요약

  • 탄소섬유의 시장 규모는 Q베이스  2022년에는 117,000 톤 규모
  • 미국, 일본, 독일, 중국, 대만, 벨기에, 한국 정도에서만 생산 가능
  • 절반 가까운 48%는 일본 회사들이 차지, 그 뒤를 미국(10.9%)과 중국(9.9%), 독일(9.4%) 등이 차지
  • 일본의 Toray 사는 2018년 기준 세계 탄소섬유 시장 점유율이 30.4%
  • 국내 탄소섬유 생산용량은 6,700톤이며, 실제 생산량은 생산량 5,665 톤으로 조사
  • 아직은 기술력이 미흡해 상용제품인 스포츠·레저 시장을 공략
  • 주요 전방 시장으로는 '22년 기준 자동차 22%, 에너지 18%, 항공·방산 15%가 상위 top3 차지
  • 에너지 분야에서는 풍력 발전용 블레이드 시장이 탄소섬유 주요 시장으로 부상 중. 발전 효율을 상승을 위한 무거운 철제 블레이드-> 복합소재로 대체. 풍력 시장이 육상풍력에서 해상풍력으로 이동하면서 기존 유리섬유의 흡습성 문제로 인해 탄소섬유 수요량이 지속적으로 증가할 것으로 예상되기 때문
  • 세계 탄소섬유 시장에서 중량 기준 약 15%를 차지하고 있는 우주·항공 분야는 금액 기준으로는 약 60%의 높은 점유율. 이는 우주·항공 분야 탄소섬유 시장의 고부가가치적 특성을 보여주는 증거
  • 천연가스 및 연료전지 자동차의 연료 탱크에 탄소섬유가 본격적으로 사용되기 시작하면, 압축용기용 탄소섬유 수요량이 큰 폭으로 성장할 것으로 예상

 

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#탄소섬유 란 탄소 원소의 질량 함유율이 90% 이상으로 구성된 직경 5-15 μm의 섬유상의 탄소 재료로 유기물질의 열분해를 통하여 제조됩니다.

1880년 T. A. Edison이 대나무 섬유를 탄소화하여 백열전구의 필라멘트로 사용하면서 처음 알려졌는데요. 1964년 Union Carbide 사가 인장강도와 탄성률이 각각 1.25 GPa과 170 GPa인 Rayon 기반 탄소섬유를 상업화하는데 성공했으며, 이후 일본, 영국, 미국을 중심으로 연구 개발이 진행되었습니다. 현재에는 많은 나라들이 고품질 탄소섬유 개발을 위해 노력하고 있습니다.

탄소섬유는 ▲저밀도 ▲고탄성 ▲고강도 ▲낮은 열팽창계수 ▲높은 전기전도 등의 특성을 갖고 있으며, ▲부식 및 피로, 마모에 강하고 ▲화학적 안정성, 크리프 저항성 등이 뛰어난 고기능성 섬유입니다. 덕분에 항공·우주, 방산, 스포츠·레저 산업으로부터 토목·건축, 자동차 산업에 이르기까지 광범위한 산업에 폭넓게 사용됩니다. 나아가 #에너지절감  #온실가스 저감 등 신재생 에너지 분야, 전자기기 및 운송 수단의 경량화 등으로 향후 폭발적인 성장이 예상되며, 기존의 철이나 알루미늄 등 금속 소재를 대체하는 범용 재료로서 널리 쓰일 것입니다.

이에 오늘은 미래 성장 가능성이 큰 #고부가가치 산업인 탄소섬유 #소재산업 과 관련해 세계 시장 동향과 연구 개발 방향을 짚어보겠습니다.

탄소섬유 시장 전망

 

세계 탄소섬유 시장은 연평균 11% 이상의 높은 #성장률 로 증가하고 있으며, 오는 2022년에는 117,000 톤에 달할 것으로 전망*됩니다. 2019년 약 4.7 Bil.$ (5조 6천억 원) 규모였던 탄소섬유 시장은 2024년 약 7.8 Bil.$ (9조 3천억 원)로 성장할 것으로 예상됩니다.

