2017-01 카셰어링 공유경제관심속시장규모 지속적증가 산업정보분석실 Tel: 02-3299-6037 e-mail: jkson@kisti.re.kr 카셰어링 (Car Sharing) 은차량공유라고도하며, 보통회원제로운영되는데회원간에특정자동차를공동으로이용하는서비스또는시스템을말한다. 즉, 한대의자동차를시간또는분 (10분 ) 단위로여러사람이나눠쓰는것으로, 렌터카업체와는달리주택가근처에보관소 ( 차고지 ) 가있는것이특징이다. 최근세계경기의침체로자동차를 소유 하는것으로부터 이용 하는것으로의유저마인드변화와저탄소화사회실현에대한유저 의식고양등에의해카셰어링이주목받고있다. 특히최근에는차고지숫자, 차량수, 차종이급증하고유저의인지도및편의성이향상되어, 회원수가매년급격히증대되고있다. 사업에참여하는기업도렌터카사업자, 기존자동차메이커, 주차장사업자, 자동차정비사업자, 주택사업자등다양한업종에서시장진입이이루어지고있다. 1987 년스위스에서처음시작된카셰어링은현재 60여개국가, 1,000 개의도시에서서비스되고있으며, 세계시장규모는 2008 년금융위기이후북미, 유럽, 일본을중심으로매년높은성장률을나타내고있다. ( ) 차량소유권 없음 없음 있음 운영기관 영리, 비영리 영리 비영리 서비스기간 1시간, 30분, 10분단위 1일이상 합의 차량유형 소형또는전기차위주 다양 다양 ( 공여자차량 ) 비용지불 이용료 ( 유류비, 보험료통합지불 ) 임차료 ( 유류비, 보험료별도지불 ) 이용료 ( 합의에의한방법 ) 이용방법 웹, 스마트폰으로예약 / 결제 ( 무인대여소이용 ) 계약서작성 ( 지정대여소이용 ) 주변에서공여자찾기 ( 합의에의한장소 ) 자료 : 카셰어링의사회경제적효과 (2015), 경기연구원 2017-01 01
카셰어링 한차량을여러명이나눠쓰는차량공유서비스인카셰어링은스마트폰앱만으로 24시간언제든예약해이용할수있으며, 지하철역과도심주차장등가까운카셰어링존 ( 차고지 ) 에예약차량이대기하고있어접근성도좋다. 카셰어링은한대의자동차를시간단위로여러사람이나눠쓰는방식으로, 차량을예약하고자신의위치와가까운주차장에서차를빌려사용한후반납하는제도이다. 카셰어링 1대가승용차 13대를대체하고, 승용차대당유지비용은연간 874만원이지만, 공동이용시연간 40% 수준 ( 소유비용대비 ) 으로이용가능하며, 1인당 CO 2 배출량은 54% 감소효과가있다 1). 또한, 개인차량보유없이자유로운개인모빌리티실현, 사용량에따른합리적교통비용지출, 교통체증완화, 주차문제완화등에기여한다. Frost & Sullivan 의자료에의하면, 세계카셰어링시장은회원수가 2014 년 4.9백만명에서 2020 년 33.2 백만명으로확대되고, 차량대수도 2014 년 92.2 천대에서 2020 년 440.6 천대로확대될것으로전망되고있다. 또한, 네비건트리서치 (Navigant Research) 에따르면, 세계카셰어링시장규모는 2015년 11억달러였고, 2020년 35억달러, 2024 년 65억달러로확대되면서연평균 21.8% 씩성장될것으로전망되고있다. 카셰어링은최근경제위기이후실용적소비패턴의식의확산, 환 경의식이높은선진시장의소비자인식, 스마트폰확산을통한서비 스이용편의성의획기적개선으로북미를중심으로상업적비즈니 스형태로빠르게성장하고있다. 야노경제연구소의자료에의하면, 일본의카셰어링시장규모는 2015 년 202 억엔이었고, 2020 년에는 295 억엔으로, 연평균 19.7% 씩성장될것으로전망되고있다. 일본에서는특히대도시를중심으 로차고지와차량수가확대되고있고, 카셰어링에대한인지도가높 아지고있다. 일본은이미카셰어링에대한인지 ( 認知 ) 의임계점을넘 어선것으로보이며, 대규모사업자의적극적인투자가향후에도계 속될것으로예상되고있어, 회원수의증가경향은지속될것으로예 상된다. 일본대도시의인구밀도는세계적으로보더라도높은수준으로카 셰어링서비스에적합한환경이므로회원수는더욱증가할가능성 이높다. ( 단위 : 억달러 ) 2015 2020 2024 CAGR(%) 시장규모 11 35 65 21.8 $Millions 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 North Amarica Europe Asia Pacific Latin America Middle East & Africa 2015년 2016년 2017년 2018년 2019년 2020년 2021년 2022년 2023년 2024년 자료 : www.navigantresearch.com ( 단위 : 백만명 / 천대 ) 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 CAGR(%) 회원수 0.4 0.7 1.2 2.3 4.9 8.9 17.2 33.2 38.4 차량수 11.5 19.4 31.9 55.4 92.2 155.4 261.6 440.6 29.7 자료 : https://ww2.frost.com/ (Frost & Sullivan) 1) 카셰어링서비스, 2015, 티모넷 2017-01 02
카셰어링 ( 단위 : 억엔 ) 2012 2013 2014 2015 2020 CAGR(%) 시장규모 70 106 154 202 295 19.7 자료 : ( 株 ) 矢野経済研究所, これから伸びる 100 アイテム, 2016 ( 단위 : 억원 ) 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2018 2020 CAGR(%) 시장규모 6 40 90 300 800 1,000 2,250 5,000 178.2(2011 년 ~2016 년 ) 50(2016 년 ~2020 년 ) 자료 : 2016, 삼정 KPMG 경제연구원, 삼정인사이트, www.newspim.com 2017.2.21, www.kama.or.kr 2016.05, www.socar.kr, www.greencar.co.kr 자료종합 주 : 세계시장과일본은연평균 20% 전후의수요성장이전망되고있고, 과거일본의 2012 년 ~2015 년사이의연평균성장률은 42% 였음. 한국의카셰어링산업은그동안은도입기로 100% 이상의높은성장이실현되었으나, 앞으로몇년간은성장기단계로접어들면서연평균 50% 정도의성장이예상됨. 또한, 그린카의이용호대표도 2016 년 11 월에 2020 년국내시장규모가 5,000 억원정도가될것으로전망하였음. ( 단위 : 대 / 만명 ) 2012 2013 2014 2015 2016 CAGR(%) 차량대수 400 1,400 4,000 7,000 13,000 138.7 이용자수 7 20 110 270 470 186.2 자료 : http://m.naeil.com/, 내일신문, 2016 카셰어링서비스이용자증가에따라서, 이용방법에대한회원의이해가높아지면서이용횟수도증가될것으로보이므로, 차량의가동률이향상되고시장규모도확대될것으로예상된다. 또한, 기존자동차메이커들도카셰어링분야시장진입을추진하고있고, 세컨드카로써의이용수요도기대되고있다. 카셰어링의세계시장규모는 2015년 11억달러에서 2024년에는 65억달러 (CAGR 21.8%) 로전망되며, 국내시장규모는 2016년 1,000억원에서 2020년 5,000억원규모 (CAGR 50.0%) 에이를것으로전망된다. 한국의카셰어링시장규모는 2011 년 6억원에서 2016 년 1,000 억원으로성장하였고, 2020 년에는 5,000 억원으로까지성장할것으로예측되고있다. 또한, 카셰어링차량수는 2012 년 400대에서 2016 년 13,000 대로증가하였고, 이용자수도같은기간 7만명에서 470만명으로크게증가했다. 국내카셰어링시장이빠르게성장한배경은크게대기업참여, 접근성향상, 자동차소유인식변화등세가지로정리할수있다. 공유경제가확산됨에따라자동차를소유하지않아도된다는소비자의인식변화가있었고, 스마트폰보급과함께서비스제공지점확대로인한접근성이크게향상되었으며, 스마트폰애플리케이션을기반으로한무인서비스및간편결제시스템을통해예약부터결제까지한번에처리할수있는장점이있다. 또한, 롯데그룹은그린카의지분을 100% 를확보하고 SK그룹은쏘카지분의 20% 를확보하면서대기업의참여가시장확대에도기여하게되었다. 늘어나는차량은도심지역의정체, 주차난을일으킬뿐만아니라대기오염을일으키는주요원인이기때문에이들문제를완화하기위하여, 여러지자체들이카셰어링서비스의저변확대에나서고있다. 서울시는 2013 년 1월부터나눔카브랜드로서비스를시작하였고, 수원시 ( 나누미카 ) 는 2013 년 7월부터, 부산시는 2013 년 9월부터, 인천시는 2013 년 11월부터서비스를운영중이다. 카셰어링의선두국가는독일과미국이다. 독일은 17세이상전체국민의 1.1% 이상이카셰어링을정기 / 비정기적으로이용중이며, 철도등과연계되어대중교통의일부로자리잡고있다. 2017-01 03
