그래핀은 기적의 소재, 현대 화학의 슈퍼히어로로 불려왔습니다. 그래핀에 대한 열광은 그 독특한 성질에서 비롯됩니다. 단 하나의 원자 두께로 강철보다 200배 이상 강한 그래핀은 가볍고 유연하며 열과 전기를 효율적으로 전도합니다. 또한 헬륨 원자조차 통과할 수 없는 완벽한 불투과성 장벽을 만듭니다.
이러한 특성 덕분에 그래핀 기반 소재는 복합 재료, 웨어러블 전자기기, 센서, 반도체, 심지어 의료 기기 등 수요가 높은 다양한 응용 분야에 매우 흥미롭게 활용되고 있습니다. 그래핀은 또한 알려진 물질 중 가장 높은 표면적 대비 부피 비율을 가지고 있어, 크기와 무게가 주요 제한 계수인 배터리 및 태양 전지와 같은 응용 부문에서 매우 가치가 있습니다.
2004년 처음 분리된 이래로, 연구자들은 그래핀의 첫 상용 응용 부문을 개발하여 이 큰 잠재력을 실현하기 위한 글로벌 경쟁에 돌입했습니다. 지난 20년간의 데이터는 CAS와 중국과학원 국립과학도서관이 공동으로 발간한 이전 백서에서 설명한 바와 같이 이 분야의 흥미로운 혁신 패턴을 강조합니다. 본 보고서에서는 연구 및 비즈니스 관점에서 본 최신 동향을 개괄적으로 제시합니다.
그래핀 연구 동향은 어떻게 발전해 왔나요?
2010년 이후 그래핀 관련 연구 간행물의 수를 분석함으로써 몇 가지 추세가 나타납니다. 첫째, 전반적인 연구 성과가 급격히 증가했습니다. 연구 성과는 이 기간 동안 5배로 증가하여 그래핀 상용화를 위한 격렬한 경쟁을 완전히 반영하는 글로벌 관심의 폭발적인 증가를 보여줍니다.
보다 상세한 동향은 출력이 국가별로 세분화될 때 찾을 수 있습니다. 출판된 연구의 대부분은 중국, 미국, 한국, 일본, 인도 이렇게 단 다섯 국가에서 나왔습니다. 개별 국가의 데이터를 분리하여 살펴보면 해당 분야의 리더십 변화를 명확히 알 수 있습니다. 예를 들어, 미국과 일본은 2010년 이전에 기초 연구를 선도하는 국가로 부상했고, 그 이후에도 생산성은 거의 일정하게 유지되었습니다.
그러나 그 무렵 한국과 중국이 연구 동향에 진입하면서 지금도 계속되고 있는 빠른 성장을 이끌었습니다. 현재 중국은 그래핀 관련 IP 동향에서 압도적인 우위를 점하고 있으며, 2010년 이후 전체 특허 출원 건수의 60% 이상을 차지하고 있습니다. 이러한 생산의 급증은 그래핀 경쟁에 다른 나라보다 늦게 참여한 국가에게 특히 인상적입니다.
인도의 생산량 증가 또한 인상적입니다. 인도는 시장 진출 후 5년 만에 그래핀 관련 논문 총수에서 일본을 넘어섰습니다. 이러한 추세는 미래의 리더십을 나타낼 수 있으며, 특화된 분야에서 혁신을 위해 더욱 확립된 국가들과 경쟁하기 위해 떠오르는 시장의 전반적인 추세를 반영합니다.
그래핀 경쟁에서 누가 앞서나가고 있나요?
글로벌 그래핀 시장은 2016년에 3,200만 달러로 추산되었으며, 2022년에는 2억 달러를 넘어설 것으로 예측됩니다(Zion Market Research). 이는 5년간 연평균 약 35.0%의 성장률을 의미합니다! 하지만 누가 그래핀 경쟁에서 승리할지는 아직 미지수입니다.
순수한 연구 생산성으로 진전을 측정한다면, 현재 중국이 글로벌 그래핀 동향을 장악하고 있습니다. 그러나 근본적인 추세를 살펴보면 중요한 맥락을 발견할 수 있습니다. 중국 특허의 대부분은 대학 소유이며, 중국에서만 출원되었습니다. 반면에, 독일, 미국, 한국 및 일본과 같은 다른 국가의 그래핀 관련 특허 출원은 수가 적지만, 정기적으로 다른 주요 글로벌 시장으로 확장되어 이들의 혁신을 상용화할 가능성이 더 높습니다.
연구가 풍부하고 기대치가 높지만, 혁신가들이 이 소재의 가능성을 완전히 실현하는 데 여러 장애물이 있습니다. 주요 과제는 주요 애플리케이션의 품질 요구 사항을 충족하는 비용 효율적인 대규모 생산 방법을 개발하는 것입니다. 이러한 과제에 대한 관심은 지난 몇 년간 그래핀 제조 및 공정과 관련된 특허 활동의 증가에서 확인할 수 있습니다. 그래핀은 또한 나노튜브와 흑연과 같은 다른 신흥 탄소 기술의 경쟁에 직면해 있으며, 이러한 기술들은 광범위한 응용 부문에서 더 상업적으로 실행 가능할 수 있습니다.
전반적으로 그래핀은 다양한 산업 분야의 연구원과 전략가들에게 여전히 높은 관심을 받고 있습니다. 하지만 초기의 밝은 전망은 상업화 과정에서의 도전으로 인해 다소 빛이 바래졌습니다. 그래핀의 제조 및 생산 방법과 관련된 동향을 주의 깊게 모니터링할 필요가 있습니다. 중대한 돌파구가 지식재산권 및 응용 부문에서 새로운 급증을 주도할 가능성이 높으며, 이는 광범위한 부문에 걸쳐 혁신적인 변화를 일으킬 수 있기 때문입니다.
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