카본나노튜브의 세계시장에 관한 조사 결과 2015
-카본나노튜브(CNT) 시장은 제3차 성장기에 돌입-
-카본나노튜브(CNT) 시장은 제3차 성장기에 돌입-
【자료 체재】
자료명: 「2015년판 카본나노튜브 시장의 현상과 장래 전망」
발행일: 2015년 9월 29일
체 재: A4 148p
【조사 요강】
야노경제연구소에서는 다음의 조사 요강에 따라 카본나노튜브(CNT)의 세계시장을 조사하였다.
1. 조사기간: 2015년 4월 ~ 9월
2. 조사대상: 카본나노튜브 및 애플리케이션을 취급하는 일본 내외 메이커・기업, 연구소, 대학 등
3. 조사방법: 당사 전문연구원의 직접면담 취재를 기본으로 문헌조사 병용
<카본나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube) 세계시장의 정의> 본 조사에서 카본나노튜브(CNT) 세계시장이란, 싱글월CNT (SWCNT, Single Wall CNT)와 멀티월CNT (MWCNT, Multi Wall CNT)로 구성되어 있으며, 세계 시장규모는 SWCNT와 MWCNT의 시장규모를 메이커 출하량 기준으로 산출한 합계치이다.
【조사결과 서머리】
◆ 2014년 카본나노튜브(CNT) 세계 시장규모는 590.8t, 전년대비 137.3%로 크게 신장 2014년 카본나노튜브(CNT) 세계 시장규모는 메이커 출하량 기준으로 590.8t, 전년대비 137.3%로 크게 성장하였다. 이 중, SWCNT는 시료로서의 채용이 중심이었으나 저가격・안정공급을 어필하는 메이커가 참가함에 따라, 2014년의 시장규모는 0.8t, 동 266.7%이었다. MWCNT 시장에서는 리튬이온전지(LiB)용 수요가 호조여서, 2014년은 590t, 동 137.2%로 순조롭게 규모를 확대하고 있다.
◆ 리튬이온전지(LiB)용도가 세계시장을 견인 2014년 분야별 수요 구성비는 에너지분야(LiB전도조제 등)이 대략 70%를 차지하였고, 전기・전자분야(반도체 부품의 운송 트레이 등)에서 20%에 약간 못 미치는 수치, 자동차분야(연료부품 등)에서 10%이다.
◆ 2020년의 카본나노튜브(CNT) 세계 시장규모는 1,335t, 이 중, SWCNT 15t, MWCNT 1,320t으로 예측 2020년 카본나노튜브(CNT) 세계 시장규모는 SWCNT 15t, MWCNT 1,320t으로 합계되어, 1335t에 달할 것으로 예측된다.
SWCNT 시장은 서플라이어의 양산체제가 정비됨으로써 본격적인 시장 형성 시기가 가까워지고 있어, 향후에는 킬로그램 단위에서 톤 단위로 시장이 움직일 것으로
보인다. MWCNT 시장은 수지복합재료로서 수요가 견조한 것 외, 계속하여 LiB용도가 시장을 견인할 것으로 생각된다. 2018년쯤에는 고무복합재료 등 신규테마로의 채용도 기대된다.
【조사결과 개요】
1. 시장 개황
1-1. SWCNT 시장 기존의 SWCNT는 시료로써의 채용이 중심이었으나, 저가격・안정공급을 어필하는 메이커가 참가함에 따라, 2014년 SWCNT의 세계 시장규모는 메이커 출하량 기준으로 전년대비 266.7%인 0.8t이었다.
애플리케이션 동향을 살펴보면 한국에서 투명전극으로 실용화가 진행되고 있으며, 전동 바이크에 탑재되는 리튬이온전지(LiB)의 전도조제로 채용이 시작되었다. 일본에서는 전기이중층 캐패시터 전극과 고무합성재료 등으로 개발이 진행되고 있으며, 2015년에는 Super Growth(SG)법과 eDIPS법을 이용한 양산이 본격화되는 등 기술 보급도 가속화될 움직임을 보이고 있다.
1-2. MWCNT 시장 MWCNT는 수지복합재료로서 수요가 견조하게 추이하고 있다. 주로 전기・전자분야에서 반도체 부품과 HDD부품의 반송용 트레이, 캐리어, 지그, 자동차분야에서는 연료부품과 보디외판(펜더)용의 전도성 재료로 사용되는 경우가 많다.
