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탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 시장 규모, 전망 및 예측 보고서 2031 요약
# 1. 시장 개요 및 성장 전망
탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 시장은 2026년부터 2031년까지 연평균 성장률(CAGR) 7.26%를 기록하며 크게 성장할 것으로 전망됩니다. 2025년 211억 8천만 달러였던 시장 규모는 2026년 227억 2천만 달러로 증가한 후, 2031년에는 322억 5천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 이러한 성장은 CFRP가 항공우주 분야의 틈새시장에서 벗어나 경량화 및 구조적 강도 확보를 위한 주류 산업 소재로 자리매김하고 있음을 반영합니다.
시장 성장의 주요 동력은 엄격해지는 지속가능성 규제, 운송 부문의 전동화 추세, 그리고 재생 에너지 인프라 전반에 걸쳐 내구성이 뛰어난 경량 부품에 대한 수요 증가입니다. 주요 공급업체들은 순수 섬유 생산 능력에서 벗어나 다운스트림 가공, 재활용, 순환 경제 솔루션에 대한 투자를 확대하며 고객 통합을 심화하고 있습니다. 또한, 중국의 생산 능력 확장과 미국의 대체 전구체 연구는 공급 안정성을 중심으로 재편되는 공급망을 형성하고 있습니다.
# 2. 주요 시장 동향 및 성장 동력
CFRP 시장의 성장을 견인하는 핵심 동력은 다음과 같습니다.
* 상업용 항공기 주문 잔고 급증: 15,000대 이상의 항공기 주문 잔고는 탄소섬유 복합재에 대한 지속적인 수요를 창출하며, 항공기 제조업체들은 열가소성 복합재를 통해 생산 속도를 높이고 있습니다.
* 전기차(EV) 배터리 인클로저의 CFRP 채택 가속화: 전기차 제조업체들은 알루미늄 대비 최대 91%의 무게 절감 효과를 제공하는 탄소섬유 배터리 하우징을 채택하여 주행 거리 연장 및 안전성 강화에 기여하고 있습니다. 난연성 열가소성 수지와 통합 열 관리층은 복합재가 엄격한 안전 규정을 충족하도록 돕습니다.
* 초대형 풍력 터빈 블레이드의 CFRP 스파 캡 채택: 100m 이상의 해상 풍력 터빈 블레이드에는 유리섬유 대비 4배 높은 강성-중량비를 가진 탄소섬유 스파 캡이 필수적으로 사용되어 블레이드 설계 혁신 및 터빈 시스템 비용 절감에 기여합니다. 신규 터빈 4대 중 1대는 이미 탄소섬유 캡을 통합하고 있는 것으로 추정됩니다.
* 수소 모빌리티 압력 용기 구축: 수소 경제의 확장은 700bar 수소 저장이 가능한 Type IV 압력 용기 수요를 촉진하며, 탄소섬유 복합재는 상업적 실현 가능성에 필요한 중량 및 안전 목표 달성에 필수적입니다.
* eVTOL 및 도심 항공 모빌리티(UAM) 플랫폼의 열가소성 CFRP 선호: 차세대 항공 모빌리티 플랫폼은 경량화 및 빠른 생산 속도를 위해 열가소성 CFRP를 선호하고 있습니다.
* 폐쇄 루프 재활용을 통한 저비용 재활용 탄소섬유(rCF) 확보: 재활용 기술의 발전은 저비용 rCF를 가능하게 하여 시장 성장을 더욱 가속화하고 있습니다.
# 3. 시장 제약 요인
CFRP 시장은 다음과 같은 몇 가지 제약 요인에 직면해 있습니다.
* 항공우주 등급 PAN 전구체의 높은 비용: 항공우주 인증을 받은 폴리아크릴로니트릴(PAN)은 kg당 33~66달러에 달하여 비용에 민감한 다른 산업으로의 확장을 제한합니다.
* 산업용 섬유 생산 능력 병목 현상: 약 172,000톤의 공칭 생산 능력에도 불구하고, 특히 풍력 에너지 부문의 급증하는 수요에 대응하는 데 어려움을 겪는 품질 변동 및 공급 부족 현상이 발생할 수 있습니다.
