셀룰로오스 나노파이버, CNF - 셀룰로오스 나노파이버에 관한 조사결과(2018년)/야노경제연구소

셀룰로오스 나노파이버에 관한 조사결과(2018년)

【자료체재】
자료명：「2018년판 셀룰로오스 나노파이버 시장의 전망과 전략」
발간일：2018년 6월 29일
체  재：A4판 107페이지
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【조사 요강】
1. 조사기간： 2018년 4월~6월
2. 조사대상： 셀룰로오스 나노파이버 메이커(제지 메이커, 화학 메이커 등)
3. 조사방법： 당사 전문연구원이 직접 면접취재, 문헌조사 병용

＜셀룰로오스 나노파이버 용어정의＞
셀룰로오스 나노파이버(Cellulose Nano Fiber, 이하 CNF), 펄프 혹은 목재 칩에 포함되는 셀룰로오스 섬유를 나노 사이즈까지 해섬한 것. 식물에 포함되는 셀룰로오스 섬유로부터 CNF를 추출하는 수법으로서는 ①촉매 및 산 등으로 셀룰로오스 분자쇄의 수소결합을 완화시키고 나서 믹서기 등으로 교반하는 화학적 해섬법, ②원료를 균질기(Homogenizer) 등 기계에 투입, 기계로 미세화하는 기계적 해섬법, ③셀룰로오스를 분산시킨 액체(현탁액)를 고속으로 충돌시켜, 물의 운동에너지와 충돌 충격으로 해섬하는 물충돌 해섬법의 3가지로 크게 구별되어 CNF도 3가지 타입으로 나눌 수 있다.

＜시장에 포함되는 상품·서비스＞
셀룰로오스 나노파이버(CNF), 셀룰로오스 나노파이버를 첨가제, 강화재 등에 사용한 각종 제품

【조사 결과 서머리】

◆ 2017년 일본국내 CNF 시장은 출하수량이 20 t, 출하금액이 4억엔
~ CNF의 개발 테마는 소재개발에서 용도개척으로 전환, 「어디의」 「무엇에」 「어떻게」 사용하는가? ∼

그림 1. 일본국내 CNF 시장규모 예측

야노경제연구소 조사

주 1. 메이커 출하 기준
주 2.2018년은 전망치, 2020년과 2030년은 예측치


1. 시장 개황

  셀룰로오스 나노파이버(Cellulose Nano Fiber, 이하 CNF)는 식물세포의 근간을 구성하는 셀룰로오스 섬유를 나노 레벨로 해섬한 것으로 「철의 1/5정도 무게, 철의 5배 강도」, 「비표면적이 크다」, 「열변형이 적고 치수 안정성이 뛰어난다」, 「식물 유래」, 「가스배리어성」과 같은 뛰어난 특성을 가진 재료이다. 2015년부터 2017 년 초에 걸쳐 CNF 양산은 시작되지 않았으며, CNF 각 메이커는 소규모 레버러토리와 실험공장에서 생산, 한정된 유저(수요자)에게 샘플을 공급한다는 전개였다. 생산량도 한정적이며 자동차와 일렉트로닉스, 화학, 의약·화장품 등, 일정 이상의 볼륨으로 안정공급이 요구되는 일반 산업분야가 아니라 일용품 등에서 대부분 채용되어, 본격적인 실용화를 향한 준비단계란 위치였다고 할 수 있다.
 　그러나 2017년에 들어가 제지 메이커와 화학 메이커 각사가 TEMPO 산화법와 ACC법, 교토 프로세스라는 각종 생산 프로세스에 의한 상업생산을 목적으로 양산 공장을 연달아 시작함으로써 2017 년 말 시점에서 CNF 양산 공장의 생산능력은 700 t/년(고형분 환산)에 달했다. 이 외에 고형분 환산으로 수십t~100 t/년 정도의 생산능력인 실험공장을 보유하는 메이커도 많아, 2017년 이후에 폭넓은 유저에게 향한 샘플 워크가 진전하고 있다. 그 중에는 실험공장에서 생산한 그레이드의 CNF가 유저 상품의 재료로 채용된 사례도 있다. CNF 각 메이커에서 결정된 볼륨으로 생산체제가 다 나와 CNF의 공급체제에도 여유가 생긴 것으로 지금까지 수량, 유저 모두 한정적인 전개가 되는 경우가 많았던 용도 개발도 제한없이 할 수 있게 되어, 폭넓은 분야에서 CNF의 채용 및 채용을 향한 구체적인 검토가 가속도적으로 확대했다.
 　이러한 상황으로 2017년 일본국내 셀룰로오스 나노파이버(CNF) 시장은 메이커 출하 기준으로 출하수량이 20t, 출하금액이 4억엔이었다. 또, 2018년 동 시장은 출하수량이 50t~60t, 출하금액이 5~6억엔을 전망이다.