*시장조사업체인 Carbon Composites 전망치

2016년 기준 탄소섬유의 분야별 수요 시장 규모는 #자동차 가 18.8%로 가장 높은 비율을 차지하고 있으며, 그 뒤로 #에너지 17.7%, 항공·방산 14.3%, 스포츠·레저 11.1%를 차지하고 있습니다. 2022년에는 자동차 22%, 에너지 18%, 항공·방산 15%로 여전히 가장 높은 비율을 차지할 것으로 전망되는 가운데 압력용기 시장이 빠르게 성장해 약 10% 이상의 비중을 차지할 것으로 예상됩니다. 그리고 에너지 효율 향상 및 이산화탄소 배출 저감을 위한 자동차 경량화 수단*으로 탄소섬유가 본격 사용되면, 시장이 큰 전환점을 맞이해 그 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 예상됩니다. 참고로 현재 자동차용 탄소섬유의 경우 SGL, Toray , Toho Tenax , Cytec 등의 독일·일본·미국 기업들이 시장을 선도하고 있습니다.

*자동차 내연기관 개선을 통한 연비 개선이 한계에 다다르면서 연비 효율의 방향이 경량화로 재편되고 있는데, 중형차(1,375kg 기준) 대상으로 탄소섬유 적용 시, 차체와 전장부품의 20% 수준까지 대체할 수 있고, 중량은 30% 절감이 예상되면서 자동차에 대한 탄소섬유 적용이 더욱 가속화될 전망임

에너지 분야에서는 풍력 발전용 블레이드 시장이 탄소섬유 주요 시장으로 부상하고 있습니다. 발전 효율을 높이기 위해 무거운 철제 블레이드가 복합소재로 대체되고 있음과 동시에 풍력 시장이 육상풍력에서 해상풍력으로 이동하면서 기존 유리섬유의 흡습성 문제로 인해 탄소섬유 수요량이 지속적으로 증가할 것으로 예상되기 때문입니다. 블룸버그에 따르면, 글로벌 해상풍력 시장은 2017년부터 2030년까지 연평균 16%로 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다.

세계 탄소섬유 시장에서 중량 기준 약 15%를 차지하고 있는 우주·항공 분야는 금액 기준으로는 약 60%의 높은 점유율을 보여줍니다. 이는 우주·항공 분야 탄소섬유 시장의 고부가가치적 특성을 보여주는 증거인데요. 특히 항공 분야는 연비 효율을 높이기 위해 인해 보잉 787, 에어버스 A350 등 민간 항공기에 적극적으로 탄소섬유를 도입하고 있고, 향후 그 적용 비율은 계속 증가할 것입니다.

마지막으로 지구 환경 측면에서 기존의 가솔린이 아닌 천연가스나 연료전지를 자동차 산업에 이용하려는 정책들이 발표되고 있습니다. 이런 천연가스 및 연료전지 자동차의 연료 탱크에 탄소섬유가 본격적으로 사용되기 시작하면, 압축용기용 탄소섬유 수요량이 큰 폭으로 성장할 것으로 예상됩니다.

탄소섬유 글로벌 및 국내 시장 현황 및 전망

현재 일반 탄소섬유 제조가 가능한 기업의 국적은 미국, 일본, 독일, 중국, 대만, 벨기에, 한국 정도이며 실질적으로 일본 기업을 중심으로 생산되고 있는 상황입니다. 세계 탄소섬유 시장의 절반 가까운 48%는 일본 회사들이 차지하고 있으며, 그 뒤를 미국(10.9%)과 중국(9.9%), 독일(9.4%) 등이 차지하고 있습니다. 특히 일본의 Toray 사는 2018년 기준 세계 탄소섬유 시장 점유율이 30.4%에 달할 정도로 큰 회사로 우주·항공, 자동차, 압축 용기, 스포츠·레저 산업용 탄소섬유를 생산하고 있습니다. 해당 기업은 탄소섬유 및 복합소재 요소 기술을 모두 확보하고 있답니다. 그리고 중국도 탄소 클러스터 조성, 세제혜택 제공 등의 국가의 장기적인 정책 지원을 받으며 그 규모를 빠르게 확장하고 있습니다. 아직은 기술력이 미흡해 상용제품인 스포츠·레저 시장을 공략하는데 기치고 있지만, 자국 내 수요의 50% 넘는 자급률을 보이고 있는 것을 보면, 양적으로는 결코 적지 않습니다.

