국내 광촉매 관련 업체 현황을 원료와 응용 제품으로 나누어 살펴보았다. 아래 표에 산화 티탄 원료 관련 업체와 광촉매 응용 제품별 주요 제조업체 현황을 제시했다. 코스모화학은 국내에서 소비되는 산화티탄의 70%의 시장을 점유하고 있으며 나머지 30%는 일본의 Ishihara Sangyo와 독일의 Deggusa 등의 수입 제품과 산올, 나노세라믹스, 나노, 나노 신소재 등의 중소기업에서 생산되는 산화티탄 분말과 산화티탄 코팅제가 차지하고 있다.
한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 보고한 자료에 의하면 광촉매 원료 관련 제조업체는 2000년에 10개 업체들이 생산한다고 하였다. 현재에는 광촉매 원료 관련 업체가 20개 업체로 증가하였으며 매년 광촉매 원료 업체는 증가할 것으로 보인다.
국내 광촉매 원료인 산화티탄은 주로 코팅제를 생산하는 업체가 분말을 생산하는 업체 보다 높은 비중을 점하고 있다. 또한 향후 광촉매 원료 시장에서 분말보다는 코팅제가 큰 시장을 형성할 것으로 예상한다.
국내 광촉매 응용 제품별 제조업체 현황은 크게 건자재, 가전제품, 소비재, 도로 설비, 자동차, 환경 정화로 구분해 나타냈다. 국내에서 광촉매 응용 제품별 제조업체 현황을 살펴보면 소비재, 도로 설비, 자동차에 비해 건자재, 가전제품, 그리고 환경 정화 관련 업체 분포가 큰 비중을 점하고 있다. 이 중에서도 최근 가전제품에 광촉매를 응용하려는 연구가 급격하게 증가하면서 정수기와 공기청정기 관련 업체들이 급격하게 광촉매를 이용한 제품을 출시하고 있다.
현재 국내 광촉매를 응용하고 있는 업체는 대략 5백여개 업체가 있는 것으로 추정하고 있으며 향후 건자재, 환경 정화, 소비재, 도로 설비 등으로 관련 업체들이 증가할 것으로 예상한다.
외국기업과의 비교
일본 광촉매 관련 업체의 동향
일본의 광촉매 관련 주요 기업들이 파악하고 있는 소비자들의 관심 제품은 고활성 촉매이 며 수요 분야로는 대기 관련 분야 특히 NOx, SOx 등 유해 가스와 VOC(Volatile Organic Compound) 분해 기술이다. 아래 표는 일본의 광촉매 관련 주요 제조업체에서 파악하고 있 는 수요 분야와 주력 분야이다.
광촉매 관련 사업에 참여하고 있는 업체는 본래부터 산화티탄을 제조해 온 Ishihara Sangyo, Sakai Chemical, Titan Ind 등 기업들이 많다. 또한 TOTO는 도기에 촉매 기능을 부여하기 위해 광촉매 연구 결과를 토대로 광촉매 사업을 진출했다. 이렇듯 TOTO와 같 이 광촉매 사업에 진출한 기업체들도 많이 있다.
일본 주요 제조업체들은 광촉매 관련 제품의 일본 시장이 아직 보급기라고 보고 있으며 시 장 규모 확대에는 시간이 걸릴 것으로 예상하고 있다.
상기에서 일본의 광촉매 관련 주요 기업에서는 소비자들의 요구에 신속하게 부응하기 위해 소비자들의 요구가 가장 많은 고활성 광촉매 개발에 전념하고 있다.
국내기업의 문제점 및 발전 방안
국내의 경우 1차 원료는 대부분 일본의 Ishihara Sangyo(石原産業)와 독일의 Degussa 등에서 수입되고 있으며 필름, 비드 등의 중간 원료 개발은 미진한 상황이다. 2차 원료의 개발은 주로 중소벤처기업 중심으로 이루어지고 있으며 최종 제품은 대기업을 중심으로 개발이 이루어지고 있다. 최근까지도 국내에서는 일본과 같은 시장 구조가 순수한 국내업체들로 구성되어 있지 못한 실정이다.
광촉매 시장의 기회 요인은 크게 환경 친화형 제품에 대한 사회적 Needs, 다양한 응용 제품, 그리고 건강 관련 상품 소비 급증의 세 가지로 구분된다.
환경 친화형 제품에 대한 사회적 Needs
최근 대기·물·토양 등의 지구 환경이 인간 사회로부터 배출되는 각종 화학 물질로 오염 되 어 인간에 악영향을 미치는 상황에 봉착하여 각종 환경 규제가 지구 환경을 보호하기 위해 서 각국에서 시행되고 있다. 국내 환경부에서도 공동 주택을 포함한 공공시설에 대한 실내 공기질(Indoor Air Quality)에 대한 기준을 강화하는 등 전반적으로 친환경적 규제 강화가 추진되고 있으며 기업들도 생산하는 제품의 환경 저해 요인을 해결하고 아울러 경쟁력을 부각시키기 위해서 유독 약품이나 화석 연료를 사용하지 않는 방향을 모색 중이다.
이러한 상황에서 태양광과 같은 빛 에너지만을 이용해 유해한 화학 물질을 안전하고 용이하게 분해할 수 있고 살균도 할 수 있는 환경 친화적 정화 재료인 광촉매를 적용한 다양한 제품의 개발되어 상품화되고 있다.
