특허전쟁 승리 위한 R&d 전략

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특허전쟁 승리 위한 R&d 전략

  1. 1. ISSN 2234-3873 VOL14-6 2014.06 FOCUSING ISSUE 특허전쟁 승리 위한 R&D전략 PD 기술 이슈 ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유강화 복합재료 기술개발 동향 ISSUE 4 선박안전 및 해양환경보호를 위한 IMO(국제해사기구)의 동향 ISSUE 5 무선전력전송 기술동향 및 전망 특집 웨어러블 전자기기 시대가 도래하다
  2. 2. ➊ [ FOCUSING ISSUE ] 인류 편익을 높이는 컴퓨팅 07 ➋ [ PD 기술 이슈 1 ] PACS(Picture Archiving and Communication System) 13 기술 및 산업 동향 ➌ [ PD 기술 이슈 2 ] 고령친화형 정보서비스의 현황과 시사점 39 ➍ [ PD 기술 이슈 3 ] 유동안정성 확보 기술 및 발전 전망 57 ➎ [ PD 기술 이슈 4 ] 북극항로 개방현황 및 관련 조선 산업 기술동향 73 ➏ [ PD 기술 이슈 5 ] 스마트홈 미들웨어 기술 동향 및 산업 융합 전략 85 ➏ [ PD 기술 이슈 5 ] 건축물의 안전관리를 위한 IT융합 기술동향 131 ➑ [ 특집 1 ] 2013년도 정보통신 기술진흥 투자방향 및 계획 145 ➑ [ 특집 2 ] 전문가-논문-특허-시장 관점에서 바라본 S/W, 165 시스템반도체 분야 기술수준 VOL 14-6 2014.6 KEIT PD ISSUE REPORT ➊ [ FOCUSING ISSUE ] 특허전쟁 승리 위한 R&D전략 07 ➋ [ PD 기술 이슈 1 ] 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 13 ➌ [ PD 기술 이슈 2 ] 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 29 ➍ [ PD 기술 이슈 3 ] JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유강화 복합재료 기술개발 동향 47 ➎ [ PD 기술 이슈 4 ] 선박안전 및 해양환경보호를 위한 IMO(국제해사기구)의 동향 69 ➏ [ PD 기술 이슈 4 ] 무선전력전송 기술동향 및 전망 81 ➐ [ 특집 ] 웨어러블 전자기기 시대가 도래하다 105
  3. 3. ISSN 2234-3873 VOL14-6 2014.06 FOCUSING ISSUE 특허전쟁 승리 위한 R&D전략 PD 기술 이슈 ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유강화 복합재료 기술개발 동향 ISSUE 4 선박안전 및 해양환경보호를 위한 IMO(국제해사기구)의 동향 ISSUE 5 무선전력전송 기술동향 및 전망 특집 웨어러블 전자기기 시대가 도래하다
  4. 4. ▶ KEIT PD ISSUE REPORT VOL 14-6 FOCUSING ISSUE 특허전쟁 승리 위한 R&D전략 / 전기억 한국산업기술평가관리원 특허PD
  5. 5. ㅣ저 자ㅣ전기억 / 한국산업기술평가관리원 특허PD 특허전쟁 승리 위한 R&D전략 Focusing Issue 특허전쟁 승리 위한 R&D전략KEIT PD Issue Report
  6. 6. 한국산업기술평가관리원008 PD ISSUE REPORT JUNE VOL 14-6KEIT PD Issue Report 특허전쟁 승리 위한 R&D전략 세계는 지금 특허전쟁 중이다. 국가 간 자유무역이 확대되면서 특허를 앞세워 경쟁기업을 견제하고 시장을 지키려는 싸움이 갈수록 치열해지는 양상을 보이고 있다. 넓어진 경제영토 만큼이나 특허분쟁에 연루될 위험도 크게 증가했다. 애플과 삼성전자는 스마트폰 시장을 두고 몇 년째 사활을 건 특허 전쟁을 이어오고 있다. 특허괴물로 알려진 NPE는 지난해만 3,134건의 특허소송을 제기했고 그 중 334건이 우리 기업을 대상으로 한 것이라고 한다. 자칫 R&D를 성공적으로 완료하고도 시장에 제품을 내놓는 순간 특허소송에 휘말릴 위험이 어느 때보다 높아졌다는 것을 의미한다. 앞으로 글로벌 기업들은 촘촘한 특허망을 이용하여 경쟁기업의 시장진출을 저지하는데 총력을 다 할 것이다. 또한 한발 앞선 아이디어와 특허로 무장한 사냥꾼들은 우리기업의 발목을 잡아 큰 수익을 내겠다고 벼르고 있을 것이다. 새로운 시장을 확보하기 위한 기업들은 점차 치열해 지는 특허전쟁을 피해 가기 어려울 것으로 전망된다. 경쟁사와 NPE의 먹잇감이 되지 않도록 철저한 R&D 특허전략을 수립 해야한다. 특허전략 수립이란 동일한 기술적 과제를 대상으로 하는 특허 중에서 미래에 문제가 될 만한 장벽특허를 찾아내고 이에 대한 대응방안을 모색하는 행위를 말한다. 그럼 특허전략은 언제 수립하는 것이 최선일까? 특허전략은 R&D를 기획하고 마무리하는 단계에서도 필요하지만, R&D를 수행하는 단계에서 짜는 것이 더욱 효과적이다. 왜냐하면 장벽특허에 대한 대응전략을 R&D를 수행하면서 다각적으로 모색할 수 있기 때문이다.
  7. 7. Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 009 장벽특허피하려면 독자적인문제해결위한 R&D를수행해야 그런데 모든 장벽특허를 찾아내기란 모래밭에서 바늘 찾기와 같다. 특허문헌은 이미 2억3천만 건 이상이 축적되어 있고 해마다 100만 건 이상이 새로 세상에 공개되는 말 그대로 ‘빅데이터’이기 때문이다. 장차 특허소송의 빌미가 될 수 있는 모든 장벽특허를 찾아 대비하는 것이 최선이겠지만, 시간과 비용을 줄이기 위해 최소한 경쟁사와 NPE가 보유한 특허만이라도 검색하는 것이 좋다. 장벽특허를 모두 회피할 수 있다면 다행이다. 그러나 하나라도 회피하기가 곤란하다면, 장벽특허가 놓치고 있는 공백 기술을 찾아내거나 독자적인 문제해결을 위한 R&D를 수행해야 한다. 또한 장벽특허를 매입하거나 크로스라이선스(교차 사용계약)를 체결할 수 있을지 알아보는 것도 중요하다. 왜냐하면 사업계획이 수립된 후엔 더 많은 비용을 지불해야 할 지 모르기 때문이다. 지피지기면 백전백승이라고 했다. 사전에 R&D 전략을 잘 짜면 특허전쟁에서 승리할 수 있다. 그러나 장벽특허가 있다는 사실조차 모른 채 R&D를 수행하게 되면, 특허를 출원하더라도 특허 소송에서 이기기가 쉽지 않다. 심사 단계부터 장벽특허로 인하여 등록이 거절되거나, 비록 등록된다 하더라도 특허 품질이 떨어질 가능성이 높다. 대규모 시설투자가 이루어진 후엔, 장벽특허로 인해 침해소송에 휘말리거나 고액의 특허실시료를 물게 될 수도 있다. Focusing Issue 특허전쟁 승리 위한 R&D전략
  8. 8. PD ISSUE REPORT JUNE VOL 14-6 한국산업기술평가관리원010 R&D에서 특허전략의 중요성은 국내 LED 기업인 서울반도체의 사례에서도 엿볼 수 있다. 이 기업은 경쟁 기업들의 특허를 파악한 후, 유망한 해외 특허를 매입하는 한편 자사의 R&D 수행을 통해 독자적인 기술로 재탄생시켰다. 특허 매입과 독자적인 문제해결 전략으로 글로벌 기업들과 협상할 수 있는 새로운 원천기술을 확보하게 된 것이다. 실제로 원천 특허를 보유한 업계 1위의 글로벌 기업이 국내외에서 침해소송을 제기했을 때, 이 기업은 맞소송으로 대응할 수 있었다. 결국 두 기업은 크로스라이선스를 맺고 소송을 끝내게 되었지만, 사실상 국내 중소기업이 완벽한 승리를 거둔 것이나 마찬가지였다. 만약 서울반도체가 이 소송에서 졌다면, LED 제품의 생산과 판매는 금지되고 이미 판매한 제품에 대해서도 손해를 배상해야 할 처지였기 때문이다. 현재 이 기업은 세계적인 기업들과 당당히 어깨를 나란히 하는 글로벌 기업으로 지위를 굳건히 하고 있다. 남들의 이야기가 아니다. 최근 한 실태조사에 따르면, 국내 중소ㆍ중견 기업들 중 특허 전담부서를 두고 있는 기업은 10%도 되지 않는다고 한다. 이들조차도 대부분 특허 출원과 등록업무만 수행할 뿐 장차 벌어질 분쟁에 대비하여 특허전략을 짜는 것은 아니라고 하니, 이 기업의 성공사례는 R&D 특허전략의 귀감이 될 만하다. 다른 전략이 그렇듯 R&D 특허전략도 때가 있다. R&D를 기획할 때 특허동향을 조사하고, R&D를 끝낼 때 특허를 출원하는 것만으로는 부족하다. 특허전략은 R&D를 수행할 때가 더욱 중요하다. 이 시기를 놓치면 장벽특허를 회피하기도 어렵게 될 뿐 아니라 대체기술과 독자적인 원천특허를 확보할 기회도 놓쳐 버리기 때문이다. 우리 기업들이 특허전략과 함께 하는 R&D로 글로벌 기업들과 당당히 맞설 수 있게 되기를 기대해 본다. 디지털 타임스 2014.05.01 KEIT PD Issue Report 대체기술 확보와 원천특허 보호 위해 R&D전략 재정비할 때
  9. 9. ▶ KEIT PD ISSUE REPORT VOL 14-6 PD 기술 이슈 ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 - KEIT 지식서비스 PD실 ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 - KEIT 금속재료 PD실 ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유강화 복합재료 기술개발 동향 - KEIT 섬유의류 PD실 ISSUE 4 선박안전 및 해양환경보호를 위한 IMO(국제해사기구)의 동향 - KEIT 조선 PD실 ISSUE 5 무선전력전송 기술동향 및 전망 - KEIT 홈/정보가전 PD실
  10. 10. SUMMARY 목적 빅데이터의 개념에 대한 정확한 이해를 돕기 위하여 관련 기술의 내용과 한계, 그리고 국내외 연구 동향 소개 국내 여건을 감안한 빅데이터 발전 전략의 방향성 제시 주요현황 경영, 경제, 정치 등 인문-사회과학 부문에서 먼저 활용이 시작되었으나 의료, 바이오, 설비 등 과학기술계로 확산 미국을 중심으로 EU, 일본, 중국 등의 나라들이 국가차원의 중요한 전략기술로 인식하고 경쟁적으로 관련 기술의 연구개발 및 전문인력 양성 시사점 및 정책제안 빅데이터 시대의 선도를 위해 주목해야 할 미래 인프라 및 소프트 기술은 클라우드(Cloud), 모바일(Mobile), 소셜(Social), 보안(Security) 및 분석(Analytics)으로 대별됨. 우리나라가 선택하고 집중해야 할 영역으로 단연 분석을 꼽을 수 있음. 데이터 분석은 적합한 방법론의 선택이 필요하며 이에는 경험축적이 중요함. 빅데이터 육성도 선택과 집중에 의한 전략적인 접근 방법이 필요한 바, 단기적으로는 솔루션 및 플랫폼 개발보다는 서비스 육성 및 정착에 주력하고 동시에 분석 전문인력 양성을 위한 학제적 준비가 필요함. l저자l 한형상 PD / KEIT 지식서비스 PD실 이창호 시니어 매니징 컨설턴트 / 한국 IBM 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략
  11. 11. 014 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 1. 빅데이터의 개념 개요 근래 과학기술계 뿐 아니라 정치, 경제, 사회, 문화 등 분야와 관계없이 사회 전반적으로 ‘빅데이터’에 대한 관심이 높음. 정확히 말하면 ‘빅데이터 분석’이라고 불러야 할 빅데이터 기술이란 과연 어떤 것인가? 이전부터 전산화, 정보화가 진행되면서 사회 각지에서 방대한 규모의 데이터들이 일상적으로 양산되고 축적되어 왔음. 과거 정보화는 데이터의 생성과 축적에 치중한 나머지 정작 활용은 일부 데이터를 가공해서 가시화하는 수준에 머물렀음. 그런데 인터넷을 통해 많은 고객 데이터를 확보하고 있는 구글, 아마존 등이 이를 선도적으로 마케팅에 활용하여 효과를 보면서 널리 알려지게 되었음. 거의 모든 자연 및 사회 현상에는 이를 유발한 원인이 있게 마련임. 자동차의 시동이 꺼지는 데는 연료에 이물질이 섞였던가, 연료가 없다던가 등 여러 가지 원인을 생각해 볼 수 있음. 사업이 잘 되는 기업은 고객의 호응을 얻는 장점이 있고, 부진한 기업은 고객의 외면을 받는 단점이 있을 것임. 암에 걸리는 경우는 가계에 유전적으로 암에 취약한 요인이 있거나 발암물질에 자주 노출되었거나 같은 요인이 작용함. 빅데이터 분석은 이같이 자연, 사회, 인간, 기계시스템에서 발생하는 여러 현상에 대한 데이터 분석을 통해 그 원인을 밝혀 대비할 수 있도록 함. 과거에는 상상도 할 수 없었던 인과관계도 밝혀냄으로써 사업에 큰 도움을 줄 수도 있고 예기치 않은 사고를 예방할 수도 있음. 빅데이터는 정확히 활용하면 지식화 사회의 발전에 필수적인 지식생성의 근간이 될 수 있는 중요한 기술이지만 개념적으로 새로운 기술은 아님. 기존의 통계이론에 기반한 분석 기법이 근래 비약적으로 발전한 데이터 저장 및 처리, 비정형 데이터 인식, 그리고 컴퓨팅 기술과 결합하여 이전에는 상상할 수 없었던 지식생성의 새로운 지평을 열고 있음. 데이터 증가의 원인 (빅데이터의 생성) 각종 사회, 기계 시스템들은 일상적으로 방대한 규모의 데이터를 양산해 내고 있음. 활용되지 않는 데이터들은 실상 저장매체를 낭비하는 전자 쓰레기와 같음. 인류가 쏟아낸 데이터의 총량은 2012년까지 2조 7천억 기가에서 2020년까지 35조 기가로 기하급수적으로 증가할 전망임(빅데이터 경영을 바꾸다, 삼성경제연구원, 2012). (기업 환경의 변화) HW 기업들은 표준화, 모듈화에 의한 품질 평준화로, SW 기업들은 오픈 소스 SW 등장에 의한 범용화로 갈수록 차별화의 한계에 직면하고 있음. HW 기업들의 도태가 진행되고 거대 사용자 플랫폼을 확보한 기업의 득세가 심화되면서 고객성향 분석에 의한 맞춤형 서비스의 중요성이 갈수록 부각되고 있음. 이에 따라 HW와 SW의 범용품화가 가속화되며 빅데이터가 가치 창출의 가장 중요한 원천으로 인식이 바뀌고 있음. (빅데이터 분석의 여건 성숙) 저장매체의 발달로 데이터 저장비용이 감소하면서 데이터 생성 속도는 가속화되고 있음. 통신기술의 발달은 M2M, M2MC, MC2MC 인터랙션을 증가시켜 유용한 비정형 데이터의 생성도 증가하고 있음. 또한 데이터 관리 및 분석 기술의 진보로 비정형 데이터의 분석, 처리가 가능해지면서 이들로부터 새로운 가치의 창출이 가능해 지고 있음.
