나노 신소재로 주목받고 있는 탄소나노튜브(CNT) 상용화 시대가 본격 개막했다. ㎏당 가격이 3000만원대로 떨어지면서 가격 장벽도 서서히 무너지고 있다. 전기자동차용 배터리는 CNT, 그래핀, 나노 실리콘 등 각종 나노 소재 핵심 수요처로 떠올랐다.
1월 30일~2월 1일 일본 도쿄 빅사이트에서 열리고 있는 세계 최대 나노기술 전시회 '나노테크 2019'에서는 CNT 상용 제품이 대거 출품됐다. CNT 양산 기술이 발전하고 단가가 떨어지면서 여러 산업 분야에서 응용될 가능성이 커졌다는 의미로 풀이된다.
일본 신에너지개발기구(NEDO)는 계면활성제를 사용하지 않고 나노 입자를 사용해 CNT를 안정적으로 분산시키는 기술을 개발했다. 일본 제온과 러시아 옥시알은 단일벽탄소나노튜브(SWCNT) 기술을 소개했다. 국내 기업 가운데에는 제이오가 SWCNT만큼 성능을 내면서도 가격은 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 경쟁할 수 있는 박벽(TW) CNT를 출품했다.
강득주 제이오 대표는 “과거 톤당 2억~3억원에 호가하던 CNT 가격이 3000만~4000만원 수준으로 떨어지면서 실용화 가능성이 높아지고, 구매 수요도 많아지고 있다”면서 “배터리 분야에서 활용도가 높아지고, 중국에서는 자동차 경량화 소재로 CNT 관심이 크다”고 전했다.
그래핀 역시 활용 분야가 넓어지고 있다. 스페인 그래피나는 그래핀을 소재로 사용하는 센서 파운드리서비스 지팹(GFAB)을 소개했다. 그래핀은 표면적이 넓기 때문에 센서에 적용하면 검지 범위가 넓어지는 장점이 있다.
나노기술 핵심 응용 분야로는 리튬이온 배터리가 크게 주목받았다. CNT는 양극재와 음극재에 도전재로 쓰여 배터리 성능을 향상시킨다. 나노 실리콘 소재는 음극재를 첨가하면 충전 성능과 주행 거리 개선에 도움을 준다. 국내 기업 테라테크노스는 이차전지 음극재용 실리콘산화물(SiOX)을 선보였다.
나노 소재 응용·양산 기술인 나노임프린팅, 분산, 컴파운딩 기술도 고도화되고 있다. 도레이와 아사히카세이는 이를 활용한 투명전극필름과 발열 소재를 선보였다. 정봏통신기술(ICT)을 활용한 물질소재개발정보체계(MI) 기술도 주목받고 있다. 일본 NEC는 인공지능(AI)을 활용한 MI 알고리즘을 소개했다. NIMS, AIST 등 일본 국책 연구기관도 기업과 연계해 MI를 나노 소재 개발에 활용하고 있다.
마쓰이 다카히로 나노테크 조직위 사무국장은 “환경오염이 사회적 문제가 대두되면서 각국이 전기차 전환을 서두르는 가운데 핵심 부품인 배터리 성능을 높이기 위해 나노기술이 필수”라면서 “나노 소재를 개발하는 연구자가 자료를 모으고 분석하는 시간이 오래 걸려 AI를 활용, 방대한 데이터를 분석하는 MI 분야도 주목받고 있다”고 말했다.
도쿄(일본)=
정현정 배터리/부품 전문기자 iam@etnews.com
