[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원은 신소재 탄소나노튜브를 이용해 유연하면서도 열전 성능이 높은 열전소재를 개발했다고 13일 밝혔다. 열전소재는 열을 전기로 바꿔주는 소재다. 온도 차에 의해 전기를 발생시키는 원리다. 발전소, 선박, 차량 등에서 발생하는 폐열이나 사람의 체온 등에서 발생하는 열을 활용할 수 있어 지속 가능한 에너지원으로 떠오르고 있다. 기존 열전 소재로 쓰이는 금속 기반 무기물은 성능은 높지만, 유연성이 떨어진다. 연구팀은 전기 전도도와 유연성이 높은 차세대 신소재인 탄소나노튜브를 이용한 열전소재에 대한 연구를 지속해 왔다. 속이 빈 원기둥 모양의 탄소 소재인 탄소나노튜브는 유연성은 좋으나 열전 성능이 낮고 기계적 내구성이 부족하다는 한계가 있다. 화학연 한미정·강영훈 박사팀은 탄소나노튜브와 비스무스, 안티몬, 텔루라이드를 다공성 폼 형태로 결합해 열전 성능을 극대화한 유연한 열전 발전기를 개발했다. 틀에 재료 분말을 채워 열을 가해 굳어지도록 만든 뒤 열전소재 물질을 내부 구멍에 균일하게 분포하게 만드는 방법으로 스펀지 형태의 탄소나노튜브를 제작했다. 기존 얇게 굳힌 필름 형태의 열전소재보다 내구성이 강하고 열전 성능도 높다. 내부 구멍 구조가 오리털과 같은 역할을 해 열의 이동을 막아주고, 열 이동이 느려지면서 부위별 온도 차이가 유지돼 발전이 잘 되는 원리다. 개발한 열전 발전기를 유리관에 붙인 뒤 온수와 냉수를 번갈아 넣는 실험에서 21.8도의 온도 차이로 15.7㎼(마이크로와트·100만분의 1W)의 전력을 생산하는 데 성공했다. 기존 탄소나노튜브 복합소재 기반 열전소재 대비 최소 30배에서 최대 500배 높은 발전출력을 달성했다. 1만 차례 이상의 반복 굽힘 테스트에서도 성능 변화가 거의 없었으며, 제작에 걸리는 시간은 기존 3일에서 4시간으로 단축했다. 연구팀은 추가 성능 개선 연구를 통해 2030년께 상용화하는 것을 목표로 하고 있다. 다양한 열 제어 소재를 추가해 배터리 발열 문제 해결, 인공지능 데이터센터 냉각 시스템, 겨울철 온도 유지 장치 등에 확대 적용할 계획이다. 이번 연구 성과는 지난 1월 국제 학술지 '탄소 에너지'에 실렸다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

[파이낸셜뉴스] 한국전기연구원(KERI) 나노융합연구센터 한중탁 박사팀이 세계 최초로 친환경식 건식공정으로 가루 형태의 탄소나노튜브를 만드는 기술을 개발했다. 이 탄소나노튜브 가루를 차세대 이차전지의 도전재로 사용하면 성능을 높일 수 있다. 한중탁 박사는 25일 "건식 공정은 유독성 용매를 사용하지 않아 친환경적이고, 당연히 용매를 회수할 필요도 없어 공정이 간소해 생산비용도 저렴해 세계적인 전기차 업체에서도 주목하고 있다"고 말했다. 연구진은 이번에 개발한 제조 기술을 국내 특허 출원까지 마쳤으며, 리튬황전지, 전고체전지 등 관련 기업에 기술이전에 나설 계획이다. 또 이 기술을 고용량의 두꺼운 후막 음극·양극에도 적용하는 등 다양한 검증을 진행하고 있다. 탄소나노튜브는 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 원통형 모양의 신소재로, 강철의 100배 강도에, 전기전도도는 구리에 버금가는 수준이다. 또 기존 이차전지의 도전재로 사용되는 카본블랙에 비해 유연하고 전기전도성이 우수한 1차원 나노 소재다. 연구진은 수년간의 연구를 통해 탄소나노튜브들이 가루 상태에서도 서로 뭉치지 않고, 떨어진 상태를 유지할 수 있도록 제어하는 데 성공했다. 이를 통해 까다로운 건식 공정에서도 1차원 구조의 긴 탄소나노튜브로 도전재를 만들어 고용량 전지를 제조할 수 있는 길이 열렸다. 