필터 표면에 포집된 PM에 의해 케이크 층(cake layer)이 형성된 이후에는 나노 PM의 포집효율이 우수한 세라믹 필터의 개발 필요성 증가 ▪ PM 및 유해물질의 우수한 제거 능력과 재활용을 할 수 있는 세라믹 소재 필터 개발의 필요성 제고▪ 대량 생산·대량소비의 생활 형태와 산업의 고도화가 전 지구적으로 점차 확대되어감에 따라 각종 유해성 물질의 발생량은 급격히 증가하고 이들의 발생원은 고온·고압 등의 극한환경인 경우가 증가하고 있어서 이들의 배출억제를 위한 세라믹 필터의 수요는 증가  가스 개질 등을 위한 환경개선의 주요 기술로 세라믹 멤브레인 및 촉매 활성화 물질이 사용될 것으로 기대됨에 따라 촉매 분야에서 촉매를 지지하고 접촉 면적을 증가시켜 촉매반응의 효율을 높일 수 있는 세라믹 분리막 및 담체의 사용 증가 ▪ 액상 물질에서 원하는 물질을 분리할 때 필요한 지지체 또는 분리 물질을 화학결합 시키는 다공성 고체인 담체로서, 세라믹 소재는 표면적이 크고 용질에 대하여 화학적으로 안정하며 흡착능을 갖지 않기 때문에 가장 바람직한 담체 소재로 사용  환경세라믹스 다공성 소재는 일반적으로 사용되는 세라믹 분말을 다양한 공정을 통하여 활용함으로써 다공질 세라믹 고유의 임계성능 향상을 구현할 수 있기 때문에 환경오염 물질 등의 분리에 큰 효과를 발휘 ▪ 극한 환경 內 고유기능을 발현하는 유일한 첨단소재로서 타 소재 대비 월등한 특성으로 항공우주, 기계가공, 반도체 등에 활용 ▪ 기존 소재로는 불가능한 에너지 생산·절감·저장 기능을 모두 구현할 수 있으며, 지구온난화, 대기· 수질오염을 개선·제어할 수 있는 소재