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탄소섬유 국내외 기술 및 시장동향과 업계현황보고서
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탄소섬유 국내외 기술 및 시장동향과 업계현황보고서

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  • 비피기술거래
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  • 2017-03-17 출간
  • |
  • 160페이지
  • |
  • 209 X 296 X 22 mm /1097g
  • |
  • ISBN 9791187327813
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출판사서평




서론

국토교통부는 2014년 12월 전주시를 지역특화산단으로 지정하여 2020년까지 탄소관련 기업과 연구소가 들어가는 탄소직접화 단지를 조성하겠다고 밝혔다.
또한 전북도가 "탄소 소재부품 4.0"프로젝트를 대선공약으로 추진해 대한민국의 미래산업을 육성키로 했다. 연구개발특구의 R&D 기능과 새만금의 실증단지 기능을 연계해 자동차, 비행기, 헬스케어 탄소 소재부품을 활용한 맞춤형 스마트 생산의 메카가 되겠다고 밝혔다.
"탄소 소재부품 4.0"는 ‘인터스트리 4.0’에서 착안한 용어로 상용차, 부품소재 등의 기존 제조업과 탄소산업과의 융합화, 고부가가치화로 4차 산업혁명을 주도해 보자는 전라북도의 의지를 담아 표현한 것이다.
인더스트리 4.0는 2011년 독일 정부가 생산공정 디지털화와 스마트 공장 도입 등 제조업 혁신을 위해 도입한 정책. 4차 산업혁명을 불러올 것이란 의미에서 붙여졌다.

전라북도가 "탄소 소재부품 4.0"프로젝트를 2020 전북발전 구상 과제로 발굴하게 된 것은 국가적 필요성과 전라북도의 정책여건이 맞아 떨어졌기 때문이다.
정부는 기존 주력 제조업의 부가가치 창출력 부족과 수출 경쟁력 하락으로 저성장시대에 접어들면서 제조업의 첨단화 및 고부가 산업구조 개편을 골자로 하는 4차 산업혁명에 대응하는 종합대책과 후속조치를 발표했다.
또한, 글로벌 시장에서 소재 분야의 경쟁력을 갖춘 국가가 제조업에서 주도권을 확보하게 되면서 소재 산업에 대한 국가적 투자 및 진흥계획에 대한 12대 신산업 육성계획도 밝힌 바 있다.

산업통상자원부의 12대 신산업 중 하나로 첨단 신소재 산업(탄소섬유)이 포함돼 있으며, 전기·자율차, 항공·드론, 바이오 헬스 등도 "탄소 부품소재 4.0"프로젝트에 포함돼 있어 향후 미래시장을 선도 할 수 있는 분야로 주목 받고 있다.
우리나라의 탄소섬유를 선도하고 있는 기업인 효성은 창립 50년 만에 사상 처음으로 영업이익 1조원을 돌파하면서 지지부진했던 전북탄소산업 도약에 호재로 작용할 것이라는 기대가 커지고 있다. 또한 탄소섬유, 폴리케톤 등의 핵심 신성장동력 사업을 집중 육성하여 사업 포트폴리오 안정화에 적극 나서 글로벌 기업으로 도약해나가겠다는 방침을 밝혔다. 지난해 글로벌 타이어 시장은 견조한 성장세를 보이며 올해는 2016년 공급승인이 완료된 아시아 로컬 고객을 대상으로 판매를 확대하고 차별화된 제품과 서비스를 지속적으로 공급할 계획이다.

이번 보고서에서는 탄소섬유의 개요와 응용분야, 탄소섬유 산업과 시장동향을 분석하였다. 탄소섬유는 세계 시장의 절반 이상을 일본 도레이가 선점하고 있으며 진입장벽이 높아 인수합병으로 성장할 수 없는 상황이다. 영업력을 강화해 시장 점유율을 확대해 나가야 할 것이다.


