海下科技就業展望

 

國立中山大學 海下科技研究所

114年1月

壹、緣起

為提供社會大眾瞭解當前海下科技(Undersea Technology)產業的現況與未來趨勢，中山大學海下科技研究所（以下簡稱本所）自104年起定期修訂《海下科技就業展望》。此份文件以分析全球海洋科技發展現況為基礎，結合本所研究方向，提供本所研究生就業與職涯發展的最新參考。

 

貳、全球海洋科技發展趨勢

根據勞氏檢驗集團(Lloyd’s Register)、奎奈蒂克集團(QinetiQ Group)、以及英國南漢普敦大學(University of Southampton)共同發表的The Global Marine Technology Trends 2030 (GMTT2030)報告,當前全球海洋科技發展的趨勢主要聚焦在以下八個領域：

   1. 先進材料 (Advanced Materials)

先進複合材料的發展朝著三個方向進行：超強材料（如碳納米管和石墨烯，具有極高的強度和輕質特性）、智能材料（內嵌傳感器，能夠實時感知並反應環境變化）、自修復材料（在損傷後自動恢復原狀，延長材料的使用壽命）。這些創新智能材料提升耐久性、減少維護所需的時間、降低運營成本，提高了海洋設施（例如海上平台、船舶、水下管線與電纜）的整體維運效能和可靠度。

   2. 大數據分析 (Big Data Analytics)

隨著感測器和其他資料收集設備的普及，取得的海洋數據量急劇增長。大數據分析技術從這些海量數據中洞察出關鍵資訊，提供更準確的預測與決策，可應用於海況預測、航運優化、環境監測等方面。例如，通過分析來自衛星、浮標和水下載具收集的海洋物理數據，可以提升海況預測精準度、改善海洋資源管理以及提高災難預警能力。

    3. 自主式系統 (Autonomous Systems)

隨著無人車與無人機技術的快速進展，海洋領域也加速了自主式系統的發展，包括自主式水下載具（AUV）和無人船（USV）逐步擴大應用於海洋探索、資源勘探、海洋監測、安全檢查、以及軍事國防等工作。受惠於先進且價格日益低廉的感測、通訊與導航系統，這些技術的進步讓自主式海洋系統的應用更具效率和可行性，而且這些系統能在極端環境中長時間運行，減少人員風險並提高作業效率。

    4. 感測器與通信技術 (Sensors and Communications)

為了從廣闊的海洋空間獲取詳細資訊，有賴於感測器的小型化、降低成本、以及具備高上行容量商業衛星網絡的可取得性。這些技術的應用帶來了許多正面影響，例如海洋儀器能夠即時收集數據並與遠端進行通訊、對離岸結構物生命周期的持續監控、以及更深入理解海洋環境的動態變化。

     5. 碳捕集與封存技術 (Carbon Capture and Storage)

為了應對氣候變化，海洋中的碳捕捉與封存技術（CCS）被視為減少二氧化碳排放的重要手段。這些技術通過捕捉大氣中的二氧化碳並將其注入海底的地質層，達到減少溫室氣體排放的效果。海洋擁有吸收二氧化碳的巨大潛力，碳捕集與封存技術創新將朝向更加經濟和可行。

    6. 永續能源生產 (Sustainable Energy Generation)

全球對潔淨能源的需求逐年增加，海洋再生能源的開發也成為重點目標之一，除了波浪能、潮汐能、離岸風能、溫差熱能等技術正在快速發展之外，也包含新興海上浮動平台開發。以歐洲離岸風電發展為例，受淨零碳排以及俄烏戰爭影響，歐洲許多國家將原本制訂的2030離岸風電目標進一步修正成長1.5倍以上，例如：荷蘭2021年裝置容量3 GW，原預定2030年達到11 GW，目前已修正為2030年要達到21 GW。再以英國為例，其2021年裝置容量為12.8 GW，原預定2030年達到30 GW，目前已修正2030年目標為50 GW。此外，複合式海域能源場域是近年提出的新興概念，以海上浮動平台來承載能源生產設施、處理廠、儲存設施、並提供人員住宿和船隻停靠的碼頭。這些浮動平台能夠為海上能源開發提供穩定運行的基礎設施，有助於實現可再生能源的持續生產，特別是風能和波浪能等海洋能源的開發。這些平台的發展使得海洋資源的利用更加高效，並且能夠減少對傳統化石燃料的依賴，推動實現全球能源轉型的目標，甚至與海防結合共生。例如2023年歐洲防務局(European Defense Agency)發起Symbiosis – Offshore Renewable Energy For Defense專案，推出計畫探討海上再生能源設施與國防活動之間互利共生。2023年荷蘭計畫投入2.5億歐元於鑽油平台和海上風機安裝攝影機、雷達系統、追蹤器，並採購水下監測船隻，以增強北海情蒐偵監能力，掌握海上威脅。

