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-2020 년 예측 -
● 리튬 이온 이차 전지 정극 재료 4,665 억엔 10 년 대비 194 배 15 년 이후 신소재 등장
● 모터 코어 437 억 엔 10 년 대비 8 배 20 년 - 디스프로슘 무료 자석 개발
● 방열판 367 억 엔 10 년 대비 16 배 - HV / EV의 발열량 대책
조사 대상 49 품목은 차세대 자동차용 부품을 구성하는 부재 27 품목과 자동차의 주요 재료로 금속계 6 품목, 희소 금속 / 희토류 2 품목, 수지 10 품목, 기타 4 개 품목이다. 08 년 이후 자동차 제조 업체는 환경 부하가 적은 차세대 자동차(HV, PHV, EV, FCV) 개발을 강화하는 자세를 선명하게 밝혔다. 그리고 가솔린 소비량과 환경 부하 물질 배출량 저감에 탁월한 가능성을 가진 HV, EV, PHV을 잇따라 발표했다. 주행 성능과 비용 측면에 문제가 있어 보급은 아직 제한적이나 11 년 3 월 발생한 동일본 대지진과 후쿠시마 첫 원전 사고로 인해 기존의 에너지 생산 / 소비 방식을 재검토하는 움직임이 가속화되고 있어 차세대 자동차 환경 성능 향상과 보급은 매우 중요한 과제가 되고 있다. 이러한 문제를 해결하는 데 주요 부재 및 재료의 성능 향상과 비용 절감을 도모하는 것은 필수 조건이 된다.
1. 주요 부재
● 리튬 이온 이차 전지용 부재 (양극 재료, 음극 재료, 정극 집전체, 음극 집전 체 분리기, 전해액, 전해질)
PHV / EV 에 필수인 리튬 이온 이차 전지용 부재는 11 년은 전년의 7 배, 349 억엔까지 시장이 확대 되었으며 이후에도 15 년 4,266 억 엔, 2020 년에는 1 조 2,700 억 엔 이상의 시장으로 성장할 것으로 예측된다. 양극 재료로 사용되는 망간산 리튬의 비용 절감과 안전성 향상을 도모할 수 있게 되었다. 대용량 전력을 필요로 하는 EV의 등장으로 리튬 이온 이차 전지 시장 확대가 시작되었으며 HV에도 서서히 탑재되기 시작하고 빠르게 확대가 기대된다. 충방전 용량 확대를 위해 새로운 재료를 개발하는 기업이 잇따르고 있어 15 년 이후에는 완전히 새로운 재료가 등장할 가능성이 높다.
동일본 대지진은 히타치, 후루카와 전기 공업 등의 부재 제조 업체 및 수지 반도체 등의 공장이 피해를 입어 차량 생산이 1 개월 이상 정지했기 때문에 일본의 자동 차용 리튬 이온 2 차 전지 시장 확대는 없다. 장기적인 시장 확대는 틀림없고 한국을 포함한 해외 제조 업체들이 속속 진출하고 있으며 해외 시장이 중심이 될 것으로 예측된다.
● 모터용 부재 (코일 모터, 코어 희토류 자석, 희토류 프리 자석)
HV / EV의 개발에서 구동 모터 및 발전용 모터의 고성능화는 중요한 측면을 가지고 있다. 모터 부재는 동일본 대지진에 의한 생산의 대폭적인 지연이나 조정은 발생했지만, 차량 생산이 정지했기 때문에 당초 계획에서 약간 감소할 전망이다. 모터 코어는 모터의 핵심 부재인 고정자와 회전자를 가리킨다. 이 부재의 기술 개발은 소형, 경량화, 고효율을 지향하고 진화하고 있으며, 사용되는 전자 강판 박판 화나 모터의 구조 개선 기술을 15 년 이후에 도입하는 것을 목표로 하고 있다.
자석용 희토류인 네오디뮴은 90 %를 중국에서 수입하기 때문에 중국의 공급 전략 및 수급의 핍박에 의해 가격이 상승하고 있지만, 3 년 후에는 중국 이외의 광산이 개발되어 가격은 안정화될 전망이다. 단지 네오디뮴 자석의 고온 자성 능력을 확보하는 디스프로슘은 중국에만 편재하고 가격 상승이 멈추지 않을 것으로 전망된다. 디스프로슘을 절감하면서 자력 효율을 유지하는 연구가 진행되고, 20 년을 목표로 디스프로슘 프리 네오디뮴 자석의 대량 생산이 시작될 전망이다.
