탄소섬유, 경량화 니즈로 수요 확대 기대
일본의 화학소재 생산기업들은 해외진출을 본격화하고 있는 반면 유럽·미국 화학기업들은 이미 거점을 설치한 채 자동차기업의 글로벌화를 기다리고 있다.
이에 따라 일본기업들은 유리한 위치를 선점하고 있는 유럽·미국기업과 경쟁하기 위해 차별화 소재를 주목하고 있다.
유럽은 환경규제가 점차 강화됨에 따라 경량화에 대한 니즈가 높아지고 있다.
특히, 일본은 경량화 소재 가운데 탄소섬유에서 강점을 보이고 있다.
글로벌 탄소섬유 시장은 일본 Toray, Teijin, Mitsubishi Chemical(MCH) 3사가 점유율 약 70%로 시장을 장악하고 있다.
탄소섬유를 사용한 복합소재는 구조소재로 사용됨에 따라 자동차 골격 등 디자인을 바꿀 수 있는 특징이 있다.
MCH는 2017년 탄소섬유를 사용한 Composite 부품을 설계하는 미국 디자인기업을 인수해 SMC(Sheet Molding Compound) 설계 노하우를 강화했다.
그러나 자동차 구조소재가 바로 탄소섬유로 전환되지는 않을 것으로 판단된다.
일본에서는 고성능 철이 잇따라 개발되고 있으며, 미국에서는 여전히 알루미늄 구조소재 수요가 강한 것으로 나타났다.
최근에는 철, 알루미늄, 합성소재를 적재적소에 사용하는 복합소재(Multi-material)화가 트렌드로 자리 잡고 있다.
또 한가지 부품에 철 보강용으로 탄소섬유를 사용해 철과 탄소섬유 사용량을 줄임으로써 경량화와 코스트 감축을 양립하는 공법도 늘어나고 있다.
안전성과 코스트 등을 동시에 고려해야 하기 때문이다.
자동차용 CFRP(탄소섬유강화수지)는 매년 채용실적이 증가하고 있다.
Teijin의 프리폼(Preform) 제조기술 PvP 공법을 이용한 RTM(Resin Transfer Molding) 성형제품은 2017년 출시된 Porche의 차체 후부 구조재에 채용됐다.
티어(Tier) 1 인증을 받은 유럽 공장에서 제조하고 있어 티어 1 서플라이어로 영업실적을 확대할 방침이다.
MCH는 BMW의 EV i3, i8용으로 탄소섬유 원사를 공급했으며 2017년 출시된 Prius의 백도어 골격, Lexus의 도어 이너 부분 등에 SMC가 채용됐다.
세계 최대의 SMC 생산능력을 보유하고 있는 MCH는 일본에 이어 유럽에도 SMC 제조거점을 설치해 유럽 시장을 개척할 방침이다.
Toyota Motor의 FCV(Fuel Cell Vehicle)용으로 열가소성 CFRP 등의 채용실적이 있는 Toray는 탄소섬유와 함께 PPS(Polyphenylene Sulfide)에도 주력하고 있다.
2010년까지 일본에서 PPS 컴파운드를 시작할 계획으로 경량소재인 탄소섬유와 PPS가 유럽 공략의 성공을 판가름할 것으로 판단된다.
탄소섬유는 자동차 분야에서 수요가 증가할 것이 확실시되고 있다.
전기자동차(EV)는 극한에 달하는 경량화가 요구되기 때문이나 자동차는 전장화로 센서, 레이더가 탑재됨에 따라 차체 중량이 늘어나는 경향을 보이고 있다.
이에 따라 복합소재(Composite)는 상반되는 트렌드를 양립할 수 있는 소재로 주목받고 있으며 차체의 중량을 총 100-200kg 경감할 수 있는 것으로 알려졌다.
특화제품 개발에 솔루션 제공 차별화
일본 화학기업들은 탄소섬유 뿐만 아니라 다양한 분야에서 강점을 발휘하고 있다.
Asahi Kasei Chemicals(AKC)은 일렉트로닉스 영역에서 센서 및 레이더를 공급하고 있으며, Mitsui Chemicals(MCC)은 PP컴파운드의 압도적인 강점을 활용해 금형기술도 연마하고 있다.
