[르포]테슬라에 들어가는 '원통형 배터리' 어떻게 만들어지나

[청주(오창)=뉴시스]손차민 기자 = "젤리롤이 캔이라고 하는 이 자제 안에 들어가서 뚜껑이 닫히면 이런 원통형 셀이 됩니다."

최근 국내 이차전지 산업이 전례 없는 급성장을 거듭하며 배터리와 양극재 등에 관심이 높아지는 가운데, 테슬라 전기차에 들어가는 것으로 잘 알려진 '원통형 배터리' 제조 공정이 진행되는 현장을 찾았다.

25일 충북 청주시 LG에너지솔루션 오창 에너지플랜트1 소형전지 2동에서 만난 이준 조립생산2팀 팀장은 원통형 조립 현장을 소개하며 이같이 설명했다.

이 팀장이 들고 설명한 원기둥 모양의 배터리가 바로 원통형 배터리다. 흡사 통통한 D형 건전지나 필름통처럼 생겼다.

이날 기자가 찾은 오창 에너지플랜트1은 LG에너지솔루션이 2004년 준공한 이차전지 제조 공장이다. LG에너지솔루션은 지난해 말 에너지플랜트1 원통형 배터리 라인 신·증설에 4조원을 투자할 것을 발표한 바 있다.

LG에너지솔루션은 2024년 12월을 목표로 이곳에서 5㎞ 떨어진 곳에 오창 에너지플랜트2를 건설 중이다. LG에너지솔루션은 오창 에너지플랜트를 전 세계 배터리 생산 공장의 글로벌 기술 허브인 마더팩토리로 육성하기 위해 6000억원을 투자할 계획이다.

LG에너지솔루션 오창 에너지플랜트1은 소형전지1·2·3동과 자동차전지1·2동이 있는데, 이날 방문에선 소형전지 2동을 둘러봤다.

우선 공장을 둘러보기 전 방진복, 위생모, 마스크, 장갑 등을 착용했다. 방진복 등을 갖추고 들어선 클린룸엔 작업 중인 사람은 보이지 않았으나 컨베이어 벨트가 바쁘게 돌아가고 있었다.

컨베이어 벨트 위에는 원통형의 빈 캔이 돌아가고 있었다. 가까이에서 살펴보니 비어있는 캔에 어떤 반제품이 투입되고 있었다. 이 캔에 채워지는 것은 바로 '젤리롤'이다.

젤리롤은 이차전지의 핵심인 양극재와 음극재, 그리고 이를 분리하는 분리막을 켜켜이 쌓아 두루마리 휴지처럼 돌돌 말아 놓은 것이다. 이렇게 극판을 말아 구부리는 것이 와인딩(Winding) 작업이다.

와인딩이 끝난 젤리롤을 원기둥 모양 캔에 넣고 탭으로 막는다. 탭으로 바닥이 막혀 있다 하더라도 캔에 젤리롤을 그냥 넣을 경우 캔 안에서 젤리롤이 흔들릴 수 있다. 젤리롤을 고정하기 위해 캔의 윗부분을 살짝 조인다. 이런 비딩(Beading) 작업 이후엔 캔 안에 전해액을 주입해야 한다.

전해액을 주입하는 공급부 라인으로 이동했다. 전해액을 넣을 때 제대로 스며들게 하기 위한 공정이 한창이었다. 앞선 작업보다는 설비 규모가 컸는데, 무게 측정 등을 위해 전자 저울이 달려있어서다.

이제는 원통형 배터리의 뚜껑에 해당하는 캡을 닫아줄 차례다. 이렇게 윗부분 캡을 올리고 눌러 밀봉하는 공정은 크림핑(Crimping)이라고 한다.

눈으로 봤을 땐 간단해 보이는 절차이지만, 불량이 있을 경우 제품 안전에 치명적일 수 있다. 이에 불량을 검사하는 과정이 속속 숨어 있다고 한다. 또 전해액으로 인한 오염을 살펴보고, 닦아내는 작업도 거친다. 마지막으로 성능 점검을 해 완성된 배터리는 패키징되어 납품된다.

이렇게 만들어진 원통형 배터리는 우리 실생활에서 찾아보기 쉬운 만큼 쓰임도 많다. 전기 자전거, 전기 오토바이뿐만 아니라 전기차 등에도 다양하게 쓰이고 있다.

원통형 배터리는 표준화된 크기가 있는데 대표적으로 '18650'과 '21700'있다. 앞에 숫자 두개는 지름, 뒤에 배열된 숫자 세개는 높이를 의미한다.

예컨대 테슬라 전기차 차종 중 모델Y에는 이곳에서 만들어진 21700 원통형 배터리가 사용된다. 21㎜의 지름과 70㎜의 높이를 가진 작은 원통형 배터리가 쓰인다는 것이다.

테슬라 모델Y 차 한대에 들어가는 원통형 배터리 갯수는 3000~4000개에 달한다. 작지만 강한 성능을 갖고 있는 셈이다.

LG에너지솔루션은 오창 에너지플랜트를 마더 팩토리로 구축하고 있다. 전 세계 양산 시설에 보낼 시제품을 생산하고 각 제품의 양산 가능성을 검증하는 역할을 하는 것이 골자다. 특히 원통형 전지 생산라인은 새로운 표준 배터리를 양산하는 시설로 육성할 계획이다.

산업통상자원부도 국내 이차전지 산업에 힘을 싣기 위해 2027년까지 3000억원 이상을 투입한다. 이날 오창 에너지플랜트를 찾은 이창양 산업부 장관은 "소부장 배터리 기업을 지원하기 위해 배터리 수요 기업이 함께 참여하는 협력형 연구개발(R&D) 과제를 늘리고, 소부장 기업들이 즉시 실증 가능한 공용 인프라인 배터리 파크도 확충해 나겠다"고 밝혔다.

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