[보고서] "2020년 반도체/자동차 분야 소재ㆍ부품의 핵심기술 개발동향과 글로벌 트렌드 분석"

[황일연]

"2020년 반도체/자동차 분야 소재ㆍ부품의 핵심기술 개발동향과 글로벌 트렌드 분석"

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◈ 체제 : A4 / 420페이지
◈ 발행일 : 2019년 12월 3일
◈ 가격 : 430,000원 --> 387,000원
◈ ISBN : 978-89-98207-92-2




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◈ 도서소개

최근 일본의 수출규제에 대응하기 위해 우리 정부는 소재ㆍ부품의 국산화를 중요한 국가적 과제로 삼고, 소재ㆍ부품 산업의 경쟁력 강화와 제조업 혁신을 위해 국가적 차원의 모든 지원을 아끼지 않겠다고 밝혔다. 2019년 11월 22일, 문재인 대통령은 “우리 반도체 산업 경쟁력에 더해 소재ㆍ부품ㆍ장비 공급이 안정적으로 뒷받침된다면 반도체 제조 강국 대한민국을 아무도 흔들 수 없을 것”이라며, 반도체 산업의 경쟁력 강화를 위해서 소재ㆍ부품ㆍ장비 산업에 대한 지원을 강화하겠다는 의지를 재확인할 수 있었다. 정부는 범정부 차원의 소재부품장비인력위원회 설립을 추진하고 있으며 ‘소재부품장비 특별법' 개정도 준비 중이다. 또한 전문인력 양성을 위해 대학 내 연구소 등을 적극 지원, 기술력을 갖춘 인력이 기업에 공급될 수 있도록 지원하겠다고 밝혔다. 정부의 재정지원 방식을 보다 확실하게 제도화하고 내년 예산안에 소재부품 관련해 2조원 이상을 반영하겠다고 발표하였다. 일본의 경제보복을 겪고 있지 않더라도 소재ㆍ부품ㆍ장비산업의 강화는 반드시 가야 할 길이라며, 이번 일본의 수출규제조치를 우리 소재산업을 발전시키는 기회로 삼겠다고 강조했다.

2019년 7월 1일, 일본 정부는 수출관리 운용 재검토라는 관점(일본측 주장)에서 한국으로 수출하는 반도체 및 OLED 관련 주요 소재에 대한 신고 절차를 강화하겠다고 공식 발표하였다. 구체적으로는 7월 4일부터 ‘플루오린 폴리이미드', ‘리지스트(감광제)', ‘에칭가스(고순도 불화수소)'의 한국 수출과 이와 관련된 제조기술의 이전에 대해서 포괄수출허가제도의 대상에서 제외하고 개별적으로 허가신청을 요구해 심사를 실시하겠다는 것이다. 일본이 수출규제를 실시하겠다고 발표한 3가지 품목인 리지스트(감광제), 에칭가스(고순도 불화수소), 플루오린 폴리이미드에 대한 대일 수입의존도는 각각 91.9%, 43.9%, 93.7%이다. 에칭가스의 대일 수입의존도는 2010년 72.2%에서 2019년 1~5월 43.9%까지 낮아진 반면, 리지스트(95.5%→91.9%)와 플루오린 폴리이미드(97.7%→93.7%)에 대한 의존도는 여전히 높은 수준이다.

일본의 소재산업은 시장규모가 작아도 기능성 소재 분야를 중심으로 세계시장에서 높은 점유율을 확보하고 있는 제품을 다수 보유하고 있어, 전반적인 소재산업에서 커다란 시장을 차지하고 있다. 세계시장 점유율 획득 상황을 제품별로 살펴보면, 자동차, 디지털카메라 등의 정밀기기에서는 일본계 기업의 점유율이 높고, 마찬가지로 관련 소재에서도 일본계 기업이 높은 점유율을 차지하고 있다. 한편, 휴대전화ㆍ스마트폰, 반도체 등의 제품에 대해서는 일본계 기업의 세계시장 점유율이 저하되는 경향이지만, 관련 소재는 여전히 일본계 기업의 점유율이 높은 것도 많다. 예를 들면, 디스플레이용 편광판이나 유리기판, 실리콘웨이퍼, 적층세라믹콘덴서 등은 일본계 기업이 매우 높은 점유율을 획득하고 있다.