다양한 응용 제품
광촉매는 환경 친화형 제품이면서도 오염 방지, 탈취, 항균, 유해 물질 제거, 대기오염물질 감소 등의 탁월한 효과를 갖고 있어 응용 분야가 계속 확대되고 있다.
현재 일본의 광촉매 응용 제품의 시장 적용 비중이 가장 높은 것은 공조/정수 관련 제품이 며 그 외에 터널 조명, 방음벽, 아스팔트 포장 등과 같은 도로/교통 관련 제품, 내외장 타 일, 유리, 빌딩용 샷시 등과 같은 주택 건자재, 안경 렌즈 등의 의료기기 등 거의 전 산업 분야에 용도 개발 및 적용이 가능할 것으로 파악되고 있다.
건강 관련 상품 소비 급증
의학의 발전으로 지속적으로 고령화 인구가 늘어나고 가족계획과 함께 시작된 소자화로 소비자의 제품 구매 스타일도 고품질 위주, 특히 건강에 좋은 상품으로 바뀌고 있어 기업들도 소비자의 생활패턴 변경에 적합한 다양한 상품을 개발, 출시하고 있다.
최근 특히 문제가 되고 있는 Sick House(빌딩 증후군)의 대책으로서 내장재에 광촉매를 적용하는 등 소비자의 건강과 관련한 상품이 다양한 형태로 개발되고 있다. 더 오래 더 건 강하게 살고자 하는 인간의 기본 욕구와 함께 광촉매 관련 시장은 계속적으로 신장 할 것으로 전망된다.
시장 전망
향후 10년간 시장 예측
세계 산화티탄 시장 규모는 조사 회사에 따라 시장 규모와 예측에 상당한 차이가 있다.
산화티탄 시장동향은 해외 4대 시장조사 기관인 Freedonia Group과 Global Industry Analysis에서 보고한 보고서가 있지만 본지에서는 Global Industry Analysis의 ‘Titanium Dioxide Market Trend’ 시장 보고서를 근거로 했다.
분야별 Performance target과 기술 Roadmap
상기에서 광촉매 소재의 응용 분야와 그 시장동향 등에 대해서 알아보았다. 상기에서 언급 한 것과 같이 광촉매의 응용 범위가 다양한 분야에 이용됨으로 단기간에 실용화 할 수 있는 기술이 있을 수 있고 장기간 연구 개발이 필요한 기술도 있다. 이 중 장기간 연구 개발이 필요한 분야에 대해 기술 예측이 가능하다고 볼 수 있으며 또한 의미가 있다고 볼 수 있다. 이에 일본 촉매학회와 화학기술전략추진기구가 ‘미래 비젼 - 화학기술전략 2025’ 사업의 일환으로 정리한 촉매 분야의 Technology Road Map를 살펴보기로 하자.
일본 촉매학회와 화학기술전략추진기구에서 제시한 광촉매 Technology Road Map은 주로 재생 가능한 에너지를 이용하기 위한 기술 개발에 초점이 맞추어져 있으며 이는 국가적인 차원에서의 Technology Road Map을 구현하였기 때문이다. 재생 가능한 에너지를 이용하기 이한 기술 개발에 초점을 두었기 때문에 광촉매를 이용한 물의 수소 제조 기술과 이산화탄소 고정화 기술에 초점을 두었다.
광촉매에 의한 이산화탄소 고정화 기술은 탄산가스 재자원화 기술의 개발을 목표로 추진하고 있는 일본의 광촉매 기술로 광촉매 환원력을 이용하여 이산화탄소를 고정화하는 기술은 현재 양자 수율 1% 이하, 변환 효율이 0.1%에 지니자 않지만 2030년에는 양자 수율이 30%이상, 변환효율은 10%이상을 지향하는 Technology Road Map을 제시했다.
광촉매의 Technology Road Map를 검토해 보면 전반적으로 파장 영역을 자외선에서 가시광선으로 변화하려는 연구가 중심이 되어 이루어지고 있다. 광촉매의 기술 개발 추이는 크게 Surface Modification(표면 개질), 고정화 기술, 대체 소재 및 산화티탄 제조 기술에 관한 것이다.
산화티탄의 Surface Modification도 크게 표면 반응성 향상과 내마모성과 내구성 등의 기계적 강도에 대한 것으로 구분할 수 있으며 2002년 이전에는 표면 반응성 향상에 대한 연구로 귀금속을 대체할 수 있는 새로운 소재 중심으로 연구가 이루어지다가 2002년 이후 고정화 기술에 대한 관심이 고조되면서 내마모성과 내구성 등의 기계적 강도도 함께 향상할 수 있는 방향으로 전환되고 있어 금속 이온을 도핑 하는 연구에서 몇 해 전 부터 금속 산화물을 도핑하려는 연구로 전환됐다.
산화티탄 고정화 기술은 주로 지지체에 코팅하는 방법에 대한 것이다. 현재 Physical Vapor Deposition 기술에 대한 코팅 방법이 가장 활발히 연구가 이루어지고 있으며 최근에는 산화티탄 졸이나 산화티탄 코팅 용액 제조 기술의 발달로 Metal Precursor가 제품으로 출시되면서 Metal Organic Vapor Deposition 기술도 연구가 이루어지고 있다.
