자동차산업이 격변기를 맞이하고 있다.
탄소중립 대응이 가속화됨에 따라 자동차 소재 생산기업은 적극적인 니즈 흡수와 제안활동을 추진하고 있다.
전기자동차(EV)는 대용량 배터리를 탑재하기 위해 차체 경량화를 요구하고 있으며 내외장부품 역시 금속에서 플래스틱으로 대체하는 수요가 증가하고 있다. 지속가능성 트렌드에 대응하기 위한 바이오매스 소재 및 리사이클 소재 보급도 확대될 것으로 전망된다.
자동차산업이 다양한 과제를 해결하고 새로운 가치를 제공하기 위해 노력하는 가운데 소재의 역할이 더욱 중요해질 것으로 판단된다.

플래스틱, 자동차 혁신을 기회로 용도 확대
자동차산업은 CASE(커넥티드·자율주행·공유·전동화) 혁신이 다가오고 있다.
전기자동차 판매량은 유럽, 미국, 중국을 중심으로 증가해 글로벌 1000만대를 돌파한 것으로 추정된다.
일본 자동차판매협회연합회에 따르면, 이산화탄소(CO2) 배출량 감축을 위해 자동차 시장에서 전기자동차 전환을 확대함에 따라 일본에서도 2023년 1-11월 전기자동차(승용차) 판매대수가 4만대로 2022년 대비 약 8000대 증가한 것으로 나타났다. 전국 경자동차협회연합회도 경차 판매대수가 약 4만3000대로 전년동기대비 1만대 이상 늘어난 것으로 파악하고 있다. 
전기자동차로 대표되는 전동화 분야에 있어 항속거리 연장을 위해서는 대용량 배터리를 탑재해야 하기 때문에 차체 경량화는 필수적이다.
가솔린 자동차의 바디 소재도 주류였던 고강도 저합금강(HSLA) 뿐만 아니라 알루미늄(Aluminium) 채용이 증가하고 있으며, 플래스틱은 경량성과 높은 성형 자유도를 살려 내외장 부품용으로 채용 범위를 확대하고 있다.
특히, EP(엔지니어링 플래스틱)는 내열성, 내충격성, 전기특성 등 기능성을 무기로 수요가 증가할 것으로 기대된다.

EP, 차체 경량화 타고 새로운 니즈 흡수
EP는 자동차 전동화가 진행될수록 용도가 확대돼 자동차 소재로 수요가 증가할 것으로 예상된다.
CASE에 대응하는 전동자동차(xEV) 시장의 본격적인 확대에 대비해 다양한 생산기업이 소재의 특성을 살린 솔루션을 발표하고 있으며 전기특성이 우수한 PBT(Polybutylene Terephthalate)와 슈퍼 EP PPS(Polyphenylene Sulfide) 시장이 성장할 것으로 기대된다.
PBT는 본래 주력인 자동차와 전기·전자 용도가 자동차 전장화의 영향으로 구분이 없어지고 전장부품 탑재숫자가 증가함에 따라 시장이 성장할 것으로 예상되며 밀리파 레이더, 전파흡수부품, 자동차용 커넥터, ECU(전자제어유닛) 케이스 등을 조준한 기능성 그레이드가 개발되고 있다.
PPS는 고강도 물성과 치수 안정성, 난연성, 내열성 등을 겸비해 다양한 기구부품에 적용할 수 있으며 전동 액슬부품용으로 채용이 시작된 것으로 알려졌다.
일부 PC(Polycarbonate) 생산기업이 주도하는 헤드램프 단일 소재화 역시 트렌드 가운데 하나로 꼽힌다.
리사이클이 중요해지면서 폐차할 때 소재 분별의 용이성이 장래 자동차 설계의 필수적 고려 요소로 자리매김하고 있다. EP를 범용 플래스틱으로 대체하기는 어려우나 범용 플래스틱보다 물성이 우수한 EP 부품의 소재 통일이 가능하기 때문에 EP는 수요가 증가할 것으로 예상된다.