● 고압 전선 부재 (외장재, 도체 절연체)
고압 전선 자체의 시장은 10 년 1 만 300 ㎞, 475 억 엔이 되었다. HV 용 수요가 중심이며, 1 대당 사용량은 10 미터 전후이다. 소형화로 전선 길이는 짧아 지지만, EV의 보급과 대형 HV의 개발에 의해 도체는 굵어지고 사용되는 고압 전선도 길어진다. 향후 길이는 증가하지만 알루미늄 도체를 채용하는 경량화 움직임이 진행된다.
● 충전기 부재 (전원 커넥터 흡입구)
EV / PHV를 충전하는 인프라 시설 중 전원 커넥터는 DC 용과 일반 충전기와 가정 콘센트 위한 AC 전원 커넥터가 있다. 10 년 차량에 부착, 보급을 위한 설치가 잇따라 AC 전원 커넥터의 수요가 세계 25,000 개 정도가 되었다. 20 년 600 만개로 예측된다. AC 커넥터 EV / PHV의 보급에 연동하여 보급하는 것이 명백하다. 다만 프레임의 경량화 외에 규격 통일에 의한 개발 비용 저감이 필요하며 조작성 향상을 위해 케이블 개선을 도모하는 업체가 증가하고 있다.
● 방열 / 축열 부품 부재 (방열판, 메탈 기판, 방열 도료, 방열 시,트 폐열 회수기)
10 년 세계 시장은 전년 대비 20.7 % 증가한 70 억 엔을 기록하였다. 방열 부품을 많이 사용하는 HV 증가 요인이다. 방열판은 HV의 PCU (파워 컨트롤 유닛)에 표준 장비화되어 있으며, 구동 모터, LED 헤드라이트, 배터리에도 사용된다. 메탈 기판은 LED 조명과 ECU의 배선 기판에, 방열 시트는 고열을 발하는 부품 및 고집적화 된 전장 기기에 이용된다. 폐열 회수기는 HV에서 엔진 배열을 회수하여 히터와 엔진의 뜨거운 공기를 열원으로 이용한다. HV는 EV 주행이나 아이들링 스톱 기능이 부여되기 때문에 운전 중에 엔진이 정지하는 시간을 확대했다.
EV / HV의 성능 향상과 함께 발열량은 증가 일로를 걷고 있다. 따라서 방열 부품에 대한 요구가 엄격해지고, 수요 증가가 확실하기 때문에 참가 업체들은 기술 개발을 진행하면서 자동차 제조 업체에 제안을 추진하고 있다.
2. 주목되는 자동차 부재 재료 시장
● 알루미늄 합금
알루미늄 합금은 강판에 비해 비중이 3 분의 1이고 재활용성이 뛰어난 경량 소재로 차량 적용이 검토되고 있다. 일본 자동차 제조 업체는 차량 적용에 다소 신중한 입장을 취하고 있지만, HV에서는 차량 중량이 증가하고 있어 비용면이나 성형 가공면을 해결하기 위한 이상적인 소재 받아들이고 있다. 구미에서는 비교적 가공하기 쉬운 보닛과 천장 부재에 적용이 중소형 모델에서도 보급하고 있으며, 경량화나 승차감의 향상을 위해 수요는 확대되고 있다. 신흥국에서 수요가 확대되면 시장 성장을 기대할 수 있기 때문에 이들 국가에 생산 가공 및 기술 이전을 추진할 필요가 있다.
● 천연 소재 수지 (바이오 매스 플라스틱)
폴리 유산을 제외한 비 식용 식물 유래 수지로 최근 2 ~ 3 년간 내장재를 중심으로 채용이 확대되고 있다. 재료는 대나무 섬유, 케나프, 피마자유 등 일본 제조 업체는 2009 년부터 내장재의 바이오화 계획을 추진하여 12 년 이후 더욱 시장이 확대될 전망이다. 특히 유럽 자동차 업체에서는 섬유계 이용이 많아 지금까지 채용이 지연되었지만 현재는 그 중요성을 인식하고 도입을 계획하고 있다. 앞으로는 바이오 매스 플라스틱 소재의 종류 확대, 공급량 증가로 기존의 석유계 플라스틱과 비용 격차 개선이 진행되어 시장은 더욱 확대될 것으로 예상된다.