용매 사용 없이도 잘 분산된 고전도성의 탄소나노튜브는 내부의 다른 물질들을 전기적으로 잘 연결해 줌으로써 차세대 이차전지의 성능을 높이는 데 크게 기여할 수 있다. 탄소나노튜브가 차세대 이차전지의 도전재로 사용될 경우, 소량의 첨가만으로도 에너지 밀도를 크게 높일 수 있다. 하지만, 탄소나노튜브는 서로 응집하려는 성질이 매우 강해 서로 엉킨 구조를 가지고, 이차전지의 다른 물질인 바인더, 활물질 등과 고루 섞이지 않는다는 문제가 있다. 특히 건식 공정의 경우, 탄소나노튜브를 용매가 없는 조건에서 다른 물질과 균일하게 혼합해야 하는 문제점을 안고 있으며, 이는 전지 산업계가 해결해야 할 과제 중 하나로 손꼽히고 있다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

금호석유화학이 전기차 배터리사들을 대상으로 배터리 도전재용 탄소나노튜브(CNT) 제품에 대한 평가를 진행하고 연내 상업판매를 추진한다. 아울러 배터리 바인더, 엔지니어링 플라스틱 등 전기차 소재 관련 설비 구축을 통해 고부가 스페셜티 시장에 적극 대응한다는 전략이다. 6월 30일 관련업계에 따르면 금호석화는 올해 4·4분기 상업 판매를 목표로 2차전지 제조사를 대상으로 FWCNT 제품 평가를 진행하고 있다. 금호석화가 상업가동을 추진하는 FWCNT는 CNT의 한 종류다. CNT는 나노미터(nm)의 직경을 가진 튜브 형상의 탄소 동소체로 전기적, 열적, 기계적 특성이 기존 소재들에 비해 우수하다. 정전기 방지 및 전자기파 간섭의 제어가 필요한 전기전도성 제품의 소재, 자동차 외장부품 정전도장용 플라스틱, 리튬이온배터리의 도전재에 주로 사용된다. 보통 CNT는 다수벽CNT(NWCNT), FWCNT, 단일벽CNT(SWCNT) 등으로 나뉘는데 벽 수가 적을수록 전기 전도성이 높고 물성이 우수하다고 평가된다. 금호석화는 배터리 시장 확대 대응을 위해 올해 초 기존 아산 공장에서 율촌 공장으로의 증설 이전작업을 단행했다. 3월말 기준 율촌 CNT공장 신규 라인 구축으로 지난해 120t에서 2배 수준인 240t 규모의 생산능력을 갖추게 됐다. 금호석화는 올해 말까지 360t 규모로 생산능력을 확대할 계획이다. 금호석화 관계자는 "율촌 CNT 생산라인을 이용해 2차전지 제조사를 대상으로 FWCNT 제품의 부품 승인절차를 진행하고 있다"면서 "대내외 환경 변화에 따라 변수는 있겠지만 올해 4·4분기부터 상업판매를 한다는 계획"이라고 설명했다. 금호석화는 아울러 내년 하반기 양산을 목표로 CNT의 생산성 향상 및 원가경쟁력 확보를 위한 연구를 진행하고 있다. 금호석화는 이와 별도로 포스코인터내셔널과 CNT 합작공장을 짓는 방안도 협의하고 있다. kim091@fnnews.com 김영권 기자

[파이낸셜뉴스] 금호석유화학이 전기차 배터리사들을 대상으로 배터리 도전재용 탄소나노튜브(CNT) 제품에 대한 평가를 진행하고 연내 상업판매를 추진한다. 아울러 배터리 바인더, 엔지니어링 플라스틱 등 전기차 소재 관련 설비 구축을 통해 고부가 스페셜티 시장에 적극 대응한다는 전략이다. 27일 관련업계에 따르면 금호석화는 올해 4·4분기 상업 판매를 목표로 2차전지 제조사를 대상으로 FWCNT 제품 평가를 진행하고 있다. 금호석화가 상업가동을 추진하는 FWCNT는 CNT의 한 종류다. CNT는 나노미터(nm)의 직경을 가진 튜브 형상의 탄소 동소체로 전기적, 열적, 기계적 특성이 기존 소재들에 비해 우수하다. 정전기 방지 및 전자기파 간섭의 제어가 필요한 전기전도성 제품의 소재, 자동차 외장부품 정전도장용 플라스틱, 리튬이온배터리의 도전재에 주로 사용된다. 보통 CNT는 다수벽CNT(NWCNT), FWCNT, 단일벽CNT(SWCNT) 등으로 나뉘는데 벽 수가 적을수록 전기 전도성이 높고 물성이 우수하다고 평가된다. 