<일본시장조사보고서>2023년판 재활용 탄소섬유 시장의 전망과 전략(일본어판)
(일본어목차)2023年版 リサイクル炭素繊維市場の展望と戦略
자료코드: C65116500 / A4 157 / 2023. 10. 31
탄소섬유(CF)와 수지를 복합화한 CFRP는 자동차, 항공기, 스포츠용품, 건축, 에너지, 일렉트로닉스 등 폭넓은 분야에서 사용돼 왔으나, 복합재료이기 때문에 재활용이 어려워 지금까지는 폐제품(폐재), 제조공정에서 발생하는 CFRP 잔재물 모두 열회수 또는 매립 처리돼 왔다. 그러나 최근에는 폭넓은 분야에서 기업의 탄소중립 및 순환경제에 대한 대응이 요구되고 있어, CF 메이커, CFRP 메이커 및 그 사용자와 원료, 중간재료, 최종 제품 메이커에서는 CFRP 재활용 실현이 중요한 과제이다.
CFRP의 재활용 탄소섬유(rCF) 회수방법으로는 지금까지 고온에서 매트릭스 수지를 분해하는 열분해법이 주류였지만, 최근에는 보다 고순도의 rCF를 얻을 수 있는 용매분해법이 두드러져, 과제였던 회수량도 리사이클러의 설비투자 진전으로 해결되고 있다. 기존 공법인 열분해법에서도 양산 수준 설비의 가동 개시, 증설 등의 움직임도 보이는 등 일본에서의 본격적인 시장 성장이 기대된다.
진출 메이커 중에는 재활용 탄소섬유 시장은 어떻게 rCF를 「회수」할 것인가 하는 단계를 지나, 회수한 rCF를 어떻게 「활용」할 것인가의 국면에 들어갔다는 의견도 있어, rCF와 수지를 컴파운드한 펠릿이나 rCF 부직포 등 실사용을 의식한 제품도 시장에 출시되고 있다.
본 기획에서는 rCF 시장에 진출한 기업과 연구기관을 대상으로 청취조사를 실시하고, 시장 동향, 기술 동향, 진출 기업·연구기관의 동향에 대해 분석·고찰을 더해 재활용 탄소섬유 시장을 둘러싼 환경과 전망을 분석한다.
◆조사개요
ㆍ조사목적: 국내외 재활용 탄소섬유 업체 및 연구기관의 동향과 향후 사업 시책을 철저히 조사하고 주변 조사를 실시함으로써 월드와이드 재활용 탄소섬유 시장의 현황과 향후 동향 파악을 목적으로 한다.
ㆍ조사대상: 탄소섬유 업체, rCF 리사이클러, rCF 연구기관, rC F가공업체
ㆍ조사방법: 당사 전문 조사원의 대면취재를 베이스로 문헌조사 병용
ㆍ조사 및 분석기간: 2023년 8월 21일~2023년 10월 25일
◆자료 포인트
ㆍ재료, 중간재, 성형의 제휴·협업과 「환경가치」를 소구한 용도 개발로 세계를 선도하는 일본의 rCF 실현으로!
ㆍCFRP 재활용 기술의 개발·사업화를 향한 움직임은 진전되었으나 실제 재활용량은 한정적, rCF의 품질, 안정 조달, 용도 개발 과제의 조속한 해결을!
ㆍrCF의 국제표준화를 위한 산관학 대응이 진전, 일본 주도로 ISO의 WG도 결성, 재료, 중간재, 성형의 각 페이즈를 관통하는 네트워크 구축도 과제
ㆍ폐기지를 특정하기 어려운 폐제품의 재활용 실현까지는 아직 장벽이 높아, '지소지산' 실현을 위해서는 잔재물의 확실한 회수·재활용 시스템 구축이 시급한 과제
ㆍ단섬유화는 반드시 다운사이클이 아닌 rCF에만 있는 '환경가치'의 소구로 vCF에서는 실현할 수 없는 새로운 용도·시장 개척을!
리서치 내용
조사결과 포인트
제1장 재활용 탄소섬유 시장 전망
재료, 중간재, 성형의 연계·경쟁과 '환경가치'를 소구한 용도 개발로
세계를 선도하는 일본의 rCF 실현으로!
