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시장 역학

주요 원동력: 깨끗한 물에 대한 수요 증가가 수처리 기술에서 고분자 나노막 채택을 촉진하고 있다

인구 증가와 도시화, 그리고 기후 변화가 맞물리면서 전 세계적으로 깨끗한 물 부족 현상이 심화되고 있습니다. 유엔은 약 22억 명의 사람들이 안전한 식수를 이용할 수 없다고 추산하고 있습니다. 깨끗한 물에 대한 수요 증가와 공급의 불균형은 나노미터 수준에서 물 속 오염 물질을 걸러낼 수 있는 고분자 기반 나노막과 같은 첨단 수처리 기술의 도입을 더욱 가속화하고 있습니다. 

2023년 세계 수처리 시장 규모는 3,200억 달러로 추산되었으며, 8,000개 이상의 해양 시설에서 나노막 기술을 수처리 공정에 적용할 것으로 예상되는 가운데, 고분자 나노막은 이러한 전망을 실현하는 데 핵심적인 기술로 주목받고 있습니다. 더욱 심각한 문제는 깨끗한 식수와 적절한 정수 시스템에 대한 접근성 부족입니다. 세계보건기구(WHO)는 수인성 질병이 전 세계적으로 주요 사망 원인으로 꼽히는 상황에서, 제대로 정수된 물이 수많은 생명을 구할 수 있다고 강조합니다. 만약 고분자 나노막이 박테리아, 바이러스, 심지어 중금속 제거를 넘어 물을 정화하여 공중 보건과 수질 개선에 기여할 수 있다면, 이는 수처리 시장에서 매우 중요한 기술이 될 것입니다.

또한, 정부의 지원과 원조 덕분에 수자원 인프라 구축이 더욱 활성화되었습니다. 예를 들어, 유럽연합(EU)은 2023년에 나노막과 같은 고성능 여과 시스템을 포함한 수자원 인프라 개선을 위해 15억 유로를 책정했습니다. 인도에서는 2024년까지 1억 9천만 가구 이상의 농촌 가정에 안전한 식수를 공급한다는 목표를 바탕으로 고분자 나노막 시장이 성장하고 있습니다. 또한, 민간 부문의 나노막 연구개발 투자액은 2023년에 60억 달러를 넘어섰으며, 막 효율 향상 및 생산 비용 절감 연구에 집중되었습니다. 산업 부문의 식수 수요 증가 또한 시장 규모 확대에 기여했습니다. 산업체들은 하루 약 3억 8천만 톤의 폐수를 배출하는 것으로 추산되며, 따라서 효과적인 폐수 처리 방법이 필요합니다.

동향: 해수 담수화 시설에 고분자 나노막을 통합함으로써 전 세계 담수 공급량이 증가하고 있습니다

물 부족 현상으로 인해 특히 건조 기후 지역에서 해수 담수화 공정의 필요성이 증가했습니다. 2023년 전 세계 일일 담수화량은 1억 1,500만 세제곱미터에 달했습니다. 폴리머 나노막의 사용으로 담수화 사업은 효율성을 높이고 운영 비용을 절감할 수 있게 되면서 폴리머 나노막 시장에서 큰 변화를 겪었습니다. 나노막은 일반 막에 비해 에너지 소비량이 적고 염분 제거율이 높은 것으로 알려져 있습니다. 중동 국가들이 이러한 발전을 주도해 왔습니다. 아랍에미리트에 건설된 타윌라 역삼투압 해수 담수화 플랜트는 나노막 기술을 적용하여 35만 가구 이상에 물을 공급하기 위해 건설되었으며, 비슷한 시기에 가동을 시작했습니다. 2023년 초 가동을 시작한 사우디아라비아의 알 카프지 태양열 해수 담수화 플랜트는 첨단 고분자 나노막과 재생 에너지를 결합하여 6만 세제곱미터의 깨끗한 물을 생산합니다.