국내에서는 태광산업이 2012년 최초로 1,500 톤 규모로 탄소섬유 사업에 진출했으나, 사업이 저조해 2015년에 생산을 중단했습니다. 그리고 일본 Toray의 자회사 도레이첨단소재(구 도레이새한)이 2013년 2,200 톤 규모로 생산을 시작했으며, 2014년 추가로 2,500 톤을 증설했습니다. 또 효성(효성 첨단소재)도 2013년 2,000 톤의 규모로 상업 생산을 시작해, 2017년 기준으로 국내 탄소섬유 생산용량은 6,700톤이며, 실제 생산량은 생산량 5,665 톤으로 조사됩니다. 이 중 국내 수요량은 3,460 톤이며, 국내에서 사용되고 있는 탄소섬유의 대부분 스포츠·레저, 산업 및 건축용으로 이용되고 있습니다.

*탄소섬유 사업에 적극적인 행보를 보이는 효성은 전라북도 전주시와 함께 탄소 클러스터 조성에 적극적으로 참여하고 있고, 지난 정부의 창조혁신센터에 참여해 탄소섬유관련 스타트업 발굴을 위한 기술 및 재정 지원에 적극 참여 중임. 참고로 효성은 2011 년 탄소섬유 개발에 성공하였으며, 2013 년 말에 고성능, 탄소섬유 “탄섬(TANSOME )"을 선보였음.

미래 첨단소재로 여겨지는 탄소섬유 산업임에도 불구하고 국내 탄소섬유 산업과 시장 활성화가 기대치 대비 늦어지는 요인은 높은 가격, 저가 제조기술의 미흡, 선진국의 높은 기술 진입 장벽, 글로벌 리딩 기업의 부재 및 생태계 조성 미흡 때문입니다. 특히 미국, 일본, 유럽 등의 탄소섬유 주요 수요국은 중고급 탄소섬유 제품을 주로 소비하는데, 기술력과 브랜드파워가 약한 국내 기업체들은 중저가 제품을 주로 생산하고 있습니다. 그리고 그나마도, 최근 중국 업체들한테 빼앗기고 있는 상태죠.

탄소섬유 시장경쟁력 확보를 위해서는?

탄소섬유의 경우 노하우성이 매우 높은 산업이며, 대규모 투자와 지속적인 R&D 비용이 요구되기 때문에 대기업군에서 주로 사업을 수행합니다. 또 일반적으로 방공·방산, 자동차, 스포츠·레저 등의 고부가가치 제품에 적용되기 때문에 글로벌 메이저 업체의 브랜드 가치를 중요시하는 경향이 있죠. 따라서 우리나라가 탄소섬유 강국이 되기 위해서는 R&D 강화를 통해 탄소섬유의 3대 수요 시장인 우주·항공, 자동차, 에너지 분야로의 제품 확대가 꼭 필요합니다. 그리고 이를 위해서는 ▲품질 안정성과 이를 뒷받침할 수 있는 탄소섬유 소재 물성의 Database 구축 ▲자동차와 에너지(풍력 블레이드)용 저가 탄소섬유 소재 개발 ▲고부가가치의 우주·항공 분야로의 진출을 위한 고성능 탄소섬유 소재 개발이 요구됩니다. 또한 정부 중심의 일관된 정책지원도 필요합니다.

미래에는 지금보다 더, 훨씬 더 중요해질 중요 소재 탄소섬유. 지금부터라도 차근차근 준비해 나갔으면 좋겠습니다.

