- 진행 : 디일렉 이도윤 편집국장
- 출연 : 디일렉 이수환 전문기자
-네 번째 순서입니다. 배터리 삼촌 모셨습니다. 안녕하세요.
“안녕하세요, 이수환입니다.”-이번 주는 어떤 얘기를 해주실 거예요?
“레이저 얘기를 해볼까 하는데. 레이저 모르는 사람 있을까요?”-모르는 사람 없지만 잘 아는 사람도 없겠죠.
“종사하시는 분들은 잘 알겠죠. 레이저는 뜻은 잘 모르지만 보통 사람들이 대충 어떤 거라는 건 잘 알고, 잘 안다기보다는 대충 이해를 하시는 거죠. 일단 레이저 관련해서 오늘 드리고자 하는 얘기는, 최근에 레이저를 이용한 여러 가지 배터리 쪽 공법들이 많이 적용되고 있어서.”-노칭 이런 거 얘기하시는 거예요?
“노칭 포함해서 다양한 쪽의 레이저 얘기를 드리는데. 제가 주제를 포괄적으로 레이저로 잡은 이유는, 그 안에 힌트가 들어있습니다. 어떤 회사에 어떤 게 들어갈 거라는 얘기를 지금 이 자리에서 다 할 수가 없어서, 여러 가지 사례를 들어서 소개를 할까 합니다. 그래서 지금 자료를 많이 준비했고요. 일단 레이저 하면 아까 노칭 말씀하셨으니까. 노칭은 탭을 자르는 거죠. 여기서 탭이라고 하면, 배터리라는 건 결국 에너지의 저장소죠. 에너지가 외부랑 내부를 왔다 갔다 해야 하는데, 탭은 브릿지 역할을 해줍니다. 그런데 브릿지 역할을 해주는 탭의 모양을 만들어줘야 하거든요. 그런데 그 모양을 만들어주는 걸 물리적으로 금형을 쓸 거냐 아니면 레이저를 쓸 거냐에 대한 부분인데요. 레이저 노칭에 대해 많이 알려져 있습니다. 저희가 방송상으로도 기사 상으로도 여러 번 했는데. 지금 명실공히 레이저 노칭을 제대로, 제대로라는 게 굉장히 두루뭉술한 표현인데. 그래도 레이저를 쓰려고 많이 노력하는 기업 중 하나가 현재로서는 LG에너지솔루션이죠. 대표적인 장비 회사로는 디이엔티를 말씀드렸고. 그런데 디이엔티가 레이저 노칭이 쉽지가 않아서. 여기서 말하는 레이저 노칭은 전에도 말씀드렸지만, 음극 얘기가 아니고 양극 얘기입니다. 레이저 노칭이 쉽지 않아서 지아이텍이라는 상장회사를 통해서, 또 다른 상장사인 유진테크놀로지를 통해서 금형 노칭 장비를 HLI그린파워. 현대차와의 합작사에 공급한다고 말씀을 드렸어요.”-인도네시아.
“아시겠지만, 현대차가 인도네시아 합작사에 금형 노칭을 쓰면 미국은 어떨까요?”-같은 방식 아니에요?
“당연히 금형 노칭을 쓸 가능성이 매우 높겠죠. 제가 힌트 하나 드린 겁니다. 그리고 원래 레이저 노칭 하면 삼성SDI가 4세대(젠4) 배터리에 쓴 적이 있습니다. 대부분의 물량을 많이 양산하고 있는, 지금은 젠5라고 안 부르죠. P5(5세대 각형 배터리)라고 하는 배터리에는 스태킹이라는 방식을 적용하면서, 스택은 배터리의 양극·음극 시트를 수직으로 쌓기 시작하면서. 그전에는 돌돌 말린 젤리롤이었고요. 젤리롤 때는 레이저 노칭을 쓰다가 스태킹 방식에서는 금형 노칭으로 바꿨어요. 왜냐하면 당장 레이저 노칭을 적용하기가 쉽지 않았기 때문에. 대신에 인라인(In-Line) 공정이라는 걸 만들었습니다. 노칭하고 스태킹을 인라인화시켰어요, 하나로 통합을 시킨 거죠. 그러면 기존에 통합이 안 돼 있었느냐? 안 되어 있었습니다.”-따로 라인이 별도로 돼 있었어요?
