세계 차세대 자동차 핵심 재료 시장 동향 및 전망
후지키메라총연/KIET
□ 차세대 자동차(HEV/EV) 시장 개황
- 2009년에는 혼다기연공업의 저가격 컨셉트카 ‘인사이트`, HEV 시장을 개척해서 시장을 이끌어온 도요타자동차 ‘신형 프리우스`의 시장 투입이 미증유의 불황에서 자동차 업계에 영향을 줌.
- 자동차 수요의 환기 정책으로 실시된 에코카 감세나 보조금의 효과, 세계적 수준의 환경문제에 대한 의식 향상으로 인해 HEV나 EV에 대한 인지도도 높아져 생산대수가 확대됨.
- 2009년도 HEV/EV의 생산대수는 일본 국내에서 71만 대, 세계 시장에서 77.8만 대를 기록함.
- 2010년에도 세계 시장은 60% 이상의 성장을 보일 전망임. 2011년 이후에도 HEV 주도의 이러한 흐름은 연평균 20% 이상으로 시장이 확대되어 갈 것으로 예측됨.
- 2015년 HEV/EV 세계 생산 대수는 410만 대를 넘어서고, 2020년에는 720만 대로 자동차 세계 생산대수 9,940만 대의 7.2%를 차지하는 정도로 성장할 것임.
- 이 예측은 향후 중국이나 인도 등의 신흥국 자동차 수요가 세계 자동차 수요를 이끌어감으로써 소형 모델이나 저가격차를 중심으로 수요가 증가하겠지만, 중국 부유층의 확대나 인도의 모터리제이션이 급성장할 경우에는 HEV, EV 수요도 함께 생겨날 것으로 상정됨. 2020년에는 자동차 세계 생산대수의 10% 가까이까지 확대될 가능성도 있음.
- HEV, EV의 주력 디바이스인 모터(2020년에 1,063만 대), 2차전지(2020년 727만 개), 인버터 회로(2020년 1,063만 개), 커패시터(2020년 293만 개)의 생산 수량은 환경대응형 차에 대한 니즈 증가로 인해 순조롭게 확대될 것으로 예측됨.
□ 차세대 자동차의 핵심 재료
○ 개황
- 2009년 4조7,519억 엔을 기록한 핵심 재료 시장은 2010년에는 14.2% 증가한 5조4,252억 엔을 기록할 전망이며, 2015년에는 9조3,357 억엔, 2020년에는 11조5,181억 엔으로까지 확대될 것으로 예측됨.
- 세계 주요 자동차 메이커 사이에서는 차세대 자동차 개발 경쟁이 격화되어 환경 대응과 보다 연비가 좋은 모델 개발을 최우선으로 삼고 있음. 자동차 메이커와 부품 공급자는 기존의 구성부품이나 소재의 재검토와 병행하여 소재 메이커와의 신소재 공동 개발, 복합재 가공기술이나 서로 다른 소재의 접합 기술 개발, 모듈화에 의한 경량화 등에도 노력하고 있음.
- 또한, 석유나 희유금속의 가격 상승으로 인해 자동차 메이커의 내장재 제품의 원료 선택을 석유에서 식물성 플라스틱으로 전환시키고, 희유금속을 안정적으로 조달하는 시스템을 구축하는 등 새로운 움직임으로 발전함.
○ 엔지니어링 플라스틱, 바이오 플라스틱
- 2010년에는 9.8% 증가한 6,469억 엔으로까지 시장이 확대되고, 2011년 이후에도 연평균 6∼12%까지 확대를 지속해 2015년 8,981억 엔, 2020년에는 1조 엔을 넘어서는 시장으로 성장할 전망임.
- 현 시점에서 자동차 메이커가 환경을 배려해 이산화탄소 배출량을 억제하기 위해서는 내장재에 바이오 플라스틱을 사용하는 것이 유망하다고 할 수 있음. 또한, PC나 PBT 등의 범용 엔지니어링 플라스틱은 HEV나 EV의 보급에 의해 차량 경량화가 더욱 요구되고 있기 때문에 앞으로 사용량은 순조롭게 확대될 것으로 보임. PS, PEEK 등의 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 일정 수준까지 저가격화가 실현되면 사용 가능성이 뛰어다나는 특성을 가짐.
- 자동차 메이커는 바이오 플라스틱을 적극적으로 사용하는 방침을 채택했지만, 바이오 플라스틱을 탑재해야 할 고급 모델 수요가 2008년부터 급속히 침체되어 환경성과 비용 삭감의 양면을 고려한 개발 접근이 필요해져 어려운 상황을 맞음.
