세대 다공성 소재(COF·MOF) 기술 개발 및 시장 동향
보고서 제목: 차세대 다공성 소재(COF·MOF) 기술 개발 및 시장 동향
부제: 탄소중립 및 에너지·환경 분야 핵심 소재 분석
작성일: 2026-06-25
분석 범위: 글로벌 / 화학·소재 산업 / 2022 ~ 2035년
작성자 역할: 산업 동향 분석 전문가
[Executive Summary]
핵심 동향
탄소중립 핵심재로 부상: COF(공유결합 유기 골격체)와 MOF(금속-유기 구조체)는 높은 비표면적과 조절 가능한 기공 구조를 갖춰 차세대 CCUS(탄소포집·활용·저장) 게임체인저로 주목받음.
무금속 경량 소재(COF)의 차별화: COF는 경량 원소로만 구성되어 독성 우려가 적고 열적·화학적 안정성이 뛰어나 재생에너지 및 바이오 분야로 적용이 확대되는 추세임.
상용화 및 대량생산 가속화: 글로벌 화학사(BASF 등)와 전문 스타트업을 중심으로 이산화탄소 직접공기포집(DAC) 및 독성 가스 안전 용기 등 상용화 프로젝트가 본격화됨.
정책적 지원 확대: 대한민국 정부 등 주요국은 ‘탄소중립 산업전환 전략로드맵’ 등을 통해 다공성 흡착소재 연구개발(R&D) 예산을 지속 증액하고 있음.
주요 수치 요약
| 구분 | 2025 | 2033 | CAGR | 출처 |
| 글로벌 MOF 시장 규모 | 0.63억 달러 | 31억 2천만 달러 | 22.28% (2026~2033) | SNS Insider, 2026 |
| 글로벌 MOF 생산량 | 4,500톤(추정치) | - | - | SNS Insider, 2026 |
가장 중요한 시사점
MOF 및 COF 시장은 가스 저장, 촉매, 제약 분야의 수요 급증으로 2026년 이후 연평균 20% 이상의 고성장을 기록할 전망임.
단순 기초 연구 단계를 넘어 AI 기반 소재 설계 및 하이브리드 복합체 개발 등 목적 지향적 상용화 개발로 패러다임이 전환되고 있음.
서론
1.1 분석 목적
본 보고서는 차세대 나노 다공성 소재인 MOF(Metal-Organic Frameworks)와 COF(Covalent Organic Frameworks)의 글로벌 기술 개발 및 산업 현황을 파악하고, 향후 시장 전망과 정책적·기업적 시사점을 도출하는 데 목적이 있습니다.
1.2 분석 배경
화석연료 사용으로 인한 기후변화 대응이 시급해짐에 따라 고에너지 밀도 및 친환경 공정용 기능성 나노물질의 필요성이 대두되고 있습니다. 이에 영구적인 다공성과 맞춤형 설계가 가능한 COF·MOF가 기존 제올라이트나 활성탄의 한계를 극복할 대안으로 부상하고 있습니다.
1.3 분석 범위 및 한계
분석 범위: 글로벌 지역의 화학·소재 산업을 대상으로 하며, 2022년~2024년 과거 데이터 및 2025년~2035년 전망을 포함합니다.
분석 한계: 급속도로 발전하는 스타트업 및 연구소 단위의 기술 발표가 많아, 일부 상용화 시점은 연구 개발 진행 상황에 따라 변동될 수 있습니다.
현황 및 배경
2.1 최근 3~5년 주요 동향
MOF 분야: 캐나다 SVANTE와 BASF의 협력으로 이산화탄소 흡착용 MOF 대량 생산 체계 구축이 추진되고 있습니다(KIAS, 2026). 또한 미국 노스웨스턴 대학 스타트업이 반도체 독성 가스 안전 이송 용기를 상용화하는 등 응용처가 다변화되고 있습니다.
COF 분야: 탄소, 수소, 질소 등 경량 원소로만 구성된 COF는 무금속 조성으로 가수분해 민감도가 낮고 재활용성이 높아 친환경 대안으로 각광받고 있습니다. MOF 및 고분자와 결합한 하이브리드 COF 연구도 활발합니다(CAS, 2024).