* 고탄성 섬유에 대한 수출 통제: 고성능 탄소섬유에 대한 수출 통제는 중국 및 기타 제한된 시장에 영향을 미 미쳐 공급망의 불확실성을 야기합니다.
* 미성숙한 수명 주기 종료(end-of-life) 재활용 인프라: 전 세계적으로, 특히 유럽에서 규제 압력을 받고 있음에도 불구하고, CFRP의 재활용 인프라는 아직 미성숙한 단계에 있어 환경적 지속가능성 목표 달성에 걸림돌이 됩니다.
# 4. 세그먼트별 분석
4.1. 수지 유형별
* 열경화성 CFRP: 2025년 CFRP 시장의 72.15%를 차지하며 지배적인 위치를 유지하고 있습니다. 이는 항공우주 산업에서 에폭시 프리프레그에 대한 오랜 의존도에 기인합니다.
* 열가소성 CFRP: 빠른 가공 속도와 재활용성 요구 증가에 힘입어 2031년까지 8.02%의 가장 높은 연평균 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 에어버스의 열가소성 동체 패널은 월 70대 이상의 항공기 생산 속도에 부합하는 사이클 타임 절감을 보여주며, 자동차 공급업체들은 스탬핑 사이클을 수 초 단위로 단축하고 있습니다. 열가소성 복합재는 조립 중 용접 또는 재용융이 가능하여 모빌리티, eVTOL, 수소 저장 분야에서 시장 규모를 확장하고 있습니다. CF-PEEK 부품은 CF-에폭시 대비 높은 인장 강도(425 MPa vs. 311 MPa)와 연속 사용 온도를 제공합니다.
4.2. 원료 전구체별
* PAN 기반 섬유: 탁월한 기계적 성능과 수십 년간 구축된 생산 라인 덕분에 2025년 CFRP 시장의 94.75%를 공급하며 압도적인 비중을 차지했습니다.
* 레이온 및 리그닌 기반 대체 섬유: 비용 절감과 낮은 탄소 배출량이라는 이점을 바탕으로 8.31%의 가장 빠른 연평균 성장률을 보이고 있습니다. 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)는 우주 안테나 및 스포츠 용품용 저렴한 고탄성 등급을 목표로 피치(pitch) 기반 섬유를 연구하고 있습니다. PAN의 확고한 생태계는 기존 생산자들에게 규모의 우위를 제공하지만, 저비용 전구체 기술에 대한 벤처 투자는 원료 다변화에 대한 산업의 의지를 보여줍니다.
4.3. 최종 사용자 산업별
* 항공우주 산업: 2025년 전체 매출의 43.70%를 차지하며 여전히 가장 큰 비중을 차지하고 있습니다.
* 자동차 산업: 2031년까지 8.61%의 연평균 성장률을 기록하며 CFRP 시장의 주요 성장 동력으로 부상하고 있습니다. 배터리 전기차(BEV)는 충돌 안전성과 주행 거리 연장을 결합한 경량 배터리 인클로저, 루프 모듈, 구조용 배터리 설계를 요구합니다. CFRP 배터리 인클로저는 기존 재료 대비 최대 40%의 중량 절감 효과를 제공합니다.
* 풍력 발전: 초대형 블레이드에 탄소섬유 스파 캡을 채택하여 수요를 더욱 증가시키고 있습니다.
* 스포츠 및 레저: 프리미엄 성능을 위한 꾸준한 틈새시장을 유지합니다.
* 건축 및 건설: 내진 보강 및 교량 상판에 탄소섬유 랩이 사용되기 시작했습니다.
# 5. 지역별 분석
* 아시아 태평양: 2025년 CFRP 시장의 42.05%를 차지했으며, 2031년까지 8.43%의 가장 높은 연평균 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 중국은 2023년에 풍력, EV, 수소 인프라 프로젝트에 힘입어 약 69,000톤의 복합재를 소비했습니다.
