SK넥실리스 정읍 공장 전경.ⓒSKC

"24년에 걸쳐 SK넥실리스만의 동박 B.E.S.T를 완성했다. 전고체 배터리에 대한 대비도 착실히 하고 있다. 내년이면 정읍에 5공장 증설이 끝난다. 남은 건 글로벌 진출이다"

지난 22일 찾은 SK넥실리스 정읍공장에서는 '배터리 소재 호황기'라는 말을 체감할 수 있었다. 3만9000평의 부지에 1~4공장을 세운 것도 모자라 5, 6공장도 지어 올리고 있었다.

기자단을 맞은 SK넥실리스 김영태 대표는 "배터리 글로벌 탑티어들을 고객사로 두고 있어 1~4공장만으로 동박을 생산하기에는 부족하다"며 "6공장까지 들어서면 정읍 부지가 꽉 차 해외로 나가야 한다"고 말했다.

구리를 얇게 편 동박은 배터리 4대 구성요소 중 전류를 흐르게 하는 음극재에 해당한다. 전신인 LG금속부터 LS 엠트론, KCFT를 거쳐 올해 1월 SKC의 투자사가 된 SK넥실리스는 글로벌 전지박용 동박 생산기준 탑티어다.

SK넥실리스가 지난 7월 IR52 장영실상 대통령상을 수상했다. 수상자로 참석한 전상현 SK넥실리스 중앙R&D센터장(왼쪽).ⓒSKC

PC부터 전기차, 드론까지…동박 'B.E.S.T' 완성

SK넥실리스가 동박을 처음 생산한 건 지난 1996년이다. PC용 배터리 동박을 생산했다. 이때까지만해도 배터리가 사용되는 분야가 지금보단 현저히 적었지만 보다 얇은 동박에 대한 고민은 여전했다.

그 결과 배터리 성능을 높이는 데 동박이 얇을수록 유리하다는 결과를 도출했다. 실제로 동박은 얇고 넓을수록 품질이 좋다고 평가된다. 동박이 얇을수록 배터리의 에너지밀도를 담당하는 양극재를 더 많이 투입할 수 있기 때문이다.

뿐만 아니라 동박 위에 층층이 쌓이는 분리막, 양극재, 전해액을 모두 버틸 수 있도록 연구해 'B.E.S.T'를 완성하기도 했다. B는 배터리(Battery), E는 연신율(Elongation), S는 강도(Strength), T는 얇은 기술력(Thin)을 뜻한다.

B.E.S.T는 지난 24년간 발전을 거듭했다. 이날 생산공정을 소개한 김자선 동박생산팀장은 "SK넥실리스가 7년간 '세계 최초' 타이틀을 3번 갈아치우고 장영실상을 연달아 3번 받게 된 것도 B.E.S.T가 기반이 됐다"고 강조했다.

SK넥실리스는 2012년에 6㎛(마이크로미터) 두께의 동박을 세계 최초로 개발, 2015년에 5㎛를 세계 최초로 양산, 지난해 10월에는 세계에서 가장 얇은 4㎛ 두께의 동박을 1.4m 광폭, 30km의 길이로 생산하는 데 성공했다.

4㎛는 쉽게 말해 우리가 흔히 사용하는 A4용지 두께의 1/30이다. 손으로 만졌을 때 조금만 힘을 줘도 바로 찢어질 정도로 매우 얇아 경량화가 필수인 드론용 배터리에 사용된다.

SK넥실리스는 6㎛ 동박을 단 한번도 손상하지 않고 최장 70km까지 생산할 수 있는 기술력을 갖고 있다. 김 대표는 "차세대 배터리인 전고체 배터리에 사용될만한 금속을 찾아 동박을 만들기 위한 대비도 하고 있다"고 부연했다.

SK넥실리스가 제조한 동박 제품. SK넥실리스가 생산하는 6㎛ 동박은 전기차용 배터리에, 4㎛ 동박은 드론에 들어간다.ⓒSKC

'용해-제박-슬리팅' 기술 정점…공급력 최대로 끌어올린다

이번에 최초로 공개된 4공장에서는 B.E.S.T가 한번에 확인된다. 올해 가동을 시작한 4공장은 용해-제박-슬리팅 등 각 공정마다 1~3공장보다 우수한 기술력을 응집한 게 특징이다.

땅 밑으로 깊게 들어간 커다란 원통에서는 용해 공정이 이뤄지고 있었다. 용해는 원재료인 구리를 황산용액에 녹여 첨가제를 넣는 과정이다. 첨가제에 따라 제품의 성능이 결정된다. 4공장에서 투입하는 첨가제는 SK넥실리스 동박 연신율을 2배 이상, 강도를 1.7배 이상 높인다.

그 다음은 제박이다. 제박은 동박을 만드는 과정이다. 황금빛의 얇은 막이 모습을 드러내는 구간이다. 4공장에는 동박을 만드는 티타늄 드럼과 동박이 판매되는 형태인 마더 롤(mother roll) 수 십개가 가득 들어찼다.

물류 자동화도 접목했다. 무인 자동차처럼 생긴 일명 AGV가 1개 당 무게만 4~5톤에 달하는 마더 롤을 실어 다음 공정인 슬리팅으로 넘어간다.

고객사에 공급되는 최종 동박롤이 만들어지는 게 바로 슬리팅 공정이다. SK넥실리스는 최근 고객사들이 광폭이 넓고 길이가 긴 동박롤을 원한다는 점에 중점을 두고 슬리팅 공정을 진행 중이다.

SK넥실리스 김자선 동박생산팀장이 5공장 증설 현장을 설명하고 있다. 뒤로 보이는 건물이 5공장이다.ⓒSKC

국내는 좁다…해외 진출만 남았다

4공장 건너편으로는 5, 6공장이 올라서고 있었다. 5공장은 내년 하반기, 6공장은 2022년 1분기 완공된다. 6공장까지 가동을 시작하면 SK넥실리스 연간 생산능력은 5만2000톤으로 늘어난다.

5, 6공장은 해외 진출을 위한 예비공정이기도 하다. 해외 공장에 적용할 설비, 기술, 생산성 등을 5, 6공장에서 미리 테스트해본다는 게 SK넥실리스의 계획이다.

SK넥실리스는 연내 해외 공장 부지 선정을 마무리할 방침이다. 김 대표는 "고객과의 접근성과 전력, 물, 가스 등을 포괄한 원가 등을 총망라해 해외 부지를 검토 중"이라고 말했다.

후보지역은 원가가 저렴한 동남아시아와 고객사 공장이 몰려있는 유럽이다. SK넥실리스의 고객사는 국내외 배터리 탑티어들이다. 대부분 유럽에 공장을 두고 있다.

김 대표는 "동박은 장치산업이다보니 투자 결정부터 증설까지 1년 반이 걸린다"면서 "SKC가 이런 투자 경험이 많아 SK넥실리스가 성장하는 데 좋은 영향을 줄 것으로 기대한다"고 언급했다.

SK넥실리스는 2025년까지 글로벌 증설에 나서 생산능력을 현재의 3~4배 수준으로 늘린다. SK넥실리스 증설 효과로 지난 9월 국내 동박 수출량은 작년 대비 48% 증가했다.

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