▎LG화학 여수 탄소나노튜브 2공장 전경. / 사진:LG화학

LG화학이 국내 최대 규모이자 단일 라인으로 세계 최대의 탄소나노튜브(CNT) 공장을 가동한다. LG화학은 여수 CNT 2공장 상업 가동과 함께 연내에 CNT 3공장 추가 증설에 착수하는 등 이른바 ‘꿈의 소재’로 평가받는 CNT 사업 확대에 속도를 낼 계획이다.

CNT는 구리·다이아몬드와 전기·열 전도율이 동일하면서도 철강의 100배 수준의 강도를 갖춘 신소재다. 배터리, 반도체, 자동차 부품, 면상발열체(온도 변화에 의한 식물의 성장 변화를 제어하는 장치) 등에서 광범위하게 활용된다.

LG화학은 CNT 2공장에 대한 1200톤 증설 공사를 완료해 상업 가동을 시작했다고 14일 밝혔다. 기존의 연간 생산량 500톤을 더하면, 1년에 총 1700톤의 CNT 생산 능력을 확보한 셈이다. 이번에 완공된 2공장에는 LG화학이 자체 개발한 유동층 반응기가 적용됐다. 전(全)공정 자동화는 물론 공정 혁신 등을 통해 기존 공장보다 전력 사용량을 30% 절감하도록 설계했다.

LG화학은 2공장에서 생산되는 CNT를 LG에너지솔루션 등을 비롯한 배터리업체에 양극 도전재(導電材) 용도로 공급한다. 전기·전자의 흐름을 돕는 소재인 양극 도전재는 리튬이온 배터리 전반의 첨가제로 사용된다.

특히 CNT는 니켈, 코발트, 망간 등의 활물질(회로 안의 에너지 변환에 관련하는 물질)로 구성된 양극재 내에서 리튬이온의 전도도(傳導度)를 높여 충·방전 효율을 증가시키는 역할을 한다. LG화학 측은 “CNT를 양극 도전재로 사용하면 기존의 카본블랙 대비 약 10% 이상 높은 전도도를 구현해 도전재 사용량을 약 30% 줄일 수 있다”며 “도전재를 줄이는 만큼 양극재를 더 채울 수 있어 배터리의 용량과 수명을 크게 늘릴 수 있다”고 설명했다.

연평균 40% 급성장 CNT 시장 공략 가속화

LG화학은 글로벌 CNT 시장이 연평균 40% 이상으로 성장하고 있는 만큼, 연내에 3공장에 대한 추가 증설에 착수하는 등 생산 능력을 지속 확대해 나갈 계획이다. 석유화학업계에 따르면 글로벌 CNT 수요는 지난해 5000톤 규모에서 2024년 2만 톤 규모로 확대될 전망이다. CNT가 활용되는 전기차 배터리 시장이 급성장하고 있는 데다, CNT를 활용할 수 있는 새로운 사업 영역도 늘고 있기 때문이다.

실제 LG화학은 반도체 공정 트레이, 자동차 정전도장 외장재 등의 전도성 혼합물을 비롯해 면상발열체, 반(半)도전 고압케이블, 건축용 고강도 콘크리트 등의 신규 분야에서의 CNT 판매를 확대할 계획이다.

2011년 CNT 독자 기술 개발을 위해 연구개발을 시작한 LG화학은 현재까지 총 280여건의 관련 특허를 보유한 상태다. 또한 CNT 원재료인 에틸렌부터 촉매·유동층 반응기 등을 포함해 생산 기술, 공정, 제품 등을 아우르는 수직계열화도 구축했다. 핵심 기술인 촉매의 경우, 독자 기술 기반의 코발트계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 이물 함량을 낮췄다. 철 촉매는 코발트보다 금속·자성이물 함량이 상대적으로 높아 제품화를 위한 별도의 후처리 공정이 필요하다.

노국래 LG화학 석유화학사업본부장은 “CNT는 배터리 소재 외에도 다양한 용도로 활용돼 잠재력이 큰 사업”이라며 “생산 능력 확대와 우수한 품질 경쟁력을 바탕으로 글로벌 시장을 선도하는 업체로 거듭날 것”이라고 말했다.

- 이창훈 기자 lee.changhun@joongang.co.kr