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자동차 경량화 관련 소재별 국내외 시장전망과 핵심기술 개발동향
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제조사 IRS Global
상품코드 1497488899
발간일2016-12-08
규격607쪽 (A4)
ISBN97889-98207-42-7
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최근 온실가스 배출 억제를 위해 자동차 환경규제가 점차 강화되면서 ‘자동차 경량화’에 대한 업계의 관심이 집중되고 있다.
 
미국은 연비기준을 2015년 36.2mpg에서 2020년 44.8mpg로, 유럽은 평균 온실가스 배출기준을 2015년 130g/km에서 2020년 95g/km로 높였다. 또한 자동차 시장에서 빼 놓을 수 없는 중국도 2015년 6.9ℓ/100km에서 2020년 5ℓ/100km로 규제 기준을 28%나 강화하고 나서고 있다.
 
또한, 미래 자동차는 단순한 이동수단이 아니라 생활공간으로서 다양한 전자제어장치 및 편의 장치가 채용되고 있기 때문에 차량에 장착되는 부품의 수 및 중량이 오히려 증가하는 추세에 있다. 이제 자동차의 연비 향상을 위한 자동차 부품ㆍ소재의 경량화는 선택이 아닌 필수 요소로 다가오고 있다.
 
이와 같은 시대적 변화 속에 글로벌 완성차 제조업체와 부품ㆍ소재 관련 업체들은 자동차 경량화를 위한 신소재 개발과 채용을 통해 고연비를 달성하려는 기술경쟁을 이미 치열하게 벌이고 있다.
 
차종별로 차이가 크지만 평균 900kg 정도로 아직까지도 자동차 중량 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 철강 소재는 단기적으로 자동차 부품 요구 특성에 맞으며, 중장기적으로는 고강도, 고성형 등 재질의 성능이 대폭 향상된 3세대 강판 생산을 목표로 개발이 진행되고 있다. 이미 포스코에서는 기가급 이상의 인장강도를 가지는 초고장력 강판도 생산하고 있다.
 
비철금속 소재 중 자동차 소재로 가장 많이 사용되고 40%의 경량화를 이룰 수 있는 알루미늄은 주조품으로 엔진, 트랜스미션 등에 쓰이고 전신재로는 바디부품, 열교환기 등에 사용되고 있다. 최근에는 합금 형태로 차체용으로도 적극 검토, 채용되고 있다. Ford가 미국 최대 판매 실적을 올리고 있는 픽업 트럭 2015년형 ‘F-150’ 모델에 All 알루미늄 차체를 실현하는 사례는 머지않아 관련시장을 크게 확대시킬 것으로 예상된다. 하지만 알루미늄합금은 용접접합이 어렵고, 바디 등의 판금부품의 가공성이 떨어진다는 단점으로 향후 연구개발이 요구되고 있다.
 
또한, 마그네슘 부품은 1990년대 이후에 경량화를 위해 실린더 블록, 자동변속기 케이스, 엔진 오일팬 등의 경량 부품에 주로 적용되고 왔으며, 최근에는 마그네슘 판재의 적용 범위가 확대되고 있지만, 금속특성, 가공방법의 한계 등 여러 가지 제약 조건들로 인해 광범위하게 사용되기에는 다소 시간이 소요될 것으로 보인다.
 
매우 단단하며 가볍고, 부식에도 강한 타이타늄은 기존 소재 대비 상온에서 비강도(강도/밀도)가 월등히 높기 때문에 고가임에도 불구하고 자동차용 경량화 소재로 이미 오래 전부터 주목을 받고 있으며, 또한, 타이타늄 합금은 550℃의 고온에 이르기까지 다른 재료들에 비하여 우수한 비강도를 유지하기 때문에 고온에서 작동하는 엔진용 구조재로 사용되어질 수 있다.
 
마지막으로, 철강 다음으로 자동차에서 가장 많이 사용되고 있는 플라스틱은 이제는 내장부품에서 점차 외장부품, 외판부품, 엔진룸 부품 등과 같이 사용조건이나 환경이 가혹한 부분에 사용이 확대되고 있으며, 일부에서는 이미 올 플라스틱(All plastic) 자동차 사례도 소개되고 있다.
 
