엔켐, 수계 싱글월 CNT 확보···실리콘 음극재 대응 본격화

엔켐 CI. [사진=엔켐]

[이뉴스투데이 노태하 기자] 이차전지 핵심소재 전해액 전문기업 엔켐이 수계 기반 싱글월 CNT(탄소나노튜브) 분산 기술을 확보하며 차세대 배터리 소재 시장 대응에 나섰다.

엔켐은 실리콘 음극재 시장 확대에 대응하기 위해 수계 기반 싱글월 CNT 분산 기술을 개발하고 관련 특허 출원을 완료했다고 15일 밝혔다. 실리콘 음극재는 흑연 대비 에너지 밀도가 높지만 부피 팽창 문제가 커 이를 제어할 도전재 기술이 핵심으로 꼽힌다.

엔켐의 CNT 도전재는 독자 레시피와 자체 생산 방식으로 제조되며 제천 공장에 파일럿 설비를 구축한 상태다. 미국 조지아 공장에는 연간 2000톤 규모의 멀티월 CNT 생산 라인을 구축 중이며, 향후 싱글월 CNT 생산으로 전환이 가능한 구조를 갖췄다.

특히 싱글월 CNT를 수계 용매에 분산하는 기술은 난이도가 높은 영역으로 평가된다. 음극재용 소재 특성상 용해도가 낮아 수계 분산이 어려운 가운데 엔켐은 해당 기술 확보와 함께 지식재산(IP)까지 확보하며 상용화 기반을 마련했다.

CNT는 구리 대비 최대 5배 이상의 전기전도성을 갖고 있으면서도 경량 특성을 지녀 고성능 도전재로 주목받는다. 전도성 개선뿐 아니라 배터리 수명과 안정성 향상에도 기여해 전기차 시장을 중심으로 채택이 확대되고 있다.

현재 음극재는 흑연이 주로 사용되지만, 에너지 밀도 한계로 인해 실리콘 소재 적용이 확대되는 추세다. 실리콘은 흑연 대비 10배 이상의 에너지 밀도를 제공하지만 팽창률이 높아 이를 제어할 기술이 필수적이다. 이에 따라 CNT 도전재가 핵심 보완 소재로 부상하고 있다.

싱글월 CNT는 카본블랙 대비 도전재 사용량을 줄이면서 활물질 비중을 높일 수 있어 배터리 에너지 밀도 향상에 기여한다. 업계에서는 실리콘 음극재 비중이 확대될수록 싱글월 CNT 적용도 빠르게 증가할 것으로 보고 있다.

시장조사업체 SNE 리서치에 따르면 멀티월 CNT 시장은 2025년 0.96조원에서 2035년 1.87조원으로 성장하며 전체 시장의 60~65%를 차지할 전망이다. 싱글월 CNT는 2025년 500억원에서 2035년 9300억원 규모로 확대되며 약 30% 비중을 차지할 것으로 예상된다.

CNT 도전재는 사용량은 적지만 단가가 높은 고부가 소재로 분류된다. 실리콘 음극재 채택 확대와 함께 시장 성장세도 가속화될 전망이다.

엔켐 관계자는 “기존 NMP계 멀티월 CNT 분산 기술과 수계 기반 싱글월 CNT 분산 기술을 모두 확보하고 있으며 양산 전환이 가능한 생산 체계를 구축해 고객사의 실리콘 음극재 적용 확대 일정에 맞춰 즉시 양산 및 공급 대응이 가능한 상태다”라며 “당사는 실리콘 음극재용 전해액 등 소재별 맞춤형 전해액 공급 경험을 바탕으로 CNT 도전재까지 제품 포트폴리오를 확대해 실리콘 음극재 시장 성장에 대응할 계획”이라고 전했다.