[르포] 생산라인 곳곳에 로봇 활약… 포스코퓨처엠 양극재 공장 가보니

전국 곳곳에 폭설이 내린 후 추위가 찾아왔던 지난 22일. 세계 최대 양극재 공장인 포스코퓨처엠 광양공장은 제품 생산 열기로 뜨거웠다. 밀려든 주문을 처리하기 위해 생산라인이 쉼 없이 돌아갔다. 포스코퓨처엠은 광양 양극재 공장에 스마트 기술을 도입해 생산성을 한층 끌어올렸다.
포스코퓨처엠 광양 양극재 공장의 생산능력은 단일 공장 기준 세계 최대 규모인 연산 9만톤이다. 전기차(60킬로와트시·kWh) 약 100만대에 탑재되는 배터리를 생산할 수 있는 양이다. 2019년 7월부터 4단계에 걸쳐 지어졌으며 2022년 11월 준공됐다. 부지는 축구경기장 약 23개 크기인 16만5203㎡(5만평)에 달한다.

부지가 넓은 만큼 다루는 제품도 많다. 고성능 전기차용 하이니켈 ▲니켈·코발트·망간(NCM) ▲니켈·코발트·알루미늄(NCA) ▲니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA) 등을 양산하고 있다. 향후 다양한 시장·고객 요구에 맞춘 엔트리카용 리튬인산철(LFP), 코발트프리 등까지 제품군을 확대할 방침이다.


지난해 3월 국내 최초로 양산한 하이니켈 NCMA 단결정 양극재는 포스코퓨처엠의 자랑이다. 단결정 양극재는 니켈·코발트·망간 등 원료를 하나의 입자 구조로 결합한 게 특징이다. 충·방전 시 소재 팽창을 억제하고 배터리 열안전성·수명 등을 강화한다. 고성능차 수요가 늘어나고 있는 만큼 하이니켈 NCMA 단결정 양극재 수요도 확대되고 있다.
자동화 착착… "직원 찾아보기 힘드네"이날 방문한 양극재 2공장은 스마트 기술의 집약체라고 부를만했다. 양극재 생산 핵심인 소성 공정 대부분 라인이 자동화돼 있었다. 양극재를 담는 내화용기인 '사가'에 원료를 담고 3단4열로 적재해 소성로에서 굽는 과정이 직원 도움 없이 컨베이어벨트를 통해 이뤄졌다. 소성 공정이 끝난 후 사가에서 원료를 비워내는 과정도 무인으로 진행됐다. 대규모 공장 내에서 직원을 찾아보기 쉽지 않았던 배경이다.
사가를 교체하는 로봇팔도 눈에 띄었다. 사가는 리튬 반응으로 인해 특정 기간 이상 사용할 수 없어 주기적으로 교체해야 한다. 현장을 안내한 김대완 포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 부공장장은 "사가가 워낙 많아 직원이 직접 교체하는 데에는 한계가 있다"며 "엑스레이 등을 통해 폐사가를 검출하고 로봇팔이 새로운 사가로 교체하는 방식을 도입해 시간과 비용을 절감하고 있다"고 말했다.

제품과 원료를 보관하는 창고에도 스마트 기술이 도입됐다. 물류를 이송·적재하는 과정이 무인으로 이뤄진다. 각 사이트에서 필요한 제품·원료를 요청하면 크레인이 제품을 빼내고 컨베이어벨트가 옮기는 방식이다. 수분과 외부 이물에 취약한 리튬을 보호하기 위해 항온제습기를 통해 24시간 내내 온도와 습도를 일정 수준으로 관리하기도 한다. 김 부공장장은 "납기 일정에 맞춰서 재고를 운영하고 있다"며 "연간 계약을 바탕으로 매달 일정 수준의 물량이 꾸준히 출하되기 때문에 재고 문제는 전혀 없다"고 설명했다.

품질 분석도 로봇의 도움을 받는다. 각 생산라인에서 채취한 샘플을 품질분석실까지 에어슈팅(공기 압력을 활용한 무인 이송 시스템) 기술로 옮긴다. 샘플을 옮기는 속도는 초당 5m다. 공장 내 모든 생산라인으로부터 샘플을 1분 안에 받아볼 수 있다고 한다. 샘플은 분석자동화설비에서 로봇팔의 도움을 받아 분석된다. 정확한 분석을 위해서는 무게를 정확히 측정해야 하는데 로봇이 오차 없이 샘플을 계량한다.


포스코퓨처엠 관계자는 "하루에 300~500개의 샘플을 분석한다"며 "직원이 직접 샘플을 옮겼다면 시간이 오래 걸리고 제품 단가도 올라갈 수밖에 없을 것"이라고 밝혔다.