Stratistics MRC에 따르면, 세계 탄소 나노재료 시장은 2023년 47억 달러 규모이며, 예측 기간 동안 29.50%의 CAGR로 성장하여 2030년에는 285억 달러에 달할 것으로 예상됩니다.
탄소 나노재료에는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 풀러렌 등 다양한 구조의 탄소 나노재료가 포함됩니다. 이들 재료는 고강도, 전기 전도성, 열 전도성 등 뛰어난 특성을 가지고 있습니다. 탄소나노튜브는 원통형 구조의 그래핀 시트를 감아 만든 원통형 구조로, 뛰어난 기계적 강도와 독특한 전기적 특성을 가지고 있습니다.
인도 브랜드 주식 재단(IBEF)에 따르면 인도의 전자제품 제조 산업은 2025년까지 5,200억 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 유럽자동차산업협회(ACEA)에 따르면 2021년 전 세계적으로 7,910만 대의 자동차가 생산되어 2020년 대비 1.3% 증가했습니다.
최종 사용 산업에서 수요 확대
최종 사용 산업의 수요 증가는 탄소 나노재료 시장을 발전시키는 중요한 요인입니다. 전자, 자동차, 항공우주, 헬스케어 등 산업은 고강도, 전도성, 열 안정성 등 우수한 특성으로 인해 탄소 나노재료의 통합을 추진하고 있습니다. 전자 분야에서는 탄소 나노재료가 첨단 반도체와 배터리 개발에 사용되고 있습니다. 자동차 및 항공우주 분야에서는 경량화 재료로 활용되어 연비 효율과 구조적 강도를 높이고 있습니다. 헬스케어 분야에서는 생체 적합성과 표적 전달 능력으로 인해 약물전달 시스템 및 바이오 의료기기에 적용되고 있습니다.
표준화 부족
표준화가 이루어지지 않은 것은 탄소 나노재료의 성장과 채택에 큰 걸림돌로 작용하고 있습니다. 품질 관리, 특성화 방법, 성능 측정 기준에 대한 명확하고 보편적으로 인정되는 표준이 없기 때문에 제조업체 간 제품 품질에 대한 불일치나 편차가 발생할 위험이 높습니다. 이러한 불확실성은 산업계, 연구자 등 잠재적 사용자가 용도에 맞는 탄소 나노재료에 대한 자신감을 가지고 투자하는 것을 꺼리게 합니다. 또한 표준이 존재하지 않아 제품 비교가 어려워 시장 투명성을 저해하고 생산 및 사용과 관련된 공통 프로토콜을 개척하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 그 결과, 이 시장은 널리 수용되고 다양한 기술 발전으로 인해 잠재력을 최대한 발휘하는 데 장애물에 직면해 있습니다.
자동차 산업
자동차 산업은 뛰어난 특성으로 인해 큰 비즈니스 기회를 제공하고 있습니다. 그래핀과 탄소나노튜브와 같은 탄소 나노재료는 자동차 부품에 가볍지만 놀라운 강도를 가진 보강 옵션을 제공하여 연비 효율과 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다. 또한 전기 전도도가 높아 전기자동차 개발에 필수적인 첨단 배터리 및 에너지 저장 애플리케이션에도 적합합니다. 또한, 탄소 나노재료는 자동차 제조에 사용되는 복합재료의 내구성과 강도를 향상시켜 보다 안전하고 내구성이 뛰어난 자동차를 구현할 수 있습니다.
건강과 안전에 대한 우려
탄소 나노재료 시장이 확대됨에 따라 잠재적인 독성과 인체에 미치는 미지의 장기적인 영향 때문에 건강과 안전에 대한 심각한 우려가 제기되고 있습니다. 나노입자를 흡입하면 호흡기에 문제를 일으킬 위험이 있으며, 피부에 닿으면 염증과 알레르기 반응을 일으킬 수 있습니다. 이러한 물질이 생물학적 장벽을 관통하는 능력은 전신 독성과 생물 농축 가능성에 대한 우려를 불러일으킵니다. 또한 적절한 취급 및 폐기 프로토콜은 직업적 노출과 환경 오염을 최소화하기 위해 매우 중요합니다.
COVID-19는 탄소 나노재료 시장에 다양한 영향을 미쳤습니다. 한편으로는 세계 공급망의 혼란과 산업 활동의 감소로 인해 처음에는 탄소 나노 소재의 생산과 수요가 둔화되었습니다. 그러나 팬데믹으로 인해 의료 및 의학 연구에 대한 관심이 높아지면서 바이오 센서, 약물전달 시스템, 개인보호구와 같은 응용 분야에서 탄소 나노재료에 대한 수요가 급증했습니다. 또한, 에너지 저장 및 전자공학 등의 분야에서 첨단 기술의 필요성이 탄소 나노재료에 대한 수요를 더욱 증가시키고 있습니다.
