신에너지 산업이 ‘TWh 시대’로 본격 진입하면서, ESS 배터리 셀 시장은 전례 없는 기술 혁신 국면을 맞이하고 있다. 500Ah+, 600Ah+급 ESS 셀이 양산 단계에 들어서며 업계 표준으로 자리 잡은 가운데, 배터리 제조사들은 이제 1000Ah를 넘어서는 초대용량 셀 개발 경쟁에 속도를 높이고 있다. 이에 따라 ESS 배터리 제조는 단순한 생산 확대 경쟁에서 벗어나, 품질과 생산 효율이 경쟁력을 좌우하는 시대로 전환되고 있다.
LEAD는 깊은 장비 연구 개발 역량을 바탕으로, 전 공정을 자체 기술로 구현한 극판 스마트 제조 솔루션을 통해 대용량 셀 생산의 핵심 난제를 정밀하게 해결하고 있다. 이를 통해 대형 ESS 배터리 셀의 효율적이고 고정밀 생산의 업계 새로운 기준을 제시했했다.
극판은 리튬이온 배터리 셀의 ‘에너지 운반체’로, 배터리 용량과 수명, 급속충전 성능, 안전성을 결정짓는 핵심 요소다. 그러나 ESS 산업의 치열한 경쟁과 원가 압박 속에서, 전극 공정은 현재 세 가지 중대한 과제에 직면해 있다.
수율의 ‘나비효과’
전극 제조 공정의 품질과 안정성은 후속 공정 수율과 생산 안정성에 직접적인 영향을 미친다. 이는 곧 ESS 배터리 제조사의 원가 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소로 이어진다.
물리적 경계의 '극한적 상호작용'
500Ah~1000Ah 이상의 초대용량 구현을 위해 극판은 더욱 길고 넓은 구조를 요구받고 있다. 이에 따라 웹 핸들링, 장력 제어, 코팅 균일성 등에 대한 장비 정밀도 요구 수준 역시 기하급수적으로 높아지고 있다.
에너지 비용이라는 '돈 잡아먹는 괴물'
코팅 공정은 전체 배터리 제조 공정 에너지 소비의 40% 이상을 차지한다. 극판 건조 공정에서 에너지 절감과 효율 향상을 실현하는 것이 셀 제조사의 대규모 수익성 확보를 위한 핵심 과제로 떠오르고 있다.
기술 혁신으로 돌파
다중 핵심 기술로 극판 공정 정밀도 재정의
LEAD는 대형 ESS 배터리 셀 극판 제조를 가로막는 핵심 공정 난제를 정밀 분석해, 대형 ESS 셀 전용 코팅·롤프레스 통합 솔루션을 선보였다. 여기에 전 공정 스마트 제어 기술을 혁신적으로 적용해 극판 제조 정밀도를 극대화하고, 셀 수율과 성능 일관성 확보의 기반을 구축했다.
다단계 폐루프 압출 도포 방식: 불균일 발생을 근원적으로 방지
풍속·풍압, 오븐 농도, 극판 동적 상태를 전방위적으로 실시간 모니터링하고 정밀 제어한다. 고도화된 알고리즘 기반 최적 제어 기술을 통해 웹 이송 안정성과 건조 균일성을 크게 향상시켰으며, 면밀도 균일도 및 일관성 COV를 0.2% 수준으로 정밀하게 제어함으로써, 코팅 불균일에 따른 잠재적 위험을 근원적으로 방지할 수 있다.
구역별 스마트 건조 제어 기술:‘겉마름·속미건조’ 문제 해결
구역별 독립 온도 제어 기술을 적용해 두꺼운 전극의 건조 특성에 최적 대응한다. 이를 통해 대형 ESS 극판에서 빈번하게 발생하는 ‘표면만 마르고 내부는 덜 건조되는 현상’과 잔류 용매로 인한 가스 팽창·성능 저하 문제를 효과적으로 개선했으며, 코팅 균일성과 극판 품질 안정성을 동시에 확보했다.
