"배터리 분야는 설비보다 소재가 더 비쌉니다. (이물질 때문에) 소재를 5번 날려먹으면 믹서장비 한 대 값이 날아갑니다. 단순히 장비를 만드는 게 아니라 전체 공정 프로세스 관련 시스템을 구축하는 게 중요합니다. 업체별 경험치에 큰 차이가 나는 게 바로 이 지점이지요." 제일엠앤에스 이영진 상무는 최근 <디일렉>과의 인터뷰를 통해 이같이 말했다. 제일엠앤에스(前 제일기공)는 1981년 설립된 믹싱 장비 전문 기업이다. 배터리·방산·제약·식품 등 다양한 부문을 담당한다. 회사는 지난 7월 제일기공에서 제일엠앤에스로 사명을 변경했다.  이 회사 총 매출에서 배터리 분야가 차지하는 비중은 80%가 넘는다. 2017년까지 100억원대 매출을 기록하던 제일엠앤에스는 2018년 386억원, 2019년 346억원, 2020년 510억원으로 매출이 크게 늘었다. 제일엠앤에스는 국내 배터리 3사와 스웨덴 노스볼트 등을 주 거래처로 두고 있다. 이 상무는 이날 인터뷰를 통해 배터리 제조공정의 첫 단계에 해당하는 전극 공정의 현재와 미래를 소개했다. 이 상무는 "믹싱 장비가 재료를 잘 섞는건 기본이고, 믹싱만큼 중요한 게 유지보수"라며 "앞으로 이 분야(유지보수) 매출 비중이 지속적으로 커질 것"이라고 전망했다. 또 "믹싱 공정의 완전 자동화가 어려운 건  재료를 섞는 과정에서 믹서의 구동부와 블레이드(회전날)가 고장나지 않도록 꾸준하게 유지보수해야 제 성능을 낼 수 있다"고 설명한다. 다음은 이영진 상무와의 인터뷰 내용이다.

▶인터뷰 진행 : 한주엽 디일렉 대표 / 정리 : 이상원 기자

Q. 회사 이름을 제일기공에서 제일엠앤에스로 바꾸게 된 계기가 있나요?

"제일엠앤에스의 전신인 제일기공은 믹싱 기계를 납품하던 회사였습니다. 최근에는 기계 납품으로 끝나지 않고 전체적인 믹싱 솔루션을 구축하고 있습니다. 그래서 사명 뒤에 솔루션을 붙인 것입니다. 제일엠앤에스의 MNS는 Machine & Solution 입니다."

Q. 배터리 믹싱 장비는 어떤 구조로 이루어져 있습니까?

"큰 통 안에 두 개의 블레이드(회전날)가 들어있습니다. 빵을 만들때 사용하는 밀가루 반죽기는 블레이드가 하나잖아요? 배터리 믹싱에 사용하는 건 큰 블레이드가 두 개 들어간다고 보시면 됩니다. 업계에서는 트위스트 블레이드라고 부릅니다. 회전 방향이 반대되는 두 개의 블레이드가 각기 다른 속도로 통 안에서 돌아가면서 입자를 갈고, 재료를 섞는 역할을 합니다. 소재를 특정한 점도로 만들기 위해서 재료에 맞춰 블레이드의 형태와 회전 속도를 정합니다."

Q. 믹싱은 어떤 과정으로 이루어집니까? 

"믹싱은 크게 건식 믹싱과 습식 믹싱으로 나눕니다. 건식 믹싱은 가루, 습식 믹싱은 액체 형태의 재료를 섞는 작업입니다. 원자재를 정확한 비율만큼 믹서기에 넣으면 믹서 안에서 고속으로 돌아가는 두 개의 블레이드가 재료를 반죽(Kneading)하고 분산(Dispersion)시킵니다."

Q. 분산과 반죽을 동시에 같이 하는 건가요?

"같이 할 수도 있고, 따로 하기도 합니다. 우리 회사가 사용하는 믹서는 총 4개의 축을 사용합니다. 반죽과 분산에 각각 2개 축을 사용합니다. 회사마다 축을 4개 쓰는 곳도 있고 3개 쓰는 곳도 있습니다. 넓은 블레이드 두 개가 각각 반대 방향으로 맞물려 돌아가는데 그 블레이드가 만나는 부분에서 재료가 파쇄되고 반죽되는 구조입니다. 이 부분이 반죽에서 중요한 요소입니다."

Q. 배터리 믹싱 과정에서 어떤 재료를 섞게 되나요?

"양극재의 경우 니켈·코발트·망간(NCM)이냐, 아니면 니켈·코발트·알루미늄(NCA)이냐, 또는 리튬인산철(LFP)이냐에 따라 다 다릅니다. 보편적으로는 양극재와 음극재의 원재료인 활물질, 믹싱 과정에서 생산된 슬러리를 판에 붙이는 바인더(접착제), 전도성을 띄게 하기 위한 도전재와 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 그리고 성능개선재도 약간 들어갑니다. 그렇게 만들어진 슬러리에 철이나 아연 같은 성분이 들어가면 안 되니까 거기에 전해 연말을 하고 버핑까지 쳐서 조립합니다."

