탄소섬유 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 전망 (2026-2031년)

탄소섬유 시장은 2026년 245.37킬로톤에서 2031년 562.77킬로톤으로 성장할 것으로 예상되며, 예측 기간(2026-2031) 동안 연평균 성장률(CAGR) 18.06%를 기록할 전망입니다. 아시아 태평양 지역이 가장 큰 시장이자 가장 빠르게 성장하는 시장으로 부상하고 있으며, 시장 집중도는 높은 수준을 유지하고 있습니다. 주요 기업으로는 Toray Industries, Mitsubishi Chemical Group, Teijin Limited, Hexcel Corporation, SGL Carbon 등이 있습니다.

시장 개요 및 주요 동인
해상 풍력, 수소 압력 용기, 배터리 전기차(BEV) 등으로부터의 꾸준한 수요가 아시아 태평양, 북미, 유럽 전역의 통합 생산자들의 가동률을 높이고 있습니다. Toray, Mitsubishi Chemical 및 중국 신규 진입자들의 생산 능력 확장은 원자재 공급 부족을 완화하고 있으며, 자동화된 섬유 배치(AFP) 시스템은 사이클 시간과 인건비를 절감하여 고객 기반을 확대하고 있습니다. 재활용 섬유의 성장과 인도 및 중동 지역의 현지 콘텐츠 규정은 공급망을 다변화하고 있으나, 높은 에너지 집약도와 원료 변동성은 여전히 시장의 제약 요인으로 작용하고 있습니다. 이러한 역동성은 모빌리티, 청정 에너지 및 항공우주 분야에서 탄소 복합재가 알루미늄 및 고성능 열가소성 수지에 비해 장기적인 경쟁력을 강화하는 데 기여하고 있습니다.

주요 시장 통계 (2025년 점유율 및 2026-2031년 CAGR)
* 원료별: 폴리아크릴로니트릴(PAN)은 2025년 95.18%의 압도적인 점유율을 차지했으며, 2031년까지 18.91%의 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다.
* 섬유 유형별: 신생 탄소섬유(Virgin Carbon Fiber)는 2025년 62.95%의 점유율을 기록했으며, 재활용 탄소섬유는 19.87%의 CAGR로 성장할 것으로 전망됩니다.
* 적용 분야별: 복합 재료는 2025년 전체 물량의 87.77%를 차지했으며, 마이크로 전극은 2031년까지 25.55%의 CAGR로 가장 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다.
* 최종 사용자 산업별: 대체 에너지는 2025년 27.21%의 점유율을 보였으며, 기타 최종 사용자 산업 부문은 25.98%의 CAGR로 성장할 것으로 예측됩니다.
* 지역별: 아시아 태평양은 2025년 44.89%의 점유율로 시장을 선도했으며, 2031년까지 20.75%의 CAGR로 가장 빠르게 성장하는 지역이 될 것으로 전망됩니다.

글로벌 탄소섬유 시장 동향 및 통찰력

주요 성장 동인:
1. 수소 및 CNG 압력 용기 생산 증가: 연료전지 트럭, 버스, 기차용 700bar 저장 표준은 탄소섬유로 폴리머 라이너를 감싼 Type IV 실린더가 주도하고 있습니다. 필라멘트 와인딩 자동화 및 전구체 가격 안정화로 비용이 절감되고 있으며, 탄소섬유 실린더는 강철 실린더 대비 8-12% 더 높은 페이로드를 제공하고 15,000회 이상의 피로 요구 사항을 충족하여 신뢰성이 높습니다.
2. 해상 풍력 터빈의 빠른 배치: 11-22MW급 차세대 터빈은 4,800MPa 이상의 인장 강도를 요구하는 100-143m 블레이드를 사용합니다. 지멘스 가메사(Siemens Gamesa)의 B108 블레이드는 탄소섬유 스파를 통합하여 블레이드 질량을 20% 줄여 타워 상단 하중과 설치 비용을 절감합니다. 탄소 복합재는 유리섬유보다 30-40% 더 나은 피로 저항성을 보여 태풍이 잦은 해역의 부유식 플랫폼에 적합합니다.
3. 전기차(EV) 플랫폼의 배터리 팩 인클로저 및 경량화 채택: 자동차 제조업체들은 강철 인클로저를 탄소섬유 강화 구조로 대체하여 40-60%의 중량 절감과 100kg당 8-12%의 주행 거리 연장을 달성하고 있습니다. 충돌 테스트에서 고강도 강철보다 25-30% 높은 에너지 흡수율을 보여 안전성 우려를 해소했습니다.
4. 3D 자동화된 섬유 배치(AFP) 라인을 통한 복합재 사이클 시간 단축: 레이저 보조 AFP 헤드는 분당 1,000mm 속도로 32개의 토우를 배치하여 동체 및 날개 패널의 사이클 시간을 절반으로 단축합니다. 보잉의 777X 날개 스파 라인은 수동 적층 대비 인건비를 30-50% 절감하며, 열가소성 토우프레그는 오토클레이브 경화 공정을 없애고 에너지 사용량을 60-70% 절감하는 현장 통합(in-situ consolidation)을 가능하게 합니다.