2.2 시장 규모 및 성장률
글로벌 금속-유기 골격체(MOF) 시장은 청정에너지 전환 및 온실가스 감축 노력에 힘입어 가파른 성장이 예상됩니다.
| 부문 | 2025년 지표 | 2033년 예상 | 연평균 성장률(CAGR) | 출처 |
| MOF 시장 규모 | 0.63억 달러 | 31억 2천만 달러 | 22.28% (2026~2033) | SNS Insider, 2026 |
| MOF 생산량 | 4,500톤(가정) | - | - | SNS Insider, 2026 |
주: 2025년 생산량 및 시장 규모는 기준연도 추정치(가정)를 포함하고 있습니다.
2.3 정책·기술·산업 환경 변화
정책적 환경: 대한민국 정부는 2023년 발표한 '탄소중립 산업전환 전략로드맵'에서 다공성 흡착소재(MOF·COF 등)를 차세대 CCUS 핵심기술로 지정한 바 있습니다(에너지프로슈머, 2025).
기술적 환경: 기존 물질 대비 기공 확대 및 포집 용량을 늘리기 위해 AI(인공지능) 시뮬레이션을 활용한 소재 스크리닝 및 설계 기술이 도입되고 있습니다(주간조선, 2024).
심층 분석
3.1 주요 원인 분석
탄소 포집 및 자원화 수요: 재생에너지 전환 과정에서 저비용·저에너지형 CO2 포집 소재 필요성이 증가했습니다(에너지프로슈머, 2025).
맞춤형 분자 설계 가능성: 기공 크기와 구조를 목적에 맞게 조절할 수 있어 가스 저장, 리튬 추출, 수질 정화 등 다양한 화학 분리 공정에 적용이 용이합니다(IDTechEx, 2025).
지속가능한 소재 요구: 독성 우려가 있는 금속 노드를 대체하거나 환경적 규제를 피하기 위해 무금속 기반의 COF 등 신규 소재 개발 유인이 커졌습니다(CAS, 2024).
3.2 산업·경제적 영향
고에너지 투입이 요구되는 산업군(냉매 재생, 리튬 추출, 수소 저장 등)에서 에너지 효율을 극대화할 수 있는 대안으로 작용합니다(IDTechEx, 2025). 특히 제약 분야의 첨단 약물 전달 시스템 등 고부가가치 생명과학 분야로 파급효과가 확대되고 있습니다(SNS Insider, 2026).
3.3 리스크 요인
생산 비용 및 규모 확대의 한계: 실험실 수준의 합성 비용이 높아 상용화를 위한 대량 생산 공정의 경제성 확보가 핵심 과제입니다(IDTechEx, 2025).
안정성 변수: 특정 환경(수분, 고열 등)에서의 화학적·구조적 열화 현상이 발생할 수 있어 내구성 검증이 추가로 필요합니다(카라멜 랩, 2025).
3.4 주요 사례
LG전자: 공기청정기 필터 등에 MOF 소재를 적용하여 상용화한 사례가 존재합니다(KIAS, 2026).
SVANTE & BASF: MOF를 이용한 이산화탄소 포집 장치 개발 및 대량 생산 협력을 진행 중입니다(KIAS, 2026).
AI 활용 COF-999 프로젝트: AI를 활용해 기공을 확대하고 탄소 포집 용량을 2배 늘린 'COF-999' 개발이 추진되고 있습니다(주간조선, 2024).
전망
4.1 단기 전망 (1~2년)
가스 저장 및 포인트 소스(Point-source) 중심의 탄소 포집, 그리고 반도체 독성 가스 이송 용기와 같은 기체 분리·정화 분야에서 상용화 실증 사례가 축적될 것입니다. 또한 AI를 활용한 신규 COF·MOF 물질 탐색 및 설계가 연구 단계를 주도할 전망입니다.
4.2 중기 전망 (3~5년)
MOF 필름 및 정밀 소형화 기술 도입이 가속화되며, 제약·바이오(약물 전달체) 및 대기 중 물 수확, HVAC(공조) 시스템 등으로 응용처가 다각화될 것입니다. 생산량 확대에 따른 규모의 경제 달성으로 킬로그램당 소재 생산 단가가 하락할 가능성이 높습니다.