특히, 최근 자동차 분야에서 쓰임새가 빠르게 증가하고 있는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)이 이목을 집중시키고 있으며, 메인 프레임이 모두 CFRP로 이뤄진 BMW i8 모델에서는 42개의 탄소섬유복합재 부품으로 68kg 정도의 경량차체를 구현한 사례도 있다. 유럽, 일본, 미국 주요 완성차 업체들은 이미 탄소섬유 전문업체들과 경량 복합소재 차체와 부품을 적용한 친환경 전기자동차를 개발하기 위하여 컨소시엄을 구성하여 공동 연구를 실시하고 있다.
 
한편, 우리 정부는 이러한 경량소재 시장 확대 추세에 대응하기 위해 타이타늄, 마그네슘, 알루미늄, 탄소섬유를 4대 경량소재 국가전략 프로젝트로 선정해 향후 7년간 집중적인 R&D를 지원해 나간다는 계획이다. 특히, 수요가 급증할 것으로 예상되는 자율주행자동차와 전기차용 마그네슘과 알루미늄 합금을 2022년까지 개발한다는 세부 전략을 세우고 있다.
 
이에, IRS글로벌은 자동차 경량화 관련 산업에 관심이 있는 기관ㆍ업체의 실무담당자들에게 연구개발, 사업전략 수립의 기초자료를 제공하기 위하여 본서를 기획하였다.
 
본서는 서두에 자동차 경량화를 위한 주요 소재(플라스틱, 탄소섬유, 강판, 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄) ․ 부품별 최근 개발동향과 시장동향을 종합적으로 분석하고, 국내외 완성차와 소재별 국내외 주요 참여업체들의 개발동향과 사업전략도 면밀히 정리하였다. 또한, 국내외 자동차부품산업과 자동차산업 현황을 정리 ․ 분석하여 자동차 경량화 관련 사업계획을 수립하는데 있어 이해를 돕고자 하였다.
돕고자 하였다.
 
 
Ⅰ. 자동차 경량화 최근 이슈와 자동차산업 환경, 연비 규제 동향
 
1. 자동차 산업의 패러다임 변화에 따른 경량화 동향
  1-1. 자동차산업의 패러다임의 변화
    1) 강화되는 환경규제
    2) 확대되는 친환경차 시장
    3) 부품의 모듈화
  1-2. 자동차 경량화의 최근 이슈
    1) 성능 향상
    2) 차체 구조 합리화
    3) 제조 공법 개선
 
2. 국내외 자동차 연비 관련 규제 및 정책 동향
  2-1. 주요국 연비 기준 및 정책 동향
    1) 글로벌 주요 자동차 시장 연비 규제 강화
    2) 주요국 연비 기준 및 정책 동향
      (1) 미국
      (2) 유럽연합
      (3) 중국
      (4) 일본
  2-2. 국내 연비 기준 및 정책 동향
    1) 주요 연비 정책 동향
      (1) 자동차 평균 연비ㆍ온실가스 규제 개요
      (2) 국가별 자동차 온실가스 배출량 및 차기기준 비교
      (3) 차기 자동차 평균 온실가스ㆍ연비 제도 시행 효과
    2) 국내 연비 제도(표시연비 / 평균연비)
      (1) 자동차의 에너지소비효율 산정방법
      (2) 표시연비제도
      (2) 평균연비제도
    3) 국내 연비 동향
      (1) 연도별 평균연비
      (2) 2014년 등급별 평균연비

3. 국내외 완성차 업체별 경량화 추진 동향
  3-1. 유럽
    1) Audi
    2) BMW
    3) Benz
    4) Volvo
  3-2. 미국
    1) GM
    2) Ford
  3-3. 일본
    1) Toyota
    2) Honda
    3) Nissan
  3-4. 한국
    1) HyundaiㆍKia
 
