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바이오 배터리 시장 조사, 2040년
글로벌 바이오 배터리 시장은 2030년에 1억 4,080만 달러 규모로 추정되며, 2040년에는 2억 9,550만 달러에 이를 것으로 예상되며, 2031년부터 2040년까지 연평균 7.8%의 성장률을 보일 것으로 전망됩니다.
보고서의 주요 내용:
바이오 배터리 시장은 15개국 이상을 대상으로 한 가치(십억) 측면에서 분석되었습니다.
성장 예측을 위해, 우리는 주요 비즈니스 플레이어의 현재 및 미래 활동을 포함한 과거 추세를 조사했습니다.
이 보고서는 주요 시장 플레이어에 대한 자세한 프로파일링을 다룹니다.
배터리는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전기 장치입니다. 바이오배터리는 동일한 메커니즘으로 작동합니다. 유일한 차이점은 포도당과 같은 유기 화합물을 전기 에너지로 변환하는 데 도움이 된다는 것입니다. 바이오배터리의 기본 메커니즘은 포도당으로 구성된 유기 화합물을 효소에 의해 분해할 수 있다는 것입니다. 이 분해 과정에서 포도당의 전자와 양성자가 방출되어 전력을 생성하는 데 사용됩니다.
바이오배터리 시장
바이오배터리는 이름에서 알 수 있듯이 생체 물질로 만들어지며, 네 가지 주요 화합물로 구성되어 있습니다. 다른 배터리와 마찬가지로 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되어 있습니다. 양극 단자는 배터리 상단에, 음극 단자는 하단에 있습니다. 두 단자 사이에 분리막이 있습니다. 전자와 양성자의 흐름이 전기를 생성합니다. 양성자의 움직임은 전류라고 알려진 이동력 때문에 발생할 수 있습니다. 전자의 흐름은 양극에서 음극으로 흐를 수 있고, 전류의 흐름은 음극에서 양극으로 흐를 수 있습니다.
양극에서는 포도당이 사용되고, 음극에서는 효소가 사용됩니다. 포도당은 전자와 양성자로 분해됩니다. 양성자의 흐름은 분리기를 통해 음극 쪽으로 이동할 수 있고, 전자의 흐름은 매개체를 통해 음극 쪽으로 이동할 수 있습니다. 음극 쪽에서는 효소가 사용되는데, 이 효소는 양극 쪽에서 이동한 전자와 양성자를 통해 물을 생성합니다. 여기서는 산소 환원 반응이 사용됩니다. 위의 반응은 시스템에서 전자와 양성자를 생성합니다. 마지막으로 전기 에너지가 생성됩니다.
현재 상황:
바이오 배터리는 현재 개발 및 실험 단계에 있습니다. 기업과 연구 기관은 장기적으로 위험한 것으로 판명된 기존 배터리를 대체할 수 있는 대안을 지속적으로 찾고 있습니다. 바이오 배터리 시장은 아직 제품이 상업적으로 이용 가능하지 않아서 발전하지 못했습니다. 연구자들은 기존 배터리에 비해 실용적이고 사용하기 쉬운 향상된 바이오 배터리를 찾고 있습니다.
전 세계 에너지 회사와 정부는 향후 10년 동안 수요가 급증할 것으로 예상되는 전 세계 전자 기기와 전기 자동차(EV)에 필요한 전력을 공급할 수 있는 리튬을 충분히 채굴하기 위해 새로운 리튬 사업에 수십억 달러를 투자하고 있습니다. 최근 몇 년 동안 휴대폰, 노트북, 전기 자동차와 같은 전자 기기용 리튬 이온 배터리의 제조가 증가하면서 전 세계 리튬 수요가 급증했습니다.