주요 제약 요인:
1. 에너지 집약적인 산화 및 탄화 공정: 탄소섬유 1kg 생산에는 50-100kWh의 에너지가 소모되며 20-30kg의 CO₂가 배출되는데, 이는 알루미늄 압출보다 최대 5배 높은 수치입니다. 유럽의 높은 전기료는 제조 비용을 kg당 5-8달러 증가시켜 아시아 공급업체와의 격차를 벌리고 있습니다.
2. 재활용 탄소섬유 원료 공급망 위험: 재활용 섬유는 수명이 다한 항공우주 및 풍력 복합재에 의존하지만, 폐기된 블레이드 및 항공기 스크랩의 15-20%만이 회수됩니다. 재활용 섬유는 일관되지 않은 섬유 길이와 인장 강도(로트별 20-30% 변동) 문제를 겪으며, 지적 재산권 문제로 인해 안정적인 원료 확보가 어렵습니다.

세그먼트 분석
* 원료별: 폴리아크릴로니트릴(PAN)은 2025년 95.18%의 물량 점유율을 기록하며 공급 경제를 주도하고 있습니다. 높은 탄소 수율 덕분에 에너지 할증료에도 불구하고 평균 비용이 kg당 12-14달러 수준을 유지하여 열가소성 수지 대체에 대한 탄소섬유 시장의 방어력을 높입니다. 중국의 Jilin Chemical과 Bluestar는 전 세계 전구체 생산 능력의 최대 70%를 통제하여 아시아 태평양 지역이 글로벌 가격에 영향력을 행사합니다.
* 섬유 유형별: 신생 탄소섬유는 2025년 62.95%의 점유율을 유지하며 주로 로트 추적성과 엄격한 기계적 공차를 요구하는 항공우주 및 방위 프로그램을 지원합니다. 재활용 탄소섬유는 자동차 및 풍력 에너지 수요에 힘입어 2031년까지 19.87%의 CAGR로 성장할 것으로 예상되지만, 주요 구조물에 대한 인증은 아직 계획 범위 밖에 있습니다.
* 적용 분야별: 복합 재료는 2025년 전체 물량의 87.77%를 차지하며 항공우주 동체, 풍력 블레이드, 수소 탱크 등에서 에폭시 및 열가소성 매트릭스에 대한 광범위한 의존도를 반영합니다. 마이크로 전극은 신경 인터페이스 시험에서 귀금속 전극보다 30-40% 높은 신호 대 잡음비를 보여 2031년까지 25.55%의 CAGR로 성장할 것입니다.
* 최종 사용자 산업별: 대체 에너지는 2025년 수요의 27.21%를 차지했으며, 해상 블레이드와 수소 탱크가 증분 물량의 대부분을 차지했습니다. 자동차 채택은 EV 배터리 가격이 kWh당 80달러 미만으로 떨어지면서 더욱 가속화될 것으로 예상됩니다.

본 보고서는 전 세계 탄소섬유 시장에 대한 심층 분석을 제공합니다. 연구 범위는 폴리아크릴로니트릴(PAN), 석유 피치 및 레이온 전구체로부터 생산되며 최소 3 GPa의 인장 강도를 가진 연속, 반연속 및 단섬유의 판매를 포함합니다. 이는 원섬유 형태로 변환업체 또는 자체 복합재 생산 라인에 공급되는 제품을 대상으로 하며, 공장 출하량(킬로톤)과 해당 매출액을 추적합니다. 완제품 복합재 부품(예: 자전거 프레임, 압력 용기) 및 활성탄 섬유는 연구 범위에서 제외됩니다.

