역대 최단 기간 수율 90% 달성… K배터리셀 척척 나온다

LG엔솔 얼티엄셀즈 제2공장 르포
GM과 합작해 미국에 세운 공장
수십 개 생산 공정 분주히 움직여
LG 3개 계열사 테네시에 전진기지

미국 테네시주 스프링힐에 위치한 LG에너지솔루션과 제너럴모터스(GM)의 합작법인 얼티엄셀즈 제2공장에서 지난달 30일(현지시간) 직원들이 배터리 생산 현황을 점검하고 있다. LG에너지솔루션 제공

“(올해 미국 대선 승자가) 바이든이라고 좀 더 낫다거나 트럼프라고 좀 더 힘들다는 건 아니다. 누가 되든 리스크가 있다.”

송창호 LG전자 테네시 공장 법인장은 지난달 31일(현지시간) 특파원단 간담회에서 미국 대선에 따른 통상 환경 변화에 대해 이렇게 말했다. 보호무역을 강화하는 미국은 막대한 보조금 지급을 통해 리쇼어링(자국 기업의 국내 복귀)과 외국 기업 투자 유치에 나서고 있다. LG에너지솔루션과 LG화학, LG전자는 미국 남동부 테네시주에만 5조2000억원을 투자하며 그 대열에 합류했다.

지난달 30일 테네시주 주도 내슈빌에서 차로 40여분을 달려 스프링힐 지역 얼티엄셀즈 제2공장에 도착했다. LG에너지솔루션과 제너럴모터스(GM)가 합작(지분율 50대 50)으로 미국에 설립한 두 번째 전기차 배터리셀 생산공장이다. 총면적은 축구장 35배 크기인 25만7000㎡에 달한다. 얼티엄셀즈 제2공장이 언론에 공개된 건 이번이 처음이다.

방진복과 고글을 착용하고 공장 내부에 들어서자 수십 개의 생산 공정이 레일로 연결돼 분주히 돌아가고 있었다. 전극, 조립, 활성화, 팩 공정을 따라가다 보니 순식간에 전기차용 배터리셀 완제품이 나왔다. 제2공장은 최첨단 스마트 팩토리 시스템을 적용해 생산 효율을 극대화하는 방식으로 설계됐다. ‘디지털 트윈’(실제 기계·장비 등을 가상 세계에 구현한 것)을 활용해 설비와 공정 설계를 사전에 검증해 생산성을 높였다고 한다.

얼티엄셀즈 제2공장 전경. LG에너지솔루션 제공

전극 공정 라인에선 양극·음극 활물질과 도전재, 바인더, 용매 등을 섞어 슬러리를 제조하고 이를 포일에 코팅한 뒤 얇고 평평하게 다지는 롤 프레싱 과정 등이 진행됐다. 양극·음극판을 절단하고 분리막을 끼워 넣은 뒤 전해질을 주입하는 작업, 이를 조립해 전기차 용량에 맞게 쌓는 작업까지 모든 공정이 막힘없이 진행됐다.

제2공장은 설립 계획을 발표한 지 약 3년 만인 지난 3월 첫 제품을 GM에 인도했다. 또 양산 한 달 만에 수율 목표를 달성했다. 김영득 법인장은 “제2공장은 30년 이상 쌓아온 양산 경험을 바탕으로 역대 최단 기간 수율 90% 이상을 달성했다”고 말했다.

이곳에서 생산되는 배터리는 ‘캐딜락 리릭’ ‘쉐보레 에퀴녹스’ 등 GM의 3세대 신규 전기차 모델에 탑재된다. 제2공장은 단계적으로 가동 라인을 늘려 총 50GWh까지 생산 능력을 확대할 계획이다. 이는 1회 충전 시 500㎞ 이상 주행이 가능한 고성능 전기차 약 60만대를 생산할 수 있는 규모다.

제2공장은 약 140㎞ 떨어진 테네시주 클라크스빌에 LG화학이 건설 중인 양극재 생산공장과의 시너지도 기대하고 있다. LG화학은 2026년 6월부터 양산을 시작하고, 2028년 4월까지 연산 6만t의 NCM(니켈·코발트·망간) 양극재를 생산할 능력을 갖춘다는 계획이다.

GM·폴크스바겐·닛산·테슬라 등이 테네시주를 북미 전기차 생산 거점으로 삼으면서 최근 이곳에 젊은층 인구 유입이 계속되고 있다. 그러나 인건비와 물류비 상승은 투자 기업의 장애물이다. LG전자의 클라크스빌 공장은 효율을 극대화하는 방식으로 이에 대응하고 있었다. 지난달 31일 공장에 들어서자 가장 먼저 눈에 띈 건 공정 라인을 움직이는 물류 로봇 AMR과 무인운반차 AGV였다. AGV는 시스템을 통해 명령을 받고, 공장 바닥에 깔린 QR코드를 인식해 부품을 운반했다. 클라크스빌 공장은 이를 통해 완전 무인 물류 체계를 완성했다.

스프링힐·클라크스빌=전웅빈 특파원 imung@kmib.co.kr

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