소재ㆍ부품 관련 기술은 다양한 장비ㆍ제품에 적용되는 기반기술로서 그 파급력은 매우 크다. 특히, 인공지능(AI), 빅데이터, 사물인터넷(IoT), 로봇 등 4차 산업혁명 기술발전이 소형화ㆍ자동화ㆍ효율화ㆍ상호연결성을 지향하는 만큼, 핵심 요소기술로서 그 중요성이 더욱 확대되고 있다.
또한, 최근 일본의 대한국 경제보복 조치 이후, 그동안 취약했던 우리의 소재ㆍ부품 기술력을 끌어올려야 한다는 목소리도 높아졌다. 이에 당사에서는 소재ㆍ부품 개발에 필요한 기술과 글로벌 트렌드를 소개함으로써 소재ㆍ부품 개발에 참고자료로 활용할 수 있도록 하여, 우리나라 소재ㆍ부품의 국산화 달성에 도움이 되기를 바라는 마음에 조사를 기획하였다.

본서는 “Ⅰ. 소재ㆍ부품 분야의 개요와 최근 현황”, “Ⅱ. 소재ㆍ부품 개발에 필요한 기술 분석 및 동향”, “Ⅲ. 소재ㆍ부품 글로벌 트렌드 및 시장환경 분석”, “Ⅳ. 신소재 연구개발 방법론 및 개발 사례”로 구성되어 있다.

소재ㆍ부품 관련 분야의 국내 관계자들에게 유용한 정보로 활용되어 미력하나마 소재ㆍ부품 국산화에 기여할 수 있는 자료가 되기를 기대해본다.

◈ 목차

Ⅰ. 소재ㆍ부품 분야의 개요와 최근 현황

1. 소재ㆍ부품 분야의 범위와 구조
  1-1. 소재ㆍ부품 분야의 개요
    1) 소재의 정의와 분류
      (1) 금속소재
      (2) 무기화학 소재
      (3) 유기화학 소재
      (4) 첨단소재
    2) 부품의 정의와 분류
      (1) 정의
      (2) 분류
  1-2. 소재ㆍ부품 분야별 동향 및 시장전망
    1) 소재산업별 시장동향 및 전망
      (1) 금속소재 시장
      (2) 첨단소재 시장
    2) 부품 산업별 시장동향 및 전망
      (1) 해외 시장
      (2) 국내 시장

2. 소재ㆍ부품 관련 주요 환경 분석
  2-1. 소재ㆍ부품 관련 환경
    1) 소재ㆍ부품의 연구개발 필요성
      (1) 소재ㆍ부품 분야의 기술 필요성
      (2) 이노베이션과 소재연구
    2) 소재ㆍ부품 관련 사회적 요청 및 비전
      (1) 개요
      (2) IoT/AI시대의 CPS(스마트사회)에 대한 기대
      (3) 환경ㆍ에너지 문제와 과학기술에 대한 기대
      (4) 고령화ㆍ저출산 시대의 헬스케어ㆍ의료에 대한 기대
    3) 일본 수출규제 관련 소재산업의 이슈
  2-2. 소재ㆍ부품 관련 한일 경제관계와 동향
    1) 한일 무역의 구조
      (1) 소재ㆍ부품 관련 한일무역 동향
      (2) 자동차 부품 관련 한일무역 동향
      (3) 석유제품과 반도체 제조장치 관련 한일무역 동향
    2) 한일 무역관계의 전개
      (1) 현재의 한일 무역관계
      (2) 과거의 한일 무역관계 변화
  2-3. 국내 소재ㆍ부품 관련 정책 동향
    1) 미래소재 원천기술 확보전략
      (1) 추진배경
      (2) 추진전략
      (3) 추진계획
    2) 제4차 소재ㆍ부품발전 기본계획
      (1) 추진배경
      (2) 추진전략
      (3) 추진계획