카셰어링 미국에서초기카셰어링시장의주축은 IT 기반의벤처기업들이었다. 수요와공급을실시간으로연결해주는기술이필요했기때문이다. 가장괄목할만한곳은 우버 (Uber) 이다. 2009 년설립이래 58개국, 361개도시에진출했고, 현재차량소유자회원이 300만명을상회한다. 미국경제지 Forbes 는우버의기업가치를 680억달러로평가하여현대자동차보다 2배이상높은것으로평가하였다. 미국의경우 Avis 계열의 ZipCar 와 Lyft 가성업중이며, 미국의주요카셰어링기업인 ZipCar 는 2016 년현재 100만회원의차량공유네트워크를보유하고있으며 500개도시, 600개대학, 67개공항에서차량공유가가능하다. 주요카셰어링업체에지분투자를하던기존완성차업체들도최근카셰어링분야로직접진출하는사례가증가하고있다. 2008 년독일에서설립된 Car2go( 다임러참여 ) 와 2011 년설립된 DriveNow(BMW 참여 ) 에이어, GM은 2016 년 1월메이븐 (MAVEN) 이라는신규카셰어링서비스를론칭하였다. 해외주요업체로서는 Car2Go, DriveNow, Uber 등이있고, 국내업체로는쏘카, 그린카, 시티카등이있다. 최근시장규모확대와높은성장률을배경으로렌터카업체와완성차업체들의시장진입이이루어지고있다. 일본의카셰어링주요 3사는타임즈24( 점유율 1위, 브랜드명 : 타임즈카플러스 ), 오릭스자동차 ( 점유율 2위, 브랜드명 : 오릭스카셰어 ), 카셰어링저팬 ( 점유율 3위, 브랜드명 : 카레고카셰어링클럽 ) 이다. 교통에콜로지 모빌리티재단의 2016년 3월조사에의하면, 일본의전 체차고지숫자는 10,810 개소, 차량수 19,717 대, 회원수 846,240 명이다. 이중위 3사의차고지숫자는 91.5%(9,887 개소 ), 차량수는 89.0%(17,555 대 ), 회원수는 93.4%(790,267 명 ) 를점유하고있다. 일반적으로회원수에매출이비래하는경향이있는비즈니스모델업종이므로, 압도적인경쟁우위를차지하고있는상황이다. 카셰어링사업의흑자화및수익성확대를위해서, 카셰어링사업자들은가동률향상과함께경비절감을도모하고있다. 첫째, 가동률이낮은차고지를폐쇄함과동시에가동률이높은차고지의증차, 또는근린에차고지를개설하고있다. 이러한선택과집중에의한도미넌트전략에의해수익성을높여가고있다. 둘째, 상권을초월한회원을유치하고있다. 카셰어링에대한인지도가높아져가고있기때문에, 예를들어고급차등특징적인차량의도입등어떻게이용자를유치하여가동률을높여갈지에대한시책을강구하고있다. 셋째, 자금측면에서의체력승부로카셰어링사업자는항상전진과철수에압박받고있다. 현재한국의카셰어링업계구조는 2강 ( 쏘카, 그린카 ), 2중 ( 시티카, 한국카셰어링 ) 의양상을보이고있고, 이중양대산맥인쏘카와그린카의성장세가비약적이다. 2012 년 3월부터사업을시작한쏘카의경우 2012 년사업초기와 2016 년말을비교하면전국회원 300명에서 250만명, 차량 100대에서 6,400 대, 차고지 50개소에서 2,900 곳으로성장하였고, 2011 년 10월부터사업을시작한그린카의경우전국회원 5,000 명에서 180만명, 차량 110대에서 5,300 대, 차고지 200개소에서 2,450 개소으로성장하였다. 국내카셰어링업계가빠른성장세를보일수있었던것은공격적인투자에있었다. 최근몇년간국내업체들이큰폭의매출성장을 ( ) Car2Go 100,000 독일 2008 년 다임러와렌터업체 Euroacar 의합작사로 8개도시에서 3,900 대차량서비스 DriveNow 200,000 독일 2011 년 BMW와렌터카업체 Sixt 의합작사로실사용자 20만명, Mini 와 BMW 제공 Uber 3,000,000 미국 2009 년 58개국, 361개도시에진출했고, 현재차량소유자회원이 300만명 Zipcar 1,000,000 미국 2000 년 500 개도시및캠퍼스에 100 만명회원, 차량 11,000 대이상, 주요대도시점유율 65% 이상 (Boston 90%, 뉴욕 85%, 시카고 65%, 샌프란시스코 75%) Lyft - 미국 2012 년 190 개도시에서서비스, GM 이 5 억달러투자 Maven - 미국 2016 년 GM 의독자서비스, 현재 21 개도시에서시간당 6 달러 자료 : 공유의시대 자동차산업에미치는영향 (2016), 흥국증권 2017-01 04
카셰어링 실현하면서도적자에서벗어나지못하고있는것은엄청난사업확장이동반되었기때문이다. 보유차량이늘어나면서차량유지비가늘어났고차량감가상각비도증가되었으며광고선전비용도크게늘어났다. 카셰어링사업은초기인프라구축이사업의성패를좌우하며, 인프라구축등사업초기에투자가집중되는사업의특수성으로수익발생시점을늦어지고있다. 카셰어링은예약등을위해스마트폰앱을이용해야하는특성상이용자는 20~30 대 (76.8%), 남성층 (83.9%), 직장인 (64.4%) 이다수이고, 주로월 3회미만이용 (90%) 하고, 이용이유는대중교통대비편리성, 타교통수단부재, 단시간이용가능이다수이다. 이용자의카셰어링을이용한통행목적은평일에도여가 / 여행 (40.4%), 기타 (25.2%), 쇼핑 (16.0%) 이주를이루고, 출퇴근및업무목적은적은상황이다. 2) 러한것을포함한신규진입사업자증가에의해풍부한차종라인업, 다양한입지에서의차고지설치, 요금저가격화등도진행되고있다. 그러나, 카셰어링은주차장, 차량확보, 관리시스템등다양한투자가필요하지만, 수익확보까지에는시간이요구되는사업분야이다. 사업자중일부는신규회원획득의어려움, 차량가동률증대의어려움, 투자부담등으로철수하는경우도있다. 따라서향후에는대규모사업자의과점화가진행되고하위기업과의업무제휴또는 M&A 등이발생될가능성도있다. 카셰어링의보급은자동차회사들을새로운스테이지로접어들게했다는측면에서도향후주목할만하다. 향후에는대규모사업자의과점화가진행되고하위기업과의업무제휴또는 M&A 등이발생될가능성도있다. 카셰어링시장은높은성장가능성이예상되고있다. 경제환경악 화로개인의가처분소득이감소하고있어, 이용자들은자동차를 소유 하는것으로부터 이용 하는것으로마인드가바뀌고있고, 카셰어링에대한관심도높아져가고있다. 또한경비절감의일환으로서기업들은보유차량, 리스차량의감차경향이강화되고있고카셰어링을이용한경비절감제안에의해법인수요도증대될가능성이높다. 기존자동차메이커들도최근카셰어링사업에진입하고있고, 이 카셰어링은도심지교통정체해소및배출가스저감등환경에기여하는측면도있고, 전기자동차등도이용되고있으며, 공공교통기관의한형태로사회적인프라로서도연결되는서비스이다. 또한, 향후사업자들은수익확보를위하여차고지, 차량증가속도를완만하게할것으로예상되지만, 카셰어링의보급은자동차회사들을새로운스테이지로접어들게하였다는측면에서도향후에도주목할만하다. / / 고객력 : 수익성의기반이되는 User 획득력 가동률 : Active User 의확보와육성 운영력 : User 에게불편을주지않는운영능력 자동차를 소유 하는것으로부터 이용 하는것으로의 User Mind 의변화 법인 User 수요확대 다양한업계로부터의시장진입증가에의한서비스충실 자금력 : 선행투자를견뎌낼수있는자금기반 조달력 : 이용편의성이높은용지 ( 차고지 ) 의확보 / 수익화가쉽지않은사업으로서, 서비스가확대되지않을가능성 사업자철수에따른, 부정적인상에의한 User 이탈가능성 자료 : ( 株 ) 矢野経済研究所, これから伸びる 100 アイテム, 2016 2) 경기연구원, 카셰어링의사회경제적효과, 2015 구독및배포문의담당자 Tel: 02-3299-6106 e-mail: kh.kim@kisti.re.kr 2017-01 05
2017-02 플러렌 신규용도가개발되면서급속한 성장기대 산업정보분석실 Tel: 02-3299-6033 e-mail: kimkiil@kisti.re.kr 플러렌은영국의전파천문학자크로토교수가우주를관측하다가발견한탄소원소체를지구에서도합성가능할것이라생각하였고, 미국의컬및스몰리교수의도움으로합성한탄소화합물이다. 축구공과비슷한모양인데, 12개의오각형과 20개의육각형으로구성되어있으며, 각각의오각형은육각형으로둘러싸여있는구조이다. 1985 년에합성되었으나계속적으로논란이되다가 1990 년에서야 1g의플러렌이합성될수있었다. 이후연소법과전기방전법이라는빠르고값싸게생산하는방법이개발되어실용화에접어들었다. 자료 : 위키피디아참조 플러렌은절연성, 유기용매가용성, 열적안정성, 열분해억제성, 항산화성을가지고있으며, 이러한특성들을활용하여, 자성체, 광학재료, 초전도재료, 의료, 화장품, 이차전지, 윤활유등많은분야에서지속적으로적용이검토되고있다. 플러렌은영국의전파천문학자인크로토교수가처음발견한것으로 12개의오각형과 20개의육각형으로구성되어있는나노크기의축구공과비슷한모양의탄소화합물이다. 제품화된분야를살펴보면, 먼저윤활유에첨가되고있다. 이경우기존오일과의시너지효과가발생하여시동시혹은고부하시금속끼리의고체접촉이발생하는것을막아주어큰효과를낸다. 또한골프채샤프트에함유되는경우스윙할때헤드가처지는것을막아주게되어골프채의성능을향상시킨다고알려져있다. 한편으로는미백화장품에포함되는경우활성산소를흡수해피부노화를방지하는것으로알려지고있다. 이외에도항산화효과때문에비누와마스크시트팩등으로도활용되고있다. 2017-02 01
