관리번호		2021-패키지-화학-12			과제유형	□ 통합형 ■ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	화학		중분류	섬유제품	소분류	산업용섬유제품
산업기술분류2		대분류	바이오·의료		중분류	바이오공정/기기	소분류	바이오공정 장비기술
융합분류		■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형
과제명	총괄	바이러스 차단 복합 부직포 제조 시스템 및 공정기술과 바이러스 차단 방역용 고투기성 복합 부직포 개발
	1세부	복합 부직포 연속 제조공정 핵심 장비 및 공정기술 개발
	2세부	고투기성 복합 부직포를 이용한 바이러스 차단 방역용 보호복 개발
	3세부	바이오 산업 분리·정제 공정용 멤브레인 크로마토그래피 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 조류독감, COVID-19 등의 국내 발생 증가에 따라 이에 대응하기 위한 방역용 보호복 수요가 급증하고 있으나 해당 보호복 소재 및 제조공정은 대부분 해외 수입 의존 - 특히 부직포 제조 장비는 전량 수입해서 사용 중이고 관련 공정기술도 대부분 해외에서 도입하고 있음 - 이에 따라 COVID-19 팬데믹과 유사한 상황이 다시 발생할 경우 현재 국내 기술 수준으로는 즉각 대응이 어려움 ㅇ (필요성) 해외 수입에 의존하는 방역용 고투기성 소재 제조를 위한 스펀본드와 멜트블로운 핵심 장비 및 공정기술 내재화 필요 - 방호복 등의 일회용 의료용 부직포의 전세계 시장은 ‘18년 기준 90.3억불 규모로, 이는 계속 성장하여 ’25년 146.7억불에 이를 것으로 예상되며, ‘19~’25년 사이 연평균 성장률은 7.3%로 예상 * 출처 : Zion market research(2020), Global medical nonwovn disposable market ㅇ (기대효과) ’18년 세계시장 기준, 폴리프로필렌(PP) 부직포 시장의 약 15.8%, 즉 약 33.8억불 규모가 의료용으로 큰 비중을 차지하고 있어 관련 핵심기술 확보를 통한 수입대체 및 글로벌 시장 진입 기대 * 출처 : Grand view research(2019), PP non-woven fabric market size, share & trends report by application, by product, and segment forcast
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 복합 부직포 제조 핵심 장비와 공정기술 개발 및 이를 이용한 방역용 보호복 개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 8단계) - 폴리프로필렌 복합 부직포 연속 제조공정 핵심 장비 및 공정기술 개발 - 폴리프로필렌 복합 부직포를 이용한 항바이러스성과 쾌적성이 우수한 방호복 개발 - 바이오 산업 분야 분리·정제 공정용 멤브레인 크로마토그래피 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업추진방향 조정 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립 지원 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 내외 (1차년도 개발기간 : 9개월 내외, 2~4차년도 개발기간 : 12개월 내외) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 207.8억원 내외 (1차년도 : 41.6억원 내외, 2~4차년도 : 55.4억원 내외) - 총괄주관 사업비 : 총 0.8억원 내외 (1~4차년도 : 0.2억원 내외) ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업(대기업 주관 가능) - 신청 주관기관은 1세부 주관기관으로도 신청 필수 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수

관리번호

2021-패키지-화학-12-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

섬유제품

소분류

산업용섬유제품

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D          □ 복수형R&D            ■ 대형통합형

총괄과제명

바이러스 차단 복합 부직포 제조 시스템 및 공정기술과 바이러스 차단 방역용 고투기성 복합 부직포 개발

세부과제명

(1세부) 복합 부직포 연속 제조공정 핵심 장비 및 공정기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 국내 부직포 산업의 수요발전에도 불구하고 고투기성 방역용 소재에 적합한 스펀본드 및 멜트블로운의 핵심 장비 및 공정기술은 해외에 의존

- SMS* 또는 SMMS* 구조를 가진 폴리프로필렌(PP) 방사 복합부직포 제조 공정기술 개발 필요 * S : Spunbond, M : Meltblown

- 방역용 부직포 소재 및 제품에 요구되는 여과특성, 통기성, 바이러스 차단성, 물리적 강도 등을 만족하는 수요 맞춤형 공정기술 확보 필요

ㅇ (필요성) 방사 부직포 제조의 핵심장치인 스핀빔, 고정밀 구금, 냉각 시스템, 정전처리기 및 고균제도 웹형성 장치의 개발을 통해 해당소재의 지속적 기술혁신 가능