롤프레스·슬리팅 폐루프 제어 기술: 120m/min 고속 환경에서도 흔들림 없는 정밀도
고정밀 폐루프 제어 기술을 기반으로, 120m/min의 고속 롤프레스·슬리팅 공정에서도 극판 두께 정밀도를 ±1μm 수준으로 유지하고, 슬리팅 정밀도는 ±0.2mm까지 구현했다. 이를 통해 대형 극판 생산 시 발생하기 쉬운 주름, 웨이브 엣지, 치수 편차 문제를 효과적으로 해결하며, 후공정 셀 조립 안정성을 높였다.
원가 절감을 위한 첨단 기술
건조 공정 품질 향상 및 에너지 소비 절감이라는 이중 성과 달성
기존 건조 공정은 높은 에너지 소비와 두꺼운 전극의 불균일 건조 문제로 오랫동안 업계의 핵심 과제로 지적돼 왔다. 이에 Lead Intelligent Equipment는 코팅·건조 공정을 전면 업그레이드해 극판 코팅층이 균일하게 열을 전달받도록 구현했다. 이를 통해 두꺼운 전극의 건조 품질을 대폭 향상시키는 동시에, 생산 에너지 소비와 설비 설치 면적까지 효과적으로 절감했다. 결과적으로 코팅 공정 공간 활용도를 두 배 수준으로 끌어올리며, 전공정 핵심 에너지 소비 구간에서 품질 향상·생산 효율·탄소 저감이라는 세 가지 성과를 동시에 실현했다.
다층 복사 구조 설계
열 에너지 불균형 영역 완전 해소
공정별 특성과 동일 공정 내 구역별 차이를 고려해 다중 열원 협동 방식을 적용했다. 이를 통해 열 분포 사각지대를 전방위적으로 제거하고, 극판 전체에 균일한 열 전달을 구현해 건조 편차 발생 가능성을 근본적으로 차단했다.
다중 열원 보상 방식으로 전극판 가장자리 취약 현상 제거
초광폭 극판 가공 특성에 맞춰 구역별 다중 열원 온도 보상 기술을 적용했다. 이를 통해 극판 가장자리의 건조 불량 문제를 효과적으로 개선하고, 극판 휨 및 변형을 방지했다. 동시에 코팅층 내부 미세 균열 발생을 억제해 극판 구조 안정성을 높였다.
AI 알고리즘 기반 스마트 제어
건조 속도 20% 향상·에너지 소비 30% 절감
건조 과정의 열화상 데이터를 실시간으로 수집하고, AI 모델을 기반으로 건조 완료 시점을 정밀 예측한다. 여기에 축적된 공정 데이터를 활용해 복사 파라미터 조합을 지속적으로 최적화하고, 건조 속도를 20% 크게 향상시키고, 약 30%의 에너지를 절약할 수 있다.
시장 성과로 입증
600GWh 이상 수주를 이끈 ‘풀스택 역량’
글로벌 신에너지 스마트 제조 솔루션 선도 기업인 LEAD는 오랜 기간 ESS 산업에 집중해 왔다. 전 공정 자체 개발 역량과 공정 통합 기술 경쟁력을 기반으로, 현재 1000Ah 이상의 대형 ESS 시스템 턴키 라인 솔루션을 원스톱으로 제공할 수 있는 역량을 확보했다. 이는 셀 제조부터 모듈·PACK 조립, ESS 컨테이너 조립, 스마트팩토리 구축까지 전 공정을 아우르며, 생산 라인의 완전한 연계와 효율적 구축을 지원한다.
현재까지 LEAD는 누적 600GWh 이상의 ESS 관련 수주를 확보했다. 이 가운데 대형 ESS 배터리 전공정 생산에 적용되는 초광폭 양면 고속 코터는 220대 이상, 초광폭 롤프레스·슬리팅 일체형 장비는 300대 이상 출하되며, 핵심 기술력과 시장 점유율 모두 업계 선두 자리를 유지하고 있다.
앞으로도 LEAD는 초대용량 ESS 분야에 대한 투자를 지속 확대할 계획이다. 고효율·저에너지·고일관성·고지능화를 핵심으로 한 차세대 솔루션을 지속적으로 선보이며, 제조사의 생산 원가 절감과 제품 경쟁력 강화, 생산능력 고도화를 전방위적으로 지원할 방침이다. 또한 산업 파트너들과 함께 대형 ESS 산업의 고품질 성장과 탄소중립 에너지 시대 실현에 박차를 가할 예정이다.