Ⅱ. 소재ㆍ부품 개발에 필요한 기술 분석 및 동향

1. 소재ㆍ부품 개발을 위한 기초ㆍ응용 기반 기술
  1-1. 미세가공 프로세스
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 연구개발 동향
    3) 주요 이슈
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학 기술적 과제
      (2) 기타 과제
  1-2. 적층조형ㆍ레이저 가공
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 연구개발 동향
    3) 주요 분야별 이슈
      (1) 품질보증 기술의 프로세스 모니터링과 시뮬레이션
      (2) CPS화에 의한 효율적 가공기술의 급속한 진전
      (3) 단파장 레이저에 의한 가공기술의 실용화
      (4) 난가공소재로의 전개
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제
  1-3. 접착 기술
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 연구개발 동향
    3) 주요 이슈
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제
  1-4. 나노ㆍ오퍼랜드 계측 기술
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 주요 분야별 연구개발 동향
      (1) 주사 투과 전자현미경(STEM)
      (2) 방사광 X선
      (3) 중성자선
    3) 주요 분야별 이슈
      (1) STEM 관련 기술의 고도화
      (2) 화학증착소재 실시간 증착막 측정 시스템 개발
      (3) 오퍼랜드 STEM용 시료 홀더 개발
      (4) 신규 방사광 X선 오퍼랜드 계측
      (5) 분광ㆍ산란법과 현미법과의 조합
      (6) 메카노 오퍼랜드 분석의 진전
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제
  1-5. 물질ㆍ소재 시뮬레이션
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 주요 분야별 연구개발 동향
      (1) 분자전자상태 계산 분야
      (2) 고체전자상태 계산 분야
      (3) 분자 시뮬레이션 분야
      (4) 몬테카를로 시뮬레이션 분야
      (5) 통계역학에 따른 적분 방정식
      (6) 연속체 모델
      (7) 기타
    3) 주요 이슈
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제

2. 소재ㆍ부품 개발을 위한 물질 및 기능 설계ㆍ제어 기술
  2-1. 공간ㆍ공극 설계 제어
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 주요 분야별 연구개발
      (1) 제올라이트ㆍ메조다공성 소재
      (2) 금속유기 구조체(다공성 배위중합체)
      (3) 다공성 케이지 분자와 다공성 고분자
      (4) 다공성 탄소
    3) 주요 분야별 이슈
      (1) 이온성 공간ㆍ공극 소재
      (2) 제올라이트ㆍ메조다공성 소재
      (3) 금속유기 구조체(다공성 배위중합체)
      (4) 다공성 탄소
      (5) 다공성 액체
    4) 주요 기술별 향후 과제
      (1) 제올라이트ㆍ메조다공성 소재
      (2) 금속유기 구조체(다공성 배위중합체)
      (3) 다공성 탄소
      (4) 기타 과제
  2-2. 데이터 구동형 물질ㆍ소재 개발
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 주요국별 연구개발 동향
      (1) 미국
      (2) 유럽
      (3) 일본
      (4) 중국
      (5) 한국
    3) 주요 이슈
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제
  2-3. 포논 엔지니어링
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 연구개발 동향
    3) 주요 이슈
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제
  2-4. 양자 기술
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 주요 분야별 연구개발 동향
      (1) 양자컴퓨터ㆍ양자시뮬레이션
      (2) 양자 계측ㆍ센싱
      (3) 양자통신(양자암호, 양자 중계ㆍ양자 네트워크)
     3) 주요 분야별 이슈
      (1) 초전도 양자비트 2차원 배열 및 3차원 배선의 구현
      (2) NISQ 시대의 도래와 기술적 과제
      (3) 스핀 스퀴즈드 상태 양자에 의한 센싱 진전
      (4) QKD의 실증과 표준화 활동
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제
  2-5. 2차원 기능성 원자박막
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 연구개발 동향
    3) 주요 이슈
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제
  2-6. 생체모방(Bio inspired) 소재ㆍ시스템
    1) 연구개발 개요
      (1) 정의
      (2) 연구개발 의의
    2) 연구개발 동향
    3) 주요 분야별 이슈
      (1) 소프트 로보틱스
      (2) 바이오 하이브리드 디바이스
      (3) 아메바형 분자 로봇
    4) 향후 개발 과제
      (1) 과학기술적 과제
      (2) 기타 과제

Ⅲ. 소재ㆍ부품 글로벌 트렌드 및 시장환경 분석

1. 차세대 파워반도체
  1-1. 개요
    1) 연구개발 이슈
    2) 환경 분석
  1-2. 연구개발 트렌드
    1) 해외 동향
    2) 국내 동향
  1-3. 시장 현황 및 전망
    1) 세계 시장
    2) 국내 시장