특히, 최근 렉서스(Lexus)는 ATV용 프론트 글래스에 플래스틱 그레이징 PC를 채용해 주목받고 있다.
PA(Polyamide) 6, 66는 엔진 자동차가 없어지면 흡기매니폴드 등 대형 용도가 사라지나 연료전지 자동차 수소탱크 라이너 등 신규 시장이 생겨나고 있어 자동차 산업계에서 중요한 소재로 남을 것으로 예상된다.
PA11·12 등 장선형 PA는 전기자동차 냉각 튜브 및 버스바 용도로 제안되고 있으며 방향족(Aromatics) 골격의 고내열 PA도 내전압 및 저흡수성 등을 살려 각종 부품용 채용이 증가하고 있다.

PP, 경량화·박육화 타고 수요 확대
PP(Polypropylene)는 자동차 범퍼, 계기판 등 대형 내외장 부품의 필수 소재로 자리잡고 있다.
PP는 자동차용이 전체 용도 가운데 30%를 차지하며 자동차 1대당 약 60-80킬로그램 사용된다. 앞으로 전동화에 따른 경량화 니즈와 금속 및 플래스틱을 대체재로 수요가 증가할 것으로 예상된다.
2023년 말부터 자동차용 수요가 서서히 증가하고 있으며 2024년 이후에는 회복 속도가 빨라질 것으로 기대된다.
미쓰이케미칼(Mitsui Chemicals)이 65%, 이데미츠코산(Idemitsu Kosan)이 35%의 지분을 보유한 일본 PP 메이저 프라임폴리머(Prime Polymer)는 400억엔(약 3660억원)을 투입해 2024년 11월 상업가동을 목표로 이치하라(Ichihara) 공장에 PP 설비를 신규 건설하고 있다. 
생산능력은 20만톤을 계획하고 있으며 미쓰이케미칼의 Hypol 2 공법을 채용했다.
자동차 소재 시장에서 확대되는 경량화, 박육화 니즈에 대응하는 차세대제품 생산이 목적이며 MR(Mechanical Recycle) 시의 품질 열화를 낮추는 개질제도 생산할 방침이다.
프라임폴리머는 GFPP(Glass Fiber PP) Mosdio가 플래스틱 백도어, 펜더, 후드, 루프 등에 채용됐으나 코스트를 더 낮춘 중섬유 GFPP를 개발해 자동차 엔진 주변부품을 대상으로 PBAT(Polybutylene Adipate-co-Terephthalate), PA를 대체할 계획이다.
Japan Polychem이 65%, JNC Petrochemical이 35% 출자한 JPP(Japan Polypropylene)는 자동차 도어트림용으로 채용이 증가하는 메탈로센(Metallocene)계 고용융 장력 PP 브랜드 Waymax 생산량을 2025년까지 늘릴 계획이다.
Waymax는 도어트림에 적용하면 금속부품 대비 30-40% 경량화가 가능하며 글로벌 자동차기업들의 평가가 높은 것으로 알려졌다.
GFPP 열가소성 플래스틱 Funcster 브랜드도 자동차 백도어 및 도어모듈 중량을 20-40% 줄이는 효과가 있어 채용이 증가하고 있으며, Japan Polychem은 현재 리사이클 탄소섬유를 사용한 강화 PP 개발에도 착수한 것으로 알려졌다.

열경화성수지, 경쟁력 있는 물성 앞세워 용도 확대
열경화성수지는 분자 사슬이 가교 구조를 형성하기 때문에 내열성, 강도, 전기특성 등이 우수해 자동차 투입이 증가하고 있다.
그러나 열경화 타입 외에도 경화제를 이용하는 상온경화 타입, 자외선을 이용하는 자외선경화 타입 등이 있음에도 일반적으로 열가소성 플래스틱 대비 생산 사이클이 길고 리사이클이 어렵다는 점에서 시장은 크지 않은 편이다.
