탄소중립 전략의 본격적 이행에 따라 에너지저장(ESS) 산업은 전면적 TWh 규모화 시대에 진입하였다. 전 공정 원가 절감 및 시스템 단순화를 핵심 동력으로, 대형 ESS 셀은 용량 및 치수 측면에서 획기적 진화를 거듭하고 있다. 또한 20년 이상의 장기 운전 조건을 충족하기 위해, 셀의 사이클 수명 요구 사양은 5,000~15,000회 이상으로 상향 설정된다. 대형 ESS 시스템의 상업적 경쟁력 강화를 위해, 업계는 고면밀도 및 고압연 설계 기반의 단위 셀 용량 증대 전략을 일반적으로 채택함으로써 시스템 전반의 성능 최적화를 도모하고 있다. 그러나 이러한 고면밀도·고압연 극판 사양은 제조 공정 상의 다중 난제를 유발하며, 대형 ESS 셀의 수율 및 품질에 직접적 영향을 미침으로써, 결과적으로 해당 산업의 고품질 대량 양산 체계 구축에 핵심적 제약 요인으로 작용하고 있다.

대용량 ESS 셀 제조 공정의 3대 난제

대형화·고면밀도 배터리 셀의 확산은 단순히 제품 크기와 사양이 커지는 것을 의미하지 않는다. 이는 생산 장비의 정밀도, 속도, 안정성 모두에 새로운 수준의 요구를 제시하며, 상업적 대량 생산 구현에 중요한 과제가 되고 있다.

후막·고압밀 전극에서 발생하는 장력 변동 문제

후막·고압밀 전극 공정은 에너지 밀도를 향상시키는 동시에, 극판의 인장 강도 및 내굴곡성 등 기계적 물성을 저하시킨다. 고속 생산 조건에서 극판의 장력 변동이 심화되어 코팅 박리 및 탈락이 발생하기 쉬우며, 이는 설비의 장력 제어 및 운전 안정성에 매우 높은 수준의 요구 사항을 부과한다.

적층·권취 층수 증가에 따른 누적 오차 확대

대용량 셀은 기존 배터리보다 더 많은 권취 및 적층 층수를 필요로 한다. 이 과정에서 전극 두께 편차로 발생하는 미세한 오차가 여러 층에 걸쳐 누적·확대되면서 셀 치수 일관성과 구조 안정성에 영향을 줄 수 있다. 나아가 잠재적인 안전 리스크로 이어질 가능성도 있어, 다층 공정에서의 저드리프트(Low Drift) 제어 기술이 업계의 핵심 기술 장벽으로 부상하고 있다.

대형 셀 제조 과정에서 발생하는 분리막 주름 문제

초광폭 분리막은 고속 제조 과정에서 주름이 발생하기 쉽다. 현재 많은 생산라인은 품질 확보를 위해 불가피하게 생산 속도를 낮추고 있으며, 이는 전후 공정 간 생산능력 불균형을 초래하고 전체 라인의 효율과 대규모 생산능력 확보를 제한하는 요인으로 작용하고 있다.

3대 핵심 기술로 대용량 ESS 스마트 제조 기반 강화

Lead Intelligent는 대용량 ESS 셀 제조 공정이 직면한 문제를 해결하기 위해 대량 생산 요구에 맞춘 고정밀·고효율·고안정성 제조 솔루션 개발에 집중하고 있다. 자체 개발 기술을 기반으로 전용 권취 및 적층 제조 솔루션을 구축하고, 산업 현장의 핵심 난제를 해결하며 대용량 ESS 셀 스마트 제조 기준을 새롭게 제시하고 있다. 이를 통해 대용량 ESS 시스템의 상업적 적용성과 제조 경쟁력 향상을 지원한다.

3상 유연 제어 기술, 고속 생산 환경에서도 장력 변동 최소화

Lead Intelligent는 자체 개발한 능동 장력 제어 및 진동 억제 시스템을 기반으로, 장비 운동 궤적과 복합 구동 로직을 통합 제어한다. 이를 통해 가감속 구간에서 부드러운 S자 곡선 제어를 구현하고, 고속 생산라인에서도 안정적인 진동 저감 체계를 구축했다. 결과적으로 생산 속도가 높은 환경에서도 전극 코팅층 박리를 방지하고, 분리막 주름 발생을 최소화해 안정적인 고속 생산을 지원한다.

