전기 자동차 및 에너지 저장 시스템용 배터리의 복잡한 생산 공정에서 많은 스테이션에 센서가 필요합니다. 센서는 공정 제어를 위한 신호를 보내고, 조립 장소를 보호하며, 통합형 품질 보장 기능을 맡습니다. 설비 제조사 또는 운영자는 SICK에서 모든 센서를 원스톱으로 제공받을 수 있습니다. 이로써 배터리 생산의 공정, 안전, 품질은 물론이고 생산성 면에서도 명확한 이점을 얻을 수 있습니다.
배터리 생산을 위한 혁신적인 센서 솔루션: 셀 생산을 들여다본다
2025. 5. 5
미래 시장인 배터리 생산
앞으로 모든 관련 시장에서 전기 자동차의
대량 생산과 판매가 예상됩니다. 예측에 따르면 2030년에 신차의 약 80%에 전기 구동장치가 장착될 것입니다. 즉, 연간 약 6000만 대의 차량을 위한 배터리 수요가 발생합니다. 이를 위해 기존 공장 외에 수많은 “기가팩토리”가 추가로 필요합니다.
2035년에 EU에서 내연기관 차량의 판매가 완전히 종료될 예정입니다. 그럼 최대 자동차 시장인 중국에서는 모든 차량이 “신에너지(new energy)”로 구동될 전망입니다. 즉, 필요한 배터리 수가 2030년보다 더 증가할 것입니다. 더 나아가 고정식 에너지 저장 시스템을 위한 배터리 시스템은 에너지 전환과 관련해 화석 자원의 퇴출을 극복하기 위한 기반을 이룹니다. 이 시장 역시 대폭 성장할 것입니다.
복잡한 공정
배터리 생산은 몹시 복잡합니다. 전극부터 셀과 모듈을 거쳐 완전한 배터리 팩까지 이르는 과정에서 다양한 개별 단계가 필요하며 단계마다 높은 품질 요건이 확보되어야 합니다. 필요한 수량을 맞추려면 고도의 자동화가 필수입니다. 기가팩토리의 아웃풋 역시 그에 따라 높아야 합니다. 특히 경제적 압박이 크기 때문입니다. 자동차 산업 분야의 고객은 kWh당 “타겟 가격”이 계속 감소한다고 가정합니다.
정지 없이 최상의 품질
이런 이유로 기가팩토리 운영자는 생산이 중단 없이 진행되도록 노력할 뿐 아니라 정지 없는 생산에 의존합니다. 불량 역시 방지해야 합니다. 즉, 불량품을 즉시 인식하고 제거해야 합니다. 따라서 개별 공정 단계에 통합형 품질 관리 시스템이 필요합니다. 마지막으로 중요한 사항은 배터리 공장의 현장에 적용되는 기계 안전 표준과 규범을 고려하는 것입니다. 이때 안전 기술이 생산성을 저해하면 안 됩니다. 정반대입니다. 공정에 딱 맞춘 지능적인 안전 기술은 안전한 생산성을 창출합니다.
목표: 복잡성 줄이기
기계 제조사와 턴키 공급사의 핵심 목표 중 하나는
안정적인 생산 공정을 갖춘 설비를 고객에게 제공하는 것입니다. 이는 구조적 구현의 차원에서 공정을 점검하고 복잡성을 줄이는 것입니다. 센서 레벨에서 원스톱 고급 센서 기술을 사용함으로써 이를 달성할 수 있습니다.
센서 기술 종합 공급사 – 셀 생산의 예
배터리 생산의 많은 과제를 해결하기 위해 다양한 센서 기술을 각각 선택할 수 있습니다. 가령 셀 생산을 예로 들 수 있습니다. 이 경우 셀의 주요 구성 요소(전극 필름과 분리막 필름)가 롤 재료 형태로 고속으로 처리됩니다.
아래에서는 아홉 가지 간단한 애플리케이션 예를 통해 SICK의 센서가 어떤 과제를 맡을 수 있는지 알아봅니다.
배터리 생산 분야의 센서 솔루션에 대한 아홉 가지 애플리케이션 예
1번째 애플리케이션 예: 빠르게 작동하는 와인딩 유닛에서 접근을 통제하는 데는 안전 제어기 Flexi Compact와 결합된 안전 라이트 커튼 deTec4이 적합합니다. 물류 직원 또는 자동 가이드 시스템이 접근하여 새 필름 롤을 공급할 수 있으며 이러한 접근을 보호해야 합니다.
5번째 애플리케이션 예: 변위 측정 센서 OD2000은 롤이 풀릴 때 그 높이를 측정하고 롤 교체를 위한 신호(잔여 필름 점검)를 보냅니다(측정 범위 최대 1.20m에서, 반복 정확도 0.1µm까지).
6번째 애플리케이션 예: 빠르게 움직이는 필름의 균열 및 구멍을 감지하는 기능은 필수입니다. 측정 자동화 광선 그리드 MLG-2가 이 과제를 맡아 고품질 필름 웨브의 후속 가공을 보장합니다. 또한 공정이 중단되는 것을 방지합니다.
7번째 애플리케이션 예: 전극 필름과 분리막 필름의 가장자리 제어에는 AS30 라인의 어레이 센서, 그리고 여러 필름의 웨브 가장자리를 동시에 감지하려는 경우 MLG-2 WebChecker가 적합합니다.
8번째 애플리케이션 예: 필름 끝부분의 표시나 코팅 결함을 인식하기 위해 특히 측정 거리가 큰(최대 500mm) 컬러 센서 CSS와 나풀거리는 재료에서도 최상의 콘트라스트 감지를 보장하는 Twin Eye 기술 탑재 콘트라스트 센서 KTS Prime이 스플라이스 감지에 사용됩니다.
9번째 애플리케이션 예: 롤투롤 공정에서 정밀한 위치 측정이나 속도 측정이 필요한 경우 레이저 표면 동작 센서 SPEETEC 1D가 사용됩니다. 비접촉식 측정 원리는 전극 재료의 민감한 표면을 보호합니다.
결론: 생산성, 품질, 기계 안전을 함께 생각한다
셀 생산을 위한 센서 솔루션은 생산성/
설비 제어(예: 웨브 가장자리 감지, 잔여 필름 점검), 품질(균열 및
구멍 감지, 전극 간격 측정), 기계 안전(출입 통제, 위험 구역 보호) 같은 과제 영역을 커버합니다.
센서는 센서 또는 기계 레벨에서만 그 부가가치를 달성하는 게 아닙니다. 전체 제어기(예를 들어 Ethernet, IO-Link 등을 이용)와 상위 MES 및 ERP 시스템에 통합된 센서는 전체 가치 창조 사슬에서
투명성과 데이터 가용성을 창출합니다.
또한 SICK의 추적 솔루션은 네트워크화된 공정 사슬에서 제품과 재료를 빈틈없이 감지, 식별, 추적할 수 있도록 데이터와 정보를 생성합니다. 이렇게 확보된 추적성과 결합된 센서 및 기계 데이터는 데이터를 기반으로 품질과 효율을 극대화하기 위한 전제가 됩니다. 이처럼 SICK의 센서 시스템은 미래의 고도로 생산적이고 지능적인 배터리 생산을 위한 중요한 전제조건을 마련합니다.
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