[정읍=뉴스핌] 이윤애 기자 = "한계는 우리도 잘 모르겠습니다. 5㎛, 4㎛도 다 도전해서 이룬 것이니까요" - 김영태 넥실리스 대표의 말이다.

지난 22일 SKC 자회사 SK넥실리스 정읍공장에서 기자들과 만난 김영태 대표는 기술력의 한계를 묻는 질문에 이같이 답했다.

SK넥실리스의 동박 제조 기술력은 전세계 1위다. 동박은 전기차나 핸드폰, 노트북 등 정보통신(IT) 기기에 필요한 리튬이온 전지의 핵심 소재로, 음극 집전체 역할을 한다.

SK넥실리스는 지난 20일 한국기록원으로부터 '가장 길고 폭이 넓으며 얇은 동박 제조'로 국내 최고 기록을 인증받았다. 지난해 6월 3박 4일 동안 두께 4.5㎛, 폭 1.33m의 동박을 56.5km 길이로 생산하는 데 성공한 것을 인정받은 것이다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 전기차 배터리용 동박 [사진=SKC] 2020.08.20 yunyun@newspim.com

김 대표는 "업계내 평균에서 5~8년 정도 앞선 기술력"이라고 자신했다. SK넥실리스는 앞서 2013년에는 6㎛ 두께의 동박을 양산했고 2017년에는 5㎛, 지난해 10월에는 4㎛ 동박을 30km 길이로 양산하는 데 성공했다. 모두 세계 최초다. 세계에서 가장 얇고 가장 길고 가장 넓은 (극박화·광폭화·장척화) 제조 기술력을 보유했다는 자부심이 느껴졌다. 

동박은 얇으면 얇을수록 2차전지의 경량화, 고용량화를 이뤄낼 수 있다. 두께 감소만큼 무게가 감소해 음극 활물질을 더 많이 담을 수 있어 에너지 밀도를 높여주기 때문이다. 배터리업계는 최근 전기차의 주행거리 늘리기 위한 연구에 집중하고 있는데 이를 위해선 경량, 고용량이 핵심요소다.

◆ 동박 제조, 용해‧제박‧슬리팅…기술력 핵심은 '첨가제 레시피'

'백문이 불여일견'. 본격적인 공장 투어에 나섰다. 투어는 참여 기자들을 두개조로 나눠 진행했고 A팀은 이안나 SK넥실리스 중앙연구소장이 맡았다. 이 소장은 3공장을 향해 가는 길에 "동박 제조 공정은 쉽게 말해 구리 용해, 제박(박 만들기), 슬리팅(자르기) 세 가지로 보면 된다"며 설명을 시작했다.

투어의 첫 코스는 용해 공정이다. 폐전선 등 구리를 황산용액에 녹여 도금액(황산구리용액)을 제조하는 과정이다. 용해탱크와 제조된 황산구리용액을 저장하는 저장탱크를 연결, 센서를 설치해 실시간으로 도금액의 농도를 모니터링하고 제어하는 DCS(Distributed Control System)를 구축해 운영한다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = SK넥실리스 공장 전경 [사진=SKC] 2020.08.20 yunyun@newspim.com

이 소장은 "이 과정에서 원하는 물성을 구현하기 위해 도금액에 첨가제를 넣는다"면서 "자사는 독보적인 첨가제 레시피 기술을 보유하고 있는데 그게 극박화·광폭화·장척화 기술력의 핵심"이라고 말했다.

중앙연구소에 첨가제만을 연구 개발하는 조직을 두고 새로운 물성을 구현하는 신규 첨가제를 끊임없이 개발하고 있다. 배터리는 반복적으로 충방전하면 양극∙음극이 수축, 팽창을 거듭해 모양이 바뀌거나 끊어지면서 성능이 떨어지는데 SK넥실리스 동박은 유연하게 견딜 수 있게 동박의 연신율을 2배 이상으로 높였다는 설명이다.

다음은 '제박 공정'이다. 황산구리용액이 파이프를 통해 제박 공정으로 이동하면 그위로 타타늄으로 된 드럼이 놓여있다. 드럼과 드럼의 지지체에 각각 마이너스와 플러스 전기를 공급하면 황산구리용액속에 구리 이온이 마이너스 전기를 공급한 드럼에 달라붙어 얇은 박이 형성된다. 이게 바로 동박이다.

