Stratistics MRC에 따르면 세계의 첨단 탄소 재료 시장은 2024년에 63억 2,000만 달러를 차지하고 예측 기간 중 8.4%의 CAGR로 성장하며, 2030년에는 102억 6,000만 달러에 달할 것으로 예측됩니다. 첨단 탄소 재료는 고강도 대 중량비, 전도성, 열 안정성, 내화학성 등 특수한 특성으로 인해 많은 산업을 변화시키고 있습니다. 이러한 재료에는 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유, 풀러렌 등이 포함됩니다. 또한 경량화, 고효율화, 제품 성능 개선이 가능하므로 차세대 기술에 적합합니다.
국제탄소재료협회에 따르면 고성능 배터리, 경량 복합재료, 차세대 전자제품에 대한 응용이 확대됨에 따라 향후 10년간 첨단 탄소재료에 대한 세계 수요는 크게 증가할 것으로 예상됩니다.
에너지 저장 및 전자제품에 대한 수요 증가
그래핀과 탄소나노튜브와 같은 소재가 전자제품, 배터리, 슈퍼커패시터와 같은 에너지 저장 장비에 사용되면서 첨단 탄소 재료 시장을 주도하고 있습니다. 또한 이러한 소재는 뛰어난 전도성, 에너지 밀도 및 내구성으로 인해 고성능 가전제품, 전기자동차(EV) 및 재생 에너지 저장 시스템을 구축하는 데 필수적인 역할을 합니다.
높은 제조 비용과 제한된 규모의 이점
첨단 탄소 재료의 높은 제조 비용은 시장을 가로막는 주요 장벽 중 하나입니다. 탄소나노튜브(CNT) 제조와 화학기상증착법(CVD)은 복잡한 절차, 특수 공구, 대량의 에너지가 필요하므로 기존 재료보다 더 비싼 기술의 두 가지 예입니다. 또한 많은 첨단 탄소 재료는 아직 소량 생산으로 규모의 경제를 실현하기 어렵습니다.
국방 및 항공우주 분야에서의 활용 확대
높은 강도 대 중량비, 열 안정성, 가혹한 환경에 대한 내성은 항공우주 및 방위산업에서 항상 소재에 요구되는 품질입니다. 이러한 요구에 부응하기 위해 탄소섬유와 그래핀을 비롯한 첨단 탄소 재료는 항공우주 구조물, 위성 부품, 국방 관련 용도로 활용되고 있습니다. 예를 들어 항공기는 경량화, 연비 향상, 성능 향상을 위해 탄소섬유 복합재를 채택하고 있습니다. 그러나 고성능 센서, 경량 장갑, 대레이더 코팅은 그래핀의 고유한 특성을 이용하여 개발되고 있습니다.
정련되고 확립된 대체 소재가 치열한 경쟁에 노출되어 있습니다.
첨단 탄소 재료 시장은 전통적 소재와 첨단 대체 소재와의 치열한 경쟁에 직면해 있습니다. 잘 알려진 특성, 저렴한 비용 및 확립된 공급망으로 인해 금속, 폴리머 및 세라믹과 같은 전통적인 재료는 많은 용도에서 우위를 유지하고 있습니다. 예를 들어 자동차 및 항공우주 산업에서 고성능 플라스틱 및 첨단 합금은 탄소섬유 복합재료 및 그래핀 기반 재료와 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다. 또한 신소재의 개발이 빠르게 진행되고 있으며, 일부 고성장 분야에서는 탄소 소재를 능가할 가능성도 있습니다.
첨단 탄소소재 시장은 COVID-19 팬데믹으로 인해 주요 제조 지역의 가동 중단 및 기타 제한 조치로 인해 생산 중단, 공급망 중단, 프로젝트 일정 지연이 발생하면서 심각한 영향을 받았습니다. 항공우주, 자동차, 건설 등 주요 최종 사용 산업이 침체되면서 첨단 탄소 재료에 대한 단기 수요가 감소했습니다. 또한 팬데믹은 지속가능성, 재생에너지, 혁신적 헬스케어에 대한 관심이 높아짐에 따라 이러한 소재에 의존하는 기술의 채택을 가속화했습니다. 이러한 기술에는 에너지 저장 시스템, 전자제품, 의료기기 등이 포함됩니다.
탄소섬유 분야는 예측 기간 중 가장 큰 분야가 될 것으로 예상됩니다.
