LG화학 '꿈의 소재' 탄소나노튜브 여수공장 가동…국내 1위 생산능력 확보

LG화학 직원들이 완공된 여수 CNT 2공장을 살펴보고 있다.

[아시아경제 김혜원 기자] LG화학 이 국내 최대 규모의 탄소나노튜브(CNT) 공장을 본격 가동한다. 양극재 등 전기차 배터리 소재를 중심으로 급성장 중인 CNT 시장을 공략하기 위해서다.

LG화학은 14일 여수 CNT 2공장이 1200t 증설 공사를 마치고 상업 가동에 들어갔다고 밝혔다. LG화학은 기존 500t과 합쳐 총 1700t의 생산능력을 확보하게 됐다.

CNT는 전기와 열 전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 신소재다. 기존 소재를 뛰어넘는 우수한 특성으로 배터리, 반도체, 자동차 부품, 면상발열체 등 활용 범위가 넓다.

이번에 완공된 LG화학 CNT 2공장은 자체 개발한 유동층 반응기를 적용해 단일 라인 기준으로는 세계 최대 규모다. 전체 공정 자동화를 통한 안정적인 품질 관리와 공정 혁신으로 기존 대비 전력 사용량을 30% 절감한 것이 특징이다.

이 공장에서 생산되는 CNT는 현재 글로벌 전기차 배터리 시장을 선도하고 있는 LG에너지솔루션 등 배터리 업체에 양극 도전재(導電材) 용도로 공급될 예정이며, 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 증가시키는 역할을 한다.

CNT를 양극 도전재로 사용하면 기존의 카본블랙 대비 약 10% 이상 높은 전도도를 구현해 도전재 사용량을 약 30% 줄일 수 있다. 또 도전재를 줄이는 만큼 양극재를 더 채울 수 있어 배터리의 용량과 수명도 크게 늘릴 수 있다.

3공장 추가 증설…연평균 40% 이상 급성장 중인 CNT 시장 공략

LG화학은 CNT 시장의 지속적인 성장에 따라 연내 3공장 추가 증설 착수 등 향후 생산능력을 지속 확대해 나갈 계획이다.

실제로 업계에서는 글로벌 CNT 수요가 지난해 5000t 규모에서 2024년 2만t 규모로 연평균 약 40% 이상의 폭발적인 성장세를 보일 것으로 전망하고 있다. 전기차 배터리 시장이 급격하게 성장하는 한편 CNT를 적용할 수 있는 새로운 영역도 지속 확대되고 있기 때문이다.

LG화학은 반도체 공정 트레이, 자동차 정전도장 외장재 등의 전도성 컴파운드와 면상발열체, 반도전 고압케이블, 건축용 고강도 콘크리트 등의 신규 적용 분야로도 CNT 판매를 늘려나갈 계획이다.

예를 들어 반도체 공정 트레이 소재에 CNT를 적용하면 우수한 열 전도성을 기반으로 고온을 견디고 분진, 전자파, 정전기 등을 차단할 수 있다.

기술 기반 원료에서 제품까지 수직 계열화 구축으로 효율 극대화

LG화학 CNT 사업은 원재료인 에틸렌에서부터 독자 기술로 개발한 촉매와 유동층 반응기 등 생산기술·공정, 제품으로 이어지는 수직계열화를 통해 효율을 극대화하며 경쟁력 있는 제품을 생산하는 것이 특징이다.

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

LG화학은 2011년 CNT 독자기술 개발을 위한 연구개발(R&D)에 본격 착수한 이래 현재까지 총 280여건의 관련 특허를 보유하고 있다.

또 제품의 형태도 고객의 페인포인트로부터 착안해 압축된 알약 형태의 태블릿으로 만들어 사용 편의성을 높였다. 기존 분말이나 펠렛(Pellet) 형태의 제품은 공기 중에 흩어지거나 이동 간에 부서질 수 있어 고객들이 사용하는 데 불편함이 많았다.

LG화학 노국래 석유화학사업본부장은 "CNT는 배터리 소재 외에도 다양한 용도로 시장 확대 잠재력이 큰 사업으로, 생산능력 확대와 우수한 품질 경쟁력을 바탕으로 글로벌 시장을 선도하는 업체로 거듭날 것"이라고 말했다.

김혜원 기자 kimhye@asiae.co.kr