폴란드 공장 황금수율 노하우 접목
LG에너지솔루션이 전기차(EV) 배터리 생산 라인에 신규 플랫폼을 적용한다. 미국 제너럴모터스(GM)와의 합작사인 얼티엄셀즈에 처음으로 쓰일 계획이다. 초기 수율과 생산성을 기존보다 20% 이상 높였다.
배터리 원가에서 양극재, 음극재 등 소재가 차지하는 비중은 60%가 넘는다. 배터리 셀 업체는 완성차 업체의 단가 인하 요구를 생산성으로 극복해왔다. 그러나 많은 배터리 공정이 자동화가 되어있지 않아 수율 안정화에 애를 먹었다. LG에너지솔루션은 신규 생산 공정으로 공장 가동률을 빠르게 끌어올려 수익성 확보에 유리한 고지를 선점하게 됐다.
27일 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 GM과의 합작사인 얼티엄셀즈에 '드림라인 2.0'을 활용할 것으로 전해졌다. 배터리 생산 공정 전반에 걸쳐 자동화율을 높이고 대용량, 초고속 장비를 신규로 도입한다. 현재 건설 중인 오하이오주 로즈타운 1공장뿐 아니라 신규 투자가 결정된 테네시주 스프링힐스 2공장도 같은 기술을 접목한다.
드림라인은 수율‧생산성‧자동화 향상에 초점을 맞춘 일종의 플랫폼이다. 1.0부터 1.5를 거쳐 2.0까지 개발됐다. 드림라인 1.0은 중국 난징 공장, 드림라인 1.5는 폴란드 브로츠와프 공장에 최초로 쓰였다. 드림라인 2.0에선 LG에너지솔루션은 국내 오창 공장에서 소규모 양산 라인(국내 LV라인:Low Volume)에서 돌려보고 대량 양산 라인(해외 LV라인:Large Volume)에 적용하는 방식을 사용 중이다.
드림라인 2.0은 폴란드 공장에서 겪은 수율 불안정 문제를 개선한 것이 특징이다. 배터리 소재를 섞어주는 믹싱 공정용 장비는 2300리터급이 쓰인다. 향후엔 3000리터급 장비로 업그레이드할 예정이다. 양극과 음극을 만들어주기 위한 전극 공정용 장비는 최대 1400mm 폭의 집전체(동박, 알루미늄박)에 분당 120미터의 속도로 활물질(양극재, 음극재)을 코팅할 수 있다.
조립 공정에선 양‧음극 탭(Tab)을 만드는 노칭(Notching)이 전면 도입된다. 금속 칼날(금형)을 이용한 프레스 노칭과 비교해 속도를 최대 3배 높였다. 프레스 노칭이 분당 30미터의 속도로 탭을 만든다면, 레이저 노칭은 분당 90미터의 속도를 낸다. 금형을 주기적으로 바꿀 필요가 없어 생산 손실을 줄일 수 있다.
후공정에선 전해질 누출이 전혀 없는 수직 디개싱(Degassing) 공정이 쓰인다. 그간 최종 패키징 이전에 진행하던 디개싱 공정에선 가스를 제거할 때 불가피하게 전해질이 일부 새어나왔다. 배터리 셀 1개당 8g 정도가 손실됐다. 버리는 전해질 가격만 수백억원 수준이었다. 신형 디개싱 장비는 크기도 대폭 줄었다. 45미터 내외의 장비 길이를 20미터 중후반으로 설계했다. 포매이션 공정이 배터리 공장 면적의 70% 이상을 차지한다는 점에서 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 됐다.
업계 전문가는 "드림라인 2.0은 기존보다 생산성은 20%, 용량당 단가의 경우 30% 개선하는 성과를 냈다"며 "기존엔 램프업 과정에서 예상치 못한 오류를 많이 겪었으나 노하우가 쌓이며 상당부분 개선이 이뤄졌다"고 말했다.
