
도레이, 블레이드 대형화로 수요 급증 … 수소탱크용 수요 기대
도레이(Toray)가 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 사업을 고도화하면서 수익성 회복을 도모하고 있다.
풍력발전 시장이 급성장하며 코스트 경쟁력이 무기인 라지토우(Large Tow)만으로는 대응이 어려워 레귤러토우(Legular Tow) 수요가 함께 증가하고 있고, 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 확산으로 침체됐던 항공기용 수요까지 되살아나고 있기 때문이다. 전기자동차(EV) 모터 주변 용도나 메탄(Methane)용 가스탱크를 포함한 신규 용도도 창출되고 있다.
CFRP는 가벼우면서 강한 복합소재로 환경보호 트렌드를 타고 수요가 증가하고 있다. 특히, 풍력발전용은 블레이드 크기가 대형화되고 있을 뿐만 아니라 재생에너지 발전이 부상하면서 수요가 폭증하고 있다.
중국기업들이 탄소섬유 생산능력을 확대하며 도레이를 추격하고 있으나 매트릭스 수지를 조합해 고기능성을 실현한 도레이 기술을 따라잡을 수준은 아니어서 차별화가 가능할 것으로 판단하고 있다.
도레이는 과거에 주력 용도인 항공 분야에 집중했으나 최근에는 항공, 풍력발전 뿐만 아니라 우라늄 농축, 우주용 로켓, 개인 이동형 비행장치 분야에서도 CFRP 수요가 가파르게 증가함에 따라 용도 다양화 전략을 강화하고 있다. 수소탱크 역시 소재 신뢰성이 중요하다고 판단하고 경제성을 고려해 최적화된 공급체제를 구축할 방침이다.
도레이는 원료가격 강세에 따라 CFRP 공급가격을 인상함으로써 2022년 매출 목표를 초과 달성한 것으로 알려졌다.
풍력발전기용으로 투입하는 라지토우를 풀가동하고 있고 레귤러토우도 천연가스 관련 수요와 미국의 메탄 회수 연료화를 위한 탱크용 수요가 급증하고 있어 가동률을 높이고 있다.
레귤러토우는 수소 관련 수요도 증가하고 있다.
승용차용 수소탱크에 투입되는 레귤러토우 수요는 1대당 50kg이며 상용차는 100kg 이상이어서 수소자동차 보급이 본격화되는 2025-2030년에는 수요가 폭증할 것으로 기대하고 있다.
수소자동차 보급과 동시에 항공기 수요가 성장궤도에 진입하고 UAM(도심형 항공 모빌리티) 시장이 형성되면서 전반적으로 수요 폭증을 예상하고 최근 인플레이션으로 건설자재 부족이 심화됨에 따라 신규 공장을 건설하는 대신 기존 공장을 증설함으로써 2025년까지 수요 증가에 대응할 계획이다.
수소 관련 용도에서는 카본 페이퍼와 GDL(전극기재) 생산체제를 강화하고 있다.
현재 일본, 한국 공장을 가동하고 있으나 미국‧유럽 수요가 증가함에 따라 현지에서 생산하는 방안을 검토하고 있다.
산업계 전반적으로 환경보호를 위한 리사이클 확대가 요구되고 있으나 CFRP는 피로특성이 우수해 몇 번이든 재사용할 수 있다는 점을 강조하며 친환경 수요 확보에 박차를 가하고 있다.
도레이는 최근 20년간 소재 고도화를 통해 기존 소재와 동등한 강성을 유지하면서도 약 40% 경량화에 성공해 노트북용 수요 확보에 총력을 기울이고 있다.
특히, 최근에는 발포 소재 등을 활용해 CFRP 구성을 개량함으로써 CFRP 자체를 발포시키는 독자적인 기술을 개발해 높은 공극률을 유지하면서도 뛰어난 강성과 경량성까지 실현했다.
CFRP 사출성형 케이스는 무게가 160g인 반면, 탄소섬유의 고강도‧고강성 특성을 최대한으로 활용할 수 있는 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 프레임과 하이브리드 성형으로 제조한 노트북 케이스는 130g이고 초경량 풀카본 샌드위치 케이스 모델은 100g에 불과한 것으로 알려졌다.
도레이는 2016년 열가소성 수지를 매트릭스로 성형공정에서 발포 상태를 유지함으로써 표면에 고탄성 탄소섬유 시트, 내부에는 그물 형태로 부풀어 오른 3차원 구조 형성에 성공한 바 있다.
CFRP는 강성을 유지하기 위해 발포체나 허니컴 구조체를 코어층에 배치하는 것이 일반적이나 도레이는 독자 개발 신기술을 적용해 100% 카본 소재를 성형한 후 추가 공정 없이 고기능 성형에 성공한 것으로 알려졌다.
도레이는 27년간 레노버(Lenovo) 노트북에 M 시리즈 등 고탄성 탄소섬유 뿐만 아니라 탄소섬유 토우가 1K에 불과한 미세 그레이드도 공급하고 있다. 레귤러토우 범용타입은 12K, 24K가 주류이며 미세 그레이드도 3K, 6K 정도여서 1K는 극미세 그레이드로 평가되고 있다.
최근에는 지속가능성 향상을 위해 레노버와 리사이클 탄소섬유 활용 프로젝트를 추진하고 있다. (K)