항공기 엔진 복합재 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 적용 분야별(상용 항공기, 군용 항공기, 일반 항공기), 구성 요소별(팬 블레이드, 팬 케이스, 가이드 베인, 슈라우드, 기타 구성 요소) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2026-2034년

항공기 엔진 복합재 시장 성장 요인

세라믹 매트릭스 복합재료(CMC)의 기술 발전

엔진은 항공기에서 가장 복잡한 부품으로, 복잡성이 각기 다른 여러 부분으로 구성되어 있습니다. 가장 작은 부품조차도 설계 및 소재 개선을 통해 엔진의 전반적인 성능이 크게 향상되었습니다. 현대 항공기 설계의 여러 요소에 널리 사용되는 첨단 복합 소재는 최근 엔진 성능 향상의 주요 원동력입니다. 소재 제조 및 엔진 기술 발전은 차세대 항공기의 경제성을 높이는 데 매우 중요할 것입니다.

최신 세라믹 매트릭스 복합재(CMC)는 터보 엔진에 적용 가능성이 높아지고 있으며, 성능 향상 및 배출가스 저감에 상당한 효과를 가져올 것으로 기대됩니다. 이러한 혁신은 대기 오염을 최소화하고 연비를 개선하려는 정부의 노력에 힘입어 이루어지고 있습니다. 그 결과, 제조업체들은 엔진의 신뢰성을 유지하면서 전체적인 경량화를 추진하고, 단위 연료당 추력을 향상시키는 데 주력하고 있습니다.

시장 제한

상용 항공기 인도량 감소

프랫앤휘트니의 PW1000G 기어드 터보팬 엔진을 비롯한 대형 상용 엔진의 2020년 주문량은 27% 감소했습니다. 반면, 터보프롭 엔진 제조업체인 프랫앤휘트니 캐나다는 2020년에 1,650대의 엔진을 납품했는데, 이는 2019년 대비 30% 감소한 수치입니다. 코로나19 팬데믹이 항공 공급망에 영향을 미쳤지만, 일부 문제는 팬데믹 이전부터 만연해 있었습니다. 항공기 엔진 제조업체들이 생산을 제3자에게 의존해야 하는 상황에서 공급업체 신뢰성은 중요한 문제가 되었습니다. 이제 이중 공급/다중 공급은 공급망 하위 단계에서 발생할 수 있는 예상치 못한 차질에 유연하게 대처할 수 있도록 프로그램의 안정성을 확보하는 데 필수적인 요소가 되었습니다.

2018년 초, CFM은 공급망 품질 문제로 생산이 계획보다 한 달 지연되었습니다. 필수 부품 및 자재에 대해 다중 공급 전략을 사용했음에도 불구하고, CFM은 최초 생산 수율과 생산 주기 시간을 유지하는 데 어려움을 겪었습니다. 특히 보잉 737 MAX와 에어버스 A320neo는 OEM 업체에 가장 많이 생산 및 인도되는 기종으로, CFM 인터내셔널의 LEAP 엔진 납품 지연으로 인해 인도가 늦어졌습니다. 단조 및 주조 관련 공급망 문제가 이러한 지연에 큰 영향을 미쳤습니다. CFM 인터내셔널에 따르면, A320neo 항공기 조립 라인에 대한 LEAP-1A 엔진 납품은 2019년 초에 최종 완료되었습니다.

시장 기회

차세대 엔진 개발, 복합 소재 채택 지원

항공사들은 상업 항공편 운항이 시작된 이래 연료 효율이 높고 총 운영 비용이 낮은 엔진을 사용하는 데 집중해 왔습니다. 성능을 향상시키고 항공기 항속 거리를 늘리기 위해 엔진 및 항공기 제조사(OEM)들은 상당한 통합 노력을 기울이고 있습니다. 최신 엔진은 내구성이 뛰어나면서도 정교한 소재로 만들어져 수명을 단축시키지 않고 성능을 보장하는 과학적 걸작입니다. 최근 개발된 CFM LEAP 엔진은 복합 소재 팬 블레이드, 케이스, 플랫폼, 스페이서 등 다양한 복합 소재 부품을 사용하여 기존 비복합 소재 설계 대비 무게를 크게 줄였습니다. 이러한 엔진은 현재 COMAC C919, Airbus A320, Boeing 737 등 여러 항공기 모델에 탑재되고 있습니다. 무게 감소는 연료 소비량과 엔진 배기가스 배출량 감소로 이어집니다.