- 수입 의존도가 높은 방역, 보건안전 및 위생용 방사 부직포의 제조 장치 및 공정기술 확보를 통한 해당 소재 산업 고도화 및 공급 안정화, 세계시장 선도 필요

ㅇ (기대효과) PP 부직포 세계시장은 2018년 기준 214.2억불이며, 2019년에서 2025년까지 연평균 약 6.9% 수준의 성장이 예상됨

- 이 중 스펀본드, 멜트블로운, 복합부직포가 70% 이상을 차지하고 있어 핵심기술 내재화를 통한 수입대체 및 글로벌 시장진입 가능

* 출처 : Grand view research(2019), PP non-woven fabric market size, share & trends report by  application, by product, and segment forcast

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 폴리프로필렌 복합 부직포의 연속 제조공정 핵심 장비 및 공정기술 개발

(TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 8단계)

- 스펀본드 부직포 제조를 위한 장비 개발

* 스핀빔, 구금장치, 냉각장치, Ejector, Attenuation 파트 등 핵심부품

- 멜트블로운 부직포 제조를 위한 장비 개발

* 스핀빔, 구금장치, 정전처리기 등 핵심부품

- 스펀본드 부직포 및 멜트블로운 부직포 제조 공정기술 개발

- SMS 또는 SMMS 제조 공정 기술 및 복합 부직포 개발

- 수요기업 평가 및 인증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내최고수준	세계최고수준 (독일, Reifenhauser)
1	스펀본드 평균섬도(최소/최대)	데니어	1.2 이하/2.5	-	1.5/2.5
2	스펀본드 생산량	kg/m/hr	130 이상(1.2데니어)/ 150 이상(2.5데니어)	-	130 (1.2데니어)/ 150 (2.5데니어)
3	멜트블로운 평균직경	㎛	2.0 이하	-	2.0
4	멜트블로운 생산량	kg/m/hr	24 이상		24
5	연속 SMS(또는 SMMS) 설비 구축(trim후)	mm	1,100 이상 (Pilot)	-	-
6	복합부직포 중량편차(60g/m2 이하)	CV%	4 이하	-	4
7	복합부직포 인열강도(MD, CD)	N	30 이상	-	30
8	복합부직포 내수압	mmH2O	500 이상	-	500
9	복합부직포 공기투과도	cm3/cm2/s	20 이상	-	20

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 내외 (1차년도 개발기간 : 9개월 내외, 2~4차년도 개발기간 : 12개월 내외)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 148.1억원 내외 (1차년도 : 29.6억원 내외, 2~4차년도 : 39.5억원 내외)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업(대기업 주관 가능)

- 신청 주관기관은 총괄과제의 주관기관으로도 신청 필수

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호

2021-패키지-화학-12-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

화학

중분류

섬유제품

소분류

산업용섬유제품

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D          □ 복수형R&D            ■ 대형통합형

총괄과제명

바이러스 차단 복합 부직포 제조 시스템 및 공정기술과 바이러스 차단 방역용 고투기성 복합 부직포 개발

세부과제명

(2세부) 고투기성 복합 부직포를 이용한 바이러스 차단 방역용 보호복 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 내수압 및 바이러스․액체․인공혈액 저지력 등의 방역복 기준 성능을 만족하고, 쾌적성이 우수한 고투기성 방역소재 및 보호복 개발

ㅇ (필요성) COVID-19로 인해 개인 보호장비 개발이 더욱 중요하게 인식되었으며, 각 국가별 자국 생산이 가능한 전략소재로 핵심기술 확보 경쟁 치열

- 국내 방역용 보호복의 경우 핵심소재를 수입에 의존하고 있어 금번 COVID-19와 같은 전 세계적인 팬데믹 사태에서 방역복 수급 부족 사태가 발생

- 바이러스 투과 억지력이 좋은 방역복은 투기도가 좋지 않아 의료진이 장기간 착용 시, 답답함과 더위를 호소하여 이를 개선한 고투기성 방역소재 및 보호복 개발 필요

* 출처 : 한국경제, `마스크, 방역복 바닥`(`20.3.1), 주간동아, `찜통 방호복 속의 고통`(`20.5.23)

