셀룰로오스 나노파이버 세계시장에 관한 조사결과(2023년)
【자료체재】
자료명：「2023년판 셀룰로오스 나노파이버 시장의 전망과 전략」
발간일：2023년 3월 30일
체 재：A4판 180페이지
【조사요강】
1. 조사기간：2023년 1월 ~ 3월
2. 조사대상：셀룰로오스 나노파이버 메이커(제지 메이커, 화학 메이커 등), 연구기관
3. 조사방법：당사 전문연구원이 직접 면담(온라인 포함) 및 문헌조사 병용
＜셀룰로오스 나노파이버＞
셀룰로오스 나노파이버(Cellulose Nano Fiber:CNF)는 식물에 포함된 셀룰로오스 섬유를 나노 크기까지 해섬한 것.
셀룰로오스 섬유에서 CNF를 추출하는 방법으로는 ①촉매 및 산 등으로 셀룰로오스 분자 사슬의 수소결합을 완화한 후 믹서 등으로 가는 화학적 해섬(解纖)법, ②원료를 호모지나이저 등 기계에 투입해 으깨듯이 미세화하여 해섬하는 방법(기계적 해섬법)과 ③셀룰로오스를 분산시킨 액체를 고속으로 충돌시켜 물 에너지와 충돌의 충격으로 해섬하는 방법(물충돌 해섬법)이 있다.
＜시장에 포함되는 상품·서비스＞
셀룰로오스 나노파이버, 셀룰로오스 나노파이버를 첨가제, 강화재 등에 사용한 각종 제품
◆2023년 CNF 세계 생산량은 85t, 출하금액은 59억 6,000만엔을 전망
~2023년 이후 수년간이 수요 확보의 고비~
CNF의 세계 시장규모 예측
주1. 메이커 생산량, 메이커 출하금액 기준
주2. 미크론~ 나노 사이즈의 미크론 피브릴 셀룰로오스, 교토 프로세스의 화학변성펄프를 대상으로 시장규모에는 샘플 공급분을 포함. 다만, 미처리펄프에 의한 수십~수백 um 사이즈의 셀룰로오스 섬유는 제외
주3. 2023년은 전망치, 2024년은 예측치
1. 시장개황
시작품과 샘플 공급분을 포함한 2023년 셀룰로오스 나노파이버(이하 CNF) 세계 생산량(미크론~ 나노 사이즈의 미크론 피브릴 셀룰로오스, 교토 프로세스의 화학변성펄프를 대상으로 시장규모에는 샘플 공급분을 포함)은 전년 대비 106.3%인 85t, 출하금액은 동 103.7%인 59억 6,000만엔으로 전망된다. 현재 일본 CNF 메이커가 보유하는 CNF 생산설비의 합계 생산능력은 1,070t/년으로, CNF 생산설비의 가동률(아웃풋 기준)은 2023년 세계 생산량(전망)은 약 8%로 전체 설비능력의 10%에 미치지 않는 상황이다.
CNF가 개발된 당초에는 '철의 5배 강도로 중량은 철의 1/5'의 물성을 가진 바이오 유래 획기적인 재료로 자동차를 중심으로 모빌리티와 가전, 건재 등 폭넓은 분야에서 금속과 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 등으로부터의 대체가 기대되었지만 현재로서는 화장품과 식품, 잉크, 도료 등을 위한 기능성 첨가제 용도와 스포츠화와 일용잡화 등 제품에서 채용 실적이 있지만 가장 유력하다고 생각되었던 모빌리티와 가전, 건재에서 채용된 사례는 안 보인다. 2023년 이후 수년간이 향후 수요를 확보할 고비가 될 전망이다.
2. 주목 토픽
~자동차 내장재 채용을 노리기 위해서는 내충격성 개선이 필수, 엔진룸 내부 유닛부품부터 시작하는 방법도~
CNF와 수지와의 복합재료는 자동차와 가전, 건자재 등 폭넓은 용도로 식물 유래 강화수지로서 수요 확대가 기대되고 있으나 CNF 복합수지의 내충격성은 일반적인 것으로 샤르피 충격강도 2~4kJ/㎡ 정도에 그친다.
CNF 복합수지 볼륨존으로 기대되는 자동차 내장부품으로는 동 10~12kJ/㎡ 정도의 내충격성이 요구된다. CNF 복합수지를 전개하는 각 메이커에서는 내충격성의 개량을 최우선으로 개발이 진행되고 있다. 그러나 일반적으로 자동차 신규 재료로 채용이 결정될 때까지 걸리는 기간은 4~5년 정도로 알려져 있다는 점을 감안하면 늦어도 2025년에는 동 10kJ/㎡ 정도의 내충격성을 실현하지 않으면 2030년 출시 차종에서의 채용에 늦어질 가능성이 높다.
이대로라면 OEM(자동차 메이커)과 Tier 1(1차 부품 서플라이서)에 있어서 CNF 복합수지의 활용은 「골을 설정한 개발 주제」에서 「중장기적인 개발 주제」로 후퇴할 가능성도 있다.
다만 예를 들어 엔진룸 내 유닛부품 등 만일의 충돌 시에도 직접 충격을 받지 않는 것과 충격으로 깨졌더라도 차량 실내로 파편이 튀지 않아 탑승자 부상으로 이어질 위험이 적은 부품 수는 많아 이러한 부품에 대해서는 현재의 물성 그대로도 CNF 복합수지를 사용할 수 있을 가능성은 높다.
또 사람이 타지 않는 드론과 속도가 나지 않는 차세대 모빌리티 등은 자동차만큼의 내충격성이 요구되지 않지만 경량화에 대한 니즈는 강하다. 우선은 이러한 부재로 채용실적을 만들어, 이것을 돌파구로 엔진룸 내 유닛부품으로 채용을 목표로, 진짜 목적인 내외장 부품에의 발판으로 삼는 시나리오도 생각할 수 있다.
3. 장래 전망
CNF 복합수지로서의 전개를 추진함에 있어 부족한 물성을 보완하고 폭넓은 용도로의 채용을 목표로 한다는 방향성도 있다. 한편, CNF 독자적인 뛰어난 성능을 추구하여 기존 재료에는 없는 뾰족한 성능과 부가가치를 소구하고, 유저기업의 상정을 넘는 제안으로 신시장을 창출한다는 다른 선택지도 있다.
높은 굴곡 탄성계수와 우수한 분산 안정성, 유화 안정성, 칙소성 등 셀룰로오스를 나노 크기까지 해섬으로써 비로소 얻을 수 있는 특이한 성능에 대한 니즈도 있다. CNF의 개발로 축적한 기술·노하우를 정리하고, 마이크론에서 나노까지의 다양한 형태·사이즈의 섬유 중에서 니즈에 최적인 엘리먼트를 찾아내 CNF라는 재료에 대한 유저의 기대를 뛰어넘는 퍼포먼스를 제안하는 것이 2030년을 향한 CNF 수요 창출과 확대로 이어질 것으로 생각한다.
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