인쇄회로기판(PCB) 장비업체 태성이 내년 이차전지 소재 시장에 본격 진출한다. 그동안 준비해온 '복합동박' 양산을 통해서다. 복수 배터리 제조사와 수주 계약을 추진하는 단계로, 내년 1기가와트시(GWh) 규모 소재 양산 능력도 갖출 계획이다.

김종학 태성 대표는 “국내 배터리 제조사에 복합동박 소재를 공급하고 배터리셀에 적용해 성능을 시험하는 단계에 진입했다”며 7일 이같이 밝혔다.

복합동박은 배터리 음극집전체로 쓰이는 동박의 원가절감과 박막화 한계를 극복하기 위해 개발된 소재다. 100% 구리를 사용해 제작되는 동박과 달리 PET 소재 폴리머필름 양면에 구리를 증착, 도금하는 공정을 거쳐 만든다. 무게와 원가 절감에 유리하다는 평가다.

태성 이차전지 복합동박 제조용 설비. (태성 제공)

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PCB 생산 장비를 주력으로 하던 태성은 2022년부터 복합동박 장비 사업에 뛰어들었다. 지난해 1세대 복합동박 생산장비 개발을 완료하고 고객사에 샘플 공급을 시작했다. 장비 기술을 바탕으로 복합동박 소재 사업도 직접 추진했다.

현재 사용되는 동박은 두께가 약 8마이크로미터(㎛) 수준이다. 복합동박은 6.5㎛로 얇다. 두께가 얇을수록 같은 공간에 더 많을 활물질을 코팅할 수 있어 배터리 에너지밀도를 높이는데 유리하다. 구리 사용량도 약 75% 가량 줄어 배터리 무게를 줄이고 원가도 낮출 수 있다.

김 대표는 “무게와 두께, 가격, 열폭주 안전성 등 여러 강점을 바탕으로 복합동박 전환이 가속화될 것”이라며 “중국에서는 이미 복합동박을 배터리에 실제 적용하고 있으며, 국내 배터리 제조사들도 가격 경쟁력 강화를 위해 도입을 적극 검토하고 있다”고 설명했다.

복합동박은 크게 PET 필름 위에 금속 박막을 형성하는 진공 증착과 구리를 도금하는 두 가지 공정으로 이뤄진다. 구리를 균일하게 도금하는 것이 핵심 기술이다. 태성은 후발주자임에도 롤투롤(R2R) 기술을 적용한 동도금 장비로 중국 대비 기술 우위를 확보했다.

중국 업체들은 주로 집게로 전극의 양 끝을 잡아 전류를 흘려 도금하는 '클램핑' 방식을 사용하는데, 자국이 남고 양쪽 끝에만 두껍게 도금이 이뤄져 균일도에 한계가 있었다. 정해진 규격만 생산이 가능해 유연성도 떨어진다.

태성이 상용화한 롤투롤 방식은 전류를 골고루 흐르도록 해 외곽과 중앙의 두께 편차와 주름을 최소화한다. 10m/s 이상 속도를 구현해 생산성을 높였으며, 폭 변경이 가능해 다양한 사이즈 동박 생산이 가능한 장점도 있다.

김 대표는 “도금 균일도는 곧 수율과 연결되기 때문에 매우 중요한 요소”라면서 “생산성을 더욱 높이기 위해 폭을 1400㎜까지 넓히고 속도를 개선한 2세대 광폭 복합동박 생산 설비 개발을 완료했으며 기술 고도화를 통해 장기적으로 두께를 5㎛ 수준까지 줄이는 것을 목표로 하고 있다”고 말했다.

김종학 태성 대표 (태성 제공)

정현정 기자 iam@etnews.com

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