ㅇ (기대효과) 2019년 기준 세계 개인 보호 장비 중 방호복 시장은 약 7%를 차지하며, 시장규모는 약 350억불, 연평균 성장률 7%로 향후 약 560억불 규모까지 시장 확대가 전망됨에 따라 핵심기술 확보를 통한 수입대체 및 글로벌 시장 경쟁력 확보

- 미국 기업이 글로벌 핵심소재 생산량의 60%를 점유 하고 있으며, 주요 공급기업은 3M, DuPont, Kimberly-clark, Honeywell, Lakeland 등이 있음

* 출처 : Global market insights(2020), Personal protetive equipment market size by product,  eye&face protection, hearing protection, protective clothing, respiratory protection

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 폴리프로필렌 복합 부직포를 이용한 항바이러스성과 쾌적성이 우수한 방호복 개발  (TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 8단계)

- (4형식) 항바이러스 성능이 우수하고 공기투과도가 향상된 방호복 제조 기술개발

- (5, 6형식) 액체 및 입자차단 성능이 우수하고, 높은 공기투과도를 가지는 방호복 제조 기술개발

- 쾌적성이 우수한 복합기능성 방호복 소재 제조 기술개발

- 항바이러스성이 우수한 방호복 소재 제조 기술개발

- 바이러스 차단 복합 부직포를 적용한 고쾌적성 방역복 완제품 개발

- 수요기업 평가 및 인증 (AAMI PB 70, EN14126 인증)

성능지표		단위	달성목표		국내최고수준	세계최고수준 (미국, 듀폰)
			4형식	5,6형식	5,6형식	4형식	5,6형식
1	공기투과도	cm3/cm2/s	1.0 이상	30 이상	15	0.2	20
2	내수압(KSK ISO 811)	mmH2O	1,000 이상	500 이상	500	1,000	500
3	액체침투 (KS K ISO 6530)	Class 1-3	Class 3	Class 3	Class 3	Class 3	Class 3
4	인공혈액침투저항성 (KSK ISO 16603)	Class 1-6	Class 3 이상	-	-	Class 3	-
5	건조한 미생물 침투(KSK ISO 22612)	Class 1-3	Class 2 이상	-	-	Class 1	-

ㅇ 개발목표

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 내외 (1차년도 개발기간 : 9개월 내외, 2~4차년도 개발기간 : 12개월 내외)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 30.0억원 내외 (1차년도 : 6.0억원 내외, 2~4차년도 : 8.0억원 내외)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업(대기업 주관 가능)

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호

2021-패키지-화학-12-03

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

바이오·의료

중분류

바이오공정/기기

소분류

바이오공정장비기술

산업기술분류2

대분류

-

중분류

-

소분류

-

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D          □ 복수형R&D            ■ 대형통합형

총괄과제명

바이러스 차단 복합 부직포 제조 시스템 및 공정기술과 바이러스 차단 방역용 고투기성 복합 부직포 개발

세부과제명

(3세부) 바이오 산업 분리·정제 공정용 멤브레인 크로마토그래피 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 멤브레인 크로마토그래피(Membrane chromatography, membrane adsorber)는 바이오 의약품 제약 산업의 정제공정 단계에서 단백질 응집체, DNA, 바이러스, 효소 등 불순물을 제거하기 위해 사용되는 소재 및 부품

- 기존 컬럼 크로마토그래피와 비교하여, 멤브레인 크로마토그래피는 처리속도가 수십 배 빠르고, 일회성 사용이 가능하여 공정시간, 버퍼 소비량, 재생 및 cleaning 비용을 획기적으로 절감하고 정제공정의 생산성을 극대화할 수 있음

- 멤브레인 크로마토그래피의 핵심은 기공도가 매우 높은 수준의 분리막 지지체의 제조기술, 분리막 표면 및 기공 내벽에 리간드를 높은 밀도로 도입할 수 있는 개질 기술 및 제조된 분리막의 흡착 효율을 극대화할 수 있는 유로설계·패키징 기술임

ㅇ (필요성) 멤브레인 크로마토그래피 기술은 미국 및 유럽에서 본격적으로 개발되기 시작하여 현재 세계시장은 Sartorius AG, Danaher (Pall), Merck (Millipore) 3社에서 주도하고 있으나, 현재 적용 초기 단계로 기술 및 시장 성장성이 높음

- 바이오 공정의 최근 트렌드는 소규모 다품종 생산이 가능하고, 공정의 유지보수 비용이 적은 일회성(single-use, disposable) 공정 및 지속적 생산이 가능한 연속식(continuous) 공정을 점진적으로 도입하고 있는 상황으로, 이러한 패러다임에 적합한 멤브레인 크로마토그래피 공정 시장 또한 급격히 증가 추세