금호석화는 배터리 시장 확대 대응을 위해 올해 초 기존 아산 공장에서 율촌 공장으로의 증설 이전작업을 단행했다. 3월말 기준 율촌 CNT공장 신규 라인 구축으로 지난해 120t에서 2배 수준인 240t 규모의 생산능력을 갖추게 됐다. 금호석화는 올해 말까지 360t 규모로 생산능력을 확대할 계획이다. 금호석화 관계자는 "율촌 CNT 생산라인을 이용해 2차전지 제조사를 대상으로 FWCNT 제품의 부품 승인절차를 진행하고 있다"면서 "대내외 환경 변화에 따라 변수는 있겠지만 올해 4·4분기부터 상업판매를 한다는 계획"이라고 설명했다. 금호석화는 아울러 내년 하반기 양산을 목표로 CNT의 생산성 향상 및 원가경쟁력 확보를 위한 연구를 진행하고 있다. 금호석화는 이와 별도로 포스코인터내셔널과 CNT 합작공장을 짓는 방안도 협의하고 있다. kim091@fnnews.com 김영권 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 탄소나노튜브를 활용해 에너지를 저장할 수 있는 섬유형 전극 소재를 개발했다. 이 소재로 만든 슈퍼 커패시터는 1만번 넘게 충방전을 해도 100%의 성능을 유지했으며, 5000번 이상 구부림 테스트에도 94%의 성능을 유지했다. 특히 일반 섬유와 함께 천을 만들어 디지털 시계의 손목줄로 사용해 시계를 작동시켰다. 이 손목시계 줄은 구부림, 접기, 세척 후에도 에너지를 그대로 저장하고 있어 웨어러블 에너지 저장장치로 활용할 수 있다. 7일 KIST에 따르면 KIST 전북분원 기능성복합소재연구센터 정현수·김남동 박사팀과 탄소융합소재연구센터 김승민 박사팀이 탄소나노튜브를 파우더 형태에서 산처리해 성질을 바꿈으로써 에너지를 저장할 수 있도록 만들었다. 탄소나노튜브 섬유는 강하고 가벼운 동시에 매우 유연한 특성을 가져 웨어러블 기기 폼팩터의 자유도를 높이고, 다양한 형태와 사용 용도에 맞춰 제작할 수도 있다. 연구진이 이런 섬유의 성질을 바꿈으로써 일반적인 탄소나노튜브보다 에너지 저장능력이 33배 증가하고, 기계적 강도는 3.3배, 전기 전도도는 1.3배 이상 증가했다. 게다가 순수한 탄소나노튜브 섬유만을 사용해 에너지 저장 전극 소재를 개발했기 때문에 대량생산이 가능하다. 연구진은 일반 섬유에 섬유형 전극 소재를 함께 천으로 만든 손목시계 줄은 물 속에서도 전자시계를 이상없이 작동시켰다. 또한 세탁세제가 들어간 물에 담가도 정상적으로 작동했다. 김승민 박사는 "산업화된 습식 방사 기술을 통한 대량생산 가능성은 이 소재가 상업적으로도 매우 유망함을 의미한다"며 "대량 생산이 가능해지면 웨어러블 기기의 생산 비용을 절감하고, 최종 소비자 가격도 낮출 수 있다"고 설명했다. 정현수 박사는 "탄소나노튜브 섬유는 우리가 보유한 원천기술과 선진국과의 기술격차가 크지 않아 경쟁력이 있는 분야"라며 "비정형 에너지 저장 핵심 소재로 응용하기 위한 연구를 지속하겠다"고 밝혔다. 김남동 박사도 "슈퍼 커패시터에서 더 나아가 에너지 밀도가 높은 섬유형 배터리로 응용하기 위한 연구를 현재 수행 중"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 섬유형 에너지 저장 소재를 재료 및 에너지 분야 국제 학술지 '어드밴스드에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 발표했으며, 이 학술지는 이번 성과를 표지논문 (Front Cover)으로 선정했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] IBK투자증권이 바이오나노코리아와 손을 잡고 탄소금융시장에 본격 진출한다.  IBK투자증권은 바이오나노코리아와 탄소배출권 금융·기술자문 및 공급계약을 체결했다고 3일 밝혔다. 바이오나노코리아는 친환경 소재 연구 특화기업이다. 