목차


<제목 차례>

Ⅰ. 서론 1

Ⅱ. 탄소섬유란 4
1. 탄소재료와 탄소섬유 4
1) 정의 4
2) 형태 6
2. 탄소섬유의 분류 10
1) 탄소화온도에 의한 분류 10
2) 원료에 의한 분류 11
3) 탄소섬유의 관용적 분류 11
3. 탄소섬유의 특성 13
1) 구조 13
2) 화학조성 14
3) 수분 15
4) 내약품성 15
5) 기계적 특성 16
6) 열적 특성 17
7) 전기적 특성 18
4. 탄소섬유의 응용분야 20

Ⅲ. 탄소섬유의 제조 공정 26
1. PAN계 탄소섬유 38
2. Pitch계 탄소섬유 40
3. 레이온계 탄소섬유 41

Ⅳ. 탄소섬유 기술동향 및 연구현황 43
1. 기술동향 47
1) PAN계 탄소섬유 48
2) Pitch계 탄소섬유 50
3) 탄소섬유 성형공정기술 개발동향 51
2. 특허출원현황 62
3. 탄소섬유 연구진 75
1) 한국과학기술연구원(KIST) 탄소융합소재연구센터 75
2) 한국탄소융합기술원 83
3) 한국기계연구원 87
4) 한국생산기술연구원 90
5) 한국에너지기술연구원 94
6) 국방과학연구소 98
7) 울산과학기술원 102
8) 대학 산학협력단 및 교수 107

Ⅴ. 탄소섬유 업계현황 및 시장동향 116
1. 해외업계동향 118
1) PAN계 탄소섬유 118
2) Pitch계 탄소섬유 122
2. 국내업계동향 129
1) 효성 133
2) 태광산업 136
3) 한화첨단소재 137
4) SK케미칼 137
5) GS칼텍스 137
3. 세계시장동향분석 138
1) 생산 동향 139
2) 수요 동향 140
3) 세계 자동차용 탄소섬유 수요 확대 전망 142
4. 국내시장동향분석 145
1) 수요동향 146
2) 수요예측 146
3) 드론산업발달로 국내 탄소섬유 강화플라스틱 시장 확대 147

Ⅵ. 전망 151

참고문헌 152

<표 차례>

표 1. 촙파이버의 절단 길이 및 주요 용도 8
표 2. 탄소섬유의 특성 18
표 3. 탄소섬유 성장현황으로 살펴본 시장상황 22
표 4. 탄소섬유의 산업별 용도 23
표 5. 탄소섬유의 개발연혁 26
표 6. 탄소계 복합재 기술분류 및 적용분야 27
표 7. 내열구조용 탄소/탄소복합재 제조공정 30
표 8. 일반 산업용 탄소/탄소복합재 응용사례 32
표 9. 내열구조용 탄소/탄화규소 복합재 제조공정 34
표 10. 주요 탄화규소(SiC) 섬유의 성능 및 가격 37
표 11. 국가별 탄소소재 기술수준 비교 43
표 12. CFR TS와 CFR TP의 비교 52
표 13. 한국에너지기술연구원 중소·중견기업 지원사례 96
표 14. 탄소섬유 시장전망 116
표 15. 세계 PAN계 탄소섬유 제조업체 현황 118
표 16. 세계 Pitch계 탄소섬유 제조업체 현황 122
표 17. PAN계 탄소섬유의 생산현황 및 향후 생산계획 139
표 18. 세계 PAN계 탄소섬유 지역별·분야별 시장 추이 142

