미국 탄소 섬유 시장 규모, 점유율 및 코로나19 영향 분석, 전구체별(PAN 및 피치), 견인별(대형 견인 및 소형 견인), 애플리케이션별(항공, 항공우주 및 방위, 자동차, 풍력 터빈, 스포츠 및 레저, 건설 및 기타) 및 국가 전망(2023~2030년)

2022년 미국 탄소 섬유 시장 규모는 9억 5,310만 달러였으며 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 7.7%로 성장할 것으로 예상됩니다.

탄소섬유는 탄소 함량이 90% 이상입니다. PAN과 Pitch를 원료로 열변환 과정을 거쳐 제조됩니다. 높은 강성, 낮은 열팽창, 높은 인장 강도, 우수한 내화학성을 포함한 제품 특성으로 인해 여러 산업 분야에서 수요가 증가했습니다. 항공우주 및 방위, 항공, 자동차, 풍력 터빈, 스포츠 및 레저, 건설 등 제품에 대한 수요가 더 많은 산업의 성장은 예측 기간 동안 미국 탄소 섬유 시장 확장을 주도할 것으로 예상됩니다.

코로나19 팬데믹 기간 동안 복합재 제조가 감소하면서 자동차 부문의 쇠퇴가 이어졌고 결과적으로 탄소섬유 산업에도 영향을 미쳤습니다. 그러나 2021년 운송 활동이 정상화되면서 차량 수요가 점진적으로 증가하면서 미국에서 섬유 제품 소비가 정점에 달했습니다.

최신 동향

경쟁력 확보를 위한 지속 가능한 제품 제조

여러 최종 용도 산업에서는 탄소 배출을 줄이고 환경 규제를 준수하는 제품을 제조하기 위해 지속 가능한 원자재를 사용하는 데 중점을 두고 있습니다. 기존 재료로 탄소 기반 섬유를 제조하면 상당한 탄소 배출이 발생합니다. 따라서 시장의 주요 업체들은 탄소 배출을 줄이기 위해 지속 가능한 대체 원료로 제품을 제조하는 데 중점을 둡니다. 연구원과 업계 파트너는 철강 산업에서 생성되는 부산물인 콜타르로 제품을 제조하는 프로젝트에 참여하고 있습니다. 개발된 제품은 콜타르 피치 값을 현재 값보다 5~55배 높일 예정이다. 고강성, 저중량 복합재 제조에 적합한 제품입니다.

2020년 12월, 오크리지 국립연구소(ORNL)는 켄터키대학교 응용에너지 연구센터(CAER)와 협력하여 석탄을 탄소 섬유 및 복합재에 약 천만 달러를 투자했습니다. 이 연구는 석탄 공급원료 및 가공, 제품 제조의 주요 과제를 연구하기 위해 시작되었습니다. 이번 개발은 저가 제품의 생산을 늘려 미국 탄소섬유 시장 성장을 촉진하기 위한 것이었습니다.

요인

시장 성장 촉진을 위한 항공우주 및 방위 산업의 제품 수요 증가

연료 효율성과 이동 시간은 항공우주 산업에서 중요한 요소이며 탄소 기반 섬유에 대한 수요 증가의 주요 동인입니다. 항공우주 산업에서 제품에 대한 높은 수요를 이끄는 주요 요인은 제품이 제공하는 낮은 중량 대 강도 비율, 고온 내성, 높은 강성 및 높은 인장 강도로 구성됩니다. 이러한 장점으로 인해 비행기의 연료 효율이 향상됩니다. 헬리콥터, 비행기, 우주 왕복선의 무게가 가볍다는 것은 공중에 떠오를 때 필요한 연료의 양이 적다는 것과 직접적인 관련이 있습니다. 더욱이, 가벼운 비행기는 이동 시간이 더 짧고 이동 거리가 더 길기 때문에 급유 중지가 거의 없거나 전혀 없음을 의미합니다. 이는 항공우주 산업의 제품 수요 증가로 이어집니다.

