글로벌 PAN(Polyacrylonitrile)계 탄소섬유 수요는 2016년 6만5000톤으로 전년대비 8% 증가한 것으로 추정된다.
산업용은 안정적으로 신장했으나 항공·우주용은 대형 여객기 생산 침체, 중간 가공제품인 프리프레그(Prepreg) 재고 조정의 영향으로 1000톤 증가에 머물렀다.
항공기 생산기업들은 대형기에서 소형기 중심으로 생산을 전환하고 있어 프리프레그를 포함한 가공제품 재고 조정이 장기화될 것으로 예상되고 있다.
산업용 안정성장에 항공기용 부진
미국 Boeing, 유럽 Airbus 등은 저비용 항공사(LCC: Low Cost Carrier)의 대두로 항속거리가 짧은 소형기에 대한 니즈가 높아짐에 따라 대형기 대신 소형기 생산에 주력하고 있다.
이에 따라 대형기에 사용되는 프리프레그, 수지를 복합화한 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)에 대한 재고 조정이 이루어지면서 탄소섬유 수요 신장이 둔화되고 있다.
2017년에도 소형기로 생산 전환을 계속했으며 Boeing 737, A320 등 소형기 수주가 호조를 유지함에 따라 가공제품 재고 조정이 가을까지 이어진 것으로 파악되고 있다.
2016년에는 스포츠용 수요도 낚싯대 및 자동차용 침체에 따라 정체됐으나 산업용은 10% 수준 증가했다.
압축천연가스(CNG)용은 신장세가 둔화됐으나 풍력발전 블레이드용이 호조로 나타냈다.
CFRP는 자동차 경량화 소재로 채용이 확대되고 있다.
CFRP는 가격이 높아 생산량 500-1000대, 판매가격 1억원 이상의 스포츠카 및 고급 자동차에 한해 적용되고 있다.
그러나 자동차 생산기업들이 EV(전기자동차)를 포함한 친환경 자동차 개발, 연비 향상을 위한 차체 경량화에 주력하면서 CFRP에 대한 관심이 높아지고 있다.
도요타자동차(Toyota Motor)는 2017년 2월 판매를 개시한 Prius PHV(플러그인하이브리드자동차)의 백도어 골격에 CFRP를 채용했다.
도요타가 주력 차종인 Prius에 CFRP를 사용함으로써 경쟁기업들도 양산 자동차에 적용할 가능성이 높아지고 있다.
CFRP 생산기업들은 성능과 코스트 밸런스에 대응한 연구개발(R&D)을 강화하고 있다.
중국, 설비투자 및 연구개발 적극화
중국도 탄소섬유산업 육성에 박차를 가하고 있다.
중국 탄소섬유 생산기업들은 기술력이 아직 떨어지는 것으로 평가되고 있으나 꾸준한 연구개발을 통해 위상을 강화하고 있다.
중국은 탄소섬유 생산능력이 2016년 기준 2만톤 수준으로 추정되고 있으며, 생산량은 3500-4000톤으로 전년대비 10% 증가했으나 평균 가동률은 20%에 불과한 것으로 파악되고 있다.
그러나 약 30사의 평균값으로 거의 가동하지 않는 곳과 50% 수준으로 가동하고 있는 곳 등 다양하게 나타나고 있다.
RT(Regular Tow)는 중국 3강으로 불리는 Zhongfu Shenying Carbon Fiber, Weihai Guangwei Composites, Jiangsu Hengshen Fiber Material이 성장을 견인하고 있다.
Zhongfu Shenying Carbon Fiber는 6000톤, Weihai Guangwei Composites은 3100톤, Jiangsu Hengshen Fiber Material은 3000톤 생산체제를 구축하고 있으며 모두 생산규모 및 품질향상을 위한 투자를 적극화하고 있다.
특히, Zhongfu Shenying Carbon Fiber는 2016년 중국 탄소섬유 생산기업 가운데 최초로 흑자를 달성했으며 기술력도 뛰어난 것으로 평가되고 있다.
Toray가 생산하는 T800급 그레이드 양산을 시작한데 이어 2020년 생산능력을 1만톤으로 확대할 계획이며 Toray의 T1000급 양산을 목표로 하고 있다
중국 탄소섬유 시장은 생산기업이 난립하고 있는 가운데 3강을 중심으로 성장해 경쟁력이 없는 곳은 재편이 불가피할 것이라는 의견이 부상하고 있어 차별화 전략에 힘을 기울이고 있다.