“라인이 따로 돼 있는 게 아니라, 노칭이 끝나고 나면 시트가 쌓일 거 아니에요. 여기에 양극판이든 음극판이든 시트가 쌓일 거 아닙니까? 이게 바로 스태킹 공정으로 연결돼서 자연스럽게 넘어가는 게 아니라 어딘가에 적재돼서 사람이 끌고 가서 꽂아줘야 됐어요. 그걸 인라인화를 시킨 거죠. 그래서 이 인라인 장비는 잘 아시겠지만 또 다른 배터리 장비사죠. 필에너지가 노칭-스태킹 인라인 장비를 삼성SDI에 대량으로 공급을 하고 있습니다. 그러나 아까도 말씀드렸지만, 현재로서 이 노칭은 금형 노칭만 아직까지 쓰고 있는데 이거 조만간에 레이저로 바꿀 겁니다.”-삼성SDI가?
“삼성SDI가 바꿀 겁니다.”-이유가 있어요? 안정화된 거예요?
“허들을 많이 극복을 했다고 하더라고요. 기술적으로. 이거는 제가 오늘 이 부분에 대해서 말씀을 드리는 게 아니기 때문에 다음 시간에 자세히 말씀을 드리고. 제가 두 번째 팁을 드렸고. 레이저를 얘기할 때 보통 레이저를 많이 산업 현장에서 쓰는데 보통은 두 가지 용도로 많이 씁니다. 자르거나 붙이거나.”-그렇죠. 붙이는 것도 되죠.
“레이저를 보통 반도체, 디스플레이, 배터리. 그전에 레이저를 굉장히 많이 썼던 곳 중에 하나가 디스플레이였어요. 디스플레이에서 레이저를 정말 많이 썼습니다. 어디서 많이 썼냐면 일단 커팅. '원장(마더글래스)'이 엄청 크거든요. 그거 잘라줄 때 레이저를 쓰죠. 레이저를 쓰고. 반도체 같은 경우에는 소잉(절단) 장비에 많이 쓰는데 일본 디스코. 국내에서는 한미반도체가 쓰긴 하는데 소잉은 레이저 소잉이 좋긴 한데. 아직까지는 일반 칼날을 이용한 웨이퍼 절단하거나 칩 절단할 때는 여전히 일반 물리적인 소잉을 많이 쓰는 편이고요.디스플레이에서는 아까 말 그대로 절단할 때 쓰는데. 또 다른 걸로 굉장히 많이 쓰는 건 ELA(엑시머레이저어닐링) 공정이라고 합니다. 그러니까 결정화 공정. 우리가 백플레인을 만들 때 아몰퍼스실리콘(a-Si)이나 LTPS나 옥사이드 이걸 결정화를 시켜야 되거든요. 이거 결정화를 시킬 때 쓰는 장비가 레이저예요. ELA 장비라고 하죠. 근데 ELA 장비는 굉장히 고출력의 레이저가 필요합니다. 그래서 이쪽 장비는 미국 코히어런트(Coherent)라는 회사가 많이 공급을 했었고요. 그다음에 LLO(레이저리프트오프)라고 해서. 플렉시블 OLED나 폴더블 OLED를 밑에 있는 유리기판에서 위에 있는 글래스를 뗄 때. 리프트 올린다. 이걸 뗄 때 레이저를 쓰기도 하는데. 그래서 레이저라는 게 반도체와 디스플레이에서 많이 쓰였는데. 배터리 쪽에서는 배터리 셀이 여러 개가 더 있잖아요. 셀이 여러개가 있는데. 이거를 연결해 줄 때 위에 뭔가 버스바라고 하는데 이거를 붙일 때 용접할 때 많이 쓰거나 그러면 모듈이 되겠죠. 근데 모듈을 또 팩으로 할 때 각각 연결을 시켜줘야 되니까 이때 많이 썼다가. 본격적으로 기능적으로 특화된 레이저를 써야겠다고 생각하게 된 건 한 4~5년 전쯤. 배터리 셀을 보시면 이게 굉장히 여러 개의 시트가 올라갑니다. 양극-분리막-음극-분리막-양극 이렇게 막 계속 쌓여 있잖아요. 그러면 탭이 이게 만약에 이 시트가 100장이다 그러면 이 탭도 100개겠죠. 근데 이게 과거에는 이렇게 100단위까지 안 넘어갔어요. 수십 단위였거든요. 이거를 용접을 어떻게 했냐 이걸 하나로 집어줘야 되거든요. 그전에는 초음파를 썼습니다.”-집어 주는 거를?