   7. 深海採礦 (Deep Ocean Mining)

隨著對稀有金屬和其他資源需求的增加，深海採礦正逐漸成為一個重要的趨勢。海底擁有豐富的礦物資源，如金、銀、稀土元素和多金屬硫化物，這些資源對於現代電子產品和新能源技術至關重要。不過，深海採礦也面臨著環境保護的挑戰，如何平衡資源開發與海洋生態保護將是未來需要面對解決的問題。

    8. 海洋生物技術 (Marine Biotechnology)

海洋微生物、海藻和其他海洋生物擁有豐富的生物活性物質，可以用來開發新型藥物、天然抗生素以及環保材料，海洋生物技術將可以為藥物開發、食品產業和環境保護等領域提供創新解決方案。此外，海洋生物技術也在水質監測和污染治理方面展現出潛力，一些海洋生物（如微生物和藻類）具備分解有害物質或吸收重金屬和污染物（例如海上油污）的能力，對保護海洋環境具有重要價值。

參、我國海洋科技產業發展趨勢

台灣是一個四面環海的島嶼國家，海洋不僅是我們生活的重要資源，也是產業發展的核心領域。2023年1月1日正式實施的《海洋產業發展條例》，旨在建構具競爭力的海洋產業體系，促進海洋科技應用與創新，推廣綠色經濟模式，同時確保海洋生態環境的保護與資源的永續利用。

依據《海洋產業發展條例》，海洋產業涵蓋多個範疇，包括海洋能源、海洋生物科技、海洋非生物資源、海洋礦資源、海洋漁業、海洋文化、海洋運動、海洋觀光及遊憩、海洋遊艇及其他船舶、載具、海洋運輸及輔助、海洋養殖、海洋監測、海洋測繪、海洋資訊服務、海洋工程、海洋環境保護等。此外，中央主管機關也可視需求指定其他相關產業。回顧台灣傳統海洋產業，2018年的產值顯示，海運暨港埠業仍是最具經濟貢獻的領域，其次為海洋休閒遊憩。不過，隨著全球化和產業變遷，部分領域如海洋漁業和海洋運輸，面臨競爭力逐漸下降的挑戰。因此，如何藉由創新與技術升級來提升整體競爭力，是當前的重要課題。

   1. 新興海洋產業與創新

根據2020年國家海洋政策白皮書中專章「海洋產業發展與創新」的規劃，政府主張應聚焦發展具前瞻性及符合永續的藍色經濟產業。其中七項有待突破的新興利基型用海產業包括：海洋生物科技、離岸風力發電、洋流發電、波浪能、海底電纜、深層海水、以及海洋環境保護。此外，其他如海洋測繪、海洋監測、海洋工程、海洋資訊服務等依海產業，也是發展藍色經濟不可或缺的環節。