시장 성장을 견인하는 주요 요인으로는 상업용 모빌리티를 위한 수소 및 CNG 압력 용기 생산 증가, 고강도 블레이드를 요구하는 해상 풍력 터빈의 신속한 배치, 전기차(EV) 플랫폼의 배터리 팩 인클로저 채택 및 경량화 추세가 있습니다. 또한, 3D 자동 섬유 배치 라인을 통한 복합재 생산 주기 단축과 인도 및 MENA 지역 항공우주 상쇄 프로그램의 현지 콘텐츠 의무화도 중요한 동력으로 작용합니다. 반면, 에너지 집약적인 산화 및 탄화 공정, 재활용 탄소섬유 원료 공급망 위험, 스포츠 용품 분야에서 고성능 열가소성 수지와의 경쟁은 시장 성장을 저해하는 요인으로 분석됩니다.

탄소섬유 시장은 원료(PAN, 석유 피치 및 레이온), 섬유 유형(신생 탄소섬유(VCF), 재활용 탄소섬유(RCF), 기타), 적용 분야(복합재료, 직물, 미세 전극, 촉매), 최종 사용자 산업(항공우주 및 방위, 대체 에너지, 자동차, 건설 및 인프라, 스포츠 용품, 기타) 및 지역별로 세분화되어 분석됩니다. 시장 규모는 2031년까지 562.77킬로톤에 도달할 것으로 예상되며, 2026년부터 연평균 18.06%의 높은 성장률을 보일 것으로 전망됩니다. 특히 아시아-태평양 지역은 전구체 생산 능력, 해상 풍력 및 자동차 프로그램에 힘입어 2031년까지 연평균 20.75%로 가장 빠르게 성장할 것으로 예측됩니다. 재활용 탄소섬유(RCF) 또한 자동차 및 풍력 산업 고객들이 순환 재료를 선호함에 따라 2026년부터 2031년까지 연평균 19.87%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 폴리아크릴로니트릴(PAN)은 50-55%의 탄소 수율과 4,800 MPa 이상의 인장 강도를 제공하여 에너지 비용 상승에도 불구하고 유리한 공급 경제성을 유지하며 지배적인 전구체로 자리매김하고 있습니다.

기술적 측면에서는 레이저 통합 자동 섬유 배치 기술이 적층 주기를 최대 70%까지 단축하여 자동차 생산량에 맞는 부품 비용을 가능하게 함으로써 복합재 생산 시간을 크게 줄이고 있습니다. 미래 시장 기회로는 백지 공간 및 미충족 수요 평가와 리그닌 기반 탄소섬유 원료에 대한 강조가 제시됩니다.

경쟁 환경 분석은 시장 집중도, 주요 기업들의 전략적 움직임, 시장 점유율 및 순위 분석을 포함합니다. Hexcel Corporation, 효성첨단소재(HS HYOSUNG ADVANCED MATERIALS), Mitsubishi Chemical Group Corporation, SGL Carbon, Solvay, Teijin Limited, TORAY INDUSTRIES, INC. 등 주요 19개 기업의 프로필이 상세히 다루어집니다.

본 보고서의 연구 방법론은 1차 및 2차 조사를 통합하여 신뢰성을 확보합니다. 1차 조사는 북미, 유럽, 중국, 걸프 지역의 섬유 생산자, 변환업체, 풍력 블레이드 OEM과의 인터뷰 및 복합재 유통업체, 압력 용기 와인더에 대한 설문조사를 통해 실제 운영률, 전구체 이전 가격, 지역별 수요 변화를 검증합니다. 2차 조사는 UN Comtrade, Eurostat Comext, 한국 관세청 등 공개 데이터와 JEC Group, 일본 탄소섬유 제조업체 협회, 미국 복합재 제조업체 협회와 같은 산업 단체의 정보를 활용합니다. 시장 규모 산정 및 예측은 전구체 소비 및 거래량에서 시작하여 최종 섬유 생산량을 역산하고, 항공기 인도, 풍력 설치 용량, BEV 생산량 등 수요 풀 추정치와 조화시키는 상향식 및 하향식 접근 방식을 모두 사용합니다. 데이터는 4단계 검토 과정을 거쳐 검증되며, 연간 업데이트 및 주요 사건 발생 시 중간 수정이 이루어집니다. 이러한 볼륨 우선의 이중 확인 프로세스는 다른 보고서들이 하류 복합재를 포함하거나 범위가 불균형하여 발생하는 이중 계산 및 환율 왜곡을 방지하여 의사 결정자에게 균형 잡히고 투명한 기준선을 제공합니다.