플러렌 향후에는태양전지분야로의활용이기대되고있다. 이유는플러렌의빈공간에전자가잘들어가는특성이있어태양전지의효율향상에크게기여하기때문이다. 향후유기디바이스나반도체재료그리고일렉트로닉스분야를시작으로하여여러분야로의응용이활발해질것으로기대된다. 특히 2017 년부터신규용도로의응용이구체화되고있어서수요는급속히증대될것으로기대되고있다. 과거 3년간의성장은 10% 미만이었으나향후 5년간은 50% 이상의성장률이전망되고있다. 시장규모를살펴보면, 2016 년세계시장은 2.7톤, 280억원이지만 2021 년에는 50톤에 2,280 억원에이를것으로전망되고있으며, 국내의경우잠재시장으로 2016 년 47억원에서 2021 년 380억원에달할것으로전망된다. 자료 : Bullsone, PRGR, 미샤등 플러렌은차세대나노소재로 2003 년부터양산되기시작하여지금까지스펀지용품이나화장품첨가제로일부사용되고있으나그양은많지않은상황이다. 그렇지만화장품첨가제로의응용은폭이점차넓어지고있으며, 일본에서중국으로의수출은점차증대되고있다. 2016년세계시장규모는 280억원이지만 2021년에는 2,280억원에이를것으로전망되며, 국내시장의경우 2016년 47억원에서 2021년 380억원에달할것으로전망된다. 단가를살펴보면, 2016 년 6월의플러렌 g당가격은 5,000 원정도이고플러렌유도체의경우에는 g당 10만원정도로조사되었는데, 플러렌의가격은점차내려가고, 플러렌유도체의가격은유지될것으로여겨지고있다. ( 단위 : 톤 / 억원 ) 2016 2017 2018 2019 2020 2021 CAGR(%) 세계시장 물량 2.7 4.5 9.0 15.0 28.0 50.3 79.5 금액 280 400 600 900 1,500 2,280 52.1 국내시장 47 67 100 150 250 380 52.1 자료 : 미분체시장의현상과장래전망 (2016), Fuji Chimera Research 참고 KISTI 추정, 국내시장은탄소나노튜브의세계시장에대한국내시장비중을참고하여추정 스펀지용품화장품윤활유기타 테니스라켓, 골프채, 골프볼, 볼링볼, 스키왁스등미백화장품, 항산화화장품, 스킨케어화장품등자동차용엔진오일첨가제반도체재료, DLC막원료, 의료 ( 항바이러스제등 ), 유기박막태양전지등 자료 : 미분체시장의현상과장래전망 (2016), Fuji Chimera Research 2017-02 02
플러렌 7% 4% 22% 19% 2016 년 2.7 톤 (100%) 7% 2016 년 2.7 톤 (100%) 41% 70% 30% 자료 : 미분체시장의현상과장래전망, 2016, Fuji Chimera Research 플러렌의국가별수요처를살펴보면, 일본에서수요의대부분인 70%(1.9 톤 ) 을차지하고있으며, 유럽과미국이다음을차지하고있다. 또한수요처를보면스펀지용품이 41%(1.1 톤 ), 화장품이 30%(0.8 톤 ), 윤활유가 7%(0.2 톤 ) 를차지하고있으며, 연구용등기타용도로 22%(0.6 톤 ) 이사용되고있다. 현재일본의프론티어카본, 本裝케미칼과미국의 TDA research 등이생산하고있으며, 국내에서는일진나노텍이소량생산하고있다. 국내에서는전북대, 서울대, 이화여대, 고려대, 세종대, 부산대, 인하대, 한국표준과학연구원, 한국화학연구원등에서연구를진행 했고, 탄소나노튜브를생산하고있는일진나노텍에서탄소나노튜브 강도증가를위하여플러렌을이용하며시도를하고있다. 11% 플러렌은현재일본의프론티어카본, 本裝케미칼과 30% 2016 년 2.7 톤 (100%) 59% 미국의 TDA research 등이생산하고있으며, 국내에서는일진나노텍이소량생산하고있다. 점유율을살펴보면프론티어카본이 59%(1.6 톤 ) 이고, 本裝케 미칼이 30%(0.8 톤 ), Materials Technologies Research, TDA research 등의업체가 11%(0.3 톤 ) 을생산하고있다. 자료 : 미분체시장의현상과장래전망, 2016, Fuji Chimera Research 2017-02 03
플러렌 昭和電工은 2016 년에川崎事業所에플러렌신규제조법을적용한파일롯플랜트를만들었고여기에는현재의기존연소법의생산성을향상시킨생산기술이적용되었다. 이제조법으로인하여가격경쟁력이향상되어시장이확대되기를기대하고있다. 플러렌분자의특성을이용하여플러렌중간에금속원자를함유시킨플러렌을의료분야에응용시키는연구도진행되었다. 플러렌은해당제품의가격이이미낮기때문에생산을위한기술개발에투자하기보다는응용분야확대를위한노력이필요하므로산학연의협력과정부정책의지원이필요한시점이다. MRI조영제로사용되는카드뮴을함유한플러렌이개발되고있는것이다. 이것으로인해조영효과가 20~30 배늘어날수있을것으로보고되고있으며, 이조영제로인해현재는발견되기힘든미세한질병흔적도찾아질수있을것으로기대되고있다. 그리고전체플러렌시장에서저해요인을살펴보면, 제품의수요가스펀지용품이나화장품등소비재로한정되어있다는것과가격이높다는것이다. 반면에시장성장요인은화장품원료로의용도가확대되고있고, 적극적인연구개발에힘입어유기디바이스나반도체프로세스소재, 윤활제, 의료혹은의약품등새로운분야로의응용이이루어지고있으며, 신규의제조법으로저가격화가이루어지고있다는것이다. 향후시장확대를위해서는제조원가절감이필수적이지만, 신규용도개발이더불어이루어져야가능할것으로판단된다. 해당제품의수입가격은이미많이낮기때문에생산을위한기술개발에투자하기보다는응용분야확대를위한노력이필요하다고여겨지고있다. 그래서관련기술개발을산학연의협력과정부정책의지원이필요하다고여겨진다. KMAPS 탄소화합물인플러렌시장은아직큰규모의시장을형성하지는 못했기때문에, 같은탄소소재인카본블랙의산업시장을 KMAPS 로 살펴보았다. 카본블랙의국내시장규모는 2007 년 4,750 억원에서 2018 년 1 조 3 천억원에이를것으로전망된다. 또한, 카본블랙의시장점유율을살펴보면 동진세미켐이 11.1% 를차지하여 1 위이고 유니드가 9.7% 로 2 위를차지하고 있다. 그리고중견기업의비중은 58.8% 로절반이상을차지하고있 으며, 중기업이 21.1% 를차지하고있다. 그래서시장집중도는낮 은편에속한다. 1,500,000 1,250,000 1,000,000 750,000 500,000 250,000 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 출하액 100% ( 단위 : 백만원 ) 자료 : KISTI KMAPS 참고데이터작성 2017-02 04
1,000,000 2015 년 100% 750,000 500,000 플러렌 250,000 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2015 년 100% CR3 29% HHI 451 대기업 : 중견 중소기업매출비중 10 : 90 자료 : KISTI KMAPS 참고데이터작성 구독및배포문의담당자 Tel: 02-3299-6106 e-mail: kh.kim@kisti.re.kr 2017-02 05
