▲ 1톤 규모 CNT 슬러리. 나노신소재는 배터리 성능과 안정성을 향상시키는 카본나노튜브(CNT) 슬러리 개발을 추진 중이며 샘플을 생산하고 있다.

나노기술 기반 반도체·디스플레이용 소재 전문기업 ㈜나노신소재가 배터리 성능과 안정성을 향상시키는 카본나노튜브(CNT) 슬러리 개발을 추진한다. 배터리 전극에 CNT를 적용하는 것이 세계적으로도 이제 시작되는 단계고 전기차 및 ESS(에너지저장장치) 시장이 급성장하며 배터리 수요가 날로 증대되고 있어 개발 완료시 시장 선점효과가 기대되고 있다.

㈜나노신소재(대표 박장우)는 배터리 전문 제조업체인 V社와 함께 나노융합산업연구조합이 추진 중인 ‘나노소재 수요연계 제품화 적용기술개발 사업’에 선정돼 2018년 5월부터 2019년 12월까지 ‘전지용 양극·음극의 전도성 첨가제로써의 CNT 슬러리 개발’ 과제를 추진 중이다. 정부출연금 8억3천만원과 기업투자액 4억950만원 등 총 12억3,950만원이 투입되는 프로젝트다.

스마트폰, 노트북 등 소형 가전기기에서부터 전기차, ESS 등 중대형 제품까지 현재 가장 많이 사용되고 있는 배터리인 리튬 2차전지는 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 등 주요 4개 소재로 구성돼 있다. 현재 전극(양극·음극)을 제작하는 방법을 살펴보면 메탈호일에 전극 코팅물질을 코팅하는데, 코팅물질에는 활물질(양극·음극)과 PVDF계 바인더 및 전도성 첨가제가 들어간다.

대부분 리튬 2차전지 제조기업들은 전도성 첨가제로 카본계열을 많이 사용하고 있으나 일본 파나소닉 등 세계 선도기업은 카본보다 전기 전도성이 2~3배 우수한 CNT를 사용하기 위한 시도에 나서고 있다. 또한 CNT를 사용하면 도전제의 첨가제 양을 카본대비 1/3로 줄일 수 있으며, 활물질을 더 넣어 전지의 용량을 높일 수 있는 효과가 있다. 특히 바인더의 사용량이 줄어들면서 원가를 절감할 수 있다.

나노신소재는 CNT 슬러리를 개발해 V社가 생산하고 있는 리튬 1차전지 전극에 코팅함으로써 고출력 성능을 확보하고 이어 소형 특수 리튬 2차전지와 자동차용 대형 리튬 2차전지에 적용할 계획이다. CNT 슬러리 시장은 현재 국내가 약 500억원대, 세계적으로 5천억원으로 추산되고 있으며 전지 용량 및 출력을 높여야 하는 전기차 배터리 수요에 힘입어 2022년엔 1조원 시장으로 성장할 전망이다.

나노신소재는 카본 대비 사용량을 1/3 이하로 줄이고 전지 전극저항을 낮추는 CNT 슬러리 양산화 기술을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 이를 국내외 배터리 메이커에 판매해 매출을 확대할 계획이다. V社는 CNT 도전제를 적용한 전극 조성 최적화를 추진하고 리튬 1차전지, 리튬 2차전지에 실제 적용·판매한다는 계획이다.

나노신소재 관계자는 “배터리 전극용 CNT 슬러리 국산화는 세계시장에서 치열하게 경쟁 중인 한국 배터리 기업들의 품질 및 원가경쟁력 강화에 크게 기여할 것”이라며 “개발 완료 후 시장 추이에 따라 신규 공장 및 설비에 적극적인 투자를 진행할 계획”이라고 밝혔다.

한편 나노융합기술 공급-수요기업을 연결해 최종 융합제품 개발을 지원하는 산업통상자원부의 ‘나노소재 수요연계 제품화 적용기술사업’은 나노융합산업연구조합이 총괄주관기관을 맡아 지난 2014년 12월1일부터 추진 중이다. 원천기술을 개발하는 R&D가 아닌 1~2년내에 최종제품을 만들고 매출을 창출하는 철저하게 상용화에 초점을 둔 사업으로 지난 3년간 정부 투자액 대비 3배에 달하는 203억원의 매출과 160명의 고용창출에 기여하는 등 나노융합산업 발전과 저변확대에 크게 기여하고 있다.