전기자동차(EV)와 “플라잉카” 등의 시장 확대와 더불어 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)이 활약하는 부분이 확대될 것으로 보인다. 가볍고 고강도이며 부식에도 강하기 때문에 금속을 대체하는 수요가 늘어난다.

다만 비용과 생산기술 등 양산을 위한 해결과제도 있다. 기존의 CFRP 메이커와 더불어 새롭게 시장에 뛰어든 기업이 CFRP의 양산 공법과 생산성 향상으로 이어지는 중간 재료의 개발을 가속화하고 있다.

◆ Mitsubishi Chemical Group, 차세대 모빌리티를 차기 성장의 핵심으로
차량용으로의 적용을 목표로 하는 것이 Mitsubishi Chemical이다. Mitsubishi Chemical의 “Sheet Molding Compound(SMC)”는 Toyota 《GR Yaris》의 루프 등에 적용되고 있다.

자회사인 Challenge는 모터 스포츠용 CFRP 성형제품을 취급하고 있다. CFRP의 주력 성형 방식인 Autoclave 공법과 더불어 Mitsubishi Chemical과 공동 개발한 Prepreg Compression Molding(PCM) 공법도 구사하여 Nissan 《GT-R》의 CFRP제 루프 등을 생산하고 있다.

▲ Toyota 《GR Yaris RS》(좌)와 Nissan 《GT-R Nismo》(우)

Autoclave 공법은 중간재료인 프리프레그 시트의 적층 공정이 번거로운 데다가, 130~150℃로 4시간 정도 구워서 성형하기 때문에 생산 속도는 1일 1개다. 그러나 PCM 공법은 성형에 프레스기를 사용하기 때문에 부품 형태에 따라 다르지만 1일 약 30개 정도를 생산할 수 있다.

다만 PCM 공법도 “양산”까지는 어렵기 때문에, Challenge는 생산기술의 개선에 나서고 있다. SMC의 활용 확대 외에도 생산성을 향상시킬 수 있는 독자적인 재료를 Mitsubishi Chemical Group에서 연계하여 개발해 나갈 방침이다.

▲ 프리프레그

Challenge가 취급하는 주력 성형제품은 프리미엄 스포츠카용이지만 EV로의 전환이 본격화됨에 따라 다쓰미 히사시(辰巳久之) 사장은 “CFRP의 시장의 흐름이 바뀔 것”이라고 전망했다.

양산성을 높여 CFRP의 비용을 낮춤으로써 “스포츠카를 포함해 자동차에서의 저변 확대”도 이루어질 것이라고 기대하고 있다. 앞으로는 비용측면뿐만 아니라 탄소중립도 중요하게 여겨질 것이기 때문에 재생 가능한 에너지의 활용 등도 검토해 나갈 방침이다.

Challenge는 또한 자동차에 이어 새로운 성장사업으로 “Air Mobility”를 내걸었다. 프로펠러와 바디 등에 대한 적용을 목표로 일부에서는 PCM 성형으로 양산을 시작하고 있다.

◆ 생산성이 높은 프리프레그 개발, Seiren의 도전
자동차 내장재 메이커 Seiren은 탄소섬유 사업을 신규 사업으로 육성한다. DIC, 후쿠이현 공업기술센터와 더불어 경화까지의 시간이 짧은 탄소섬유 강화 프리프레그 시트를 개발했다.

일반적인 탄소섬유 강화 프리프레그 시트는 경화되려면 140℃에서 5분 정도 소요되지만, Seiren 등이 개발한 시트는 140℃에서 1분, 180℃에서는 30초면 경화된다. 기존에는 냉장보존도 필요했으나 개발제품은 상온에서 보존할 수 있다.

EV, Air Mobility 등의 등장으로 CFRP 시장은 확대될 전망이다. 메이커들은 보다 생산성을 향상시킨 공법의 활용과 재료개발을 추진함으로써 모빌리티 분야에서 CFRP 비즈니스를 궤도에 올린다.