Ⅱ. 자동차 경량화 소재별 시장 전망과 개발 동향
 
1. 국내외 자동차용 플라스틱 시장 전망과 개발 동향
  1-1. 개황
    1) 개념 및 분류
      (1) 개념과 이해
      (2) 분류
  1-2. 산업 동향과 최근 이슈
    1) 자동차용 플라스틱의 성장세
    2) 금속 대체재로서의 성장
    3) 외장재로 적용범위 확대
  1-3. 자동차용 플라스틱 시장 규모 및 동향
    1) 글로벌 플라스틱 시장 규모 및 동향
    2) 자동차용 플라스틱 시장 규모 및 동향
      (1) 시장 규모 및 전망
      (2) 플라스틱 소재 자동차 적용 비중 전망
    3) 엔지니어링 플라스틱 시장 동향과 전망
      (1) 시장 규모 및 전망
      (2) 엔지니어링 플라스틱 서플라이 체인
      (3) 최근 트렌드
  1-4. 자동차용 플라스틱 소재별 개발동향과 활용분야 및 시장규모
    1) 범용 플라스틱
      (1) PE(폴리에틸렌)
      (2) PP(폴리프로필렌)
      (3) ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)
    2) 엔지니어링 플라스틱
      (1) PA(폴리아미드)
      (2) POM(폴리아세타르)
      (3) PC(폴리카보네이트)
      (4) PBT(폴리부틸렌 텔레프탈레이트)
      (5) M-PPO(모디파이드 폴리페닐렌 옥사이드)
      (6) GF 강화 폴리에틸렌텔레프탈레이트(GF ․ PET)
    3) 수퍼 엔지니어링 플라스틱
      (1) PPS(폴리페닐렌 설파이드)
      (2) LCP(액정폴리머)
      (3) PEEK(폴리에테르 에테르케톤)
      (4) PI(폴리이미드)
      (5) PEI(폴리에테르이미드)
      (6) PAR(폴리아릴레이트)
      (7) PSU(폴리설폰계 수지)
      (8) PAI(폴리아미드이미드)
  1-5. 바이오 플라스틱 시장 전망과 자동차 적용 동향
    1) 바이오 플라스틱 개황
      (1) 개념
      (2) 장점
      (3) 분류
      (4) 바이오플라스틱과 기존 플라스틱의 차이점
    2) 바이오 플라스틱 시장 동향과 전망
    3) 바이오 플라스틱의 자동차 분야 적용 동향
 
2. 탄소섬유 시장 전망과 개발 동향
  2-1. 탄소섬유 개황
    1) 개념 및 정의
    2) 개발 이력
    3) 종류
    4) 제조 방법
    5) 탄소섬유 복합재료
  2-2. 탄소섬유 시장 동향과 전망
  2-3. CFRP(탄소섬유강화플라스틱) 시장전망과 개발동향
 
3. 국내외 자동차용 강판 시장 전망과 개발 동향
  3-1. 자동차용 강판 개황
    1) 개요
      (1) 개념과 분류
      (2) 분류
      (3) 종류
    2) 자동차용 차체의 변화 이력
    3) 자동차용 철강 소재 요구조건
    4) 자동차용 강판의 진화 배경
      (1) 경량화 및 연비 대두
      (2) 개발 방식의 변화
      (3) 대체재의 성장
  3-2. 자동차용 강판 시장 규모와 전망
    1) 국내외 자동차 시장 동향과 전망
      (1) 국내외 자동차 시장 전망
      (2) 주요 지역별/업체별 판매 동향
    2) 자동차용 강판 수급 동향
      (1) 국내외 철강 수급 동향과 전망
      (2) 세계 자동차 강판 수급 동향과 전망
  3-3. 자동차용 강판과 경량화 공법 개발 동향
    1) 자동차용 강판 개발 동향
    2) 강판 공법 개발 동향
      (1) 핫스탬핑(Hot Stamping)
      (2) 하이드로포밍(Hydroforming)
      (3) TWB(Trailor Welded Blanks)
      (4) TRB(Tailor Rolled Blanks)
  3-4. 강판 관련 특허 동향
 