Q. 버핑을 친다는게 무슨 뜻이죠?

"연마라고 하죠. 자동차 표면에 광내는 걸 생각하시면 됩니다. 일반적으로 주조를 하면 표면이 거칠어요. 거기에 먼지 같은게 낄 수 있죠. 그런 이물질이 달라붙는걸 방지하기 위해 매끄럽게 코팅한다고 생각하시면 됩니다."

Q. 믹싱 장비의 성능은 어떻게 평가합니까? 

"재료가 잘 섞이는건 믹서를 만드는 업체라면 무조건 잘 해야 한다고 생각합니다. 믹싱은 기본이고, 중요한건 유지보수입니다. 리튬이온 배터리 산업에서 사용하는 양산 믹서는 높이가 8~9m, 폭이 3.5~4m 정도 됩니다. 한 대가 거의 아파트 4층 높이만하죠. 여기서 재료를 섞는 블레이드(회전날)와, 블레이드를 회전시키는 구동부가 중요한 역할을 합니다. 이 구동부는 기어 박스로 이루어져 있습니다. 우리가 시계를 분해하면 안에 여러개의 기어가 맞물려 돌아가는데 믹서도 그런 구조입니다. 이 기어들을 다 철로 만들어서 기어가 닳기 전에 교체해줘야 합니다."

Q. 믹싱 장비의 유지보수 매출 비중이 큰 편인가요?

"다른 회사에서 만든 믹서를 도면 없이 뜯었다가 다시 조립했는데 원래 기능을 제대로 구현 못하면 책임을 못 지니까 믹서를 공급한 업체에서 유지보수를 담당해야 합니다. 믹싱 장비의 판매 가격은 크게 비싸지 않습니다. 대신 유지보수 비용이 꾸준하게 나가는 편이죠. 유지보수 매출 비중이 높은 편은 아니지만, 상당히 커지고 있습니다."

Q. 공장 라인 하나에 믹싱 장비가 몇 개나 들어가나요?

"정해진 건 없고, 슬러리를 코팅하는 코터 작업에 맞춰 믹싱 비율을 산정합니다. 코터의 넓이나 집전체의 길이, 집전체 위에 슬러리를 얼마나 두껍게 도포할건지 등에 맞춰서 믹싱할 양을 정하는거죠. 그래서 회사마다 다 다릅니다. 각 회사마다 섞는 재료도 다 다르니까요."

Q. 원자재를 믹싱하기까지의 과정은 어떻습니까?

"소재회사에서 믹서에 한 번 집어넣을 양에 맞춰 파우더(소재)를 공급합니다. 그걸 톤백이라고 하는 큰 백에 넣어 가지고 오죠. 그걸 지게차나 리프트카 등을 사용해서 재료 투입 장치로 옮깁니다. 톤백을 기구에 걸고 작업자가 아래서 톤백을 뜯습니다. 그렇게 파우더를 설비 입구에 쏟아 붓는 겁니다. 백을 뜯을때 이물질이 들어가면 안 돼서 사람이 손으로 일일히 뜯어야 합니다. 작은 이물질이라도 들어가면 같이 섞은 소재들을 전부 다 날려버리거든요. 이물질이 들어간 사실을 확인하지 못해서 셀까지 만들어지게 되면 돌이킬수 없는 사태가 벌어질 수 있으니까요."

Q. 사람이 뜯으면 오히려 이물질이 들어갈 확률이 더 높아지는 것 아닙니까? 예를들어 동전 같은걸 흘릴수도 있으니까요.

"동전 같은 자성이 있는 물질은 마그넷 필터에 의해서 걸러집니다. 큰 사이즈의 이물질을 막기 위해 메쉬 망 같은 장치로 이물질을 거르기도 합니다. 그런 필터링 장치가 여러개가 있는데 이물질을 완전히 배제한 상태에서 자동화 시설을 구축하는건 상당히 까다로워서 사람의 손을 거치는게 더 안전합니다. 물론 원재료를 믹싱한 이후부터는 다 자동화 공정으로 생산하죠."

Q. 믹싱 이전 과정을 포함한 완전 자동화는 불가능한겁니까?

"가능하죠. 다만 완전 자동화 시스템을 구축하려면 소재회사들이 소재를 포장할 때부터 밀봉하고 도킹장치에 걸 수 있는 자동화 환경을 구축하는데서부터 시작해야 합니다. 소재를 믹서에 투입하기까지의 전 과정에서 이물질을 완전히 배제한 자동화 시스템을 만드는 건 굉장히 까다로운 부분입니다. 물론 시간이 더 흐르면 그렇게 발전하겠지만 배터리 산업은 이제 성장 단계에 있어서 아직 그정도까지는 아닙니다. 무엇보다 비용이 많이 들죠."

Q. 시장이 계속 커질 것으로 보시나요?

"이미 많이 발전했지만 성장의 여지는 더 있습니다. 단순히 전극 과정에 포함된 믹싱 장비 등을 양산하는 것과, 전체적인 믹싱 프로세스를 구현하는것은 차이가 큽니다. 배터리 업체는 설비보다 소재가 더 비싸요. 소재를 5번 날리면 믹서 한 대 값이 날아갑니다. 그래서 시스템을 구축할 떄 주의해야 할 점이 상당히 많습니다. 이런 부분에서 업체별로 경험치 차이가 크게 납니다."