글로벌 최대 종합 전지 소재 회사를 목표로 하는 LG화학이 그리는 전지소재 청사진을 소개합니다!

지난 5월, LG화학 신학철 부회장이 뱅크오브아메리카(BofA)의 ‘코리아 & 글로벌 전기차/이차전지 컨퍼런스’ 기조연설에서 전지 소재 매출을 2022년 기준 2030년까지 6배 성장시키겠다는 포부를 밝혔습니다. 글로벌 최대 종합 전지 소재 회사를 목표로 LG화학은 배터리의 필수 소재인 양극재, 분리막부터 CNT 등의 부가 소재까지 다양한 소재를 연구개발하고 있는데요. 오늘은 LG화학이 그리는 전지 소재 사업 청사진과 그중에서도 CNT 시장 공략 가속화 방안에 대해 소개합니다.

2030년, 전지 소재 사업부에서만 매출 30조 목표로

LG화학은 2030년 매출 30조 원 규모의 글로벌 최대 종합 전지 소재 회사로 도약하겠다는 계획을 발표했습니다. 이를 위해 이미 글로벌 시장에서 주목을 받는 양극재 외에도 분리막, CNT(탄소나노튜브) 등 부가소재 사업을 육성하는 것은 물론, 퓨어 실리콘 음극재, 전고체 배터리 전해질 등 신소재 연구개발에도 매진할 예정입니다. 전지 소재 육성 방안에 대해 더 자세히 알아볼까요? 

양극재의 시장ᆞ기술ᆞ메탈 소싱 분야에서 글로벌 리더십 확보

LG화학의 양극재는 이미 글로벌 시장에서 제품력을 널리 인정받고 있는데요. 특히 니켈의 비중을 높인 하이니켈 양극재는 시장, 기술, 메탈 소싱 3개의 영역에서 글로벌 리더십을 선도해 나가겠다는 목표입니다. 각 영역의 전략은 무엇일까요?

우선 글로벌 양극재 시장 리더십을 강화하기 위해 한국-중국-미국-유럽으로 이어지는 양극재 글로벌 4각 생산 체계를 갖추고, 2023년 기준 12만 톤 규모의 하이니켈 생산능력을 2028년 47만 톤까지 확대할 예정입니다.

기술 영역에서는 파우치, 원통형 배터리 중심의 하이니켈 양극재 제품군을 확대하고 니켈 비중을 95%까지 높인 울트라 하이니켈 양극재를 양산할 계획인데요. 이 밖에도 단입자 양극재 기술 적용을 확대하는 등 기술 영역에서의 진일보가 기대됩니다. 한편 글로벌 전기차 고객사 니즈와 급성장하는 전기차 대중 소비 시장을 공략하기 위해 다양한 중저가 양극재 제품군으로의 사업 확장도 검토하고 있습니다. 고전압 미드니켈(Mid-Ni) 양극재, 철을 사용해 가격 경쟁력을 갖춘 리튬인산철(LFP) 양극재, 망간 함량을 높인 망간리치(Mn-Rich) 등이 후보에 오르고 있습니다.

마지막으로 메탈 공급망을 확보하기 위해 LG화학은 적극적으로 글로벌 협력 관계를 넓혀가고 있습니다. 중국, 북미, 호주, 한국에 걸쳐 화유코발트, 피드몬트 리튬, 켐코 등 주요 기업들과 전구체 JV 공장 설립, 리튬 구매 계약, 지분 투자 등 다양한 방법으로 협업을 꾀하고 있습니다.

부가 전지 소재 사업 확대로 성장 지속

전지를 만들기 위해서는 분리막, 음극 바인더, 도전재 등 여러 부가 소재가 필요합니다. 그중 LG화학은 전지의 안정성 확보를 위한 핵심 소재인 분리막에 주목하고 있는데요. LG화학은 분리막 표면을 세라믹 소재로 코팅하여 안전성을 향상시킨 SRS®(Safety Reinforced Separator) 기술을 자체 보유하고 있습니다. 세계 최고 수준의 코팅 기술력을 가진 LG화학과 차별화된 원단 기술을 보유한 도레이(Toray)의 협업은 분리막 시장에서 한국, 유럽, 미국 시장까지 입지를 확대하는데 추진력을 더할 것으로 기대됩니다.

그 밖에도 퓨어 실리콘(Pure-Si) 음극재, 전고체용 전해질, 에어로젤을 비롯해 배터리 화염 차단 소재 등 혁신 소재 기술을 바탕으로 부가 전지 소재 시장에서도 적극적으로 성장 기회를 발굴해 나가고 있습니다.

우수한 품질의 CNT로 글로벌 CNT 시장 공략 가속화

CNT는 전기와 열전도율이 구리와 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재로, 전기차 배터리, 반도체 공정용 트레이, 자동차 정전도장 외장재 등 다양한 곳에서 활용되고 있습니다. 특히 반도체 공정에 사용되는 트레이에 CNT를 적용하면 전기 전도성이 우수하여 고온을 잘 견디고 분진, 전자파, 정전기 등을 차단할 수 있습니다. 반도체 공정용 트레이뿐만 아니라 전기차 배터리용 CNT도 시장의 기대를 한 몸에 받고 있는데요. 업계에 따르면 전기차 배터리용 CNT는 2030년 약 3조 원 규모의 시장으로 성장할 것으로 전망됩니다.