탄소나노튜브(CNT) 분야가 예측 기간 동안 가장 큰 분야가 될 것으로 예상
탄소 나노재료 시장에서 탄소나노튜브(CNT) 부문의 성장은 고강도, 전도성, 유연성 등 우수한 특성으로 인해 탄소나노튜브의 독특한 구조적 특성으로 인해 전자, 항공우주, 에너지 저장 등 다양한 산업에서 폭넓게 활용되고 있습니다. 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 이러한 분야에서 가볍고 내구성이 뛰어난 소재에 대한 수요가 증가하면서 시장 성장을 견인하고 있습니다. 제조 기술의 발전으로 CNT의 생산이 더욱 비용 효율적이 되어 시장 확대를 더욱 촉진하고 있습니다.
예측 기간 동안 건축 및 건설 분야가 가장 높은 CAGR을 기록할 것으로 예상
건축 및 건설 분야에서 탄소 나노재료의 성장은 고강도, 경량성, 우수한 전도성 등 뛰어난 특성으로 인해 성장하고 있습니다. 이러한 재료는 구조적 무결성을 높이고, 에너지 효율을 개선하며, 건설 프로젝트에서 혁신적인 설계를 가능하게 하는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 그 용도는 콘크리트 보강 및 복합재료 강화에서 환경 감지 및 에너지 수확을 위한 스마트 코팅 개발까지 다양합니다. 또한, 탄소 나노재료는 구조물의 경량화 및 내구성 향상을 통해 건물의 환경 발자국을 줄임으로써 지속가능성 목표에 기여할 수 있습니다.
북미는 전자에서 항공우주까지 다양한 응용분야에서 탄소나노튜브, 그래핀 등 다양한 탄소 나노재료의 상용화를 이끈 연구개발의 발전으로 탄소 나노재료 시장에서 큰 성장을 이루고 있습니다. 정부, 학계 및 민간 기업의 나노기술에 대한 투자 증가는 기술 혁신과 시장 확대에 박차를 가하고 있습니다. 이 지역의 탄탄한 인프라와 잘 구축된 산업 기반은 탄소 나노재료의 생산과 채택에 적합한 환경을 제공하고 있습니다.
아시아태평양은 탄탄한 제조 인프라와 숙련된 노동력을 바탕으로 경쟁력 있는 가격의 탄소 나노재료 생산과 기술 혁신을 촉진하며 큰 성장을 이루고 있습니다. 나노기술에 초점을 맞춘 연구 개발 프로젝트에 대한 정부 자금의 증가는 이 분야의 기술 발전에 박차를 가하고 있습니다. 또한, 전자, 에너지 저장, 헬스케어 등 다양한 산업 분야에서 탄소 나노재료의 응용 분야가 확대되면서 이 분야에서 탄소 나노재료에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
According to Stratistics MRC, the Global Carbon Nanomaterials Market is accounted for $4.70 billion in 2023 and is expected to reach $28.50 billion by 2030 growing at a CAGR of 29.50% during the forecast period. Carbon nanomaterials encompass a diverse array of structures, including carbon nanotubes (CNTs), graphene, and fullerenes. These materials are characterized by their extraordinary properties, such as high strength, electrical conductivity, and thermal conductivity. Carbon nanotubes are cylindrical structures composed of rolled-up graphene sheets, exhibiting exceptional mechanical strength and unique electrical properties.
According to the Indian Brand Equity Foundation (IBEF), the Indian electronics manufacturing industry is projected to reach US$520 billion by 2025. According to the European Automobile Manufacturers' Association (ACEA), in 2021, 79.1 million motor vehicles were produced around the world. It was an increase of 1.3% compared to 2020.
Growing demand from end-use industries
The growing demand from end-use industries is a significant driver propelling the carbon nanomaterials market forward. These industries, including electronics, automotive, aerospace, and healthcare, are increasingly integrating carbon nanomaterials due to their exceptional properties such as high strength, conductivity, and thermal stability. In electronics, carbon nanomaterials are used for developing advanced semiconductors and batteries. In automotive and aerospace, they are utilized for lightweight materials, enhancing fuel efficiency and structural strength. Additionally, in healthcare, carbon nanomaterials find applications in drug delivery systems and biomedical devices, owing to their biocompatibility and targeted delivery capabilities.
Lack of standardization
The lack of standardization poses a significant restraint on its growth and adoption. Without clear and universally accepted standards for quality control, characterization methods, and performance metrics, there's a heightened risk of inconsistency and variability in product quality across manufacturers. This uncertainty discourages potential users, such as industries and researchers, from confidently investing in carbon nanomaterials for their applications. Moreover, the absence of standards makes it challenging to compare products, hindering market transparency and impeding the development of common protocols for production and usage. As a result, the market faces hurdles in achieving widespread acceptance and realizing its full potential for various technological advancements.