2. 차세대 축전 디바이스
  2-1. 개요
    1) 연구개발 이슈
    2) 환경 분석
  2-2. 연구개발 트렌드
    1) 해외 동향
    2) 국내 동향
  2-3. 시장 현황 및 전망
    1) 세계 시장
    2) 국내 시장

3. 체내동태 모방 모델ㆍ칩
  3-1. 개요
    1) 연구개발 이슈
    2) 환경 분석
  3-2. 연구개발 트렌드
    1) 해외 동향
    2) 국내 동향
  3-3. 시장 현황 및 전망
    1) 세계 시장
    2) 국내 시장

4. 센서ㆍMEMS 기술
  4-1. 개요
    1) 연구개발 이슈
    2) 환경 분석
  4-2. 연구개발 트렌드
    1) 해외 동향
    2) 국내 동향
  4-3. 시장 현황 및 전망
    1) 세계 시장
    2) 국내 시장

5. 혁신적 컴퓨팅ㆍ디바이스 기술
  5-1. 개요
    1) 연구개발 이슈
    2) 환경 분석
  5-2. 연구개발 트렌드
    1) 해외 동향
    2) 국내 동향
  5-3. 시장 현황 및 전망
    1) 세계 시장
    2) 국내 시장

6. 3D프린팅
  6-1. 개요
    1) 연구개발 이슈
    2) 환경 분석
  6-2. 연구개발 트렌드
    1) 해외 동향
    2) 국내 동향
  6-3. 시장 현황 및 전망
    1) 세계 시장
    2) 국내 시장

7. 첨단복합소재
  7-1. 개요
    1) 연구개발 이슈
    2) 환경 분석
  7-2. 연구개발 트렌드
    1) 해외 동향
    2) 국내 동향
  7-3. 시장 현황 및 전망
    1) 세계 시장
    2) 국내 시장

8. 그 외 소재ㆍ부품 분야 관련 연구개발 트렌드
  8-1. 데이터 구동형 소재개발(Materials Informatics)
  8-2. 위상물질(Topological matter)
  8-3. 양자컴퓨터
  8-4. 오퍼랜드 계측

Ⅳ. 신소재 연구개발 방법론 및 개발 사례

1. 다양한 고기능 신소재 개발을 위한 방법론
  1-1. 신소재 개발을 위한 검토 및 설계방법
    1) 고기능 특성을 효율적으로 탐색하는 방법
    2) 다양한 안정상태를 활용한 열전변환 신소재 개발
    3) 원자가 제어와 물질 설계
    4) Materials informatics의 가능성
  1-2. 소재 개발 응용에 의한 기대
    1) 다원계 화합물 태양전지의 고효율화와 소재 설계
    2) 자성소재(영구자석)의 상반된 기능 양립
  1-3. 안정성 실현을 위한 계측 기술과 프로세스제어 기술
    1) 프로세스 계측 기술
    2) 반도체 결정상의 제어
    3) 프로세스 인포매틱스의 활용
    4) 하이엔트로피ㆍ나노합금 개발과 제작 프로세스 기술 확립

2. 미래소재 개발 이니셔티브, 다양한 안정상태 엔지니어링
  2-1. 연구개발 필요성 및 효과
    1) 현황 인식 및 문제점
    2) 사회ㆍ경제적 효과
      (1) 에너지 분야
      (2) 모빌리티 분야
      (3) 디지털 혁신 분야
      (4) 환경부하 저감 분야
    3) 과학기술상의 효과
  2-2. 구체적인 연구개발 과제
    1) 소재 개발 범위의 확대
      (1) 다양한 안정상태의 이용
      (2) 구성원소, 결합상태 등의 역할 명확화
      (3) 제작 프로세스 과정에서 각 반응경로에 관한 역할의 명확화
      (4) 실험ㆍ평가ㆍ분석 데이터의 데이터베이스화
      (5) 새로운 안정상태의 설계ㆍ제조 관련 주요 인자 추출과 이론 체계화
      (6) 응용분야를 아우르는 새로운 안정상태를 탐색하는 설계지침 구축
    2) 제작 프로세스 반응과정의 가시화와 반응경로의 동적 제어
      (1) 제작 프로세스 과정의 직접 관측에 의한 반응과정의 가시화
      (2) 현상의 모델화 및 프로세스 시뮬레이션 방법 개발
      (3) 프로세스의 역동적인 반응과정과 안정상태 변화의 과학적 이해
      (4) 동적 반응과정의 이해에 근거하는 반응경로 제어수단의 개발
    3) 프로세스 제어수단 이용에 의한 목적 안정상태 실현
  2-3. 연구개발 추진방법 및 시간축
    1) 소재ㆍ프로세스 설계, 계측, 데이터 과학 등의 통합적 연구 추진
    2) 시간축
      (1) 새로운 커뮤니티의 형성과 활성화
      (2) 프로젝트화에 의한 지원

