[CFRP, CFRP소재, 자동차 CFRP, 탄소섬유강화플라스틱] 차재용 CFRP의 세계 수요예측 2014 / 야노경제연구소

차재용 CFRP의 세계 수요예측 2014
―양산 EV 골격 부품 채용으로 주목 받는 CFRP, 유럽에서 적용연구•실용화 진행, 추종하는 일본-

◆ 자료 체재
자료명：「차재용 CFRP의 세계 수요 예측 2014」
발간일：2014년 8월 26일
체재：A4판 167페이지

【조사 요강】
야노경제연구소에서는 다음의 조사 요강으로 차재용 CFRP의 세계 수요예측 조사를 실시했다.

1. 조사 기간：2014년 5월~8월
2. 조사 대상：자동차 메이커, 탄소섬유 메이커, 성형 가공 메이커, 기기 메이커, 연구개발기관 등
3. 조사 방법：당사의 전문 연구원에 의한 직접 면담, 전화•e-mail을 통한 청취, 문헌조사 병용

＜CFRP란＞
  CFRP(Carbon fiber-reinforced plastic, 탄소섬유 강화 플라스틱)이란 강화재에 탄소섬유를 이용한 섬유 강화 플라스틱이다. 탄소섬유는 철과 비교해 비중이 1/4이지만, 강도는 10배라는 뛰어난 특성을 가지고 있다. 탄소섬유가 그대로 이용되는 것은 시트 히터 등의 일부 용도에 한정되며, 대부분은 CFRP로서 이용되고 있다. 또한 매트릭스(기재)에 열강화성 수지를 이용한 것을 탄소섬유 강화 열경화성 플라스틱(이하 CFRTS), 열가소성 수지를 이용한 것을 탄소섬유 강화 열가소성 플라스틱(CFRTP)이라고 부른다. 본 조사 결과는 이 모두를 포함한다.

【조사결과 서머리】
◆ 2013~2016년은 일부 파트에서 CFRP 중심 채용 예측
  2016년경까지는 BMW와 그 외 기업에서 일부 채용(일부 골격과 일부 외판•내판 등)함으로써 CFRP 수요량이 증가할 것으로 예측한다. 특히 사고 등으로 파손된 경우에도 비교적 교체가 용이한 보닛과 루프 등의 파트에서 채용 가능성이 높다. 1점 채용일지라도 생산규모가 큰 차종에 채용되면 그 만큼 수요량은 급증한다.

◆ 2017년~2019년은 BMW 이외에서도 CFRP를 주요 골격에 채용한 차종이 등장
  성형시간 단축, 재료비 저감으로 인해 성형가격이 저하되어 BMW 외에도 CFRP를 주요 골격에 채용한 차종(EV)이 등장할 가능성이 있다. 외판•내판에서도 생산대수가 적은 차종에서 생산대수가 많은 차종으로 CFRP 채용이 확대될 전망이다.
  그 외, 2019년경에는 CFRTP 성형품이 등장할 것으로 보인다. 우선은 부하가 크지 않은 내판 등에서 채용하기 시작해 그들의 실적에 따라 외판 등으로 채용을 확대해 갈 것으로 추측된다.

◆ 2020년~2025년은 성형품의 가격저하로 1차종당 CFRP 채용 파트수가 증가
  성형시간 단축, 재료비 저감, 수율 향상으로 인해 CFRTS 성형품 가격이 2013년 시점의 5,000~6,000엔/kg에서 2025년경에는 2,000엔~3,000엔/kg으로 저하될 것으로 추측된다.
  이로 인해 차체 구조부에 CFRP를 채용한 자동차가 복수 차종 등장할 것으로 보인다. 또한 1차종에서 일부 외판•내판에서의 채용에 머물렀던 CFRP가 복수 파트에 사용될 것으로 전망된다.

【조사결과 개요】
1. 시장 개황
≫ CFRP는 1970년대부터 스포츠(낚싯대, 테니스 라켓, 골프 샤프트)와 항공 용도로 채용되기 시작했다. 자동차용으로의 채용은 1979 년에 Ford가 발표한 LTD 세단(1979년 당시 기존 모델보다 544kg경량)이 세계 최초였다. 그 후 GM과 BMW, 도요타자동차, 닛산자동차가 채용했으나, 주로 비용과 가공상의 문제로 CFRP의 본격적인 채용에는 이르지 못했다.

≫ 2000년대에 들어서 CFRP는 레이싱카와 슈퍼카 등 초고급차를 중심으로 외장부품과 내장부품, 그 외 프로펠러 샤프트와 섀시 등에 채용되었다. 이들 자동차는 1차종당 연간 수 십대~1,000대를 생산했는데, 제조비용•생산성 문제로 인해 수요에서는 한정적이었다.

≫ 2013년에 BMW가 CFRP를 차체 구조부에 채용한 EV(Electric Vehicle) i3를 제품화함으로써 차체 중량 경감에 대한 요구도가 높은 EV를 중심으로 CFRP의 본격 채용을 향한 대응이 활발해졌다. i3는 근거리 도시간 이동을 목적으로 한 콤팩트 EV로, 항속거리 확보를 위해 배터리 탑재량을 증가하면 배터리 중량에 의해 항속거리가 제한되는 트레이드오프 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 경량화 효과가 뛰어난 CFRP가 채용되었다.

