LG화학 CNT 제품
LG화학은 30일 대산 공장에 연산 3200톤 규모의 CNT 4공장을 건설한다. 이는 지난해 상업 가동을 시작한 2공장 및 올해 초 착공에 들어간 3공장에 이어 LG화학의 네 번째 CNT 공장이다.
CNT는 전기와 열전도율이 구리 및 다이아몬드와 같고, 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재다. 전기차 배터리, 전도성 도료, 자동차 정전도장 외장재, 면상발열체 등 활용 범위가 무궁무진하다.
CNT 4공장이 완공되면 LG화학의 CNT 생산 능력은 기존의 1·2공장(여수 1700톤)과 현재 증설 중인 3공장(여수 1200톤)을 포함해 연간 총 6100톤에 달하게 된다. CNT 4공장은 내년 상반기 착공에 들어가 하반기 상업 가동을 목표로 한다.
LG화학의 CNT 공장은 자체 개발한 유동층 반응기로 생산 라인당 연간 최대 600톤까지 양산할 수 있는 것이 특징으로, 이는 단일 라인 기준 세계 최대 규모다. 또 독자 기술 기반의 코발트(Co)계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 자성 이물 함량을 낮춰 세계 최고 수준의 품질을 구현하는 것이 큰 장점이다. 업계에서 주로 쓰이는 철(Fe) 촉매는 코발트 대비 금속 및 자성 이물 함량이 상대적으로 높아 제품화를 위한 별도의 후처리 공정이 필요하다.
CNT 4공장 경우, 반응기 안정성 개선 및 공정 자동화 등의 혁신으로 생산 라인 운영 규모를 효율화해 기존 대비 인당 생산성을 약 20% 향상했다.
LG화학의 CNT는 글로벌 전기차 배터리 시장을 선도하는 LG에너지솔루션 등 배터리업체에 양극 도전재(Conductive Additive) 용도로 공급될 예정이며, 다양한 산업 분야로도 공급을 확대해 나갈 계획이다. 양극 도전재는 전기 및 전자의 흐름을 돕는 소재로, 특히 니켈 코발트 망간 등의 활물질로 구성된 양극재 내에서 리튬이온의 전도도를 높여 충·방전 효율을 증가시키는 역할을 한다.
CNT를 양극 도전재로 사용하면 기존의 카본블랙 대비 약 10% 이상 높은 전도도를 구현해 도전재 사용량을 약 30% 줄일 수 있으며, 그만큼을 양극재로 더 채울 수 있어 배터리의 용량과 수명도 크게 늘릴 수 있다. 또 음극재 및 리튬 황·전고체 전지와 같은 차세대 전지 분야에서도 CNT가 주력 도전재로 검토되고 있다.
업계에 따르면 배터리 도전재용 CNT는 2030년 약 3조원(23억달러) 규모의 시장으로 성장할 것으로 전망된다. 이에 따라 글로벌 CNT 수요는 지난해 5000톤 규모에서 2030년 7만톤 규모로 연평균 약 30%가 넘는 성장세가 예상된다.
이와 함께 전도성 도료, 도로 결빙(블랙아이스) 방지용 면상발열체, 반도체 공정용 트레이 등 전지 외 신규 적용 분야로 CNT 판매를 적극적으로 늘려가고 있다. 예를 들어 반도체 공정에 사용되는 트레이에 CNT를 적용하면 우수한 전기 전도성을 기반으로 고온을 견디고 분진, 전자파, 정전기 등을 차단할 수 있다.
LG화학 노국래 석유화학 사업본부장은 “독자 기술 기반의 제조 경쟁력과 우수한 품질로 배터리 도전재 분야에서 확고한 일등 지위를 구축하고 잠재력이 큰 신시장 개척에 박차를 가할 것”이라고 말했다.
한편 LG화학은 2011년 CNT 독자 기술 개발을 위한 연구 개발에 본격 착수해 2013년 20톤 규모의 파일럿(Pilot) 라인을 구축했으며, 2014년 전도성 컴파운드 및 전지용 제품 개발 등을 시작으로 현재까지 총 300여건의 관련 특허를 보유하고 있다. 이와 함께 반응기 생산성 향상 등 CNT 제조 경쟁력 강화를 위한 투자 및 공정 혁신을 위한 중장기 과제들을 지속 추진해 LG화학만의 차별화한 CNT 제품 경쟁력 격차를 더욱 확대해 나갈 계획이다.
이성수 글로벌에픽 기자 epic@globalepic.co.kr
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