[딜사이트 노만영 기자] 이차전지 핵심소재 전해액 전문기업 엔켐이 수계 기반 싱글월 탄소나노튜브(CNT) 분산 기술 개발과 특허 출원을 진행하며 차세대 실리콘 음극재 시장 대응에 나섰다고 15일 밝혔다.

엔켐의 CNT 도전재는 독자적인 레시피를 바탕으로 자체 생산 방식으로 제조된다. 제천공장에는 파일럿 설비가 구축돼 있으며, 미국 조지아 공장에는 연간 2000톤 규모의 멀티월 CNT 생산 공장을 구축 중이다. 해당 생산 라인은 향후 싱글월 CNT 생산 라인으로 전환이 가능해 양산 대응이 가능한 구조를 갖췄다.

엔켐은 기존 NMP계 멀티월 CNT 분산액에 더해 수계 기반 싱글월 CNT 분산 기술을 자체 개발했다. 특히 싱글월 CNT를 수계 기반 용매에 분산시키는 기술은 난이도가 높은 영역으로 꼽힌다. 음극재용 소재는 용해도가 낮아 수계 분산이 어렵기 때문이다. 엔켐은 싱글월 CNT 수계 분산 기술을 확보하고 관련 특허 출원까지 완료해 상용화 단계 진입을 추진하고 있다.

CNT는 구리보다 전기전도성이 최대 5배 이상 높고 무게는 가벼워 고성능 도전재 소재로 주목받는다. 전도성 향상뿐 아니라 배터리 안정성과 수명 개선에도 기여해 전기차 배터리 시장을 중심으로 채택이 확대되는 추세다. 특히 급속충전 수요가 증가하면서 고전도성 도전재의 중요성도 커지고 있다.

현재 음극재에는 주로 흑연이 사용되지만, 에너지 밀도 한계로 인해 실리콘 음극재가 대안으로 주목받고 있다. 다만 실리콘은 충·방전 과정에서 팽창률이 높아 이를 제어할 소재가 필요하다. 이 과정에서 팽창을 억제하고 전도성을 유지하는 소재로 싱글월 CNT 도전재가 활용된다. 

CNT는 카본블랙 대비 적은 사용량으로도 전도성을 확보할 수 있어 활물질 비중을 높이고, 배터리 에너지 밀도 개선에도 기여할 수 있다. 업계에서는 실리콘 음극재 비중이 높아질수록 싱글월 CNT 적용도 확대될 것으로 보고 있다.

업계에 따르면 멀티월 CNT시장은 ▲2025년 9600억원 ▲2030년 1조5200억원 ▲2035년 1조8700억원으로 성장해 전체 시장의 약 60~65%를 차지할 전망이다. 싱글월 CNT는 수요 규모는 상대적으로 작지만 높은 단가를 바탕으로 ▲2025년 500억원 ▲2030년 5000억원 ▲2035년 9300억원으로 성장해 전체 시장의 30% 비중을 차지할 것으로 예상된다.

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 상태"라며 "실리콘 음극재용 전해액 등 소재별 맞춤형 전해액 공급 경험을 바탕으로 CNT 도전재까지 제품 포트폴리오를 확대해 실리콘 음극재 시장 성장에 대응할 계획"이라고 전했다.