  12. 12. 015Korea Evaluation Institute of Industrial Technology ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 (빅데이터의 가치에 대한 주목) 빅데이터의 활용가치가 주목받게 되면서 2012년 세계경제포럼은 빅데이터를 국제개발의 새로운 가능성을 여는 중요 기술의 하나로 지목한 바 있음. 미국은 국방부, 국토안보부, 에너지부, 보훈부, 보건인적서비스부, 항공우주국, 국립인문기금(NEH), 국가과학재단(NSF) 등의 기관들이 공공안전, 안보, 보건 등 국가차원의 중요기술로 인식하고 관련 기술개발을 진행하고 있음. - 조사에 의하면, 전세계가 현재 보유하고 있는 데이터의 90%는 지난 2년간 생성된 것이며, 매일 250경(2.5 quintillion) 바이트에 달하는 데이터가 새롭게 생성되고 있고, 새로운 데이터 소스가 지속적으로 만들어지고 있음. 향후 데이터의 증가량은 더욱 많아져서 향후 10년간 약 44배 이상 폭증할 것으로 예측되며, 이러한 데이터의 80%는 구조화 되어있지 않은(Unstructured) 데이터로 판단됨.(빅데이터 경영을 바꾸다, 삼성경제연구소, 2012) 빅데이터소스 현황 RF-ID Tag 2005년 13억 개에서 2010년 300억 개에 달함 Smart Phone 전세계에 46억 대의 Smart Phone Internet Users 2011년부터 2013년까지 전세계 20억 인터넷 사용자의 연간 트랜잭션 수는 667 엑사바이트 수준 Google 구글은 하루에 24 페타바이트 이상의 데이터 처리 Facebook 페이스북은 매일 10 테라바이트의 데이터 처리 Twitter 트위터는 매일 25억 트윗, 7 테라바이트의 데이터 처리 CERN CERN의 하드론 입자가속기는 초당 40 테라바이트의 데이터 생성 NYSE 뉴욕증권 거래소는 매일 1 테라바이트의 거래 정보 보관 ※ CERN : 유럽원자핵공동연구소의 불어명 약자 | 그림 1-1 모바일 및 SNS 기술의 발달에 따라 시공 제약없이 연결된 세상 | * 자료 : IBM
  13. 13. 016 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 빅데이터의 의미 빅데이터에서 크다는 뜻인 ‘빅(Big)’의 의미는 데이터의 양이 많다, 데이터의 종류가 많다, 데이터의 생성ㆍ유통 및 이용 속도가 빠르다의 세가지 의미가 있음. 정설은 없지만 정량적으로 다음과 같이 분류하기도 함(빅데이터 경영을 바꾸다, 삼성경제연구소, 2012). - 양(Volume) : 수십 테라바이트 이상 - 종류(Variety) : 형식을 갖추고 정리된 구조적 데이터보다 다양한 비정형 데이터를 포함한 비정형 데이터가 90% 이상 - 속도(Velocity) : 데이터의 생성, 처리, 유통, 소비되는 속도가 수 초에서 수 시간 단위 (그림 1-2)에서 보는 바와 같이 IBM은 최근 빅데이터의 특징으로 모호함을 의미하는 Veracity(진실성)의 “V”를 추가하여 4가지 “V4 ”로 규정하고 있음. - 진실성(Veracity) : 데이터의 모호성, 불완전성 및 데이터간의 불일치 등으로 인한 데이터의 불확실성(Uncertainty) | 그림 1-2 IBM의 Big Data 정의 : V4(Volume,Velocity,Variety,Veracity) | 데이터의 종류 데이터가 어디에서 어떻게 생성되는지의 관점에서 보면 데이터의 종류는 거래 데이터와 상호작용 데이터의 두 가지로 대별할 수 있음(빅데이터 경영을 바꾸다, 삼성경제연구소, 2012). 1) 거래 데이터 - 온라인 거래처리(OLTP : On-Line Transaction Processing) 데이터 : 기업경영 및 거래 관계에서 1차 생성된 정보시스템 내 데이터
  14. 14. 017Korea Evaluation Institute of Industrial Technology ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 - 데이터 웨어하우스(DW : Data Warehouse) : OLTP 데이터를 시장/고객 분석 등의 목적으로 분석해서 정리, 보관된 2차 데이터 * 참고로 DB 데이터를 의사결정 목적에 맞게 분석하는 보편적 기법을 온라인 분석처리(OLAP : On-Line Analytical Processing) 라고 부름. 2) 상호작용 데이터 - 기술혁신으로 등장한 M2M, M2MC, MC2MC 간 인터랙션의 결과물 : 클릭스트림, 이미지/텍스트, 과학자료, 각종 센서, RFID 데이터 등 * ‌이러한 거래데이터는 ERP 등의 전통적인 기업용 정보시스템(Systems of Record)에서 발생하는 데이터들이며, 상호작용 데이터는 최근에 급증하고 있는 사내 그룹웨어나 모바일, SNS 등을 처리하는 참여시스템(Systems of Engagement)에서 발생하고 있음. [Geoffrey Moore, 2011] 2. 국내외 빅데이터 활용 현황 빅데이터의 활용 (빅데이터의 유용성) 빅데이터가 다루는 데이터의 양적 방대함, 종류의 다양함, 그리고 빠른 생성속도는 분석의 정확성은 물론 분석 범위와 결과 활용에 이르기까지 매우 큰 유용성을 제공하고 있음. - 수량의 유용성 : 분석하는 데이터의 양이 늘어나면 일부 오염된 데이터가 있어도 그에 따른 정보 왜곡의 여지가 줄어들게 됨. 또한 표현 및 언어 간의 미묘한 차이를 나타내는 맥락(context)의 연결고리를 이용할 수도 있게 됨. - 다양성의 유용성 : 이전에는 분석할 수 없었던 다양한 비정형 데이터의 분석이 가능해지면서 수치화 되지 않은 집단군의 습관, 거동, 행동 패턴의 감지도 가능해짐. - 속도의 유용성 : 실시간으로 광범위한 상황 파악이 가능해져 유사시 신속한 대응으로 경제적, 사회적 비용을 절감할 수 있음. (빅데이터의 활용 분야) 빅데이터의 효용가치에 먼저 주목한 것은 경제, 경영, 정치 등 사회과학 부문이지만 점차 의료, 바이오 등 과학기술계로 확산되고 있음. - 경제, 경영 : 마케팅, 광고 분야, 금융사 고객 맞춤형 서비스 개발, 신용평가 모형 개발 - 정치, 사회 : 여론 분석, 투표성향 분석 - 보건, 의료 : 임상 및 기초의학 데이터 분석 빅데이터 분석에 의한 경영혁신 ① 기존 데이터 및 정보기술 활용수준을 진일보 시켜 업무 생산성 제고 · 인력/사물의 추적관리 : 실시간 실물 데이터 포착, 관리로 인건비, 물류비, 재고비 절감
  15. 15. 018 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report · 가치사슬 최적화 : 가치사슬상 불필요한 업무를 찾아내어 업무 프로세스 재설계 ② 기업환경 곳곳에 산재한 문제를 찾아 해결 : 고객감성, 예측, 시각화, 고객맞춤형 대응 ③ 고객-시장에 대한 정확한 정보를 추출, 경영자의 의사결정 능력 향상 ④ 파생 서비스업 등 새로운 고객 가치를 창출하는 신사업 창출 가능 * 종합적으로 기업에게는 소비자 맞춤형 마케팅이 가능해져 비즈니스 기회를 확대할 수 있고 정부 등 공공기관은 국민의 의사를 정확히 이해하고 올바른 정책 결정을 통해 행정 서비스에 대한 만족도를 높일 수 있음. (빅데이터 경영을 바꾸다, 삼성경제연구소, 2012) 빅데이터에 의한 새로운 패러다임 - 전통 경제학이 말하는 국부창출의 요소인 토지, 인구, 자본의 기여도가 한계에 직면한 상황에서 빅데이터는 새로운 투입없이 축적된 데이터 자산의 분석을 통해 새로운 가치 창출의 원천이 될 수 있음. - 또한 디지털 공간과 스마트 환경의 발달로 전개된 막대한 데이터의 홍수 속에서 컴퓨터는 효과적, 효율적 발견의 주체가 되고 인간은 발견된 내용의 검증 및 활용의 주체로 역할을 분담하게 되면서 빅데이터는 발견의 가치를 새로이 부각하는 시대를 열고 있음 국내 현황 환경 - 장점 : 국민들의 신기술 수용력이 높고, IT 인프라가 잘 구축되어 데이터 생산과 1차 활용은 활발. 사회 정보화를 추진하면서 데이터 축적 기반이 잘 조성되어 있음. - 단점 : 방대한 공공 데이터의 공개가 선진국 대비 상대적으로 늦은 편이고 실제 활용을 위한 인력과 인프라(SW, HW), 전문성 축적이 부족함. 데이터 활용에 대한 인식도 크게 부족함. 빅데이터 시대에 대비하여 빅데이터 활용을 저해할 소지가 있는 법/제도의 정비 및 촉진하는 법/제도 준비도 미진함. 시장 - 2015년 263백만 달러  2020년 893백만 달러로 성장하고, 국내 ICT산업 중에서 차지하는 비중도 2013년 0.6%  2020년 2.6%로 성장 전망(KISTI, 2013) 활용 - 2011년에 신설된 개인정보보호법 및 보안에 대한 우려로 금융, 보험, 신용카드 부문에서 시장분석, 사기 예방, 마케팅 등에 제한적으로만 활용되고 있음. 보건, 의료, 바이오 부문에서는 임상 데이터 분석을 통한 질환정보 DB 공유, 질환 예보, 의약품 안전성 경보 서비스 제공 등으로 확산되고 있음. 유전체, RNA, 단백질 등의 생물학 빅데이터 수집 및 환경구축은 더딘 편이나 근래 들어 보건복지부 주도로 관련 투자가 시작됨. - 한편 빅데이터 명칭에 걸맞는 규모의 데이터를 보유한 기업은 10개사 미만으로 추정됨. (빅데이터 경영을 바꾸다, 삼성경제연구소, 2012). 주로 활용하는 데이터는 재무 데이터와 사내 보고서이며 고객 소셜미디어 활동, 웹사이트 이용기록 등 본격적인 빅데이터 활용은 미흡함(SERICEO 설문조사, 2012). 아울러 정부 행정/공공 부문 데이터의 공개 및 공유 수준 미흡으로 활용도가 저조함.
