24시간 사용하는 노트북 ‘그램’의 비밀! LG화학 배터리에 적용된 ‘꿈의 신소재’ 탄소나노튜브 – LG 공식 블로그
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24시간 사용하는 노트북 ‘그램’의 비밀! LG화학 배터리에 적용된 ‘꿈의 신소재’ 탄소나노튜브

작성일2017-04-27

아늑한 카페안에서 올데이그램이 펼쳐진 모습

무게의 혁신으로 초경량 노트북 시장에서 돌풍을 일으킨 LG ‘그램’ 노트북은 이번에 사용 시간의 혁신도 함께 보여주었습니다. 한 번 충전으로 최대 22~24시간 사용(※ 모델 별 상이) 가능한 ‘그램’의 배터리에는 어떤 비밀이 숨겨져 있을까요?

LG화학의 배터리, 신소재를 만나다

LG화학은 세계 최고 수준의 배터리 기술력을 가진 회사입니다. 글로벌 시장조사업체 ‘Navigant Research’는 2년마다 전세계 리튬이온배터리 제조업체를 대상으로 경쟁력을 평가하는데, LG화학은 2013년과 2015년 평가에서 1위를 차지했습니다.

우주탐사복을을 입은 사람이 지구위에 떠있는 모습

LG화학은 NASA의 우주 탐사용 우주복에도 리튬이온배터리를 공급한다.

배터리 제조업체들 중에는 전자 사업을 기반으로 하는 회사가 많은 반면, LG화학은 화학 사업을 기반으로 하고 있습니다. 이는 배터리에 사용되는 각 소재를 직접 개발하고, 제품에 적용해 최적화할 수 있다는 장점을 갖습니다. 이러한 차별점이 LG화학이 세계 최고 수준의 배터리 기술력을 갖게 만든 경쟁력이기도 합니다.

‘그램’ 노트북에 적용된 배터리 역시, 세계 최고의 배터리 기술력이 신소재를 만나 탄생할 수 있었습니다. 그 신소재는 바로 ‘탄소나노튜브(CNT: Carbon Nanotube)’입니다.

‘꿈의 신소재’ 탄소나노튜브(CNT)

탄소나노튜브는 항공기 동체, 자동차 부품, 2차전지 등에 다양하게 적용되는 차세대 신소재로, 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 대롱 모양을 이루고 있는 지름 1나노미터 크기(10억 분의 1m, 머리카락의 10만 분의 1 굵기)의 미세한 분자입니다. 탄소의 평면이 도르르 말려 튜브 모양이 됐다고 해 이러한 이름이 붙여졌습니다.

탄소나노튜브 구조

탄소나노튜브 구조

세계 경제포럼(WEF)에서 2014년 10대 유망기술로도 선정된 탄소나노튜브는 전기 전도율이 구리와 비슷하고, 열 전도율은 자연계에서 가장 우수하다고 알려진 다이아몬드와 같습니다. 또한 강도는 무려 철강의 100배에 달하는 등, 기존 소재를 훨씬 뛰어넘는 특성을 갖고 있어 ‘꿈의 신소재’ 라고 불립니다.

세계 경제포럼 2014 선정, 10대 유망기술 / 1. 신체적응 웨어러블 전기전자기술 2. 나노 구조 탄소복합체 (탄소나노튜브) 3. 해수담수화 과정에서 금속 체취 4. 전기저장 그리드 5. 나노와이어 리튬이온 전지 6. 스크린 없는 디스플레이 7. 인간 마이크로비옴 치료제 8. RNA 기반 치료제 9. 개인 계량화 및 예측분석 10. 뇌-검퓨터 인터페이스 출처 : 세계 경제 포럼, Top 10 Emergining Technologies

사실 그 동안 많은 기업들이 탄소나노튜브의 개발에 도전했으나, 소재 자체의 높은 가격과 양산 단계에서의 어려움 때문에 성공하지 못했습니다. 하지만 LG화학은 당당히 도전장을 내밀었고, 결과적으로 국내외 포함 약 250여 건의 특허를 보유하며, 세계 최고 수준의 제품 경쟁력을 확보하게 되었습니다.

탄소나노튜브의 모습

올해 초 LG화학은 여수공장에 연간 400톤 규모의 탄소나노튜브 전용 공장을 구축하고 제품의 양산을 시작했습니다. 연간 400톤 규모는 단일 라인 공장으로는 세계 최대 규모이며, 전 세계적으로도 4번째 양산 규모입니다.

LG화학 탄소나노튜브 공장 전경

LG화학 탄소나노튜브 공장 전경

탄소나노튜브가 2차전지에 적용되면 무엇이 좋을까?