3. 와이드갭 반도체로서 산화갈륨의 전자디바이스 응용
  3-1. 산화갈륨의 물성과 이용에 의한 효과
    1) 와이드갭 반도체 적용에 의한 파워디바이스의 고효율화
    2) 신규 와이드갭 반도체로서의 산화갈륨과 그 물성
    3) 산화갈륨 결정 중의 원자가 전자 제어
  3-2. 산화갈륨 결정의 성장 기술과 개발 과제
    1) β-Ga₂O₃의 성장 기술과 개발 과제
      (1) 융액에서 β-Ga₂O₃ 벌크 결정의 성장 기술
      (2) β-Ga₂O₃ 웨이퍼 상에 에피택셜 성장 기술
      (3) β-Ga₂O₃결정 안의 결함에 의해 도입되는 준위
    2) α-Ga₂O₃의 성장 기술과 개발 과제
  3-3. 산화갈륨 파워디바이스의 개발현황과 과제
    1) 쇼트키 배리어 다이오드(SBD)의 개발현황과 과제
      (1) β-Ga₂O₃웨이퍼상의 SBD
      (2) α-Ga₂O₃를 이용한 SBD
     2) 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 개발현황과 과제
      (1) β-Ga₂O₃웨이퍼상의 가로형 MOSFET 개발현황과 과제
      (2) β-Ga₂O₃웨이퍼상의 세로형 MOSFET 개발현황과 과제
      (3) α-Ga₂O₃를 이용한 MOSFET의 개발현황과 과제
  3-4. 산업화 및 보급 촉진을 위한 과제
    1) α-Ga₂O₃결정과 β-Ga₂O₃결정의 기초물성 파악
    2) Ga₂O₃ 고품질 결정성장 기술
    3) 디바이스 형성 기술

4. 소재ㆍ부품 관련 해외 개발사례
  4-1. 신기능 와이드갭 반도체소재 개발
    1) 와이드갭 반도체의 파워디바이스 응용
    2) 독자적인 방법에 의한 c-BN 박막 성장
    3) c-BN박막의 전기전도성 제어
  4-2. 차세대 반도체소재 Ge의 이온주입 기술
    1) 개요
    2) 실험조건
    3) 평가결과
      (1) Ge기판 안의 공동 이온주입에 의한 접합 깊이
      (2) Ge기판 안의 도판트에 Sn이 미치는 영향
    4) 정리
  4-3. 세탁 가능한 축전지형 웨어러블 디바이스 개발
  4-4. 그래핀에 의해 제어 가능한 레이저 기술 개발
  4-5. 고출력 레이저 다이오드에 의한 잔류응력 저감
  4-6. 비가시 영역을 가시화하는 카메라 개발
  4-7. 전자 디바이스를 보호하는 단열 실드 개발

"국내외 소재ㆍ부품 산업의 시장분석과 비즈니스 전략(상ㆍ하권 합본)" ◈ 체제 : A4 / 1544페이지 ◈ 발행일 : 2019년 10월 18일 ◈ 가격 : 860,000원 --> 580,000원	"국내외 2차전지/에너지저장장치(ESS)/전기자동차 시장동향과 비즈니스전략" ◈ 체제 : A4 / 480페이지 ◈ 발행일 : 2019년 7월 8일 ◈ 가격 : 400,000원 --> 360,000원	"2019년 고부가 표면처리산업의 시장분석 및 코팅,필름 처리기술 개발현황" ◈ 체제 : A4 / 561페이지 ◈ 발행일 : 2019년 7월 23일 ◈ 가격 : 350,000원 --> 315,000원	"미래형 자동차 관련 비즈니스 전략 및 종합 분석" ◈ 체제 : A4 / 675페이지 ◈ 발행일 : 2019년 8월 28일 ◈ 가격 : 430,000원 --> 387,000원

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