Jilin Jinggong Carbon Fiber는 2017년 10월 중국 최초로 LT(Large Tow) 양산설비를 가동했다.
중국은 군수용 RT 생산이 주류를 이루고 있어 코스트보다 품질을 중시하는 경향이 강하지만 장기적으로는 풍력발전 블레이드, 자동차 등 산업용 수요가 증가할 것으로 예측되고 있다.
이에 따라 Jilin Jinggong Carbon Fiber는 코스트 경쟁력을 강화하기 위해 LT를 생산하기로 결정했다.
광학필름 등을 생산하고 있는 Kangde Group도 주목받고 있다.
산하 Zhong An Xin Technology가 2016년 여름 단일라인으로는 중국 최대인 1800톤 설비의 상업가동을 시작했고, 경쟁기업 및 자동차 생산기업의 기술자를 잇달아 채용하는 등 공격적으로 기술을 개발하고 있다.
복합소재 분야에서는 독일 기술 도입이 잇따르고 있다.
Kangde Group 산하 복합소재 생산기업인 Kangde Xin Composite Material은 독일 Bayern 소재 CFRP 연구개발센터를 개설했으며, Hengrui는 독일 Fraunhofer 화학기술연구원과 제휴해 Changshu에 복합소재기술센터를 설립하는 계획을 추진하고 있다.
일본은 고부가가치화로 대응
중국기업들이 적극적인 증설 및 기술 개발로 공세를 강화하고 있는 가운데 일본기업들은 뛰어난 기술력을 바탕으로 경쟁력을 확보하고 있다.
Mitsubishi Chemical은 2017년 4월 화학 관련 3사를 통합함에 따라 개별적으로 진행하던 Mitsubishi Rayon의 PAN계 탄소섬유 「Pyrofil」과 Mitsubishi Plastics의 「Dialead」 마케팅을 함께 진행할 수 있는 강점을 강조하고 있다.
탄소섬유는 PAN계가 주류를 이루고 있지만 피치(Pitch)계는 강성과 열전도성이 뛰어나 수지와 복합화함으로써 열팽창률을 거의 0 수준으로 끌어내릴 수 있는 특징이 있다.
SMC(Sheet Molding Compound)도 PAN계 뿐만 아니라 피치계를 배합함으로써 탄성률을 향상시키는 등의 효과를 기대할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
PAN과 피치 합성제품은 액정패널 수송 시 백서포트용 등 산업용으로 이미 채용되고 있다.
Mitsubishi Chemical은 PAN과 피치를 모두 생산하고 있는 강점을 바탕으로 중국시장 공략을 강화할 방침이다.
Teijin은 중국 EV 시장을 공략하기 위해 2017년 1월 인수한 자동차용 복합소재 성형기업 CSP(Continental Structural Plastics)의 기술을 적극 활용하고 있다.
2016년까지는 원사 판매가 대부분이었기 때문에 필라멘트에 주력했으나 2017년부터는 CSP의 강점을 바탕으로 자동차용으로 다양한 애플리케이션을 제안하고 있다.
또 열경화성 CFRP 대신 열가소성 수지를 사용한 CFRTP를 중심으로 자동차용 시장 공략을 강화할 계획이다.
글로벌 최대의 탄소섬유 메이저 Toray는 중국에서 라켓, 낚싯대 등 스포츠용으로 투입한 이후 산업용으로 서서히 확대해 압력용기, NGV(Natural Gas Vehicle) 탱크, 송전선 심재, 풍력발전 블레이드 등 인프라 및 에너지 관련 채용이 꾸준히 증가하고 있다.
Toray는 RT를 생산하고 있는 가운데 계열사인 Zoltek은 LT에 강점을 보유하고 있다.
Zoltek은 중국에서 Vestas 풍력발전용으로 독점공급 계약을 체결했으며 현지 풍력발전 생산기업도 블레이드 대형화 및 해상발전을 추진하고 있어 탄소섬유를 더욱 광범위하게 공급해 수요 신장에 대응할 방침이다.