복합재 팬 블레이드 기술의 선구자인 GE는 보잉 777X 차세대 광동체 항공기를 위해 특별히 제작된 GE9X 엔진에 사용되는 4세대 블레이드를 개발했습니다. GE9X는 GE가 지금까지 개발한 엔진 중 가장 규모가 큰 엔진입니다. 직경 11피트(약 3.3미터)의 복합재 팬 블레이드 16개가 이 엔진을 구성합니다. 엔진의 연소기와 터빈 또한 가볍고 내구성이 뛰어난 세라믹 매트릭스 복합재로 만들어졌습니다. 이러한 개발은 향후 복합재 항공 엔진 부품에 대한 수요를 촉진할 것으로 예상됩니다.

응용 프로그램 분석

세계 항공기 시장은 상용기, 군용기, 일반 항공기로 구분됩니다. 상용기 부문이 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 18.95%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 협동체 항공기에 대한 수요는 상용 부문에서 항공기 산업 성장을 이끄는 주요 요인 중 하나입니다. 에어버스는 2020년 12월 말 기준 7,184대의 항공기 수주 잔고를 보유하고 있으며, 이 중 A220 및 A320ceo/neo 계열 협동체 항공기가 88.70%를 차지한다고 보고했습니다. 마찬가지로 보잉은 4,997대의 항공기 수주 잔고를 보유하고 있으며, 이 중 4,031대는 737 NG/MAX 협동체 항공기입니다.

군용 항공기는 공격, 감시, 관측 등 다양한 작전을 수행할 수 있는 정밀한 장비로 발전해 왔습니다. 군용 헬리콥터는 병력 수송뿐만 아니라 소방, 물자 보급, 의료 후송에도 사용됩니다. 엔진과 기체 시스템의 성능, 내후성, 조종 반응성은 기술 발전으로 크게 향상되었습니다. 이러한 발전 덕분에 최신 항공기는 까다로운 환경에서도 운용할 수 있게 되었습니다. 여러 국가에서는 공중 방어 능력을 강화하기 위해 새로운 전투기를 개발하고 있습니다.

구성 요소 인사이트

전 세계 시장은 팬 블레이드, 팬 케이스, 가이드 베인, 슈라우드 및 기타 부품으로 구분됩니다. 팬 블레이드 부문이 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 15.40%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 탄소 섬유 복합재는 경량성 때문에 엔진 블레이드 제작에 사용됩니다. 복합재 블레이드의 단면은 티타늄 블레이드보다 두껍습니다. 탄소 섬유 복합재 팬 블레이드의 얇은 티타늄 가장자리는 조류 충돌에 필요한 충격 저항성을 제공합니다. 이 블레이드는 CFM International과 Albany Engineered Composites Inc.가 개발한 3D 직조 기술을 사용합니다. 이 회사의 LEAP 및 CFM56 항공기 엔진에는 탄소 섬유 복합재 블레이드가 사용됩니다. CFM International은 2018년에 LEAP 엔진 연간 출하량을 1,118대로 늘렸습니다. 그러나 코로나19 팬데믹으로 인해 2020년까지 연간 2,000대 생산 목표 달성에 차질이 생겼으며, 이는 장기적인 출하량 감소로 이어질 것으로 예상됩니다.

팬 케이스는 팬의 보호 케이지 역할을 하며, 팬 블레이드 파손 사고 발생 시 구조적 손상을 방지합니다. 팬 케이스는 블레이드 파편의 충격을 견딜 뿐만 아니라 엔진이 정지된 상태에서도 구조적 무결성을 유지하도록 설계되었기 때문입니다. 따라서 팬 케이스는 엔진에서 가장 부피가 큰 부품 중 하나입니다. 복합 소재는 구조적 무결성을 향상/유지하면서 무게를 크게 줄일 수 있는 실용적인 방법으로 입증되었으며, 특히 엔진 제조업체들이 연료 효율 향상에 집중함에 따라 더욱 중요해지고 있습니다. 롤스로이스는 2020년 2월부터 울트라팬(UltraFan) 데모 엔진 생산을 시작했습니다. 이 엔진은 복합 소재로 제작된 팬 블레이드와 팬 박스를 사용하여 엔진당 약 700kg의 무게 절감 효과를 제공합니다.

