LG화학이 글로벌 탄소나노튜브(CNT) 시장 공략에 속도를 낸다. 자동차 배터리·반도체 공정용 소재를 중심으로 수요가 급증하는 CNT 시장에서 경쟁 우위를 확보한다는 전략이다.
LG화학은 충남 대산에 배터리 소재, 반도체 공정용 소재로 각광받는 CNT 4공장을 착공했다고 31일 밝혔다.
2025년 완공되면 LG화학의 CNT 생산능력은 현재의 두 배 이상인 총 6100톤으로 늘어난다.
LG화학은 최근 여수에 증설한 1200톤 규모 CNT 3공장의 상업 생산도 시작했다. 이번 증설로 LG화학은 기존 1700톤과 합쳐 총 2900톤의 생산능력을 확보했다.
CNT는 전기와 열 전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재다. 전기차 배터리, 반도체 공정용 트레이, 자동차 정전도장 외장재 등 활용 범위가 무궁무진하다. 반도체 공정에 사용되는 트레이에 CNT를 적용하면 우수한 전기 전도성을 기반으로 고온을 견디고 분진, 전자파, 정전기 등을 차단할 수 있다.
LG화학의 CNT 공장은 자체 개발한 유동층 반응기로 생산라인당 연간 최대 600톤까지 양산 가능한 것이 특징으로 이는 단일라인 기준으로는 세계 최대 규모다. 유동층 반응기는 CNT 파우더를 반응기 내부에서 회전시켜 CNT 생산성이 획기적으로 증가하는 기술이다.
또, 독자기술 기반의 코발트(Co)계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 자성이물 함량을 낮춰 세계 최고 수준의 품질을 구현했다.
LG화학의 CNT는 글로벌 전기차 배터리 시장을 선도하고 있는 LG에너지솔루션을 포함한 배터리 업체에 양극 도전재 용도로 공급되며 다양한 산업 분야로 공급을 확대해 나갈 계획이다. 양극 도전재는 전기 및 전자의 흐름을 돕는 소재로 리튬이온배터리 전반의 첨가제로 쓰이며, 특히 니켈 코발트 망간 등의 활물질로 구성된 양극재 내에서 리튬이온의 전도도를 높여 충방전 효율을 증가시킨다.
CNT를 양극 도전재로 사용하면 기존의 카본블랙 대비 약 10% 이상 높은 전도도를 구현해 도전재 사용량을 약 30% 줄이고, 그만큼을 양극재로 더 채워 배터리의 용량과 수명을 크게 늘릴 수 있다. 또 음극재 및 리튬황·전고체 배터리와 같은 차세대 전지 분야에서도 CNT가 주력 도전재로 검토되고 있다.
LG화학은 일찌감치 CNT 연구개발(R&D), 양산 투자에 집중했다. 급성장중인 글로벌 CNT 시장에서 확고한 경쟁 우위를 선점하기 위해서다.
2011년 CNT 독자기술 개발을 위한 연구개발에 본격 착수해 2013년 20톤 규모의 파일럿 라인을 구축했다. 2014년에 전도성 컴파운드 및 전지용 제품 개발 등을 시작으로 현재까지 총 300여건의 관련 특허를 확보했다.
2017년에 500톤 규모의 CNT 1공장을 처음 가동했으며, 2020년대 들어서 시장 확대에 따라 매년 CNT 공장 증설을 진행하고 있다. CNT 시장의 지속적 성장세와 향후 시장 상황 등을 고려해 추가 증설도 검토중이다.
CNT를 적용할 수 있는 새로운 영역이 지속 확대되고 있기 때문이다. 전기차 배터리용 CNT는 2030년 약 3조원 규모의 시장으로 성장할 것으로 전망된다. 전체적인 글로벌 CNT 수요는 지난해 1만4000톤 규모에서 2030년 9만5000톤 규모로 연평균 약 30% 수준의 성장세가 예상된다.
LG화학은 올 1월부터 새로운 CNT 용도 개발을 위한 TF를 출범, 전기차 배터리 외 다양한 분야로 CNT 신규 판매를 적극 늘려가고 있다.
최근 CNT를 첨가해 금속을 대체할 수 있는 정전도장 플라스틱을 만들어 일본 미쓰비시 자동차 3종의 프런트 펜더(휀다)에 공급을 시작했다. 이 제품은 프런트 펜더 외에도 범퍼, 사이드미러, 트렁크 연료 주입구 등 자동차 부품사 고객들이 원하는 외장재에 적용이 가능하다. 정전도장은 도료와 부품에 전기를 통하게 해 정전기의 달라붙는 성질로 색을 입히는 방식으로 CNT의 우수한 전도성을 활용하면 도료 사용량이 적어 친환경적이며, 크기나 형상의 제한 없이 균일한 두께로 색을 입힐 수 있다.
CNT는 자동차용 레이더 센서·모듈 등을 보호하기 위한 전자파 차폐 소재로도 주목받고 있다. CNT는 금속을 대체할 수 있는 차폐 보완재로 자동차 사이드미러, 범퍼에 적용돼 차선유지보조시스템(LKAS), 후측방경보시스템(BSD) 등 자율주행 기능에서 불규칙하게 간섭을 일으키는 신호와 전자파를 흡수한다.
LG화학은 현재 국내 완성차 업체에 전자파 차폐 흡수 용도로 CNT를 공급하고 있으며, 해당 시장은 전세계적으로 자율주행차 및 전기차 보급이 지속 확대됨에 따라 더 큰 폭의 성장세를 이어갈 것으로 기대된다.
노국래 LG화학 석유화학사업본부장은 “국내 최대 규모의 CNT 생산능력과 우수한 품질로 전지소재 분야에서 확고한 경쟁 우위를 선점하고 잠재력이 큰 신시장도 적극 개척해 나갈 것”이라고 말했다.
최호 기자 snoop@etnews.com