* 북미: 보잉의 주문 잔고와 신흥 eVTOL 기업들을 통해 견고한 수요 기반을 유지하며, 재활용 공장 및 대체 전구체에 대한 투자를 통해 국내 공급망을 강화하고 있습니다.
* 유럽: 에어버스의 열가소성 복합재 이니셔티브와 EU의 재활용 규제를 통해 순환 경제 발전을 주도하고 있습니다. 또한, 수소 탱크 제조 및 해상 풍력 분야에 대한 투자를 집중하고 있으며, 이는 모두 탄소섬유의 주요 사용자입니다.
# 6. 경쟁 환경 및 주요 기업
탄소섬유 시장은 Toray Industries Inc., Hexcel Corporation, SGL Carbon, Mitsubishi Chemical Group, Teijin Limited 등 주요 기업들이 존재하는 중간 정도의 집중도를 보입니다.
* Toray Industries Inc.: 보잉과의 장기 섬유 공급 계약을 통해 대량 주문을 확보하고 있으며, 산업용 시장을 위해 캘리포니아와 유럽에 생산 라인을 추가하고 있습니다.
* Hexcel Corporation: 수지 필름 주입 및 3D 직조에 집중하여 고객이 부가가치 부품을 통합할 수 있도록 지원합니다.
* Mitsubishi Chemical Group: 1,500°C 등급의 탄소섬유 기반 세라믹 매트릭스 복합재(C/SiC)를 개발하여 일본의 우주 운송 수요를 목표로 하고 있으며, 2023년 10월에는 이탈리아의 CFRP 자동차 부품 생산 및 유통 업체인 CPC SRL을 완전히 인수하며 자동차 부문에서의 입지를 강화했습니다.
이러한 시장 동향과 경쟁 구도는 CFRP 시장이 지속적인 혁신과 확장을 통해 다양한 산업 분야에서 핵심 소재로의 역할을 강화할 것임을 시사합니다.
이 보고서는 전 세계 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 시장에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. CFRP는 탄소섬유로 강화된 고분자 복합 재료로, 항공기 및 로켓 제조에서 연료 효율성 증대와 기체 경량화를 위해 주로 사용됩니다.
1. 시장 규모 및 성장 전망:
CFRP 시장은 2026년 227억 2천만 달러 규모에서 2031년까지 322억 5천만 달러에 이를 것으로 전망됩니다. 특히 자동차 애플리케이션, 그 중에서도 전기차 배터리 인클로저 부문이 2031년까지 연평균 8.61%의 가장 높은 성장률을 보이며 시장 성장을 주도할 것으로 예상됩니다.
2. 시장 동인:
주요 시장 성장 동력으로는 상업용 항공기 백로그 증가, 전기화 가속화에 따른 CFRP 배터리 인클로저 수요 증대, 100m 미만 메가블레이드 풍력 터빈의 CFRP 스파 캡 채택, 수소 모빌리티 압력 용기 구축, eVTOL 및 도심 항공 모빌리티 플랫폼의 열가소성 CFRP 선호, 그리고 폐쇄 루프 재활용을 통한 저비용 재활용 탄소섬유(rCF) 확보 등이 있습니다.
3. 시장 제약 요인:
반면, 시장 성장을 저해하는 요인으로는 항공우주 등급 폴리아크릴로니트릴(PAN) 전구체의 높은 비용, 산업용 섬유 생산 능력의 병목 현상, 고탄성 섬유에 대한 수출 통제, 그리고 미성숙한 수명 종료 재활용 인프라 등이 지적됩니다.
4. 시장 세분화:
보고서는 시장을 다양한 기준으로 세분화하여 분석합니다.
* 수지 유형별: 열경화성 CFRP와 열가소성 CFRP로 나뉩니다. 특히 열가소성 복합재는 빠른 가공 및 용접성, 재활용성 덕분에 OEM의 비용 및 지속 가능성 목표 달성과 조립 주기 단축에 기여하며 점유율을 확대하고 있습니다.
* 원료 전구체별: 폴리아크릴로니트릴(PAN), 피치, 레이온, 그리고 기타(리그닌 기반, 재활용 CF)로 구분됩니다.