2017-03 스마트재료 소재분야의혁명으로 미래생활 산업전반에큰영향 산업정보분석실 Tel: 02-3299-6010 e-mail: kimkho@kisti.re.kr 스마트재료 (Smart Materials) 란외부환경으로부터자극 ( 습기, 온도, 압력, 자기장, 전기장, 빛등 ) 을감지및판단하고, 이외부자극에대해유용하고, 신뢰성있고, 재현가능하고, 가역적인방법으로반응, 제어하는지능적거동 (Smart Behavior) 을나타내는적응형또는지능형재료 (Adaptive or Intelligent Material) 를말한다. 다시말해스마트재료는외부환경조건변화에대해재료자체의고유한지능 ( 기계적 물리적성질 ) 으로유효적절히대처할수있는기능 ( 감지, 구동, 제어, 학습, 계산 ) 을보유하고있다고할수있다. 스마트재료의원리는환경변화에따라반응하고적응하는생물체의특징을모방한것으로, 그재료는유비쿼터스환경을실현하기위한기초재료가되고있다. 스마트재료는온도와같은매우기초적인기능수준에서작동할수있을뿐만아니라, 추가적인기능과물성을조합함으로써복잡한기계적시스템에도사용될수있다. 예컨대, 스마트재료는에너지공급시스템의마이크로전자부품에도사용될수있다. 대표적인스마트재료로는형상기억고분자 (Shape Memory Polymers), 형상기억합금 (Shape Memory Alloy), 압전재료 (Piezoelectric Materials), 자왜재료 (Magnetostrictive Materials), 전기유변유체 (Electrorheological Fluid), 광섬유 (Optical Fiber) 등이있다. 스마트재료는응용측면에서크게변환기 (Transducers), 액추에이터 (Actuator, 작동장치 ) 모터 (Motors), 센서 (Sensors), 구조재료 (Structural Materials) 및코팅재 (Coating) 로나눌수있으며, 그외진동제어, 에너지하베스팅기술에도적용되고있다. 변환기는한형태의에너지를다른형태의에너지로변환하는전자장치이다. 변환기는화학에너지, 광에너지, 기계에너지등다양한형태의에너지에관계하며, 대표적응용으로는마이크, 온도계, 압력센서, 확성기, 위치센서등이다. 액추에이터는점도나치수변화와같은기계적물성변화에반응하는기계구성부품이다 ( 예, 저에너지신호를고에너지신호로변환하는증폭기 ). 액추에이터의구성요소로서형상기억합금, 자기왜곡 ( 변형 ) 물질 (Magnetostrictive Materials), 압전세라믹, 자기유변유체 (Magnetorheological Fluid), 전기유변유체 (Electrorheological Fluid) 등의스마트재료가사용된다. 모터 (Motor) 또한연속적인각회전 (Angular Rotation) 을생성하여전기에너지를기계에너지로변환하는액추에이터이다. 센서는열, 압력, 빛등다양한유형의물리적성질을측정하고, 이를신호로변환하여사용자가전자장치를통해그신호를읽을수있도록해주는장치이다. 현재모바일폰의터치스크린, HVAC( 난방, 통 2017-03 01
스마트재료 풍, 공기조화 ) 시스템, IoT 시스템등다양한용도로사용되고있다. 구조재료는힘을지탱하거나전달하기위한것으로압전재료, 세라믹, 형상기억합금, 고분자, 복합재등이있다. 이들재료는교통, 항공우주, 방위, 자동차, 에너지생산, 마이크로전자제품등다양한응용에채용되고있다. 스마트코팅은부식으로부터표면을보호하는자기수복 (Self-repair), 자기치유 (Self-heal) 의성질을갖고있어교통, 군사, 의료, 전자등에널리사용된다. 스마트재료기술이적용되고있는분야의몇가지예를들어보면다음과같다. 외부밝기에따라자동으로켜지고꺼지는자동차전조등 혈당량을측정하고인슐린펌프를작동하는스마트의료기기 소변중의요소를검사하여건강상태를알려주는스마트변기 독성물질을감지, 제거하는스마트정수기시스템 외부기온에따라태양열흡수율을스스로조절하는스마트윈도우 속도와압력에따라형상을바꾸어연료를절감하는스마트비행기날개 형상기억합금으로만든치과용재료 제올라이트를콘크리트에혼합해습도조절이가능한스마트콘크리트 Industrial Manufacturing Healthcare Robotic Consumer Military Automotive Industry Aerospace 형상기억고분자 (Shape Memory Polymers) 형상기억합금 (Shape Memory Alloys) 압전재료 (Piezoelectric Materials) 자왜재료 (Magnetostrictive Materials) 전기유변유체 (Electrorheological Fluid) 광섬유 (Optical Fiber) 일정한온도또는특정자극이주어졌을때가해진일시적변형으로부터처음상태로되돌아오는고분자재료 일정온도에서변형한재료를특정한천이온도이상으로가열하면원래의형상으로되돌아가는성질을가진합금 ( 예, 니티놀 (Nitinol, Ni-Ti 합금 ) 기계적인힘을전기로바꾸거나전기를가하면기계적인수축 팽창의변형 (Strain) 이일어나는특성을가진재료 ( 결정, 세라믹스, 고분자 ) 자기장의변화에따라재료의변위가변화하는재료 ( 압전재료의기능과유사 ) 이재료는액체 ( 소수성 ) 안에작은입자 ( 친수성 ) 를포함하고있으며, 전기장이나자기장을가하면이입자들이반응하면서액체의점성을바꾸어놓음 고순도실리카에전반사를일으킬수있는반사층을코팅한후섬유형태로가늘게가공한재료 온도센서, 액추에이터, 정보저장장치, 생분해성봉합사, 도뇨관, 지능형스텐트, 스마트의복, 자가수리구조체, 마이크로전자기기시스템등에사용 안경테, 치열교정선, 확장요도관등의료용제품등에사용 스마트구조의액추에이터나센서로이용 ( 촉각온도및변형량감지용 ) 음향탐지, 초음파진단기등에사용. 최근개발된터페놀 (Terfenol, Tb-Fe 합금 ) 은액추에이터와센서로응용 ( 프린터, VTR, CD, 로봇, 카메라에사용 ) 댐퍼 (Tunable Damper), 진동차단시스템, 로봇의팔, 브레이크나클러치등에사용 광섬유를통과하는빛의특성변화를측정하는센서장치에응용 ( 광통신전송및수신, 광변조부품과내시경등 ) 2017-03 02
스마트재료 스마트재료는제조업, 방위 / 항공우주, 자동차, 소비자가전, 헬스케어, 토목등다양한분야의산업에사용되고있다. Allied Market Research(2016) 보고서에의하면, 세계스마트재료의시장규모는 2015 년 289.7 억달러에서연평균성장률 (CAGR) 14.9% 로성장하여 2022 년 726.3 억달러에이를것으로예측된다. 지역별시장은북미, 유럽, 아태, 기타지역 ( 남미, 중동, 아프리카 ) 으로나눌수있으며, 세계스마트재료시장은예측기간동안안정된상태로증가할것으로예측된다. 아태지역은 2015 년세계시장에서가장큰시장을차지했다. 이는중국, 인도와같은개도국의급속한산업화로인해건설, 제조, 자동차, 소비자가전산업등에서스마트재료의수요가증가하고있기때문이다. 또스마트기기에대한각국정부의높은투자와중소기업의스마트재료투자활성화를유인하는지원정책이아태및기타신흥지역에서스마트재료의사용을가속화시키고있다. 스마트재료의세계시장은 2015년 289.7억달러에서연평균 14.9% 로성장하여 2022년 726.3억달러로예측되며, 국내시장은 2015년 6,868억원에서연평균 15.9% 로성장하여 2022년 1조 9,293억원으로예측된다. 북미지역중미국시장의규모로부터추정한국내시장의규모는 2015년 6,868 억원에서연평균성장률 (CAGR) 15.9% 로성장하여 2022 년 1조 9,293 억원에이를것으로예측된다. 스마트재료의응용시장을보면, 변환기는다양한전자제품에서의응용증가로 2015 년 76.7 억달러를기록함으로써가장큰시장을차지했다. 이부문은예측기간동안연평균성장률 (CAGR) 12.4% 로성장하여 2022 년 164.9 억달러에이를것으로전망된다. 이에비해코팅부문은방위및항공우주, 상업분야에서스마트코팅의채용증가로가장높은성장률 (CAGR 42.1%) 을보일것으로예측되며 2022 년 71.2 억달러에이를것으로전망된다. 스마트재료시장을구동하는핵심요인중에서노령인구의증가 ( 노인생활의편리 ), 응용분야의확대 ( 형상기억합금, 금속합금등의스마트재료가자동차, 헬스케어, 에너지, 방위부문에채용 ), 정부정책 / 인센티브제도 ( 스마트재료사용산업에대한지원 ), R&D 투자증가 ( 저비용스마트재료개발, 재료의수명연장및특성강화 ), 스마트재료제품의가격저감등은긍정적요인으로작용하며, 스마트재료사용의이점에대한인식부족과스마트재료의고비용문제등은스마트재료시장의성장에부정적인영향을미칠것으로예상된다. 세계적으로건설산업이활발히성장함에따라스마트콘크리트에대한수요도빠른속도로증가하고있다. 이는스마트콘크리트는보수가불필요하여콘크리트의수명유지비용을최대 50% 까지절감할수있기때문이다. 또스마트형상변이 (Smart Shapeshifting) 금속과자기발열 (Self-heating) 코팅에대한수요도증가하고있다. 스마트형상변이금속은지진이나태풍등자연재해에대응해건물이나교량의보호에기여하며, 스마트코팅은상품이나자동차부문에서제품의수명을연장시키는데기여할것으로예측된다. ( 단위 : 억달러 ) 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR(%) 북미 85.2 92.2 100.5 111.1 124.6 142.4 166.4 199.8 13.8 유럽 76.9 83.6 91.8 102.1 115.3 132.7 156.2 189.1 14.6 아태 93.9 103.3 114.7 129.0 147.3 171.5 204.3 250.1 15.9 기타 33.6 36.9 40.8 45.7 52.0 60.3 71.5 87.3 15.4 합계 289.7 316.0 347.8 387.8 439.2 506.9 598.5 726.3 14.9 자료 : Allied Market Research, 2016, SMART MATERIAL MARKET, 2015~2022 2017-03 03
