LG화학, 배터리 소재 탄소나노튜브 4공장 착공…글로벌 CNT 시장 공략

CNT 3공장 가동과 동시에 CNT 4공장 착공
2025년 생산능력 총 6100만톤으로 확대
글로벌 CNT 수요 2030년까지 연평균 30% 성장 전망

LG화학 CNT 개발팀 연구원들이 생산된 제품을 살펴보고 있다/제공=LG화학

LG화학은 충남 대산에 배터리 소재, 반도체 공정용 소재로 각광받는 CNT(Carbon Nanotube, 탄소나노튜브) 4공장을 착공했다고 31일 밝혔다.

CNT는 전기와 열 전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재다. 전기차 배터리, 반도체 공정용 트레이, 자동차 정전도장 외장재 등에 활용된다. 반도체 공정에 사용되는 트레이에 CNT를 적용하면 우수한 전기 전도성을 기반으로 고온을 견디고 분진, 전자파, 정전기 등을 차단할 수 있다.

2025년 가동을 목표로 4공장이 완공되면 LG화학의 CNT 생산능력은 현재의 두 배 이상인 총 6100톤으로 확대된다.

앞서 LG화학이 여수에 증설한 CNT 3공장 1200톤도 최근 본격 가동에 들어갔다. 기존 1, 2공장의 생산능력인 1700톤과 합쳐 총 2,900톤의 생산능력을 확보했다.

(노란색 우측 맨앞부터 순서대로) LG화학 여수 CNT 1,2,3공장 전경/제공=LG화학

LG화학이 CNT 생산능력을 지속 확대하고 있는 이유는 전지소재 중심으로 급성장중인 글로벌 CNT 시장에서 확고한 경쟁 우위를 선점하기 위해서다. LG화학은 2017년에 500톤 규모의 CNT 1공장을 처음 가동했으며, 2020년대 들어서 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.

또, 독자기술 기반의 코발트(Co)계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 자성이물 함량을 낮춰 세계 최고 수준의 품질을 구현하는 것이 특징이다. 업계에서 주로 쓰이는 철(Fe) 촉매는 코발트 대비 금속 및 자성이물 함량이 상대적으로 높아 제품화를 위한 별도의 후처리 공정이 필요하다.

LG화학의 CNT는 LG에너지솔루션을 포함한 배터리 업체에 양극 도전재 용도로 공급될 예정이며, 다양한 산업 분야로 공급을 확대해 나갈 계획이다. 양극 도전재는 전기 및 전자의 흐름을 돕는 소재로 리튬이온배터리 전반의 첨가제로 쓰인다.

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 CNT 시장의 지속적인 성장세와 향후 시장 상황 등을 고려해 추가적인 증설도 적극 검토할 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.

LG화학은 올 1월부터 새로운 CNT 용도 개발을 위한 TF(태스크포스)를 출범시키고 전기차 배터리 외 다양한 분야로 CNT 신규 판매를 적극 늘려가고 있다.

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.