[요약]
- 국내 주요 석유화학 기업인 금호석유화학, LG화학, SK머티리얼즈는 배터리의 에너지밀도에 긍정적인 영향을 주는 탄소나노튜브 도전재 생산 확대 및 연구개발을 강화
- 석유화학업계의 업계 불황이 지속되면서 신사업 영역 개척을 위한 연구개발(R&D)과 사업 중장기 포트폴리오 재편, 조직 구조조정 등의 시도를 통해 해결 방안을 모색
- 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nonotube)는 나노미터 크기의 직경을 가진 원통형 구조의 탄소 원자 배열을 의미하며, 그래핀(탄소 원자)이 육각형 형태로 결합한 단일 층을 원통형으로 말아 만드는 구조로 되어 있음
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- 탄소나노튜브는 크게 SWCNT(Single-Walled Carbon Nanotube), MWCNT(Multi-Walled Carbon Nanotube)로 구분하며, MWCNT의 특수변형으로 FWCNT(Feathered-Wall Carbon Nanotube)가 있음
- 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) : 단일의 그래핀 시트가 말려서 형성된 구조, 작은 직경과 높은 비율의 길이를 가짐
- 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) : 여러 개의 그래핀 시트가 동심원 형태로 말려서 형성된 구조, SWCNT보다 직경이 큼
- 소수벽 탄소나노튜브(FWCNT) : MWCNT의 특수변형으로 다중벽 구조와 깃털 모양 벽을 통해 표면적을 증가시켜 이차전지 등 다양한 응용분야에서 이점을 발휘할 수 있음
- 탄소나노튜브는 크게 SWCNT(Single-Walled Carbon Nanotube), MWCNT(Multi-Walled Carbon Nanotube)로 구분하며, MWCNT의 특수변형으로 FWCNT(Feathered-Wall Carbon Nanotube)가 있음
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- 탄소나노튜브는 높은 전기/열 전도성, 강한 인장 강도, 유연한 탄성등의 특성을 가지며 이 장점을 가지고 다양한 응용분야에 활용 할 수 있으며, 특히 이차전지의 양극재에 활용하여 에너지 밀도를 효율적으로 높일 수 있다고 알려짐
- 전자기기 : 나노 트랜지스터, 다이오드, 센서 등 다양한 전자 부품에 활용 가능하며, 특히 배터리 부문에서 투명전극, 고성능 배터리, 슈퍼커패시터에 활용하여 고효율 에너지 저장장치의 성능향상에 기여할 수 있음
- 복합재료 : 항공우주, 자동차, 스포츠용품 등의 고강도, 경량 복합 재료에 사용
- 의료·바이오 : 약물 전달 시스템, 생체센서, 조직 공학 등 다양한 의료분야에 활용
- 탄소나노튜브는 높은 전기/열 전도성, 강한 인장 강도, 유연한 탄성등의 특성을 가지며 이 장점을 가지고 다양한 응용분야에 활용 할 수 있으며, 특히 이차전지의 양극재에 활용하여 에너지 밀도를 효율적으로 높일 수 있다고 알려짐
- 국내 석유화학업계는 공급과잉, 고유가 등 복합적 원인으로 인한 위기를 극복하기 위한 출구전략으로 탄소나노튜브(CNT) 연구개발에 적극적인 의지를 표명하고 있음
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- 금호석유화학은 최근 개 발에 성공한 양극재용 FWCNT를 국내 배터리 셀 기업에 납품하기 위해 승인 절차를 진행 중
- 금호석유화학은 연간 120톤의 탄소나노튜브를 생산할 수 있는 설비를 갖추고 있으며 여수 율촌 공장 확장을 통해 세배 규모인 연간 360톤 규모의 생산설비를 갖출 예정
- ’20년에 이차전지용 탄소나노튜브를 개발하여 상업화에 성공한 이력이 있으며, 포스코 인터네셔널과 합작 투자를 통해 지속해서 연구개발을 추진하고 있음
- 금호석유화학은 최근 개 발에 성공한 양극재용 FWCNT를 국내 배터리 셀 기업에 납품하기 위해 승인 절차를 진행 중
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- 업계 1위 LG 화학은 연 2,900톤을 생산하고 있으며, ’24년 중에 6,100톤까지 생산능력을 확대할 계획
- LG화학의 탄소나노튜브는 높은 전기 및 열전도 특성을 활용하여 이차전지의 전도성 첨가제로 사용 중
- 카본블랙보다 10% 더 높은 전도성을 가지며, 배터리 용량과 수명을 증가시키는 것으로 알려짐
- LG화학은 관련하여 300여 개의 특허를 보유 중이고 관련 연구개발을 지속하고 있음
- 업계 1위 LG 화학은 연 2,900톤을 생산하고 있으며, ’24년 중에 6,100톤까지 생산능력을 확대할 계획
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- SK머티리얼즈는 고순도 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 대량생산 시스템을 구축하기 위해 일본의 메이조 나노 카본과 협약을 체결
- SK머티리얼즈는 고성능 리튬이온 배터리를 위해 ’22년부터 Group14와 협력하여 실리콘 음극 소재 개발에 착수하였으나, 해당 소재의 심각한 열화문제에 직면
- 실리콘 음극재의 열화문제를 해결하기 위해 SWCNT를 도입하기로 하고 세계 최고 수준의 고순도 SWCNT제조 기술을 보유한 메이조나노카본과의 협력을 발표
- 향후 EV 배터리 등 다양한 응용분야를 위해 고순도 SWCNT 대량 생산 체제를 구축하고 실리콘 음극 소재의 기술우위를 활용해 시장 경쟁력을 높일 계획
- SK머티리얼즈는 고순도 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 대량생산 시스템을 구축하기 위해 일본의 메이조 나노 카본과 협약을 체결
[시사점]
- 전통적인 석유화학산업이 공급망, 환경 이슈로 인하여 침체 국면에 빠짐에 따라 국내 석유화학 업계는 새로운 활로로서 탄소나노튜브에 집중투자하고 있는 경향이 관측됨
- 탄소나노튜브는 특히 이차전지의 에너지 저장 효율을 향상하는 데 효과적인 기여를 하는 것으로 알려져, 효율적인 생산공정 및 상용화 관련 연구개발이 필요
- 또한, 탄소나노튜브의 다양한 효용을 고려해 향후 국내 화학산업의 새로운 한 축이 되도록 장기적 관점의 투자 전략이 필요
[출처]
- 한국경제, 전기차 주행거리 늘릴 신소재…CNT 개발하는 석화기업, 2024. 6. 16.
- Businesswire, MEIJO NANO CARBON Forms Capital and Business Alliance with SK Inc. Meterials in the LIB Field, 2024. 6. 12.
- LG Chem, LG Chem to speed up expanding in global carbon nanotube market, 2023. 5. 31.
- UnderstandingNano, Carbon Nanotubes
Businesswire, MEIJO NANO CARBON, SK Inc.와 자본 및 사업 제휴 체결
