(르포)전기차 심장의 메카, LG화학 오창공장을 가다

[오창(충북)=이데일리 전설리 기자] "여기가 바로 세계 최초이자 최대 규모인 전기자동차용 리튬이온 배터리 공장입니다"

충북 청원군 오창 과학산업단지에 위치한 LG화학(051910) 오창 테크노파크. LG화학의 미래 먹거리가 무럭무럭 자라고 있는 현장이다. 공장 입구에 들어서니 공장 직원의 자부심 섞인 소갯말이 시작된다.

공장이라는 말이 무색하다. 굴뚝 하나 찾아볼 수 없는 깔끔한 건물과 곳곳에 나무가 심어진 풍경은 공장이라기 보다 차라리 연구소에 가깝다.
 
2002년 기공한 LG화학의 오창 테크노파크는 소형전지와 편광판 등의 수요와 더불어 8년만에 급성장했다. 지난해 생산규모는 3조6000억원. 올해는 4조원을 넘어설 전망이다.

최근에는 LG화학의 전기차 배터리(중대형전지)가 글로벌 자동차업체들을 줄줄이 고객사로 꿰차면서 전기차 심장의 세계적인 메카로 떠오르고 있다.

LG화학은 지난해 7월 착공해 올해 6월 완공, 본격 생산에 들어간 연면적 5만7000㎡(1만7000평) 규모의 첫번째 전기차 배터리 공장 바로 옆에 연면적 6만7000㎡(2만평) 규모의 두번째 공장을 건설중이다.

최근 대규모 공급 수주가 이어지고, 전기차 시장의 급격한 성장이 예상됨에 따라 2015년까지 전기차 배터리 분야 매출 전망도 당초 2조원에서 3조원으로 대폭 상향 조정했다. (관련기사☞ LG화학 "2015년 전기車 배터리 매출 3조원 목표")

중대형전지 사업담당 함재경 전무는 "세계 각국에서 전기차 육성 정책을 적극 펼치고 있고, 자동차업체들도 전기차 양산 경쟁에 본격 돌입함에 따라 전기차 시장은 예상보다 훨씬 빠른 속도로 성장할 것"이라며 "LG화학은 성능 및 안정성 면에서 독보적인 기술력을 갖춘데다 제너럴모터스(GM), 포드, 르노, 현대·기아차 등으로부터 공급 물량을 확보, 규모의 경제도 실현하고 있어 향후 전기차 배터리 시장을 선도하는데 유리한 입지를 선점했다"고 강조했다.

◇ `언론 첫 공개` LG화학 전기차 배터리 생산라인

지난 12일 LG화학은 전기차 배터리 공장을 언론에 첫 공개했다. 방진복으로 무장하고 공장에 들어서니 금새 얼굴 피부가 당기기 시작한다. 상대습도 2% 미만 수준으로 유지되는 낮은 습도 때문이다. 2차전지 공장은 반도체 공장과 같이 불순물과 습도를 철저하게 관리한다.
 

▲ LG화학 오창 전기차 배터리 공장의 생산라인 모습

전기차 배터리는 전극, 조립, 활성화 3개 공정을 거쳐 완성된다.

전극 공정은 고체 상태의 양극과 음극 원재료를 각각 액체화시켜 적당한 비율로 섞는 혼합(mixing) 공정으로 시작된다. 이를 양극의 경우 알루미늄, 음극의 경우 동박에 코팅(coating)한 뒤 롤 프레스(roll press)를 통해 두께를 균일화하고, 용량별로 사이즈에 맞게 자른다.

조립 공정에서는 양극재, 분리막, 음극재를 쌓은 뒤 이를 배터리 용량에 맞춰 여러 차례 접는 스택 앤드 폴딩(stack & folding) 공정이 이어진다. 이후 알루미늄 필름 포장재로 포장한 뒤 전해질을 투입하면 하나의 배터리 셀이 만들어진다. 만들어진 셀은 일종의 바코드인 일련번호를 매겨 추적, 관리가 용이하도록 한다.

마지막 활성화 공정에서는 배터리를 여러 차례 충방전시키는 `숙성(aging)` 과정을 거쳐 불량 제품을 걸러내는 작업이 이뤄진다. 이렇게 하나의 배터리 셀이 완성되는데 약 한 달 가량이 소요된다.

오창 공장에서 생산되는 배터리는 현재 현대·기아차 아반떼, 포르테, 소나타 하이브리드카, GM 볼트 등에 공급되고 있다. 연산 규모는 850만셀. 전력량을 기준으로 하루 아반떼 하이브리드카 1000대 이상에 탑재할 수 있는 배터리가 생산된다.

◇ `기술력=경쟁력!` 핵심소재 대부분 자체 개발

LG화학은 화학회사로서의 강점을 살려 전기차 배터리의 핵심소재 4개 가운데 음극재를 제외하고 양극재, 분리막, 전해질을 자체 개발, 생산하고 있다.

중대형전지 생산담당 김현철 수석부장은 "전극 제조공정이 가장 중요한데 생산효율이 경쟁사 대비 30% 이상 뛰어나다"고 소개했다.

특히 안전성 강화 분리막(SRS·Safety Reinforced Separator)은 LG화학이 자체 개발해 특허를 획득했다. SRS는 분리막 표면에 나노 단위 두께의 세라믹 소재로 코팅하는 기술. 이 코팅 덕분에 고열에서 분리막이 찢겨 양극과 음극이 닿아 쇼트가 발생하는 등의 현상을 방지함으로써 안전성을 높일 수 있었다.

조립 공정 가운데 하나인 스택 앤드 폴딩도 LG화학만의 특허 기술. 기존의 전극과 분리막을 겹쳐 둘둘 마는 와인딩(winding) 방식의 경우 충방전을 거치면서 배터리가 변형돼 성능이 떨어지고 열이 발생하는 단점이 있었지만 스택 앤드 폴딩은 이같은 단점을 보완해 내구성을 높였다는 설명이다.

"SRS와 스택 앤드 폴딩 공정으로 안전성과 내구성을 크게 높임으로써 경쟁력을 확보할 수 있었습니다. 자동차 배터리의 경우 화재가 발생하면 탑승자의 생명 문제로 직결되기 때문에 안전성이 매우 중요합니다" 김명환 배터리연구소장의 말이다.

LG화학의 배터리 기술 개발은 여전히 진행형이다. 김 소장은 "현재 연구소를 중심으로 주행거리는 3배로 늘리고, 원가는 3분의 1로 줄인 획기적인 전기차 리튬이온 배터리를 개발중"이라며 "수 년 내 상용화가 가능할 것"이라고 밝혔다.

이를 위해 LG화학은 연구개발(R&D) 예산의 40% 이상을 배터리에 투입하고 있다. 최고 기술 확보를 위해 올해 배터리 관련 연구인력 채용 규모도 전년대비 두 배 이상 늘렸다.

유진녕 기술원장은 "그동안 우리나라는 배터리 분야를 비롯해 각종 하이테크 분야에서 일본 등 선진국을 뒤따라가는 `재빠른 추종자(Fast Follower)`였으나 전기차 배터리 분야에서는 일본 및 독일 경쟁업체를 물리치고 `선두주자(First Mover)`로 나서게 됐다"며 "전기차 배터리 분야에서 독보적인 입지를 다져 녹색기술 분야에서 국가 경쟁력을 강화하는데 기여할 것"이라고 강조했다.