4. 국내외 자동차용 알루미늄 시장 전망과 개발 동향
  4-1. 알루미늄 개황
    1) 개요
      (1) 알루미늄 개념
      (2) 알루미늄 특성
      (3) 알루미늄 합금의 분류
    2) 철강 대체재로서의 알루미늄
  4-2. 자동차용 알루미늄 시장 동향과 전망
    1) 글로벌 알루미늄 수급 동향과 전망
    2) 자동차용 알루미늄 시장 동향과 전망
      (1) 자동차용 알루미늄 시장 동향과 전망
      (2) 자동차 알루미늄 적용 비중 전망
      (3) 주요 부품 분야별 알루미늄합금 적용 동향
  4-3. 자동차용 알루미늄 부품 적용 사례 분석
    1) 포드(Ford)-‘F-150’
    2) 재규어 랜드로버-알루미늄 차체
    3) 벤츠(Benz)-알루미늄 엔진
    4) 아우디(Audi)-R8
    5) 현대(Hyundai)-아이오닉(IONIQ)
    6) 한국GM-알루미늄 엔진
  4-4. 알루미늄 성형 공법 개발 동향
    1) 성형 공법 분류별 동향
      (1) 알루미늄 단조재
      (2) 알루미늄 주조재
      (3) 알루미늄 압출재
    2) 특수 성형 공법별 동향
      (1) 전자기성형
      (2) 통전성형
      (3) 가스 블로우(Gas Blow) 성형
 
5. 국내외 자동차용 마그네슘 시장 전망과 개발 동향
  5-1. 마그네슘 개황
    1) 마그네슘합금의 특징
      (1) 경량성
      (2) 진동흡수성
      (3) 치수안정성
      (4) 기 타
    2) 마그네슘 합금의 문제점
    3) 경제성, 생산측면에서의 특징
      (1) 다이캐스트 공정의 자동화
      (2) 금형 수명
      (3) 높은 생산성
      (4) 치수 안정성
      (5) 기계 가공성
    4) 주요국별 마그네슘 관련 기술개발 현황
      (1) 주요국별 R&D 동향
      (2) 국내 마그네슘 합금 연구 동향
  5-2. 자동차용 마그네슘 시장 동향과 전망
    1) 국내외 마그네슘 수급 동향
    2) 마그네슘 가격 동향
    3) 재활용 시장 동향
  5-3. 자동차용 마그네슘 부품 적용 사례 분석
    1) Renault Samsung-New SM7 Nova
    2) Renault-EOLAB
    3) Ssangyong-Korando C
    4) Porsche-911 GT3 RS
    5) FIAT Chrysler-PACIFICA
    6) 기타
  5-4. 자동차용 마그네슘 핵심기술 개발 동향
    1) 에코마그네슘 합금 개발 동향
    2) 대형 마그네슘 판재 생산 기술 동향
    3) 표면처리와 접합기술의 개발 동향
    4) 비판재 기술 개발 동향
  5-5. 마그네슘 적용 주요 부품 동향
    1) 인스트루먼트 패널(Instrument Panel)
    2) 시트프레임(Seat Frame)
    3) 스티어링 휠(Steering wheel)
    4) 도어 인너 패널
    5) 변속기 부품(수동 트랜스미션 케이스 및 트랜스퍼 케이스)
  5-6. 마그네슘 성형 공법 개발 동향
    1) 마그네슘 제품 제조 공정
    2) 마그네슘 제품 설계 시 주의할 점
      (1) 제품의 형상, 두께, 금형 설계기준
      (2) 빼기구배
      (3) 주조압력
      (4) 제품두께
      (5) 치수허용차
    3) 표면처리
    4) 다이캐스트 M/C
      (1) Hot Chamber 다이캐스트M/C
      (2) Cold Chamber 다이캐스트 M/C
 
6. 국내외 자동차용 타이타늄 시장 전망과 개발 동향
  6-1. 타이타늄 기술 개황
    1) 개념 및 특성
      (1) 타이타늄
      (2) 타이타늄 합금
    2) 차량용 부품 적용 현황과 문제점
      (1) 엔진 연관 부품
      (2) 터보과급기
      (3) 현가 부품
    3) 타이타늄 알루미나이드(TiAl)
      (1) 터보과급기
      (2) 배기밸브
      (3) 연결 봉
      (4) 배기 장치
  6-2. 타이타늄 산업 및 시장 동향
    1) 타이타늄 산업 현황
    2) 타이타늄 시장 현황 및 전망
      (1) 국내외 시장 규모 및 전망
      (2) 가치사슬
      (3) 국내 수출입 동향
    3) 국내 타이타늄 산업 경쟁력 현황
    4) 주요 국가의 타이타늄 산업 지원 현황
      (1) 해외
      (2) 국내
  6-3. 타이타늄의 자동차 적용 개발 사례
    1) 도요타 연료전지차에 타이타늄 소재 채용
    2) 자동차용 3D프린팅 재료
    3) 터보차저 휠 개발
    4) 이산화타이타늄의 초친수성(超親水性) 규명
  6-4. 타이타늄 관련 제조 기술 동향
    1) 분말야금공정
    2) 수소화물 분말 공정
    3) 타이타늄(Ti) 조각(chips) 재활용공정
 