市場分析

市場規模

  • 2018年度から2022年度にかけての5年間は、年平均約3.0%増で成長すると予測される。既存長期収載品の生産量は減少が見込まれるが、新たに特許切れとなる長期収載品の登場、ジェネリック市場の伸長などにより引き続き安定的な推移が見込まれる。さらに、新薬系企業の工場売却とそれに伴う委託への移行が予想以上に進展した場合には、予測数字を上回る成長を遂げる可能性もある。

市場シェア

市場KBF

  • アウトソーシングの対象としている製剤を大別すると、①生産量が少ない製剤、②新たな設備投資が必要な製剤、③需要の増減が激しい製剤、④特殊な技術が必要な製剤、などで、基本的には自社で製造するメリットが少ないもの、もしくは新規の投資を含めコスト負担が大きいものである。
  • 品質保証体制の構築、品質管理体制の強化
  • 調達から配送に至るまでのシームレスな総合受託サービスの構築
  • 技術力強化による専門性の向上

https://www.jba.or.jp/web_file/d2a40ffe2d4a670c08537eb06c469564b0311165.pdf

有望市場

  • 新薬、長期収載品、ジェネリック、OTC(医者の処方箋なしでもらえる薬)市場の成長が見込まれる 

  - 新薬系企業の参入も含め市場拡大しているジェネリック

  - バイオ医薬品については、今後の市場拡大が期待されるが、低分子化学合成医薬品とは異なり、とくに原薬製造に関しては製造設備の建設に多額な費用が必要とされる他、製造技術などの高度なノウハウが求められる➡高い参入障壁のため市場参入には限界がありそう

現状の問題点と課題

  • 設備投資負担の増加である。案件数の増加や大型化は受託企業にとっては望ましいことではあるが、安定供給を継続するためには相応の設備が必要となる
  • 厳しい品質基準を実現するためのバリデーション対応、技術移転への対応、製剤開発やOEM対応、将来的に増加が見込まれる高薬理活性製品への対応など、技術力および人員の増強も必要とされる。
  • 市場拡大を受けて新規参入が増加するなど、受託企業間の受注競争は激化

市場阻害要因

市場阻害要因としては、以下の点が挙げられる。

  • 価格競争

市場規模は大きいものの参入企業も多く、競争の激しい内服固形剤による価格競争の進展

  • 国内製薬企業の新薬上市:

国内製薬企業における新薬上市は限定的と見込まれる。新薬製造に伴う既存製品の外部委託移行への機会の減少。

  • ジェネリックの薬価算定の変更:

2016 年度から新規収載後発品の薬価算定が先発品薬価の5掛(内用薬については収載希望品目が 10品目超の場合には5掛け)算定となったことで、ジェネリックへの参入企業数および共同開発の抑制が懸念。

  • 長期収載品の売上減少: (既に特許が切れている、もしくは再審査期間が終了しており、同じ効能・効果を持つ後発医薬品(ジェネリック医薬品)が発売されている薬のこと)
    長期収載品の売上減少が予測され、収益性が低下した長期収載品の外部委託促進が見込まれる一方、自社工場については一定の稼働率が必要とされるため、外部委託が停滞する可能性がある。
  • 東南アジア工場との競合:

コスト競争力に勝る東南アジア工場との競合が見込まれる。日系企業の東南アジア工場が増加し、東南アジア工場への委託が進展した場合、国内市場の成長にも影響を及ぼす可能性がある。

  • 大型新薬の特許切れ一巡:

2017~2018年に大型新薬の特許切れが一巡したことで、有望ジェネリックの新製品上市が減少。これにより、ジェネリック市場の成長率にも一定の影響を及ぼす可能性があり、ジェネリックの共同開発に伴う製造受託の伸び悩みが予測される。

  • バイオ医薬品の開発、上市の進展:

製薬企業の研究開発は低分子医薬品が中心であるが、バイオ医薬品の開発、上市が進展しており、将来的な受託候補品目となる低分子医薬品の新薬上市数が減少する。また、バイオ医薬品は受託可能な企業が限定していることや、国内企業よりも外資系企業が先行しているため、現状ではバイオ医薬品の増加が受託市場の成長に結びつく可能性が低い。

企業別成長戦略

  • 主に、製品のラインアップ増加・顧客増加

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