고분자 나노막 시장의 기술 발전으로 나노막 기술의 도입률이 증가하고 있습니다. 2023년 MIT 과학자들은 새로운 종류의 나노막 특성을 향상시켜 에너지 소비를 15% 절감하는 데 성공했습니다. 올해 전 세계적으로 나노막 기술을 활용한 해수 담수화 프로젝트에 300억 달러가 투자되었는데, 이는 물 부족 문제 해결에 나노막 기술이 큰 역할을 할 것이라는 확신을 보여줍니다. 또한, 전 세계 5,000개 이상의 해수 담수화 플랜트가 나노막 기술을 시스템에 통합하면서 업계가 새로운 소재로의 대대적인 전환을 맞이하고 있음을 분명히 보여줍니다. 물 부족을 겪는 다른 지역에서도 이러한 추세가 나타나고 있습니다. 호주에서는 고분자 나노막을 이용한 새로운 설비 개선을 통해 빅토리아 해수 담수화 플랜트가 연간 1,500억 리터의 담수화 용량을 달성했습니다. 마찬가지로, 북미 최대 규모의 해수 담수화 시설인 캘리포니아의 칼스배드 해수 담수화 시설은 성능 향상 및 환경 영향 감소를 위해 2023년부터 나노막 소재를 이용한 시설 개조 계획을 수립하기 시작했습니다.

과제: 나노막의 높은 생산 비용으로 인해 개발도상국에서 광범위한 도입이 제한됨

고분자 나노막 시장은 상당한 이점을 가지고 있지만, 높은 생산 비용은 특히 개발도상국에서 대규모 도입을 가로막는 장벽으로 작용합니다. 복잡한 공정과 고가의 원자재가 필요하기 때문에 2023년 기준 평균 생산 비용은 평방미터당 900달러에서 1,300달러에 달했습니다. 이는 기존 여과막과는 상당히 다른 상황이며, 가격에도 영향을 미칩니다. 예를 들어, 3억 명이 넘는 사람들이 깨끗한 물을 얻지 못하는 아프리카에서는 나노막의 높은 비용으로 인해 주요 수처리 사업에 나노막을 도입하는 데 제약이 있습니다. 아프리카 개발은행은 2023년 보고서에서 비용 문제로 인해 제안된 수자원 인프라 프로젝트 중 20% 미만만이 나노막 기술을 활용할 수 있을 것이라고 밝혔습니다. 이는 남아시아에서도 마찬가지 상황으로, 고분자 나노막 시장에 대한 적절한 자금 부족으로 인해 물 부족 지역의 농촌 및 도시 지역 모두에서 첨단 나노막 시스템의 활용이 제한적입니다.

세계는 생산 비용을 절감하기 위한 방법을 끊임없이 모색하고 있습니다. 맨체스터 대학교 연구진은 2023년에 자국에서 구할 수 있는 재료를 더 많이 활용하여 생산 효율성을 높일 수 있는 그래핀 기반 나노막을 개발했습니다. 또한, 비용 절감을 위한 전 세계적인 협력 노력도 활발히 진행되고 있습니다. 예를 들어, 세계은행은 올해 저개발 국가의 나노막 기술 적용을 지원하기 위해 6억 달러 규모의 프로그램을 시작했습니다. 그러나 이러한 노력만으로는 비용 장벽을 완전히 극복하기에는 아직 부족한 실정입니다. 

이 분야 역시 민간 부문의 참여가 중요한 고분자 나노막 시장에서 중요한 위치를 차지합니다. 신생 벤처 기업뿐 아니라 기존 기업들도 비용 효율적인 나노막 대량 생산 방안을 모색하고 있습니다. 예를 들어, 미국 기업인 나노테크 솔루션(Nanotech Solutions)은 2023년에 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 도입하여 비용을 약 25% 절감했습니다. 그러나 개발도상국에서 고분자 막 기술을 보급하는 데에는 상당한 비용 절감이 필수적이며, 이를 위해서는 지속적인 발전과 투자가 절실히 요구됩니다.