<그림 차례>

그림 1. 육각면체 흑연 구조도 4
그림 2. 탄소섬유 5
그림 3. 탄소섬유의 제품 형태 및 이에 따른 용도 6
그림 4. 섬유의 진화 7
그림 5. 탄소섬유의 성능별 분류 12
그림 6. Carbon turvostratic 구조 13
그림 7. 3-D graphite lattice 13
그림 8. 탄소섬유의 구조 14
그림 9. 탄소섬유의 응용분야 20
그림 10. 탄소섬유의 강도 21
그림 11. 탄소섬유 연평균 수요량 증가율, 응용분야별 연평균 증가율 24
그림 12. 탄소섬유의 제조과정 26
그림 13. 탄소-탄소 복합재의 제조공정도 28
그림 14. 탄소-탄소복합재의 적용부품 29
그림 15. 탄소/세라믹(Sic) 복합재의 적용부품 30
그림 16. Arian 5의 고체모터부품(左), 항공기용 탄소/탄소 브레이크 디스크 31
그림 17. 탄소/탄화규소 복합재의 우주항공 내열부품 적용 예 35
그림 18. 탄소-탄소 및 탄소-탄화규소 복합재의 마찰재 적용부품 36
그림 19. 탄소섬유 화학반응 38
그림 20. 탄소섬유 제조공정 개략도 38
그림 21. PAN계 탄소섬유 제조 프로세스 39
그림 22. 피치계 탄소섬유의 제조 프로세스 40
그림 23. 레이온계 탄소섬유의 제조공정 41
그림 24. 탄소섬유 복합소재가 BMW, 포르쉐 등 일부 고가 자동차 차체에 사용되고 있다. 43
그림 25. 탄소섬유를 이용해 제작된 보잉 787 JAPAN(위)과 포르셰. 44
그림 26. 세계 탄소섬유 소비량 45
그림 27. Toray사의 고성능 탄소섬유 개발 계통도 47
그림 28. 탄소섬유의 가격인하에 따른 수요증대 및 용도변화 47
그림 29. 복합재료 제조공정 개념도 51
그림 30. Autoclave 성형 54
그림 31. VaRTM의 성형모식도 55
그림 32. 하이사이클 RTM 개발컨셉 56
그림 33. HP-RTM 프로세스 57
그림 34. D-LFT 성형장비 58
그림 35. 열가소성 수지를 이용한 사출성형 59
그림 36. Infusion 공정 개요도 60
그림 37. 복합재 적용을 위한 자동차 Floor Panel의 설계변경 예 60
그림 38. KIST 탄소융합소재 연구센터 대표연구주제, 75
그림 39. 한국탄소융합기술원 추진전략 84
그림 40. 한국탄소융합기술원 탄소복합재분야 비전 84
그림 41. 한국탄소융합기술원 탄소나노튜브분야 85
그림 42. 한국탄소융합기술원 금속나노재료분야 85
그림 43. 한국탄소융합기술원 보유기술 현황 86
그림 44. 극미세 마이크로 탄소섬유 방전극을 이용한 실내용 습식 공기정화기술 88
그림 45. 초미세먼지제거 필터없는 공기청정기 개발 89
그림 46. 한국생산기술연구원 이성일원장 91
그림 47. 소방관전용 웨어러블로봇을 착용한 소방관이 계단을 오르는 모습 92
그림 48. 울산과학기술원 105
그림 49. UNIST 기계 및 원자력공학부 박영빈 교수 107
그림 50. 전 세계 탄소섬유 복합소재 수요 117
그림 51. 탄소섬유 세계 점유율 118
그림 52. BMW 독일 란츠후트 공장 직원이 기계에서 찍혀나온 콕핏에서 고무틀을 벗겨내고 있다. 124
그림 53 . BMW 딩골핑 공장에서 전기차 BMWi에 들어갈 배터리 팩을 만들기 위해 직원이 셀을 끼워넣고 있다. 126
그림 54. 탄소섬유로 만든 카메라 D5300, D3300 127
그림 55. 국내업체 탄소섬유 개발현황 129
그림 56. 글로벌 탄소 복합재 수요전망 130
그림 57. 전주 효성탄소공장 전경 133
그림 58. 효성의 탄소섬유 브랜드 탠섬(TANSOME) 134
그림 59. 세계 탄소섬유 시장 전망 138
그림 60. 제조업체별 탄소합성섬유 생산량 140
그림 61. 탄소섬유의 글로벌수요트랜드 전망수치 141
그림 62. 세계 자동차용 탄소섬유 및 CFRP 수요량 예측 142
그림 63. 탄소섬유, 자동차용 강판, 알루미늄 가격비교 145
그림 64. 국내 탄소섬유 시장현황 146
그림 65. 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 만든 파이프, 탄소섬유 직조 모습, 항공기 날개와 드론 동체 148
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