CFRP 재활용 기술의 개발·사업화를 향한 움직임은 진전되고 있으나 실제 재활용량은 한정적
rCF의 품질, 안정 조달, 용도 개발 과제의 조속한 해결을!
(표) 일본 및 유럽의 폐플라스틱 배출량 및 처리량 내역
(그림) CFRP 잔재물 및 폐재 재활용량 이미지
rCF의 국제표준화를 위한 산관학 대응이 진전, 일본 주도로 ISO의 WG도 결성
재료, 중간재, 성형의 각 페이즈를 관통하는 네트워크 구축도 과제
(그림) 탄소섬유의 비강도·비탄성 비교
폐기지 특정이 어려운 폐제품의 재활용 실현까지는 아직 장벽이 높아
'지소지산' 실현을 위해서는 잔재물의 확실한 회수·재활용 시스템 구축이 시급한 과제
단섬유화는 반드시 다운사이클이 아닌 rCF에만 있는 '환경가치'의 소구로
vCF에서는 실현할 수 없는 새로운 용도·시장의 개발을!
제2장 재활용 탄소섬유 시장 동향
CFRP 잔재물 및 폐재 재활용 동향
1. CFRP 잔재물 및 폐재 발생량 추이
일본 리사이클러에서 양산에 가까운 규모의 rCF 회수 및 샘플제작이 시작
(표) CFRP와 CFRP의 차이
CFRP 시장규모에서 공정 내 잔재물 발생량은 2023년 전망치 25,000t으로 전체의 15%
퇴역·폐제품 유래 폐재 발생량은 2023년 36,000t 정도가 될 전망
(그림) CFRP 시장규모 추이(W/W)
(그림) CFRP 잔재물 발생량 추이
(그림) CFRP 폐재(폐제품 유래) 발생량 추이
2. CFRP 잔재물 및 폐재 처분량과 rCF 회수량 추이
CFRP 잔재물·폐재는 현재로서는 매립처리가 중심, 재활용에 나서는 것은
잔재물 발생량의 약 15%, 잔재물·폐재량 합계로는 6~7%에 머물러
(그림) CFRP 잔재물 발생량 중 재활용으로 돌아가는 양의 추이
(그림) CFRP 잔재물·폐재 발생량 합계 중 재활용으로 돌아가는 양의 추이
(그림) CFRP 잔재물 및 폐재로부터의 rCF 회수량 추이
(그림) CFRP 잔재물 지역별 재활용 처분량 추이
3. 폐CFRP(CFRP 폐재) 처리 동향
폐CFRP 제품의 최종 폐기처분지를 파악할 수 있는 구조와
적절한 회수 시스템 구축이 재활용률 향상 실현을 위한 매우 중요한 과제
(표) CFRP 시장규모 추이(W/W)
(표) CFRP 잔재물 및 폐재 발생량 추이(W/W)
(표) CFRP 잔재물, 폐재 중 CF량(W/W)
(표) CFRP 잔재물 발생량 중 재활용으로 돌아가는 양의 추이
(표) CFRP 잔재물·폐재 발생량 합계 중 재활용으로 돌아가는 양의 추이
(표) CFRP 잔재물 및 폐재로부터의 rCF 회수량 추이
2. 일본의 주요 CFRP 재활용 기업 동향
CFRP 재활용 사업의 주체는 탄소섬유협회에서 CF 업체, 재활용 업체로 이동
산관학 연계 프로젝트 진전
(표) 탄소섬유 주요 업체 및 탄소섬유협회의 재활용 대책 일람
(표) 일본의 주요 CFRP 재활용 관련 프로젝트 개요
이른 시기부터 실용화 단계에 접어든 열분해법으로는 후지가식, 신료가 양산단계로
양사 모두 rCF가 아닌 다운스트림의 중간재로 전개, 조기의 사회 구현화를 목표로 한다
(표) 열분해 방식으로 전개하는 일본의 주요 리사이클러 개요
화학분해법 2024년~2025년 실용화 단계로
저탄소 재활용 기술로 주목받아 신규 진출도 증가
