제온, SW CNT를 핵심사업으로 육성
일본 제온(Zeon)은 도쿠야마(Tokuyama) 공장에 CNT(Carbon Nano Tube) 양산 플랜트를 건설하고 있다.
제온은 첨단 영역에서 단층(SW) CNT에 대한 콘셉트 검증을 진행하고 있다. 반도체 제조장비의 정전기 대책과 개량형 LiB용 도전조제, 차세대 고속통신용 전자파 대책부터 의료용 웨어러블 디바이스 적용까지 용도를 확대하면서 수요가 증가하고 있는 것으로 알려졌다.
제온은 수직으로 성장시키는 기판 성장법으로 SW CNT를 생산하기 때문에 불순물이 쉽게 혼입되지 않는다. SW CNT는 반도체 제조장비와 웨이퍼 격납용기 등 정전기 대책에서 오염이 적은 소재로 주목받고 있으며 고용량 개량형 LiB에 소량 첨가하면 에너지밀도를 개선하는 효과가 있다. 
제온이 공급하는 CNT는 섬유가 긴 것이 특징이며 제온은 배터리 충·방전을 반복해도 도전성을 유지하는 긴 섬유 CNT의 내구성을 무기로 시장을 공략할 방침이다.

6G 시대 앞두고 전자파 흡수 소재로 개발
제온은 2023년 CNT 연구를 통해 효율적으로 전자파를 흡수하는 특성 발견에 성공했다.
6세대 고속통신(6G) 도입이 다가오면서 증가하는 전자파 대책 니즈에 대응할 수 있을 것으로 기대할 뿐만 아니라 의료 영역에서 실리콘 복합소재의 유연성을 살려 생체전류를 검지하는 디바이스로도 활용이 예상된다.
제온은 물, 열, 빛 등 일상생활에서 주변에 존재하는 미량의 에너지를 전력으로 변환하는 에너지 하베스팅 영역으로도 CNT 응용을 검토하고 있다.
SW CNT 시트는 다층(MW) CNT에는 없는 반도체 특성을 지니고 있어 열전 변환소자 및 페로브스카이트 태양전지(PSC) 등으로 개발을 추진할 계획이다.
또 가와사키(Kawasaki) 공장과 파트너인 지열발전소의 열 배관에서 열전 변환소자를 원격감시용 센서 전력원으로 활용하는 프로젝트를 실증하고 있다. 내구성이 높아 10년 정도는 교환이 필요하지 않을 것으로 예상되고 있다.
제온은 수요기업의 수요 증가에 대응해 양산 플랜트에서 생산하는 신규 그레이드의 스펙 검토를 진행할 예정이며 장기적으로 CNT를 핵심사업으로 육성할 계획이다.

오사카가스, MW 그래핀 조기 사업화
오사카가스(Osaka Gas)는 MW 그래핀 사업화를 서두르고 있다.
MW 그래핀은 우수한 열전도성과 방열성, 윤활성에 전자파 흡수성과 소재 강도 개선 기능을 겸비했으며 코스트가 낮으면서 수계 페인트와 수지, 고무에 분산이 용이하다.
오사카가스는 MW 그래핀의 메리트를 살려 열전도 용도로 제안하고 있다. 양산화에 필요한 생산성 개선과 코스트다운이 성과를 내고 있으며 MW 그래핀 수분산액 뿐만 아니라 일정규모의 MW 그래핀 파우더를 공급할 수 있는 기술을 확립한 것으로 알려졌다.
오사카가스는 2018년 화학적 변화를 주지 않고 최대 수십개 층의 MW 그래핀을 간단히 생성하는 기술을 개발했다. 물속에서 흑연을 박리하며 단일 단계로 제조하기 때문에 단시간에 효율적으로 생성할 수 있고 그래핀 구조를 손상시키지 않는 점이 특징이다.
생성한 MW 그래핀은 매우 높은 열전도성을 지니고 있으며 복사(Radiation)를 통해 방열성이 향상됐다.
전자소재와 전기자동차, LED(Light Emitting Diode), 조명 등 열이 문제가 되는 용도에 사용할 때 성능과 내구성이 개선되며 에너지 절약, 이산화탄소(CO2) 배출랑 감축에도 기여한다. 분산성 역시 양호해 페인트 도포성 및 수지 강도를 유지하면서 우수한 열전도성과 방열성을 기대할 수 있다.
아울러 산화알루미늄(Aluminium Oxide)과 질화붕소(Boron Nitrate), 산화아연(Zinc Oxide), 흑연 등 필러와 혼합하면 시너지가 발생해 열전도율이 높아지는 것으로 알려졌다.
수요기업의 니즈에 맞추어 수계 페인트 등에 분산이 용이한 수분산액과 페인트·잉크·수지·고무·오일·그리스에 분산이 용이한 파우더로 공급할 수 있으며 현재 MW 그래핀을 포함한 잉크를 필름 인쇄한 플렉서블 발열 시트 등으로 응용하는 개발을 진행하고 있다.

