독일, 탄소산업을 통한 자동차-물류산업 혁신

- 독일 CFK 밸리 소재 소기업, VW-COOP과 협업 통해 물류산업 혁신 첫 걸음 -

- 탄소 복합재 응용을 통한 경량화 프로젝트가 가져올 효과는? -

□ 직원 수 5명의 탄소부품 개발 기업은 어떻게 폴크스바겐-COOP과 손을 잡았나

 ○ 독일 니더작센 주 Stade시에 위치한 탄소산업 클러스터 CFK 밸리에 소재한 CarbonTT사, 탄소 복합재 응용 경량화 기술 프로젝트 진행 중

  - CarbonTT 사는 직원 수 5명의 소기업으로, CFRP 부품 및 하이브리드 부품 연구개발, 시뮬레이션, 프로토타입 제작, 구조상태모니터링(SHM), CFRP 부품 제조 및 품질관리 등의 서비스를 제공하는 벤처기업

프로젝트 중간보고를 하는 CarbonTT 대표

자료원: KOTRA 함부르크 무역관

  - 이 회사는 지난해 8월부터 니더작센 주 경제부의 혁신지원 프로그램을 통해 펀딩(450만 유로)을 받아 'CFRP 대형부품 공정개발' 과제를 수행하기 시작했으며, 프로젝트 파트너로는 스위스 대형 유통기업인 COOP과 폴크스바겐 상용차, 상용차 기술 개발 기업인 The Team Composite AG가 합류함.

  - 구체적인 프로젝트 내용은, 3.5톤 냉장차량(Volkswagen T5모델)의 섀시를 CFRP 소재로 대체, 연속생산이 가능하게 최적화 설계 및 제조하는 것으로, 경량화를 통해 CO₂  감축, 연비 개선, 적재량 증가, 비용 감축 등의 효과를 가져올 것으로 기대

 ○ 니더작센 주 경제부 장관 Olaf Lies, 서랍 속의 실용적인 아이디어를 꺼내는 역할은 정부에서

  - 행사에 참석한 Olaf Lies 장관은 경량화 사업이 니더작센 주에 있어 중요한 이유는 경량화가 니더작센 주의 주요 산업에 있어 새로운 동력으로 작용하기 때문이라 전함. 대표적으로 항공산업(Airbus), 자동차산업(VW), 풍력(Enercon), 조선(Meyer Werft) 산업을 예로 듦.

  - 장관은 CarbonTT를 지원하게 된 이유에 대해 좋은 아이디어를 서랍 속에서 꺼내는 역할은 정부에서 해야한다고 강조하며, 소재를 대체해 가격 효율, CO₂ 절감 등의 효과를 가져온다는 콘셉트는 매우 후륭하고도 대담한 발상으로 충분한 지원근거가 됐다고 전함.

  - 이어 그는 산업계-학계-정부의 유기적인 협업이 얼마나 큰 시너지를 불러일으킬 수 있는지 이 사례를 통해 알 수 있다고 전함.

 ○ 폴크스바겐과 COOP, 기업의 비전을 실현할 수 있는 프로젝트

  - 폴크스바겐 상용차 개발 분야 대표인 Schlaf 씨는 2020년까지 CO₂배출량을 95g/㎞까지 낮추는 폴크스바겐의 그룹 목표를 달성하기 위해서 그룹이 실행해오고 있는 일련의 프로젝트를 설명함.

  - 하이브리드/디젤 모델 99% 출시, 에너지 효율이 좋은 차세대 엔진 개발, 상용차의 경량화 등을 들며 경량화는 그룹 목표 달성과 차세대 이동수단 개발에 반드시 필요함을 강조

  - COOP사의 운송수단 특수부서장인 Beat Hirschi는 발표를 통해 COOP의 경우 그룹의 3대 주요 목표 중 하나가 자원효율과 환경보호임을 이야기하며 현재 전기 상용차 보급, 철도물류 이용, 그리고 냉장차량 경량화 프로젝트를 진행하고 있다고 전함.

  - COOP사는 이 냉장차량 경량화 프로젝트를 통해 300~400대의 상용차 구매 비용을 절약할 수 있으며, 경량화 차량 1대당 연간 약 50만 프랑의 이익이 있을 것으로 보고 있음.

  - 현재 COOP사는 폴크스바겐 T5 모델 약 100대를 2달 전부터 스위스에서 시범운행(냉장물류) 중이며, CarbonTT와 손잡고 앞으로 2~3개의 모델을 더 상용화할 계획이라고 함.

폴크스바겐, COOP 관계자 발표

자료원: KOTRA 함부르크 무역관

□ 탄소복합재(CFRP), 미래산업 먹거리로 발전 가능성 다대

 ○ 독일탄소섬유협회(CCeV)는 향후 5년간 탄소섬유(Carbon Fiber) 수요가 연평균 약 9% 성장할 것으로 전망하며, 2020년에는 33억 달러에 해당하는 약 8만9000톤의 수요가 발생할 것으로 예상

  - 탄소섬유의 95%가 탄소강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics)으로 가공되며, CFRP는 우주항공산업(16%), 풍력산업(23%), 스포츠 및 여가산업(16%), 자동차산업(6%) 등 다양한 분야에서 활용되고 있음.