부분 분석 

유형별

폴리머 나노막 시장은 폴리아크릴로니트릴(PAN) 나노막의 발전이 주도하고 있습니다. 최근 보고서에 따르면 PAN 막은 시장 점유율 38.3% 이상을 차지하고 있습니다. 현재 전 세계 3,000개 이상의 산업 시설에서 분리 공정 효율 향상 덕분에 PAN 막을 사용하고 있습니다. 최근 조사에 따르면 PAN 막을 사용하는 산업 소비자의 70%가 복잡한 유중수 에멀젼 처리 성능 덕분에 생산 공정 효율이 20% 향상되었다고 응답했습니다. PAN은 오염 방지 특성을 바탕으로 브랜드 가치를 지속적으로 높여가고 있으며, 연구실에서는 기존 모델 대비 막 재활용률을 5배까지 향상시키는 데 성공했습니다. 환경 영향 평가에 따르면 PAN 막은 여과 시스템의 에너지 사용량을 15% 절감하는 효과도 있는 것으로 나타났습니다.

동시에, 폴리머 나노막 시장에서 폴리아미드 부문은 상당한 성장을 경험하고 있으며, 2023년 한 해에만 여러 지역에 걸쳐 500건 이상의 신규 설치가 이루어졌습니다. 폴리아미드는 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있는 특성 덕분에 가스 분리 기술 분야에서 사용량이 30% 급증했습니다. 최근 업계 보고서에 따르면 폴리아미드 막은 산업 환경에서 온실가스 배출량을 10% 감축하는 데 중요한 역할을 합니다. 폴리아미드 막 시장 또한 지난 한 해 동안 200개 이상의 새로운 제품이 출시되면서 매우 활발한 시장임을 보여주고 있습니다.

더 넓은 범위의 고분자 나노막 시장에서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 셀룰로오스 아세테이트와 같은 다른 유형의 막들이 주목받기 시작했습니다. 전 세계적으로 800개 이상의 새로운 수처리 시설에 이러한 막들이 사용되었으며, 이는 높은 내화학성과 열 안정성을 입증합니다. 셀룰로오스 아세테이트 막은 지속 가능한 응용 분야에서도 활용되고 있으며, 생분해성 대체재에 이어 지난 2년간 수요가 25% 증가했습니다. 

최종 사용자별

전 세계 고분자 나노막 시장은 물 및 폐수 처리 부문이 주도하고 있으며, 2023년 기준 전 세계적으로 1만 건 이상의 설치 사례를 기록하며 61.5% 이상의 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 이러한 나노막은 안전한 식수 공급을 위해 연간 1세제곱킬로미터 이상의 물을 처리하는 데 중요한 역할을 해왔습니다. 첨단 나노막 기술을 활용하는 지역에서는 수인성 질병 발생률이 50% 감소했으며, 이는 최근 발표된 보건 및 환경 분석 보고서에서도 확인된 사실입니다. 또한, 고분자 나노막 기술은 수자원 정화에 사용되는 화학 물질 사용량을 60% 절감하여 생태적 지속가능성이라는 목표 달성에 기여하고 있습니다.

물 부족과 도시화로 인해 수요에 대한 압력이 더욱 가중되면서, 도시 지역에서 수처리 부문에 새로운 고분자 나노막 설치가 70% 증가했습니다. 정부의 고분자 나노막 시장 투자 또한 막대하여, 지난 한 해 동안 수처리 시설 개선에 50억 달러 이상이 투입되었습니다. 이러한 투자 덕분에 나노막 기술을 적용한 스마트 모니터링 시스템이 도입되었고, 이를 통해 처리 효율이 25% 향상된 것으로 나타났습니다. 또한, 깨끗한 물에 대한 접근성 향상에 대한 대중의 인식이 높아지면서 나노막을 이용한 가정용 정수 시스템에 대한 수요가 무려 40%나 급증했습니다.

수처리 외에도 고분자 나노막은 제약, 식품 및 음료 산업에서 단순한 물 정화 이상의 다양한 용도로 활용되고 있습니다. 제약 분야에서는 75,000개 이상의 의약품 정제 공정에 나노막을 사용하여 제품 수율을 10% 향상시키고 있습니다. 식품 및 음료 산업에서는 나노막의 사용으로 음료의 거대 여과 공정만 해도 20% 증가했으며, 이는 최종 제품의 품질과 안전성을 높이는 데 기여했습니다. 이러한 수치는 고분자 나노막이 다양한 산업 분야에서 폭넓게 활용될 수 있고 중요함을 보여주며, 특히 모든 건강 및 환경 문제의 근간이 되는 물 및 폐수 처리 산업에서 그 중요성이 더욱 부각되고 있습니다.