다만, 열악한 사용 환경을 견딜 수 있는 물성을 지니고 있어 고온에 노출되는 금속부품의 대체 소재로 검토되고 있으며 전자부품 분야 등에서 독자적인 시장을 확립하고 있다.
페놀수지(Phenolic Resin) 메이저 스미토모베이클라이트(Sumitomo Bakelite)는 소재 레벨에서 이산화탄소 배출량 감축에 기여하는 프로젝트에 주력하고 있다. 특히, 바이오매스수지 및 리사이클 기술 제안 강화와 동시에 수요기업의 프로세스에서 에너지 절약을 이끌어 낼 수 있는 소재 제안을 강화하고 있다.
세라믹과 금속에 필적하는 치수 정밀도를 지닌 성형소재 기술을 활용한 정밀부품 소재 대체 뿐만 아니라 습동성 및 내열성을 활용한 베어링 소재 대체, 전자파 실드를 위한 도금 가공기술에 적합한 소재기술을 개발할 계획이다.
Asahi Yukizai는 주조제품의 코어로 사용하는 페놀수지계 레진 코티드샌드를 공급하고 있고, 인디아와 멕시코에서도 톱티어로 위상을 강화하고 있으며 내연기관용뿐만 아니라 전기자동차용 소재까지 개발해 공급할 계획이다.
불포화 폴리에스터 수지(UPR: Unsaturated Polyester Resin), 비닐에스터 수지 분야에서도 유리섬유와 탄소섬유를 강화재로 사용하는 SMC(Sheet Moulding Compound)는 외장 및 기구부품 등으로 추진되고 있다.
테이진(Teijin)은 G-SMC(유리섬유 강화 SMC)를 적용한 배터리 커버를 제안하고 있다.
섭씨 900-1000도 분위기에서 높은 난연성을 보유하고 있으며 금속으로는 성형이 난해한 복잡형상 심리스 대형 일체성형이 가능하고 금속 대비 10-15% 경량화 효과가 있고, 우수한 코스트 경쟁력 면에서도 기대되고 있다.
유피카(Japan U-Pica)는 우레탄 아크릴레이트계 수지 CBZ 브랜드의 시장 창출을 위해 CNT(Carbon Nano Tube) 벤처인 Carbon Fly와 협력해 CNT·탄소섬유 프리프레그를 제안하고 있다. 탄소섬유로만 구성된 소재보다 경량화 효과가 크고 수소탱크 보강용 등 다양한 분야로 적용범위를 확대할 계획이다.

탄소섬유, 우수한 물성으로 다양한 모델에서 채용 증가
일본기업들은 다양한 방법으로 탄소섬유 시장을 확대하고 있다.
PAN(Polyacrylonitrile)계 탄소섬유는 설계가 난해한 이방성 소재이나 강도가 철 대비 10배에 달함에도 중량이 4분의 1에 불과한 우수한 물성 덕분에 부품 경량화에 효과적이다.
기존에는 프리프레그를 적층해 고압 멸균기로 장시간 열과 압력을 가하는 공법이 일반적이었으나 현재는 다양한 공법이 제안되고 있으며 다른 소재와 적재적소에 조합하는 멀티 머티리얼 설계를 통해 고스펙이면서 가격이 높은 탄소섬유의 활용도를 확대하려는 시도가 추진되고 있다.
탄소섬유와 열경화성수지를 조합한 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)는 레이싱카와 초고급차용이 시장을 형성했으나 BMW가 2013년 CFRP 채용을 확대한 전기자동차 i3 생산을 시작한데 이어 도요타(Toyota Motor)가 프리우스 플러그인 하이브리드(PHV) 백도어 프레임 부품소재로 미츠비시레이온(Mitsubishi Rayon)이 생산하는 탄소섬유 SMC를 채용하고, 미국 GM(제너럴모터스)과 테이진이 세계 처음으로 CFRTP(Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic) 화물칸을 자동차 양산 모델에 적용하는 등 대량 생산 모델에 도입하는 사례가 증가하고 있다.