  16. 16. 019Korea Evaluation Institute of Industrial Technology ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 기술수준 - 데이터 처리 및 분석 기술 : 구글, 오라클, IBM 등 글로벌 기업 대비 2~6년 격차가 있는 것으로 추정되며 산학연 공통으로 핵심기술 확보를 위한 노력이 진행되고 있음. 서울대, LGCNS 등의 주도로 기존의 통계, 컴퓨터공학 분야에서 활용되던 대규모 데이터 처리용 소프트웨어를 빅데이터 처리용으로 전환하는 시도도 진행되고 있음. - 초고속 컴퓨팅 기술 : 미국대비 70% 수준으로 추정됨. 대규모 복합 미디어정보 처리기술은 높은 편(84.7%)이나 고성능 컴퓨팅 활용기술은 낮음(60.7%) (국가 빅데이터센터 설립에 관한 연구, 한국과학기술한림원, 2013) (인력양성) 2012년 기준 국내 빅데이터 관련 전문인력은 100여명 수준으로 추정되어 매우 부족함. 특히 데이터 처리기술 전문인력 부족이 가장 심각. 2017년까지 빅데이터 관리인력 수요는 1.4만명에 달할 전망(빅데이터 경영을 바꾸다, 삼성경제연구소, 2012) - KAIST, 연세대, UNIST 등 일부 대학 주도로 석사학위 과정 개설, 운영 - 정부 공인 빅데이터 관련 자격증 제도 2015년에 시범도입 예정 - 빅데이터 관련 HW, SW 인프라 기술, 처리 및 분석기술의 연구개발 및 인력양성 시급 미국 빅데이터의 안보, 에너지, 자원, 과학기술, 조세, 범죄예방, 질병예방 분야에의 활용가치에 주목하여 범정부 차원의 전략을 수립하고 관련 연구개발을 선도해 왔음. 활용 - 2012년 빅데이터 연구개발 이니셔티브 : 국립보건원, 국방부, 국립과학재단, 에너지부, 국립보건원 등 주요 기관이 참여하여 2억달러 규모의 빅데이터 기술개발 계획 추진 - FDA는 약물 이상반응 추적 및 사고예방, 국립보건원의 암 및 유전체 염기서열 분석정보공유, 기타 뇌신경 활동경로 및 기능에 관한 데이터 정비 및 공유, 유전자 데이터 공유를 통한 질병치료 체계 구축, 단백질 구조 데이터 저장 및 유통 등 다양한 영역으로 확산 - 민간 기업들은 재고분석, 최적 생산스케쥴링, 고객불만 대응, 불량 방지, 환자 맞춤형 진료, 맞춤형 고객관리/마케팅에 활용 활발 (기술수준) 클라우드 컴퓨팅 및 대용량 자료처리를 위한 기술개발 활성화로 하둡 및 맵 리듀스 외에도 R, Cascading, Scribe, Apache 등 다양한 오픈소스 기반의 빅데이터 처리기술들을 개발하고 있음. 원천기술을 보유한 업체로는, - IBM : 금융, 사회, 보건, 의료분야에서 시작해서 자연어 처리, 기계학습, 예측모델 등으로 범위를 확대해 왔음. 대용량 스트리밍 데이터 처리, 고성능 데이터 웨어하우스 Appliance, 데이터 관리, HW, SW 등 다양한 서비스 및 솔루션을 제공 - 오라클 : 하드웨어와 자체 소프트웨어를 내장한 통합형 솔루션을 출시하며 시장을 선점. 하둡과의 연동을 지원하는 다양한 연결모듈과 R, Data Mining, Text Mining, 맵리유스 등의 애플리케이션을 제공 - 기타 Dell, HP, SAS, EMC 등 기업용 솔루션을 제공하는 글로벌 IT 기업들도 자체 솔루션 개발, MA 등을 통해 시장에 참여
  17. 17. 020 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 인력양성 - 2018년까지 14만 명 이상의 분석 전문가 수요가 있고, 데이터 기반 의사결정자도 150만 명의 수요가 발생할 전망(McKinsey, 2011) - 미국 및 유럽지역 수백 개 대학이 빅데이터 전문인력 양성을 위한 실무형 전문 석사과정을 운용. 주로 산업공학, 통계학, 컴퓨터공학 등 관련 학부 간 협력에 의한 교육 프로그램이 진행. 이밖에 IBM, SAS, SAP 등 IT 솔루션 업체의 주도로 자체 전문인력 교육 및 양성을 추진 - 학제 간 융합연구를 통해 Data Analytics 알고리즘, 사람의 역할, 기계학습, 인간기반 계산, 복잡 시스템의 모델링, 수리적 시뮬레이션 기법, 평형 프로그래밍, 통섭 SW 등 다양한 연구가 진행되고 있음. 또한 산학연구를 통하여 Cybersecurity, Financial Analytics, Health Analytics, New Media, Smart Cities, 도시계획, 맞춤 의학 등 다양한 응용 연구도 진행 유럽 데이터 기반의 미래연구를 통해 미래 사회의 이슈를 예측하고 사전 대응책 모색을 위하여 FuturICT 및 iKnow 프로젝트를 병행해서 추진하고 있음. - FuturICT : 기존의 데이터 마이닝 및 시뮬레이션에 기반한 예측방법론의 경험론적 한계를 극복하기 위하여 데이터를 기반으로 복잡한 사회 시스템의 이해와 사회 복원력 및 기회 창출 연구 - iKnow : 미래 예측의 불확실성 극복과 다양성 확보를 위하여 유럽과 전세계 과학, 기술, 혁신 분야의 미래를 변화시키고, 설계하기 위한 이슈와 지식의 공유 목표 - 네덜란드, 영국, 덴마크, 이탈리아 등에서 약물유해반응 조기발견, 뇌공학 연구, 질병예방 프로젝트 등을 시행 일본 대규모 에너지 활용 및 스마트 교통안내 시스템 부문에의 응용에 주력. 수집된 실시간 자동차 주행 스피드정보를 분석하여 지진 발생 시 교통피해 최소화, 최적 교통안내 서비스를 제공 중국 국제 게놈 프로젝트에 적극적으로 참여한 것을 계기로 질, 양의 양 측면에서 국제적인 인지도를 높이고 있음. 중국인 중심으로 한 인간 게놈 관련 빅데이터와 동식물 및 미생물 등 다양한 유전체 빅데이터를 구축하고 운영
  18. 18. 021Korea Evaluation Institute of Industrial Technology ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 2. 빅데이터 분석의 접근방법 개요 ‘데이터 분석’이란 통계이론에 근거한 데이터 분석을 의미. 따라서 빅데이터 분석이란 물리적으로 데이터의 양과 종류가 많아 처리와 분석에 오랜 시간이 걸릴 뿐, 본질적으로는 통계분석의 개념과 다르지 않음. ‘빅데이터 분석’이란 자연계의 모든 현상에 내재하는 인과관계, 즉 현상과 이를 유발한 요인 간의 관계를 통계나 데이터마이닝 등의 분석 기법으로 찾아내는 작업임. 그러나 (그림 1-3)에서 보는 바와 같이 데이터 분석을 통해 얻고자 하는 가치가 달라지고 있고 이를 위한 데이터 분석 도구나 기법에 대한 상대적 중요도는 달라지고 있음. 빅데이터 전체를 가시화(Visualization)해주는 도구가 가장 중요하게 인식되고 있으며, 단순 예측(Forecasting)이나 정형화된 리포트의 중요도는 상대적으로 덜 중요한 것으로 인식 | 그림 1-3 데이터 분석 기법의 상대적 중요도 – MIT Sloan Management Review 2010 |
  19. 19. 022 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 빅데이터 분석의 정의 사전적 정의는 ‘방대한 규모의 각종 정형, 비정형 데이터를 대상으로, 데이터 간의 광범위한 연관관계와 영향 모형을 추출하고, 정확도를 높이는 분석기법을 적용한 예측 모형을 개발하여, 개인별로 맞춤화된 정확한 진단을 제시함으로써 의사결정을 지원하는 일련의 과정’ 으로 정리됨. | 그림 1- 4 빅데이터 분석 – IBM Big Data Today 2011 | (그림 1-4)는 기존의 분석을 위한 접근방법과 빅데이터 분석 접근방법의 차별적 특징을 보여주고 있음. 기존의 분석은 미리 정의된 보고서나 질의에 기반하여 데이터를 구조화하고 주기적으로 보고서를 생성하는 데에 주력했다면, 빅데이터 분석은 다양한 비즈니스 질의를 탐색적으로 분석할 수 있도록 플랫폼을 갖추는 데 주력함. 즉, 빅데이터 분석의 새로운 접근방법은 전통적인 통계분석을 시행하기 전에 앞서 살펴본 빅데이터의 V4 (Volume, Variety, Velocity Veracity) 특징을 고려하여 데이터 관리의 효율을 높이기 위하여 새로운 데이터 저장 및 처리, 비정형 데이터의 획득 및 처리를 지원하는 새로운 관리 언어, 그리고 컴퓨팅 속도를 높이는 컴퓨팅 기술을 결합한 것임. 여기에는 방대한 양의 데이터(Volume) 처리 기술, 초 단위 이상 빠른 속도로 발생하는 데이터(Velocity)를 실시간으로 처리하며 분석하는 기술과, 숫자, 문자, 이미지, 음성 등이 복잡하게 연결된 비정형 데이터(Variety)의 처리 기술, 그리고 불확실한 정보를 포함한 데이터(Veracity)를 처리하는 기술 등이 포함됨. 빅데이터 플랫폼 빅데이터의 관리와 처리를 위해서는 기존의 구조화된 데이터 기반의 데이터 웨어하우스 보다는 빅데이터의 V4 특징인 통합적인 관리와 처리가 가능한 빅데이터 플랫폼이 필수적임. 이러한 빅데이터 플랫폼은 분석을 지원하는 다양한 기능을 탑재할 뿐만 아니라, 데이터의 부분 집합이 아닌 전체 데이터를 대상으로 한 가시화와 데이터의 전처리 과정이 없는 고급 분석기능, 정보의 라이프사이클 관리 등에 대한 기능을 제공해야 함. 아울러 대용량 데이터의 처리를 위한 성능 최적화 기술과 다양한 정보에 대한 보안 이슈에 대응할 수 있어야 함.