이에 따라 글로벌 화학기업과 어깨를 나란히 하기 위해서는 독자성을 바탕으로 차별화하는 전략이 중요해지고 있다.
AKC는 비접촉형 맥박 센싱 기술, 졸음을 탐지하는 이산화탄소(CO2) 센서 등과 함께 타이어에 센서를 넣어 마모, 공기압을 감지하는 시스템을 개발하고 있다.
특히, 화학기업들은 자동차 전장화에 따라 방열소재, 전기특성이 뛰어난 소재 개발에 박차를 가하고 있다.
AKC는 센서를 취급함에 따라 전장화에 적합한 수지 개발에 강점을 보이고 있다.
또 유리섬유 복합소재를 바탕으로 섬유 기술을 구사한 유리직물의 복합소재화가 가능함에 따라 경쟁소재인 탄소섬유와 다른 니즈를 겨냥하고 있다.
MCC는 미국 Detroit 3에 대한 강력한 판로를 보유하고 있으며 GM의 「Supplier of the Year」를 여러 차례 수상했음에도 유럽에서는 주력제품인 PP컴파운드 시장도 제대로 공략하지 못하고 있는 것으로 나타났다.
이에 따라 2017년까지 유럽에 PP(Polypropylene) 컴파운드 거점을 마련하는 방안을 결정해 개척을 본격화할 방침이다.
MCC는 자회사 Kyowa Industrial의 금형기술이 PP컴파운드의 강점을 뒷받침하고 있으며 PP, SMC 등 대형 소재를 대상으로 시험부품을 제작해 직접 제안함으로써 채용을 확대할 계획이다.
MCH, Toray, AKC, Teijin 등 일본 화학기업은 독자 소재를 직접 부품으로 만들지 않으면 채용 확률이 올라가지 않을 것이라는 공통적인 인식 아래 콘셉트카를 제작해 독자기술 및 소재를 어필하고 있다.
DuPont·BASF는 글로벌화 강화
DuPont은 강점인 나일론(Nylon) 라인업을 중심으로 DAC, Innovation Center를 통해 소재를 직접 부품으로 만드는 대책을 추진했다.
DuPont은 주력인 나일론 66 및 6과 함께 방향족 나일론, 에틸렌아크릴고무를 포함한 고무, EP(Engineering Plastic)도 생산하고 있으며 Dow Chemical과의 합병으로 더욱 폭넓은 제안이 가능할 것으로 판단하고 있다.
또 유리장섬유를 사용한 복합소재를 개발해 탄소섬유 이상의 코스트 경쟁력을 확보할 방침이다.
주력인 폴리에스터엘라스토머(Polyester Elastomer)는 진동흡수 성능 등이 높이 평가됨에 따라 터보 덕트용으로 수요가 확대될 것으로 예상하고 있다.
DuPont은 Innovation Center에서 파악한 니즈를 글로벌 연구개발(R&D) 거점에서 솔루션으로 이어감과 동시에 일본 Utsunomiya 소재 연구소에서 수요기업과 설계, 가공, 소재 개발을 함께 진행하는 능력이 있는 강점을 보유하고 있다.
BASF는 엔진 주변부터 내·외장에 이르기까지 자동차용으로 다양한 상품을 공급하고 있어 글로벌 자동차 관련 서플라이어 가운데 화학기업으로는 최상위인 19위에 자리잡고 있다.
구체적으로는 비가스 촉매, 도료, 엔진 냉각액, 경량화 관련 수지 등으로 높은 시장점유율을 확보하고 있다.
소음, 진동 등에 대응하는 소재는 우레탄(Urethane) 수지 발포체와 함께 내열온도가 높은 멜라민수지 발포체로 엔진 주변 수요에 대응하는 등 수요처 니즈에 따라 다양한 선택지를 제공하고 있다.
최근에는 페인트 분야 강화를 목표로 표면처리기업인 독일 Chemetall을 인수하고 전지소재 사업을 확대하기 위해 Toda Kogyo와 합작기업을 설립하는 등 인수합병(M&A)도 활용해 라인업을 확대하고 있다.
이에 따라 BASF는 장기적으로 소재 뿐만 아니라 솔루션을 제공하는 비즈니스를 강화할 방침인 것으로 알려졌다.
Dow, DuPont과 통합으로 경쟁력 향상
Dow Chemical은 1999년 Dow Automotive Systems이라는 횡단형 조직을 신설해 자동차사업 대책을 강화했다.
