탄소 섬유 발열체 기업 및 시장 동향 향후 전망

Summary

• 에너지 효율과 안전성 측면에서 탄소 섬유의 우수한 성능이 확인되면서 탄소 섬유를 활용한 발열체는 건설, 자동차, 전자 기기, 난방, 의류, 의료 소재 분야의 열관리를 위해 다양한 용도로 활용되고 있다.
• 탄소 섬유 발열체는 전압을 가하면 탄소 나노 입자에서 파동이 발생하고, 그 파동이 공기 중에 있는 수분 입자를 진동시켜 온도를 높이는 원리이며, 전기 에너지를 열에너지로 효율적으로 전환할 수 있다.
• 탄소 섬유 발열체는 전기선에 의해 가열된 열이 아닌 원적외선에 의한 복사열을 발산하며, 전자파나 누전의 염려가 없는 것이 장점이다
• 세계 탄소 섬유 발열체 시장 규모는 2022년 39억2,890만 달러에서 2030년까지 연평균성장률 5.9 %로 성장해 61억1,100만 달러에 도달할 것으로 전망된다.
• 효율적인 에너지 솔루션을 찾는 산업이 탄소 섬유 발열체를 도입한 고급 발열 기술에 많은 관심을 보일 것으로 분석되며, 향후 탄소섬유 발열체는 자유로운 제품의 설계와 제작에 유리한 고효율의 면상 발열체와 발열 필름을 개발해 신시장 진출과 수요 확대를 도모할 수 있을 것이다.

 

 

시장의 개요

 

탄소 섬유 발열체는 발열 기술과 탄소 섬유의 특성을 결합한 제품으로, 전기를 이용해 발열하는 기능을 가진 소재입니다. 이 발열체용 탄소 섬유는 난방과 보온을 위해 사용되며, 생활 및 레저 용품부터 반도체, 플랜트 산업이 이르기까지 광범위하게 활용되고 있다.

탄소 섬유 발열체 활용 분야(출처 : 한국과학기술정보연구원)

 

탄소 섬유 발열체는 전압을 가할 때 탄소 나노 입자에서 발생하는 파동이 공기 중의 수분 입자를 진동시켜 온도를 높이는 원리를 이용합니다. 이를 통해 저항 발열로 전기 에너지를 효율적으로 열에너지로 전환하며, 전기선으로 가열된 열이 아닌 원적외선에 의한 복사열을 방출합니다. 또한, 전자파나 누전의 위험이 없어 안전한 장점이 있습니다.

 

탄소 섬유 발열체는 양산 직조 기술, 발열체 설계 기술, 전원 기술이 결합된 형태로, 후방 산업에는 탄소 섬유의 기초 원료 및 중간 원료를 공급하는 기업과 직조 기술을 보유한 섬유 제작 기업, 발열체 설계와 전원 기술을 가진 제조 기업들이 핵심 가치 사슬을 형성하고 있습니다. 전방 산업으로는 건축, 건설, 자동차 산업에서 탄소 섬유 발열체를 활용한 난방, 보일러, 가마 및 공기 히터 등 다양한 제품이 있습니다.

 

탄소 섬유 발열체의 제품 유형(출처 : 한국과학기술정보연구원)

 

 

시장 규모 및 전망

 

세계 탄소 섬유 발열체 시장은 2022년에 39억 2,890만 달러에서 시작해, 2030년까지 연평균 5.9% 성장하여 61억 1,100만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

 

지역별로 살펴보면, 북미, 유럽, 아시아태평양, 중남미, 중동 및 아프리카로 구분할 수 있습니다. 유럽 지역은 세계 탄소 섬유 발열체 시장에서 가장 큰 점유율을 차지하고 있으며, 2022년 14억 1,790만 달러에서 연평균 6.5% 성장하여 2030년에는 22억 9,530만 달러에 이를 것으로 전망됩니다. 독일의 SGL 카본과 같은 대규모 항공 우주용 탄소 섬유 제조업체들이 많아, 유럽의 성장은 글로벌 시장에 긍정적인 영향을 미치고 있습니다.

 

아시아태평양 지역은 2022년 10억 4,370만 달러에서 연평균 7.1% 성장하여 2030년에는 17억 6,610만 달러에 이를 것으로 보입니다. 이는 해당 지역의 자동차 등 관련 제조업체들이 탄소 섬유 발열체에 대한 투자를 늘리고, 자체 제조 기반을 확립하고 있기 때문입니다. 이러한 요인은 앞으로도 시장 성장을 이끌 것입니다.

 

북미 지역은 2022년 7억 5,040만 달러에서 연평균 5.2% 성장해 2030년에는 11억 180만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 이 지역은 자동차, 항공 우주, 방위 분야의 전방 산업이 주도하고 있으며, 탄소 섬유는 다양한 항공 우주 및 군사 응용 분야에서 필수적인 소재로 자리 잡고 있어 발열체에 대한 수요가 증가할 것입니다.

 

중남미 지역은 2022년 4억 600만 달러에서 2030년에는 5억 5,120만 달러에 도달할 것으로 보이며, 연평균 4.2%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 이 지역에서도 탄소 섬유 발열체가 산업, 주거, 의료, 항공 우주 분야에서 다양하게 활용되고 있으며, 기존 금속 소재에 비해 우수한 내열성 덕분에 선호도가 높아지고 있습니다.

