더벨'머니투데이 thebell'에 출고된 기사입니다.
"실리콘 음극재 생산 과정 내 분쇄 공정을 과감히 생략해 가격 경쟁력을 높이는 방식을 택했다. 연 600톤 규모의 양산 설비 구축을 거의 마무리했으며 연내 주요 셀 메이커와 공급 계약을 체결하는 것을 목표로 하고 있다."
더벨은 이달 7일 경기도 평택에 위치한 코스닥 상장사 나노실리칸첨단소재(1,364원 ▼13 -0.94%)를 방문했다. 지난해 1월 드림캐슬에 인수된 이후 나노브릭에서 나노실리칸첨단소재로 사명이 바뀌었다. 기존에 진행하던 위조방지 보안사업, 핵산추출 바이오사업, 기능성 디스플레이 사업을 이어가는 동시에 최근에는 이차전지 실리콘 음극재 사업을 신규로 진행 중이다.
실리콘 음극재 사업은 지난해 초 회사에 합류한 공정 개발 전문가 박성규 사장이 직접 이끌고 있다. 당시 나노실리칸첨단소재로 함께 이동한 핵심 엔지니어들과 실리콘 음극재 생산 설비를 설계하고 지난해 하반기 평택 공장에 대부분의 설비 셋업을 마쳤다.
나노실리칸첨단소재는 타 업체들과 달리 분쇄 공정 없이 실리콘 음극재를 생산하는 것을 목표로 하고 있다. 일반적으로 실리콘·카본 복합체의 스웰링(부피 팽창) 문제를 해결하기 위해 실리콘 입자를 100~200nm 이하 크기로 분쇄하지만 나노실리칸첨단소재는 해당 공정을 생략해 비용을 절감하는 게 무엇보다 중요하다고 판단했다. 분쇄 과정을 거치지 않아도 고객사가 원하는 수준의 제품 성능을 구현하는 데는 큰 무리가 없다는 설명이다.
실리콘 음극재 생산에 사용되는 원료
주요 설비들은 모두 평택 공장 1층에 자리하고 있다. 공장 입구를 통과하자 원료가 되는 실리콘 슬러지 더미가 팔레트 위에 놓여 있었다. 실리콘 슬러지에 다른 원료를 혼합한 이후 비공개 공정 한 단계를 거친 뒤 건조 작업을 진행한다. 이후 열처리 작업을 마치면 완제품 형태를 갖추기 위해 간단한 분쇄 작업을 진행한다.
공장 한 켠에는 열처리를 위한 파일럿 설비가 놓여 있었다. 열처리 공정의 경우 연속식으로 진행해야 하지만 샘플 생산을 위한 파일럿 단계에서는 해당 방식이 필수적이지 않아 배치(Batch)식을 택했다. 원통형 설비의 직경은 30cm로 하루에 처리할 수 있는 용량은 약 2kg로 크지 않다.
열처리를 위한 연속식 소성로
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바로 옆에는 배치식 설비를 양산 스케일로 확대한 거치식 설비인 소성로가 자리하고 있었다. 직경 80cm, 길이 20m의 연속식 로터리 킬른(Rotary Kiln) 한 대당 하루에 1톤을 처리할 수 있다. 2대의 소성로를 모두 가동할 경우 연간 600톤 처리가 가능하다는 설명이다. 지난해 7월 셋업을 마치고 가동을 준비 중이다.
박 사장은 "소성로 내부에 있는 파우더의 체류 시간을 정확하게 컨트롤하기 위한 작업을 지난 2년간 진행한 결과 양산에 필요한 데이터를 확보하는 데 성공했다"며 "열처리 설비를 들이는 데에만 80억~100억원이 필요할 것이라고 예상했는데 빠르게 장비 처분을 원했던 업체를 찾은 덕분에 구매 비용을 대폭 절감할 수 있었다"고 설명했다.
연구시설도 공장과 같은 건물에 두고 있다. 금속 불순물 측정 장비, 성분 분석기, 라만 분석, XRD 기기 등 총 6개의 장비를 직접 확인할 수 있었다. 파일럿 단계에서 각 공정이 제대로 진행되고 있는지 분석해 실제 양산 시 불량이 발생하지 않도록 하고 있다. 이달 말 한 대의 장비를 더 들일 예정이다.
박 사장은 "지난해 회사에 합류한 뒤 가장 먼저 연구시설에 대한 투자를 진행했다"며 "소성로를 비롯한 메인 장비를 저렴하게 구매한 덕분에 연구 설비에 더 많은 자금을 투입할 수 있었다"고 설명했다.