인공광합성 세계 시장에 관한 조사결과(2022년)
【자료체재】
자료명：「2022년판 인공광합성 시장의 현황과 장래 전망」
발간일：2022년 9월 30일
체 재：A4판 114페이지
【조사요강】
1. 조사기간: 2022년 7월~9월
2. 조사대상: 인공광합성의 사회 구현에 대응하는 연구기관·기업 등
3. 조사방법: 당사 전문연구원의 대면취재(온라인 포함) 및 문헌조사 병용
<인공광합성 용어정의>
인공광합성은 태양광에 의한 에너지 축적반응(광에너지를 화학에너지로 변환하는 프로세스)을 이용하여 물에서 인류의 활동에 필요한 에너지를 인공적으로 생성하는 것이다. 광화학 및 광전기화학의 영역이며, 광자를 직접 화학반응에 이용하지 않는 전기분해는 인공광합성에 포함되지 않는다.
본 조사에서는 태양광 에너지를 이용한 물 분해에 의한 수소와 산소의 생성 및 이산화탄소 환원에 의한 유기 화합물 합성이라는 두 가지 반응을 대상으로 한다.
<시장에 포함된 상품 및 서비스>
물 분해로 생성되는 수소(솔라 수소)
◆2050년 솔라 수소 세계시장 규모는 95억 엔에 이를 것으로 전망
~'꿈의 기술'인 인공광합성의 사회 구현이 시야에 들어온다~
솔라 수소 세계시장 규모 예측
야노경제연구소 조사
주1. 솔라 수소 플랜트 인도금액 기준
주2. 모두 예측치
1. 시장 개황
인공광합성은 태양광에 의한 에너지 축적반응(광에너지를 화학에너지로 변환하는 프로세스)을 이용하여 물에서 인류의 활동에 필요한 에너지를 인공적으로 생성하는 것이다. 최근 무궁무진한 태양광 에너지를 통해 물과 이산화탄소로부터 수소와 유기화합물 등을 만들어낼 수 있는 인공광합성 사회 구현이 시야에 들어왔다. 특히 광촉매에서 세계 최고 수준의 연구성과를 갖고 있는 일본에서 실용성 검증 등의 움직임이 활발해지고 있다.
제1기(2012~2021년도)의 인공광합성화학프로세스기술연구조합(ARPChem)에서는 NEDO 프로젝트 「이산화탄소 원료화 기간화학품 제조 프로세스 기술개발」에서 사회 구현의 열쇠를 쥐고 있는 가시광응답형 광촉매를 많이 개발했다. 이러한 지식을 바탕으로 NEDO는 그린 이노베이션 기금 사업의 일환으로 프로젝트 「알코올류로부터의 화학품 제조기술 개발」을 2021년도에 시작해, 가시광 응답형 광촉매의 겉보기 양자 수율 (Apparent Quantum Yield: AQY)을 높여 나감으로써 수년 이내에 실용 수준의 태양광 에너지 변환 효율(Solar to Hydrogen: STH) 5% 달성을 목표로 한다. 또한 본 프로젝트에서 ㎡급 광촉매 패널 제조기술, 수소/산소 혼합가스 분리시스템, 대규모 설비에 의한 솔라 수소 제조 프로세스 등의 개발을 진행하고 있다.
2. 주목 토픽
인공광합성에 관한 논문 수 동향(중국)
본 조사에서는 여러 학술논문 DB를 이용하여 과거 5년 9개월(2017년 1월~2022년 9월)의 인공광합성에 관한 논문에 대해 조사했다. 조사결과로부터 인공광합성에 관련되는 논문 수를 지역별로 보면, 중국이 43%로 가장 많았다.
중국에서는 인공광합성에 관한 다방면에 걸친 연구가 이루어지고 있는데, 그 중에서도 흑연질화탄소계 광촉매, 페로브스카이트 양자점 광촉매, 그래핀 나노시트 관련 연구성과를 나타낸 논문의 피인용 수가 많았다. 또 광전기화학셀(PEC)과 금속유기구조체(MOF), 공유결합성유기구조체(COF), 질소환원 등을 키워드로 한 논문도 심심찮게 볼 수 있다.
3. 장래 전망
인공광합성 연구개발에서 가시광응답형 광촉매기술로 세계를 선도하는 일본에서는 2030년경에 국내에서 솔라 수소(물 분해로 생성되는 수소)의 헥타르급 실증 플랜트가 세계 최초로 가동될 전망이다. 이후 일조시간이 길고 조건이 좋은 해외로 전개해, 2035년경에는 해외에서 솔라 수소 제조 플랜트가 본격 가동될 것으로 예측된다.
수소의 세계 수요 확대도 전망되고 있으며, 재생에너지 유래 수소도 공급이 늘어남에 따라 솔라 수소의 세계시장 규모(플랜트 인도금액 기준)는 2040년 6억 6,600만 엔, 2050년 95억 400만 엔으로 확대될 것으로 예측된다.
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