섬유 강화 플라스틱 재활용 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 제품 유형별(유리섬유 강화 플라스틱, 탄소섬유 강화 플라스틱, 기타), 재활용 기술별(열/화학적 재활용, 소각 및 혼합 소각, 기계적 재활용(크기 축소)), 최종 용도별(건설, 자동차 부품, 기타) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2025-2033년

섬유 강화 플라스틱 재활용 시장 성장 요인

복합 폐기물의 축적 증가

JEC 그룹에 따르면, 복합재 부문은 2021년에 15개 이상의 응용 산업 분야에 부품과 제품을 공급했으며, 추정 생산액은 1,000억 달러 이상, 물량은 1,200만 톤을 넘어섰습니다.복합재료경량화 및 내구성 강화 제품에 대한 수요 증가로 인해 항공우주, 운송, 건설, 풍력 에너지와 같은 세계 경제의 주요 부문에서 복합재료의 사용이 점점 더 보편화되고 있습니다. 그러나 전체 복합재료 생산량의 40% 이상이 결국 손실됩니다. 폐기물로 버려지거나 불량품으로 판명되기 때문입니다. 환경 문제에 대한 인식이 높아지고, 천연자원이 고갈되고, 도시화가 확대되고, 세계 인구가 증가함에 따라 순환 경제에 대한 필요성이 커지고 있습니다. 결과적으로 재활용 가능한 재료, 특히 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)에 대한 수요가 증가할 것입니다.

향후 20년 동안 약 12,000대의 상업용 항공기가 수명을 다할 것으로 예상되며, 전 세계적으로 매년 약 600만 대의 자동차가 폐기됩니다. 또한 풍력 에너지 분야에서는 로터 블레이드 제작에 사용되는 복합 섬유의 20% 이상이 제조 과정에서 손실되는 경우가 많습니다. 이러한 기술 발전은 관련 사업에서 발생하는 복합 폐기물의 양을 급격히 증가시킬 것으로 예상됩니다. 수세기 동안 매립과 소각은 복합 폐기물 문제를 해결하는 가장 효과적인 방법이었습니다. 그러나 매립은 막대한 토지를 차지하고 건강상의 위험을 초래하기 때문에 더 이상 이상적인 폐기물 처리 방법으로 여겨지지 않습니다.

유럽에서도 복합재 폐기물이 빠르게 축적되고 있습니다. 예를 들어, 풍력 터빈 산업에서 터빈 블레이드 제조에 사용되는 탄소 섬유 강화 플라스틱(FRP) 폐기물이 2050년까지 유럽에서만 48만 3천 톤 발생할 것으로 예상됩니다. 따라서 다양한 분야에서 복합재에 대한 수요가 증가함에 따라 시장 성장을 촉진하기 위해 FRP 재활용을 더욱 강조할 필요가 있을 수 있습니다.

시장 제한

저품질 표면 소재 및 대체재 도입

일반적으로 재활용 과정은 재료의 표면 품질을 저하시킵니다. 재활용 섬유는 사이징 처리가 되어 있지 않고, 재활용 과정 후 탄화물이나 수지 잔류물이 남아 있는 경우가 있기 때문에 섬유 표면 상태를 고려하는 것이 중요합니다. 일반적으로 잔류물은 섬유와 매트릭스 간의 접착력을 저하시킵니다. 현재 탄소섬유 강화 플라스틱을 처리하는 데 이상적인 재활용 기술은 많지 않습니다.

유럽과 미국의 여러 국가들이 더 나은 대체 재활용 방법을 개발하기 위해 노력하고 있음에도 불구하고, 폐기물에서 최상의 재료를 회수할 수 있는 적절한 방법이 부족한 것이 어려움으로 작용하고 있습니다. 더욱이, 유럽에서는 비효율적인 폐기물을 처리하는 것이 불법입니다.생분해성 고분자특히 FRP(섬유 강화 플라스틱)의 경우 매립지에서 발생하는 문제가 심각합니다. EU Horizon 2020 프로그램에서 이 분야의 여러 사업들이 자금을 지원받았습니다. 이러한 문제로 인해 섬유 강화 플라스틱 재활용 시장은 어려움을 겪을 것으로 예상됩니다.