온실가스 감축 및 폐자원을 활용한 신소재 개발을 주력으로 한다. 현재 호주·일본·인도·베트남 등에서 사업을 추진하고 있다. IBK투자증권은 이번 계약으로 원활한 탄소배출권 등록과 발급을 위한 금융·기술자문을 제공하고, 발급된 탄소배출권을 국내외에 공급할 예정이다. 바이오나노코리아는 베트남 컨터시에 폐기물인 왕겨(쌀의 겉겨)를 이용한 10MW급 바이오매스 발전소와 연 생산량 3만 톤(t) 규모의 NPS(Nano Porous Silica) 생산설비를 구축하기로 했다. 이를 통해 연간 총 28만 톤(t)의 탄소 배출을 줄일 계획이다. 이번 사업의 부지로 선정한 메콩델타 지역은 베트남 정부로부터 418MW 규모의 바이오매스 발전용량에 대한 사전 허가를 받은 곳이다. 바이오매스 발전소가 완공되면 현지(컨터시 지역) 전력의 35%를 공급할 수 있을 것으로 기대된다. IBK투자증권은 탄소금융사업 추진을 위해 올 하반기에 탄소배출권 및 환경·사회·지배구조(ESG) 통합관리 전문가 엄성일 상무를 영입, S&T부문 투자전략본부 산하에 탄소금융부를 신설했다. 향후에는 △기업을 위한 탄소배출권 연계 사업 발굴 △금융·기술 자문 △배출권 등록 △투자 및 금융상품화 등을 포괄하는 ‘종합 탄소금융 플랫폼’을 구축할 방침이다. IBK투자증권 관계자는 “이번 계약을 시작으로 탄소금융사업에 박차를 가하겠다”며 “중소기업특화 증권사로서 친환경 기술을 보유한 국내 중소기업의 녹색전환을 지원하고, 탄소중립 이행 기반 마련에 도움이 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.  zoom@fnnews.com 이주미 기자

LG화학은 충남 대산에 배터리와 반도체 공정용 소재인 탄소나노튜브(CNT) 4공장을 착공했다고 5월 31일 밝혔다. 오는 2025년 이 공장이 완공되면 LG화학의 CNT 연산능력은 현재의 두 배 이상인 총 6100t으로 확대된다. 앞서 LG화학이 여수에 증설한 CNT 3공장 1200t도 최근 본격 가동에 들어갔다. 이번 증설로 LG화학은 총 2900t의 생산능력을 확보했다. CNT는 전기와 열 전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재로 전기차 배터리, 반도체 공정용 트레이, 자동차 정전도장 외장재 등에 사용된다. LG화학은 CNT 생산능력 지속 확대를 통해 글로벌 CNT 시장에서 확고한 경쟁 우위를 선점하겠다는 입장이다. LG화학은 지난 2017년 500t 규모 CNT 1공장을 처음 가동했으며 2020년대 들어서는 매년 CNT 공장을 증설하고 있다. LG화학 CNT 공장은 자체 개발한 유동층 반응기로 생산라인당 연간 최대 600t까지 양산 가능한 것이 특징이다. 이는 단일라인 기준 세계 최대 규모다. kjh0109@fnnews.com 권준호 기자

[파이낸셜뉴스] LG화학은 충남 대산에 배터리와 반도체 공정용 소재인 탄소나노튜브(CNT) 4공장을 착공했다고 5월 31일 밝혔다. 오는 2025년 이 공장이 완공되면 LG화학의 CNT 연산능력은 현재의 두 배 이상인 총 6100t으로 확대된다. 앞서 LG화학이 여수에 증설한 CNT 3공장 1200t도 최근 본격 가동에 들어갔다. 이번 증설로 LG화학은 총 2900t의 생산능력을 확보했다. CNT는 전기와 열 전도율이 구리 및 다이아몬드와 동일하고 강도는 철강의 100배에 달하는 차세대 소재로 전기차 배터리, 반도체 공정용 트레이, 자동차 정전도장 외장재 등에 사용된다. LG화학은 CNT 생산능력 지속 확대를 통해 글로벌 CNT 시장에서 확고한 경쟁 우위를 선점하겠다는 입장이다. LG화학은 지난 2017년 500t 규모 CNT 1공장을 처음 가동했으며 2020년대 들어서는 매년 CNT 공장을 증설하고 있다. LG화학 CNT 공장은 자체 개발한 유동층 반응기로 생산라인당 연간 최대 600t까지 양산 가능한 것이 특징이다. 이는 단일라인 기준 세계 최대 규모다. 유동층 반응기는 CNT 파우더를 반응기 내부에서 회전시켜 CNT 생산성을 증가시키는 기술이다. LG화학의 CNT는 LG에너지솔루션을 포함해 배터리 업체 다수에 양극 도전재 용도로 공급될 예정이다. 양극 도전재는 전기 및 전자의 흐름을 돕는 소재로 리튬이온배터리 전반의 첨가제로 쓰인다. kjh0109@fnnews.com 권준호 기자