첨단 탄소 재료 시장은 탄소섬유 분야가 주도하고 있습니다. 탄소섬유는 우수한 강성, 우수한 내열성, 내화학성, 뛰어난 강도 대 중량비로 인해 스포츠 용품, 자동차, 항공우주, 건축 등 다양한 산업에서 광범위하게 사용되고 있습니다. 또한 탄소섬유 수요와 시장 우위는 자동차 및 항공우주 분야에서 연비 효율, 배기가스 감소 및 경량화 재료에 대한 관심이 높아지고 생산 기술이 발전함에 따라 지원되고 있습니다.
예측 기간 중 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예상되는 분야는 화학 기상 성장(CVD) 분야입니다.
첨단 탄소소재 시장에서 화학기상증착법(CVD)은 일반적으로 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예상됩니다. 화학기상증착(CVD)은 기판 위에 정확하고 균일한 코팅을 생성할 수 있으며, 그래핀, 탄소나노튜브와 같은 고품질 탄소 소재의 제조에 널리 사용되는 기술입니다. 이 공정이 선호되는 이유는 복합재료, 전자, 에너지 저장과 같은 첨단 용도에 필요한 정밀한 특성을 가진 재료를 생산할 수 있기 때문입니다. 또한 CVD 분야는 보다 진보된 고성능 소재에 대한 산업계 수요에 힘입어 차세대 기술 개발에서 중요한 역할을 담당하고 있으므로 큰 폭의 성장을 거듭하고 있습니다.
첨단 탄소 재료 시장은 북미가 주도하고 있습니다. 이 지역의 강력한 산업 기반, 대규모 R&D 투자, 최고 수준의 기술 기업 및 연구 기관이 집중되어 있는 것이 이 지역의 우위의 주요 원인입니다. 첨단 탄소 재료에 대한 수요는 특히 전자, 자동차, 항공우주 등 분야에서 북미가 기술 혁신과 기술 발전을 중시하는 데 힘입은 바 큽니다.
첨단 탄소 재료 시장에서 아시아태평양은 가장 높은 CAGR로 성장하고 있습니다. 이 지역의 산업 부문 성장, 제조 능력 향상, 인프라 및 기술에 대한 대규모 투자가 이러한 빠른 성장의 주요 원동력이 되고 있습니다. 중국, 인도, 일본 등 주요 국가들은 에너지 저장, 자동차, 전자제품 등 다양한 분야에서 첨단 탄소 재료에 대한 수요를 주도하고 있습니다. 또한 유리한 정부 정책, 소비자 기반 확대, 기술 발전에 대한 중요성이 이 지역 시장 성장을 가속화하고 있습니다.
According to Stratistics MRC, the Global Advanced Carbon Materials Market is accounted for $6.32 billion in 2024 and is expected to reach $10.26 billion by 2030 growing at a CAGR of 8.4% during the forecast period. Advanced carbon materials are transforming a number of industries owing to their special qualities, which include high strength-to-weight ratio, electrical conductivity, thermal stability, and chemical resistance. These materials include carbon nanotubes, graphene, carbon fibers, and fullerenes. Moreover, the fact that they can lower weight, boost efficiency, and improve product performance makes them perfect for next-generation technologies.
According to the International Carbon Materials Association, the global demand for advanced carbon materials is expected to grow significantly over the next decade, driven by their increasing applications in high-performance batteries, lightweight composites, and next-generation electronics.
Increasing need for energy storage and electronics
The growing use of materials like graphene and carbon nanotubes in electronics and energy storage devices like batteries and super capacitors is driving the market for advanced carbon materials. Additionally, these materials are crucial for creating high-performance consumer electronics, electric vehicles (EVs), and renewable energy storage systems because of their exceptional electrical conductivity, energy density, and durability.
High production costs and restricted scale economies
The high production cost of advanced carbon materials is one of the main barriers to their market. Carbon nanotube (CNT) production and chemical vapor deposition (CVD) are two examples of techniques that are more expensive than traditional materials because they involve intricate procedures, specialized tools, and a significant amount of energy. Furthermore, a lot of advanced carbon materials are still made in small quantities, which makes it difficult to realize economies of scale.
Growing utilization in the defense and aerospace sectors
High strength-to-weight ratios, thermal stability, and resistance to harsh environments are qualities that the aerospace and defense industries are constantly looking for in materials. To address these needs, advanced carbon materials-especially carbon fibers and graphene-are being utilized more frequently in aerospace structures, satellite parts, and defense-related applications. For instance, aircraft employ carbon fiber composites to lower weight, increase fuel efficiency, and boost performance. However, high-performance sensors, lightweight armor, and anti-radar coatings are being developed using graphene's unique properties.