업계에서는 유리한 탄소 섬유 부품을 사용해 왔으며 항공기의 주요 구성 요소에는 복합재가 포함되어 있습니다. 날개, 좌석 프레임, 외부 몸체, 꼬리를 만드는 데 필요한 재료입니다. 예를 들어, 보잉이 제조하고 판매하는 787 드림라이너(Dreamliner)는 약 35미터톤의 복합재를 사용하여 내구성이 뛰어나고 가볍습니다. 이는 추가적인 연료 효율성과 더 나은 공기 역학을 제공하여 유지 관리를 줄이고 섬유 복합재 항공기의 수익성을 높입니다. 이로 인해 항공우주 및 방위 산업에서 탄소 기반 섬유에 대한 수요가 높아져 시장 성장을 주도하고 있습니다.

제약 요인

높은 제품 제조 비용으로 인해 시장 성장이 제한됨

제품의 제조 비용은 제품을 얻는 원재료 비용과 직접적으로 연관되어 있습니다. 최근 PAN, Pitch 등 원자재 가격이 크게 상승했습니다. 또한, 고품질 원자재에 대한 요구로 인해 항공우주, 방위산업 등 여러 산업에서 중요한 응용 분야를 위한 제품 제조 비용이 증가합니다.

최근 원유, 석탄 등 원자재 가격 상승으로 인해 피치 가격이 큰 변동을 보이고 있습니다. 비항공우주 분야에 사용되는 PAN 기반 섬유의 평균 비용은 kg당 약 21.5달러이며 변환 효율은 50%에 불과합니다. 높은 가격으로 인해 소규모 및 국내 제조업체가 시장에서 우위를 점하기가 어려워지고 시장 성장이 저해됩니다.

세분화

전구체 분석 기준

전구체를 기준으로 시장은 PAN(폴리아크릴로니트릴)과 피치로 양분됩니다.

PAN 부문은 2022년 미국 탄소 섬유 시장 점유율 1위를 차지했으며 예측 기간 동안 그 지배력을 유지할 것으로 예상됩니다. 더 높은 인장 강도, 높은 모듈러스, 더 높은 온도에 대한 내성을 포함한 PAN 기반 제품의 특성으로 인해 자동차, 항공우주 및 방위, 건설을 포함한 여러 최종 용도 산업에서 수요가 증가했습니다. 더욱이 풍력 터빈과 스포츠 및 레저 애플리케이션의 제품 수요 증가가 시장 성장을 크게 이끌 것으로 예상됩니다.

피칭 부문은 예측 기간이 끝날 때까지 상당한 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 피치 기반 제품은 낮은 음의 계수, 낮은 전기 저항률, 높은 모듈러스, 높은 열 전도성을 갖고 있어 스포츠 및 레저, 항공우주 및 방위 산업에서 수요가 높습니다.

견인 분석 기준

시장은 제품의 토우를 기준으로 대형 토우와 소형 토우로 구분됩니다.

소형 견인 부문은 2022년에 가장 큰 점유율을 차지했으며 예측 기간 동안 상대적으로 더 높은 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다. 소형 토우 섬유는 24,000개 이하의 필라멘트를 포함하는 로빙입니다. 소형 토우 섬유가 제공하는 더 높은 모듈러스와 더 높은 강도를 통해 항공우주 및 방위 산업에 적용할 수 있으며, 이는 예측 기간 동안 제품 채택을 촉진할 것으로 예상됩니다.

대형 토우 섬유에는 48,000~320,000개의 탄소 필라멘트가 포함되어 있습니다. 대형 견인 부문은 예측 기간 동안 상당히 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 성장은 대형 토우 섬유 생산에 대한 제조업체의 투자 증가에 기인할 수 있습니다.

애플리케이션 분석별

응용 분야에 따라 시장은 항공, 항공우주 및 방위, 자동차, 풍력 터빈, 스포츠 및 레저, 건설 등으로 구분됩니다.