이것은 일반적으로 좋은 일로 여겨집니다. 화석 연료를 사용하는 자동차에서 오염이 적은 전기 자동차로 점진적으로 이동하고 있기 때문입니다. 그러나 한 가지 에너지원을 버리고 다른 에너지원에 의존하는 것은 우려스러운 일입니다. 이 경우, 녹색 에너지와 관련 기술을 구동하는 금속과 광물에 의존하는 방향으로 이동하는 것입니다. 에너지 전문가들이 환경 파괴나 또 다른 천연 자원에 대한 과도한 의존을 피하기 위해 혁신을 시도함에 따라 바이오 배터리에 대한 관심이 높아지고 있습니다.
이 배터리는 생물학적 분자를 사용하여 다른 생물학적 분자를 분해하고, 그 과정에서 전자를 방출하며, 유기 화합물로 만들어진 배터리에 에너지를 저장할 수 있도록 합니다. 바이오 배터리 시장은 재생 가능하고 오염이 없기 때문에 주로 환경적 이점에 의해 주도됩니다. 또한 풍부하게 존재하며 상온에서 사용할 수 있습니다.
게다가 바이오배터리는 누출이나 폭발의 위험이 없습니다. 그러나 이 배터리는 에너지 보존량이 적기 때문에 아직 상업적으로 사용되고 있지 않습니다. 또한, 이 배터리는 장기적인 사용이나 저장 용도로 사용할 수 없습니다. 한편, 일반 배터리로 인해 발생하는 독성 폐기물에 대한 우려가 급증하면서 시장이 환경친화적인 대안을 모색하게 될 것으로 예상되며, 이로 인해 바이오배터리 시장의 성장에 큰 기회가 될 것으로 보입니다.
바이오배터리는 일반 배터리보다 거의 10배 빠르게 충전됩니다. 다른 기존 배터리에 비해 효소의 빠른 작용으로 인해 빠른 속도를 제공할 수 있습니다. 또한, 전력을 생산하는 반응을 완료하기 위해 외부 전원을 필요로 하지 않습니다. 이는 포도당 및/또는 당의 지속적인 공급 덕분입니다. 이러한 배터리의 장점은 기존 배터리 기술에서 발생하는 생산 비용을 줄일 수 있어 시장 성장의 원동력이 될 수 있습니다.
바이오 배터리는 순전히 유기 화합물로 만들어집니다. 양극에서 음극에 이르기까지 배터리의 모든 구성 요소는 완전히 활용되고 재생 가능한 유기 물질로 만들어집니다. 또한, 이 배터리는 환경에 해를 끼칠 수 있는 독성 폐기물을 생성하지 않습니다. 탄소 배출에 대한 심각한 우려 없이 쉽게 폐기할 수 있습니다. 바이오배터리의 이러한 특징은 시장 성장의 원동력이 되기도 합니다. 또한, 바이오배터리는 누출이나 폭발의 위험이 없으므로 사용하기에 안전합니다.
바이오 배터리는 기존의 배터리 기술에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 그러나 다른 배터리 유형보다 에너지를 더 많이 보존할 수는 없습니다. 현재 개발된 바이오 배터리는 실질적으로 에너지 보존력이 떨어집니다. 이것은 바이오 배터리 시장의 성장을 저해하는 요인이 되고 있습니다. 한편, 훨씬 더 많은 에너지를 보존할 수 있는 바이오 배터리의 이론적 적용을 증명하기 위한 실험이 진행되고 있지만, 현재로서는 실제 배터리가 에너지 보존력에서 뒤처지고 있습니다.
바이오 배터리 시장 규모는 유형, 용도, 지역별로 연구됩니다.
유형별 바이오 배터리 시장
유형별로 바이오 배터리 시장은 효소 바이오 배터리, 설탕, 미생물, 기타(레몬, 체액 기반 바이오 배터리, 셀룰로오스 기반 바이오 배터리)로 분류됩니다. 효소 바이오배터리에서는 기질 분해를 위해 생화학 작용제(효소)가 사용됩니다. 양극에서 이동한 전자와 양성자 모두에 의해 물이 생성되는 음극 쪽에서 효소가 사용됩니다. 여기에서는 산소 환원 반응이 사용됩니다.