스마트재료 ( 단위 : 억달러 / 억원 ) 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR(%) 미국 78.4 84.9 92.5 102.3 114.7 131.1 153.2 183.9 13.8 한국 6,868 7,960 9,225 10,692 12,392 14,363 16,646 19,293 15.9 주 ) 1. 국내시장추정근거 : GDP 비 (2015, IMF) 미국 / 캐나다 =11.6 을이용하여북미시장중미국시장규모추정, GDP 비미국 / 한국 =13.1 을이용하여미국시장규모로부터한국시장규모추정. 한국시장성장률 (CAGR) 은아태지역성장률 15.9% 적용 (Allied Market Research, 2016). 2. 환율 : 1 달러 =1,147 원, 2017 ( 단위 : 억달러 ) 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 CAGR(%) 변환기 76.7 81.8 88.1 96.1 106.5 120.2 138.9 164.9 12.4 액추에이터 모터 128.0 138.1 149.7 163.7 180.8 202 228.9 263 11.3 센서 51.6 57.7 65.1 74.4 86.4 102.2 123.7 153.9 17.8 구조재료 26.9 29.7 33.1 37.4 42.8 50 59.7 73.4 16.2 코팅재 6.4 8.6 11.8 16.2 22.7 32.4 47.3 71.2 42.1 합계 289.7 316.0 347.8 387.8 439.2 506.9 598.5 726.3 14.9 자료 : Allied Market Research, 2016, SMART MATERIAL MARKET, 2015-2022 세계스마트재료시장의주요플레이어에는 KYOCERA( 일본 ), Noliac( 덴마크 ), APC International( 미국 ), TDK( 일본 ), CTS( 미국 ), Channel Technologies Group( 미국 ), LORD( 미국 ), Advanced Cerametrics( 미국 ), Metglas( 미국 ), CeramTech( 독일 ) 등이있다. 이들기업들은제품혁신과함께다양한스마트재료의성장과수요를증가시키기위해 R&D 활동에상당한투자를기울일것으로보인다. 또자신들의세계시장지배력과이윤을증대하기위해 M&A에집중할것으로예측된다. 2016 년 5월 KYOCERA 는전압인버터, 범용인버터, 서보드라이버 (Servo Driver), 용접기계, UPS(Uninterruptible Power Supply, 무정전전원장치 ), 상업용공조기, 엘리베이터와같은산업에응용하기위한고신뢰성의비용효과적인 2-in-1 및 6-in-1 다이오드모듈을출시했다. 또동년 5월 Noliac 은 Fuse Actuator Piezo Stacks 를선보였으며, 액추에이터생산라인을확장하였다. 이신제품은액추에이터의특정부분이손상되어도고신뢰성을제공한다는특징이있다. CTS 는 2015 년 3월자회사인 CTS Electronic Components 를통해서최소크기의석영결정인 Model 416을출시하고, 그주파수제어제품의생산라인을확장했다. 이제품은휴대용기기, 블루투스, 웨어러블전자기기, 마이크로프로세서, 소형최종사용자기기등의조밀한공간에사용가능할뿐아니라, 장기적신뢰성과정확성을제공한다. 2012년 11월 APC International 은 iphone 및 ipad 사용자들이쉽게자신들의압전세라믹부품을모니터할수있는모바일앱 APCPiezoCalc 를출시했다. 2005년일본의닛산자동차는일본페인트와공동으로개발한자기치유 (Self Healing) 코팅제를자사의자동차에적용하고있다. 이코팅제는흠집이생겼을경우하루내지일주일사이에원래상태로회복된다. 미국은 1990 년대초반부터항공우주국 (NASA) 을통해우주선분야에스마트재료이용과국방성의 DARPA 를통해항공기부분에서의스마트재료이용에대해연구개발을추진해오고있다. 국내에서의스마트재료에대한연구개발은대학 ( 서울대, 인하대, 전북대, 부산대, 연세대, 경북대, 울산과학기술원, 성균관대, 중앙대, 한양대, 고려대, 포항공대, 충남대등 ) 과연구소 ( 한국과학기술원, 생 2017-03 04
스마트재료 산기술연구원, 한국과학기술연구원, 한국기계연구원, 전자통신연구원, 재료연구소등 ) 를중심으로비교적활발히진행되고있는편이다. 주로센서, 액추에이터용스마트재료와에너지저장용탄소나노튜브기반의복합재료의연구가많이수행되고있다. 스마트재료관련기업으로는, 형상기억합금부문에선 에스엠에이 (SMA) 가 TiNi, TiNiNb, TiNiCu, TiNi 계형상기억합금을개발하여선재, 판재, 스프링, 링등형상의제품을제조하고있으며, ( 주 ) 메타텍은치과재료용의형상기억합금제조및가공기술을확보하고, 기능성초전형세라믹소자및초전형적외선센서의국산화에성공하여생산중에있고, 강앤박메디컬은형상기억합금을이용해의료용소재를개발하고제조및판매하고있다. 그외에스엠테크놀로지 ( 주 ) 도의료용형상기억합금을제조하고있다. 압전소재부문에서는 동일기연 ( 세라믹압전트랜스제조 ), 래트론 ( 전자저항기, 압전소자제조 ), 하이소닉 ( 압전소자장착바이브레이터및햅틱액추에이터개발 ) 이있으며, 하이소닉은 2016 년 9월압전소자가장착된바이브레이터에대한미국특허권을취득했으며, 2017 년 1월에는휴대단말기에서촉각출력을생성하고전달하는햅틱액츄에이터 (Haptic Actuator) 에대한일본특허를취득했다. 광섬유관련부문에서는대한광통신 ( 주 )( 광섬유, 광케이블제조 ) 과에이치엘비 ( 주 )( 광섬유제조 ) 가있다. 이처럼일부중소기업에서는자체기술개발로소재생산에성공, 상용화에나서고있으나, 소재개발등원천기술개발부문에선미국, 일본등선진국에뒤처져있어대부분소재합금을외국에서수입, 제품화하는실정이므로연구개발노력이절실한상황이다. 향후스마트재료는센서와액추에이터의발전과함께 IT, 자동차, 가전제품, 우주항공, 방위산업, 생체의료소자, 첨단생산로봇, 산업기 계, 스포츠용품, 정밀계측기기, 건축및교량등의분야에서이용이확대될것으로보이며, 거의모든인간생활에침투할것으로전망된다. 최근떠오르고있는인공지능, 4D 프린팅, 스마트팩토리등의분야에서도스마트재료에거는기대는크다. 그러나현재의스마트재료는그기능구현이나제조에있어아직해결해야할점이많다. 새로운 MEMS 및 NEMS 기술들이이러한문제의해결에많은도움을줄수있을것으로기대된다. 본격적인 IoT 및유비쿼터스사회에대응해국내스마트재료산업을발전시키기위해서는산학연의기술개발협력이중요하며, 상용화를위한정부의지원정책또한필요한시점이다. 부품 소재산업은최종완제품의성능과품질을결정하는국가경제의중요한기초산업이다. 지난 10여년간국내부품 소재산업은정부정책에힘입어빠른성장을이뤄왔지만소재산업은부품산업에비해경쟁력이취약한것으로평가되고있다. 이는핵심소재의개발에있어선진국의기술력에비해열세인수준에있기때문이며, 여전히핵심소재는선진국으로부터의수입에의존하는바가큰실정이다. 스마트재료산업은소량다품종의맞춤형재료의특성을지니고있기때문에중소기업이참여할여지가많은분야라고할수있다. 그러나일부기업을제외하고는핵심기술의개발에어려움을겪고있는실정이다. 그러므로향후본격적인 IoT 및유비쿼터스사회에대응해국내스마트재료산업을발전시키기위해서는산학연의기술개발협력이절대적으로중요하며, 상용화를위한정부의지원정책또한필요한시점이라사료된다. 구독및배포문의담당자 Tel: 02-3299-6106 e-mail: kh.kim@kisti.re.kr 2017-03 05