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지역분석 

북미 지역의 고분자 나노막 시장은 38% 이상의 시장 점유율을 차지하며, 엄격한 환경 규제와 수자원 인프라에 대한 대규모 투자에 힘입어 성장하고 있습니다. 미국은 수처리 시스템에 5억 달러 이상을 투자했으며, 현재 120개 지자체 정수장에서 나노막 기술을 도입하여 사용하고 있습니다. 북미가 막 기술 도입을 주도하고 있지만, 유럽은 현재 나노막 기술 혁신의 최강국으로, 고분자 분리 및 막 공정 효율을 향상시키는 5가지 새로운 처리 기술이 개발되었습니다. 유럽은 나노기술 연구 센터 15곳 설립과 공공 및 민간 자금 지원 확대를 통해 시장에서의 입지를 더욱 강화하고 있으며, 이는 정교한 기술에 필요한 복잡한 고분자 구조 합성 분야에서 유럽의 발전을 보여주는 대표적인 사례입니다. 이러한 발전 수준은 나노막 구조를 강화하고 응용 분야를 확대하려는 선구자들의 강력한 의지를 보여줍니다.

산업화와 환경에 대한 관심 증가에 힘입어, 특히 아시아 태평양 지역에서 고분자 나노막 시장이 놀라운 속도로 성장하고 있습니다. 중국은 수처리 분야에서 나노막 기술 개선을 목표로 하는 80개의 프로젝트를 완료했습니다. 전자 분야에서는 일본과 한국이 개발 중인 40개 제품에 나노막을 적용하여 제조 기술 향상에 나노막이 얼마나 중요한지 입증했습니다. 또한, 국제 협력을 통해 기술 이전이 이루어졌고, 그 결과 이 ​​지역에 나노막 생산에 주력하는 10개의 새로운 공장이 설립되었습니다. 글로벌 공급망 제약에도 불구하고, 특히 여러 산업 분야에 응용 가능한 첨단 나노막 기술 분야의 시장 성장은 지속되고 있습니다.

북미는 엄격한 환경 정책과 나노기술 투자 확대에 힘입어 고분자 나노막 시장을 선도해 왔습니다. 청정수법(CWA)과 안전한 식수법(SDWA)과 같은 법률로 인해 관련 산업들은 해외 선진 여과 기술을 도입해야 했고, 이는 나노막 시스템의 활용을 크게 촉진했습니다. 미국에서만 20억 달러 규모의 연방 정부 예산을 투입하여 수자원 인프라를 개선한 결과, 150개 이상의 정수장에 나노막 기술이 적용되었습니다. 이러한 노력은 엄격한 규제 준수를 보장할 뿐만 아니라 양질의 물 공급을 확보하는 데에도 기여합니다.

고분자 나노막 시장의 주요 업체:

• 듀퐁 드 네무어스 주식회사.
• 닛또덴코(주)
• 코흐 분리 솔루션
• 마이크로딘-나디르 GmbH
• 팔 코퍼레이션
• 스나이더 여과 주식회사.
• 알파 라발 AB
• 펜테어 - X-플로우
• 토레이 인더스트리즈 주식회사.
• 스미토모 전기정밀고분자 주식회사
• 다른 저명한 플레이어

시장 세분화 개요:

유형별

• 폴리아크릴로니트릴(PAN)
• 폴리에틸렌(PE)
• 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)
• 폴리아미드
• 폴리프로필렌
• 폴리에테르설폰(PES)

최종 사용자별

• 물 및 폐수 처리
• 화학적인
• 전자제품
• 석유 및 가스
• 음식 및 음료
• 제약 및 생물의학
• 기타

지역별

• 북아메리카
  • 미국
  • 캐나다
  • 멕시코
• 유럽
  • 서유럽
    • 영국
    • 독일
    • 프랑스
    • 이탈리아
    • 스페인
    • 서유럽의 나머지 지역
  • 동유럽
    • 폴란드
    • 러시아 제국
    • 나머지 동유럽
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