배터리 조립 공정 효율화를 위한 장비 업계 차원의 움직임이 가시화되고 있다. 조립 공정은 전극판을 원하는 모양과 용량에 맞춰 배터리 셀로 만드는 작업이다. 배터리 제조 공정 표준이 확립되지 않은 상황에서 업체들이 생산 효율화를 위한 다각적 시도에 나섰다. 
  
번잡한 공정을 한번에...인력⋅공간 절감

최근 배터리 장비 업체들이 일부 조립 공정 인라인화를 비롯한 생산 공정 효율화에 나서고 있다. SK이노베이션의 주요 노칭(Notching) 장비 공급사인 유일에너테크는 이르면 올해 말 기존 노칭 장비와 스태킹(Stacking) 장비를 일체화한 설비의 1차 개발을 마칠 계획이다. ▲전극 극판을 원하는 모양대로 잘라내는 노칭 ▲자른 극판을 적재하는 매거진(Magazine) ▲이물질 투입 방지를 위한 건조 작업인 드라잉(Drying) ▲양·음극판과 분리막을 교차로 쌓는 스태킹 순서으로 진행되는 기존 4개 공정을 하나의 설비로 합쳐 공정을 효율화한다는 목표다. 

유일에너테크 관계자는 기술 개발 배경에 대해 "인건비와 공간 효율 문제와 관련해 고객사 측 요구가 있는 것으로 파악했다"고 밝혔다. 배터리 제조 업체와 장비에 따라 다르지만 매거진 공정에서는 잘린 극판을 스태킹 장비로 이동시킬 때 인력이 필요하다. 유일에너테크는 일원화된 설비를 통해 투입되는 인력 수를 줄이고, 대당 4~7m에 달하는 장비의 수를 줄일 수 있을 것으로 기대한다. 장비 수가 줄면 공장 내 공간 효율도 높아진다. 

조립 및 활성화 자동화 설비를 제작하는 디에이테크놀로지도 최근 스태킹 공정 효율을 높여주는 특허를 취득했다. 이 업체는 Z-스태킹 방식을 적용한 설비를 제작한다. 이번 특허에서는 기존의 분리막 사이 양·음극을 쌓기 위해 좌우로 움직이던 스택 테이블을 고정시켜 생산 효율을 높였다. 

디에이테크놀로지 관계자는 "지금은 스택 테이블이 좌측으로 이동한 이후 음극을 스택하고 다시 우측으로 이동해 양극을 스택하는 방식인 반면 이번 특허에서는 스택 테이블이 고정되어 있다"고 설명했다. 기존 Z-스태킹 방식 대비 이동 거리가 짧아지면서 작업 시간이 줄어들고 이에 따라 생산성이 향상될 수 있다. 

디에이테크놀로지에 따르면 최근 업계는 노칭과 드라잉 공정이 하나의 장비로 일원화되는 추세다. 디에이테크놀로지 관계자는 "전극 공정을 거친 극판은 결국 드라이 과정을 거치는데 최근에는 노칭 쪽에서 ‘노칭 앤드 드라이’를 시도하고 있다"고 설명했다. 장비 속도상 차이로 인해 일원화가 어려운 노칭과 스태킹 대비 노칭과 드라잉 공정은 하나의 장비로 공정을 합치기 쉽다는 설명이다. 고속 노칭 기술 개발로 인해 현재 1대의 노칭기에서 나오는 극판을 스태킹 공정에서 소화하기 위해서는 4대의 스태킹 장비가 필요하다. 디에이테크놀로지에 따르면 이러한 속도상  차이로 인해 두 공정을 합칠 경우 기존의 노칭 장비가 실현하던 속도를 100% 유지하기 어렵다. 

매거진 공정 역시 생산성 향상을 위해 최근 자동화되는 중이다. 디에이테크놀로지가 생산하는 장비는 노칭을 거친 전극이 매거진에 적재되면 자동으로 스태킹 장비에 공급되도록 한다. 업계 관계자는 "실제 LG에너지솔루션이 해당 방식을 많이 적용하고 있다"고 말했다. 

현재 배터리 제조는 일부 사람의 관리·감독을 필요로 하는 반자동화 수준에 머물고 있다. 전극공정 자동화 장비를 생산하는 피엔티는 "현재 특정 배터리 공정이 자동화되어 있다고 해도 실제 100% 자동화를 실현하고 있는 곳은 없다"고 설명했다. 결국 각 장비의 처음과 끝단에는 인력이 필요하다는 설명이다. 피엔티 측에 따르면 현재 전극·조립·활성화 단계 모두 실질적으로는 장비당 최소 1명의 관리 인력이 필요하다. 피엔티 관계자는 “생산 효율을 위해 일부 공정 장비 일원화와 자동화 기술 개발은 계속될 것”이라고 전했다.