(표) 화학분해방식으로 전개하는 일본의 주요 리사이클러 개요
rCF 회수에서 활용방법까지 각 연구기관에서의 개발도 진행
(표) 일본 rCF 주요 연구기관
(표) 일본 주요 rCF 리사이클러·연구기관
3. rCF 활용상황
1. rCF 중간재 동향
rCF 펠릿은 후지가식이 타사에 앞서 2020년 PA6 복합품을 출시
신료에서는 OA기기 유래 재생수지와 rCF 복합화를 통한 올재생수지 개발
rCF 부직포로는 그대로 프레스 성형이 가능한 열가소성 섬유 혼방품 개발이 활발화
rCF 방적사·슬라이버 등 새로운 중간체의 제품화도 시작
(그림) 류다방적에 의한 rCF 중간체
2. rCF 채용 동향
rCF는 조달, 가격, 품질보증 과제에서 원래 CFRP와 동일 용도로 채택되지는 않으며
소형 IT기기용으로는 노트북 Dell에서 채용한 것 외에 VAIO가 rCF 수평적 재활용 검토
BMW i3 7시리즈 rCF 채용, CFRP 회수품은 7시리즈 C 필러만
개정 ELV 지령으로 재활용 체제 미정비 재료가 경원시될 우려도
4. 해외 탄소섬유 재활용 동향
1. 유럽
EU에서는 회원국이 준거해야 할 5단계의 '폐기물 계층' 우선순위가 제시되었으나
CFRP를 비롯한 복합수지에 관한 포괄적 규칙 지정 없음
(그림) 유럽의 폐기물 처리 우선순위
(그림) EU의 폐기물 분류
1-1. Gen 2 Carbon Limited
1-2. Mitsubishi Chemical Advanced Materials
2. 미국
미국에서는 폐기물 전체의 50%가 매립
주정부 및 지방자치단체가 도시 쓰레기 처리 권한을 가진다
(그림) 미국의 폐기물 분류
2-1. Carbon Conversions Inc.
2-2. Vartega Inc.
3. 중국
CF, CFRP 시장이 급속히 확대되는 중국에서도 rCF에 대한 대응은 제한적
전업 리사이클러 FUY가 처리능력 1,500t/연간 rCF 회수 및 가공품 생산 및 판매 실시
(표) 중국의 탄소섬유 회수 및 재생이용 관련 정책
3-1. 南通複源新材料科技有限公司
3-2. 新創碳谷集団有限公司
4. 기타
대만, 한국에서도 rCF 리사이클러가 등장
4-1. 安能聚綠能股份有限公司
4-2. CATACK-H연구소
(표) 해외 주요 rCF 리사이클러·연구기관
제3장 재활용 기술별 동향
1. CF 재활용 기술 동향
1. 열분해법
열분해법에서는 후지가식의 열풍순환방식의 실용화가 시작
1-1. 외열식
1-2. 열풍순환방식
1-3. 과열수증기법
1-4. 유동층 공정
1-5. 마이크로파분해법(고주파분해법)
2. 화학분해법
일본에서 산과 유기용매 화학분해법이 실용단계로
저탄소 고순도 rCF 회수방법으로 주목
2-1. 가용제분해법
2-2. 초임계유체법/아임계유체법
2-3. 유체처리
3. 기타
3-1. 반도체 열활성(Thermal Activation of Semiconductors: 이하 TASC)
3-2. 미생물 분해(Biotechnical Process)
3-3. 용매세척법
(표) CFRP 잔재물·폐재 재활용 방법 비교
제4장 재활용 탄소섬유 업체 동향
후지가식 주식회사
탄소섬유의 '재활용'에 그치지 않고 rCF 제품의 '순환'까지 내다본
제품 및 시스템 개발로 타사와는 차별화된 전개 추진
