스마트팩토리 무장한 K-배터리, 전세계 생산라인 확장 [신년기획 2024 K-엔진을 다시 켜라]

국내 3대장 제조 혁신으로 승부
LG엔솔, 양산성 검증라인 갖춘
신규 마더라인 올 12월까지 구축
삼성SDI, 생산라인 지능화 추진
SK온 美공장 중심 공정 2배 개선

LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내를 대표하는 배터리 3사가 스마트팩토리 등 혁신기술을 통한 경쟁력 제고에 적극 나서고 있다. 관련 공정을 효율화해 수익성과 직결되는 수율을 높이고 좋은 품질의 제품을 적기에 생산할 수 있는 '양산 리더십'을 통해 고객사 수요에 대응한다는 계획이다.

1일 관련 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 한국을 비롯해 중국, 미국, 유럽에서 연구개발(R&D)센터를 운영하고 있다. 오창 에너지플랜트를 R&D 및 제조의 중심지로 만들기 위해 지난해 4월에는 올 12월 완공을 목표로 '오창 에너지플랜트2'에 6000억원을 투자해 '마더 라인'을 구축한다고 발표하기도 했다. 마더 라인은 샘플 생산 중심이던 기존 파일럿 라인과 달리 양산급 생산능력을 갖춘 라인으로 시험생산뿐만 아니라 양산성 검증도 가능하다.

신규 마더 라인에서 '파우치 롱셀 배터리'의 시범생산 및 양산성 검증작업을 진행하고 전 세계 생산라인에 확산해 나간다는 계획이다

삼성SDI는 생산효율 제고, 제품 품질향상 등 제조 경쟁력을 강화하기 위해 자동화 시스템 기반의 스마트팩토리 구축을 지속적으로 추진하고 있다. 생산 실행시스템(MES)은 대용량, 고속데이터 처리성능을 대폭 향상시킨다. 전기차(EV) 배터리 생산에 최적화한 차세대 MES를 개발해 2022년 신규 거점을 시작으로 글로벌 전 거점 적용에 나서고 있다.

향후 삼성SDI는 원자재부터 완제품까지의 전 영역에서 △인공지능(AI)을 통한 빅데이터 분석과 이를 통한 설비제어 및 품질분석의 정확도와 신속성 향상 △디지털 트윈을 통한 공정 물류예측 및 생산운영 최적화 시뮬레이션 등 지능화 기반의 스마트팩토리를 구현하기 위한 추진전략을 수립해 실행 중이다.

SK온은 미국 배터리 생산법인 SK배터리아메리카(SKBA) 스마트팩토리를 추진하며 높은 수준의 운영효율을 확보했다.

SKBA공장에는 천장대차시스템(OHT)이나 무인운반차(AGV) 등 물류 자동화 시스템을 갖춰 인적자원 효율화와 생산성 개선효과가 크다. 전극-조립-화성 공정 간 주요 반제품 물류 운반 대부분에 OHT, AGV 시스템이 적용됐다.

스마트팩토리 시스템은 물류자동화-정보화-지능화로 총 3단계로 구성돼 △물류자동화는 AGV, OHT 등을 활용해 원재료와 반제품 물류의 자동화 및 최적화를 꾀하고 △정보화로 제조 공정에 축적된 데이터를 관찰·분석해 제품 품질 및 생산 효율성에 영향을 미치는 요인 파악 △지능화로 분석한 데이터를 생산시스템에 적용해 공정을 보다 최적화했다.

SK온이 2012년 완공한 서산 1공장의 경우 생산 라인당 0.4GWh 생산능력을 확보했지만 2022년 가동된 SKBA 1공장과 2공장은 각각 1.6GWh 및 2GWh까지 개선된 것으로 알려졌다. 2025년 가동될 SK온과 포드 합작사 블루오벌SK공장의 경우 라인당 2.6GWh까지 확대가 예상된다.

조립속도 개선으로 국내 최초 최택된 1세대 공정 대비 미국 공장에 채택된 3세대 공정은 2배 이상 생산 속도가 개선됐다.

배터리 업계 관계자는 "SKBA 수율 및 SK온 글로벌 공장 수율이 90% 수준에 달하는 것으로 알려졌다"면서 "생산성 향상에 따라 동일 GWh 생산에 필요한 인력도 줄어들 전망"이라고 설명했다.