배터리 소재 기업 나노신소재의 탄소나노튜브(CNT) 생산 해외 공장의 양산 가동이 임박했다. 해외 공장은 LG에너지솔루션, 삼성SDI 등 주요 배터리 생산 기업에 납품을 위해 확장을 진행 중이다.
CNT는 머리카락 한 올의 10만 분의 1크기로 매우 작지만 강도는 강철보다 100배 가량 뛰어나다. 전기 전도도는 구리 수준이여서 차세대 배터리 소재로 평가받고 있다. 도전재는 양극재 내부의 활물질과 음극재 내부의 활물질 사이에서 전자의 이동을 촉진하는 물질을 의미한다.
CNT 도전재를 배터리에 적용시켜야 배터리 효율성 및 충전속도를 향상시킬 수 있다. 이에 대한 수요가 꾸준히 이어지고 있어 나노신소재의 CNT 공장 규모 및 기술력에 업계의 이목이 집중되는 모양새다.
8일 나노신소재 관계자는 “미국 캔터키주 CNT 공장은 건설이 마무리 됐으며 최근에는 대량 양산 전 시범 생산을 진행하고 있다”며 “2022년 공장 건설을 시작했을 당시 이미 익명의 배터리 기업과 CNT 공급 계약을 체결했기에 양산이 진행되면 즉시 물량을 공급할 수 있다”고 말했다.
이어 “추가 고객사를 유치하기 위한 행보도 지속하고 있다”며 “올해 기준 미국 공장의 캐파(연 생산 규모)는 9000톤 규모이며 최대 2만톤까지 생산량을 늘릴 계획”이라고 밝혔다.
폴란드 공장에 관한 언급도 이어졌다.
그는 “미국 공장과 마찬가지로 폴란드 공장도 건설이 완료된 상황이며 각종 인증 절차가 마무리된 후 CNT 양산을 진행할 계획”이라며 “현 캐파는 5000톤이며 이 공장 역시 최대 2만톤까지 규모를 늘릴 계획”이라고 설명했다.
이어 “중국에서는 7000톤의 캐파를 보유하고 있으며 최대 1만톤까지 설비를 증설할 수 있는 부지를 확보한 상황”이라고 덧붙였다.
이렇듯 나노신소재가 꾸준히 CNT 생산 역량을 강화하고 있는 것은 해당 소재의 성능이 뛰어나기 때문이다.
양극재 내에 기존 도전재(카본블랙)를 CNT도전재로 대체하는 배터리는 기존 투입량의 20%만 첨가해도 기존 배터리와 유사한 성능을 낼 수 있다.
CNT도전재와 함께 보다 많은 활물질을 투입하면 에너지밀도가 향상된 배터리를 제작할 수 있다. 배터리의 경제성을 향상시키기 위해 꼭 필요한 물질이라는 의미다.
또한 음극재에 CNT도전재를 첨가할 경우 충·방전시 발생하는 실리콘 음극 활물질의 수축·팽창에도 보다 견고하게 도전 네트워크(전기가 흐르는 망)가 유지된다. 배터리 수명이 크게 향상되며, 급속충전 설계가 용이하다.
양극재에 CNT도전재를 첨가하는 기술(MWCNT)은 이미 보편적인 배터리 생산 공정으로 전세계에 자리 잡았다. 반면 음극재에 CNT도전재를 투입하는 기술(SWCNT)은 나노신소재만이 보유한 유일한 기술로 알려졌다.
이에 따라 나노신소재는 국내 배터리 기업은 물론이고 대부분의 글로벌 배터리 기업을 고객사로 두고있는 것으로 파악된다.
배터리 에너지 밀도를 향상시키기 위해선 실리콘 음극재 도입과 함께 CNT도전재가 반드시 필요하기 때문이다.
에너지 밀도가 증가한 LG에너지솔루션의 차세대 원통형 배터리 46(지름 46mm) 시리즈, 삼성SDI의 젠5, 젠6 등에 나노신소재의 CNT도전재가 포함됐을 것이라는 게 업계의 중론이다.
나노신소재 관계자는 “국내외 배터리 기업들과 거래를 이어가고 있으나 당사의 제품이 특정 배터리 브랜드에 반영되고 있다는 사실은 밝힐 수 없다”고 강조했다.
이어 그는 관계자는 “당사는 국내 및 중국 공장서 SWCNT 기술력이 반영된 제품을 여러 배터리 기업에 공급하고 있다. 상용화 측면에서 문제가 없다”고 말하며 업계 최고수준의 기술력을 보유하고 있다고 자신했다.
한편 업계 관계자는 “제이오의 CNT파우더가 나노신소재에 공급되고 있는 것으로 파악되며 나노신소재는 이를 가공해 CNT도전재를 제조한다”며 “파우더는 원소재라고 볼 수 있으며 도전재는 가공 제품으로 분류된다”고 전했다.
이어 “가공 제품의 경우 오랜 기간 사용이 되지 않을 경우 변형 문제가 발생할 가능성이 있다. 또한 제품 이송 시에도 보다 세심한 주의가 필요하다”며 “이러한 리스크를 줄이고 글로벌 배터리 기업들을 공략하고자 나노신소재는 미국, 폴란드, 중국 등에서 공장 확장을 진행하고있는 것으로 보인다”고 진단했다.