  20. 20. 023Korea Evaluation Institute of Industrial Technology ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 빅데이터 플랫폼의 처리 및 분석 기술 비구조적 데이터의 처리(획득 및 조직화) ① 데이터 서버의 성능 upgrade : 횡적 확장을 통한 구축 및 유지비용 절감 ② 데이터 file의 효율적 분산처리 : 데이터 분산 저장 및 종합관리를 통해 신뢰성 높은 서비스 제공 ③ 데이터 처리 프로그래밍 모델 : · 스트림 처리 기술 : 실시간 동적 데이터 분석 처리 기술 · 맵 리듀스 : 다수의 노드에서 동시에 같은 계산을 분산 처리함으로써 처리 속도를 높이고 결과를 적절히 재분배하는 기반 제공 · 하둡(Hadoop) : 맵 리듀스 알고리즘을 이용한 SW 프레임워크의 오픈소스 ④ DB관리시스템의 새로운 지평 : 비정형 데이터의 처리와 급속 처리가 필요한 데이터의 양적 거대화에 대응하여 기존의 관계형 DB의 한계를 극복하는 새로운 기술(NoSQL) 새로운 분석 기술 ① 감성 분석 : 관심사항 추출, 카테고리화, 관계연결, 감성분석 · 감성 분석을 통해 관심사항의 긍정/부정 여부 판별과, 혼재 시 가중평균 의견 추출 · Text Analytics 기술을 이용한 감성분석 SW는 소셜미디어, 뉴스, 내부문서, DB 등의 Text로부터 의미를 추출 ② 결함 또는 사기 적발 : 일반적인 상황 대비 예외적인 상황에 대한 인지를 바탕으로 룰 기반의 결함 또는 각종 사기 적발 ③ 이미지 분석 : 얼굴 인식, 이미지 인식 기반의 이벤트 추출 ④ 비디오 분석 : 동작 인식을 통한 자동 감시 및 알람 기술 ⑤ 기타 : 생의학 분야, 지진 분석, 날씨 예측, 게놈 분석 등 시각화 - 직관적인 시각화 : (그림 1-5)와 같이 데이터 분석 결과를 알기 쉽게 일목요연하게 보여주는 기술 - 시각화를 이용한 데이터 발견 도구 ① 사용자와 인터랙티브하게 정보 제시 : 특정 공간 내 정보 흐름을 보여 주거나, 비교대상의 가치/동향을 지도 크기로 표시, 데이터를 각 클러스터에 할당하고 그 과정을 시각화 ② 검색하는 것처럼 정보를 찾아 시각적으로 정보 제시 : 단어의 수 등을 세어 군집으로 표시
  21. 21. 024 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report | 그림 1-5 Big Data 가시화 예시 |
  22. 22. 025Korea Evaluation Institute of Industrial Technology ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 빅데이터 분석 과정 전통적 데이터 분석 접근방법은 관계형 데이터베이스와 그 관리언어인 SQL, 그리고 통계분석 기법을 결합한 접근방법이 주류임. 빅데이터의 새로운 접근방법은 전통적 통계분석 기법에 데이터 관리의 효율을 높이기 위한 새로운 데이터 저장 및 처리 기술과 비정형 데이터의 획득 및 처리를 지원하는 새로운 관리언어, 그리고 컴퓨팅 속도를 높이는 컴퓨팅 기술을 결합한 것임. 빅데이터 분석 과정은 데이터 수집  전처리  데이터 분석  컴퓨팅의 4단계로 구성됨. 전체 소요 시간에서 차지하는 비중은 데이터 수집 및 전처리 과정이 약 20%, 데이터 분석이 65%, 컴퓨팅이 15% 정도임. 데이터 수집 및 컴퓨팅 과정은 컴퓨터 사이언스 영역이며, 데이터 전처리 및 데이터 분석 과정은 컴퓨터 사이언스 외에도 수학, 통계, 물리, 인지과학, 경영학, 공학, 심리학, 언어학, 인류학 등의 융합이 필요함. 데이터 수집 - 알고자 하는 현상과 이에 영향을 미치는 요인들 간의 관계를 나타내는 데이터의 수집이 필요함. 중요한 요인이 있음에도 모르고 있거나 기술적으로 데이터 수집이 어려워 누락이 되었다면 분석의 효과는 떨어질 수밖에 없음. 반면 실제 빅데이터 분석은 중요한 데이터를 파악해서 새로 수집해가며 하기보다는 주어진 데이터 셋에 대해 시행되는 경우가 많아 분석 결과가 놓칠 수 있는 한계도 있음을 인식해야 함. - 빅데이터의 분석대상이 되는 데이터는 정량적 수치뿐 아니라 그림, 사진, 소리, 신호, 소비자 행동패턴 등 다양한 비정형 데이터를 망라하고 있음. 이러한 데이터들은 특히 상시 운영되는 포털, 인터넷, SNS 등에 많이 축적되므로 이러한 시스템의 운영자들은 데이터 수집에 유리함. 데이터 전처리 - 빅데이터가 처리하는 다양한 종류의 정형적, 비정형적 데이터의 이해와 분석을 위해서는 각종 정형, 비정형 데이터를 컴퓨터가 이해할 수 있는 구조로 변환해야 함. 또한 규모가 방대한 데이터의 신속, 용이한 처리를 위하여 데이터의 분산저장 및 조직을 위한 장치와 알고리즘이 필요함. - 아울러 빅데이터에 내포된 오류(Noise), 불필요한 데이터, 중복 데이터 등을 사전에 걸러내어 처리 효율을 높이고, 사실을 오도할 수 있는 편향성이 분석결과에 반영되지 않도록 사전에 정비하는 작업이 필요함. 경우에 따라서는 이 과정에서 필요한 데이터의 양을 1/100 이하의 수준으로 줄여 분석 소요시간을 크게 단축할 수도 있음. 데이터 분석 - 데이터 분석 과정은 데이터 내 변수와 관계를 도출하고, 변수 간 상관관계를 분석하는 두 가지 과정으로 대별. ① 변수 간 관계 도출 : 나타나는 현상(종속변수)과 이에 영향을 미치는 요인들(독립 변수)을 도출해내는 작업으로 데이터가 생성된 환경(도메인)에 대한 이해와 경험이 필수적으로 요구됨. 특정 현상에 영향을 미치는 요인들이 무엇인지 이해가 부족한 경우가 많고, 알아도 현상과 해당 요인 간의 관계를 반영한 데이터가 없으면 상관관계 분석이 불가능함. 예컨대 자동차 급가속 현상에 대해 이를 유발하는 요인에 대한 이해가 없어 원인을 밝혀내지 못하고 있는 것을 들수 있음. 특히 도메인에 대한 지식은 분야마다 다르기 때문에 빅데이터 분석가가 스스로 해결하는 데는 한계가 있음. 도메인 업무에 종사하는 전문가와의 협력이 필수적임.
  23. 23. 026 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report ② 상관관계 분석 : 현상과 요인의 도출 및 관련 데이터가 준비된 상황에서 변수 간 상관관계의 분석에는 통계분석 기법이 적용됨. 통계분석 기법으로는 수학적으로 잘 정립된 다양한 방법론이 존재함. 나아가 예측 모형을 만들려면 종속변수와 독립변수간의 관계를 설명하는 수학적 모형이 필요함. 복수의 독립변수가 있는 경우에는 일부 변수가 연합해서 영향을 미치는 경우도 흔히 발견됨. 어떤 분석 방법과 모형을 적용할 것인지는 분석자의 선택 문제로서 가능한 경우의 수가 매우 많음. 변수간 산포도를 그려보고 관계 모형을 추정하는 방식이 흔히 사용되고 있으나 다변수 관계에서는 한계가 있어 기본적으로 시행착오(Trial and Error) 방식을 벗어날 수는 없음. 모델을 선정하면 SAS, SPSS 등 전문화된 글로벌 통계분석 패키지를 이용하여 결과를 도출하는 게 일반적임. · 결과적으로 데이터 정비 및 분석 방법에 오류가 없어도 분석자에 따라 각기 다른 상관관계 분석결과가 나올 가능성이 높음. 따라서 도출된 상관관계는 유일한 절대적 진실이 아니라 주어진 데이터와 선택된 모델에 기초한 부분적인 사실관계를 반영하는 결과로 인식하는 게 옳을 것임. 컴퓨팅 - 통계 모형을 선정하고 데이터를 대입하여 분석하는 작업은 데이터의 양이 방대하면 과거에는 수 일이 소요되는 경우도 드물지 않았음. 근래 컴퓨터 클러스터링, 데이터 파일 분산관리 및 데이터 처리 알고리즘 등 컴퓨터의 계산 속도를 획기적으로 높이는 컴퓨팅 스킬의 발전으로 연산 소요 시간을 수 일에서 수십 분 단위로까지 단축이 가능해지고 있음. 4. 빅데이터 활용 활성화 추진 전략 빅데이터 연구개발 접근방법 국내여건 - 시장 규모 : IT 인프라는 세계 최고수준이나 내수 시장규모가 협소하여 데이터 트래픽의 규모도 미약 - 언어의 한계 : 언어 기술적 측면에서 한국어가 글로벌 언어가 아니기 때문에 관련 솔루션이나 서비스가 글로벌한 메가트렌드를 선도하기에는 한계 - 기술적/인적 인프라 : HW, SW, 컴퓨터공학, 인지공학, 뇌과학, 언어학 등 온갖 기술이 망라되어야 하는 특성상 원천기술이 부족하고, 협력기반이 취약하며, 빅데이터 활용경험도 부족 - 구조적 한계 : 데이터 축적  업무 활용  관련기술 성숙  데이터 축적의 선순환 구조의 구축이 필요하나 데이터의 체계적인 축적 미약, 단기 성과에 대한 집착으로 낮은 수준의 피상적 데이터 분석, 성공사례 부족에 따른 추가 투자와 인력 유입 부진의 역행적 구조 - 까다로운 규제 : 국내법상 프라이버시 보호가 필요 이상으로 강력하여 소비자 정보의 활용이 제한적 - 정보 활용에 대한 인식 : 정보 보호에 대한 과민함으로 정보 공개 및 공유, 확산보다는 이를 최소화하려는 사회적 분위기 팽배 - 전문인력 양성을 위한 학제적 제도 : 빅데이터 분석을 위해서는 기본적으로 데이터 저장 및 처리, 컴퓨팅 스킬 등의
  24. 24. 027Korea Evaluation Institute of Industrial Technology ISSUE 1 빅데이터 분석의 현황과 발전 전략 컴퓨터 공학과 통계분석 이론에 대한 이해가 필요하고, 다양한 유형의 비정형 데이터 처리를 위한 언어학, 심리학, 인지과학, 그리고 사회 여러 부문에 대한 이해를 위한 공학, 의학, 법률, 회계 등 다양한 전문 지식이 필요하나 국내 대학은 학제 간 융합교육을 지원하는 교육체계 준비가 부족(국가 빅데이터 연구센터 설립에 관한 연구, 한국과학기술한림원, 2013) (빅데이터 추진 전략) 빅데이터 관련 연구개발 노력이 새로운 관련 서비스 산업을 창출하고 원천기술 개발과 서비스의 균형된 발전이 이루어질 수 있도록 하기 위해서는 선진국 추종형 원천기술 및 솔루션 개발보다 빅데이터 서비스 개발에 우선 주력하는 게 바람직함. 이를 통해 데이터의 수집, 이해, 처리, 분석의 실무경험을 축적한 전문기업을 육성하고 성공사례를 확산시킴으로써 시장 확대와 관련 기술의 진보라는 선순환 구조의 구축을 기대할 수 있음. 이를 위해, - 정부는 개인정보 보호와 산업 혁신간의 균형을 맞출 수 있도록 관련 법규 및 제도를 정비하고, - IT 기업과 교육, 의료, 공공, 복지 등의 서비스 주체들 간 노하우 협력이 촉진되어야 하며, - 의료, 금융, 교육 등 다분야 정보 데이터의 통합과 표준화된 정보축적 체계 구축을 통하여 한정된 데이터로 인한 규모의 한계를 극복하고, - 전문적인 노하우를 축적한 선도기업의 육성과 부문별 요소기술 및 전문인력을 보유한 대학, 연구소, 정부 간 협력체계 구축이 필요하며, - 의료/법무/회계 등의 전문 지식과 통계지식, 컴퓨터 공학과 전문적인 서비스 지식을 보유한 융합형 인재를 양성할 수 있는 학제의 구축이 필요함. 결론 빅데이터가 지식사회가 요구하는 지식 생성의 새로운 지평을 열어줄 중요한 열쇠임에는 틀림없지만 빅데이터가 마법상자가 아닌 이상 그 한계에 대한 정확한 이해가 중요함. 빅데이터 시대에 우리가 가진 가장 큰 장점은 초고속 인터넷 환경과 높은 스마트폰 보급률에 기인한 데이터의 생성과 보유에 있음. 천연 자원이 부족했던 개발시대를 어렵게 헤쳐 나온 우리에게 정보자원 강국으로서의 입지를 다질 수 있는 큰 장점으로 판단됨. 그러나 정보 자원은 가치 창출을 위한 가공과 유통 및 분석을 통한 의미 부여와 활용이 전제되지 않으면 아무런 소용이 없음. 빅데이터 시대를 선도하기 위해 주목해야 할 미래 인프라 및 소프트 기술은 클라우드(Cloud), 모바일(Mobile), 소셜(Social), 보안(Security) 및 분석(Analytics)으로 대별할 수 있음. 클라우드를 위한 하드웨어 인프라보다는 클라우드의 응용과 서비스 기술, 모바일 플랫폼에 탑재될 응용 Application, 소셜을 통한 정보의 생성과 유통, 정보의 활용과 유통 증진을 위한 모바일 보안, 그리고 정보 분석을 통한 가치가 중요함. 이 중에서 우리나라가 상대적으로 취약하고, 선택과 집중이 필요한 영역으로 단연 분석을 꼽을 수 있음. 분석은 데이터를 어떻게 분석하느냐에 따라 결과도 상이하게 나타날 수밖에 없음. 분석은 컴퓨터가 하지만 의미를 찾고 가치를 부여하는 것은 결국 사람의 역할임. 빅데이터 육성도 우리가 가진 환경의 장점과 불리한 조건을 인식하고, 선택과 집중의 전략적인 접근 방법이 필요. 단기적으로는 솔루션 및 플랫폼 개발보다는 서비스 육성 및 정착에 주력하고 동시에 분석을 위해 전문인력 양성을 위한 학제적 준비가 필요함. * 참고 : 본 보고서 작성에는 참고문헌 중 자료 1,2의 내용을 많이 참고하였음을 밝힙니다.