동박은 드럼의 속도와 전류의 세기에 따라 두께가 달라지는데 드럼을 천천히 돌리면서 전류를 높이면 동박은 두꺼워지고 반대로빨리 돌리면서 전류를 약하게 하면 얇아진다. 얇으면 얇을수록 고용량화와 경량화에 유리하기 때문에 모든 업체가 얇은 제품을 만들어내려고 하지만 쉽지 않다. 제박공정 중 동박이 쉽게 찢어지기 때문이다.

마지막은 슬리팅 공정이다. 고객사가 원하는 폭과 길이 대로 동박 제품을 만드는 공정이다. 슬리팅 후 품질검사와 포장을 거쳐 출하된다. 김 대표는 "고객사 입장에서는 길이가 긴 동박롤 공급을 선호한다"면서 "제품이 길면 길수록 그만큼 롤을 덜 교체하고 교체시간, 로스 등을 절약할 수 있어 생산성이 올라간다"고 설명했다.

SK넥실리스는 더 긴 동박 제품을 생산할 수 있도록 제4공장에 개선 설비를 도입해 6㎛ 동박 제품의 경우 기존 길이 40km에서 70km 이상으로 생산할 수 있게 됐다고 한다.

나아가 최신 공장으로 갈수록 자동화 설비 비율이 높아진다. 4공장에는 생산 완료된 동박룰을 '오토 크레인'으로 들어 무인운반차(AGV)에 얹으면 AGV가 슬리팅 공정으로 옮겨준다. 1~3 공장에서는 모두 사람이 투입됐던 공정이다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 김자선 SK넥실리스 동박생산팀장이 22일 기자들에게 5공장 증설 현장을 설명하고 있다. [사진=SKC] 2020.10.23 yunyun@newspim.com

출하까지 살펴본뒤 공장 옆 테라스로 나왔다. 바로 옆에서 분주히 공사중인 5공장과 6공장 현장이 보였다. 두 공장의 공사진행율은 66%, 10%로 내년 하반기, 2022년 상반기에 가동 예정이다.

5공장과 6공장은 공정 통합 모니터링 시스템을 구축하고 수율, 공정을 더욱 향상시키기 위한 설비 업그레이드도 하고 있다. 김자선 동박생산팀장은 "5공장과 6공장에서 디지털 시대에 맞게 자동화, 설비 업그레드 등 혁신적인 시도를 하고 있다"며 "해외 공장 건설을 위한 최적 생산 시스템을 테스트 해 해외에 도입할 예정"이라고 말했다.

◆김영태 대표 "말레이시아는 원가 유리, 유럽‧미주는 고객 접근성 좋아"

SNE리서치에 따르면 전기차 시장은 2025년까지 연평균 28%, 배터리 시장은 40% 성장한다. 배터리 소재인 동박도 속도를 맞춰 성장해 생산능력 확충은 피할 수 없는 과제다.

SK넥실리스도 증설에 적극적으로 나서고 있다. 올해 각각 연간 생산능력 9000톤 규모의 5공장과 6공장 신설을 결정, 추진해 완공되는 2022년에는 5만2000톤 규모가 된다. 뿐만 아니라 2025년까지 현재의 3~4배 수준으로 생산능력을 확대하기 위해 글로벌 증설도 추진중이다. 현재 정읍공장은 더 이상의 공장을 신설할 부지가 없다. 때문에 동남아시아, 유럽 등 여러 지역의 투자 후보지를 대상으로 부지, 용수, 전력 공급 등 입지 조건을 검토하고 있다.

김 대표는 공장 투어를 마치고 기자들과의 질의응답 시간에 구체적인 해외 진출 계획을 밝혔다. 그는 "(해외 공장 부지로) 말레이시아는 원가 측면에서 유리하고 고객 접근성은 유럽, 미주가 유리한 부분이 있다"면서 "올해 안에는 해외 공장 부지를 결정할 예정이다. 부지 결정 후 증설하는데 소요기간이 있어 한없이 늦출 수 없는 상황"이라고 말했다.

그는 LG화학과 SK이노베이션의 배터리소송전에 대해서도 조심스럽지만 소신을 밝혔다. 김 대표는 "우리는 소재 업체로 전 세계에 글로벌 배터리를 리딩할 업체들에 우리 소재를 채택시켜, 그 회사들이 성장하는데 기여하는 것 그것이 우리의 사명"이라고 말했다.

배터리 업계가 차세대 배터리 기술을 연구하며 좁아질 동박 시장에 대한 우려도 말끔히 씻어냈다. 김 대표는 "전고체 배터리에 사용될 금속 물질을 고객사와 연계하기도 하고 자체적으로도 준비를 다 했다"고 자신감을 내비쳤다. 

yunyun@newspim.com