2017-05 모바일증강현실 (Mobile Augmented Reality) 다양한산업분야에서 새로운기회창출기대 산업정보분석실 Tel: 02-3299-6293 e-mail: kjh@kisti.re.kr 증강현실 (Augmented Reality, AR) 기술이란, 사용자가눈으로보는현실이미지나배경에 3차원의가상정보를부합시켜보여주는기술로, 보다구체적으로말하면실시간으로현실세계와가상세계를합쳐하나의영상으로구현하여사물이나영상정보를증강시키는기술을말한다. 이기술을스마트폰, 태블릿, 휴대기기등이동성을갖는다양한모바일기기들에활용한것이바로모바일증강현실 (Mobile Augmented Reality) 이다. 증강현실기술을모바일기기에접목시킨대표적인사례로는작년부터전세계를열광시킨 포켓몬고 를들수있다. 포켓몬고 는포켓몬, 닌텐도그리고나이앤틱 3사가공동개발한모바일게임으로증강현실기술을활용하여개발한게임이다. 이외에도한국에서개발한모바일증강현실과위치기반서비스기술로개발한 캐치몬 과단순한자동차장난감이아닌역동적으로변화하는포켓레이싱게임등다양한게임들이앞다투어개발되고있다. 증강현실에대해좀더구체적으로살펴보면, 우선현실세계, 가상현실, 그리고증강현실에대한구분이명확해야한다. 현실세계와가상세계는연속되어있고중간의접점을혼합현실 (Mixed Reality) 이라고한다. 즉, 현실세계는사람이생활하는환경을말하며, 가상세계는모든것이컴퓨터로만들어진가상공간을뜻한다. 공간이현실세계에가까워질수록현실의장면을디지털콘텐츠로강화한증강현실 (Augmented Reality, AR) 이되고반대의경우증강가상 (Augmented Virtuality, AV) 이된다. AV는가상세계에현실정보를강화시킨것이며, 현실정보를 100% 의가상정보로재현시킨가상현실 (Virtual Reality) 로구분지을수있다. 모바일증강현실은모바일기기를활용하여현실이미지나배경에 3차원의가상정보를부합시켜, 현실세계에실시간으로가상세계를합쳐하나의영상으로구현하여사물이나영상정보를증강시키는기술을말한다. 모바일증강현실에적용되는기술을자세히들여다보면상당히복잡하고어려운영상기술처럼보이지만기본적으로필요한기술은지리및위치정보를송수신할수있는 GPS 장치및중력센서, 위치정보시스템과상세정보를수신하여현실배경에적용시킬수 2017-05 01
모바일증강현실 있는증강현실애플리케이션, 그리고마지막으로이를디스플레이가능한모바일기기만있으면가능하다. 주요관련핵심기술은사용자의위치, 방향및움직임등을추적할수있는트래킹 (Tracking), 가상의영상을만들어내고실제영상과가상의영상을정합하는정합기술 (Registration), 그리고모바일증강현실콘텐츠를사용할때모바일환경으로인하여발생하는 UI/UX 의불편함을해소하기위한모바일증강현실 UI/UX 기술과사용자상호작용을처리하는기술, 그리고이를디스플레이 (Display), 시각화 (Visualization) 하는기술들이있다. 좀더구체적으로살펴보면, 모바일카메라트래킹기술은모바일디바이스의카메라에서연속적으로들어오는영상으로부터주변환경에대한실세계공간의카메라좌표계와가상환경의카메라좌표계의불일치를없애기위한기술이다. 모바일증강현실영상정합 / 생성기술은현실과가상간의이질감을최소화하여몰입도를높이기위한기술로실세계환경변화를감지하고, 실객체와가상객체간경계불일치를최소화한혼합영상을생성하고트래킹정보를바탕으로실사이미지위에가상의영상을합성하는것이다. 이러한기술들이모여서현실과는동떨어진가상세계를기반으로하는가상현실과는달리현실세계기반에서가상정보를덧붙이기때문에일상속에서가상과의상호작용이가능하게되었다. 향후모바일증강현실기술이실생활에활용되는사례는무궁무진할것으로사료된다. 3D카메라, 디스플레이, 센서, 소프트웨어등을활용한모바일증강현실산업의세계시장규모는매년 70% 씩성장해 2016 년에는 33.2 억달러에서 2020 년에는 276.5 억달러로연평균 69.6% 의높은성장률로성장할것으로전망된다. 세계모바일증강현실시장은 2016년 33.2억달러에서 2020년에는 276.5억달러로연평균 69.9% 의성장률이전망되며국내시장은 2016년 3,895억원에서 2020년 6,345억원으로연평균 9.3% 로성장할전망이다. 모바일증강현실시장성장률이높은이유는스마트폰이널리보급되어있기때문이다. 스마트폰은 GPS(Geographic Position System), 카메라, 디스플레이가장착되어있어증강현실을구현할수있는최적의조건을갖춘모바일기기이기때문이다. 자료 : 네이버, REAL ENVIRONMENT MIXED REALITY (MR) VIRTUAL ENVIRONMENT Tangible User Interfaces (TUI) A TUI uses real physical objects to both represent and interact with computer-generated information (lshii&uillmer,2001) Augmented Reality (AR) AR'adds' computer-generated information to the real world (Azuma, et ai. 2001) Augmented Reality (AR) AR'adds' computer-generated information to the real world (Azuma, et ai. 2001) Virtual Reality (VR) VR refers to completely computer-generated environments (Ni, Schmidt, StaadfLivingston, Ball & May, 2006; Burdea &coffet 2003) 자료 : http://ignoblesse.tistory.com/16 2017-05 02
모바일증강현실 모바일증강현실 (Augmented Reality) 시장은아래그림과같이응용분야, 부품별, 지역별, 소비자, 산업별로시장을세분화시킬수있다. 애플리케이션에따라스마트폰, 태블릿시장이있으며, 하드웨어시장으로는센서, 3D 카메라등의시장으로나누어볼수있다. 그중일례로스마트폰 (Smartphone) 시장에서증강현실시장은 2015 년 0.9백만달러에서연평균 75% 으로성장해 2022 년 434.0 백만달러 로, 태블릿 (Tablets) 의경우에는 2015년 0.5백만달러에서연평균 70.6% 성장하여 2022 년에는 196.0 백만달러로성장할것으로전망된다. 아래그림에서안쪽의동그라미의시장점유율은 2015 년기준이며, 바깥쪽의동그라미의시장점유율은 2022 년을나타내고있다. 모바일증강현실국내시장의경우 2016 년 3,895 억원에서 2020 년 6,345 억원으로연평균 9.3% 으로성장할것으로전망된다. ( 단위 : 억달러, 억원 ) 2014 2015 2016 2018 2020 2022 CAGR(%) 세계시장 11.9 19.8 33.2 95.3 276.5 797.7 69.9 국내시장 3,107 3,387 3,895 4,439 5,345 6,345 9.3 자료 : Markets and Markets, 2016, Mobile Augmented Reality Market / 중소기업로드맵, 2016, 중기청 Mobile Augmented Reality By Application By Component By Geography By Vertical Smartphones Tablets Personal Digital Assistants(PDAs) / Game Consoles Smart Glasses and Wearables (23.9%) 2015 년 (100%) (47.0%) Hardware -3D Cameras -Sensors -Semiconductor Components -Displays Software 2022 년 797.7 백만달러 (100%) North America Europe Asia-Pacific Rest of the World Consumer -Gaming -Sports and Entertainment Aerospace and Defense Medical Commercial -Tourism and sight Seeing - E-Leaming - E-commerce and Marketing Industrial -Architecture and Building Design -Automotive -Geospatial Mining -Enterprise Solutions Smartphones Tablets Personal Digital Assistants(PDAs)/ Game Consoles Smart Glasses and Wearables etc. 자료 : Press Releases, Investor Relation Presentations, Annual Reports, Experts Interviews, and Markets and Markets Analysis, 2016, KISTI 재작성 2017-05 03