복합 소재로 제작된 가이드 베인은 베인의 반경 방향 끝에서 에어포일의 반대쪽 측면으로 뻗어 있는 최소 두 개의 고정 플랜지를 가지며, 3차원 직조를 통해 밀도가 높아진 매트릭스 섬유 보강재를 포함합니다. 고정 플랜지는 축 방향으로 서로 어긋나 있습니다. 이 특정 적용 분야는 재료 및 제조 공정 측면에서 검증되었고 엔진에 대한 노출도 최소화되었지만, 잠재적인 비용 및 무게 절감 효과를 누리기 위해서는 새로운 엔진 설계의 도입을 기다리고 있습니다. 예를 들어, 직조 또는 편직 후 화학 기상 침투를 포함하는 정교한 섬유 처리 기술을 사용하여 생산된 롤스로이스 배기 가이드 베인은 항공 엔진 분야에서 CMC 기술의 가장 복잡한 적용 사례입니다.

지역 분석

아시아 태평양 지역은 전 세계 항공기 엔진 복합재 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며, 연평균 15.70%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 예측 기간 동안 중국의 상업 항공 산업은 지난 몇 년간 아시아 태평양 지역에서 상당한 성과와 발전을 이루었습니다. 중국의 주요 항공사로는 에어차이나, 중국남방항공, 중국동방항공, 하이난항공 등이 있습니다. 2020년 중국은 미국을 제치고 세계 최대 항공 시장으로 부상했습니다. 중국민용항공국(CAA)에 따르면 코로나19 팬데믹으로 인해 2020년 중국 내 항공 이용객 수는 4억 2천만 명으로 2019년 대비 36.7% 감소했습니다. 그러나 2020년 4분기에 국제선 운항이 재개됨에 따라 2021년에는 승객 수가 급격히 증가할 것으로 예상됩니다. 또한, 항공 산업의 성장은 중국 항공사들의 신형 항공기 수요를 촉진하고 있습니다.

북미 시장 동향

북미 지역은 연평균 13.55%의 성장률을 기록하며 예측 기간 동안 22억 9,247만 달러의 수익을 창출할 것으로 예상됩니다. 미국을 오가는 여행객 수는 꾸준히 증가해 왔습니다. 미국 교통통계국(Bureau of Transportation Statistics)에 따르면, 2019년 미국 및 국제 항공사의 정기 항공편 이용객 수는 10억 5,280만 명으로 전년 대비 3.9% 증가했습니다. 2019년에는 국제선 이용객이 2억 4,140만 명, 국내선 이용객이 8억 1,140만 명으로 2018년 대비 각각 4.3%와 2.4% 증가했습니다. 코로나19 팬데믹으로 인한 국제선 운항 중단은 여객 감소를 초래했지만, 2020년 4분기부터 국제선 운항이 재개됨에 따라 2021년에는 여객 수가 급격히 증가할 것으로 예상됩니다.

유럽 ​​시장 동향

유럽 ​​시장은 주요 시장 참여자 간의 다양한 인수 및 계약으로 인해 예측 기간 동안 상당한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 영국에 본사를 둔 저가 항공사(LCC)인 이지젯(EasyJet)과 에어버스(Airbus)는 이지젯이 A320NEO 항공기 17대를 확정 주문할 수 있도록 하는 계약을 체결했습니다. 이지젯은 2019년 11월에 A320NEO 12대를 추가로 주문했으며, 이로써 NEO 기종 총 주문량은 159대(A321neo 30대 포함)로 늘어났습니다. 추가 주문된 A320NEO 항공기 중 첫 번째 기체는 2023년 초에 인도될 예정입니다. 또한, 엔진 설계 분야의 선두 주자인 영국 롤스로이스(Rolls-Royce)는 2020년까지 차세대 엔진에 CMC(Chemical Mobility Control)를 광범위하게 적용할 계획입니다.

브라질은 현재 항공 부문에서 성장세를 보이고 있습니다. 브라질의 주요 항공사인 LATAM Airlines Brazil, GOL, Azul은 지난 몇 년간 항공 여객 수송량이 크게 증가했다고 보고했습니다. 브라질 민간항공국(ANAC) 자료에 따르면 2019년 항공편 이용객 수는 1억 292만 명으로 2018년의 1억 211만 명에서 증가했으며, 코로나19 팬데믹 이후 2021년에도 더욱 증가했습니다. 브라질 정부는 지역 항공 투자 확대 등 여러 정책을 추진하고 있습니다. 멕시코는 주요 항공기 제조업체들이 생산 및 정비 시설을 운영하면서 항공 산업의 주요 제조 및 유지보수(MRO) 허브로 자리매김했습니다. Safran과 Albany는 2018년 2월 케레타루에 LEAP 엔진용 복합재 부품 생산 시설을 새로 개설했습니다. 이러한 요인들이 향후 시장 성장을 견인할 것으로 예상됩니다.