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자동차 탄소 섬유 강화 열가소성 플라스틱의 세계수요 현황

2025년, CFRP 산업규모 2,845억 엔까지 확대될 전망

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CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)(사진. JP-Car Design Corner)

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차량 탑재용 CFRP 세계 시장 규모 예측(사진. KISTI 미리안)

시장현황

CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)는 1970년대 스포츠 및 항공 관련 분야에서 사용되기 시작했다. 자동차 전용으로의 채용은 1979년 Ford가 발표한 LTD 세단으로, CFRP 사용으로 당시 기존 모델보다 544㎏ 가볍게 제작됐다. 이후 GM과 BMW, 도요타, 닛산 자동차가 채용을 했지만 주로 비용과 가공상의 문제로 본격적인 적용에는 이르지 못했다.

2000년 이후 CFRP는 레이싱 카 및 슈퍼 카 등 최고급 차량을 중심으로 외장 부품 및 내장 부품, 기타 프로펠러 샤프트 등에 적용되었고, 2013년 BMW가 i3 차체 구조부에 CFRP를 채용하면서 본격적으로 이를 적용하기 위한 노력이 활발해지고 있다.

i3는 근거리 도시 간의 이동을 목적으로 한 소형 EV(Electric Vehicle)로, 항속 거리 확보를 위해 배터리 탑재량을 늘리면 배터리 무게는 항속 거리가 제한되는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 경량화 효과에 뛰어난 CFRP가 적용되었다.

현재 시장의 과제

- 탄소 섬유 공급 능력

향후 자동차의 수요가 증가할 경우, 현재의 탄소 섬유 생산 계획은 부족할 가능성이 있다. 이는 ‘닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐’의 논쟁과도 같지만 자동차의 수요가 증가함에 따라 탄소 섬유 메이커가 얼마나 적극적으로 투자를 할 것인가가 자동차의 탄소 섬유 및 CFRP 수요 확대의 열쇠가 된다.

- 수리비용 / 보험 비용의 상승

CFRP를 특수 자동차의 적용에서 양산차로 적용·확대를 생각하면 사고시의 대응을 고려한 설계와 정비체제, 보험 등을 자동차뿐만 아니라 자동차 정비 업계 및 금융 기관 등을 포함해 자동차 업계가 대처해 나갈 필요가 있다.

- 재활용

BMW i3의 판매를 기점으로 자동차의 수명을 10년으로 가정하면 2023년 이후 CFRP가 사용된 폐차가 발생한다. CFRP의 채용이 자동차 전용으로 성장하는 데 있어서 CFRP 폐기 부품의 재활용 시스템 구축 및 처리법은 피할 수 없는 과제이다.

보급예측

2013년에서 2016년까지는 BMW의 채용과 다른 기업에서의 일부 채용에 따라 CFRP 수요량은 증가할 것으로 예측된다. 특히 사고 등으로 손상된 경우도 비교적 교체가 안이한 보닛이나 루프 등의 부품으로 채용될 가능성이 높다. 2017년~2019년까지는 성형 시간이 단축하여 외판·내판에서도 생산 대수가 적은 차종의 채용에서 생산 대수가 많은 차종으로 CFRP 채용이 확대될 전망이다. 이에 따라 원료인 탄소 섬유 수요량도 증가할 것으로 전망된다. 2019년경에는 CFRTP(연속섬유강화 열가소성 플라스틱) 성형품이 등장할 것으로 예상된다. 2020년~2025년경에는 성형 시간의 단축, 자재 가격의 절감, 수율 향상에 따라 차체 구조부에 CFRP를 채용한 자동차가 여러 종 등장할 것으로 보인다. 또한 1차종 부분의 외판·내판 채용에 머물고 있던 CFRP가 복수 개소에 사용될 전망이다.

시장 규모 예측

2013년 시장 규모는 CFRP 성형품이 113억 엔, 자동차 원료인 탄소 섬유가 46억 엔, 수지 재료가 12억 엔으로 CFRP 산업규모로는 총 171억 엔을 기록했다.

향후 2020년에는 CFRP 성형품이 1,020억 엔, 탐소 섬유가 418억 엔, 수지 재료가 120억 엔으로 총 1,558억 엔의 시장규모가 형성될 것으로 보이며, 2025년 산업규모는 2,845억 엔까지 확대될 것으로 예측된다.