모바일증강현실 (a) 포켓몬 GO 스피커자료 : 네이버 시장조사기관인 슈퍼데이터 (Superdataresearch.com) 의 2016 년게임시장리뷰 통계에의하면, 포켓몬 GO 는약 8억달러의수익이발생했다고한다. 포켓몬 GO 앱은무료이나, 인기가치솟으면서아이템판매또는레스토랑ㆍ상점과마케팅제휴등으로큰수익을낼수있었다. 2014 년 11월부터손오공에서는로봇과미니카, TGG가결합된 터닝메카드 를출시했다. 폭발적인반응을일으킨터닝메카드를활용하여모바일게임전문업체인일점사인터랙티브는증강현실 (AR) 모바일게임 터닝메카드 GO 를출시하였다. 하지만최근 포켓몬 GO 의폭발적인인기가급락하고있어한국형 AR게임출시가아직은시기상조가아니라는의견도있다. 그러나캐릭터및스토리등콘텐츠를강화시킨다면어두운 AR 게임시장의미래를충분히밝힐수있을것이다. 모바일증강현실을접목시킨활용사례는잘알려진분야인게임외에도우리일상깊숙이침투해있다. 건축, 교육, 자동차외에도의료, 산업, 군사, 방송, 광고, 쇼핑등다양한분야에적용되고있다. 모바일증강현실을접목시킨활용사례는게임외에우리도모르는사이일상생활속으로많이침투되어있다. 예를들면, 네덜란드건축협회에서만든모바일건축애플리케이션사라 (SARA) 를스마트폰에서실행하고, 건물을가리키면, 건축물의사진, 동영상, 축소모형등의정보들이제공될뿐만아니라아직완공이되지않는건물들도이 (b) 터닝메카드 GO 앱을활용하면완공후어떤모습인지알수있다. 이러한 AR기술을활용하면탁상위에서하던설계를평면이아닌 3차원으로설계가가능하게되어건축물의배치등을실제로짓지않아도판단할수있게된다. 또한 AR기술을내비게이션에활용하면실제도로화면과진행방향, 거리, 이동시간, 도착시간및주변차량의주행상태와전방신호등의상태를화면에서볼수있다. 이러한앱은초보운전자들에게도로주행시운전에대한두려움을조금이라도덜어주지않을까싶다. 건축, 내비게이션등생활에도움을줄뿐만아니라교육에서도활용가능하다. 삼성당은어린아이들에게기존책에서는볼수없었던새로운재미와정보를주기위해스마트단말기에서실물책자와함께생동감넘치는디지털애니메이션영상이나타나는증강현실책을개발했다. 책을읽기싫어하는아이를둔엄마들에게는아이에게책을읽는흥미를줄수있어반가운소식이아닐수없다. BMW는자동차제조업체최초로증강현실을활용하여소비자들이자동차판매점을방문하지않고도스마트폰으로자동차내부를확인할수있도록하였다. 또한, 교육부분에서는지니키즈에서 3D 공룡증강현실앱 을출시하였다. 상상속에서만존재했던공룡들의생동감넘치는모습을세심히관찰하도록 360도회전및크기조절기능이있어서아이들의지적호기심과상상력을자극할수있다. 이처럼모바일증강현실기술은오락, 상거래, 공간정보, 의료, 산업, 군사, 방송, 광고, 쇼핑등다양한분야에적용되고있다. 증강현실은 2000 년대중반까지연구개발및시험적용단계였으나, 최근기술적환경이뒷받침되면서스마트폰을중심으로실용화되고있다. 2017-05 04
모바일증강현실 자료 : 네이버 (a) 터닝메카드 GO (b) 아이나비네비게이션 (c) 자동차내 / 외부화면 KMAPS PEST POLITICAL FACTORS ECONOMICAL FACTORS SOCIO-CULTURAL FACTORS TECHNOLOGICAL FACTORS 공공기관의앱콘텐츠정보활성서 비스개발 모바일서비스의정부정책지원 앱콘텐츠의서비스활성화로수익모델개발노력 개인이나중소업체에서개발한앱은홍보부족, 품질저하로실질적인매출달성어려움 모바일일기기시장의성장 SNS 등새로운커뮤니케이션문화발전 앱콘텐츠를이용한다양한분야활용 스마트폰의고성능화로앱개발분야확대 모바일소프트웨어분야인력과인프라미약 국내모바일소프트웨어가게임위주로성장 급격하게빠른응용기술의발전 자료 : KMAPS(KISTI), http://kmaps.kisti.re.kr 즉첨단 IT 기술의발달및무선광대역인터넷서비스의발전으로증강현실콘텐츠서비스환경이제공되고있는것이다. 또한, 스마트폰의대중화로증강현실콘텐츠개발및서비스의활성화가가능하며, 다양한산업분야에서증강현실기술의적용이확대되고있다. 모바일증강현실에관한거시환경분석인 PEST 분석을 KISTI KMAPS 시스템으로분석한결과는아래와같다. 인공지능, 사물인터넷, 증강현실등 4차산업혁명주요핵심기술의부상으로상상만해오던미래사회변혁이가속화될전망이다. 특히증강현실의경우모바일플랫폼을기반으로다양한산업에응용되어새로운비즈니스모델들이생겨날것이다. 전세계적으로아직은초기시장단계이지만우수한 IT인프라, 모바일기술들을바탕으로국내기업들의성장잠재력은현재로서는긍정적이다. 그러나발빠르게움직이고있는해외기업들과의경쟁을위해서는, 국내기업들이초기성장단계인모바일증강현실핵심기술을 확보하고, 기술의응용범위확장을위한지식재산권선점이필요하다. 모바일증강현실기술은가상현실과는다르게현실세계를기반으로하기때문에일상속에서가상과의상호작용이가능하게되었다. 향후모바일증강현실기술의활용사례는무궁무진할것으로전망된다. 또한모바일증강현실기술의고도화를통한미래주요산업으로성장하기위해서는 5G 기술, 에너지저장기술, 센싱, 시각화기술등주변기술진보가필요한바, 연관기업들의육성및저변확대를위한노력이필요할것으로사료된다. 구독및배포문의담당자 Tel: 02-3299-6106 e-mail: kh.kim@kisti.re.kr 2017-05 05
2017-06 얼굴인식 보안및범죄수사분야로 응용분야확대 산업정보분석실 Tel: 02-3299-6031 e-mail: ylkwn@kisti.re.kr 최근얼굴인식기술은정보획득의용이성으로인해공항출입국관리, 출퇴근관리, 아파트출입관리, 범죄수사등다양한분야에서활용되고있다. 얼굴인식외에도지문인식, 음성인식기술은유연성이높으며, 이중사용자수용성은지문인식기술이높게측정되고있으며, 얼굴인식, 음성인식순서로나타났다. 얼굴인식, 음성인식, 홍채인식을위해사용되는센서등측정기기의가격이매우고가이므로사용용이성은지문인식기술이가장좋으며, 그다음으로얼굴인식, 음성인식기술이다. 생체인식기술별로비교해보면인식정확도는홍채인식기술이가장높으며, 지문인식과얼굴인식기술의정확도는상대적으로낮게나타났다. 얼굴인식과정은 CCTV 카메라를사용하여사람의얼굴을캡처 (Capturing) 한후에눈과눈썹, 코와입, 턱등의얼굴특징이변하는각부위 60여곳을분석하여특징 (Feature) 되는데이터를추출한다. 추출된데이터와데이터베이스에저장된얼굴의특징데이터와비교하여일치여부를통해얼굴을인식한다. 얼굴의특징을추출하는방법에는열상 (Thermogram) 및자외선을이용하거나 3차원측정기를이용하는방법등이있다. 개인인증을위한얼굴인식시스템에는여러종류가있으며, 얼굴인식시스템은얼굴이미지를캡처하는이미지시스템, 컴퓨터와 CCTV 카메라로구성되며, 적외선카메라를사용하는얼굴인식시스템도있다. 얼굴영상은노화, 머리카락의색깔, 표정, 변장, 조명방향에따라서획득되는얼굴영상데이터가변화되므로고도의보안이필요한분야에적용하기곤란하므로보안수준이매우높은곳에는얼굴인식과홍채인식등다른생체인식방법이병행되어사용되고있는추세이다. 자료 : Mint research 2017-06 01
얼굴인식 선글라스, 콧수염, 턱수염, 비정상적인얼굴표정, 머리모양의변화등이얼굴인식시스템의인식률을저하시킬수있지만얼굴인식기술은피측정자에게특별한행위나동작을요구하지않고비접촉으로피측정자를인식할수있는장점이있다. 얼굴인식기술은비접촉으로피측정자를인식할수있다는장점이있으나정확도면에서는타인식기술에비해떨어지는단점이있다. 때문에이러한특징을살린인증에사용하는것이좋다. 얼굴인식기술은 PC 보안, 금고관리, 출퇴근등의보안분야와가전제품조작, 인터넷결제등의편의성향상분야, 공항, ATM 등무인감시분야등다양한분야에적용할수있는장점이있다. 이 22.0% 로높았고 2020 년출입국심사분야의점유율이 25.0%, 정부분야의점유율이 20.0% 로전망되었다. 국내얼굴인식시장규모는세계얼굴인식시장규모중에서한국이점유하고있는점유율 (2010 년 4.5%-2015 년4.8%) 을고려하여분석하였다. 국내얼굴인식시장규모는 2015 년 868.7 억원 (7천2 백만달러 ) 에서 2020 년 1,514.1 억원 (1.2 억달러 ) 으로증가하여연평균 11.8% 로성장할전망이다. 세계얼굴인식시장은 2015년 1,521.6억달러에서 2020년 2,836.2억달러로연평균성장률 13.3% 로예측되며, 국내얼굴인식시장은 2015년 868.7억원에서 2020년 1,514.1억원으로연평균 11.8% 로성장할전망이다. 세계얼굴인식시장규모는 2015 년 1,521.6 백만달러에서 2020 년 2,836.2 백만달러로증가하여연평균성장률 (CAGR) 13.3% 로성장할전망이다. 금융 / 회계분야의얼굴인식시장은 2015년부터 2020 년까지연평균 17.5% 성장할것으로예측되어다른분야에비해가장높으며, 가정용보안분야얼굴인식시장의성장률은 15.1%, 군사 / 국방분야얼굴인식시장의성장률은 15.0% 로높게예측되었다. 2015 년출입국심사분야의점유율이 27.6%, 정부분야의점유율 얼굴인식의법과학응용시장규모는 Forensic Technologies Market 보고서와전문가의견을반영하여시장규모를산정하였다. 세계얼굴인식법과학시장규모는 2015 년 1.9억달러에서 2020 년 3.5억달러로증가하여연평균 13.3% 로성장할전망이다. 국내얼굴인식법과학시장규모는세계얼굴인식법과학시장규모와세계생체인식시장에서한국의점유율 (2010 년 4.5%-2015 년 4.8%) 을고려하여분석하였다. 국내얼굴인식법과학시장규모는 2015 년 108.5 억원 (9백만달러 ) 에서 2020 년 189.2 억원 (1천5 백만달러 ) 으로증가하여연평균 11.8% 로성장할전망이다. 정확도가격사용용이성유연성사용자수용성해결과제 건조상태, 오염, 노화 머리스타일, 안경, 조명 소음, 음성변화 실외조명 자료 : Frost&Sullivan, 2015 Global Outlook of the Biometrics Industry, 2015, 자료활용하여 KISTI 작성주 ) - 가장높음, - 가장낮음 2017-06 02