“초음파 용접은 굉장히 오래된 기술인데 이걸 어디서 많이 볼 수 있냐면 과자봉지나 비닐봉지, 라면봉지 할 때 비닐이잖아요. 그러니까 이게 처음에는 그 봉지가 열려 있었겠죠. 과자 넣고 라면 넣고 초음파 용접하면 지지직 해주고 지나가면서 용접을 해주잖아요. 사실은 이게 말이 초음파지 결국은 초음파라는 소스를 이용해서 열로 용접을 해주는데.”-흡착시키는 거 아니예요.
“그렇죠. 말 그대로 웰딩이 용접이니까 그래서 탭 웰딩(Tab Welding). 합성어죠. 탭을 용접해준다. 근데 이게 아까 시트가 많이 늘어나다 보니까 이 초음파 가지고는 용접이 안 되는 거예요. 그래서 레이저 용접을 많이 쓰기 시작했고. 이제는 하이브리드 형태가 거의 대세인 것 같습니다. 초음파 쓰고 레이저 쓰고 아니면 아예 레이저만 전문적으로 쓰는 경우도 있고 그런 식으로 많이 흘러가고 있는데. 제가 이제부터 얘기할 거는 앞으로 그러면 레이저가 어떤 거에 많이 쓰일 거냐. 이게 대표적인 레이저 노칭이죠. 위를 보시면 레이저를 쏴가지고 지금 뚫었죠. 뻥 뚫었죠. 레이저가 지금 사각형으로 위에 만들어졌습니다. 지금 보시면 오른쪽에 구리니까. 구리가 동이잖아요. 동박 그러니까 동박이니까 저거 음극이라는 얘기겠죠. 음극 위에 위에 발라져 있는 거는 당연히 대부분 흑연. 탄소계열의 음극활물질이 발라져 있는 거고 저런 식으로 레이저 노칭을 하게 되는 거고요. 아까 말씀드린 탭 웰딩. 저게 그냥 일반 3D 그래픽으로 나와 있는 건데. 저 위에 탭이 삐쭉삐쭉 나와 있잖아요. 저거 하나로 합쳐야 되거든요.”-저걸 레이저로 쏜다.