가격, 성능, LCA 등 rCF만의 장점에 대한 소구로
vCF의 대체가 아닌 RCF 독자적인 시장 개척에 힘쓰다
독자적인 열풍순환방식으로 성형 전 섬유 배열 그대로 열화가 없는 고순도 rCF 회수 실현
rCF 그대로가 아닌 펠릿, 부직포, 직물 등 다양한 형태의 가공제품으로 전개
2022년에는 rCF 양산·확판을 담당하는 자회사 후지디자인 설립
재료 업체, 제품 업체와의 협업을 통한 지속가능 제품의 사회 구현 대응 강화
주식회사 신료
높은 생산성과 품질, 축적된 컴파운드 기술을 무기로
rCF 복합수지 생산 및 공급 추진
2018년부터 rCF 회수, rCF 컴파운드 사업 본격 시동
2023년 PV 패널과 CF 공용 재활용 플랜트 가동
2023년도 내 rCF 컴파운드 생산능력 3,000t/년 확대 예정
OA기기 유래 재활용 수지를 사용한 섬유수지올 재활용품 수요에 기대
불활성 분위기에서 열분해에 의한 산화가스에 의한 열화 없는 rCF 회수가 강점
미쓰비시케미컬 그룹과 제휴해 CF 미사용 분야 개척에 힘쓰다
어스리사이클 주식회사
독자적인 습식분리기술로 열 열화가 없는 고성능, 고성능 rCF 회수
CFRP 이외의 폐재 분리에도 대응하여 폐기물 삭감과 재자원화에 기여
글리콜류에 의한 습식분리법으로 CFRP를 비롯한 모든 폐기물의 분해·재이용 실현
rCF뿐만 아니라 매트릭스 수지의 에폭시도 회수 가능, 보다 재생도 높은 재활용 실현
섬유의 표면처리 및 수지 잔여물의 정도는 니즈에 맞게 대응 가능
2022년 용적 1,400L 배치식 다기능 열분해장치 본격 가동
새로운 고효율화를 실현하는 연속식 설비, 2단계 분리방식 개발도 완료
아이카본 주식회사
고순도 고강도로 사회 구현이 용이한 rCF 개발
부직포용 슬러리, 사출성형 수지용 컷 파이버 2형태로 전개
2018년 이후 산알칼리법으로 피해가 적은 탄소섬유 재활용에 노력
산반응과 알칼리 처리의 조합으로 vCF보다 고강도 rCF 회수를 실현
보다 폭넓은 용도로의 전개를 목표로 사출성형 수지와 복합화가 쉬운
컷 파이버 형태 rCF 회수에 성공. 2023년 4월 특허 신청
도요타통상과의 협업으로 주쿄 지구에서의 양산 플랜트 출범을 목표
주식회사 미라이카세이
마켓인의 밟상으로 rCF 회수부터 제품화 프로듀싱까지를 전개
상사의 발상으로 rCF 사업을 전개, 매트릭스 수지의 종류와 rCF의 용도
요구되는 품질과 생산성 등을 고려하여 최적의 용매를 선택할 수 있는 체제가 강점
전처리~분해~애프터 트리트먼트까지의 독자 프로세스 구축
섬유 열화가 없고 잔존 수지가 극히 적은 고순도 rCF 회수 실현
프레스 성형 가능한 rCF 부직포로서의 전개 추진
2023년에는 rCF/PA 부직포를 성형한 어태치 케이스를 출시
회수능력 500kg/월 양산 파일럿 설비가 2024년도부터 본격 가동 개시 예정
업계 영역을 초월한 지속가능한 재활용 비즈니스 모델 확립을 지향
아사히카세이 주식회사
2030년경 사회 구현을 목표로
전해황산 사용에 따른 열열화 없는 연속 rCF 회수기술 개발
아사히카세이, 기타큐슈고전, 도쿄이과대 3자 연속 rCF 회수기술 개발 프로젝트 추진
강도 열화가 없는 연속 섬유의 재활용으로 vCF와 같은 활용·용도 개발을 목표로 한다.