- 유럽차를 중심으로 CFPR(탄소섬유강화 플라스틱)의 사용이 적극적으로 이루어지고 있으며, 일본 내에서는 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)의 프로젝트에 의해 루프, 본넷 등 대형 부재의 개발이 진행되고 있음. 생산 비용이 하락하면 준고급차 수준까지 CFPR이 사용될 것으로 기대됨.
○ 금속·복합재료
- 2009년 실적은 4조699억 엔, 2010년에는 14.3% 증가한 4조6,525억 엔으로까지 확대될 전망임. 2011년에는 전년대비 12.1% 증가한 5조2,156억 엔으로 확대될 것으로 예측됨. 2012년 이후에도 급속히 수요가 확대되어 2020년에는 10조 엔을 육박하는 시장으로 성장할 것임.
- 경량화를 목적으로 한 고장력강의 비율이 매우 높아 보디 중량의 40% 정도까지 확대되고 있음. 또한, 경량화를 꾀하기 위해 비철금속의 사용량도 증가하고 있으며, 특히 알루미늄 합금은 유럽 등에서 가공이 쉬운 본넷에 주로 사용되고 있음.
○ 차세대 자동차 구성부품 재료
- 이 시장은 HEV, EV 생산이 일본 중심이기 때문에 일본의 비율이 높아지고 있음. 2009년에는 일본이 850억 엔, 해외에서는 77억 엔을 기록, 세계 전체는 927억 엔임.
- 장기적으로는 일본계 메이커뿐 아니라 유럽, 북미 메이커에서도 HEV, EV로 전환하려는 움직임이 명확해 2020년에는 일본과 해외의 비율은 역전될 것임. 2011년 이후 예측으로는 차세대 자동차가 급속히 보급되어 부품재료 수요도 증가해 2015년에는 4,237억 엔, 2020년에는 7,639억 엔까지 확대될 전망임.
- 니켈수소 2차전지에서 리튬이온 2차전지로의 전환은 리튬이온 2차전지의 안전성 향상과 비용 삭감이 한층 진행되는 2015년 이후가 될 것으로 예측됨.
- CNF(카본 나노 파이버)의 수요는 현재 리튬이온 전지 재료용이 대부분이며, 복합 재료의 경우에는 엔진 부품, 전자방출원(발광 램프, FED), 도전재료, 도전수지·고무 등에 사용됨. 유리섬유(GF)와 경쟁하여 가격적으로 대항할 수 없기 때문에 CNF의 도전성을 활용한 제품 사용이 증가하고 있음. 앞으로 저가격화가 진행되어 전자재료를 중심으로 성장할 전망임.
- 파워 반도체는 현재의 Si의 물리적 한계를 넘어서 열전도율, 기록파괴 전해강도가 뛰어난 탄화규소(SiC)나 질화갈륨(GaN)과 같은 전력변환용 차세대 파워 반도체로의 전환이 기대됨.
- 자동차 메이커와 반도체 메이커의 공동 개발이 이루어져 2015년 경부터 인버터 회로의 경량·소형화의 메리트를 살려 자동차 용도에서 시장 형성이 기대됨.
□ 주목 받는 고장력강 시장
- 고장력 강판의 판 두께를 얇게 하여 사용량을 저감하려는 움직임이 있음. 최근 HEV, EV 등에서 어느 정도의 연비개선을 실현하고 있지만, 자동차의 총 중량이 증가하는 경향을 보여 기존 강판보다도 비약적으로 강도가 높은 고장력 강판을 보디나 프레임에 사용해 경량화를 꾀할 필요가 있음.
- 본넷, 트렁크, 도어 등의 외판 패널, 서스펜션, 휠이나 섀시, 보강재, 시트 골격 부품 등에 사용됨. 알루미늄 합금이나 마그네슘 합금 이용도 고려되고 있지만 비용이 높아 급속한 확대는 이뤄지지 않을 전망임.
- 일본차 1대당 고장력 강판은 대략 보디 중량의 40% 정도에 머무르고 있음. 유럽, 북미에서도 서서히 고장력 강판의 이용이 늘고 있음. 유럽이나 북미에서는 70% 정도까지 사용한 차량도 있지만, 보디에 마그네슘 합금이나 알루미늄 합금을 사용하는 등 경량화에 대한 개념이 일본 메이커와는 다소 차이가 남. 중국에서도 고장력 강판의 수요가 급격히 확대되고 있음.