도레이(Toray)는 SMC와 프리프레그를 활용해 신형 자동차용 소재 사업을 확대하고 있으며 중장기적으로는 연료전지 자동차 탱크 및 전극기재용 카본 페이퍼 공급도 늘릴 계획이다.
미츠비시케미칼(Mitsubishi Chemical) 역시 이태리에 대형 SMC 공장을 건설해 고급 자동차와 전기자동차 신흥 생산기업에 대한 공급 확대를 준비하고 있으며 2023년 SMC 공장에 인접한 현지 탄소섬유 복합소재 생산기업 CPC를 완전자회사화했다.
미츠비시케미칼은 프레스 기능 등을 활용해 부품까지 공급 가능한 체제를 갖춘 것으로 평가된다.
자동차 분야에서 채용실적을 확대하기 위해서는 LCA(Life Cycle Assessment)에 대한 고려가 필수적이며 제조공정에서 에너지를 많이 사용하는 탄소섬유 생산기업은 ISCC 플러스 인증을 통한 바이오 원료 활용을 적극 추진하고 있다.
테이진, 도레이가 2023년 잇따라 ISCC 플러스 인증을 취득했고 공장단재와 폐탄소섬유 리사이클 기술 개발도 진행중인 것으로 알려져 리사이클 탄소섬유는 용도 개발과 동시에 본격적인 상용화가 기대되고 있다.
아사히카세이(Asahi Kasei)도 압력 탱크로부터 장섬유 그대로 탄소섬유를 회수하는 기술을 개발하고 있다.

바이오 플래스틱, 원료 CO2 배출량 감축효과 탁월
바이오 플래스틱은 자동차 생산과정에서 발생하는 이산화탄소 배출량 감축 효과로 주목받고 있다.
자동차를 생산할 때 배출하는 이산화탄소의 90% 이상이 소재·부품 등 원료 단계에서 발생하기 때문이다.
미츠비시케미칼그룹이 공급하는 바이오 EP Durabio도 채용이 증가하고 있다.
Durabio는 재생가능한 식물 베이스 원료 이소솔바이드(Isosorbide)를 이용해 고갈자원인 석유 소비량을 줄일 수 있으면서 식물이 성장과정에서 이산화탄소를 흡수하기 때문에 온실가스(GHG) 저감에도 기여한다.
내충격성, 내찰상성, 투명성 뿐만 아니라 내아민성도 우수해 자동차용 디스플레이 전면판 및 프론트 그릴 등 내외장 의장용 채용이 증가하고 있으며 도요타의 연료전지자동차(ECV) Mirai 리어히터 컨트롤 패널과 스즈키(Suzuki)의 SUV S-Cross 프론트 그릴 등에도 채용했다.
아사히카세이는 에어백 등에 사용하는 나일론(Nylon) PA66 원료의 바이오매스화를 추진하고 있다. 
미국 바이오 소재 스타트업 제노마티카(Genomatica) 기술을 도입해 HMD(Hexamethylenediamine)를 상업생산할 계획이며 아디핀산(Adipic Acid) 바이오화 연구에도 힘을 쏟고 있다.
도레이는 ISCC 플러스 인증을 활용해 바이오매스 비율 100%로 제안 가능한 나일론410 섬유를 개발했다.
나일론410은 피마자 베이스 세바스산(Sebacic Acid)과 석유·식물 베이스 원료로 만드는 1,4-디아미노부탄(1,4-Diaminobutane) 중합 원료칩을 조달해 자사 기술로 섬유화했으며 나일론66의 수요처이던 타이어코드, 에어백 등 산업용으로 공급할 계획이다.
아케마(Arkema)는 PA11 Rilsan으로 아시아 시장에서 자동차 부품용 신규용도 공급에 속도를 낼 계획이다. 전기자동차 냉각 튜브를 대형 비즈니스 기회로 평가하고 있으며 기존 금속튜브 및 고무호스는 물론 PA를 대체해 경량화에 기여할 수 있다는 점을 홍보할 방침이다. 