항공, 항공우주 및 방위 부문은 2022년에 가장 큰 시장 점유율을 차지했으며 예측 기간 동안 선두 점유율을 유지할 것으로 예상됩니다. 이 제품은 항공, 항공우주, 방위 산업 분야의 인테리어, 프로펠러/로터, 엔진 블레이드, 브라켓, 광동체 날개, 단일 통로 날개 등에 널리 사용됩니다. 최근 과거에는 항공우주 및 방위 산업 전반에 걸쳐 제품 수요가 크게 증가했는데, 이는 해당 산업의 기술 발전으로 인해 예측 기간 동안 계속될 것으로 예상됩니다.

높은 모듈러스, 인장 강도, 내열성, 강도 대 중량 비율과 같은 제품 특성으로 인해 자동차, 풍력 터빈, 스포츠 및 레저 산업의 제품 수요가 증가했습니다. 이 제품은 에너지 효율성이 중요한 역할을 하는 제품 제조에 선호됩니다. 이러한 추세는 예측 기간 동안 계속되어 미국 시장 성장을 촉진할 것으로 예상됩니다.

주요 산업 플레이어

업계에서 활동하는 주요 플레이어로는 기존 플레이어와 신흥 시장 플레이어가 있습니다. 시장에서 활동하는 주요 업체로는 Hexcel Corporation, ZOLTEK Corporation, TORAY INDUSTRIES, INC., Solvay, HYOSUNG ADVANCED MATERIALS, Mitsubishi Chemical Carbon Fiber and Composites, Inc. 및 Teijin Limited가 있습니다. 시장에 있는 대부분의 플레이어는 파트너십을 체결하거나 지역 플레이어를 인수하여 지리적 범위를 강화하는 데 중점을 두고 있습니다. 또한 시장의 확고한 기업들은 제품 지속 가능성을 향상시키는 데 주력하고 있습니다.

소개된 주요 회사 목록:

• Hexcel Corporation(미국)


• ZOLTEK Corporation(미국)


• Advanced Composites Inc.(미국)< /li>
  
• Mitsubishi Chemical Carbon Fiber and Composites, Inc.(미국)


• 효성첨단소재(한국)


• TORAY INDUSTRIES, INC.(일본)


• 솔베이(벨기에)


• Nippon Graphite Fiber Co., Ltd. (일본)


• TEIJIN LIMITED(일본)


• Formosa M Co., Ltd.(한국)

주요 산업 발전:

• 2022년 5월 - Solvay는 SolvaLite 포트폴리오를 확장하고 자동차 차체 패널용 프리프레그를 포함하도록 Xencor LFT 생산 장치에 투자했습니다. SolvaLite 714 Prepregs는 에폭시 수지 SolvaLite 714로 사전 포화된 차세대 단방향 직조 직물 및 탄소 섬유 제품 포트폴리오입니다.


• 2021년 6월 – Zoltek Companies, Inc.는 멕시코 과달라하라에 위치한 공장의 탄소 섬유 생산 능력을 늘렸습니다. 이 회사의 공장에서는 13,000미터톤의 제품을 생산하게 되어 PX35 섬유의 연간 총 생산량이 28,000미터톤에 달하게 됩니다. 이번 조치는 회사가 시장 리더로서의 입지를 강화하는 데 도움이 될 것으로 예상됩니다.

보고서 범위

인포그래픽 표현 U.S. Carbon Fiber Market

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연구 보고서는 선도 기업, 애플리케이션, 제품 등 핵심 요소를 철저하게 조사합니다. 또한 시장 동향을 제공하고 중요한 업계 발전을 강조합니다. 이 연구에는 최근 몇 년 동안 시장 성장에 기여한 다양한 변수와 위에 나열된 요인이 포함됩니다. 업계의 최신 시장 역학, 기회, 과거 데이터, 그리고 국가 수준의 매출 성장 추정치를 조사합니다.

보고서 범위 및 세분화