   2. 與淨零政策的連結

台灣的淨零政策目標是實現2050年淨零排放，以應對全球氣候變遷，同時促進經濟轉型與永續發展。因此政府針對淨零轉型提出了四大策略：能源轉型、產業轉型、生活轉型、社會轉型。四大策略中，產業轉型與能源轉型直接與海洋科技產業相關。其中，產業轉型在於鼓勵高碳排產業減少碳排放，推動綠色製造與低碳工業技術，並透過創新技術實現循環經濟。台灣的海洋科技產業在推動淨零排放方面扮演重要角色，特別是在能源轉型與碳減排技術開發上。以海洋能源開發為例，隨著化石能源日益枯竭，海洋能源如風能、波浪能、潮汐能的開發利用受到高度重視。我國在離岸風電場建設方面取得了重要進展，海上風電場如彰化外海、苗栗新竹外海，至2024年底已架設374支離岸風機，並開始商轉並供應綠能電力2.98GW，而根據Global Wind Energy Council 2024年的報告統計，我國在2023年的總裝置容量為世界第七，顯見台灣在離岸風電的努力對減少化石燃料使用和降低溫室氣體排放有顯著貢獻。台灣在離岸風電的推動也進一步積極設定目標，預計2026年、2035年、以及2050年分別達到5.6 GW、20.6 GW、40-55 GW。此外，波浪能、潮汐能等技術則也政府支持下持續進行試驗與開發，期望未來能提供穩定的能源來源。

   3.挑戰與展望

儘管台灣在海洋科技與產業創新方面已有初步成果，但未來仍面臨多重挑戰，如技術開發高成本、國際競爭壓力、以及生態保護與經濟開發之間的平衡。以離岸風機技術開發為例，台灣近岸淺水適合設立風機的場域逐漸飽和，勢必往離岸深水區發展，因此浮式風機技術的開發與成本的降低勢必是未來下一步能夠商轉的關鍵。因此，有賴政府、產業界、學研界共同努力，持續強化跨領域合作以提升產業競爭力，提供穩定政策支持以吸引更多創新研發資金投入，以及提高社會對海洋議題的關注以培養更多海洋專業人才。

《海洋產業發展條例》的實施為台灣海洋產業創造新的發展契機。在政策的引導下，透過創新技術的應用和永續發展模式的推進，台灣有望在全球藍色經濟浪潮中占有一席之地。同時，面對淨零排放的挑戰，海洋科技產業將扮演越來越重要的角色，為實現永續發展目標奠定堅實基礎。

肆、本所研究範疇

   1. 水下機電領域

水下機電領域研究方向以開發深海探測之關鍵技術與儀器系統為主，屬於跨領域整合研究範疇。研究涉及之技術領域相當廣泛，例如：機械、電機、電子、光電、資訊、輪機、造船、物理等，適合理工學院各科系學生就讀。目前研究的領域包括：水下載具(ROV, AUV, Glider, Manned submersible)；水下機電整合；水下感應器（包括光、聲、電系統）；水下導航與定位；聲納系統。

   2. 水中聲學領域

水中聲學領域提供完整的基礎聲學理論與實驗訓練，並結合相關的研究或合作計畫，讓學生具有實際聲學訊號量測（含實驗規劃、架設、執行）與分析（含程式撰寫、模擬計算）能力。目前研究的領域包括：水中聲波定位與追蹤技術；水中通訊與聲學訊號處理；海床地質探勘；水下音傳；環境噪音與生物聲學。

本所過去二十年積極與國內外海洋學術研究機構合作，並專注於具有高度競爭性的關鍵海域與民生議題研究，在以下幾個重要領域取得了顯著成果：

• 海洋潔淨能源開發：針對台灣西南海域天然氣水合物（甲烷冰），開發探勘調查設備開發（民生議題）。
• 海底礦藏資源調查：於台灣東北部海進行域海底火山與熱液調查，於南沖繩海槽進行熱液煙囪與貴重金屬之探勘調查（民生議題）。
• 關鍵海域聲學研究：於東海、南海進行聲音傳播研究（軍事議題）、海洋環境噪音研究（軍事與民生議題）。
• 離岸風場海域調查：針對台灣西部彰濱外海、澎湖附近海域、以及新竹苗栗外海的離岸風電場址，進行海底地質環境資料調查（民生議題）。

本所也長期與政府法人單位（經濟部、科技部/國科會、交通部、國防部、海委會、中科院、台灣海洋科技研究中心 …）與產業界（台船、中信造船、海事工程業、海洋科技業、傳統電子機械業）保持密切合作，共同推動海洋科技發展與應用。這些合作關係不僅促進了技術創新，也幫助本所在產業界建立穩固的連結，為畢業生提供更多創業和就業機會。同時，這樣的產官學合作模式有助於提升國內海洋科技的國際能見度，為台灣在全球海洋研究與應用領域中奠定更堅實的基礎。