* 최종 사용자 산업별: 항공우주, 자동차, 풍력 발전, 스포츠 및 레저, 건축 및 건설, 기타 산업으로 분류됩니다.
* 지역별: 북미, 남미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카 등 주요 지역의 15개국 시장 규모 및 예측을 다룹니다. 특히 아시아 태평양 지역은 현재 매출 점유율 42.05%로 가장 큰 시장이며, 중국의 대규모 풍력 에너지 및 전기차 프로그램에 힘입어 8.43%의 가장 빠른 연평균 성장률을 보일 것으로 전망됩니다.
5. 경쟁 환경 및 주요 기업:
보고서는 시장 집중도, 주요 기업의 전략적 움직임, 시장 점유율 및 순위 분석을 포함한 경쟁 환경을 상세히 다룹니다. Toray Industries Inc., Hexcel Corporation, SGL Carbon, Mitsubishi Chemical Corporation, Teijin Limited, Solvay 등 주요 글로벌 기업들의 개요, 핵심 사업 부문, 재무 정보, 전략적 정보 및 최근 개발 동향을 포함한 기업 프로필이 제공됩니다.
6. 시장 기회 및 미래 전망:
미개척 시장 및 미충족 수요에 대한 평가와 함께, CFRP에 탄소 나노물질 도입과 같은 미래 시장 기회 및 전망을 제시합니다.
이 보고서는 CFRP 시장의 현재 상태, 성장 동력 및 제약 요인, 세분화된 시장 분석, 경쟁 구도 및 미래 기회에 대한 심층적인 통찰력을 제공하여 관련 산업 참여자들에게 중요한 정보를 제공할 것입니다.
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 항공기 수주잔고 급증
- 4.2.2 전동화로 인한 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 배터리 인클로저 가속화
- 4.2.3 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 스파 캡을 채택하는 메가 블레이드 풍력 터빈(100m 미만)
- 4.2.4 수소 모빌리티 압력 용기 구축
- 4.2.5 열가소성 CFRP를 선호하는 eVTOL 및 도심 항공 모빌리티 플랫폼
- 4.2.6 저비용 재활용 탄소섬유(rCF)를 가능하게 하는 폐쇄 루프 재활용
- 4.3 시장 제약
- 4.3.1 항공우주 등급 폴리아크릴로니트릴(PAN) 전구체의 높은 비용
- 4.3.2 산업용 섬유 생산 능력 병목 현상
- 4.3.3 고탄성 섬유에 대한 수출 통제
- 4.3.4 미성숙한 수명 종료 재활용 인프라
- 4.4 가치 사슬 분석
- 4.5 포터의 5가지 경쟁 요인
- 4.5.1 공급업체의 교섭력
- 4.5.2 구매자의 교섭력
- 4.5.3 신규 진입자의 위협
- 4.5.4 대체재의 위협
- 4.5.5 경쟁 강도
5. 시장 규모 및 성장 예측 (가치)
- 5.1 수지 유형별
- 5.1.1 열경화성 탄소섬유 강화 플라스틱 (CFRP)
- 5.1.2 열가소성 탄소섬유 강화 플라스틱 (CFRP)
- 5.2 원료 전구체별
- 5.2.1 폴리아크릴로니트릴 (PAN)
- 5.2.2 피치
- 5.2.3 레이온
- 5.2.4 기타 (리그닌 기반, 재활용 CF (탄소섬유))
- 5.3 최종 사용자 산업별
- 5.3.1 항공우주
- 5.3.2 자동차
- 5.3.3 풍력 산업
- 5.3.4 스포츠 및 레저
- 5.3.5 건축 및 건설
- 5.3.6 기타 최종 사용자 산업
- 5.4 지역별
- 5.4.1 북미
- 5.4.1.1 미국
- 5.4.1.2 캐나다
- 5.4.1.3 멕시코
- 5.4.2 남미
- 5.4.2.1 브라질
- 5.4.2.2 아르헨티나
- 5.4.2.3 기타 남미
- 5.4.3 유럽
- 5.4.3.1 독일
- 5.4.3.2 영국
- 5.4.3.3 프랑스
- 5.4.3.4 이탈리아
- 5.4.3.5 스페인
- 5.4.3.6 러시아
- 5.4.3.7 기타 유럽
- 5.4.4 아시아 태평양
- 5.4.4.1 중국
- 5.4.4.2 일본
- 5.4.4.3 대한민국
- 5.4.4.4 인도
- 5.4.4.5 기타 아시아 태평양
- 5.4.5 중동 및 아프리카
- 5.4.5.1 사우디아라비아
- 5.4.5.2 아랍에미리트
- 5.4.5.3 남아프리카
- 5.4.5.4 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 (사용 가능한 경우), 전략 정보, 주요 기업의 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 포함)
- 6.4.1 도레이 인더스트리즈 Inc.