탄소나노튜브는 항공우주, 생명공학, 환경에너지, 의약‧의료, 전자‧컴퓨터 등 활용 분야가 무궁무진합니다. 특히 최근에는 IT산업 및 글로벌 전기자동차 시장의 성장과 더불어 리튬이온전지의 핵심소재라고 할 수 있는 도전재(Conductive Agent)로 탄소나노튜브를 활용하고 있습니다.

탄소나노튜브가 2차전지에 적용되면 무엇이 좋을까요? 결론적으로는 배터리 사용시간이 늘어나게 됩니다. 그 원리는 아래의 자료를 보시면 이해하실 수 있습니다.

기존도전재와 활물질 바인더의 도표가 도전재(CNT), 활물질, 바인더로 변화함

배터리는 크게 ‘도전재’, ‘활물질’, ‘바인더’로 구성되어 있습니다. 그런데 ‘양극 도전재(전자의 흐름을 도와주는 물질)‘를 탄소나노튜브(CNT)로 사용 할 경우, 기존 도전재 사용량보다 더 적게 사용해도 됩니다.

즉, 줄어든 도전재의 공간만큼 ‘활물질(전지가 방전할 때 화학적으로 반응하여 전기에너지를 생산하는 물질)‘을 더 넣을 수 있게 되는데요. ‘활물질’의 양이 ‘배터리 용량’과 직결되기 때문에 보다 대용량의 배터리를 구현할 수 있게 되는 것이죠. :smile:

더 촘촘하고 단단하게 2배 더 길어진 차세대 신소재(탄소나노 튜브) 60.06Wh 대용량 배터리

(이미지 출처: LG전자 ‘그램’ 노트북 광고 中)

‘그램’ 노트북에는 에너지 밀도에 중요한 역할을 하는 탄소나노튜브로 재 설계된 LG화학의 배터리가 적용되었습니다. 덕분에 기존 대비 1.7배 이상의 용량을 늘려, 한 번 충전으로 노트북을 오랜 시간 사용할 수 있게 된 것이죠. 사용시간의 혁신을 가져온 ‘그램’ 배터리의 비밀은 바로 이것이었습니다!

↓↓ 늘어난 사용 시간 덕분에 이런 것도 가능합니다. ↓↓

LG그램 2017년 배터리 혁신으로 더 새로워진 그램 / 아티스트 5명과 디지털아트 릴레이에 도전하다 / 주어진 프로그램은 생각지도 못했던 메모장 그림판 엑셀 파워포인트뿐 / 단 한대의 그램으로 24시간 릴레이 작업 / 추가 전력 제로 연출 제로 / 과연 그램은 한 번의 충전 만으로 30초 디지털 영상 아트릴레이에 성공할 수 있을까? / 디지털 아트 프로젝트 스타트 2017.01.04 13:31:02 / 일러스트레이터 설동주 “작가라면 그림판으로도 충분합니다” 작업시간 03:28:28 총 컨텐츠 중 담당비율 31.9% / 픽셀 아티스트 주재범 “엑셀 창에 점을 찍어 그림을 그리는 픽셀 아트 예요” 작업시간 04:22:46 총 컨텐츠 중 담당비율 27.6% / 텍스트 아티스트 강가은 ” 메모장을 이용해 그리는 그림, 신기하죠?” 작업시간 03:37:13 총 컨텐츠 중 담당비율 11.5% / 일러스트레이터 이경준 “그림판으로 그린 일러스트가 모여서 움직이게 되죠” 작업시간 05:04:27 총 컨텐츠 중 담당비율 24.7% / 파워포인트 아티스트 조정 “파워포인트로도 그림을 그릴 수 있다는 걸 보여드릴게요” 작업시간 01:22:35 총 컨텐츠 중 담당비율 4.3% / 한번의 충전으로 작업한 결과물을 지금 바로, 공개합니다 / 프로젝트 종료 후 배터리 잔량 3% / 프로젝트 성공 2017. 01.05 13:34:13 / 한 번의 충전으로 최대 24시간 사용 시간을 그램하다 LG gram

 

무게를 넘어 사용시간도 혁신한 LG전자의 ‘그램’, 그리고 이를 가능하게 만든 LG화학의 탄소나노튜브 신소재와 차별화된 배터리 기술력! LG의 기술 혁신은 앞으로도 계속됩니다!

백주열 프로필

LG 그룹, 나아가선 대한민국의 미래를 책임질 새로운 먹거리, 전기 자동차와 ESS용 전지를 연구하고 있습니다. 숨겨진 LG화학의 매력과 재미있는 화학이야기로 여러분을 찾아가겠습니다.