오사카소다, 고성능 SW CNT로 시장 공략
오사카소다(Osaka Soda)는 고성능 SW CNT 조기 사업화를 추진한다.
이미 합성부터 정제, 분산, 가공까지 일관생산체제를 갖추었고 고순도이면서 세계최고 수준의 전도성을 갖추는 등 다른 카본계 소재에는 없는 특성을 살려 반도체 소자 소재 및 전자소재, 투명 도전소재 등 광범위한 용도로 공급을 확대할 계획이다.
오사카소다는 2017년 메이조(Meijo)대학발 벤처인 Meijo Nano Carbon과 공동으로 고성능 SW CNT 양산화에 착수한 이후 다양한 용도에서 응용 개발을 추진하고 있다.
Meijo Nano Carbon이 개발한 개량형 직분사 열분해 합성법(eDIPS)은 유동하는 기체 속에서 부유하는 금속촉매 미립자를 이용하는 화학적 기상증착법(CVD)을 이용해 결정성이 높은 CNT를 합성할 수 있다. 
오사카소다는 생산에 필수적인 고순도 수소를 공급하면서 정밀처리 기술을 조합해 그래핀과 아세틸렌블랙(Acetylene Black), MW CNT 등 다른 탄소계 소재보다 100-1000배, 기존제품 대비 10-100배 우수한 도전성능을 구현했다. 
물 또는 용제, 모노머 분산액과 파우더 등 다양한 형태로 공급할 수 있는 능력도 강점이다.
오사카소다는 Sakase Chemical과 고성능 SW CNT를 활용한 투명 제전 논실리콘 타입 택시트(접착 시트)를 공동개발하고 있으며, 하드코팅 본래의 강도와 투명성을 유지하면서 높은 전도성을 부여할 수 있는 UV(Ultra Violet) 경화형 하드코팅용 분산액을 개발해 공급할 계획이다.

Koatsu Gas, 긴 MW CNT 용도 개척
Koatsu Gas Kogyo는 MW CNT의 용도 개발에서 성과를 내고 있다.
Koatsu Gas Kogyo는 MW CNT 용도 개발과 병행해 양산체제를 준비하고 있으며 2025년 구체화할 계획이다. 아세틸렌(Acetylene) 가스의 높은 반응성을 이용해 최대 3밀리미터 길이의 MW CNT를 구현했으며 독자적인 합성법으로 고순도·고결정성을 확보한 것으로 알려졌다.
Koatsu Gas Kogyo가 공급하는 MW CNT는 긴 길이가 가장 큰 특징이다. 또 소량만 첨가해도 도전성과 열전도성을 부여할 수 있어 LiB 도전조제용으로 분산체를 테스트하고 있으며 파트너와 반도체 소재용 컴파운드로 상용화하는 프로젝트를 진행하고 있는 것으로 알려졌다.
직접 생산하는 아세틸렌 가스를 원료로 사용하기 때문에 코스트를 낮출 수 있음은 물론 플레이크와 분산체, 어레이(Array), 얀(Yarn), 시트, 컴파운드, 마스터배치 등 다양한 형태로 공급이 가능하다.
소량만 첨가해도 높은 도전성을 발휘하는 LiB 도전조제용 분산액은 활물질 투입량을 늘려 배터리 성능 개선에 기여하며 최근에는 분산기술이 개량되면서 CNT가 부러지는 것을 방지하는데 성공했다. 
Koatsu Gas Kogyo는 MW CNT를 기존 LiB 뿐만 아니라 전고체전지에도 적용할 계획이다.
MW CNT 컴파운드는 반도체 소재용 수요도 형성되고 있다. 평가가 순조롭게 진행되고 있으며 반도체 고성능화로 더 높은 방열성이 요구되면서 니즈가 증가한 것으로 판단된다.
시트는 난방기기 분야에서 수요가 클 것으로 예상된다. 열응답성이 우수해 순식간에 온도를 올릴 수 있으며 에너지 절약이 가능해 LiB 전극체 용도도 기대를 모으고 있으며 기존 알루미늄박과 동박 대비 경량화가 가능하다.
Koatsu Gas Kogyo는 기술력이 향상됨에 따라 긴 섬유 CNT의 강점을 충분히 발휘할 수 있게 됐으며 앞으로도 용도가 확대될 것으로 기대하고 있다.
Koatsu Gas Kogyo는 양산을 위해 프로세스 자동화를 통한 생산성 개선과 코스트다운을 추진하고 있으며 원료 경쟁력과 유틸리티 코스트를 고려해 아세틸렌 가스 공장에 설비를 도입하는 방안을 검토하고 있다. (윤우성 선임기자: yys@chemlocus.com)