Sophisticated and established alternatives are in fierce competition
The market for advanced carbon materials is facing serious competition from both well-established materials and cutting-edge substitutes. Because of their well-understood properties, lower costs, and established supply chains, traditional materials like metals, polymers, and ceramics continue to dominate many applications. For example, high-performance plastics and advanced alloys compete fiercely with carbon fiber composites and graphene-based materials in the automotive and aerospace industries. Moreover, new materials are developing quickly and may surpass carbon materials in some high-growth areas.
The market for advanced carbon materials was severely impacted by the COVID-19 pandemic, which resulted in production halts, supply chain disruptions, and project timeline delays because of lockdowns and other restrictions in key manufacturing regions. The short-term demand for advanced carbon materials decreased as a result of the downturn in significant end-use industries like aerospace, automotive, and construction. Additionally, the pandemic hastened the adoption of technologies that depend on these materials, though, as evidenced by the increased focus on sustainability, renewable energy, and innovative healthcare. These technologies include energy storage systems, electronics, and medical devices.
The Carbon Fibers segment is expected to be the largest during the forecast period
The market for advanced carbon materials is dominated by the carbon fiber segment. Carbon fibers are used extensively in many different industries, such as sports equipment, automotive, aerospace, and construction, because of their great stiffness, outstanding heat and chemical resistance, and remarkable strength-to-weight ratio. Furthermore, the demand for and market dominance of carbon fibers are sustained by the growing emphasis in the automotive and aerospace sectors on fuel efficiency, emission reduction, and lightweight materials, as well as by technological advancements in production.
The Chemical Vapor Deposition segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
In the market for advanced carbon materials, chemical vapour deposition (CVD) typically shows the highest CAGR. Due to its ability to produce accurate and uniform coatings on substrates, chemical vapour deposition (CVD) is a widely used technique for producing high-quality carbon materials, including graphene and carbon nanotubes. This process is preferred because it can produce materials with precise properties needed for cutting-edge applications in composites, electronics, and energy storage. Moreover, the CVD segment continues to grow significantly due to its crucial role in the development of next-generation technologies, which is being driven by industry demands for more advanced and high-performance materials.
The market for advanced carbon materials is dominated by North America. The region's strong industrial base, large R&D investments and concentration of top technology firms and research institutes are the main causes of its dominance. The demand for advanced carbon materials is driven by North America's strong emphasis on innovation and technological advancement, particularly in sectors like electronics, automotive, and aerospace.
In the market for advanced carbon materials, Asia-Pacific is growing at the highest CAGR. The region's growing industrial sector, improved manufacturing capabilities, and significant investments in infrastructure and technology are the main drivers of this rapid growth. Key nations like China, India, and Japan are driving demand for advanced carbon materials in a variety of applications, such as energy storage, automotive, and electronics. Moreover, favourable government policies, a growing consumer base, and a strong emphasis on technological advancement are driving the region's market growth at an accelerated rate.
Key players in the market
Some of the key players in Advanced Carbon Materials market include Toray Industries, Solvay, Mitsubishi Chemical Carbon Fiber and Composites, Inc., Teijin Limited, Showa Denko K.K., Zoltek, Arkema S.A., Hanwha Chemical, Nippon Graphite Fiber Corporation, Hexcel Corporation, Jiangsu Cnano Technology Co., Ltd., Graphenea, Inc., Toho Tenax Co. Ltd., XG Sciences, Inc. and Graphite India Limited.
In June 2024, Solvay, a leader in rare earth materials supply for catalysis and electronics, and Cyclic Materials, an advanced metals recycling company building a circular supply chain for rare earth elements and other critical metals, announced the signing of an agreement for the supply of recycled mixed rare earth oxide (rMREO) from Cyclic Materials to Solvay, with shipments to begin in late 2024.
In May 2024, Arkema has agreed to acquire Dow's flexible packaging laminating adhesives business, one of the leading producers of adhesives for the flexible packaging market, generating annual sales of around US$250 million. The proposed acquisition will significantly expand Arkema's portfolio of solutions for flexible packaging, enabling the Group to become a key player in this attractive market.
In May 2023, Toray Industries, Inc., announced that it has signed a four-year global partnership agreement with star Japanese sprinter Abdul Hakim Sani Brown. Under this arrangement, he will receive support from Toray and appear in its advertisements while helping develop materials and taking part in its social contribution initiatives.