  25. 25. 028 한국산업기술평가관리원 PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report (참고문헌) 1. 빅데이터 경영을 바꾸다, 함유근, 채승병, 삼성경제연구소, 2012 2. 국가 빅데이터 연구센터 설립에 관한 연구, 이영조, 김형주, 이동수, 손소영, 조광현, 이재진, 한국과학기술한림원, 2013 3. Understanding Big Data, IBM, 2011 4. Systems of Engagement and The Future of Enterprise IT, Geoffrey Moore, 2011 5. Analytics : The New Path to Value, MIT Sloan Management Review, 2010
  26. 26. 029Korea Evaluation Institute of Industrial Technology SUMMARY 목적 4만 달러 시대 진입을 위한 미래산업용 기초소재의 공급과 이를 통한 강건한 고부가가치 타이타늄 소재ㆍ부품 산업생태계 구축을 위해 발전 전략 필요 주요현황 타이타늄 소재는 우주항공, 국방, 의료, 에너지ㆍ환경, 레저스포츠 등 미래산업 기초소재로 활용되어 4만 불 시대 진입을 위한 생태계 구축이 시급한 소재 타이타늄 소재는 대표적인 군사강국인 미국, 러시아 주도로 생산되어 왔고 산업용 소재 분야는 중국, 일본의 비중이 높아지고 있으며, 현재 선진국은 정부주도하에 타이타늄 저가화 기술 확보에 총력을 기울이고 있음 주력산업 고도화와 미래산업 창출의 핵심전략소재인 타이타늄의 종합소재화를 위해 원천기술을 확보하고 원료에서 완제품 인증까지 전주기 산업생태계 구축을 통한 창조경제 구현 가능 시사점 및 정책제안 타이타늄 소재는 우주ㆍ항공, 국방, 의료, 에너지ㆍ환경, 레저스포츠 등 미래 산업용 기초소재 및 전략 소재로서 차별화된 기술로 전주기 산업생태계 구축 1차 소재-소재ㆍ부품가공-시스템산업 간 연계 고도화 실현, 대중소 협업을 통해 글로벌 중견기업 육성과 글로벌 Top 브랜드 개발로 수입 대체 및 신시장 창출 l저자l 장웅성 PD / KEIT 금속재료PD실 정창용 선임 / KEIT 금속재료PD실 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략
  27. 27. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 030 한국산업기술평가관리원 1. 개요 금속소재는 국가 핵심 기반 소재 우리나라 철강ㆍ비철금속산업은 ‘산업의 쌀’로서 자동차, 조선, 기계, 전자산업 등 기초소재를 제공하여 주력산업의 성장과 국민소득 2만 불 달성에 결정적 기여 그러나 2000년대 이후 중국의 대규모 투자로 인해 우리 철강ㆍ비철 금속산업은 성장의 한계에 봉착하고, 우리 주력산업도 국민소득 4만 불 달성을 위한 신성장동력을 차지하지 못하고 있는 상태 * 우리나라 조강생산은 8천만 톤인 반면, 중국은 초과 공급 능력만 2.5억 톤인 상황 타이타늄은 원소재로부터 응용소재(부품)에 이르는 전주기 공급사슬의 구축없이 응용제품 개발이 진행되어 전반적 경쟁력 확보 미비 - 세계시장에서 한국의 소재 대기업은 규모 및 투자여력에서 소기업 수준에 해당 - 포스코, 동부제철, 고려아연, LS-Nikko, OCI 조차도 Dupont과 같은 글로벌기업에 비하면 기술수준 및 투자여력 미비 - 글로벌 소재시장에서 국내 기업들이 성장할 수 있도록 대중소 기업 간 동반성장 생태계 조성 필요 금속 소재산업의 특성상 제련 공정의 경우 대규모 장치산업으로 제련기업이 독과점인 경우가 다수로 대다수가 중소중견인 국내 중간재 산업의 경쟁력 확보를 위해서는 타이타늄과 같은 고부가가치 중간소재의 기술개발이 필수 - 제련 산업은 독점적인 시장지배력에 의해 원료가 상승에 따른 판매단가 전이가 가능해 원소재 가격과 연동해서 가격 변동 - 중간재 소재의 경우는 다수의 군소업체로 구성되어 경쟁자들이 많기 때문에 가격 협상력이 낮아 가격 변동에 대한 방어 여력 부족 철강ㆍ비철 금속 분야의 성장경험을 바탕으로 타이타늄 신기술 개발을 통해 선진국들이 독점하고 있는 항공ㆍ플랜트ㆍ 방위산업등전략산업의생태계조성의필요성이 시급한상황 - 타이타늄 소재는 30대 중점 국가 전략기술 중 ‘우주발사체 개발기술, 고부가가치 선박기술, 오염물질 제어 및 처리기술’ 등에 활용되는 핵심소재이며 미래 산업의 핵심기반인 ‘첨단소재기술’ 중 대표적인 소재에 해당 - 타이타늄과 같은 첨단산업 적용 소재의 경우 기존의 철강 산업생태계와 달리 소량 다품종의 중간 가공을 통한 중소중견기업에 대한 고부가가치 생태계 구성에 적절 2. 타이타늄 산업 패러다임의 변화 타이타늄의 특성 타이타늄은 경량, 내식성, 고강도, 인체 친화성 등의 다양한 특성을 지니며, 타이타늄의 밀도는 철이나 구리의 2/3수준이지만 강도는 훨씬 높음
  28. 28. ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 031Korea Evaluation Institute of Industrial Technology - 융점은 철보다 높고 열팽창 열전도가 낮아 구조물 제작 시 변형이 적음 - 지각을 구성하고 있는 원소 가운데 9번째로 풍부한 원소이며 타 소재 대비 내식성이 우수, 이는 타이타늄 표면에 형성되는 산화 타이타늄 피막이 견고하여 재료 내부로 부식억제효과가 클뿐 아니라 피막이 파괴되더라도 즉시 재생이 되기 때문임 | 티탄철광 | | 금홍석 | | 예추석 | | 브루카이트 | | 페로브스카이트 | | 파이로파나이트 | | 그림 2-1 타이타늄 광물 종류 | 중국을 제외한 국가들의 타이타늄광 연간 생산량은 TiO2로 약 620만 톤인데, 그 중 티탄철광 정광 생산량이 약 1천만 톤, 천연 금홍석 생산량이 60만 톤임 - 호주의 티탄광 생산량은 세계 1위이며, 2007년 기준 티탄철광 정광은 230만 톤으로 전 세계의 22%를 차지하며 천연 금홍석은 약 31만 톤으로 전 세계의 53%를 차지 - 남아프리카의 티탄광 생산량은 세계 2위이며, 2007년 티탄철광 정광 생산량은 190만 톤으로 전 세계의 19%이며 천연 금홍석 생산량은 12만톤으로 전 세계의 20%를 차지 전 세계적으로 티탄광의 90%가 티탄백을 생산하는데 응용되고 약 5.5%가 스펀지 타이타늄을 생산하는데 응용됨 - 티탄백 생산량이 해마다 증가하고 광산 채굴량이 줄어들면서 신규 광산 개발이 시급(호주, 남아프리카, 인도, 모잠비크 등에서는 거액의 자금을 들여 새로운 광산을 개발 중)
  29. 29. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 032 한국산업기술평가관리원 타이타늄 산업의 응용분야 타이타늄 소재는 1948년에 개발되어 대표적 군사강국인 미국, 러시아 주도로 생산 - 그 후 산업용 소재 분야는 중국, 일본의 비중이 높아지고 있으며, 생산을 주도하는 각 국에서는 정부 주도하에 타이타늄 저가화 기술 확보에 총력을 기울이고 있음 타이타늄 소재는 해양담수설비, 해양플랜트, 자동차 등 주력 산업용 핵심소재로 사용 중이며, 우주ㆍ항공, 국방, 의료, 에너지ㆍ환경, 레저스포츠 등 미래산업 줄기로 활용되어 4만 불 시대 진입을 위한 생태계 구축이 반드시 필요한 소재 - 타이타늄은 생체친화적이어서 몸에 닿거나 심지어 몸속에 들어가도 알레르기나 거부반응이 없기 때문에, 뼈 대체물, 임플란트 등의 의학용으로 사용 - 스포츠분야에서 골프채와 등산용품에, 우주항공분야에서 헬리콥터나 항공기엔진에 타이타늄이 많이 사용 - 타이타늄의 긴 수명은 알루미늄이나 스테인리스를 대체하는 분야에서 인기 | 표 2-1 타이타늄의 주요 응용분야 | 응용분야 사용제품 의료 인공뼈, 수술용구, 핀셋, 고정나사 정밀기계 시계, 카메라, 컴퓨터 등 우주항공 기계구조물, 엔진부품 해양관련 해수담수화장치, LNG 해수쿨러용 튜브 선박 선회기 부품, 샤프트 화학공업 전해용 전극, 각종 제조장치 발전소 화력, 원자력 발전기기 자동차 콘로드, 밸브, 프레임 원자력 폐기물 수송용기 스포츠용품 골프채, 테니스라켓, 자전거 액세서리 안경프레임, 넥타이핀, 목걸이 등 타이타늄 소재는 3D 프린팅용 분말/와이어 형태로 다양한 분야에 활용이 가능한 소재이며 특히 국방부품이나 항공부품에 적용 가능 - 3D 프린팅을 사용할 경우 다품종 소량 생산에 적합하며, 환자 맞춤형 의료 부품 적용이 가능 - 기존 생산방식 대비 50% 정도의 에너지 절감이 가능하며, 사용 후 분말의 재사용이 가능하므로 원소재의 최대 90%까지 절감이 가능 - 3D 프린터 적용을 위한 저가 타이타늄 분말을 개발하기 위한 ITP 공정에 대한 연구가 진행 중이며, 저가 고순도 분말제조 기술이 금속 소재의 고부가가치 핵심기술로 요구됨
  30. 30. ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 033Korea Evaluation Institute of Industrial Technology | Fuel Injector | |LPT blade | | Leading Edge | | Repair for blade | | 그림 2-2 3D프린팅을 이용한 국방ㆍ항공분야 타이타늄 합금부품 예시 | 타이타늄 소재 및 기술 확보 경쟁 심화 전 세계 타이타늄 소재 및 부품산업 규모는 현재 150조 원 수준으로 2025년에는 약 600조 원으로 성장 예상(CAGR 10%-세계, 12%-국내) - 한국은 세계 5위 타이타늄 소재 수입국으로 대외의존도 91% 수준이나 Bargaining Power가 약함 | 그림 2-3 국내 타이타늄 수입시장 상황 | 타이타늄 소재는 선진국일수록 1인당 사용량이 증가하나 가격 및 공급 문제로 생산 및 공급이 제한적이어서 내수 시장 확대 및 적용에 제약이 있으며 전략소재로 수입이 제한적임 - 우주항공 민수용 타이타늄 소재는 주로 일본으로부터 전량 수입에 의존 - 자국 내수시장 우선 공급정책과 안정된 다량의 수요가 있는 국가(미국)나 산업(항공)에 우선 지원하는 정책에 따라 우리나라 수요기업은 가격을 2배 이상 지불해도 구매하기 어려운 실정 - 2011년 이후 국내 타이타늄 수입/수출량의 폭발적 증가 및 국내 시장에서의 고가 소재 수입과 저가 스크랩 수출로 무역역조 심화
  31. 31. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 034 한국산업기술평가관리원 - ECA(Emission Cintrol Area) 배기가스 규제법(2016년 발효) 대응 선박엔진용 SCR촉매(TiO2) 개발 필요 | 그림 2-4 연도별 Ti 수입규모 | 한국은 타이타늄 산업 경쟁력이 15위로 G7국가로의 도약과 국민소득 4만 불, 무역규모 2조 달러 시대를 열기 위해서는 타이타늄 산업의 경쟁력 확보가 필수 - 타이타늄 산업 관련 투자가 시급히 이루어지지 않으면 소재 공급의 종속에 따른 후방산업의 고부가가치화와 주력산업의 경쟁력 확보, 국가 방위산업의 독립이 어려움 | 그림 2-5 세계 타이타늄 수요 국가순위 |
  32. 32. ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 035Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 3. 국내외 타이타늄 산업 현황 각 국의 타이타늄 산업 지원 현황 (미국) 정부 주도로 연구개발하며 국방성은 DARPA 프로젝트를 통해 연속공정에 의한 저원가 공정개발, 에너지성은 자동차, 특히 트럭 적용 목적의 범용 소재화 사업 추진 (EU) 영국, 독일을 중심으로 타이타늄 스폰지/분말의 경제적 생산을 위한 신환원공정(Imperial College, Cambridge Univ.)을 개발한 단계로 광석에서 직접 Ti 금속을 확보하려는 노력이 활발 (일본) 정부주도 METI JTS National Program은 영국이 주도하는 FFC 공정을 대체하려는 저원가 타이타늄 금속제조 연구 및 고성형성/초탄성/저영률/고강고 등의 다기능 특성을 구현하는 고기능성 타이타늄 부품화 연구사업 진행 (중국) 최근까지 타이타늄 생산량이 급격히 증가하여 스폰지와 잉고트 생산량이 세계 2위를 차지 - 타이타늄 산업 품질 고도화 ‘제12차 5개년 발전계획‘ 등 1954년 이후 지속적 투자와 우주항공 산업에서의 수요에 힘입어 타이타늄 강국으로 부상 - 산업체(BAOJI), 연구소(IMR) 등에서 많은 연구 인력이 타이타늄 관련 산업과 연구에 종사 (러시아) 세계 최대 타이타늄 스폰지 생산국가인 CIS(러시아, 우크라이나, 카자흐스탄)에서 서방 세계와 단절된 타이타늄 합금개발이 수행 중이며, 고강도 항공우주용 합금과 해양 내식용 합금 등을 개발 중 선도국 중심의 타이타늄 산업 현황 군사용 항공기 및 민간 항공 분야에서 타이타늄 수요의 폭발적 증가 - 항공기의 경우 타이타늄 적용 비율이 기존 대비 45% 이상 증가 - 전투기 F-15(26%), F-22(39%), F-35(39%), 민항기(보잉787-15%) | 그림 2-6 선도국 중심의 타이타늄 산업 현황 |
  33. 33. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 036 한국산업기술평가관리원 전 세계적으로 복합발전(전력), 해수담수화(물), 친환경선박 등 플랜트 수요 급증 - 담수화 설비의 핵심튜브소재로 Ti 및 Cu계 합금이 경쟁적으로 활용(전체 튜브재의 30% 활용) - 산업플랜트용 Ti 원자재 세계 수요 2009년 47억 불 규모 - TiO2 담체 SCR 촉매: 49억 불(’13)  110억 불(’20) | 그림 2-7 해수담수설비 증가추세 및 전망 | 의료기술 발달 및 노령화로 인한 임플란트 시술의 증가 - 세계 임플란트 시장 규모는 매년 8.9% 정도로 지속적 성장 - 타이타늄은 임플란트 핵심금속으로 원자재는 연 3억 불 규모 수요 | 그림 2-8 생체소재 시장규모 |