얼굴인식 ( 단위 : 백만달러 ) 2015 2016 2017 2018 2019 2020 CAGR(%) 정부 334.7 383.5 432.3 477.3 522.4 566.7 11.1 출입국심사 419.6 480.6 541.5 597.7 654 709.3 11.1 군사 / 국방 188.9 225.2 261.5 300.1 338.6 380.1 15 건강관리 171.3 205.6 239.9 277.0 314.1 354.6 15.7 금융 / 회계 123.1 150.3 177.5 208.7 239.9 275.3 17.5 소비자가전 166.7 195.9 225.1 254.6 284.1 314.8 13.6 보안 ( 가정용 ) 46.4 55.4 64.3 73.9 83.5 93.9 15.1 보안 ( 상업용 ) 50.9 60.6 70.3 80.6 90.9 102.1 14.9 기타 20 23.7 27.4 31.3 35.2 39.4 14.5 합계 1,521.6 1,780.7 2,039.8 2,301.3 2,562.7 2,836.2 13.3 자료 : MarketsAndMarkets, Next Generation Biometrics Market - Global Forecast to 2020, 2015, 자료를활용하여 KISTI 작성 ( 단위 : 백만원 ) 2015 2016 2017 2018 2019 2020 CAGR(%) 국내얼굴인식 86,873 100,116 113,432 126,000 138,707 151,417 11.8 자료 : MarketsAndMarkets, Next Generation Biometrics Market - Global Forecast to 2020, 2015, 자료를활용하여 KISTI 작성주 ) 1 달러 =1,200 원적용 ( 단위 : 백만달러 ) 2015 2016 2017 2018 2019 2020 CAGR(%) 세계시장 190.2 222.6 255.0 287.7 320.3 354.5 13.3 국내시장 9.1 10.4 11.8 13.1 14.5 15.8 11.8 자료 : MarketsAndMarkets, Next Generation Biometrics Market - Global Forecast to 2020, 2015, Transparency marker research, Forensic Technologies Market, 2013, 자료활용하여 KISTI 작성주 ) 1 달러 =1,200 원적용 2017-06 03
얼굴인식 구글은 2016년 3월, 휴대폰을꺼내지않는 핸즈프리 (Hands Free) 결제 라는결제시스템을공개했는데, 이는판매원에게 구글로계산하겠다 라고말하면, 핸즈프리프로필에등록된사용자의이름과사진을대조하여결제를진행한다. 페이스북은딥페이스 (Deep Face) 라는얼굴인식기술을이용하여회원계정의사진을자동으로인식하고사용자를선택하기위한자동태깅서비스를제공한다. 마이크로소프트는 2016 년 9월, 사람얼굴을인식하고감정을읽어내는유어페이스 (Your Face) 챗봇을공개하였다. 구글의 핸드프리결제 시스템, 페이스북의 딥페이스, 마이크로소프트의 유어페이스챗봇 등이얼굴인식기술기반시스템이며, 국내에는에스원의 SVMS 1000채널, KT텔레캅의 페이스캅 등이있다. 파이브지티는도어락에얼굴인식로봇을탑재한 도봇 (Door Robot, Dobot) 을개발하여얼굴인식유페이스키 (Ufacekey) 에적용하여판매하고있다. 에스원은지능형영상분석기술을활용하여대규모시설관리기능을지원하는통합모니터링시스템인 SVMS(Smart Video Management System) 1000 채널 을출시하였다. KT텔레캅의얼굴인식출입통제시스템인 페이스캅 은얼굴특징을입체적으로분석하고저장하여정확한인식이가능한제품이다. CCTV 카메라에의해촬영된영상에범죄용의자얼굴이포함되어있을경우, 신원확인을위해범죄자데이터베이스를검색하지만, CCTV 카메라에서촬영된영상에서범죄용의자얼굴은다양한각도에서촬영된영상이많으므로, 정면얼굴위주의기존얼굴인식기술을적용하는데어려움이있었다. 경찰청은범죄용의자검색성능을향상시키기위해기존범죄자데이터베이스의 2차원수법촬영영상을 3차원화하는작업을진행하였으며, 2014년부터얼굴포즈 (Pose) 변화에대응한얼굴인식기술을적용하기위해 3차원모델기반얼굴인식기술을 KIST 와함 께개발하고있다. 또한경찰청에서는기존수법촬영시스템이 2차원얼굴영상만을촬영하는한계를해결하기위해, 3차원얼굴촬영시스템을 2015 년부터서울, 인천, 경기지역에설치하였으며, 2016 년에는전국 25여개경찰서에설치하여운영중이다. 3차원얼굴촬영시스템 (3D 몽타주시스템 ) 에서는얼굴의정면, 측면, 전신사진등의기존촬영대상뿐만아니라, 3차원얼굴모델까지한번의촬영으로획득하는방식을사용하여획득된얼굴데이터를통해 CCTV 카메라에서촬영한범죄용의자얼굴의촬영각도가변화되어도, 변화된각도를감지하여 3차원정합이가능하다. 이를통해, 옆에서찍힌얼굴이어도형사사법정보시스템 (KICS) 의수법영상데이터베이스에확보된 3차원얼굴데이터베이스와비교하여, 용의자신원을확인할수있다. 경찰청은 2017 년부터전국적인시범서비스를준비하고있으며, 점차적으로설치할장소를확대할계획이다. 향후, 경찰청에서는낮은해상도의얼굴영역과다양한얼굴가림에도대응할수있는얼굴인식기술을개발할계획이며, 실시간얼굴검색을통해용의자수색을효율적으로수행하는기술도접목할계획이다. 또한장기적으로 CCTV 카메라에서찍은사진을바로 3차원으로변환하는시스템을개발할계획이다. 개발이완료되면 CCTV 3 차원영상과형사사법시스템에저장된범죄자의 3차원촬영영상을비교해범죄용의자의신원을확인하는 3차원얼굴인식시스템 을수사에활용할계획이다. 얼굴인식산업은홍채, 정맥, 걸음걸이등다양한생체정보를이용한통합솔루션개발이이루어진다면산업발전이가속화될전망이며, 특히향후에는모바일기기에서급성장할것으로예상된다. 국립과학수사연구원은얼굴인식분야에서인공지능기법 (Deep Learning) 을이용한얼굴인식엔진을개발하였으며, SK와협업하여자체개발한얼굴인식엔진과신장계측알고리즘기반의 CCTV 영상내인물 ( 신체 ) 추적알고리즘을개발하여전국지자체 CCTV 관제센터, 인천공항등에활용할계획이다. 또한얼굴인식분야가포함된 복합인지기술기반신원확인및범죄수사기술개발 과제가 2018 년부터추진할다부처공동사업으로선정되어추진될예정이다. 2017-06 04
얼굴인식 얼굴인식산업이활성화되기위해서는국가차원의보다적극적인연구개발투자확대와적극적인제도개선이뒷받침되어야할것이며, 관련정부부처및국책연구기관과공공기관등이함께참여하는협업을통해투자효율을극대화할필요가있다. 또한이러한협업과국가차원의연구개발투자를통해정부와공공기관에서획득된얼굴인식관련신기술이시장을통해다양한부가가치를창출할수있도록민간기업과의적극적인기술협력도필요하다. 최근사용자인증의인식정확성을높이기위하여얼굴인식기술에대한관심이고조되면서얼굴정보및응용에대한연구개발이국내외에서활발하게진행되고있지만얼굴정보자체가인간의특성을나타 낸다는점에서얼굴정보활용시에얼굴정보자체가지니는고유한특성과사생활침해수준을법제도적으로구체화할필요가있다. 얼굴인식산업은지문, 음성인식뿐만아니라생리적특징과행동적특징을포함하는홍채, 정맥, 걸음걸이등의생체정보를이용한통합솔루션개발이이루어지면산업발전이가속화될것으로예상된다. 세계적으로얼굴인식시장은향후다양한분야에서지속적으로성장할전망이며, 특히모바일기기에서얼굴인식기술을활용한본인인증시장이급성장할것으로예상되므로모바일기기적용사업화를위한구체적이고적극적인전략수립이필요하다. 구독및배포문의담당자 Tel: 02-3299-6106 e-mail: kh.kim@kisti.re.kr 2017-06 05