경량 일체형 구조 설계, 장비 안정성과 고속 생산성을 동시에 확보

Lead Intelligent는 ‘경량화에 따른 관성 저감’과 ‘일체형 구조를 통한 강성 향상’을 결합한 혁신 설계를 적용했다. 고속 이동 부품을 경량화해 장비 운전 관성을 낮추는 동시에, 핵심 기능 모듈을 일체형 구조로 설계해 장비 강성을 높였다.

이를 통해 하드웨어 구조 단계에서 고속 운전 조건에서도 높은 정밀도와 안정성을 확보했으며, 분리막 주름 문제 없이 생산 속도 저하의 한계를 극복하고 고생산성을 실현할 수 있도록 지원한다.

AI 기반 스마트 누적 오차 보정, 마이크론급 정밀 제어 실현

AI 기반 고속 이미지 촬영 기술과 고해상도 비전 인식 알고리즘을 적용해, 장비는 고속 운전 중 실시간 데이터를 수집하고 운전 파라미터를 동적으로 조정한다. 이를 통해 다층 적층 과정에서 발생하는 누적 편차를 정밀하게 보정하고, 매우 낮은 수준의 누적 드리프트를 구현한다. 결과적으로 배터리 셀의 정렬 정확도와 구조적 일관성을 전 공정에서 안정적으로 유지할 수 있다.

전방위 기술 혁신으로 품질 향상·원가 절감·생산성 극대화

다양한 핵심 기술의 융합을 통해 Lead Intelligent의 대용량 ESS 셀 제조 솔루션은 주요 성능 지표에서 업계를 선도하는 경쟁력을 확보했다. Lead Intelligent는 대용량 ESS 셀의 다양한 제조 공정 요구에 대응하기 위해 각각 특화된 AI 스마트 고속 권취기와 EV&ESS 고속 절단·적층 일체형 장비를 선보였다. 두 장비 모두 620Ah부터 2000Ah 이상 초대형 용량 파우치형 셀(裸电芯) 생산 요구에 대응할 수 있으며, 생산 효율과 제조 정밀도라는 두 가지 핵심 지표에서 동시에 기술적 도약을 실현했다.

5m/s 라인 속도의 고속 권취 기술

AI 스마트 고속 권취기는 최대 5m/s의 라인 속도를 구현하며, 생산 효율은 4.5ppm에 달한다. 이를 통해 기존 대비 전체 생산 효율을 약 20% 향상시켰다. 특히 높은 생산 속도 환경에서도 ±0.3mm 수준의 초정밀 권취 정렬도를 유지하며, 제품 수율은 99.6%에 달하는 우수한 제조 성능을 확보했다.

단일 스테이션 0.6s/pcs 고속 적층 기술

EV&ESS 고속 절단·적층 일체형 장비 역시 뛰어난 성능을 보여준다. 단일 스테이션 기준 생산 속도는 0.6s/pcs에 달하며, 셀 전체 정렬 정밀도는 ±0.3mm 수준으로 제어된다. 또한 장비에는 스마트 원터치 모델 전환 기능이 적용돼 생산라인 변경 및 조정 시간을 크게 단축하고, 불필요한 비가동 시간을 줄여 제조 비용 절감과 생산능력 극대화를 지원한다.

다차원 기술 융합으로 제조 성능 전방위 향상

두 장비는 모두 Class 6급 클린 환경 미세 제어 시스템, 라인 사이드 전수 검사 시스템, PHM(예지보전) 시스템을 적용할 수 있다. 이를 통해 대용량 ESS 셀 제조 전 과정에서 지능형 품질 관리 폐루프를 구축하고, 제조 기업들이 직면한 “정밀도·효율성·안정성”을 동시에 확보하기 어려운 대용량 셀 제조의 핵심 난제 해결을 지원한다.

마이크로미터급 정밀도, 밀리초급 효율, 전천후 안정성은 대형 에너지저장 산업의 고품질 발전을 위한 초석을 이룬다. Lead Intelligent은 앞으로도 초대용량 에너지저장 스마트 제조 기술의 지속적 고도화를 통해 하드웨어 중심의 혁신 역량으로 산업의 품질 향상, 원가 절감 및 효율 증대를 지원하며, 업계와 협력하여 안전하고 효율적이며 저탄소의 제로 카본 에너지 신생태계를 공동으로 구축해 나갈 것이다.