Ⅲ. 소재별 주요 참여업체 개발동향과 사업전략
 
1. 플라스틱 분야
  1-1. 해외
    1) Company1
    2) Company2
    3) Company3
    4) Company4
    5) Company5
    6) Company6
  1-2. 국내
    1) A社
    2) B社
    3) C社
    4) D社
    5) E社
    6) F社
    7) G社
    8) H社
    9) I社
    10) J社
    11) K社
    12) L社
    13) M社
    14) N社
    15) O社
    16) P社
 
2. 탄소섬유 분야
  2-1. 해외
    1) Company7
    2) Company8
    3) Company9
  2-2. 국내
    1) Q社
    2) R社
    3) S社
    4) T社
    5) U社
 
3. 강판 분야
  3-1. 해외
    1) Company10
    2) Company11
    3) Company12
    4) Company13
    5) Company14
  3-2. 국내
    1) V社
    2) W社
 
4. 비철금속 분야
  4-1. 해외
    1) Company15
    2) Company16
    3) Company17
    4) Company18
    5) Company19
  4-2. 국내
    1) X社
 
Ⅳ. 국내외 자동차와 자동차부품 산업의 현황 및 전망
 
1. 국내외 자동차산업 동향과 전망
  1-1. 한국 자동차산업 동향과 전망
    1) 총괄
    2) 생산 동향
    3) 내수 판매 동향
      (1) 업체별 내수 판매
      (2) 차종별 내수 판매
      (3) 모델별 내수 판매 순위
      (4) 친환경차 내수 판매
    4) 수출 동향
      (1) 업체별 수출
      (2) 지역별 수출
    5) 해외 생산 동향
  1-2. 국내 수입자동차 시장동향
    1) 수입자동차 등록 추이
    2) 수입자동차 판매 현황
      (1) 수입국별 판매 동향
      (2) 브랜드별
      (3) 구매 연령별
      (4) 지역별
      (5) 배기량별
      (6) 연료별
      (7) 모델별
  1-3. 글로벌 주요국별 자동차산업 현황
    1) 주요국별 판매 동향
      (1) 미국 시장
      (2) EU 시장
      (3) 중국 시장
    2) 주요국별 자동차산업 통계
      (1) 세계 차종별 ․ 지역별 자동차 생산
      (2) 세계 국별 ․ 차종별 자동차 생산
      (3) 세계 국별 ․ 차종별 신차등록/내수판매
      (4) 서유럽 주요국 디젤승용차 판매
      (5) 세계 국별 ․ 차종별 수출
      (6) 주요국별 자동차 보유대수
 
2. 국내외 자동차부품 산업 동향과 전망
  2-1. 글로벌 자동차부품 산업 최근 이슈
    1) 글로벌 자동차부품 업체 매출 및 R&D 동향
      (1) 글로벌 100대 자동차 부품 업체 매출 동향
      (2) 주요 업체별 R&D 투자 동향
    2) 최근 이슈
      (1) 친환경차 핵심부품 개발
      (2) 대형 부품업체 주도권 강화
  2-2. 한국 자동차부품 산업 현황
    1) 자동차부품의 분류
    2) 자동차 부품업체 수
    3) 자동차부품업체 종업원 현황
  2-3. 한국 자동차부품 시장 동향
    1) 자동차부품 매출 및 납품 동향
    2) 수출 동향
      (1) 수출 현황
      (2) 주요 수출 품목 실적
    3) 수입 동향
 
 
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