▲ CNT 건식분산 기술을 활용한 이차전지 전극소재 기술개발 MOU 체결식에서 김상호 충남TP 이차전지기술센터장(左)과 서정국 씨엔티솔루션 대표가 기념촬영에 응하고 있다.

탄소나노튜브(CNT) 분산기술 기반 특수기능성 플라스틱 소재 제조 전문기업 씨엔티솔루션이 배터리(이차전지) 도전재 산업의 패러다임을 바꿀 건식분산 기술의 상용화를 추진한다.

씨엔티솔루션(대표이사 서정국)은 9일 오전 11시 충남테크노파크(원장 서규석) 이차전지기술센터와 ‘CNT 건식분산(Dry Dispersion) 기술을 활용한 이차전지 전극소재 기술개발’ 업무협약(MOU)을 체결했다. 이날 협약식에는 서정국 씨엔티솔루션 대표와 김상호 충남TP 이차전지기술센터장 등이 참석했다.

이번 협약에 따라 독자적인 CNT 건식분산 기술을 보유한 씨엔티솔루션과 배터리 전극제조설비 및 장비를 갖춘 이차전지기술센터는 △이차전지 공정 간소화 연구에 대한 협력 △이차전지 도전재 개발에 대한 분산기술 및 연구 협력 △상호 시설 및 인적 교류 등을 통한 연구활동 및 연계 프로그램 공동 개발 △정부과제 사업 참여 △전문가 양성 및 맞춤형 역량강화 등을 추진할 계획이다.

도전재는 배터리내 전하의 이동통로 역할을 돕는 소재다. CNT(SWCNT 또는 MWCNT)를 양극 도전재로 사용하면 기존의 카본블랙 대비 약 10% 이상 높은 전도도를 구현해 도전재 사용량을 약 30% 줄이고 그 공간을 필요한 양극재로 더 채워 리튬이온배터리의 용량과 수명을 늘릴 수 있어 수요가 급증하고 있다. 또 음극재 및 리튬황·전고체 배터리와 같은 차세대 배터리 분야에서도 CNT가 주력 도전재로 검토되고 있다.

업계에 따르면 배터리 도전재용 CNT는 2030년 약 3조원(23억불) 규모의 시장으로 성장할 것으로 전망된다. 이에 따라 글로벌 CNT 수요는 2021년 5천톤 규모에서 2030년 7만톤 규모로 연평균 약 30% 이상의 성장세가 예상되고 있다.

CNT를 도전재로 사용하려면 뭉치는 특성이 있는 CNT를 분산하는 공정이 필수적이다. 현재 배터리에 적용되는 모든 CNT 분산 공정은 CNT를 물 또는 NMP 등의 용액과 함께 분산하는 습식공정이 적용되고 있는데 이 과정에서 CNT가 절단·손상돼 형상이 변형됨에 따라 전기전도도가 저하되는 단점이 있다. 특히 솔벤트 등으로 용액을 건조시키는 과정에서 발생하는 환경오염과 이를 해결하기 위해 필요한 대규모 재활용 장치 구축으로 인해 생산비용도 상승하는 문제점도 있다.

이에 씨엔티솔루션은 분산된 CNT를 분말 상태 그대로 사용할 수 있는 독자적인 건식분산 기술을 개발했으며 충남TP와 기술개발 협력을 통해 양극재(NCM·NCMA 등) 및 음극재(실리콘) 등에 건식분산된 CNT를 혼합하는 장치와 공정기술을 개발하고 상용화를 추진할 계획이다.

이차전지기술센터는 전극소재 분야의 실증을 위한 이차전지 셀 제조 라인 및 이차전지 관리 시스템(BMS, Battery Management System) 검증 테스트 장비를 운영·지원하고 있어 이번 협력을 통해 지역 내 유망 배터리 소재기업 육성 및 밸류체인 강화에 기여할 전망이다.

서정국 씨엔티솔루션 대표는 “친환경적이고 안정성이 높은 CNT 건식분산 기술 상용화는 국내에서 처음으로 도전하는 것으로 상용화시 배터리 소재 산업의 패러다임이 바뀔 것으로 기대한다”며 “K-배터리의 글로벌 경쟁력 향상과 지역 경제 활성화에 기여할 수 있도록 협력을 확대해 나가겠다”고 밝혔다.

김상호 충남TP 이차전지기술센터장은 “센터가 중점 추진 중인 충남·천안 배터리 산업 플랫폼 고도화를 위해 관련 소재·부품·장비 기업 발굴과 기술개발 지원을 중점 추진하겠다”고 말했다.

한편 씨엔티솔루션은 CNT 건식분산 기술을 기반으로 정전기 방지, 스텔스 소재, 방열, 면상발열체 등에 적용해 양산·판매하고 있다. 최근에는 건식분산 CNT로 기능을 대폭 향상시킨 수소연료전지 분리판과 수전해 전극판을 생산하고 있다. 이러한 기술력을 바탕으로 2021년 신기술 인증, 강소기업 100+에 선정된바 있으며 2022년에는 산업통상자원부와 과학기술정보통신부가 선정한 10대 나노기술(세계 최초 CNT 분산 기술 기반의 연료전지 분리판, 수전해 전극판 제조 기술)에 이름을 올렸다.