시장 기회

FRP 폐기물 발생량 증가

섬유강화폴리머(FRP) 복합재료의 수명 주기 종료(EOL) 폐기물 발생량이 급증하고 있습니다. 그러나 이러한 복합재료에 대한 수명 주기 종료 전략은 미흡하며, 복합재료 제품, 재료 및 부품은 사용 수명이 다한 후 쉽게 분해, 재사용 또는 재활용할 수 있도록 설계되는 경우가 드뭅니다. 재활용되거나 다른 용도로 활용되는 경우가 거의 없기 때문에, 복합재료 폐기물 처리에는 여전히 매립과 소각이 가장 일반적인 방법입니다. 하지만 전 세계적으로 복합재료 시장이 확대됨에 따라 폐기물 발생량도 꾸준히 증가하고 있으며, 복합재료 폐기물을 줄일 수 있는 효과적이고 경제적인 방법 개발이 시급합니다. 그 결과, 전 세계 수많은 기업들이 새로운 재활용 방법이나 재활용 복합재료 제품을 개발하고 있습니다.

워싱턴 주립대학교 기계재료공학과 진웬 장(Jinwen Zhang) 교수 연구팀은 2021년 재활용 가능한 탄소섬유 강화 복합재료를 개발했습니다. 이 재료는 현재 제조 공정에서 재활용이 불가능한 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 손쉽게 대체할 수 있습니다. 우수한 기계적 특성을 지닌 이 재활용 가능한 CFRP 복합재료는 향후 산업 분야에서 재활용이 불가능한 복합재료 폐기물 문제에 대한 장기적인 해결책을 제시할 수 있을 것입니다.

제품 유형 분석

유리섬유 강화 플라스틱(GFRP) 시장은 연평균 9.3%의 성장률을 기록하며 예측 기간 동안 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 가장 널리 사용되는 FRP는 유리섬유 강화 폴리머(GFRP)로, 성형이 용이하고 설계 유연성이 뛰어나다는 장점이 있습니다. 건설, 에너지, 운송, 국가 안보, 화학 공학, 전력 등 다양한 산업 분야에서 GFRP를 활용하고 있습니다. 이러한 수요 증가에 따라 GFRP 폐기물 발생량 또한 급증하고 있습니다. 폐기물 처리 관련 정부 법규 강화와 재활용 GFRP의 활용 분야 확대로 인해 GFRP 재활용에 대한 필요성 또한 커지고 있습니다.

탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 부문은 두 번째로 큰 시장 점유율을 차지할 것입니다. 탄소섬유는 유기 탄소섬유를 포함하는 복합 엔지니어링 소재인 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)의 보강재로 사용됩니다.에폭시탄소섬유강화폴리머(CFRP)는 매트릭스 역할을 하는 수지를 주재료로 합니다. 높은 인장 강도, 강성, 내열성, 내화학성, 낮은 열팽창률 등의 특성 덕분에 항공우주, 건축, 자동차, 스포츠 및 소비재, 풍력 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다. 여러 분야에서 CFRP가 오랫동안 사용됨에 따라 수명이 다한 CFRP의 수가 증가하고 있으며, 이에 따라 재활용 수요가 늘어나고 있습니다. 안전 및 정부 규제, 비용 효율성, 환경적 책임은 CFRP 재활용 공급망에 영향을 미치는 주요 변수입니다.

재활용 기술에 대한 심층 분석

소각 및 혼합 소각 부문은 연평균 7.7%의 성장률을 보이며 예측 기간 동안 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 소각은 폐기물 연소열에서 에너지를 회수하는 열처리 공정입니다. 회수된 열은 직접 사용하거나 전기로 변환할 수 있습니다. 하지만 FRP 폐기물 소각 시 발생하는 대기 오염은 이 기술의 단점입니다. 반면 혼합 소각은 재료와 에너지를 모두 회수할 수 있습니다. 혼합 소각 공정에서는 시멘트 소성로를 재활용에 활용합니다. 이를 통해 재료와 에너지를 동시에 회수할 수 있어 GFRP 폐기물 처리에 더욱 실용적이고 경제적인 해결책이 됩니다. 그러나 FRP는 높은 발열량과 유해 물질 배출로 인해 시스템 과부하가 발생할 수 있으므로 매립보다 비용이 더 많이 듭니다.

