LG화학, 4번째 CNT 공장 조성… “글로벌 도전재 시장 1등 도전”

충남 대산공장에 年 3200톤 규모 CNT 4공장 건설
내년 상반기 착공… 2024년 하반기 가동 목표
CNT, 전기차 배터리용 양극도전재 용도로 공급
배터리 외 도료·반도체 공정 등 활용 범위 확대 추세

LG화학이 국내 최대 규모 CNT(카본나노튜브, Carbon Nanotube) 공장 증설을 통해 네 번째 공장을 조성한다. 양극재 등 전기차 배터리 소재를 중심으로 급성장중인 글로벌 CNT 시장에서 확고한 경쟁 우위를 선점하기 위해서다.

LG화학은 30일 대산공장에 연산 3200톤 규모 CNT 4공장을 건설한다고 밝혔다. 지난해 상업가동을 시작한 2공장과 올해 초 착공에 들어간 3공장에 이어 LG화학의 4번째 CNT 공장이다.

CNT는 전기와 열 전도율이 구리나 다이아몬드 등과 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재다. 전기차 배터리와 전도성 도료, 자동차 정전도장 외장재, 면상발열체 등 활용 범위가 광범위하다.

CNT 4공장이 완공되면 LG화학은 연간 총 6100톤(여수 1·2공장 1700톤, 여수 3공장 1200톤 등 포함) 규모 CNT 생산능력을 확보하게 된다. CNT 4공장은 내년 상반기 착공에 들어가 오는 2024년 하반기 상업가동을 목표로 한다.

LG화학은 2017년에 500톤 규모 CNT 1공장을 처음 가동했다. 2020년대 들어서는 시장 확대에 따라 매년 CNT 공장 증설을 진행하고 있다. LG화학 CNT 공장은 자체 개발한 유동층 반응기로 생산라인 당 연간 최대 500톤까지 양산 가능한 것이 특징이다. 단일라인 기준으로는 세계 최대 규모다. 또한 독자기술 기반 코발트(Co)계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 자성이물 함량을 낮춰 세계 최고수준 품질을 구현하는 것이 장점이다. 업계에서 주로 사용되는 철(Fe) 촉매는 코발트 대비 금속 및 자성이물 함량이 상대적으로 높아 제품화를 위한 별도 후처리 공정이 필요하다.

LG화학 CNT 제품 이미지

CNT 4공장의 경우 반응기 안정성 개선 및 공정 자동화 등의 혁신으로 생산라인 운영 규모를 효율화해 기존 대비 인당 생산성을 약 20% 향상시켰다.

LG화학 CNT는 글로벌 전기차 배터리 시장을 선도하고 있는 LG에너지솔루션 등 배터리 업체에 양극도전재(Conductive Additive) 용도로 공급될 예정이다. 다양한 산업 분야로도 공급을 확대해 나간다는 방침이다. 양극도전재는 전기 및 전자 흐름을 돕는 소재로 특히 니켈, 코발트, 망간 등의 활물질로 구성된 양극재 내에서 리튬이온의 전도도를 높여 충·방전 효율을 증가시키는 역할을 한다.

CNT를 양극도전재로 사용하면 기존 카본블랙 대비 약 10% 이상 높은 전도도를 구현해 도전재 사용량을 약 30% 줄일 수 있다. 그만큼을 양극재로 더 채울 수 있어 배터리 용량과 수명을 늘리기 용이하다. 또한 음극재 및 리튬황 및 전고체 전지처럼 차세대 전지 분야에서도 CNT가 주력 도전재로 검토되고 있는 상황이다.

업계에 따르면 도전재용 CNT는 오는 2030년 약 3조 원(23억 달러) 규모 시장을 형성할 전망이다. 이에 따라 글로벌 CNT 수요는 작년 기준 약 5000톤에서 2030년 7만 톤 규모로 연평균 약 30% 넘는 성장세가 예상되고 있다.

LG화학 CNT 제품 이미지

LG화학은 현재 LG에너지솔루션 외 다른 배터리 업체들을 대상으로 매출을 확대해 나가고 있다. 세계 최고수준 CNT 품질을 기반으로 완성차 업체들로부터 소재 신뢰성을 확보하는데 박차를 가하고 있다.

이와 함께 전도성 도료, 도로 결빙(블랙아이스) 방지용 면상발열체, 반도체 공정용 트레이 등 배터리 외에 신규 적용 분야로 CNT 판매를 적극 늘려가고 있다. 반도체 공정에도 사용 가능하다고 LG화학 측은 설명했다. 반도체 공정에 사용되는 트레이에 CNT를 적용하면 우수한 전기 전도성을 기반으로 고온을 견디고 분진과 전자파, 정전기 등을 차단할 수 있다고 한다.

노국래 LG화학 석유화학사업본부장은 “독자기술 기반 제조 경쟁력과 우수한 품질로 배터리 도전재 분야에서 확고한 1등 지위를 구축하고 잠재력이 큰 신시장 개척에 박차를 가할 것”이라고 말했다.

한편 LG화학은 지난 2011년 CNT 독자기술 개발을 위한 연구개발에 본격 착수해 2013년 20톤 규모 파일럿(Pilot) 라인을 구축했다. 2014년에는 전도성 컴파운드 및 배터리용 제품 개발 등을 시작으로 현재까지 총 300여건 관련 특허를 보유하고 있다.

이와 함께 반응기 생산성 향상 등 CNT 제조 경쟁력 강화를 위한 투자 및 공정 혁신을 위한 중장기 과제들을 지속 추진해 LG화학 만의 차별화된 CNT 제품 경쟁력 격차를 더욱 확대해 나갈 계획이다.