LG에너지솔루션은 배터리 기술을 통해 더 나은 세상을 만들어가고 있습니다. 이를 위해 2024년 10월, ‘Empower Every Possibility(에너지로 세상을 깨우다)’라는 새로운 비전을 선포하며, 배터리 제조를 넘어 에너지 순환 생태계의 새로운 미래를 주도하겠다는 구체적인 방향을 제시했습니다.
하지만 이러한 배터리 기술은 저절로 만들어지지 않는데요. 기술을 구상하고, 설계해 현장에 구현하는 과정에는 ‘사람’의 손길이 필요하죠. 그리고 에너지 순환 생태계의 가능성을 열어가는 주체는 다름 아닌 LG에너지솔루션의 임직원입니다. Making Every Possibility는 각 분야에서 가능성을 현실로 만들어가는 임직원의 이야기를 담은 인터뷰입니다. 첫 번째 시간에는 원통형 조립생산/기술1팀에서 와인딩 공정을 담당하고 있는 손호성 님을 만나보겠습니다.
Q. 자기소개 부탁드립니다.
안녕하세요! LG에너지솔루션 원통형 조립생산/기술1팀에서 와인딩(Winding) 공정을 담당하고 있는 손호성입니다.
원통형 배터리는 파우치 배터리와 다르게 전극 공정을 마친 양극과 음극을 와인더(Winder)라는 기계에서 돌돌 말아주는 과정을 거치는데요. 이 공정이 바로 와인딩 공정입니다. 즉, 양극과 음극을 주행시키며 탭(Tab), 테이프(Tape)를 부착해, 건식 모터에서 원하는 길이만큼 돌돌 말아 젤리롤(Jelly Roll) 형태를 만드는 공정입니다.
*전지전능한 전지 이야기 – 조립 공정 속 공정 : 원통형 배터리 편(와인딩) 보러가기
Q, 전극이 원통형 모양으로 감싸지는 원리와 와인딩 공정의 장점은 무엇인가요?
일상에서 흔히 접할 수 있는 휴지심을 떠올리면 이해하기 쉬워요. 휴지심 역할을 하는 권심에 양극, 음극, 분리막 2장을 정해진 스펙과 순서에 따라 돌돌 감아서 젤리롤 형태로 만듭니다. 이때 일정한 간격을 두고 원하는 만큼 돌돌 말게 되는 것이죠.
와인딩 공정은 전극을 회전해서 감싸는 것이기 때문에 접는 방식보다 좀 더 빠르게 생산할 수 있습니다. 배터리 생산 속도가 높아지는 것과 동시에 제조 비용도 줄일 수 있죠. 이러한 공정 방식 덕분에 자동차 시장에서는 전기차가 더 빠르게, 더 많이 제조될 수 있게 됩니다.
Q. 와인딩 공정에서 가장 중요한 기술적인 요소가 궁금합니다.
와인딩 공정에서는 크게 세 가지의 기술적인 요소가 필요합니다.
첫 번째는 센서(Sensor)와 모터 제어 기술이 중요합니다. 양극, 음극, 분리막을 일정한 스펙으로 정해진 간격과 위치에 맞춰 감아야 하는데요. 이때 센서가 각 소재의 투입량과 같은 데이터들을 정확하게 감지하고, 이에 따라 모터는 속도와 움직임을 제어하기 때문에 두 장치를 정밀하게 다뤄야 합니다.
두 번째는 권취와 텐션 유지, 속도를 제어해야 합니다. 여기서 권취는 말 그대로 전극과 분리막을 돌돌 감아내는 과정인데요. 이때 텐션과 속도를 일정하게 유지하지 않으면 소재에 주름이나 손상이 생길 수 있습니다. 이에 적절한 텐션과 속도로 양극, 음극, 분리막을 투입하는 것이 무엇보다 중요합니다.
마지막으로 사행 측정과 사행 보정 제어 기술이 필요합니다. 사행은 양극, 음극, 분리막이 올바르게 감기지 않고 비뚤어진 현상입니다. 만약 사행이 생기면 소재의 위치가 어긋나면서 품질에 영향을 줄 수 있기 때문에 이를 제어하는 기술이 필수적입니다.
Q. LG에너지솔루션 와인딩 기술의 차별점은 무엇인가요?
LG에너지솔루션의 와인딩 공정은 여러가지 면에서 뛰어납니다.
먼저 생산된 제품의 스펙 관리를 위해 비전, 엔코더, 센서 등을 활용하여 전수 검사를 진행하고 있습니다. 여기서 측정된 수치는 생산·품질 시스템 등의 여러 시스템과 연동되어 실시간으로 모니터링되며, 이를 통해 고객에게 최고의 제품을 공급할 수 있는 기반이 마련되어 있다는 것이 강점입니다.
그리고 단순히 비전(Vision)1 스펙 검사를 통해 합불 판정을 하는 것뿐만 아니라 직접적으로 피드백해 설비를 제어한다는 점도 차별점입니다. 이렇게 정밀하게 배터리 상태를 확인하기 때문에 수율과 품질을 더욱 향상시킬 수 있죠.
Q. 향후 와인딩 기술은 어떻게 발전하게 될까요?
현재 원통형 배터리에서 46시리즈가 차세대 배터리로 많은 주목을 받고 있는데요. 46시리즈는 기존 2170 배터리 보다 셀 직경이 크기 때문에 저장 용량을 좀 더 확보할 수 있고, 내부에는 더 많은 전극이 감기게 됩니다. 또한, 2170 배터리 같은 경우에는 양극, 음극의 탭을 융착하지만, 이와 달리 46시리즈는 전극의 모서리를 직접 노칭하여 탭 역할을 대신하게 됩니다. 이러한 공정으로 인해 저항은 낮추게 되고, 고출력을 가능하게 되는 구조를 갖추고 있죠.
지금까지 원통형 배터리의 핵심 공정인 와인딩 공정을 담당하는 손호성 님을 만나보았습니다! LG에너지솔루션은 와인딩 공정 기술을 강화한 원통형 배터리로 에너지 순환 생태계를 구축하는 가능성을 열어가고 있습니다. 앞으로도 새로운 미래를 만들어가는 LG에너지솔루션의 임직원 이야기를 기대해 주세요.
- 비전(Vision) : 카메라를 이용해 제품의 외관이나 품질을 자동으로 검사하는 기술. ↩︎