1. 서론

• 1.1 연구 가정 및 시장 정의
• 1.2 연구 범위

2. 연구 방법론

3. 요약

4. 시장 환경

• 4.1 시장 개요
• 4.2 시장 동인
  • 4.2.1 상업용 모빌리티를 위한 수소 및 CNG 압력 용기 생산 증가
  • 4.2.2 고강도 블레이드를 필요로 하는 해상 풍력 터빈의 빠른 배치
  • 4.2.3 EV 플랫폼에서 배터리 팩 인클로저 및 경량화 채택
  • 4.2.4 복합재 사이클 시간을 단축하는 3D 자동 섬유 배치 라인
  • 4.2.5 인도 및 MENA 항공우주 상쇄 프로그램의 현지 콘텐츠 의무화
• 4.3 시장 제약
  • 4.3.1 에너지 집약적인 산화 및 탄화
  • 4.3.2 재활용 탄소 섬유 원료의 공급망 위험
  • 4.3.3 스포츠 용품에서 고성능 열가소성 수지와의 경쟁
• 4.4 가치 사슬 분석
• 4.5 기술 전망
• 4.6 포터의 5가지 경쟁 요인
  • 4.6.1 공급업체의 교섭력
  • 4.6.2 구매자의 교섭력
  • 4.6.3 신규 진입자의 위협
  • 4.6.4 대체재의 위협
  • 4.6.5 경쟁 강도

5. 시장 규모 및 성장 예측 (가치 및 물량)

• 5.1 원료별
  • 5.1.1 폴리아크릴로니트릴 (PAN)
  • 5.1.2 석유 피치 및 레이온
• 5.2 섬유 유형별
  • 5.2.1 신생 탄소 섬유 (VCF)
  • 5.2.2 재활용 탄소 섬유 (RCF)
  • 5.2.3 기타
• 5.3 적용 분야별
  • 5.3.1 복합 재료
  • 5.3.2 섬유
  • 5.3.3 마이크로 전극
  • 5.3.4 촉매
• 5.4 최종 사용자 산업별
  • 5.4.1 항공우주 및 방위
  • 5.4.2 대체 에너지
  • 5.4.3 자동차
  • 5.4.4 건설 및 인프라
  • 5.4.5 스포츠 용품
  • 5.4.6 기타 최종 사용자 산업
• 5.5 지역별
  • 5.5.1 아시아 태평양
    • 5.5.1.1 중국
    • 5.5.1.2 일본
    • 5.5.1.3 인도
    • 5.5.1.4 대한민국
    • 5.5.1.5 기타 아시아 태평양
  • 5.5.2 북미
    • 5.5.2.1 미국
    • 5.5.2.2 캐나다
    • 5.5.2.3 멕시코
  • 5.5.3 유럽
    • 5.5.3.1 독일
    • 5.5.3.2 영국
    • 5.5.3.3 프랑스
    • 5.5.3.4 이탈리아
    • 5.5.3.5 기타 유럽
  • 5.5.4 남미
    • 5.5.4.1 브라질
    • 5.5.4.2 아르헨티나
    • 5.5.4.3 기타 남미
  • 5.5.5 중동 및 아프리카
    • 5.5.5.1 사우디아라비아
    • 5.5.5.2 아랍에미리트
    • 5.5.5.3 남아프리카 공화국
    • 5.5.5.4 이집트
    • 5.5.5.5 기타 중동 및 아프리카

6. 경쟁 환경

• 6.1 시장 집중도
• 6.2 전략적 움직임
• 6.3 시장 점유율(%)/순위 분석
• 6.4 기업 프로필 (글로벌 개요, 시장 개요, 핵심 부문, 재무 정보(가능한 경우), 전략 정보, 주요 기업의 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 포함)
  • 6.4.1 AandP Technology, Inc.
  • 6.4.2 Anshan Senoda Carbon Fiber Co., Ltd.
  • 6.4.3 DowAksa
  • 6.4.4 Formosa Plastics Group
  • 6.4.5 Hexcel Corporation
  • 6.4.6 HS HYOSUNG ADVANCED MATERIALS
  • 6.4.7 Jiangsu Hengshen Co.,Ltd
  • 6.4.8 KUREHA CORPORATION
  • 6.4.9 Mitsubishi Chemical Group Corporation
  • 6.4.10 Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.
  • 6.4.11 Rock West Composites, Inc.
  • 6.4.12 SGL Carbon
  • 6.4.13 Sigmatex (UK) Limited
  • 6.4.14 Solvay
  • 6.4.15 Taekwang Industrial Co., Ltd.
  • 6.4.16 Teijin Limited
  • 6.4.17 TORAY INDUSTRIES, INC.
  • 6.4.18 UMATEX
  • 6.4.19 Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd.

7. 시장 기회 및 미래 전망