SK온의 '배터리 화재 제로(0)' 기술력을 뒷받침해왔던 'Z-폴딩' 기법이 한 단계 더 진화된다. 숙제로 지적됐던 공정상 속도를 향상시킴으로써 '안전'과 '생산성' 두 마리 토끼를 모두 잡는다는 전략이다.
21일 배터리 업계에 따르면 SK온은 SK온만의 배터리 안전성 핵심기술로 꼽혀온 'Z-폴딩' 공정 속도를 높여 1세대 공정 생산성 대비 올해 생산성을 2.7배까지 늘릴 예정이다.
SK온은 지난 17~19일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 '인터배터리 2022'에서 이미 현재 양산중인 3세대 Z-폴딩 공정의 생산성을 1세대 대비 2.3배 높였다고 밝혔었다. SK온이 Z-폴딩 공정의 생산성을 대외적으로 밝힌 것은 이번 전시가 처음이다. 회사 측은 공정기술 연구개발(R&D)을 꾸준히 지속해 이 속도를 올해까지 2.7배까지 더 높이기로 내부 계획을 잡은 것으로 파악됐다.
SK온은 현재까지 배터리셀 3억5000만개를 전기차 시장에 납품하는 동안 화재가 단 한 건도 발생하지 않는 등 업계 최고 수준의 안전 기술력을 구현시키는 데 회사의 모든 역량을 집중해왔다.
기술의 핵심에는 배터리셀 내부 분리막을 적층하는 Z-폴딩 방식의 공정이 자리한다. Z-폴딩 기법이란 분리막을 지그재그 형태로 쌓아 배터리 셀 스트레스를 최소화하고 균일하게 적층, 화재를 유발할 수 있는 양극과 음극의 접촉 가능성을 차단하는 기술을 뜻한다.
타사 배터리 제조방식은 색종이처럼 낱장으로 된 배터리 구성 요소를 양극-분리막-음극-분리막 순서로 반복해서 수십 장을 쌓거나, 롤링 형태로 말아서 케이스로 밀봉하는 형태다. 어떤 방식이든 화재 위험을 낮추기 위해서는 양극, 분리막, 음극 각 구성요소의 모서리 끝 부분이 서로 균일하고 정교하게 정렬돼야 한다는 점이다.
SK온은 구성요소 간 정렬 문제에 있어서 Z-폴딩 기법이 주효하다고 강조한다. SK온 관계자는 "Z-폴딩 기법 사용시 분리막이 양음극 사이를 지그재그로 오가 완전히 포개는 형태로 감싸게 돼 양음극이 완전히 분리된다"며 "전기차 주행 속력이 빨라질 경우 배터리 구성 요소 정렬이 틀어질 수 있는 우려가 있지만 Z-폴딩 기법은 이같은 문제가 발생하지 않아 안전성을 더 높일 수 있다"고 설명했다.
이밖에 SK온은 셀에서 화재 발생시 배터리 팩 전체로 화재가 번지지 않도록 열을 차단하는 'S-Pack'(에스팩) 기술, 엑스레이 및 인공지능(AI) 비전 카메라를 활용한 전수 검사 등을 통해 안전성을 보완한다는 설명이다.
다만 안전성은 높으나 그동안 Z-폴딩 방식의 단점으로 다른 생산방식 대비 생산 속도가 낮단 점이 지적돼 왔었다.
SK온은 그동안 공정 운영상 다양한 최적화 시도를 통해 꾸준히 속도를 높여왔다. 제조방식의 큰 차이에 따라 SK온의 Z-폴딩 기법은 첫 도입 시기인 2009년 이후 공정을 '1세대', 2013년 이후를 '2세대', 2018년 이후를 '3세대'로 구분한다. 3세대 방식은 현재까지도 통용된다. 이번에 대외적인 자리에서 생산성을 높였음을 강조한 것은 타 제조사에 필적할 정도로 속도가 올라왔음을 자신한 것으로 풀이된다.
탄탄한 안전성을 토대로 생산성까지 높인 Z-폴딩 기법은 SK온이 현재 업계 톱 수준 수주잔고를 갖추게 된 '일등공신'으로 꼽힌다.
SK온은 지난해 말 기준 납품 확정된 수주 잔고를 1600GWh까지 갖췄다. 이는 2017년 대비 27배 가량 증가한 수치이자 금액 환산시 230조원 규모다. 수주 대응을 위해 생산능력도 빠르게 확장중인데 지난해 말 40GWh였던 연간 생산능력을 2030년까지 500GWh까지 높일 예정이다.
SNE리서치에 따르면 지난해 연간 기준 글로벌 전기차용 배터리 사용량 점유율에서 SK온은 전년 대비 107.5% 늘어난 16.7GWh를 기록해 시장점유율 5.6%로 글로벌 5위에 안착했다. 2019년 10위권이었던 SK온이 연간 기준 5위권에 진입한 것은 지난해가 처음이었을 뿐만 아니라 사용량 증가세도 업계 평균(102.3%)을 웃돌았다. 그만큼 많은 완성차 제조사들이 SK온에 러브콜을 보냈다는 뜻이다.
SK온 관계자는 "뛰어난 성능과 안전성을 모두 갖춘 만큼 완성차 업체들로부터 좋은 평가를 받고 있다"며 "앞으로도 SK온만의 경쟁력을 토대로 협력관계를 더욱 확장해 나갈 것"이라고 강조했다.