“레이저로 용접을 해줘야 된다라는 거고 기존에는 초음파 썼다가. 이 자료를 보시면 이게 4680 배터리 할 때. 테슬라가 4680 배터리 할 때 뭐가 있었냐면요. 탭리스 구조라는 걸 써요. 왼쪽 위랑 왼쪽 아래를 보시면 아까 보였던 탭이 그냥 포일처럼 이렇게 일방향으로 돼 있는데 지금 잘게 잘려 있잖아요. 이거 뭘로 자를 거냐. 이거 레이저로 자르는 겁니다. 그럼 이 레이저가 아주 빠르게 움직이면서 이걸 다 잘라줘야겠죠. 그거를 리버스엔지니어링 업체에서 미국에 샌디 먼로라고 하는 분인데요. 여기 영감님이 이쪽에서 되게 유명하세요. 자동차 리버스엔지니어링으로 테슬라 4680 배터리를 뜯어봤더니 이렇게 탭이 이렇게 이게 날창날창하잖아요. 이걸 다 레이저로 자른 거예요. 이건 프레스로 자를 수가 없어요. 너무 많아서 잘게. 이거 다 레이저로 자른 거고요. 이런 애플리케이션 하나가 있고 이건 웹사이트인데. 기억하시죠? 삼성전자 갤럭시 노트 7 폭발 사건. 소손이라고 얘기했는데. 굉장히 어려운 한문을 쓰고 있습니다. 이 부분 보시면 삼성전자가 당시에 원인 분석을 해줍니다. 굉장히 비용을 많이 들여서 원인 분석을 하는데. 여기 보면 젤리롤 우측 상단 음극판 눌림 현상 왼쪽은 문제 있는 것. 오른쪽은 문제없는 것이라는 얘기잖아요. 보시면 스마트폰이나 태블릿 같은 경우에는 한정된 공간에 더 많은 양의 에너지를 넣어야 되니까. 배터리 만들기가 더 어렵거든요. 그러다 보니까 소재를 잔뜩 집어넣고 밀어넣다 보니까 여기 끝에 음극판이 이렇게 밀려 나간 거예요. 지금 오른쪽에 있는 정상이랑 차이가 보이시죠?”-그렇네요.
“그러면 이런 문제가 발생할 빈도가 높으니까 어떻게 해줘야 되겠습니까? 이거 잘라줘야 되거든요. 식각해줘야 됩니다. 이렇게 굽어져 있는 거를 그러니까 우리가 어떤 미용실에서 머리 삐져나오면 이거 머리 싹싹 잘라주잖아요. 비슷해요. 이걸 레이저 식각이라고 하는데 이 레이저를 전문적으로 이용해서 업계에서 지금 적극적으로 적용을 하려고 준비 중에 있습니다. 이거 굉장히 재미있는 기술인데. 기존에 레이저 배터리 쪽에서의 어떤 레이저 식각이라고 하면 보통은 저기서 많이 썼어요. 그러니까 캔에 전해질을 넣고 난 다음에 캔 위에 뚜껑을 덮어야 될 거 아닙니까? 그러면 뚜껑을 닫고 용접을 해줘야 되잖아요. 근데 중간에 이물질이 있으면 문제가 될 수 있거든요. 깨끗하게 닦아줘야 되는데 그 닦는 거를 기존에는 작업자가 닦아주거나”-헝겊으로?
-서서히 도입될 것이다.
“서서히 도입이 될 거예요. 그래서 이런 부분들도 눈여겨보시면 참 재밌을 것 같고요. 일단 제가 레이저를 배터리나 반도체 그리고 디스플레이 말씀드렸지만, 배터리 쪽에서 기존에 썼던 거 노칭 혹은 탭 웰딩 그다음에 모듈 만들고 팩 만드는 거 말씀드렸는데. 이제 앞으로는 어떤 식각 레이저에 대한 기술이 많이 발전이 되어서 적용이 될 거고요. 재밌게도 이 레이저 소스를 만드는 기업들 대부분이 해외 기업들이에요.”-국내에는 없어요?
“국내에는 레이저 업계를 한편으로 그러니까 단적으로 말씀드리면 이미 치킨게임이 끝난 업계예요.”-레이저 광원을 얘기하는 거예요?
“레이저 소스. 그래서 거의 대부분 이쪽에서 쓰는 업체라고 하면 아까 말씀드린 코히어런트(Coherent) 그다음에 독일의 트럼프(TRUMPF) 그다음에 미국의 IPG포토닉스(IPG Photonics). 이 3개 회사가 경합을 많이 하고 있는데 제가 업계에서 얘기를 들어보면 성능 차이는 그렇게 크지는 않은 것 같습니다. 대부분 가격에서 많이 좌지우지가 되고 있고 IPG포토닉스(IPG Photonics)든 트럼프(TRUMPF)든 코히어런트(Coherent)든 배터리 쪽에서 많은 시도들을 하고 있고 아까 말씀드린 어떤 식각 레이저 기술도 이쪽 기업들이 굉장히 도전을 많이 하는 것 같아요. 그리고 레이저 노칭도 마찬가지고 레이저 노칭도 트럼프(TRUMPF)든 IPG포토닉스(IPG Photonics)든 이쪽 기업들 굉장히 지금 이미 출고되는 레이저 소스원으로 많이 들어가 있고요. 국내에서도 레이저 기업들이 없지 않아 있긴 한데. 아직까지는 제가 몰라서 확인을 못 했을 수도 있고요. 혹시라도 국내 레이저 노칭이나 다른 레이저를 사용하는 공정에 레이저 소스를 공급하신 기업이 있으면 저한테 연락 주시기 바랍니다. 제가 잘 소개하도록 하겠습니다.”-디이엔티 말고 이런 노칭, 탭 웰딩 그리고 아까 식각 레이저. 여기에 관심을 두고 있는 국내 업체들은 있어요?