타이어·고무, 일본이 리사이클 시장 선점
타이어·고무 산업계는 리사이클 기술 개발에 주력하고 있다.
고무는 불가역적인 화학반응 가공을 거치기 때문에 CR(Chemical Recycle)이 난해하나 일본 자동차 타이어, 고무 생산기업들은 지속가능한 산업으로의 전환을 목표로 바이오매스·리사이클 베이스 원료 확보와 사용비율 확대에 주력해 MR(Mechanical Recycle), 나아가 CR 상용화까지 추진하고 있다.
브릿지스톤(Bridgestone)은 일본 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO)의 지원 사업으로 2가지 CR 프로젝트를 추진하고 있다.
첫번째는 2031년 이후 사업화를 목표로 폐타이어를 열분해해하고 에멀전화한 다음 분해유로부터 재생 나프타(Naphtha)를 생산해 화학제품으로 변환하는 에네오스(ENEOS)와의 공동 프로젝트이며, 두번째는 2030년까지 열분해유로부터 직접 이소프렌(Isoprene)을 선택적으로 생산하는 프로세스를 확립하는 프로젝트로 에네오스 뿐만 아니라 도호쿠(Tohoku)대학, 일본 산업기술종합연구소, JGC를 포함해 진행할 계획이다.
스미토모케미칼(Sumitomo Chemical) 그룹은 스미토모리코(Sumitomo Riko), 스미토모고무(Sumitomo Rubber), 스미토모전기(Sumitomo Electric)가 란자테크(LanzaTech)와 공동으로 2030회계연도(2030년 4월-2031년 3월) 상반기를 목표로 CR 기술 상용화를 추진하고 있다.
고무와 플래스틱 폐기물을 가스화해 일산화탄소(CO)와 수소(H2)를 추출하고 미생물 대사를 이용해 이소프렌 등 유용한 화학물질을 생산하는 프로젝트이며 고무 산업계와 지방자치단체 등 참여 범위를 확대해 폐기물 확보량을 늘리는 방안도 검토하고 있다.
MR 분야에서는 도요다고세이(Toyoda Gosei)가 고품질 재생고무 재생 기술을 개발하고 있다.
자동차 도어트림용 웨더스트립 교체 시에 발생하는 고무 폐기물을 대상으로 고무와 유황화합물의 분자결합을 해체하는 독자적인 탈황재생기술을 이용해 가황 전 상태로 되돌리는 프로젝트로 2021년 시즈오카현(Shizuoka) 모리마치(Morimachi) 공장에서 가동을 시작했고 2024년 3월까지 증설을 완료해 2라인 체제를 갖추었다.
뿐만 아니라 브릿지스톤은 새로운 천연고무 원료로 성장이 빠르고 물을 적게 소모하는 구아율(Guayule) 상용화를 추진하고 있으며, Toyo Tire가 이산화탄소로부터 고효율로 부타디엔(Butadiene)을 생성하는 촉매를 개발하는 등 지속가능한 타이어·고무산업을 추구하는 움직임이 가속화하고 있다. 

도요타, EV에 알루미늄 합급 캐스팅 바디 채용
알루미늄(Aluminium)은 경량화에 기여하며 전기자동차 보급을 뒤따라 시장이 확대되고 있다.
일본은 자동차 생산이 회복함에 따라 알루미늄 소재 채용이 증가하면서 압연제품 시장이 10%대 성장을 계속하고 있다. 특히, 2023년 4월-9월 시장규모는 판류가 9만9979톤으로 19.4%, 압출류가 6만7115톤으로 18.6% 급성장한 것으로 나타났다.
도요타는 2026년 이후 공급할 예정인 차세대 전기자동차 프론트·리어 부품을 알루미늄 합금으로 일체성형한 기가 캐스팅 바디를 채용할 계획이다.
기가 캐스팅 바디는 부품수와 작업량 감축이 가능하고 체결부가 감소해 강성이 커지기 때문에 조작성 향상에 기여할 수 있다.
