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
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.
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
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
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.
동아닷컴 김민범 기자 mbkim@donga.com