리튬이온배터리 도전재, 2035년 3조원 시장으로 큰다

SNE리서치, 도전재 중장기 전망 보고서
카본블랙→CNT로 점차 대체

2026년 리튬이온 2차전지 도전재 개발 현황 및 중장기 전망(~2035), SNE리서치

이차전지의 양극과 음극에서 전기 전도성을 높여주는 첨가제인 도전재 시장이 2035년 3조원 규모로 성장할 것이란 전망이 나왔다.

이차전지 시장조사 업체 SNE리서치는 최근 발간한 '리튬이온 이차전지 도전재 개발 현황 및 중장기 전망(~2035)' 보고서에서 리튬 이차전지 도전재 수요가 2021년 46킬로톤(kTon)에서 2025년 103킬로톤, 2035년 132킬로톤으로 연평균 7.7% 증가할 것으로 전망했다.

이에 따라 전체 리튬이온 배터리 도전재 시장은 금액 기준으로 2021년 6500억원에서 2025년 1조7800억원, 2030년 2조4300억원, 2035년 3조700억원으로 연평균 11.7% 성장할 것으로 내다봤다.

도전재는 이차전지의 양극과 음극에서 활물질 사이를 연결해 전자의 이동을 촉진하는 물질이다. 예전에는 카본블랙을 많이 사용했으나 최근에는 탄소나노튜브(CNT)의 사용이 늘고 있다.

탄소나노튜브는 원통형 모양의 탄소 나노 동소체로 여러 겹으로 이루어진 멀티월(Multiwall) CNT와 한 겹의 싱글월(Single wall) CNT로 나뉜다. 싱글월 CNT의 성능이 더 뛰어나지만 기술적 난이도가 높고 가격도 비싸다.

카본블랙을 CNT로 대체하면 도전재의 양을 적게 쓰고 그만큼 활물질의 양을 늘릴 수 있어 배터리의 성능을 향상시킬 수 있다. 배터리 제조사들은 양극과 음극에 카본블랙과 멀티월CNT를 섞어서 사용하고 있으며 점차 멀티월CNT의 비율을 늘려가는 추세다.

LG에너지솔루션과 SK온, 삼성SDI 등 국내 배터리 3사는 음극에 싱글월 CNT를 일부 채용하거나 비중을 늘려나갈 계획이다. 실리콘 음극재를 음극에 사용할 경우 싱글월 CNT 도전재를 첨가하면 스웰링(부풀어 오름) 현상을 억제할 수 있다.

SNE리서치는 "카본블랙이 멀티월 CNT 및 싱글월 CNT로 대체되면서 전체 도전재 수요량은 2027년부터 서서히 포화할 것으로 예상된다"며 "2025~2035년 동안 멀티월 CNT는 약 3배(22.5킬로톤→67킬로톤), 싱글월 CNT는 약 36배(0.03킬로톤→1.08킬로톤) 증가할 것"이라고 전망했다.

기존에 사용하던 카본블랙과 소립 흑연의 시장 비중은 2025년 44%에서 2030년 18%, 2035년 8%로 급격히 축소될 것으로 예상된다. 대신 멀티월 CNT는 2025년 9600억원에서 2030년 1조5200억원, 2035년 1조8700억원으로 늘며 전체 시장의 60~65%를 차지할 전망이다.

싱글월 CNT는 적은 수요에도 불구하고 높은 단가로 인해 2025년 500억원에서 2030년 5000억원, 2035년 9300억원 등 시장 규모가 큰 폭으로 증가할 것으로 예상된다.

리튬이온 배터리용 카본블랙/아세틸렌 블랙 도전재 분야 주요 기업으로는 이메리스(Imerys), 카봇(Cabot), 덴카(Denka), 라이언(Lion) 등이 있다. 멀티월 CNT는 한국의 LG화학, 제이오(JEIO), 금호석유화학, 중국의 DH나노, 다이나노닉(Dynanonic), C나노 등이 주요 플레이어다.

싱글월 CNT는 룩셈부르크에 본사를 둔 옥시알이 90% 이상을 공급하며 시장을 선점하고 있으며 중국의 타임스나노(Timesnano), 페이모(Faymo), 이스트켐(EASTCHEM), 미국의 나노-C, 캐즘어드밴스드머티리얼즈(CHASM AdvancedMaterials), 일본의 메이조나노카본(Meijo Nanocarbon), 한국의 코본, 제이오 등이 도전장을 내밀고 있다.

강희종 에너지 스페셜리스트 mindle@asiae.co.kr