MWCNT 시장에서는 리튬이온전지(LiB)용의 수요가 호조여서 2014년 세계 시장규모는 메이커 출하량 기준으로 전년대비 137.2%인 590t로 순조롭게 규모를 확대하고 있다. 최근 수년간 LiB용도가 시장을 견인하고 있다.
중국에서는 300t이상의 MWCNT가 LiB의 전도조제로 사용되고 있는 것으로 보이며, 지역별 수요 구성을 살펴 보아도 중국이 50%가 넘는 최대 수요지가 되었다.
2. 주목할만한 동향
리튬이온전지(LiB)용도는 모바일IT기기(스마트폰・태블릿 단말기 등) 및 차량용(HEV: 하이브리드 자동차・PHEV: 플러그인 하이브리드 자동차・EV: 전기자동차)에서 CNT의 채용이 확대되고 있는 경향이다. 특히 중국에서는 EV와 PHV와 같은 신 에너지 자동차의 발전 촉진에 관한 정부의 지원책 강화에 의하여 차량용 LiB의 수요가 호조이며, 전도조제로 사용되는 CNT가 그 혜택을 받고 있다.
LiB는 충・방전 주기의 진행에 따라 방전용량이 감소한다. 이 원인 중 하나로써 활물질입자 간의 접점 상실을 들 수 있으며, 도전조제는 접점을 잃어버린 활물질 등을 잇는 역할을 맡는다. 전도조제에는 카본블랙(CB) 등의 입자상태의 탄소재료도 사용되지만, 섬유상태인 CNT를 첨가하면 활물질분자의 체적 변화가 발생하여도 입자 사이를 연결할 수 있게 존재하기 때문에, CB보다도 높은 방전용량을 유지할 수 있어 LiB의 장기 수명화로 이어진다.
LiB용도의 수요를 양・음극별로 보면, 양극은 코발트산리튬(LCO), 리튬인산철(LFP)용으로 CNT의 채용이 진행되고 있다. 이들 산화물은 음극재료인 흑연에 비하여 도전성이 떨어지기 때문에 도전조제를 첨가함으로써 LiB의 내부 저항을 낮추고 있다.
음극은 활물질에 리튬이온을 층간에 삽입하여 가역적으로 흡장・방출할 수가 있는 흑연계가 주로 사용되고 있다. 흑연계는 도전성이 양호하여 도전조제를 첨가하지 않는 경우가 많아, CNT의 채용도 일부에 그친다. 한편, 흑연계 활불질의 대체 재료로 개발이 진행되고 있는 산화물계로는 전도성 부여라는 목적, 또 합금계로는 금속 결정의 큰 체적 변화에 따른 전도경로 상실을 억제할 목적으로 CNT의 첨가가 검토되고 있다.
3. 장래 예측 1991년에 이이지마 스미오 박사가 CNT를 발견한 이래, 수지복합재료로 실용화가 진행된 시기를 제1차 성장기라고 한다면, 중국에서 LiB 전도조제로 본격적으로 응용한 2011~2013년에 제2차 성장기가 시작되었다고 할 수 있다. 그리고 복합재료, 그 중에서도 다이아몬드용 채용이 본격화된다면 CNT 수요 증가에 박차가 가해져 2018년쯤에는 제3차 성장기를 맞이하게 될 것으로 생각된다.
이와 같은 애플리케이션의 저변 확대와 함께, 2020년의 카본나노튜브(CNT) 세계 시장규모는 SWCNT 15t, MWCNT 1,320t으로 합계되어, 1,335t에 달할 것으로 예측된다.
SWCNT 시장은 서플라이어의 양산체제가 정비됨으로써 본격적인 시장 형성 시기가 가까워지고 있어, 향후에는 킬로그램 단위에서 톤 단위로 시장이 움직일 것으로 보인다. MWCNT 시장은 수지복합재료로서 수요가 견조한 것 외, 계속하여 LiB용도가 시장을 견인할 것으로 생각된다. 2018년쯤에는 고무복합재료 등 신규테마로의 채용도 기대된다.
표1. 카본나노튜브(CNT) 세계 시장규모 추이와 예측
야노경제연구소 추계
주1. 메이커 출하량 기준
주2. (전망)은 전망치, (예측)은 예측치
그림1. 카본나노튜브(CNT) 세계시장의 성장 스테이지별 주요 애플리케이션
야노경제연구소 작성
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