윤성에프앤씨, '이차전지 믹싱' 강소기업, 국책과제 주도기관으로 선정

한국전기연구원 등과 협업
이차전지 믹싱 효율화 집중

경기 안성시 공도읍에 위치한 윤성에프앤씨 본사 연구동 전경. 윤성에프앤씨

2차전지 믹싱 제조 기업 '윤성에프앤씨'가 산업통산자원부 산하 한국산업기술기획평가원의 신규 국책과제의 주관 기관으로 선정됐다. 연속식 2차전지 건식 전극 콤파운드(혼합물) 믹싱 공정과 제조장비 개발 과제를 수행하게 된다.윤성에프앤씨가 주관하는 이번 연속식 시스템 개발 연구는 지난 9월 시작해 2027년 12월까지 약 40개월간 진행된다. 연구 주관 기관은 윤성에프앤씨로 한국기계연구원, 한국전기연구원, 울산과학기술원, 경상국립대, 네덜란드 에인트호번공과대가 과제에 공동 참여한다.

윤성에프앤씨가 주관하는 이번 프로젝트의 핵심은 2차전지 생산 과정의 초기 단계인 믹싱을 효율화하는 데 있다. 2차전지 제조 공정은 크게 극판 제조-조립-화성 공정으로 구성된다. 이 중 극판 제조는 다시 믹싱-코팅과 건조-압연-슬리팅-노칭 등 세부 공정으로 나뉜다.

극판을 만들기 위해서는 활물질, 도전재 등 원재료를 균일하게 섞는 믹싱이 필요하다. 믹싱은 크게 배치식과 연속식으로 나뉜다. 배치식은 활물질, 도전재 등의 재료를 각각 별도의 용기에 채운 뒤 하나의 배치(batch)에서 수시간 동안 믹싱하는 방법이다. 반면 연속식은 활물질 등 여러 재료를 일정한 속도로 계속 투입해 믹싱한다. 배치식은 상대적으로 생산성이 떨어지나 들어가는 재료가 변해도 큰 설비 변화가 요구되지는 않고, 연속식은 끊김 없이 콤파운드를 믹싱할 수 있어 생산성은 높다. 다만 현재 기술로는 콤파운드 재료가 바뀔 경우 장치도 대거 교체해야 한다는 단점이 존재한다.

2차전지 생산 공정은 또한 습식과 건식으로 나눌 수 있다. 습식 공정은 믹싱 과정에서 활물질, 도전재에 액체 상태의 화학물질을 넣어 '슬러리'를 만든 뒤 200도 이상 고온에서 건조하는 방식으로 건조 과정에서 대량의 전력이 소비된다. 반면 건식 공정은 양극과 음극을 만드는 전극 공정에서 활물질을 고체 파우더로 만들어 금속 극판에 코팅하는 방식이다.

윤성에프앤씨가 이번에 수행하는 프로젝트는 기존의 배치식 건식 믹싱 공정을 대체할 연속식 건식 믹싱 공정을 개발하는 것이다. 이 경우 기존 배치식 대비 효율적인 공정 운영이 가능할 뿐 아니라 공간 활용성 향상, 생산량 향상, 전극 에너지 밀도 등의 한계 극복이 가능할 것으로 보인다.

윤성에프앤씨는 앞으로 4개 연도에 걸쳐 현재 연구개발 단계의 건식 믹싱 장비 및 시스템, 공정을 양산 단계로 대형화할 예정이다. 윤성에프앤씨 측은 이번에 개발하는 양산용 올인원 연속식 건식 믹싱 장비가 생산량, 성능, 공간, 시간 대비 비용 등에서 기존 건식 전극 공정보다 월등히 앞설 것으로 예상하고 있다.

윤성에프앤씨가 이번에 국책과제 주관 기관으로 선정되는 데에는 윤성에프앤씨의 독자적인 건식 공정과 장비 개발 기술 4건을 포함한 기반 기술력과 연구개발(R&D) 레퍼런스가 큰 역할을 한 것으로 분석된다. 윤성에프앤씨는 올해 상반기 믹싱 전문 R&D 센터를 설립하기도 했다.

윤성에프앤씨 측은 "자사는 세계 최고 수준의 4000ℓ급 배치식 믹서·습식 연속식 믹서 기술과 장비 기술을 보유했으며, 이번 국책과제를 통해 세계 최초로 양산용 연속식 건식 믹싱 기술을 확보하게 된다"며 "2021년부터 3년간 한국산업기술기획평가원의 지원을 받아 연속식 습식 전극 믹서를 성공적으로 개발한 경험을 바탕으로 이번 과제에서도 혁신적인 기술력을 다시 한번 입증할 것"이라고 밝혔다.

한편 윤성에프앤씨는 지난해 '1억불 수출탑'을 수상했다. 수출탑은 한국무역협회에서 1년간 수출 증대에 기여한 기업을 대상으로 수여하는 상이다. 또 박치영 윤성에프앤씨 대표는 2차전지 제조용 장비의 국산화, 무역수지 개선, 전기차 보급 확대에 기여한 공로를 인정받아 산업포장을 받았다.윤성에프앤씨는 2021년 1억3000만달러에 이어 2022년 1억5000만달러 수출을 기록했다.

윤성에프앤씨는 지난해 유럽 글로벌 배터리 제조 업체로부터 대규모 수주를 했다. 지난해 12월에는 1147억원 규모의 배터리 믹싱장비 계약을 체결하기도 했다.

윤성에프앤씨는 1986년 설립해 식품, 바이오제약 산업을 바탕으로 기술력과 노하우를 축적했고 이를 바탕으로 2차전지 장비 산업까지 사업 분야를 확대했다.

[이윤식 기자]