장래에는 비열처리 리사이클 알루미늄 합금을 사용할 방침이며 현재 알루미늄 소재 생산기업과 개발을 진행하고 있다. 생산면에서도 이산화탄소 배출량 감축이 가능할 것으로 기대된다.
UACJ는 북미 EV용 알루미늄 소재 사업장에 자동용접 라인을 도입해 수주량 확대에 대응할 방침이다.
UACJ그룹의 UWH(UACJ Automotive Whitehall Industries)는 북미 전기자동차 특화 생산기업 및 일본계 OEM(주문자 상표 부착 생산)에게 범퍼 등 알루미늄 경량부품을 공급하고 있으며 미국 러딩턴(Ludington)·플러그스태프(Flagstaff) 공장에 알루미늄 부품 생산자동화가 가능한 자동용접 라인을 도입했다.
UACJ는 앞으로 멕시코 사업장에도 적용해 전기자동차 보급이 급증하는 북미시장에 대응할 방침이다.
Nippon Light Metal은 자동차 부품 사업을 통합한 신설 법인 Nikkeikin ALMO를 설립했고 글로벌로 사업을 확대해 2030년대 초반까지 매출 1000억엔을 달성할 계획이다. 일본 5개 공장과 중국 쑤저우(Suzhou)·선전(Shenzhen), 타이 촌부리(Chonburi), 미국 조지아 사업장에서 알루미늄 열교환기 및 서스펜션 부품 등을 생산한다.
Nikkeikin ALMO는 그룹 최초 마켓 횡단부문으로 개발부터 생산, 운송까지 일원화해 그룹 전체의 성장 견인차 역할을 할 것으로 기대되고 있다.

페인트, 친환경 타고 분체·수성 타입 확대
최근 친환경을 표방한 VOCs(휘발성 유기화합물) 감축형 분체·수성 페인트가 이목을 끌고 있다.
자동차 페인트 시장에서도 수성제품 수요가 증가하고 있으며 페인트 생산기업들은 성능 경쟁에 들어갔다. 순수 전기자동차(BEV)화 등 신기술이 확대됨에 따라 페인트도 혁신을 요구받고 있기 때문이다.
분체 페인트는 용제가 필요하지 않아 VOCs 감축에 기여하는 특징 덕분에 예전부터 주목받았으나 고온에서 열처리로 건조하기 때문에 이산화탄소 배출량이 크다는 한계가 있어 최근 저온 열건조 기술 및 미립자 페인트로 이산화탄소 문제를 해결하는 방안이 추진되고 있다.
수성 페인트도 시장이 확대되고 있다.
간사이페인트(Kansai Paint), 일본페인트(Nippon Paint), Isamu Paint, 미국 액솔타(Axalta Coating Systems)는 프라이머, 서페이서부터 클리어코트까지 올 수성 자동차 보수용 페인트 시스템을 공급하고 있고 2023년에는 간사이페인트가 시스템을 버전업하는 등 기능성 개선 경쟁을 거치면서 수성 페인트도 용제급 속건성과 작업성이 요구되는 단계에 접어든 것으로 평가된다.
일본 페인트 생산기업은 2023년 내수 자동차 생산대수 회복세와 인디아 영업 개선에도 불구하고 중국 시장에서는 급격한 BEV 보급 확대로 고전을 면치 못해 차세대 규격 대응과 글로벌 신흥기업 채용을 확보하기 위한 노력을 계속하고 있다.
자동운전 시장에서는 Nippon Paint Industrial Coatings가 도로에 적용하면 센서를 인식해 자동운전을 지원하는 페인트의 실증 실험을 진행하고 있는 것으로 알려졌다.
앞으로 최종사용자에게 친근하고 부드러운 인상을 주는 컬러가 유행할 것으로 예상되며 글로벌 시장에서는 매트컬러 트렌드가 완전히 정착한 것으로 평가된다. (윤우성 선임기자: yys@chemlocus.com)