2차전지 제조 공정은 전극·조립·활성화·팩 공정으로 구성된다. 이 가운데 전극 공정은 완성된 배터리의 성능과 안정성을 좌우하는 핵심 공정이다. 씨아이에스는 코터(Coater), 캘린더(Roll Press), 슬리터(Slitter) 등 전극 제조 핵심 장비를 주력으로 개발·공급해온 코스닥 상장 소부장 기업이다. 2000년대 초반부터 국내 배터리 산업 성장 과정에 참여해 전극장비 국산화에 성공했다. 현재 고속 코팅과 대면적 균일 압연 제어 기술을 기반으로 2차전지 글로벌 제조업체들에 양산 장비를 공급하고 있다.
◇공정 효율 높은 ‘건식 전극’
최근 배터리 업계는 전기차 수요 증가율 둔화와 고객사 투자 조정으로 단기 조정 국면을 겪고 있다. 하지만 안정성과 고효율의 배터리에 대한 수요는 전기차 뿐 아니라 에너지저장장치(ESS) 등 다양한 배터리 분야에서 필수가 됐다. 특히 전고체 배터리는 안전성과 에너지 밀도 측면에서 성장 잠재력이 높아 글로벌 완성차 업체와 배터리 기업들이 2027~2030년 전후 상용화를 목표로 대규모 투자와 개발을 경쟁적으로 진행하고 있다.이런 변화는 전극 제조 방식에도 영향을 주고 있다. 기존 용매 기반 습식 코팅 공정 대비 용매를 사용하지 않는 건식 전극(Dry electrode) 공정이 대안 공정으로 검토되면서다. 건식 전극 공정은 건조 공정 의존도가 낮아지는 특성으로 인해 공정 효율과 에너지 사용 측면에서 주목받고 있다.
일반적으로 습식 공정에서는 슬러리 건조와 용매 회수 설비 가동에 상당한 열에너지(건조)가 필요해 공정 내 에너지 사용 비중이 높을 수 밖에 없다. 건식 공정이 적용되면 건조 공정이 줄어들면서 에너지 사용량과 탄소 배출을 낮출 수 있다. 또 전극의 안정성이 확보되는 등 2차전지의 난제인 2가지를 모두 해소할 수 있을 것으로 업계는 기대하고 있다. 다만 이런 공정은 소재 미세 제어와 압착 정밀도 측면에서 장비 설계와 제어가 어렵다는 게 업계 관계자들의 설명이다.
◇건식 코터 제조 역량도 갖춰
씨아이에스는 기존 습식 전극 장비에서 축적한 균일 압연 제어 기술과 두께 편차 관리 기술 등 고속·고정밀 기술을 갖추고 있는 차세대 배터리 제조 장비의 선발 주자다. 이런 기술들을 바탕으로 전극 밀도와 로딩 편차를 최소화하는 등 건식 코터 제조 장비 양산 제작 역량을 확보했다.또 전고체 전극 제조 조건 검증을 위한 파일럿 설비를 이미 구축해 시양산 수준의 공정 데이터를 축적하고 있을 정도로 차세대 전고체 배터리 시장의 선두주자로 나서고 있다. 씨아이에스는 단순히 건식 장비만이 아니라 건식 소재 사업까지 하고 있어 소재와 장비에 대한 시장의 니즈를 잘 파악하고 있다는게 회사 측의 설명이다.
회사 관계자는 “소재 개발과 장비 개발, 공정 기술까지 고객들에게 맞춤형으로 제안·공급할 수 있는 독보적인 전고체 기업”이라며 “현재 대구 공장에는 연간 약 2~5t 규모의 황화물계 고체전해질 생산 체계를 구축해 고객사 대상 샘플 공급과 공정 테스트를 진행하고 있다”고 말했다. 이어 “전해질막 코팅 및 전극 합지 장비 개발을 병행해 공정 적합성 검증을 진행하고 있을 정도로 개발 진척이 빠른 상황”이라고 덧붙였다.
씨아이에스는 이러한 검증 파일럿 설비를 기반으로 국내외 고객사와 기술 협의를 이어가고 있다. 전고체 배터리 상용화 시점은 아직 유동적이지만 건식 공정의 수요가 매우 크기 때문에 전고체 배터리 시장은 곧 크게 개화될 것으로 회사 측은 내다보고 있다. 김동진 씨아이스 대표는 “기존 습식 전극 장비 기술, 현재 개발·운영 중인 건식 장비와 건식 소재의 공격적인 사업화를 통해 차세대 배터리 시장에 선두로 진입하고 건식 공정용 장비들을 중장기 사업 포트폴리오로 단계적으로 확장해 나갈 계획”이라고 말했다.
은정진 기자 silver@hankyung.com
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