CMC(Carboxy Methyl Cellulose)는 의약·화장품, 토목, 사료, 제지, 날염, 식품 등 다양한 분야에 활용되고 있으며, 이미 성숙기에 들어선 용도도 있으나 LiB(리튬이온전지)용은 전기자동차(EV) 보급 확대에 따라 성장이 두드러지고 있다.
앞으로는 LiB용 수요가 주요 용도인 의약·화장품, 토목 등을 넘어설 것으로 예상되고 있다.
CMC는 인체에 대한 안전성이 높고 환경부하가 낮은 소재로 고순도 펄프에서 얻을 수 있는 셀룰로오스(Cellulose)에 MCA(Monochloroacetic Acid)를 반응시켜 셀룰로오스수산기를 카복시메틸기로 치환함으로써 생산하고 있다.
셀룰로오스의 무수글루코스 단위체에는 수산기가 3개 있으며 이론적으로는 에테르화도(DS) 3.0까지의 CMC를 만들 수 있으나 실용적으로는 0.5-1.6인 CMC가 대부분이다.
DS에 따라 기능이 상이하며 증점성, 분산성, 접착성, 유화안정성, 보수성, 보호콜로이드성 등 다양한 특성을 발휘하는 것으로 파악되고 있다.
일본, LiB용 고부가제품 공급 주력
CMC는 순도, 점도(분자량), DS 등으로 분류하며 순도에 따라서는 99% 이상을 A, 70% 이상을 S, 60% 이하를 B 그레이드로 분류하고 있다.
일본에서는 DKS, 니폰페이퍼(Nippon Paper), 다이셀화인켐(Daicel Finechem), 니치린케미칼(Nichirin Chemical) 4사가 생산하고 있으며 총 생산능력은 2만4600톤으로 파악되고 있다.
일본 CMC공업협회에 따르면, 2018년 CMC 출하량은 총 1만2345톤으로 전년대비 6% 늘어 3년 연속 플러스를 나타냈으며 내수는 605톤으로 5%, 수출은 3740톤으로 8% 증가했다.
특히, LiB용이 높은 증가율을 유지하며 호조를 보이고 있다.
일본 CMC 생산기업들은 주로 한국 및 중국 배터리 생산기업들에게 고부가가치제품을 공급하고 있다.
중국산도 유통되고 있으나 일본산은 LiB 제조공정의 생산성 향상에 대한 기여, 안정적인 품질의 영향으로 높은 평가를 받고 있다.
중국은 2020년까지 친환경 자동차 보조금 정책을 실시함에 따라 LiB 및 CMC 수요 호조가 계속될 것으로 예상되고 있다.
최대 용도인 의약·화장품용은 경기변동에 좌우되지 않는 파스, 치약용을 중심으로 안정세를 유지하고 있다.
대규모 공사에 투입되는 토목용은 리니어신칸센, 도쿄올림픽 관련공사를 중심으로 호조를 보이고 있다. 리니어신칸센은 나고야(Nagoya)와 수도권 지하 부분에 사용됨에 따라 2018년 무렵부터 수요가 본격화되기 시작했다.
사료용은 양어용 MP(Moist Pellet)가 작업성, 보존성 문제로 다른 사료로 대체되면서 부진을 면치 못하고 있으며 제지, 날염, 식품용 등은 모두 큰 변화를 보이지 않고 있다.
최근에는 니폰페이퍼가 신규투자 계획을 발표해 주목받고 있다.
니폰페이퍼는 2019년 3월 고츠(Gotsu) 공장에 총 47억엔을 투입해 CMC 생산설비를 신규 건설할 계획이라고 발표했다.
2020년 11월 완공을 목표로 하고 있으며 CMC 생산체제를 재구축함과 동시에 자체적으로 개발한 식품용 및 LiB용 특수제품 등으로 고부가가치·고품질 분야를 강화할 방침이다.
EV 보급으로 LiB용 수요 호조 기대…
CMC 생산기업들은 시장이 성숙기에 접어들고 있는 가운데 LiB용 수요를 기대하고 있다.
CMC는 주로 음극 활물질의 분산 및 점결 목적으로 사용되며 배터리 용량 저하를 방지하고 저온특성을 향상시키기 위해 점도 및 용해성이 높은 고부가가치제품 개발이 이루어지고 있다.
LiB는 스마트폰을 시작으로 다양한 전자제품에 채용되고 있으나 앞으로는 자동차용이 주력으로 부상할 것이 확실시되고 있다.
세계적으로 자동차 전동화 정책이 가속화되고 있는 가운데 자동차 생산기업들이 잇따라 LiB를 탑재하는 EV 투입계획을 발표하고 있기 때문이다.
폭스바겐(Volkswagen)은 2030년까지 그룹기업을 포함해 300개 모델을 모두 전동화할 계획이며, BMW는 2025년 전동자동차 판매비중을 15-25%로 끌어올리고 EV 12개 차종을 포함해 전동자동차 25개 차종을 출시할 방침이다.
일본에서는 도요타자동차(Toyota Motor)가 2025년까지 하이브리드자동차(HV)를 중심으로 모든 차종에 전동모델을 투입할 계획이라고 발표했고, 2030년 EV 및 연료전지자동차(FCV) 100만대, 플러그인하이브리드자동차(PHV) 및 HV 450만대를 포함해 총 550만대 판매를 목표로 하고 있다.
혼다(Honda Motor)는 2030년 전동자동차의 글로벌 판매비중을 65% 이상으로 끌어올리고 유럽에서는 2025년까지 3대 중 2대를 전동자동차로, 50%를 HV/PHV로, 15%를 EV/FCV로 전환할 방침이다.
EV는 가솔린(Gasoline) 자동차를 대체할 뿐만 아니라 달리는 배터리로 응용이 가속화될 것으로 예상되고 있다.
태양광으로 발전한 전력을 EV에 축적해 이용함으로써 EV를 중심으로 독립전원화가 가능하기 때문으로, 재해가 발생했을 때에는 EV를 귀중한 전력 공급원으로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
아울러 LiB는 앞으로 가상발전소(VPP) 기술과 융합해 더욱 유연한 에너지 공급체제를 실현하는데 활용될 것으로 예상되고 있다.
VPP는 태양광 등 재생에너지발전, 축전지 등을 네트워크로 연결함으로써 마치 하나의 발전소와 같이 운영하는 시스템으로 일본에서는 EV를 축전지로 간주한 실증실험 등이 진행되고 있다.
CMC는 LiB용으로 수요가 급증할 것으로 예상되는 가운데 경쟁이 치열해지고 있다.
특히, EV에 사용되는 배터리는 코스트 뿐만 아니라 고성능, 고품질이 요구되며 인명에 직결되기 때문에 이물질 혼입이 없는 등 안전성 확보가 필수적인 것으로 파악되고 있다.