  34. 34. ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 037Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 타이타늄 산업 및 시장 현황 대표적인 타이타늄 적용 시장으로 우주항공소재, 국방용 소재, 의료용 소재, 에너지환경 소재 시장이 있으며 해당분야의 2020년 세계 시장은 3,306억 달러로 연 15%의 성장 기대 - 국내 시장의 경우 ’13년 25억 달러에서 ’20년 66억 달러로 예상 | 표 2-2 세계 타이타늄 시장규모 예상 | 세계시장 규모(억원) ’12 ’15 ’18 ’21 ’25 연평균 성장률 빌렛, 봉재, 튜브재 및 판재 금액 2조 9,380억 3조 5,579억 3조 9,986억 4조 8,383억 6조 3,420억 (6.26)% 성장률(%) 5% 5% 5% 7% 7% Ti 스폰지/잉곳 금액 1조 7,500억 2조 1,438억 2조 6,262억 3조 2,173억 4조 2,172억 (6.26)% 성장률(%) 5% 5% 5% 7% 7% 그 외 금액 1조 2,592억 1조 5,249억 1조 7,138억 2조 737억 2조 7,182억 (6.26)% 성장률(%) 5% 5% 5% 7% 7% 금액 합계 5조 9,472억 7조 2,266억 8조 3,386억 10조 1,293억 13조 2,774억 (6.26)% * 참조 : Titanium Metal(Market Outlook to 2015, Roskill Information Services) | 표 2-3 국내 타이타늄 시장규모 예상 | 국내시장 규모(억원) ’12 ’15 ’18 ’21 ’25 연평균 성장률 빌렛, 봉재, 튜브재 및 판재 금액 2,298억 2,718억 3,139억 3,798억 4,978억 6.67% 성장률(%) 6.1% 6.1% 6.1% 7% 7% Ti 스폰지/잉곳 금액 1,750억 2,143억 2,626억 3,217억 4,217억 6.26% 성장률(%) 5% 5% 5% 7% 7% 그 외 금액 984억 1,165억 1,345억 1,627억 2,133억 6.67% 성장률(%) 6.1% 6.1% 6.1% 7% 7% 금액 합계 5,032억 6,026억 7,110억 8,822억 1조 328억 6.67% * 참조 : Titanium Metal(Market Outlook to 2015, Roskill Information Services) * 시장 규모는 타이타늄 Mill Product만 고려함. - 세계시장은 중국, 미국, EU, 일본, 러시아 시장 통합하여 계산 - 빌렛, 봉재, 튜브재 및 판재가 Mill Product의 77% 차지 - 스폰지/잉곳 연평균 5% 증가, 가격 평균 1만원/kg 으로 산정 - 국내 Ti 스폰지/잉곳시장은 세계시장의 10%로 추정하여 계산
  35. 35. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 038 한국산업기술평가관리원 타이타늄의 수요는 미국 주도의 항공, 군수 산업 중심으로 초기 시장이 형성되었으며, 일본 주도로 산업용 소재재로 확대 - 분야별 타이타늄 사용은 산업이 48.8%로 가장 많이 사용되고 있으며, 이어서 항공분야에서 39.0%로 사용되고 있음 - 국가별 타이타늄 사용은 미국, 서유럽, 일본 순으로 사용되고 있으며, 단일 국가로는 미국 다음으로 일본에서 가장 많이 사용하고 있음 | 그림 2-9 산업별 및 국가별 타이타늄 사용 현황 | 우리나라의 타이타늄 산업 경쟁력 및 현황 국내에서는 산업과 연구역량이 타이타늄 하공정 기술에 응집되어 있어, 저원가 광물 활용 통합생산 상공정 기술 개발을 통한 타이타늄 소재의 전주기 자력생산 체제를 확보할 필요가 있음 - 중간재, 부품, 완제품의 하공정 기술분야는 선도국 대비 70~90%에 이르는 기술수준을 보여주고 있으나 고부가가치화에 필수적인 원료-소재화 및 인증 부문의 경쟁력은 60% 수준 - 타이타늄 관련 정부 RD에 참여하는 국내 연구기관은 지속적으로 증가하고 있어 산업생태계 완성을 위한 연구역량과 하공정 경쟁력은 일부 보유하고 있는 것으로 판단
  36. 36. ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 039Korea Evaluation Institute of Industrial Technology (선도국 대비 국내 산업 현황) Ti가치사슬 원료 소재 중각재 부품 완제품 인증 기술수준 연구인력 인프라 선도국 대비 90% 선도국 대비 70% 선도국 대비 60% | 그림 2-10 국내 타이타늄 기술수준 및 연구기관 수 현황 | 한국은 중간재를 수입하여 2차 가공하는 산업생태계를 보여주고 있으며 광석의 정련, 중간재 제조, 폐기 등에서 취약함 | 그림 2-11 국내 타이타늄 관련 산업 가치사슬 개략도 | 타이타늄은 원료로 수입하느냐 잉고트로 수입하느냐에 따라서 완제품에 대한 부가가치성이 크게 변화됨 - 현재 국내 타이타늄 소재 수입은 주로 잉고트 또는 판재 형태로 이루어지고 있으며, 절삭가공에 의한 2차 가공이 주를 이루고 있어 다량의 스크랩이 발생하고, 정련/제련 및 재활용 기술 부족으로 스크랩을 낮은 가격으로 외국에 재수출하고 있는 실정임 - 이러한 이유로 국내 수출입 동향을 보면 2012년 수입량은 264,365톤(10억 불), 수출량은 225,452톤(2.3억 불)으로 중량차이는 38,913톤에 불과하지만 금액으로는 약 7.8억 불의 적자가 발생하고 있음
  37. 37. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 040 한국산업기술평가관리원 204,880 234,721 | 그림 2-12 국내 타이타늄 수출입 동향(중량, 단가) | * 출처 : 한국희소금속산업기술센터 정보서비스, www.kiram.re.kr 이를 극복하기 위해서는 부가가치를 극대화하는 방안 및 고부가가치 제품 개발이 우선적으로 요구되고 있으며 부가가치 극대화를 위한 새로운 패러다임이 요구됨 - 국내 타이타늄 산업은 고가의 잉고트를 수입하여 2차 가공(절삭가공) 위주로 제품화하고 있어 소재의 손실이 50% 이상 발생하며, 부가가치는 3.2배로 원재료를 개발하는 가치사슬에 비해 부가가치율이 1/2에 불과 - 원료를 제련/정련을 통해 잉고트를 자체 공급하고, 광물에서 스폰지 타이타늄으로 제조하게 되면 부가가치는 6.7배로, 잉고트를 제조하게 되면 2.3배로 부가가치가 증가하기 때문에 가치사슬 관점에서 원재료-중간재-최종제품단을 병행 개발해야 부가가치를 극대화시킬 수 있음 | 표 2-4 Ti 산업의 공정에 따른 부가가치 증가율 | Product Stage: Steel (Units: $/ton) Aluminum Titanium (Units: $/ton) Factor to steel (Units: $/ton) Factor to steel Factor to aluminum Ore extraction 9.07 45.36 5 136.08 15 3 Metal refining 45.36 308.44 7 907.18 20 3 Ingot formation 68.04 317.51 5 2041.51 30 6 Sheet formation 204.12 1360.78 7 14741.75 72 11 * 출처 : Misc, Aruvian’s R’search
  38. 38. ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 041Korea Evaluation Institute of Industrial Technology | 그림 2-13 세계 타이타늄 산업의 가치사슬 단계별 부가가치 증가율 | 4. 국내 타이타늄 산업생태계 발전 전략 타이타늄 산업생태계 구축을 위한 방향 제시 타이타늄 합금소재는 미래산업 기간소재로 전략적 산업생태계 확보가 필수 - 타이타늄 합금 소재는 현재 국내 제조기반 미확보로 국방차원에서는 돈이 있어도 구할 수 없는 EL(Export License)품목으로 전략소재로 지정되어 있는 상황 - 최근 담수설비용 기초 산업소재로 수입이 급증하고 있는 민수소재이며, TiO2 소재는 대형 선박 SCR 촉매로 개발되어야 하는 배기가스 규제법에 대응하는 환경소재이기도 함 전주기 RD의 결과가 최종 산업수요로 연결될 수 있도록 수요산업 연계 강화가 필요 - 타이타늄 소재가 사용되는 우주ㆍ항공소재, 국방용 소재, 의료용 소재, 에너지ㆍ환경 소재 시장 등은 극한물성이 요구되는 산업군으로 상용화를 위해서는 인증, 표준화, 사용실적 확보 등에 대한 지원 강화가 필요함 - 우주항공, 국방산업 및 에너지 산업 등 첨단 미래산업의 수요에 적용하기 위해서는 장기간에 걸쳐 인증절차가 필요 고부가가치 타이타늄 산업생태계 완성을 위한 원료부터 출발하는 전주기 스트림형 RD 지원 필요 - 원료-소재-제품화에 따른 부가가치 증가가 철강은 약 2배이나 타이타늄은 수십~수백 배로 고부가가치 획득을 위해서는 원료부터 출발하는 산업생태계 구성이 필수 - 타이타늄과 같은 특수산업소재의 민간기업 자체능력만으로는 기술장벽, 경제적 위험도 및 빠른 정책적 상황변동에
  39. 39. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 042 한국산업기술평가관리원 따른 어려움이 많아 신사업 도전을 어렵게 여기고 있음 - 원료와 연계된 소재 RD는 상용화까지의 소요기간이 긴 위험성이 높은 RD로, 공정엔지니어링이 중요 RD가 되므로 기존 단순소재 RD에 비해 정부지원의 확대가 필요 - 현재까지 국내에서 타이타늄 관련 정부지원 사업은 분산된 소규모 연구지원의 연속이었고 연구기간이 종료됨과 동시에 대부분 연구 인력 분산과 장비, 노하우는 민간으로 전수되지 못하는 상황이 반복됨에 따라 이를 극복하기 위해서 대형 장기과제를 유도하여 연구 인력과 관련시설의 장기적인 보존 및 연구 파급력 향상 도모 필요 국내 부존원료 활용의 극대화 및 해외자원의 안정적 공급체계 구축 필요 - (소재 공급전망) 고순도 타이타늄 광석의 희소성에 의한 공급 불안은 이미 지난 2005년도에 한차례 있었으며, 2008년 리만사태의 수요 급감에도 불구하고 2012년 타이타늄 금속 스폰지 수요는 2005년(약 11만 톤) 대비 2배 이상인 24만 톤을 창출 - 그러나 국내 광석의 대부분은 TiO2 성분이 20% 이내인 티탄철광 또는 타탄자철광이므로 그 경제성이 낮아 저순도 광물활용 기술 개발을 통한 경제성 확보가 필요하며 국내에서 그 활용은 매우 제한적임(일부 제철소의 용광로 노벽 보호재 등으로 활용됨) 전주기에 걸친 CO2 감축에 따른 CO2 배출권 부여 및 세제 혜택 부여 - 상공정에서는 실제 철강생산과 유사한 수준의 CO2가 발생하지만 경량화 효과 등 전주기 CO2 발생량은 철강대비 약 30~40%의 저감효과가 있어 이에 대한 CO2 배출권, 세제 감면 등 에너지 저감으로 인한 혜택 제공 필요 - TiCO2 톤 당 CO2 배출량 1.34톤* (※ 철강 톤당 CO2 1.38톤 발생) * Default Emission Factor 타이타늄 종합소재화를 통한 전주기 가치사슬(Value Chain) 완성 미래산업용 타이타늄 종합소재화를 통한 전주기 가치사슬 완성으로 주력산업 고도화 및 미래산업 견인 - 타이타늄 종합소재화의 정의 : 저가ㆍ저순도광(1/4가격, 20배 매장량)을 직접 활용하여 금속, 세라믹, 화학소재의 통합 생산과 광석에서 소재-부품-완제품 인증까지 전주기 산업생태계를 구축하여 부가가치를 극대화하는 First Mover형 사업 - 저순도광을 활용한 Ti 원천소재 연속제조기술 확보를 통한 전주기 가치사슬 완성과 가격 경쟁력 확보와 이를 통한 하공정의 금속, 세라믹, 화학소재 및 응용부품 제조의 경쟁력을 동시에 강화 차별화된 타이타늄 소재 기술(저가원료  단순공정  고급제품)개발로 선도국 대비 소재ㆍ제품의 원가 및 성능 확보 미래핵심소재 조기 상용화를 위한 타이타늄 Biz. Platform 운용을 통해 소재부품 시장에서의 글로벌 리딩 실현과 대중소 동반성장형 창조경제 구현 * 우주ㆍ국방ㆍ항공ㆍ에너지 산업용 전략소재, 국민 삶의 질과 직결된 의료·환경용 고신뢰도 부품 및 ITㆍ자동차ㆍ 플랜트 등 주력산업 저원가 고성능 소재·부품 등 원료에서 중간재를 만드는 상공정 기술 확보로 전체 밸류 체인 연결하여 선순환 산업생태계 조성 및 발전 방향을 수립
  40. 40. ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 043Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 타이타늄 산업 글로벌 선도국 진입 World First 소재-부품-완제품 전주기 사업화 - 전주기 저가화 기술 확보를 통한 미래 산업(의료, 우주항공, 에너지, 환경 등) 신시장 창출 선도 - 국가 안보 및 국민 삶의 질 향상을 위한 전략소재 자립화 및 국내 수요 산업의 경쟁력 강화 신규 시장 진입자로서 차별화된 산업 육성 전략을 통해 저가ㆍ고성능 소재 기술 확보 필수 - 선도국들의 고가 고순도 루타일 광석을 이용한 스폰지 타이타늄 제조 기술과 차별화된 기술 개발 필요 타이타늄 소재/부품 관련 원천소재 상용화를 통한 주력산업 고도화 및 미래산업 생태계 확보 - 국민소득 4만 달러 시대를 위한 고부가가치 산업생태계 실현 - 글로벌 선도 중소중견기업 육성(응용제품 전문업체) - 글로벌 Top Brand 제품 창출 | 그림 2-14 국민소득 4만불 시대 미래산업의 쌀의 역할을 하는 타이타늄 소재 |