기계적 재활용 부문이 두 번째로 큰 비중을 차지할 것입니다. 기계적 재활용은 폐복합재료를 더 작은 재활용 가능한 재료로 분해하는 방법입니다. 열경화성 FRP 복합재료에 가장 널리 사용되는 재활용 방법은 기계적 재활용입니다. 이는 촉진제가 포함되지 않고 가격도 합리적인 FRP 재료에 대한 최적의 회수 방법으로 여겨집니다. 이 방법은 분쇄, 제분 또는 파쇄 공정을 통해 크기를 줄여 섬유질과 분말 재료의 혼합물을 만듭니다. 이렇게 만들어진 재료는 폐쇄 루프 시스템에서 재활용되거나 새로운 복합재료 제품의 충전재 또는 보강재로 사용될 수 있습니다.

지역별 분석

유럽은 예측 기간 동안 연평균 9.1%의 성장률을 기록하며 시장을 선도할 것으로 예상됩니다. 독일, 이탈리아, 영국 등 주요 국가들의 수요 증가가 유럽의 시장 지배력의 주요 원인입니다. 독일을 포함한 유럽 국가에서는 매립이 금지되어 있으며, 재활용 플라스틱 및 복합재료의 사용이 증가하고 있습니다. 이러한 재활용 FRP(섬유 강화 플라스틱)는 주로 풍력 에너지, 항공우주 및 건설 산업에 사용됩니다. 독일의 주요 에너지원은 세계 에너지 전환 전략에 필수적인 풍력 에너지로 빠르게 전환되고 있습니다. 그러나 풍력 발전 시설 건설에 필요한 원자재의 안정적인 공급을 보장하고, 기후 변화 대응 목표 달성을 위한 기술 발전 과정에서 발생하는 새로운 환경 문제를 방지하기 위해 연구진과 제조업체들은 보다 통합적이고 일관된 조달 및 재활용 체계를 요구하고 있습니다.

유럽의 풍력 산업은 폐기된 블레이드를 100% 보존, 재활용 또는 회수하는 데 전념하고 있습니다. 이는 업계 주요 기업들이 블레이드 재활용 및 회수에 대한 야심찬 계획을 발표한 데 따른 것입니다. 매립 금지는 친환경 재활용 기술 개발을 가속화할 수 있습니다. 또한 이탈리아는 시범 시설 구축과 주요 공장들의 상용화 전환을 통해 FRP 재활용 시장에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이탈리아의 재생에너지센터(Renewable Energy Catapult)는 2050년까지 8GW 규모의 육상 풍력 터빈이 폐기될 것으로 예측했습니다. 풍력 터빈 폐기 건수는 증가하고 있으며, 이는 풍력 산업에서 발생하는 FRP 폐기물의 증가로 이어지고 있습니다.

북미: 연평균 성장률 8.6%로 가장 빠르게 성장하는 지역

북미 지역은 연평균 8.6%의 성장률을 보이며 예측 기간 동안 두 번째로 큰 시장 점유율을 유지할 것으로 예상됩니다. 이 지역의 건설 활동에서는 우수한 기계적 성능과 혹독한 화학 및 열 조건에 대한 강한 저항성 때문에 재활용 유리섬유 강화 플라스틱 복합재(FRP)가 널리 사용되고 있습니다. 또한, 유리섬유 강화 플라스틱 폐기물을 분쇄하는 대신 더 큰 조각으로 잘라서 콘크리트 혼합물에 첨가할 수도 있습니다. 미국 에너지정보청(EIA)은 2020년 미국의 연간 풍력 터빈 용량 증설량이 14.2기가와트(GW)에 달해 2012년의 13.2GW를 넘어설 것으로 전망했습니다. (EIA) 폐 FRP를 소각하는 등의 새로운 기술 개발로 풍력 터빈 가격이 하락하고 있습니다. 또한, 정부와 업계의 인센티브 정책이 풍력 에너지 개발을 더욱 장려하고 있으며, 이로 인해 풍력 에너지 분야에서 재활용 FRP의 사용이 증가하고 있습니다.