특히, 접착제를 중심으로 한 구조재용 소재는 글로벌 선두기업으로 자리 잡아 연간 매출액이 28억달러에 달하는 Dow의 수송 관련 사업의 주축을 이루고 있다.
여기에 자동차 관련사업은 DuPont과의 합병으로 매출액이 2배 수준으로 확대되고 Dow Corning과의 통합으로 기술 및 상품 면에서 다양화가 추진될 전망이다.
Dow Automotive는 시장밀착형 조직이라는 강점이 있다.
내장 및 구조재 관련기업 대부분과 관계를 구축해 각 사업부문이 자동차 관련제품 및 기술을 선별하고 있다.
아울러 Dow의 연구개발 기능과 연동해 Dow Automotive가 파악한 니즈를 바탕으로 해결책을 제안하고 있다.
구조재용 접착제 「BETAMATE」가 대표적이다.
「BETAMATE」는 자동차의 강성을 향상시킬 목적으로 채용되기 시작했으나 최근에는 내충격성을 부여한 고부가가치 그레이드, 기존 용접법을 채용하기 어려운 소재의 구조보강재로 사용되는 2액계 접착제도 공급하고 있다.
수요처의 니즈에 따라 개발을 진행한 Ford의 F150용 그레이드, BMW i3, i8의 접착용 복합소재 등도 있다.
알루미늄 베이스 루프와 스틸 베이스 차체를 접착하는 등 서로 다른 금속소재를 접착하는 용도로도 채용되고 있다.
우레탄을 이용한 내장재용 각종 발포소재도 응용개발이 이루어지고 있다.
진동 및 소음을 줄이는 흡음폼이 다양한 차종에 채용되고 있으며 이외에도 구조용 폼으로 채용이 확대되고 있다.
또 내장용으로 사용되는 저 VOCs(휘발성 유기화합물), 아민 미함유(Amine Free) 촉매 등 건강과 안전성 등에 기여하는 상품에도 강점을 보이고 있다.
CFRP 분야에서도 RTM에 사용되는 수지 시스템에서 사이클 시간을 3분의 1 이상으로 단축하는 혁신적인 개발에 성공함에 따라 구조재용 사업을 더욱 강화할 방침이다.
DowDuPont, 상호 보완적 상승효과 기대
Dow Chemical은 DuPont과의 통합으로 다양한 상승효과를 기대하고 있다.
Dow Chemical은 DuPont과 통합한 이후 자동차 소재 공급기업 가운데 세계 33위에 오를 것으로 전망되고 있다. 화학기업으로는 BASF의 뒤를 잇는 순위이다.
특히, DuPont은 파워트레인과 전자계에, Dow Chemical은 내·외장재와 구조재에 강점을 가지고 있으며 완전 자회사화한 Dow Corning의 실리콘(Silicone) 사업이 추가됨으로써 자동차와 관련된 다양한 소재 분야에서 영향력이 향상될 것으로 예상된다.
Dow Automotive의 매출은 미국과 유럽이 각각 30%, 아시아가 20-23%를 차지하고 있으나 아시아 비중은 일본 자동차기업에 강한 Dow Corning, DuPont과의 통합으로 상승할 가능성이 높게 나타나고 있다.
또한, 아시아 사업 확대를 목표로 전자계를 강화할 의향을 보이고 있어 제휴 가능성도 제기되고 있다.
Dow Chemical은 지속 가능한 이동, 경량화에 따른 에너지 소비 감축, CO2 배출 및 폐가스 감축 등에 이바지하는 기술을 중심으로 세계 모든 지역에 동일한 품질의 서비스를 제공하고 주력하는 기술의 조류를 확실히 파악하는 것을 성공의 열쇠로 보고 있다.
이에 따라 글로벌 시스템 확립을 목표로 다이아몬드 시스템이라 부르는 전사적 자원관리 시스템(ERP)을 기초로 하는 디지털 플랫폼을 구축해 모든 지역·부서가 시의적절하게 동일한 수준의 정보를 얻을 수 있는 체제를 확립했다.
아울러 유럽, 미국, 중국 소재 연구개발거점에서 기술 개발의 중복을 피하는 효율적인 분업체제를 완성했다.