  - 2013년 현재 탄소복합재 시장 매출은 146억 달러로, 이 중 94억 달러가 CFRP 매출임.

글로벌 CFRP 수요 전망

(단위: 천 톤)

자료원: CCeV

 ○ 산업별 탄소복합재 활용 전망

  - 항공: 현재 개발된 항공기(Boeing   B787, Airbus   A350-XWB 등)에 CFRP 구조재 부품 비율이 전체의 50%로 높아짐. Boeing사는 2030년까지 3만3500대, Airbus사는 2만7800대의 항공기 주문이 있을 것으로 예상. 전문가들은 현재는 1000톤 이하이나 2020년까지 약 9000톤의 CF가 대형 항공기 1대 제조에 사용될 것으로 예상함.

대형항공기 제조 시 CF 소비량 변화 예상

자료원: CCeV

  - 풍력: 후쿠시마 효과로 인해 친환경 에너지 생산에 대한 관심이 높아짐에 따라 풍력 에너지 분야도 더욱 성장할 것으로 보임. 2011년 23%의 성장률을 보인 풍력산업은 현재 CFRP 산업의 가장 중요한 시장임. 풍력산업의 연간 CFRP 수요는 2015년 약 2만2700톤, 2020년 약 5만4270톤에 이를 것으로 추산됨.

  - 앞으로 설치될 5㎿ 이상급의 풍력터빈 로터 블레이드, 특히 대형 해상풍력터빈은 기존에 생산되던 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP) 대신 CFRP로 제작될 것으로 보임.

  - 우주항공: 2019년까지 CFRP 수요는 우주항공 산업에서 현재의 3배, 풍력산업분야에서 현재의 4배 규모로 증가할 것으로 예상

  - 자동차산업: 자동차산업 분야에서도 구조재 중 경량 부품 비율이 현재 29%에서 2030년까지 66%로 증가할 것으로 보고 CFRP의 활용가능성이 높을 것으로 기대. 특히 고급 차량의 CFRP 구조재 증가 예상. 자동차산업은 2030년까지 CFRP 수요의 75%를 차지할 주요 시장으로 예상됨.

□ 시사점

 ○ 탄소복합재와 자동차산업의 만남은 현재 물류 및 자동차산업이 직면한 CO₂감량, 에너지 효율 등의 과제 달성에 해결책을 제시해줄 수 있음.

  - 2000년대 초반부터 KOEGEL, ALDI 등 주요 물류 관련 기업들과 트럭, 트레일러 차량의 경량화 기술 연구 및 프로젝트 실행에 힘써온 TTT사는 이번 냉동차량 경량화 프로젝트를 통해 지난 2014년 12월 미래 물류상(ZUKUNFTSPREIS LOGISTIK 2014) 수상. 경제적, 환경적 도전 과제를 성공적으로 해결할 수 있는 혁신적인 차량 콘셉트라는 평가를 통해 프로젝트의 가능성을 인정받았음.

  - 기후변화에 대응하고, '포스트 석유' 시대에 대비하기 위한 차세대 이동수단 개발이 필수적인 상황에서 경량화는 연비를 개선하고, E-모빌리티 기술 적용을 위한 최적조건을 제공하는 등 다양한 이점 제공

  - 탄소복합재의 경우 대량생산 설비 개발에 어려움이 있고 제품 및 기술 개발단계인데다 가격이 일반 경량화 소재로 사용되는 알루미늄의 4배이므로 경제성 확보를 위해서는 막대한 투자와 보급 노력이 필요할 것으로 보임.

  - 그러나 철의 10배 강도, 1/4 무게 등의 이점은 우주항공산업, 프리미엄 및 전기자동차 산업, 풍력, 조선 등 고부가가치 산업에 큰 매력으로 작용, 적극적인 활용 움직임.

 ○ 국내 탄소산업은 효성, 태광산업 등이 성공적으로 고성능급 탄소섬유 생산, 한국탄소융합기술원(KCTECH)이 기술개발 및 보급을 위해 글로벌 탄소산업 클러스터와 협업하는 등 일련의 성과 창출

  - 국내 기술 개발과 상용화를 위해 정부 지원은 필수. CarbonTT사의 사례와 같은 대중소 동반 성장 사업은 우리나라 탄소산업 경쟁력 강화의 구심점이 될 것

  - 섬유산업에 일가견이 있는 국내 기업의 경우 탄소섬유 개발에도 경쟁력이 있을 것이며, 자동차 및 부품 산업에서도 탄소복합재 부품 개발 투자는 향후 경쟁력 제고 및 시장선점에 유리하게 작용할 것으로 전망됨.

자료원: 각 기업 발표자료 취합, 독일탄소섬유협회, CarbonTT 및 KOTRA 함부르크 무역관 자료 종합