[서울=뉴스핌] 박지혜 기자 = LG화학과 금호석유화학이 탄소나노튜브(CNT) 개발·증설에 박차를 가하고 있다. 전기자동차 수요가 급증하면서 전기차용 배터리의 핵심 소재인 CNT 수요가 대폭 늘어날 것이란 전망에서다.

전기차 배터리 소재를 중심으로 급성장중인 CNT의 수요가 공급을 초과해 2025년 공급부족이 발생할 것이라는 전망도 나온다. SNE리서치에 따르면 CNT 시장에서 배터리 부문 비중은 지난해 42% 수준에서 오는 2024년 58%까지 늘어날 것으로 예상된다.

이에 LG화학은 내년 초 여수 CNT 3공장 착공에 들어갈 예정이며, 금호석유화학은 전기차 배터리용 CNT 소재 개발에 성공하는 등 수요 대응에 나섰다.

LG화학 여수 NCC공장 [사진=LG화학]

◆ LG화학, 내년 초 여수 CNT 3공장 착공

27일 관련 업계에 따르면 LG화학은 내년 초 여수 CNT 3공장 착공에 들어갈 예정이다. 연내 착공으로 알려져 있었으나, 일부 지연 등으로 인해 착공 시기가 늦춰졌다.

앞서 LG화학은 코로나19 사태에도 과감한 투자를 단행해 지난 4월 여수 CNT 2공장이 1200톤(t) 증설 공사를 마치고 본격 가동에 들어갔다. 여수 CNT 2공장은 단일 라인 생산 물량 기준으로 세계 최대 규모다. 전 공정 자동화를 통해 기존 대비 전력 사용량을 30% 가량 줄였다. 3공장이 완공되면 현재 연간 1700t에서 2900t으로 생산규모가 늘어난다.

CNT는 전기와 전자의 흐름을 돕는 도전재로 배터리의 핵심 소재다. 전기차 배터리 외에 반도체 공정 트레이, 자동차 정전도장 외장재, 면상발열체 등 활용 범위가 넓어 '꿈의 소재'로 불린다.

CNT를 전기차 배터리 소재로 활용하면 기존 소재 대비 10% 이상 높은 전도도 구현이 가능하다. 도전재는 양극재와 음극재 사이 엉겨 붙어 전하를 전극까지 이동시키는 역할을 한다. 이를 통해 양극활물질을 더 많이 채울 수 있으며 배터리 용량과 수명을 늘릴 수 있다.

LG화학의 CNT는 원재료인 에틸렌에서부터 독자 기술로 개발한 촉매와 생산기술·공정, 제품으로 이어지는 수직계열화를 통해 효율을 극대화했다.

특히 핵심 기술인 촉매의 경우 독자기술 기반의 코발트(Co)계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 이물 함량을 낮췄다. 통상 업계에서 주로 쓰이는 철(Fe) 촉매는 코발트 대비 금속과 자성이물 함량이 높아 제품화를 위한 별도의 후처리 공정이 필요하다.

LG화학이 생산하는 CNT는 LG에너지솔루션의 배터리 양극 도전재로 사용되고 있다. 실리콘 음극재 시장이 확대되면서 음극재에 들어가는 CNT 개발도 검토하고 있다.

◆ 금호석화, 양극재 CNT '소부장 업체' 도약

금호석유화학은 LG화학보다 빠른 2013년 CNT 시장에 진출했다. 기존에는 복합소재 용도로만 CNT를 생산해왔으나, 최근 전기차 시장 성장에 따라 전기차 배터리 양극재의 도전재에 사용되는 CNT 소재 개발 및 상업화에 성공했다. 

금호석유화학 중앙연구소 연구원 [사진=금호석유화학]

금호석유화학은 저탄소·친환경 시대에 맞게 제품을 다변화한다는 전략이다. 올해 CNT 개발 성공으로 배터리 업체에 CNT를 납품하는 소부장 업체로 자리매김하게 됐다. 연간 CNT를 120t 생산할 수 있는 시설을 갖췄다.

금호석유화학은 향후 전기차 시장의 성장에 맞춰 전기차 배터리용 CNT 제품과 고기능성 응용제품을 지속적으로 개발해 사업을 확대해 나갈 계획이다. 전기차에 쓰이는 고기능성 타이어의 중요성도 커지고 있는데 자동차 타이어 소재인 고형 합성고무 연구개발도 진행 중이다.

금호석유화학 관계자는 "대외적인 상황을 주시하면서 CNT 생산설비 증설을 검토 중"이라면서 "합성고무를 대표제품으로 하는 회사인 만큼, 일반 차량이 아닌 전기차에 쓰이는 타이어 고무 소재의 지속적인 연구개발과 물성 개선에도 힘쓰고 있다"고 말했다.

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