엠플러스, 전고체 배터리 프레스 장비 개발 속도…“WIP 대체 노린다”

작성일 06-23

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 엠플러스 청주 공장 전경. (엠플러스 제공)
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 엠플러스가 전고체 배터리 핵심 장비 시장 선점에 나선다. 전고체 배터리 조립장비에 이어 프레스 방식으로 생산성을 높인 초고압 공정 장비 개발에도 뛰어들었다.
 23일 업계에 따르면 엠플러스는 전고체 배터리 생산에 필수인 '초고압 핫프레스 머신'과 '다단 롤 프레스 머신' 두 종류의 프레스 장비를 개발 중이다.
 기술 검토와 설계를 마치고 올해 말까지 장비 제작을 진행할 계획으로, 내년부터 생산성을 검증하고 본격적인 전고체 배터리 상용화가 예상되는 2027년부터 양산 및 공급하는 것이 목표다.
 엠플러스 관계자는 “두 종류의 WIP 대체 프레스 장비를 개발해 올해 하반기 랩 스케일(Lab Scale) 규모로 구현하고 내년 상반기 파일럿 시장에 진입한다는 계획”이라고 설명했다.
 전고체 배터리는 양극과 음극 사이 전해질을 기존 액체에서 고체로 바꾼 배터리다. 발화나 폭발 위험이 없어 안전성이 우수하고 에너지 밀도가 높아 '꿈의 배터리'로 불린다.
 다만 모든 소재가 고체로 이뤄지다보니 저항이 높아 이온 전도도가 떨어지는 한계가 있다. 이를 해결하려면 전극을 높은 압력으로 눌러 소재간 밀도를 높이고 계면저항을 줄이는 초고압 압착공정이 필수다.
 현재는 초고압을 구현하는 기술로 온간등압프레스(WIP) 방식을 주로 사용한다. 밀폐된 압력용기 안에 물이나 기름을 채워넣고 모든 방향으로 균일하게 압력을 전달하는 장비다. 이 기술은 배터리셀을 밀봉하는 과정이 필요해 자동화 공정 구현이 어렵고 생산성이 낮은 것이 한계로 꼽힌다.
 엠플러스는 생산성을 높이기 위해 프레스 방식을 택했다. 전극의 전체 면을 동일한 압력으로 누르는 '면압 프레스'와 회전하는 롤 사이로 전극을 흘려보내면서 압력을 가하는 '롤 프레스' 방식 두 종류다.
 '초고압 핫프레스 머신'은 300~500Mpa의 고압을 고온(500℃)으로 가하는 장비다. 전극 모든 면에 균일한 압력 분포가 가능하도록 정밀하게 압력을 제어하고 열에 따른 변형을 막는 기술이 핵심이다.
 '다단 롤프레스 머신'은 전극 모든 부분에 동일한 압력이 가해질 수 있도록 여러 개의 롤을 배치하고 롤러 표면에 나노 텍스쳐 처리를 해 전극과 고체 전해질 간 밀착도를 향상시킬 수 있도록 했다.
 장비 제작을 위해 엠플러스는 1공장 내에 이슬점 -50℃ 이하 초저습 환경이 유지되는 드라이룸을 설치했다. 황화물계 전고체 배터리는 수분과 반응해 유해가스인 황화수소를 발생시키기 때문에 공기 중 수분량을 제어하는 드라이룸이 필수다.
 엠플러스 관계자는 “많은 배터리 기업이 전고체 배터리 파일럿 라인을 구축하는 단계로 고속 생산이 가능한 프레스 장비에 관심이 높아지고 있다”면서 “엠플러스는 선제적으로 프레스 기술 개발에 착수해 기술 수준에서 가장 앞서나가고 있는 만큼 전고체 배터리 상용화에 맞춰 장비를 적기 공급해 시장을 선점할 것”이라고 말했다.
 정현정 기자 iam@etnews.com
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