2. 주목 토픽

CNF의 주요 용도별 동향

  현재로서는 시판되고 있는 제품에 대한 CNF 채용 사례는 아직 한정적이지만, 유저 각사가 실제 상품에 탑재를 전제로 CNF를 사용한 부품 및 재료의 시제작·테스트가 진행되고 있다.
 　특히 향후 채용확대가 기대되는 자동차용에서는 2017년부터 2018년에 걸쳐 개최된 일본 국내외의 전시회에서 CNF 복합수지를 사용한 도어트림과 흡기 대기관(intake manifold), 트렁크 패널, 보닛 등이 연달아 발표되었다. 단, 모두 시제작 단계이며, 수지와 CNF와의 궁합 및 복합의 간편성, 복합수지의 성능 및 성형성, 코스트 등, 향후 개량과제도 많지만, CNF 각 메이커에서는 수지 복합화를 위한 파우더 그레이드와 교토 프로세스에 의한 CNF 복합화 마스터 배치(MB) 등 개발이 진전되고 있다. 2018년에 들어 일부에서는 상업생산도 시작되었다.
 　또, 자동차 외에는 시판되고 있는 제품에 대한 CNF 채용 사례로 종합 스포츠 용품 메이커의 고기능 런닝슈즈의 미드솔 부분 소재로 CNF를 배합한 특종 폴리머의 발포체가 채용된 시례가 있다. 그 외에 증점제와 분산제 등 기능성 첨가제 용도로는 화장품 원료로 CNF의 성능이 세계에 인정되어 일본 국내외 화장품 메이커를 향한 샘플 워크가 진행되고 있다.

3. 장래 전망

  일본국내에서 CNF 생산능력 확대와 보조를 맞추어 자동차, 건설 자재와 일렉트로닉스, 기능성 첨가제 등 폭넓은 용도로 CNF 채용을 향한 구체적인 검토가 확대되어 대형 메이커의 스포츠화 등 시판품에 대한 채용이 시작된 사례는 있지만 현상으로서는 많은 개발품이 여전히 시제작·샘플 워크 단계에 있다.
 　수많은 CNF의 상정용도 중에서도 특히 수요확대에 대한 기대치가 높은 자동차 관련으로는 CNF 활용으로 2020년 자동차 중량을 현상보다 10% 경량하는 것을 목표로 산관학 제휴 NCV(Nano Cellulose Vehicle) 프로젝트가 환경성 주도로 발족되었다. 2018년 6월에는 엔진 커버와 트렁크 리드에 CNF를 채용한 제1세대 모델카가 발표되었지만 실차 탑재를 실현하려면 내충격성 및 치수·형상의 안정성 등 안전성과 관련되는 성능 및 성형성, 생산성 등에 대한 새로운 개량개발이 필요하다.
 　CNF는 폭넓은 용도로 채용을 향한 검토가 진전되고 있으며, 2030년에는 많은 용도로 제품 출하가 시작되어 2030년 일본국내 셀룰로오스 나노파이버(CNF) 시장은 메이커 출하 기준으로 출하수량이 5만t, 출하금액이 600억엔에까지 확대할 것으로 예측한다.

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