Automotive industry
The automotive industry presents a significant opportunity due to their remarkable properties. Carbon nanomaterials like graphene and carbon nanotubes offer lightweight yet incredibly strong reinforcement options for vehicle components, enhancing fuel efficiency and overall performance. Their high electrical conductivity also makes them ideal for advanced battery and energy storage applications, crucial for the development of electric vehicles. Moreover, carbon nanomaterials can improve the durability and strength of composites used in car manufacturing, leading to safer and more durable vehicles.
Health and safety concerns
The growing market for carbon nanomaterials raises significant health and safety concerns due to their potential toxicity and unknown long-term effects on human health. Inhalation of nanoparticles poses a risk of respiratory issues, while skin contact may lead to irritation or allergic reactions. The ability of these materials to penetrate biological barriers raises concerns about their systemic toxicity and potential for bioaccumulation. In addition, proper handling and disposal protocols are crucial to minimizing occupational exposure and environmental contamination.
The COVID-19 pandemic has had a mixed impact on the carbon nanomaterials market. On one hand, disruptions in global supply chains and reduced industrial activities initially led to a slowdown in production and demand for carbon nanomaterials. However, as the pandemic prompted increased focus on healthcare and medical research, there has been a surge in demand for carbon nanomaterials for applications such as biosensors, drug delivery systems, and personal protective equipment. Additionally, the need for advanced technologies in sectors like energy storage and electronics has further driven the demand for carbon nanomaterials.
The carbon nanotube (CNT) segment is expected to be the largest during the forecast period
The growth of carbon nanotube (CNT) segments in the carbon nanomaterials market can be attributed to their exceptional properties, such as high strength, conductivity, and flexibility. CNTs find extensive applications in various industries, including electronics, aerospace, and energy storage, due to their unique structural characteristics. The increasing demand for lightweight and durable materials in these sectors has propelled market growth. Advancements in manufacturing techniques have made CNT production more cost-effective, further driving market expansion.
The building and construction segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
The growth of carbon nanomaterials in the building and construction segment is driven by their exceptional properties, including high strength, lightweight nature, and excellent conductivity. These materials offer significant potential for enhancing structural integrity, improving energy efficiency, and enabling innovative designs in construction projects. Applications range from reinforcing concrete and enhancing composite materials to developing smart coatings for environmental sensing and energy harvesting. Additionally, carbon nanomaterials can contribute to sustainability goals by reducing the environmental footprint of buildings through lighter structures and improved durability.
North America has experienced significant growth in the carbon nanomaterials market due to advancements in research and development that have led to the commercialization of various carbon nanomaterials, such as carbon nanotubes and graphene, for applications spanning from electronics to aerospace. Increased investment in nanotechnology by governments, academia, and the private sector has fueled innovation and market expansion. The region's robust infrastructure and established industrial base provide a conducive environment for the production and adoption of carbon nanomaterials.
The Asia-Pacific region has experienced significant growth due to region's robust manufacturing infrastructure and skilled workforce that have facilitated the production and innovation of carbon nanomaterials at competitive prices. Increased government funding for research and development projects focused on nanotechnology has spurred technological advancements in the field. Moreover, growing applications across various industries, such as electronics, energy storage, and healthcare, have driven demand for carbon nanomaterials in the region.
Key players in the market
Some of the key players in Carbon Nanomaterials market include Arkema Group , Bayer AG, Dupont, G6 Materials Corp, Graphenea, Haydale Graphene, Hollingsworth & Vose, Hyperion Catalysis International INC, Jiangsu Cnano Technology CO LTD , LG Chem, MTR Ltd, Nano-C, Nanocyl SA , Otto Chemie PVT LTD, Resonac, SES Research INC, Thomas Swan & CO LTD and Tokyo Chemicals Industry UK LTD.
In February 2024, AgPlenus Ltd., a subsidiary of Evogene Ltd, announced the signing of a licensing & collaboration agreement with Bayer AG. In collaboration with Bayer's Crop Science division, AgPlenus will use its AI-driven computational modeling technology to design and optimize molecules identified for their broad-spectrum herbicidal activity targeting the APTH1 protein, a new mode of action identified by AgPlenus.
In January 2024, Black Swan Graphene announced that it has entered into a distribution and sales agreement for its graphene-enhanced masterbatch (GEM) products with its strategic partner Thomas Swan, a UK-based specialty chemical manufacturing company. The company said that the agreement positions Thomas Swan as its value-added non-exclusive distributor and reseller.