● 구조용 접착제
차체 플랫폼과 사이드 멤버 (차체 바닥 부분의 좌우를 앞뒤로 통과 골격 구조) 등 주요 구조 부재, 도어 패널이나 펜더, 프론트 리어 유리의 차체에 사용하는 접착제를 대상으로 한다. 유리창용 우레탄계와 플랫폼과 사이드 멤버 등 에폭시 접착제 시장이다. 유럽에서는 강판 접합 용접 및 접착제 함께 진행되어 2000 년경부터 모델 체인지마다 사용량이 대폭 확대되고 있다. 하지만 유럽 업체들은 차체에 가벼운 합금과 플라스틱 재료를 적용하기 위해 연구 개발 중이고 접착제 수요 확대가 20 년 이후 다시 도래할 것으로 예측된다. 중국에서는 진동이나 소음의 저감에 접착제를 사용하도록 되어 있으며, 중국 수요를 더하면 한층 더 대폭적인 시장 확대가 예상된다. 일본에서는 접착제 접합에 적합하지 않은 아연 도금 강판을 사용하여 접착제 수요의 대폭 증가는 기대할 수 없다.
3. 조사 결과의 개요
<세계의 차세대 자동차 부품의 주요 부재 재료 시장 추이>
후지 키메라 종합 연구소는 11 년 HV / PHV / EV의 생산 대수를 일본 국내에서 93 만대, 세계 시장에서 121 만대, 30 % 가까운 성장을 나타낼 것으로 전망했다. 앞으로도 20년간 HV 시장이 거의 연평균 20 %로 확대해 나갈 것으로 예측된다. 20 년, PHV 179 만대, EV 145 만대 그리고 FCV 1 만대의 생산뿐만 아니라 세계의 차세대 자동차 생산 대수는 897 만대로 추산한다. 세계 자동차 생산 대수 추계 (1 억 992 만대 / 2020 년 예측 : 후지 키메라 종합 연구소)의 8.2 %를 차지할 정도 성장될 전망이다.
<차세대 자동차의 부재 재료 시장>
이번에 조사한 리튬 이온 이차 전지, 모터, 인버터, 고압 전선, 연료 전지, 충전기 등 주요 부재와 방열 / 축열 부품 부재 27 품목의 10 년 시장은 전년 대비 33 .8 % 증가한 638 억 엔을 기록하였다. 20 년에는 1 조 7,059 억엔 (10 년 대비 26.7 배)의 시장으로 성장할 것으로 예측된다. 이 시장은 HV 및 EV 등 차세대 자동차에 대한 수요 증가에 맞춰 향후 전년 대비 30 ~ 80 % 정도의 대폭적인 성장이 기대된다.
특히 차세대 환경 대응차가 일반화될 12 ~ 13 년 이후에는 리튬 이온 이차 전지, 모터, 인버터, 고압 전선 등 주요 부재가 모두 전년 대비 2 배 이상의 성장을 계속할 것으로 예측한다. 또한 이번 선택한 부재 재료 22 품목의 10 년 세계 시장은 전년 대비 15.7 % 증가한 9 조 1,472 억 엔을 기록하였다. 20 년 세계 시장은 10 년 대비 209.6 % 증가한 19 조 1,704 억엔으로 추계한다.
경량화 재료인 알루미늄 합금 및 마그네슘 합금, PP와 PC 등의 수지는 종래 가격이나 강도 등의 물성면에서 강판 등 기존 소재를 대체하는 효과가 있었다. 또한 전통적인 소재도 각각 기능화와 경량화 개발이 진행되어 새로운 소재를 채용하는 환경이 갖추어지지 않았다. 그러나 유럽의 자동차 업체를 중심으로 적극적으로 경량화에 신규 재료를 검토하는 움직임이 강해지고, 새로운 소재에 대한 수요가 향후 확대될 것으로 기대된다. 특히 HV 및 EV 등 기존 가솔린 자동차와 디젤 자동차보다 연비 성능을 소구하고있는 차량은 무게를 줄이기 위해 더 가벼운 소재에 대한 요구를 강화하고 있다. HV 나 EV의 수요 확대에 연동하여 조사 대상 재료의 수요가 확대될 것으로 예측한다. |