설탕 배터리는 새로 개발된 바이오 배터리 유형으로, 말토덱스트린을 연료로 사용하고 효소 촉매를 통해 촉진됩니다. 설탕 배터리는 말토덱스트린의 포도당 단위가 산화되어 전류를 생성합니다. 유기 화합물의 산화는 이산화탄소와 전류를 생성합니다. 배터리에 총 13가지 유형의 효소가 심어져 있어 반응이 완료되고 대부분의 화학 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다.
실험 결과에 따르면, 같은 무게의 설탕 배터리는 기존 리튬 이온 배터리보다 최소 2배, 최대 10배 더 많은 전기 에너지를 저장할 수 있는 것으로 나타났습니다. 설탕 배터리는 차세대 일반 모바일 전기 전원 및 전기 자동차의 가능한 전원 공급원이 될 것으로 기대됩니다. 그러나 슈가 배터리의 출력 전압(0.5V)은 리튬 이온 배터리(3.6V)보다 낮기 때문에 전력(전기 에너지 전달 속도)이 낮습니다.
박테리아를 사용하여 전기를 생산하고 저장하는 것에 대한 관심이 있었습니다. 2013년 연구자들은 대장균이 포도당을 에너지로 충분히 전환하여 전기를 생산할 수 있는 대사 작용을 하기 때문에 살아있는 바이오 배터리에 적합한 후보라는 것을 발견했습니다. 관심을 끄는 또 다른 박테리아는 새로 발견된 박테리아인 “전기 박테리아”라고 불리는 Shewanella oneidensis로, 독성 망간 이온을 줄이고 음식으로 바꿀 수 있습니다. 이 과정에서 전류가 발생하는데, 이 전류는 박테리아 나노와이어라고 불리는 박테리아 부속 기관으로 만들어진 작은 전선을 따라 흐릅니다. 박테리아와 상호 연결된 전선의 이 네트워크는 광대한 박테리아 바이오 회로를 만듭니다
응용 분야별 바이오 배터리 시장
응용 분야별로 바이오 배터리 시장은 의료용 임플란트(심박 조정기, 인슐린 펌프), 휴대폰/태블릿, 소형 전동 공구(보조 배터리, 원격 감지, 장난감, 감시 장치)로 나뉩니다. 의료 산업에서는 여러 가지 의료용 임플란트가 필요합니다. 리튬 이온 배터리는 수명이 길고, 차지하는 공간이 적으며, 더 나은 에너지 밀도와 우수한 전력 밀도를 제공할 수 있기 때문에 의료 기기에 널리 사용됩니다.
리튬 이온 배터리는 누출과 폭발의 위험이 있어 환자나 이식 장치 사용자에게 치명적일 수 있습니다. 따라서 이러한 배터리를 바이오 배터리로 교체하면 수천 명의 환자에게 혜택을 주는 의료 분야의 발전으로 이어질 것입니다. 의학 분야에서 약물 전달, 상처 치유, 바이오마커 모니터링은 바이오 배터리로 구동되는 장치를 사용하여 더 효과적으로 실행될 수 있습니다. 암을 포함한 심각한 질병을 진단하는 간단한 가정용 질병 검사 키트가 가능해질 수 있습니다. 바이오 배터리는 실온에서 만족스럽게 작동하기 때문에 냉장 시설이 널리 보급되지 않은 저개발 국가에서 이러한 검사 키트의 사용이 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
스마트폰에서 노트북에 이르기까지 휴대용 기술의 사용은 널리 퍼져 있으며, 휴대용 기술의 사용과 동의어가 된 것이 바로 휴대용 기술에 전력을 공급하는 배터리입니다. 바이오배터리는 현재 많은 휴대폰과 태블릿에 요구되는 빠른 충전 기능을 제공합니다. 게다가 누전 방지 기능이 있어 폭발의 위험이 없습니다. 배터리 사용으로 인해 폭발의 위험이 있는 휴대폰과 태블릿의 폭발 사고가 증가하는 상황에서 전반적으로 폭발의 위험을 제거할 수 있습니다. 이러한 장점 때문에 휴대폰과 태블릿에 사용되는 바이오배터리의 시장이 성장할 것으로 예상됩니다.