  41. 41. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 044 한국산업기술평가관리원 5. 맺음말 국내 금속소재의 제련 및 제품화 기술은 부가가치가 낮은 범용 철강재를 중심으로 개발되어 경쟁이 심화되고 있는 현 상황에서는 생존이 어려우며, 미래 산업의 기초소재인 극한성능 비철소재 관련 기술은 매우 낮은 수준으로 고부가가치화 전략을 통해 소재 산업의 경쟁력 강화 필요 - 미국, 유럽 중국 등 각 국은 비철 분말소재 기반의 고부가가치 기술을 신소재와 신제조 기술을 결합한 항공, 의료 등 첨단 부품 제조에 적용함으로써 고부가가치화에 노력 중 타이타늄 소재는 우주ㆍ항공, 국방, 의료, 에너지ㆍ환경, 레저스포츠 등 미래 산업 줄기로 활용되어 4만 불 시대 진입을 위한 생태계 구축이 반드시 필요한 소재 - 타이타늄은 해양담수설비, 조선, 해양플랜트, 수송기기 등 주력산업용 핵심소재로 사용 중이나 전략 수입에 의존 * Ti 금속소재는 전량수입, TiO2는 90% 수입 4만 불 시대 창조경제의 핵심 산업인 항공, 국방 및 의료산업용 기간 소재ㆍ부품의 기술 확보를 통한 시장 진입 장벽 해소 중소기업 주도의 금속가공산업 진화를 통한 1차 소재-소재ㆍ부품가공-시스템산업 간 연계 고도화 실현 및 대중소 상생 생태계 확산 극한 성능의 비철소재 개발과 연계하여 소재 가공 및 제품화 기술을 동시에 확보하여 항공, 국방, 의료 등 미래 산업 소재- 부품-시스템 협업 생태계 구축 | 그림 2-15 국내 타이타늄 관련 산업 가치사슬 변화 |
  42. 42. ISSUE 2 국내 타이타늄 산업생태계 현황 및 발전 전략 045Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 오늘날 대한민국의 눈부신 경제 성장 과정에서 국내 철강 산업이 경쟁력 있는 철강소재를 자급화하고 안정적으로 공급함으로써 2만 불 시대를 견인했다는데 이견이 없을 것이다. 우리나라가 향후 2만 불 시대를 넘어 4만 불 시대를 개척하기 위해서는 주력산업의 고도화와 함께 창조경제에 기반한 신산업의 창출이 절실하며 이러한 미래 산업의 기간 소재는 타이타늄이 될 것이다. 따라서 타이타늄의 전주기 산업 생태계 완성을 통해 국가 안보 및 국민 삶의 질 향상을 위한 전략소재 자립화와 국내 첨단수요 산업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것이다. (참고문헌) 1. 중국의 타이타늄 개발 정책과 산업동향 (2013, 한중과학기술협력센터)
  43. 43. SUMMARY 목적 JEC Europe 2014 전시회에서 탄소섬유강화 복합재료의 시장동향을 살펴보고 기술개발 방향을 제시 주요현황 Key issue인 수요-공급 가격 차이에 대응한 탄소섬유와 성형공법의 Cost Down 기술개발이 활발하게 진행 중 풍력발전기 블레이드, 항공기와 차량의 경량부품, 고압가스 탱크, 기계장비 부품 분야에서 EU와 일본기업들이 신제품 개발을 주도 경주용 차 및 수퍼카에만 사용되던 탄소섬유강화 복합재료가 양산차인 BMW i3와 폭스바겐 XL1에 채용되면서 향후 자동차 주요 부품들에 본격적으로 적용될 것으로 예측 시사점 및 정책제안 차량 연비규제에 따라 탄소섬유강화 복합재료 경량부품 시장이 크게 성장할 것으로 예상되며 이러한 변화는 미래 신성장 동력산업을 육성하는데 절호의 기회 시장변화를 산업성장의 기회로 만들기 위해서는 탄소섬유 제조원가 혁신기술 개발, 세계에서 가장 효율적인 복합재료 고속성형기술 개발, 차량 경량화 소재부품 공급망(생태계) 구축이 시급 이러한 목표를 달성하기 위해서는 디자인, 기계, 화학, 섬유 분야를 융합한 산ㆍ학ㆍ연ㆍ관이 참여하는 한시적인 연구개발기구가 필요 l저자l 김익수 PD / KEIT 섬유의류 PD실 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유강화 복합재료 기술개발 동향
  44. 44. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 048 한국산업기술평가관리원 1. JEC Europe Composites Show 2014 섬유강화 복합재료의 세계 최대 전시회 JEC그룹(www.jeccomposites.com)이 2014년 3월 11일~13일 파리에서 개최하였으며 1,239개 기업이 출품 전시하였고 71%는 유럽, 19%는 아시아, 10%는 북미의 기업들이 참여 - 제조장비와 S/W, 원부자재, 복합재료와 부품분야의 기업 등 모든 벨류체인의 기업들이 참가 - 자동차, 항공우주, 선박해양, 풍력발전, 건축토목, 생산장비 등 제품의 용도가 매우 다양하고 빠르게 확장되고 있음 - 한국에서는 ㈜효성에서만 참가하였고 탄소섬유 및 토우프리프레그를 전시 a a a | 그림 3-1 전시회 참여기업들의 구성 |
  45. 45. ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유간화 복합재료 기술개발 동향 049Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 88개국에서 35,727명이 참관하였으며 이 가운데 58%는 수요기업, 42%는 제조관련 산ㆍ학ㆍ연 관계자임 - 참관자 가운데 82%는 유럽, 5%는 아메리카, 13%는 아시아 및 중동 - 한국에서도 약 300여명이 넘게 참여하였고 특히 JEC그룹과 정보교류 MOU를 체결한 한국탄소융합기술원과 관련기업 임직원 50여명이 참가하여 제품과 기술동향을 조사 | 그림 3-2 전시회 참관자들의 구성 | 탄소섬유강화 복합재료(CFRP)산업의 기술개발 방향 CFRP산업의 Key Issue는 ① Cost Down, ② 새로운 물성과 용도의 소재와 제품, ③ Recycle 및 Repair Solution개발임 Cost Down은 산업성장의 가장 큰 장애요인으로서 이를 해결하는 기술개발 흐름은 아래와 같음 - 탄소섬유의 원가혁신 기술, 고속성형용 열경화성 및 열가소성 수지 등의 소재 개발 - 수요산업의 부품 수를 줄여 조립생산 원가를 절감시킬 수 있는 복잡형상의 모듈화된 부품, 최종 소비자의 연료비와 유지보수 비용을 절감시킬 수 있는 경량화 부품 등 Total Cost 측면에서 저렴한 제품 개발 - 3D 패브릭, 고속성형법, 제조 및 검사 자동화 장비 등 생산공법과 장비 개발 새로운 물성과 용도의 제품개발이 활발히 이루어지고 있으며 특히, 최대 수요시장으로 기대되는 자동차부품을 타깃으로 다양한 신제품들과 신기술들이 제시되었으며 전시장 분위기도 첨단산업과 같이 활기가 충만 - 기존의 수퍼카에 채용되어 성능이 검증된 Passenger Cell, 동력전달 샤프트, 범퍼백빔, 프론트앤드모듈 등의 부품들이 양산차량으로 확대 - 양산 컴펙트카인 BMW i3 전기차에 Passenger Cell 등 약 300kg의 CFRP부품이 사용되었고 폭스바겐 XL1 등 친환경차량에 속속 채용되고 있음 - 항공우주, 대형 해상풍력 발전기의 블레이드, 선박해양, 토목, 태블릿이나 스마트폰의 하우징 등 주요 용도시장에서 성능과 편의성이 향상된 제품이 등장
  46. 46. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 050 한국산업기술평가관리원 지속가능한 산업으로 발전하기 위해 필요한 Recycle기술은 개발단계이고 Repair기술은 항공분야에서 작업표준, 유지보수자재, 교육프로그램들이 제시되고 있음 - CFRP폐기물이 산업폐기물로 분류되어 처리비용이 부과되고 있으며 특히, 자동차부품으로 적용되기 위해서는 EU에서 규정한 85% Recycle율을 달성해야함 - CFRP폐기물을 태워서 탄소섬유만 회수하거나 화학처리법으로 탄소섬유와 함께 수지 분해물을 얻는 공법, 열가소성 CFRP를 분쇄하여 재활용하는 방법 등이 제시되었으며 특히, 열분해법에 의한 탄소섬유 재활용 기술은 상업성을 확보 CFRP산업의 시장동향 2013년 탄소섬유 시장규모는 약 5만 5천 톤, 25억$로 총 수량의 95%가 CFRP로 사용되었고 나머지는 탄소-탄소, 탄소- 세라믹, 탄소-금속 복합재료에 소비됨 - 탄소섬유 시장은 Toray가 주도하는 가운데 Teijin, Mitsubishi, SGL이 추격하는 구도 - 수요기업과 콜라보레이션에 의한 리스크 분담, CFRP 성형사업 진출과 같은 Value Chain의 수직통합 등이 활발히 이루어지고 있음 2012년 CFRP 시장규모는 약 6만 5천 톤, 103~146억$로 2020년까지 연평균 성장률은 13~17%로 추정 - 성장률이 높은 용도시장은 자동차, 항공, 풍력블레이드, 고압가스 탱크이고 CFRP의 80%는 프리프레그를 사용하여 제조 - 세분시장 개발, 수요기업과의 콜라보레이션에 의한 사업 안정성 확보, 기술개발투자가 경쟁적으로 추진되고 있음 2. 탄소섬유 UHT Unitech 대만의 UHT Unitech사는 Toray T800, T1000과 유사한 물성의 제품을 15~30% 저렴하게 제조 - 일반품목의 탄소섬유를 사용하여 Microwave 탄화공법으로 고품위 제품 생산 - 통상의 기술에서 벗어난 부분이 있으나 Microwave 탄화기술은 미국과 일본에서 RD투자가 집중되고 있는 가운데 상업화 제품이 등장 Microwave 탄화기술과 설비를 판매할 수 있다고 함
  47. 47. ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유간화 복합재료 기술개발 동향 051Korea Evaluation Institute of Industrial Technology Designation Fiber Type Number of Filament Tensile Strength Tensile Modulus Elongation Mass per unit length Price difference (MPa) (GPa) (%) Tex (g/1000m) - % UHT U30S 12K/24K 5300 295 1.8 760/1500 15-30% (Toray T800H) UHT UT1000 12K 6300 310 2.0 410 15-20% (Toray T1000) Toray T700 12K/24K 4900 230 2.1 750/1650 Toray T800 6K/12K 5490 294 1.9 223/445 Toray T1000 12K 6370 295 2.2 485 | 그림 3-3 UHT Unitech의 고성능 탄소섬유 | Toray 고성능 탄소섬유 ToraycaⓇ T1100G - 나노 크기로 섬유구조를 제어하는 공정기술개발로 인장강도 6.6 GPa, 인장탄성률 324 GPa의 PAN계 탄소섬유로는 세계 최고의 물성을 달성 - T1100G에 적합한 고강도 고탄성 프리프레그용 수지도 함께 개발 - 항공기 1차 구조재, 로켓 부품, 스포츠용품 등 용도개발 진행 중 項目 T1100G T1000G T800S 引張强度(GPa) 6.6 6.4 5.9 引張彈性率(GPa) 324 294 294 | 그림 3-4 Toray의 고성능 탄소섬유의 물성 |
  48. 48. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 052 한국산업기술평가관리원 세계 1위의 탄소섬유사업을 유지하기 위해 기술개발과 사업투자 확대 - 한국 4,700 톤, 프랑스 5,200 톤, 미국 7,900 톤, 일본 9,300 톤 총계 27,000 톤으로 탄소섬유 생산Capa. 확장 - 연산Capa. 8,200 톤의 세계 최대 라지토우 탄소섬유기업인 미국 Zoltek 주식 100%를 인수 합병하였고, 미국, 프랑스, 독일에 자회사 또는 현지 수요기업과의 J/V를 설립하여 시장 주도권을 강화 CFRP Value chain에서 압도적인 우위를 확보하기 위해 소재에서 제품까지 모든 영역에서 연구개발과 사업투자 확대 - CFRP 고속성형을 위한 수지, 성형공법, 장비개발과 아울러 일본 NEDO의 혁신탄소섬유기반 기술개발에 참여하는 등 ConnectDevelopment에 전향적으로 투자 - 항공우주, 자동차부품, 고압가스탱크, 풍력블레이드 등 주요 CFRP 제품개발을 수요기업과 공동으로 개발 2014년 3월 회기의 탄소섬유 및 탄소섬유강화 복합재료사업 실적 - 매출액이 전년대비 18% 증가한 1,133 억 엔에 영업이익률 15%이며 전사 영업이익률은 5.7% - 제품구성은 섬유, 직물, 프리프레그, 펠렛, 매트, Chopped and Milled fiber, Braid, Paper, CFRP성형품 - 항공기 분야에서 B737, 777, 787, A320, 380 부품의 매출신장, 스포츠 분야에서 고부가가치 제품으로의 상품구조 개선, 일반산업 분야에서 CNG탱크와 노트북 케이스의 판매증가로 인해 탁월한 사업실적 실현 | 그림 3-5 Toray의 탄소섬유 제품구성과 용도 |