“사실은 배터리 장비 만드는 기업들은 다 하고 싶어 하는 공정입니다. 싹 다. 그리고 아까 제가 말씀드린 식각 레이저 중에 캔에 묻어 있는 거 이거는 소형, 중대형 전부 포함한 거고요. 이 끝단에 스웰링 방지를 위해서 이거 하기 위한 재단용 식각 레이저는 현재로서는 스마트폰이나 태블릿에 들어가는 소형 배터리 위주로 먼저 적용이 될 것 같아요. 근데 얘기 들으니까 그 기술은 수년 전부터 개발은 됐는데 문제가 있답니다.”-어떤 게 문제가 있는 거죠?
“비싼 거죠. 다만 이게 있습니다. 과거에 갤럭시노트7도 그렇지만 이번에 애플 비전프로 보면 어쩔 수 없이 거머리처럼 들러붙는 거 하나 있잖아요. 옆구리에 차고 다니는 거. 비전프로를 썼는데 옆에 줄이 나와 있는 것 그거 배터리잖아요. 아니 이게 참 배터리라는 게 어려운 게 뭐냐면 그러니까 애플이 바보 같아서 그 디자인 잘하는 애플이 배터리를 헤드 디스플레이에 안 넣고 싶었겠습니까? 안 되니깐요.”-무거우니까.
“무겁고 용량에 한계가 있고 여러 가지 불편함이 있으니까 어쩔 수 없이 무슨 링겔 차고 다니는 것처럼 주머니 차고 다니는 것처럼 배터리를 차고 다녀야 되잖아요. 애플이 얼마나 이걸 없애고 싶어 할까. 당장은 없애지 못하더라도 부피를 줄이고 싶어 할 거 아닙니까? 그러려면 어떻게 해야 되냐 심플해요. 많이 집어넣으면 되죠. 그럼 무슨 문제가 발생하냐? 비싸지고 무거워지죠. 물론 사용시간은 길어지겠죠. 이런 근본적인 어떤 배터리 산업의 트레이드오프 관계를 해결하기 위해서는 방법이 없습니다. 에너지 밀도를 높여야 된다. 그러려면 한정된 공간에 소재를 엄청나게 욱여넣어야 된다. 근데 욱여 넣으면 무슨 일이 발생한다? 아까 갤럭시노트7처럼 극판이 말리거나 아니면 이게 수직으로 수평적으로 이렇게 착착착 쌓아도 눌림 현상이 너무 심해서 그 밑에 절연체나 이런 부분들이 돌출이 되거나 문제가 발생할 수 있다. 결국 평탄화 작업이라는 게 필요하다. 그러니까 이 식각 레이저 기술이 필요한 이유가 여기에 있어요. 근데 그러면 이 기술을 도입하려는 국내 회사가 있겠죠. 제가 굳이 얘기 안 드리더라도 아실 만한 게 왜냐하면 국내에서 스마트폰 배터리를 만드는 회사는 두 개밖에 없으니까 SK온 빼고 나머지겠죠.”-어디예요?
“삼성SDI하고 LG엔솔 밖에 없잖아요.”-스마트폰용 배터리.
