셀룰로오스 나노파이버 세계시장에 관한 조사결과(2024년)/야노경제연구소

 셀룰로오스 나노파이버 세계시장에 관한 조사결과(2024년)

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【자료체재】

자료명：「2024년판 셀룰로오스 나노파이버 시장의 전망과 전략」

발간일：2024년 3월 28일

체 재：A4판 182페이지

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【조사요강】

1. 조사기간：2024년 1월~3월

2. 조사대상：셀룰로오스 나노파이버 메이커(제지 메이커, 화학 메이커 등), 연구기관

3. 조사방법：당사 전문연구원이 대면취재(온라인 포함) 및 문헌조사 병용

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＜셀룰로오스 나노파이버 용어정의＞

셀룰로오스 나노파이버(Cellulose Nano Fiber: CNF)는 식물에 포함된 셀룰로오스 섬유를 나노 크기까지 해섬한 것이다. 셀룰로오스 섬유에서 CNF를 추출하는 방법으로는 ①촉매 및 산 등으로 셀룰로오스 분자사슬의 수소결합을 완화한 후 믹서 등으로 가는 화학적 해섬법, 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.

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<셀룰로오스 나노파이버 시장 용어정의>

본 조사에서의 셀룰로오스 나노파이버 시장은 마이크론~나노 사이즈의 마이크로 피브릴 셀룰로오스, 교토 프로세스의 화학변성펄프, 셀룰로오스의 해섬 정도를 조정해 섬유 사이즈를 마이크론 사이즈로 한 셀룰로오스 마이크로파이버(Cellulose Micro Fiber), 해섬 전의 화학변성펄프도 대상으로 했다. 또, 시제작과 샘플 출하분을 포함한다.

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＜시장에 포함되는 상품·서비스＞

셀룰로오스 나노파이버, 셀룰로오스 나노파이버를 첨가제, 강화재 등에 사용한 각종 제품

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◆2024년 CNF 세계 생산량 132t, 출하금액 62억 9,000만 엔 전망

~앞으로의 10년이 볼륨존을 구축하기 위한 제2의 창업기~

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CNF 세계 시장규모 추이·예측

야노경제연구소 조사

주1. 메이커 생산량, 출하금액 기준

주2. 마이크론~나노 사이즈의 마이크로 피브릴 셀룰로오스, 교토 프로세스의 화학변성펄프, 마이크론 사이즈의 셀룰로오스 마이크로파이버, 해섬 전의 화학변성펄프도 대상으로 했다

주3. 시장규모에는 세제작과 샘플 출하분을 포함한다

주4. 2024년은 전망치, 2025년은 예측치

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1. 시장 개황

시제작과 샘플 공급분을 포함한 2024년의 셀룰로오스 나노파이버(이하, CNF) 세계 생산량은 전년대비 120.0%인 132t, 출하금액은 동 107.7%인 62억 9,000만 엔을 전망한다. 현재 일본의 CNF 메이커가 보유하는 CNF 생산설비의 합계 생산능력은 1,220t/년이며, CNF 생산설비 가동률(아웃풋 베이스)은 2024년 세계 생산량(전망)에서 약 10% 정도이다.

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CNF의 샘플 제작은 2016년부터 2017년경에 본격화되어, 화장품과 도료 등에 첨가해 분산안정성이나 유화안정성, 칙소성 등의 기능을 부여하는 기능성 첨가제와, 수지와 복합화해 자동차 부재(내장재·외장부품)와 가전 케이스, 건재 등의 강도 향상으로 연결하는 구조재(수지강화재)의 2가지 방향으로 개발이 진행됐다. 그 중 기능성 첨가제는 안정적인 수요를 확보하고 있다. 한편 구조재는 당초 기대된 정도의 수요량을 확보하지 못했다. 이는 기존 재료와의 가격 차이가 크기 때문으로 보인다.

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2. 주목 토픽

CNF 복합화에 의한 머티리얼 리사이클(MR)재의 성능 향상으로 자동차용 부재에서의 채용 실현에 기대

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자동차 부재로 사용되는 수지에는 내열성과 내충격성, 내마모성 등 높은 성능·품질이 요구된다.

현재의 일반적인 재활용 기술인 머티리얼 리사이클(이하 MR) 수지에서는 이물질의 완전한 제거가 어렵고, 재활용 공정에서 가해지는 열 이력 등으로 인해 버진 수지에 비해 품질 저하가 불가피해 사용할 수 있는 곳이 한정된다. 플라스틱을 단량체 레벨까지 분해한 후에 재활용하는 케미컬 리사이클(CR) 수지의 경우 품질 문제는 거의 해결하지만, 현재로서는 재활용 설비나 폐플라스틱 조달체제 등의 인프라를 정비하고 있는 단계이다.

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그래서 MR 수지와 CNF, 셀룰로오스 파이버(CeF: Cellulose Fiber)의 복합에 의한 강화수지가 주목받고 있다.

CNF는 휨강도, 휨탄성률이 높아, CNF를 10% 배합한 CNF 강화PP(폴리프로필렌)의 탄성률은 3.9GPa로 미강화 PP의 약 2배, 유리섬유(GF: Glass Fiber)를 10% 배합한 PP와 비교해도 약 40% 향상되는 등 하중에 대해 강한 강도와 강성을 갖는다.

또한 필러(CNF 강화 PP)의 밀도(비중)는 1.5g/cm3으로 GF의 2.55g/cm3의 60%에 조금 못 미치는 정도이기 때문에 강화수지의 중량도 GFRP(유리섬유 강화 플라스틱)보다 가볍고 발포 성형에도 대응하는 등 MR 수지의 성능 향상과 더불어 차체 경량화라는 장점도 얻을 수 있다.

여기에 폐 자동차 부재의 수평적 재활용이 가능한 데다 식물 유래 필러라는 점에서 이를 사용하면 LCA 전체에서 CO2 배출량 감소로도 이어진다.

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그 밖에도 지금까지 CNF 강화 수지는 내충격성에 과제가 있어 자동차 부재로는 채용하기 어렵다고 여겨졌지만, CNF 강화 수지 메이커에서는 엘라스토머(고무) 성분 첨가에 의한 수지의 변성이나 모폴로지 제어(입자의 외형이나 내부의 구조 제어) 등 내충격성 향상을 위한 개발이 진행되고 있어, 장래의 자동차 부재용 재료로서의 수요를 기대할 수 있다.

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3. 장래 전망

일본의 CNF 메이커가 보유하는 CNF 생산설비의 합계 생산능력이 1,000t/년을 넘는 가운데 CNF의 생산량이 당초 계획을 크게 뒤엎는 상황을 타파하기 위해서는 재활용 수지나 폴리유산, 천연고무 등의 바이오 재료와 조합해 친환경 구조재(수지강화재)로서 CNF의 존재감을 높여 갈 필요가 있다.

CN2050(2050년 탄소중립)과 유럽 ELV(End-of-Life Vehicles) 규제, 플라스틱 자원순환 촉진법 등 국내외 기후변화 대책과 플라스틱 폐기물 발생 억제를 위한 시책의 진전은 CNF 수요 확대의 다시없는 기회이다.

CNF의 개발·생산이 본격화된 2014년부터 오늘날까지의 10년을 제1창업기로 하고 CNF의 인지도를 높이는 기간이었다면, 향후 10년을 제2창업기로 해 공업·산업 분야에서 어느 정도의 수요 볼륨을 확보하고, 생산비용과 성능을 안정화시킨다. 이를 위해서는 저탄소이면서 저비용 재료로서 CNF의 포지션을 확립하고 안정된 수요 볼륨을 확보하는 것이 요구된다.

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