 

중동 및 아프리카 지역은 2022년 3억 1,090만 달러에서 연평균 3.3% 성장해 2030년에는 3억 9,660만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 이 지역의 시장 성장은 에너지 효율성과 지속 가능성에 대한 관심이 높아짐에 따라 제조업, 건설업, 섬유 산업에서 탄소 섬유 발열체의 응용이 확대되고 있는 데 기인합니다.

 

 

 

업체 동향

 

탄소 섬유 발열체 시장에서는 일본, 미국, 독일 등 주요 3개국이 시장의 70% 이상을 차지하고 있습니다.

 

독일의 SGL 카본은 탄소 기반 제품과 소재 분야의 선도적인 글로벌 제조업체로, 자동차, 항공 우주, 에너지, 전자 및 반도체 등 핵심 산업에서 탄소, 흑연, 복합 재료를 전문적으로 생산하고 있습니다. 이 회사의 주요 제품으로는 펠트 단열재, 튜브 및 플레이트 형태의 발열체, 최적의 열 관리를 위한 열 차폐 등이 있습니다.

 

 

미국의 칼코일렉트릭(Calco Electric)은 뛰어난 강도와 탄력성을 가진 탄소 섬유 발열선을 기반으로 한 다양한 제품을 생산합니다. 여기에는 온도 조절 장치, 열 차단 장치, 서미스터, 열 보호기, 절연 히터 와이어 등이 포함되며, 이들은 공기 순환 시스템, 식품 보관 장비, 자동차 산업, 가전 제품, 냉동 및 공조 압축기 장치, A/C 모터, 변압기 등 여러 분야에 응용되고 있습니다.

 

일본의 인플리지(Inflidge)는 빛과 공기를 활용하여 에어 히터, 할로겐 히터, 빔 히터 등 최적화된 산업용 난방 솔루션을 제공합니다.

 

국내에서는 ㈜피치케이블, 씨이에스㈜, ㈜카본엑트, 워머스 등 탄소 발열체 전문 기업들이 스노우 멜팅 시스템, 의류, 자동차, 헬스케어 등 다양한 응용 시장을 발굴하며 사업 영역을 확장하고 있습니다.

피치케이블 생산제품(출처 : 피치케이블 홈페이지)

 

탄소 섬유 발열체는 친환경 미래 소재로서 응용 분야가 매우 다양하므로, 해외 탄소 제품 수요 기업을 적극적으로 발굴하고 제조 기술 개발을 통해 해외 시장 진출을 위한 노력이 필요할 것으로 보입니다.

 

 

향후 전망

 

지속 가능한 친환경 솔루션을 추구하는 글로벌 정책의 방향성과 함께, 에너지 효율성에 대한 사용자 인식이 높아지고 친환경 제품에 대한 수요가 증가함에 따라 탄소 섬유 발열체 시장이 성장할 기회를 맞이하고 있습니다.

 

탄소 섬유 발열체는 기존의 열전도 재료를 대체하기 위해 개발되었으며, 탄소 섬유 복합 재료는 경량성, 고온 내성, 높은 인장 강도 등의 특성 덕분에 알루미늄과 같은 금속 기반 발열체의 대안으로 산업 및 상업용 히터에 널리 사용되고 있습니다.

 

앞으로 탄소 섬유 발열체 시장은 IoT 시스템과 온도 제어 알고리즘 등 정보 통신 기술(ICT)과 결합하여 지능형 난방 관리 솔루션 분야에서 성장할 가능성이 큽니다. 예를 들어, 온열 매트나 스노우 멜팅 시스템과 같은 제품에 양방향 통신 기능을 추가하면 적정 온도를 유지하도록 모니터링할 수 있고, 화재 감지 및 경보, 원격 제어 기능을 통해 안전성을 확보하는 신속 대응 기술을 구현할 수 있습니다.

 

스노우멜팅 시스템 (Snow Melting System) : 겨울철 강설 및 결빙 시 경사구간이나 곡선구간, 터널, 주차장, 지하차도, 교량 등 교통사고의 발생이 예상되는 지역에 교통 안전을 확보하는 수단으로 포장면 아래 일정 깊이에 탄소섬유 발열선을 매설·시공하여 온도 및 습도, 눈을 자동감지하여 노면의 결빙과 같은 취약지점에 발생되는 안전사고를 미연에 방지하는 효율적인 제설 시스템 (출처 : 피치케이블)

 

또한, 자동차 산업에서 탄소 섬유 발열체의 활용은 배터리 수명 연장과 성능 향상을 위한 차량 경량화의 요구와 잘 맞아떨어집니다. 탄소 섬유 발열체를 이용한 열 관리 기술은 열을 효율적으로 방출하고 흡수하는 과정에서 난방 시스템, 배터리 열 관리 시스템, 유리 제상 시스템 등에서 편리함을 제공하며, 에너지를 효율적으로 사용하여 주행 거리를 늘릴 수 있는 장점이 있습니다.

 

이 외에도 효율적인 지능형 에너지 솔루션을 찾는 산업들이 탄소 섬유 발열체를 도입한 고급 발열 기술에 더 많은 관심을 기울일 것으로 보입니다. 앞으로 탄소 섬유 발열체는 자유로운 제품 설계와 제작이 가능한 고효율 면상 발열체 개발 및 발열 필름 개발을 통해 신시장에 진출하고 수요를 확대할 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

출처 : ASTI Market Insight 288 : 탄소 섬유 발열체