2. 현재 시장의 과제
① 성형품 가격
  CFRP 보급에서 가장 큰 과제는 CFRP 성형품의 높은 가격이다.
  보통 강판이나 고장력강의 재료가격은 80엔/kg정도, 성형품도 100엔/kg이하이다. 울트라 고장력강의 재료가격은 130엔/kg, 성형품 가격은 160엔/kg정도, 알루미늄 합금판의 재료가격은 600엔/kg, 성형품은 800엔/kg정도, 마그네슘 합금판의 재료가격은 3,000엔/kg, 성형품은 6,000엔/kg정도이다.
  PAN계 탄소섬유의 재료가격은 저가 표준 탄성품이 3,000엔/kg이며, CFRP 성형품 가격은 5,000엔/kg~1만 수천엔/kg이다. 고장력강과 비교해 재료가격으로는 약 38배, 성형품 가격으로는 50~100 수 십배의 가격이다. 장래적으로 CFRP 성형품의 가격은 알루미늄 합금판의 성형품 동등 수준(800엔/kg) 실현이 목표이다.

②탄소섬유 공급 능력
  향후 자동차용으로 수요가 증가하면 현행 탄소섬유의 생산계획으로는 부족할 가능성이 있다. 「닭이 먼저인지, 달걀이 먼저인지」의 논의이지만, 향후 자동차에서의 수요량 증가 예측에 대해 탄소섬유 메이커가 얼마나 적극적으로 투자할지가 자동차에서의 탄소섬유 및 CFRP 수요 확대의 열쇠가 된다.

③수리비용/보험비용 상승
  CFRP를 「특별한 차」에서 「양산차」로 적용•확대할 경우 사고 시의 대응을 고려한 설계와 수리체제, 보험 등을 자동차 메이커뿐만 아니라 자동차 정비업계와 금융기관 등을 포함해 자동차 업계 전체에서 대응해 나가야 한다.

④리사이클
  BMW　i3의 판매를 기점으로 자동차의 내용연수를 10년으로 가정하면 2023년 이후 CFRP가 사용된 폐차가 발생한다. 자동차용으로 CFRP의 채용이 안정적으로 성장해 감에 있어 CFRP 폐기부품의 리사이클 시스템 구축과 처리법의 확립은 필수불가결한 과제이다.

3. 보급 예측
  2013~2016년경까지는 BMW와 그 외 기업에서 일부 채용(일부 골격과 일부 외판•내판 등)함으로써 CFRP 수요량은 증가할 것으로 예측한다. 특히 사고 등으로 파손된 경우에도 비교적 교체가 용이한 보닛과 루프 등의 파트에서 채용 가능성이 높다. 1점의 채용일지라도 생산규모가 큰 차종에 채용되면 그 만큼 수요량은 급증한다.
  2017년~2019년에는 성형시간의 단축으로 외판•내판에서도 생산대수가 적은 차종에서 생산대수가 많은 차종으로 CFRP 채용이 확대해 갈 전망이다. 이로 의해 원료인 탄소섬유의 수요량도 증가할 것으로 보인다.
  2019년경에는 CFRTP 성형품이 등장할 것으로 생각된다. 우선은 부하가 크지 않은 내판 등에서 채용하기 시작해, 그들의 실적에 따라 외판 등으로 채용을 확대해 갈 것으로 추측된다.
  2020년~2025년경에는 성형시간의 단축, 재료가격의 저감, 수율 향상으로 인해 차체 구조부에 CFRP를 채용한 자동차가 복수 차종 등장할 것으로 생각된다. 또한 1차종에서 일부 외판•내판에서의 채용에 머물렀던 CFRP가 복수 파트에 사용될 전망이다.
  그 외 2020년 이후 바퀴부분 제품에서 CFRP 중공물품을 채용할 가능성도 있어 점점 자동차에서의 CFRP 수요량은 증가할 것으로 보인다.

4. 시장규모 예측
  차재용 CFRP 세계시장을 원료(탄소섬유, 수지) 및 성형품으로 구성된 하나의 산업으로 파악해 메이커 출하금액 기준으로 시장규모를 예측한다. 아울러 CFRP의 성형법은 현시점에서 가장 코스트 퍼포먼스가 높은 HP-RTM(High-pressure resin transfer molding, 고압 수지 트랜스퍼 성형법)으로 모두 성형한다는 전제이다.

≫ 2013년 시장규모(메이커 출하금액 기준, 이하 동일)는 CFRP 성형품이 113억엔, 1차 원료인 탄소섬유가 46억엔, 수지재료가 12억엔으로 차재용 CFRP 산업규모는 171억엔 이었다.

≫ 2020년에는 CFRP 성형품이 1,020억엔, 탄소섬유가 418억엔, 수지재료가 120억엔으로 합계 1,558억엔으로 예측한다.

≫ 2025년에는 CFRP 성형품이 1,949억엔, 탄소섬유가 626억엔, 수지재료가 270억엔으로 산업규모는 2,845억엔까지 확대할 것으로 예측한다.

 

 

주 1. 메이커 출하금액 기준
주 2. 予測은 예측치
주 3. 시장규모는 ①CFRP성형품＋②원료(탄소섬유)＋③원료(수지)를 합산했다.
주 4. 해당 조사에서의 시장규모는 연료전지차에 사용되는 수소탱크용 탄소섬유•CFRP 수요량은 제외한다.