- 국내의 경우, 관련 기업 및 제품이 없고 기술 개발조차 이루어지지 않은 상태로, 현재 급속히 도입되고 있는 차세대 바이오 공정 분야 기술 확보 및 자립화를 위한 연구개발이 시급함

ㅇ (필요성) 정부에서는 국내 바이오 기술 수준을 향상시켜 관련 분야 국가 경쟁력 확보를 위한 전략을 수립하고, 바이오헬스 산업을 5대 수출 주력산업으로 육성할 목표를 설정하여 인력양성 및 바이오 R&D에 투자를 확대하고 있음

* “바이오헬스 산업 혁신전략(2019.05)”, `30년까지 500억 달러 수출을 목표로 함

- 현재 COVID-19 팬데믹의 영향으로 바이오 의약품 개발 및 제조산업의 성장이 전세계적으로 가속화되는 반면, 국내 바이오 공정용 원부자재는 해외에 전적으로 의존하고 있어, 핵심 소재·부품의 기술개발에 대한 지원이 시급함

ㅇ (기대효과) 멤브레인 크로마토그래피 세계시장은 `20년 현재 2억 달러 규모로, 바이오 의약품 시장의 급성장에 따라 `25년까지 CAGR 15.5%로 성장하여 4억 달러 규모로 급격한 성장이 예상됨

* Membrane chromatography market : global forecast to 2025, Marketsandmarkets, 2020

- 멤브레인 크로마토그래피는 기존의 컬럼 크로마토그래피 대비 공정시간이 매우 짧고, 버퍼 및 유지보수비용이 현저히 낮아 바이오 의약품 제조 비용 절감이 가능하여, 매우 고가인 바이오 의약품의 시장 확대 및 대중화 기대

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 바이오 산업 분야 분리·정제 공정용 멤브레인 크로마토그래피 개발

(TRL : [시작] 4 단계 ~ [종료] 7 단계)

- 멤브레인 크로마토그래피용 다공성 분리막 제조기술 개발

: 리간드 도입이 가능한 고분자 소재 선정 및 다공성 분리막 제조기술 개발

: 멤브레인 크로마토그래피를 위한 기공 크기 및 구조 최적화

: Scale-up을 통한 대면적(0.5×1 m2 이상) 멤브레인 크로마토그래피용 분리막 제조

- 멤브레인 크로마토그래피용 리간드 도입기술 개발

: Anion 및 cation exchange 작용을 위한 리간드 선정

: 다공성 분리막 내부 기공 표면의 고밀도 리간드 도입기술 개발

: 리간드 흡착능 향상 및 안정성 확보를 위한 개질기술 개발

- 멤브레인 크로마토그래피 효율 향상기술 개발 및 밸리데이션

: 정제효율 향상을 위한 캡슐 유로설계 및 분리막 패키징 시제품 제작 기술 개발

: 바이오 정제 성능 평가를 통한 멤브레인 크로마토그래피 운전 조건 도출

: 멤브레인 크로마토그래피 운전 및 밸리데이션 가이드 도출, 수요기업 평가

ㅇ 개발목표

핵심 기술/제품 성능지표		단위	달성목표	국내최고 수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	멤브레인 기공크기 (Nominal pore size)	㎛	0.4 - 3	-	0.4 - 3 (미국, Merck/독일, Sartorius)
2	BSA 흡착용량 (AEX*, DBC* 10%)	mg/ml	>70	-	70 (미국, Pall)
3	Lysozyme 흡착용량 (CEX*, DBC*** 10%)	mg/ml	>25	-	25 (독일, Sartorius)
4	멤브레인 캡슐 단위 용량 (Membrane volume)	ml	>100 (시제품 3종)	-	0.2 - 5,000 (미국, Merck/독일, Sartorius)
5	정제속도 (Flow rate)	MV/min*	20	-	20 (독일, Sartorius)

* AEX : anion exchange, CEX : cation exchange, DBC : dynamic binding capacity, MV = membrane volume

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 내외 (1차년도 개발기간 : 9개월 내외, 2~4차년도 개발기간 : 12개월 내외)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 28.9억원 내외 (1차년도 : 5.8억원 내외, 2~4차년도 : 7.7억원 내외)

ㅇ 주관기관 : 중소‧중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수