LG화학, '연산 3200톤 규모' 배터리 소재 CNT 4공장 착공

CNT 3공장 1200톤 가동과 동시에 CNT 4공장 착공

글로벌 CNT 수요 2030년까지 연평균 30% 성장 전망

LG화학 CNT 개발팀 연구원들이 생산된 제품을 살펴보고 있다. 사진=LG화학 제공

LG화학은 충남 대산에 배터리 소재, 반도체 공정용 소재로 각광받는 CNT(Carbon Nanotube, 탄소나노튜브) 4공장을 착공했다고 31일 밝혔다. 2025년 가동을 목표로 이 공장이 완공되면 LG화학의 CNT 생산능력은 현재의 두 배 이상인 총 6100톤으로 확대된다.

최근 LG화학이 여수에 증설한 CNT 3공장 1200톤도 최근 본격 가동에 들어갔다. 이번 증설로 LG화학은 기존 1700톤과 합쳐 총 2900톤의 생산능력을 확보했다.

CNT는 전기와 열전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재로 전기차 배터리, 반도체 공정용 트레이, 자동차 정전도장 외장재 등 활용범위가 넓다. 특히 반도체 공정에 사용되는 트레이에 CNT를 적용하면 우수한 전기 전도성을 기반으로 고온을 견디고 분진, 전자파, 정전기 등을 차단할 수 있다.

LG화학이 CNT 생산능력을 지속 확대하고 있는 이유는 전지소재 중심으로 급성장 중인 글로벌 CNT 시장에서 확고한 경쟁 우위를 선점하기 위해서다. LG화학은 2017년에 500톤 규모의 CNT 1공장을 처음 가동했으며, 2020년대 들어서 시장 확대에 따라 매년 CNT 공장 증설을 진행하고 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.

업계에서 주로 쓰이는 철(Fe) 촉매는 코발트 대비 금속 및 자성이물 함량이 상대적으로 높아 제품화를 위한 별도의 후처리 공정이 필요한 반면, LG화학은 독자기술 기반의 코발트(Co)계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 자성 이물 함량을 낮춘 것이 특징이다.

LG화학의 CNT는 글로벌 전기차 배터리 시장을 선도하고 있는 LG에너지솔루션을 포함한 배터리 업체에 양극 도전재 용도로 공급될 예정이며, 다양한 산업 분야로 공급을 확대해 나갈 계획이다.

업계에 따르면 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. CNT를 적용할 수 있는 새로운 영역들이 지속 확대되고 있기 때문이다.

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 올 1월부터 새로운 CNT 용도 개발을 위한 TF(태스크포스)를 출범시키고 전기차 배터리 외 다양한 분야로 CNT 신규 판매를 적극 늘려가고 있다. 향후 CNT 시장의 지속적인 성장세와 향후 시장 상황 등을 고려해 추가적인 증설도 적극 검토할 계획이다.

LG화학은 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.

CNT는 자동차용 레이더 센서·모듈 등을 보호하기 위한 전자파 차폐(Shielding) 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 자율주행차과 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.