  49. 49. ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유간화 복합재료 기술개발 동향 053Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 2. 수지 및 Hybrid 섬유 열경화성 수지 Huntsman, Henkel, DSM, DIC, BASF, DOW, Evonik 등 대표적인 화학기업들이 다양한 CFRP 부품에 적용할 수 있는 물성의 고속성형용 열경화성 수지 제품들을 출시 - 주로 Epoxy계 및 PU계 수지 - 경화시간 30초 이상, 성형시간 1분~7분의 RTM(Resin Transfer Moulding) 또는 Compression Moulding용 수지 | 표 3-1 Huntsman의 HP-RTM용 수지의 성형시간 | STANDARD RTM FASTEST HP RTM SOLUTIONS (reference) XB 3585/XB 3458 NEW XB 3585/Aradur®3475 Preform set 1~5min 0.5min Mould Temperature 30~120°C 100°C 110°C Injection 2~15min up to 0.5min (small to medium part) up to 1 min (small to large part) Cure 10~60min 5min 2min Demolding 1~5min 0.5min Part production time (minimum) 14~85min 6.5min 4min DMA Tg onset 100~190°C 93~103°C 105~115°C 핵심기술은 반응속도, 기계적 물성, 성형점도, 경화공정의 치수 안정성, 탈형성, 친환경성 등을 제어할 수 있는 반응기구 설계, 모노머와 경화제, 촉매, 탈형제, 점도 조절 기술 - CFRP의 용도와 사용 환경에 따라 수지조성이 상이 - 급격한 충격에 CFRP가 파괴되지 않도록 순간 인성이 높은 수지가 바람직 기술개발 방향은 고속성형, 함침성과 기계적 물성 향상, 로하스 기준의 잔류 할로겐 원소 농도 관리, 반응성 용제 시스템, 취급ㆍ보관 안정성 향상, 130℃이상의 Tg, 재작업 및 Recycle성 향상 - Hexel의 고압RTM용 수지 M77: 성형시간 2.5분, Tg 130℃ - M77로 제조한 탄소섬유 프리프레그는 23℃ 6주의 보관안정성과 고속성형에서도 기존 Autoclave방식의 수지보다 양호한 접착력을 구현
  50. 50. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 054 한국산업기술평가관리원 | 그림 3-6 Hexel M77수지의 고압RTM 성형 | | 표 3-2 Hexel M77Ⓡ 프리프레그 허니컴의 접착력 | Nomex honeycomb A1-48-3 12.5 mm (접착력 : MPa) Product Cure cycle average min max M77/56%/200T2/CHS-3k 20 minutes at 120°C; 3 bar autoclave 57.8 52 65 3 minutes at 150°C; 3 bar under press 49.1 42.1 55 Ref: 1458/50%/220T2/3K 180 minutes at 160°C; 3 bar autoclave 50 36 75 Aluminium honeycomb 5052-3/16-12.5mm Product Cure cycle average min max M77/56%/200T2/CHS-3k 20 minutes at 120°C; 3 bar autoclave 37.1 34.4 42 3 minutes at 150°C; 3 bar under press 32.3 28.7 36.5 Ref: 1454/54%/193P/3K 90 minutes at 125°C; 3 bar autoclave 33 28 38
  51. 51. ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유간화 복합재료 기술개발 동향 055Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 구조용 발포수지 풍력블레이드, 선박, 항공, 철도, 자동차, 레이돔 등 성형부품의 Core재료로서 Closed Cell구조의 발포수지를 적용하여 강성을 보완 - BASF의 Polyester계 KerdynⓇ , Evonik의 Poly(methacrylimide)계 ROHACELLⓇ 등이 대표적 - 하니컴에 비해 디자인 자유도가 높아 다양한 성형부품에 적용 Evonik의 Poly(methacrylimide)계 ROHACELLⓇ - 다른 수지와의 상용성이 우수하고, 220℃의 내열성과 0.7 MPa의 내압성과 함께 기계가공이 용이 - Class A 수준의 표면 조도로 성형이 가능하여 샌딩과 같은 마감공정이 필요하지 않음 - 산업용 부품, 항공우주, X-ray기기, 선박이나 철도용 부품, 풍력블레이드 등에 적용 | 표 3-3 Evonik ROHACELLⓇ 의 헬리콥터 로터 및 항공기 구조재로서의 적용성 | Construction concept Sketch Rigidity Weight Layup cost Jointing cost Full sandwich design ++ + ++ ++ Skin sandwich + ++ + 0 Profile reinforcement + + 0 + • ROHACELL® , • Cover layer, e.g. CFRP, ++very good, +good, 0 satisfactory
  52. 52. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 056 한국산업기술평가관리원 열가소성 수지 금번 JEC 2014 전시회에서는 열가소성 프리프레그 및 복합재료 고속성형 기술이 크게 주목을 받았음 - 열가소성 복합재료의 장점: 높은 Toughness, 고속성형, 단순한 제조공정, 재작업과 재활용이 용이, 다양한 물성의 Matrix 수지 - 단점 : 낮은 Tg, 낮은 크리이프 저항성 탄소섬유 제조사는 수요에 따라 다양한 열가소성 Tow-preg, Chopped-preg, 사출용 LFT chip, Tape-preg, UD 프리프레그를 판매 - 주로 PP, PA, PE, PET, ABS, PC 등이 범용부품에 사용됨 - 수지의 내열성(Tg)에 따라 용도를 구분(그림 3-7참조) 캐나다의 Aonix사는 태블릿의 바디와 샤시에 적합한 고속 Stamping성형공법, 열가소성 수지, 성형기를 개발하여 판매 - CFRP 태블릿 바디의 두께는 기존 Aluminum에 비해 50% 얇은 0.7mm이고 중량은 65%가 가벼움 - 랩탑과 태블릿 케이스뿐만 아니라 자동차 분야에 적용할 수 있는 수지와 성형기를 개발 중 항공기용 CFRP 부품에는 Tg가 높은 PPS, PEI, PEEK, PAEK 등 내열성 수지들이 적용 - Fokker Aerostructures는 Cytec의 탄소섬유-PEEK 프리프레그를 사용하여 Airbus의 동체 패널을 개발 - Dutch Thermoplastic Composites는 Airbus 동체용 Stringer를 프레스법으로 개발하였으며 총 성형가공시간은 15분 - Victrex는 PAEK 열가소성 복합재료를 사용하여 Bracket, Clamp, Window Frame, 동체용 Stringer 등의 부품을 개발 | 그림 3-7 열가소성 수지의 Tg에 따른 CFRP의 용도 |
  53. 53. ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유간화 복합재료 기술개발 동향 057Korea Evaluation Institute of Industrial Technology | 그림 3-8 상업용 항공기 분야에서의 열가소성 CFRP의 수지 적용 추이 |
  54. 54. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 058 한국산업기술평가관리원 CFRP용 Hybrid 섬유 탄소섬유와 고강력 PP섬유(Innegra Tech사)를 혼용하여 만든 평직물과 Epoxy수지로 열경화성 복합재료 판을 제조 - 기존 CFRP와 비교하여 내충격성이 100% 향상되고 경량화 및 Cost Down 실현 CFRP의 물성을 보완하거나 원가절감을 위해 초고분자량PE섬유, 폴리아릴레이트섬유, 파라-아라미드섬유, 유리섬유, 현무암섬유, 카본나노튜브, 나노셀룰로오스섬유 등 다양한 섬유소재를 탄소섬유와 혼용 | 그림 3-9 고강력 PP섬유와 탄소섬유 복합사로 만든 열경화성 복합재료 및 내충격 강도 |
  55. 55. ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유간화 복합재료 기술개발 동향 059Korea Evaluation Institute of Industrial Technology 4. 성형공법과 CFRP 부품 3D Preform CFRP 부품을 성형함에 있어 평면 모양의 직편물 또는 프리프레그를 자르고 적층하는 공정을 생략하면 최대 50%의 공정비가 절감 - 3차원 직조기술로 3D Preform을 만들어 바로 금형에 투입하면 절단, 적층 공정비 절감과 함께 절단에 따른 원재료 손실도 줄일 수 있음 - 3D Preform으로 생략할 수 있는 단위공정은 5개이며 공정비를 약 50% 절감 | 그림 3-10 3D Preform에 의한 CFRP 성형공정 (Technische Universität Dresden) |
  56. 56. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 060 한국산업기술평가관리원 핵심기술은 3D 패브릭 설계와 3차원 직기제작 기술 - Dornier, Riba, Karl Mayer, MAGEBA 등이 3차원 직기를 판매 - Vom Baur, Sigmatex, AP Teehnology, Sakase Adtech, TK Industries, Shikibo, Eurocarbon, Profiling Performance, DJP 등이 3D Preform을 전시 - 일부 3D 패브릭기업은 직기, 패브릭설계 및 생산기술에 대한 Know How 판매 의향이 있음 열경화성 CFRP의 고속성형; Wet Compression Moulding 단순형상 부품의 대량생산에 적합하며 성형시간이 짧고 설비투자비가 RTM 대비 낮음 - 150~160℃에서 45~60초 경화 - 탈형에 의한 부품 손상이 적음 - 대형 크기의 부품을 간단히 제조 금형에 수지를 넣고 탄소섬유 Preform을 배치한 뒤 성형 - 일체형 구조 , Foam 및 샌드위치 구조의 제품 성형이 가능 - 마감 필름을 적층 성형하면 Class A 수준의 외장재를 제조할 수 있음 - 신도가 높은 수지 또는 발포수지를 사용할 수 있어 내충격성이 높은 CFRP부품 제조가 가능 | 그림 3-11 Wet Compression Moulding의 공정 및 제품 |
  57. 57. ISSUE 3 JEC Europe 2014 전시회를 통해 본 탄소섬유간화 복합재료 기술개발 동향 061Korea Evaluation Institute of Industrial Technology | 표 3-4 Huntsman의 HP-RTM 및 Wet Compression Moulding용 수지의 성형시간 | Fastest HP-RTM solutions Fastest wet compression molding solutions Araldite® LY 3585/ Aradur® 3475 Araldite® LY 3585/ Hardener XB 3458 (reference) Araldite® LY 3585/ Aradur 3475 Araldite® LY 3585/ Hardener XB 3458 (reference) Preform/fabric lay-up set(1) 0.5min 0.5min 0.5min 0.5min Mould Temperature 110~115°C 100°C 120~140°C 120~140°C Injection up to 1min (small to large part) up to 0.5min (small to medium part) - - Cure 2min 5min 1min 2min Demolding 0.5min 0.5min 0.5min 0.5min Part production time (minimum) 4min 6.5min 2min 3min 열경화성 CFRP의 고속성형; HP-RTM 복잡한 형상의 부품을 대량 생산하는데 적합하며 성형시간이 짧고 설비투자비가 높음 - 110~120℃에서 120초 경화 - 수지 조성물들을 고압으로 배합하여 주입하므로 단시간에 균일하게 혼합됨 - 탄소섬유 Preform에 대한 수지 침투성이 우수하므로 성형 후 부품내부의 Void 결점이 최소화 성형기는 Krauss Maffei 등이 공급 - 1대의 HP-RTM 성형기로 BMW i3차량 7만 대에 소요되는 CFRP 부품을 제조 - 탄소섬유 분율(Vf)이 70%까지 가능 - 탈형제의 배합이 가능하므로 탈형에 따른 손상을 최소화할 수 있음 - 공정 : 탄소섬유 Preform 투입  금형을 닫고 배기  고압으로 배합한 저점도의 수지조성물을 주입  가압  승온  경화  냉각  탈형
  58. 58. PD ISSUE REPORT JUNE 2014 VOL 14-6 KEIT PD Issue Report 062 한국산업기술평가관리원 | 그림 3-12 생산성과 부품의 복잡성으로 구분한 성형공법 | BMW i3의 CFRP 부품(SGL ACF가 전시) - CFRP로 만든 Passenger Cell과 Roof는 접착제로 조립 - 생산속도를 올리기 위해 열가소성 수지를 사용하는 CFRP 성형기술을 연구 중 Mubea Carbo Tech의 CFRP Passenger Cell - 1리터 카인 폭스바겐 XL1의 Passenger Cell(2m X 1.8m X 1m, 75kg)을 2대의 표준 RTM기로 하루에 20시간을 작업하여 10개를 생산 - McLaren자동차로부터 2018년까지 25,000개의 Passenger Cell 수주 | 그림 3-13 CFRP로 만든 BMW i3 전기자동차의 Passenger Cell |

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