[신성장상품] 탄소섬유가 뜰 수밖에 없는 이유

- 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운 탄소섬유 시장의 확대 예상–

- 에어버스, 보잉 등은 기체 중량의 50%를 탄소섬유 복합재료를 사용 예정 –

□ 토레이, 에어버스에 탄소섬유 기체재료 납품

 ○ 일본 토레이(Toray)사는 유럽항공기 최대업체인 에어버스(Air Bus)사에 차세대 경량화 소재인 탄소섬유를 원료로 한 기체재료를 2011년부터 2025년까지 15년간 납입할 것을 발표.

 ○ 2012년 모델부터 채용 시 누계 수주액은 2000억~3000억 엔으로 예상됨.

에어버스 A350XWB와 보잉787

자료원 : 에어버스, 보잉 홈페이지

 ○ 에어버스는 차기 주력 기종인 A350XWB의 연비향상을 위해 주 날개와 동체의 대부분을 탄소섬유 복합재료를 사용할 계획(기체 중량의 50%에 해당하는 약 35톤을 사용할 예정이며, 이는 종래의 10%에 비해 비약적인 양적 증가를 나타냄.)

 ○ 탄소섬유 복합재료는 강도가 높지만 중량은 철의 거의 절반 정도이고, 알루미늄의 70% 정도임

 ○ 미국 보잉사도 787기에 에어버스와 같은 수준의 복합재료를 사용할 계획(토레이는 장기공급계약을 통해 누계수주액 60억 달러 확보)

□ 탄소섬유

 ○ 탄소섬유는 거의 탄소만으로 이뤄진 섬유로 일본에서 기초기술을 개발한 첨단소재임.

 ○ 특수한 아크릴 섬유를 고온에서 구워 제조하며, 제조법에 따라서 PAN(폴리아크릴로니트릴)계와 피치계, 레이온계 등으로 나누어짐. (항공기의 구조재로 사용되는 것은 PAN계의 제품임.)

탄소섬유 절단면 사진

자료원 : 탄소섬유협회

 ○ 실 상태로 중량은 철의 1/4에 불과하며, 강도(자르기 힘든 정도)는 무려 철의 10배에 달함.

 ○ 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP)는 철이나 유리섬유 강화플라스틱(GFRP)와 비교해서 강도나 탄성율이 뛰어나며 "가볍고 강하다"는 뛰어난 기계적 특성이 있음.

탄소섬유의 기계적 특성

자료원 : 탄소섬유협회

 ○ 탄소섬유는 통상 수지, 세라믹스, 금속 등을 모재로 하는 복합재료의 강화 및 기능성을 부여하는 재료로써 주로 사용됨.

 ○ 우수한 기계적 성능을 보유한 복합재료는 저밀도, 저열팽창성, 내열성, 화학적안정성, 자기 윤활성 등의 특징을 가짐으로써 더 폭넓은 용도로 사용 가능함.

□ 항공기용 탄소섬유 시장

 ○ 현재 토레이, 미쓰비시레이온, 토호테낙스의 일본의 3개 사가 세계 시장의 70%를 점유함.(토레이는 그 중 34%로 최대임.)

탄소섬유의 세계 수요

자료원 : 토레이 추계치

 ○ 토레이 추정치에 따르면 건축자재, 스포츠용품 향의 제품을 중심으로 2007년까지 증가세를 유지했으나 미국발 리먼 쇼크로 인한 영향으로 2009년 2만3000톤의 수요 규모를 보임.

탄소섬유의 항공기향 점유율

주 : 2009년, 토레이 추정치, PAN계 제품

자료원 : 일본 경제신문

 ○ 항공기에 한정할 경우 토레이는 60% 이상의 점유율을 차지하며 최근 중국업체도 진입하나 기초기술과 노하우의 열세로 큰 기술격차를 보임.

□ 시사점

 ○ 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운 탄소섬유와 그 복합재료는 항공기, 차량 등의 연비향상을 위한 경량화 소재로 주목을 받아 왔음.

 ○ 최근 지구온난화 대책, 친환경정책 등의 순풍효과로 알루미늄이나 철을 대신하는 소재로 보급이 늘어날 전망

 ○ 지난 4월 벤츠와 토레이의 자동차용 카본섬유 부품의 공동개발 발표나 글로벌 항공기 메이커의 경량화 탄소섬유 도입 발표 등은 앞으로 관련 시장의 급속한 확대를 예시함.

 ○ 탄소섬유를 포함한 경량화 신소재 관련 업체는 점점 그 범위를 확대해 가는 자동차, 항공기 부품 시장에 주목해 가격경쟁력을 바탕으로 한 기초·응용기술로 신시장 개척에 적극 힘을 쏟아야 할 적기로 보임.

자료원 : 일본 경제 신문, 탄소섬유협회, 인터넷 등 / [자료출처 : 코트라]