DIAM 주식회사
자체 제조한 합성 다이아몬드 전극을 이용한 순환형 전해황산 생성 시스템으로
CFRP 잔재물 및 폐재로부터의 rCF 회수에 성공
독자적으로 개발한 도전성 합성 다이아몬드 전극의 다양한 용도로의 실용화를 목표
전해황산에 의한 rCF 회수에서는 전극이 되는 도전성 합성 다이아몬드의 자체 제조와
용액이 되는 전해황산 완전순환 시스템으로 차별화
일반재단법인 파인세라믹스센터
설비업체와 공동으로 과열 수증기를 이용한 rCF 회수기술에 더해
rCF 평가방법 등 사회 구현을 위한 개발 추진
CFRP 재활용 대책은 2009년에 시작
배치식, 연속식 로터리 킬른과 니즈에 맞춘 개발·시연을 실시
과열 수증기로 저에너지 소비, 저비용 고품질 rCF 회수
수소탱크 등 대형 및 두꺼운 제품에 대해서도 효율적인 재활용 실현
주식회사 유호
그동안 축적한 부직포 관련 기술력에 더해
도요보, 미쓰비시상사와의 시너지를 살린 사업 최적화·최대화 실현
'어디에도 없는 부직포'를 콘셉트로 뛰어난 기계 특성과 성형성을 겸비한
독자제품 ‘질풍-HAYATE-®’을 개발, 20년 이상 양산실적으로 시장 우위 확보
니즈에 따른 맞춤형 대응뿐만 아니라 고객의 제품에 최적인 시트 설계 및 성형방법 제안 등
제조 파트너로서의 포지션으로 유럽 시장을 중심으로 채용 실적을 확대
주식회사 후지코
vCF 부직포 양산 속에서 축적한 지견·노하우와 부직포 업체로서의
기술력을 무기로 프레스 성형 가능한 rCF 부직포 전개
2021년 모회사인 니케에서 rCF/열가소성 섬유 혼방 부직포 사업을 이관
2022년부터 샘플 공급 개시
용도 및 성형방법에 맞게 rCF와 조합하는 열가소성 섬유를 선택 및 배합
EV 경량화를 실현하는 신소재로서 내장 부품에서의 채용 기대
국립연구개발법인 우주항공연구개발기구(JAXA)
항공기 유래 CFRP 잔재물·폐재 재활용을 목표로
고배향 rCF 부직포 개발에 힘쓰다
퇴역 항공기, 공정 내 잔재물, 유지보수용 재고에서 회수한 rCF의 유효 활용을 위한
연구개발을 2010년부터 계속
독자적인 커딩 머신으로 고배향 rCF 웹 구현
에폭시를 함침한 rCFRP는 A2024와 동등 이상의 강도를 나타낸다
rCF의 사회 구현을 위한 기업 간의 정보교환·네트워크 구축을 지향
Gen 2 Carbon Limited
자동차, 철도, 비행기 등의 수송부문을 중요 시장으로 설정
ELV 지령에도 공헌할 방침
글로벌 수준에서도 최대 규모인 1,700t/년 처리능력을 보유한 플랜트 가동
2021년 5월 장섬유 재활용에 초점을 맞춘 경영방침 발표
연구개발에 주력하고 호주대학과도 이 지역에서의 rCF 시장 발전을 위해 전략적 제휴를 체결
2025년까지 호주와 미국에 2개의 해외 공장 개설 계획도 발표
열분해법에 의한 rCF는 니즈에 맞게 1차 가공품, 2차 가공품으로 공급
Mitsubishi Chemical Advanced Materials
미쓰비시케미컬 그룹의 일원으로서 유럽에서의 rCF 사업에 임하다
2020년 8월 독일 CF 리사이클러 및 rCF 판매사를 인수하여
CFRP·CF의 제조, 회수, 재활용까지를 일괄 실시할 수 있는 체제 구축
2023년 중 독일 재활용 거점 처리능력 증강 계획 발표
다운스트림 영역에 주력하여 자동차 산업을 타깃으로 rCF 사업을 전개
2022년 11월에는 기존 단섬유 대비 다방향 충격 및 하중에 강한 복합재료 개발
rCF 특징을 실증한 사례연구 실시, CF를 미래 소재로 각종 업계로의 전개를 도모
Carbon Conversions Inc.
북미 최대 규모인 1,900t/년 처리능력으로
Chopped CF, LFT 펠릿, 단섬유 매트롤 등 폭넓게 전개
PIR 조달처에 rCF를 재공급하는 Closed Loop 시스템 구축에 주목
사용량이 많은 항공우주산업을 rCF 시장 확대의 열쇠로 삼는다
Vartega Inc.
저비용 그레이드 rCF를 부직포, 펠릿, 3DP 필라멘트 등으로 전개
IACMI와의 협력 하에 자동차 산업에도 진출할 계획도 내놓다
2022년 8월에 자사의 생산기지를 10배로 늘릴 계획을 발표
연산 2,000t의 생산능력으로 북미에서 확대되는 고객 수요에 대응
특허받은 재활용 프로세스인 Hardware-as-a-Service를 강점으로 하여
댓글 없음:
댓글 쓰기