동박은 주로 전기차에 쓰이는 리튬이온 전지의 핵심소재로 음극집전체 역할을 하는 얇은 구리막이다.
SK넥실리스의 동박 기술력은 업계 1위를 차지하고 있다. 회사는 지난 2013년 두께 6마이크로미터(㎛)의 동박을 세계 최초 양산했고 2017년에는 5㎛, 2019년에는 4㎛ 동박을 세계 최초로 대량 생산했다. 이 기술력은 업계 평균보다 5~8년 앞서 있다.
지난해 6월에는 3박 4일간 두께 4.5㎛, 폭 1.33m의 동박을 무려 56.5km 길이로 뽑아내는데 성공했다. 이는 KRI 한국기록원으로부터 '가장 길고 폭이 넓으며 얇은 동박 제조'로 국내 최고 기록을 인증받았다.
동박은 얇으면 얇을수록 이차전지의 경량화, 고용량화에 기여한다. 두께 감소 만큼 무게가 감소하고 활물질을 더 많이 담을 수 있어 단위 체적당 에너지 밀도를 높여 전지의 고용량화 실현이 가능하다는 게 SK넥실리스 설명이다.
얇은 동박을 적용하면 스마트폰, 노트북 등 일상 생활 속 다양한 IT 기기를 보다 가볍고 오래 사용할 수 있고 드론용으로도 유리하다.
동박 제조 과정은 ▲원재료 구리를 황산용액에 녹여 황산구리 도금액을 만드는 용해공정 ▲동박을 직접 뽑아내는 제박공정 ▲고객사가 요청한 크기로 잘라내는 슬리팅 공정 ▲검사·출하 공정으로 나뉜다.
용해공정은 각 용해조에 센서를 설치해 실시간으로 구리 도금액의 농도를 점검하고 제어하는 DCS를 구축해 운영하고 있다.
SK넥실리스는 원하는 물성을 구현하기 위해 도금액에 첨가제를 넣는다. 첨가제는 동박 양면의 매끄러움, 인장 강도, 연실율 등과 같은 고유 물성을 제어한다. SK넥실리스 중앙연구소에는 첨가제만을 연구 개발하는 조직도 있다.
SK넥슬리스 관계자는 "올해 장영실상 수상 제품 중 최고 기술력을 인정받는 것도 자체 개발한 첨가제 기술의 우수성 덕"이라고 설명했다.
티타늄 드럼을 통해 도금액에서 구리를 추출하는 제박공정도 각 제조 설비의 구조, 위치, 진동 하나하나에 SK넥실리스만의 기술을 넣었다. 동박이 얇으면 얇을수록 고용량화와 경량화에 유리한데 SK넥실리스가 세계 최초로 양산하는 데 성공한 4㎛ 동박은 머리카락 굵기의 1/30 수준에 불과하다. 가정에서 사용하는 알루미늄 호일(16㎛)과 비교하면 1/4 두께다.
SK넥슬리스는 20년이 넘는 동박 제조 능력을 녹여 최첨단 제조시설을 갖춘 공장을 증설할 계획이다.
SK넥실리스는 올해 초 기존 공장보다 생산성을 더욱 향상한 제4공장을 완공했다. 지난 3월과 6월에는 각각 총 2400억원을 들여 제5~6공장 증설에도 나섰다.
제5공장은 오는 2021년 하반기에 완공한다. 제6공장은 아직 10% 정도 공사가 이뤄져 2022년 1분기에 완공이 예상된다.
SK넥실리스의 동박 생산량은 현재 3만4000톤에서 제5공장 완공시 4만3000톤, 제6공장 완공시 5만2000톤으로 늘어난다. 전기차 1대당 40kg의 동박이 필요한 점을 고려하면 5만2000톤은 연간 130만대 전기차를 커버할 수 있는 물량이다.
SK넥실리스는 동남아, 유럽, 미주 등 해외 증설도 고려하고 있다. 이 경우 오는 2025년까지 지금보다 3~4배 수준으로 생산능력을 확대할 수 있을 것으로 보인다.
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