- 6.4.2 헥셀 코퍼레이션
- 6.4.3 SGL 카본
- 6.4.4 미쓰비시 케미컬 코퍼레이션
- 6.4.5 데진 주식회사
- 6.4.6 솔베이
- 6.4.7 다우악사
- 6.4.8 포모사 플라스틱스 코퍼레이션, U.S.A.
- 6.4.9 구릿 서비스 AG
- 6.4.10 TPI 컴포지트
- 6.4.11 HS 효성첨단소재
- 6.4.12 닛폰 그래파이트 파이버 Co., Ltd.
- 6.4.13 뢰흘링
7. 시장 기회 및 미래 전망
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탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)은 고강도, 고강성, 경량 특성을 지닌 탄소섬유를 강화재로 사용하고, 플라스틱 수지를 기지재(매트릭스)로 하여 제조되는 복합재료입니다. 탄소섬유의 우수한 기계적 특성과 플라스틱의 성형성, 내식성 및 절연성을 결합하여 기존 금속 재료로는 구현하기 어려운 성능을 제공합니다. 주로 에폭시, 폴리에스터, 비닐 에스터와 같은 열경화성 수지나 PEEK, PA, PP와 같은 열가소성 수지가 기지재로 활용됩니다. 이러한 복합재료는 비강도(강도를 밀도로 나눈 값)와 비강성(강성을 밀도로 나눈 값)이 매우 높아, 동일한 강도와 강성을 가지면서도 훨씬 가벼운 구조물을 만들 수 있다는 장점을 가집니다.
CFRP는 사용되는 탄소섬유의 형태와 기지재의 종류에 따라 다양하게 분류됩니다. 섬유 형태에 따라서는 한 방향으로만 섬유가 배열된 단방향(Unidirectional) 프리프레그, 섬유가 직조된 형태의 직물(Woven) 프리프레그, 그리고 짧게 잘린 섬유가 무작위로 분산된 단섬유(Chopped fiber) 복합재 등으로 나눌 수 있습니다. 단방향 프리프레그는 특정 방향으로의 높은 강도와 강성이 요구될 때, 직물 프리프레그는 다양한 방향의 강도와 성형성이 필요할 때 주로 사용됩니다. 단섬유 복합재는 사출 성형 등 대량 생산 공정에 적합하며, 비교적 등방성 특성을 가집니다. 기지재 수지에 따라서는 열경화성 CFRP와 열가소성 CFRP로 구분되며, 열경화성 CFRP는 주로 고성능 구조재에, 열가소성 CFRP는 재활용성, 충격 강도 및 빠른 성형성이 요구되는 분야에 적용됩니다.
CFRP의 뛰어난 물성은 다양한 산업 분야에서 혁신적인 용도를 창출하고 있습니다. 항공우주 산업에서는 항공기 동체, 날개, 꼬리날개, 인공위성 부품 등에 적용되어 경량화를 통한 연료 효율 증대와 성능 향상에 기여합니다. 자동차 산업에서는 차체, 섀시, 구조 부품 및 스포츠카 부품에 사용되어 차량 경량화로 연비 개선 및 탄소 배출량 감소를 실현하며, 충돌 안전성도 높입니다. 스포츠 및 레저 분야에서는 자전거 프레임, 골프채, 낚싯대, 테니스 라켓, 스키 등에서 경량화와 성능 향상을 동시에 제공합니다. 또한, 풍력 발전 터빈 블레이드의 대형화 및 내구성 확보, 건축 및 토목 분야의 교량 보강재 및 내진 보강재, 산업 기계의 로봇 팔 및 정밀 부품, 그리고 의료 분야의 의족, 의수, X-ray 테이블 등에도 광범위하게 활용되고 있습니다.