CNT를 적용할 수 있는 새로운 영역들이 발굴됨에 따라 글로벌 CNT 수요는 2022년 14,000톤 규모에서 2030년 95,000톤 규모로 연평균 약 30% 수준의 가파른 성장세를 보일 것으로 전망됩니다. LG화학은 성장하는 글로벌 CNT 시장에서 확고한 경쟁 우위를 선점하고자 국내 최대 규모의 CNT 공장을 증설하는 등 생산능력 확보에 힘쓰고 있습니다.

LG화학은 2017년에 500톤 규모의 CNT 1공장을 시작으로 2020년대 들어서 시장 확대에 따라 매년 CNT 공장을 증설하고 있습니다. 2023년 6월 기준으로 여수 CNT1·2·3공장 가동으로 총 2,900톤을 매년 생산하는 가운데 충남 대산에 네 번째 CNT 공장을 착공했습니다. 2025년 가동을 목표로 대산 CNT4공장이 완공되면 LG화학의 CNT 생산능력은 현재의 두 배 이상인 총 6,100톤으로 확대됩니다.

글로벌 전기차 배터리 시장에 공급될 LG화학의 CNT

LG화학의 CNT 공장은 자체 개발한 유동층 반응기로 CNT 파우더를 반응기 내부에서 회전시켜 CNT 생산성을 획기적으로 증가하는 기술입니다. LG화학 CNT 공장은 단일라인 기준으로 세계 최대 규모의 생산능력을 자랑하는데요. 생산라인당 연간 최대 600톤까지 양산할 수 있는 것이 특징입니다.

한편 업계에서는 CNT 생산 시 주로 철(Fe) 촉매를 사용해 코발트 대비 금속 및 자성이물 함량이 상대적으로 높기 때문에 제품화를 위해서는 별도의 후처리 공정이 필요한데요. LG화학은 독자기술 기반의 코발트(Co)계 촉매를 사용해 배터리 품질에 영향을 줄 수 있는 자성이물 함량을 대폭 낮춰 세계 최고 수준의 품질을 구현했습니다.

이렇게 만들어진 LG화학의 CNT는 글로벌 배터리 업체에 양극 도전재 용도로 공급되며, 다양한 산업 분야로 공급을 확대할 예정입니다. 양극 도전재는 전기 및 전자의 흐름을 도와 양극재 내에서 리튬이온의 전도도를 높여 충방전 효율을 높이는 역할을 하는데요. CNT를 양극 도전재로 사용하면 기존 도전재로 사용하던 카본블랙 대비 전도도를 약 10% 이상 높이고 도전재 사용을 약 30%까지 줄일 수 있는데요. 그 자리를 양극재로 더 채워 넣으면 배터리의 용량과 수명을 크게 늘릴 수 있게 됩니다. 양극 도전재 외에도 음극재 및 리튬황·전고체 배터리와 같은 차세대 전지 분야에서도 CNT가 주력 도전재로 검토되는 등 CNT의 활용도는 더욱 확대될 전망입니다.

무궁무진한 활용도가 기대되는 CNT

CNT의 새로운  활용 범위를 발굴하기 위해 LG화학은 무엇을 하고 있을까요? LG화학은 2023년 1월부터 전기차 배터리 외에도 새로운 CNT 용도 개발을 위해 TF(태스크포스)를 출범했습니다. LG화학은 최근 CNT를 첨가해 금속을 대체할 수 있는 정전도장* 플라스틱을 만들어 일본 미쓰비시 자동차 3종의 프런트 펜더(휀다)에 공급을 시작했습니다. 프런트 펜더 외에도 범퍼, 사이드미러, 트렁크 연료 주입구 등 자동차 부품사 고객들이 원하는 외장재에 두루 적용할 수 있습니다.

*정전도장: 페인트(도료)와 부품에 전기를 통하게 해 정전기의 달라붙는 성질로 색을 입히는 방식. CNT의 우수한 전도성을 활용하면 도료 사용량이 적어 친환경적이며, 크기나 형상의 제한 없이 균일한 두께로 색을 입힐 수 있음

CNT는 자동차용 레이더 센서, 모듈 등을 보호하기 위한 전자파 차폐(Shielding) 소재로도 활용될 수 있습니다. CNT는 금속을 대체할 수 있는 차폐 보완재로 자동차 사이드미러, 범퍼에 적용돼 차선유지보조시스템(LKAS), 후측방경보시스템(BSD) 등 자율주행 기능에서 불규칙하게 간섭을 일으키는 신호와 전자파를 흡수하여 자동차의 안전성을 개선합니다. LG화학은 현재 국내 완성차 업체에 전자파 차폐 흡수 용도로 CNT를 공급하고 있으며, 해당 시장은 전 세계적으로 자율주행차 및 전기차 수요가 지속적으로 늘어남에 따라 더 큰 폭의 성장세가 이어질 것으로 기대됩니다.

LG화학은 양극재 시장 공략을 위한 시장·기술·메탈 소싱 분야의 전략 수립, 부가 전지 소재 사업 확대, CNT 공장 증설을 통한 글로벌 CNT 시장 공략 및 CNT 신규 활용도 개발 등 다양한 방면에서 전지 소재 시장을 선도하기 위해 노력하고 있습니다. LG화학은 주요 전지 소재부터 부가 소재, CNT 등 다양한 전지 소재 연구개발을 이어가 글로벌 최대 전지 소재 회사로 도약하겠습니다.