4.3 장기 구조 변화 가능성
화석연료 기반 화학제품 생산을 대체하기 위해 이산화탄소를 메탄올·올레핀 등으로 전환하는 '탄소자원화 촉매' 및 고체 기반 수소 저장·운반용 핵심 소재로 자리잡을 잠재력이 큽니다. 무금속 유기 골격체(COF 등)가 기존 무기물 다공성 소재 시장을 점진적으로 대체할 수 있습니다.
시사점
5.1 정책적 시사점
정부는 MOF·COF 소재의 원천 기술 확보에 머물지 않고, 대량 생산 공정(Scale-up) 인프라 구축 및 상용화 실증 테스트베드 지원에 예산을 집중해야 합니다. 또한 탄소중립 로드맵에 발맞춰 친환경 소재 인증 및 표준화 규격을 선제적으로 마련할 필요가 있습니다.
5.2 기업 전략적 시사점
소재 기업은 범용 흡착제 시장보다는 반도체 가스 용기, 제약, DAC(직접공기포집) 등 고부가가치 틈새시장을 타겟팅해야 합니다. 특히 AI 기반의 분자 설계 플랫폼을 내재화하여 개발 기간을 단축하고, 하이브리드 COF와 같은 차별화된 원천 특허를 선점하는 전략이 유효합니다.
5.3 투자·리스크 관리 시사점
MOF·COF 시장은 2026~2033년 동안 연평균 22% 이상 성장할 것으로 예측되나, 여전히 파일럿 생산 단계의 높은 단가와 화학적 안정성이라는 기술적 불확실성이 존재합니다. 따라서 투자 시 기술의 TRL(기술성숙도)과 양산 시점의 경제성 지표를 면밀히 검토하여 리스크를 관리해야 합니다.
한계 및 추가 검토 필요 사항
데이터 한계: 급성장하는 신흥 시장 특성상 민간 리서치 보고서의 수치 외에 공신력 있는 정부 부처의 공식 통계 시계열이 제한적입니다.
불확실성 요인: 실험실 단위의 우수한 성능이 양산 설비 이전 시에도 그대로 유지될지 여부(Scale-up 리스크)와 환경 규제 변화가 변수입니다.
추가 조사 필요 영역: 수소 저장 및 운반체로서의 MOF/COF 안정성 및 경제성 벤치마크 데이터, 그리고 HOF(Hydrogen-bonded organic frameworks) 등 파생 신소재와의 기술 경쟁력 비교 조사가 추가로 요구됩니다.
참고문헌 및 출처
KIAS(고등과학원) 호라이즌, 금속유기구조체(Metal-Organic Frameworks, MOF): 분자를 위한 건축물의 시대, 2026,
https://horizon.kias.re.kr/32978/ 에너지프로슈머, 금속 유기구조체, 탄소중립 핵심소재로…MOF연구진 올해 노벨화학상 수상, 2025,
https://www.energyprosumer.info/4062 IDTechEx, 금속-유기 구조체(MOF) 기술 동향, 주요 기업 및 시장 전망 2025-2035, 2025,
https://www.idtechex.com/ko/research-report/ CAS Insights, 공유결합 유기 골격체(COF)는 재생 에너지 및 바이오의학 분야에서 혁신을 주도하고 있습니다, 2025,
https://www.cas.org/ko/resources/cas-insights/covalent-organic-frameworks 주간조선, 꿈의 탄소 포집 물질 탄생했다, 2024,
http://weekly.chosun.com/news/articleView.html?idxno=38392 엠브리핑, [기술 이슈] MOF, COF 및 HOF 소재 개발 현황 및 미래 이슈, 2025,
https://mbriefing.com/119895/ SNS Insider, Metal-Organic Framework Market Report, 2026,
https://www.snsinsider.com/reports/ko/metal-organic-framework-market-9312 카라멜 랩, MOF, COF 및 파생체의 에너지·환경 응용, 2025,
https://www.caramellab.org/papers/chemistry/emerging-mofs-cofs-and-their-derivatives-for-energy-and-envi-564112