CFRP의 제조 및 활용에는 여러 관련 기술이 수반됩니다. 제조 공정으로는 탄소섬유에 수지를 함침시켜 시트 형태로 만드는 프리프레그 제조, 고온고압 환경에서 경화시키는 오토클레이브 성형, 액상 수지를 섬유 프리폼에 주입하는 RTM(Resin Transfer Molding), 회전하는 맨드렐에 섬유를 감아 성형하는 필라멘트 와인딩, 그리고 대량 생산에 적합한 압축 성형 및 사출 성형 등이 있습니다. CFRP 부품 간의 접합에는 볼트나 리벳을 사용하는 기계적 접합과 에폭시 접착제를 사용하는 접착 접합이 주로 사용되며, 두 방식의 장점을 결합한 하이브리드 접합 기술도 개발되고 있습니다. 손상된 CFRP 구조물의 수리를 위한 패치 수리 및 인젝션 수리 기술도 중요하며, 내부 결함을 검출하기 위한 초음파, X-ray 등의 비파괴 검사(NDT) 기술도 필수적입니다. 최근에는 CFRP의 지속 가능성을 높이기 위한 열분해, 화학적 분해, 기계적 분해 등 재활용 기술 개발이 활발히 진행되고 있습니다.
CFRP 시장은 전 세계적으로 경량화 및 고성능 소재에 대한 수요 증가에 힘입어 지속적인 성장세를 보이고 있습니다. 특히 항공우주, 자동차, 풍력 발전, 스포츠/레저 산업이 주요 성장 동력으로 작용하고 있습니다. 각국의 엄격한 연비 및 탄소 배출 규제는 자동차 산업에서 CFRP 적용을 가속화하는 요인입니다. 그러나 높은 원재료 비용, 복잡하고 긴 제조 공정, 재활용의 어려움, 그리고 이종 재료와의 접합 기술 난이도 등은 시장 확대의 도전 과제로 남아 있습니다. 알루미늄, 티타늄, 고강도 강철 등 기존 금속 소재와의 경쟁 또한 치열합니다. 이러한 도전 과제들을 극복하기 위한 기술 개발과 비용 절감 노력이 시장 성장의 핵심 요소로 작용하고 있습니다.
미래에는 CFRP 기술의 발전과 함께 적용 분야가 더욱 확대될 것으로 전망됩니다. 생산 비용 절감을 위한 저가 탄소섬유 개발, 자동화된 제조 공정 도입, 그리고 열가소성 CFRP의 적용 확대는 시장 성장을 견인할 것입니다. 열가소성 CFRP는 빠른 성형 주기와 재활용성을 제공하여 대량 생산이 필요한 자동차 및 가전 분야에서 큰 잠재력을 가집니다. 또한, 센서 내장, 전도성 부여 등 다기능성을 갖춘 복합재료와 자체 치유, 형상 기억 등의 스마트 복합재료 개발도 활발히 이루어지고 있습니다. 도심 항공 모빌리티(UAM), 전기차, 수소차, 해양 플랜트, 첨단 의료 기기 등 새로운 고부가가치 산업에서의 CFRP 수요가 급증할 것으로 예상됩니다. 재활용 기술의 상용화는 CFRP를 더욱 지속 가능한 소재로 자리매김하게 할 것이며, 안전성과 신뢰성 확보를 위한 국제 표준화 노력도 지속될 것입니다. 인공지능(AI)과 빅데이터를 활용한 설계 최적화, 공정 제어 및 품질 관리 기술의 발전 또한 CFRP 산업의 혁신을 가속화할 것으로 기대됩니다.