“그것밖에 없잖아요. 스마트폰 배터리 만드는 국내 회사가 두 군데밖에 더 있습니까? 두 군데밖에 없잖아요. 근데 두 기업에서 이 기술을 도입하려고 하는 건 결국에는 스마트폰이나 태블릿의 배터리에 혁신을 주기 위해서는 물론 지금 잘 체감하지 못하실 수도 있지만, 과거 스마트폰하고 지금 나오는 스마트폰의 배터리 외형적으로는 똑같이 보여도 에너지 밀도는 많이 달라졌습니다. 충전속도도 마찬가지고요. 조만간 MWC도 하지만 퀄컴이 그래서 막 엄청 미는 기술이 있죠. 퀵차지(초고속 급속 충전 기술). 퀵차지 1.0 2.0 3.0 이렇게 막 가는데. 그거 급속 충전 기술을 하려면 어떻게 해야 됩니까? 배터리 안정성이 받쳐줘야 가능한 얘기잖아요. 아무리 칩단이나 규격단에서 지원을 해준다고 하더라도 배터리가 그걸 받쳐주지 못한다면 이게 문제가 될 수 있거든요. 이런 것들을 전반적으로 해결하기 위해서는 결국 에너지 밀도나 안정성이 많이 강화가 돼야 되고 이런 안정성을 강화하기 위한 걸로 식각 레이저 기술이 적극적으로 활용이 되고 있다로 정리할 수 있겠습니다. 저희가 인터배터리의 현장에서 작년에도 그랬지만 라이브를 합니다. 라이브 하기 전에 [미리 보는 인터배터리]도 하게 될 거고요. 굉장히 다채로운 콘텐츠를 준비했고 또 3월 8일에 저희가 배터리 시장에서 어떤 새로운 기술로 비즈니스가 이루어질 수 있는지 컨퍼런스를 합니다. 코엑스 컨퍼런스 룸 403호에서 진행하니까요. 많이들 봐주시고 참가해 주셨으면 좋겠습니다.”-자세한 행사와 컨퍼런스 관련 내용은 저희 디일렉 뉴스 사이트에도 있고요. 저희 와이일렉이라고 저희 컨퍼런스 전문 웹페이지가 있는데 거기에도 있으니까 참고하시기 바랍니다. 오늘 시청해 주셔서 감사합니다. 다음 주에 뵙겠습니다.
“고맙습니다.”《알림》 2024 배터리 뉴비즈 포럼
배터리 시장의 변화가 심상치 않습니다. 전기차 판매 둔화, 보조금 축소 등이 겹치면서 올해는 하이브리드차 판매가 늘어날 것이라는 전망이 나옵니다. 물론 전체적인 추세로 보면 전동화‧전장화는 피할 수 없는 흐름입니다. 초고도 성장기 초반에 발생할 수 있는 '성장통'으로 분석하는 이유입니다. 전자부품 전문미디어 《디일렉》은 오는 3월8일 떠오르는 배터리 신사업 전반과 기술 도전 과제를 소개하는 콘퍼런스를 개최합니다. 국내 최대 배터리 전시회인 인터배터리 2024에서 소개될 예정입니다. 많은 관심을 부탁드리겠습니다.◈ 행사 개요
– 행사명 : 2024 배터리 뉴비즈 포럼
– 주최 및 주관 : 디일렉 / YELEC
– 일시 : 2024년 3월 8일(금) 10:00~16:30
– 장소 : 코엑스 컨퍼런스룸 4층, 403호
– 참가비용 : 36만3000원(부가세 포함)
– 규모 : 선착순 80명
※ 참고 사항
– 행사장 인원 제한으로 조기 마감될 수 있습니다.
– 참석자분들은 오전 10:00부터 사전 입장, 오후 16:30 행사 종료 예정.
– 발표자료는 공개 허락한 연사에 한하여 파일 형태로 제공합니다.
– 세미나 비용 입금시 회사명 또는 등록자명으로 입금하여 주시기 바랍니다.
(우리은행 1005-803-563727 예금주 디일렉)
– 주차장 협소로 인해 개인별 주차는 지원하지 않습니다.
◈ 세부 프로그램
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