지역별 바이오 배터리 시장
지역별로, 바이오 배터리 시장 분석은 북미, 유럽, 아시아 태평양, 라틴아메리카, 중동, 아프리카(LAMEA)를 대상으로 이루어집니다. 북미 바이오 배터리 시장에는 이러한 배터리 기술 개발을 위해 노력하는 많은 연구소가 존재합니다. 또한, 많은 응용 분야에서 화학 배터리를 지속적으로 개발하는 기술이 이 지역의 바이오 배터리 시장 점유율을 높일 것으로 예상됩니다. 이러한 요인으로 인해 개발 단계에 있지만 환경친화적인 바이오배터리에 대한 필요성이 높아지고 있습니다. 바이오배터리 시장 성장의 주요 동력은 미국과 캐나다였습니다.
주요 개발 사항:
2007년, 일본의 소니(Sony)라는 기업이 공기 호흡을 기반으로 산소를 산화제로 활용하는 설탕 전지의 이론을 최초로 발표했습니다. 이 전지는 예상했던 높은 에너지 밀도와 합리적인 출력 전압을 달성했습니다.
버지니아 공대(Virginia Tech)의 한 팀은 최근 효소를 사용하여 포도당에서 전기를 추출하는 연료 전지 역할을 하는 소규모 실용 시스템을 시연했습니다.
덴마크 에스비에르에 있는 알보그 대학(AAU)의 두 연구 과학자가 곰팡이에서 추출한 생물학적 물질을 사용하여 배터리를 제조하는 방법을 개발하는 데 성공했습니다.
콜로라도 대학 볼더 캠퍼스의 엔지니어들은 양조장 폐수에서 배양한 생물학적 유기체를 사용하여 에너지 저장 셀을 만드는 데 필요한 탄소 기반 물질을 만드는 혁신적인 바이오 제조 공정을 개발했습니다.
인도 부바네스와르에 위치한 넥서스 파워(Nexus Power)는 작물 잔여물에서 전기 이륜차와 삼륜차를 위한 재충전이 가능하고, 생체 유기적이며, 생분해성 배터리를 개발했습니다. 이 목적을 위해, 그들은 작물 잔여물을 사용하고, 독특한 추출 및 여과 과정을 적용하여 이로부터 재충전이 가능한 에너지 저장 셀을 제조했습니다.
제1장: 서론
제2장: 요약
제3장: 시장 개요
제4장: 바이오 배터리 시장, 유형별
4.1. 개요
4.1.1. 시장 규모 및 예측
4.2. 효소 바이오 배터리
4.2.1. 주요 시장 동향, 성장 요인 및 기회
4.2.2. 지역별 시장 규모 및 예측
4.2.3. 국가별 시장 점유율 분석
4.3. 설탕
4.3.1. 주요 시장 동향, 성장 요인 및 기회
4.3.2. 지역별 시장 규모 및 예측
4.3.3. 국가별 시장 점유율 분석
4.4. 미생물
4.4.1. 주요 시장 동향, 성장 요인 및 기회
4.4.2. 지역별 시장 규모 및 예측
4.4.3. 국가별 시장 점유율 분석
4.5. 기타
4.5.1. 주요 시장 동향, 성장 요인 및 기회
4.5.2. 지역별 시장 규모 및 예측
4.5.3. 국가별 시장 점유율 분석
제5장: 응용 분야별 바이오 배터리 시장
제6장: 지역별 바이오 배터리 시장
제7장: 경쟁 구도
8장: 회사 프로필
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