[파이낸셜뉴스] 16일 업계에 따르면 대유위니아그룹 계열사 대유플러스는 최근 경상북도에 위치한 고속도로 터널 양방향 200m 구간에 동절기 고드름 방지를 위해 자체 개발한 '탄소나노튜브 발열시트'를 적용했다. 대유플러스가 개발한 탄소나노튜브 발열시트는 터널 벽면에 설치된다. 외부 온도센싱을 통해 관제 시스템의 온-오프 작동으로 터널 내 고드름을 방지한다. 대유플러스는 지난 3년간 국내 건설현장 4곳에서 갱폼용 탄소나노튜브 발열시트 현장 검증을 실시했다. 그 결과 균일한 발열과 우수한 열 확산 속도로 동절기 콘크리트 양생기간을 30% 이상 단축한 것을 확인했다. 박상민 대유플러스 대표이사는 "10여 년간의 나노 소재 연구의 결과물인 탄소나노튜브 면상발열체 기술과 다년간의 시공 경험을 바탕으로 고드름과 블랙아이스 등의 재해를 방지하는 최적의 제어 시스템을 개발했다"며, "내년에는 주요 터널뿐만 아니라 다양한 건설 분야에서 널리 적용될 수 있도록 해당 사업에 박차를 가하겠다"고 밝혔다. 한편, 대유플러스는 이번 탄소나노튜브 면상 발열체 기술을 친환경에너지 연계형 난방 시스템으로 확장할 계획이다. 나아가 대유위니아그룹의 타 사업영역과 연계해 가전제품과 차량용 시트, 전기차 난방시스템 등에도 적용할 계획이다. hoya0222@fnnews.com 김동호 기자

[파이낸셜뉴스] 2차전지 핵심소재로 자리 잡은 탄소나노튜브 시장이 9조원대로 성장할 것으로 전망되면서 대유플러스가 상승세를 보이고 있다. 대유플러스는 갱폼용 탄소나노튜브 발열시트를 상용화하는 데 성공했다. 27일 오전 11시 7분 현재 대유플러스는 전날보다 6.14% 오른 934원에 거래되고 있다. 최근 발행된 비즈니스 리서치에 따르면 탄소나토뷰트 시장은 2021년 31억5000만달러(4조5000억원)에서 2022년 36억달러(5조1400억원)로 14.15% 성장할 것으로 전망했다. 특히 앞으로도 매년 16.05% 성장률을 보여 2026년에는 65억2000만달러(9조3000억원)에 달할 것으로 내다봤다. 현재 탄소나노튜브 시장은 북미 시장이 가장 큰 지역이지만 아시아 태평양 역시 지속적으로 성장하고 있다. 특히 자동차 산업에서 탄소나노튜브는 연료 시스템용 자동차 플라스틱에 포함된 전도성 참가제, 자동차 생산에서 보강재 등으로 널리 쓰이지만 최근 다양한 최종 용도 산업의 급성장 수요를 충족하고 있어 혁신적인 탄소나노튜브 개발을 위해 연구개발(R&D) 활동의 투자가 증가하고 있다고 분석했다. 한편 대유플러스는 GS건설과 공동으로 갱폼용 탄소나노튜브 발열시트를 개발 상용했다. 대유플러스는 탄소나노튜브 발열시트를 건축물 이외에도 터널이나 교량공사 등 다양한 건설 현장에 적용할 수 있어 확장성이 매우 높을 것으로 기대하고 있다. 이미 스마트팜 분야에서는 성남시와 하남시의 화훼농업용 비닐하우스에 대체 난방 시스템으로 적용하고 기존 대비 30% 이상의 에너지 절감 효과를 거둔 바 있다. 대유플러스는 이번 탄소나노튜브 면상발열체 기술을 친환경 에너지 연계형 난방 시스템으로 확장할 계획이다. 아울러 대유위니아그룹의 타 사업영역과 연계해 가전제품과 차량용 시트, 전기차 난방시스템 등에도 적용할 방침이다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자