포스코퓨처엠, 단결정 양극재도 접수…광양공장 가보니 [르포]

연간 9만t 양극재 생산하는 포스코퓨처엠 광양공장
2공장 일부 라인서는 NCMA 단결정 양극재 생산 시작
자동화ㆍ무인화로 생산성 높이고 비용 절감 노력

22일 전남 광양 율촌산업단지 내 위치한 포스코퓨처엠의 양극재 광양공장. 착공 단계인 하이니켈 NCA(니켈ㆍ코발트ㆍ알루미늄) 전용 공장을 포함하면 단일 공장으로는 세계 최대 규모다. 하이니켈 NCA 공장을 제외해도 연간 약 9만 톤(t)의 양극재를 생산할 수 있는 수준이다.

이날 찾은 광양 양극재 2공장에서는 NCMA(니켈ㆍ코발트ㆍ망간ㆍ알루미늄)과 NCA 양극재 생산이 한창이었다.

▲안기현 포스코퓨처엠 광양 양극재 품질섹션 리더가 22일 품질분석실에서 로봇팔·자동 정밀 계량 시스템으로 원료 및 제품을 검사하는 분석 자동화 설비를 시연하고 있다. (사진제공=포스코퓨처엠)

가장 먼저 찾은 곳은 샘플소분실과 자동화분석실이다. 샘플 채취부터 분석까지 모두 스마트 팩토리가 적용됐다. 샘플소분실에서는 작업자가 위치를 시스템에 입력하면 공기 압력(에어슈팅)을 통해 각 공장으로 샘플이 이동한다. 아무리 멀어도 운송 시간이 1분도 채 걸리지 않을 만큼 빠른 속도를 자랑한다.

샘플소분실 맞은편에는 2개의 로봇 팔이 운영되는 자동화분석실이 있다. 1번 로봇이 케이스에 샘플을 담고 무게를 측정하면, 다른 로봇이 입도와 밀도 등을 측정할 수 있는 기기로 운송한다.

안기현 포스코퓨처엠 광양 양극재 품질섹션 리더는 “분석에서 가장 중요한 것이 계량”이라며 “원료부터 완제품까지 분석을 자동화함으로써 인력 효율화뿐만 아니라 생산 정확도를 확보할 수 있다”고 설명했다.

본격적인 양극재 생산이 이뤄지는 2공장으로 이동했다. 안전모에 방진 마스크, 보안경까지 장착한 뒤 부직포 덧신을 신고 에어샤워를 거쳐야만 생산라인에 입장할 수 있었다.

▲김대완 포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 부공장장이 22일 공장 내 소성로에서 양극활물질 제조를 위한 고온 열처리 공정의 중요성과 원리를 설명하고 있다. (사진제공=포스코퓨처엠)

해당 라인에서는 NCMA와 NCA 양극재를 생산한다. NCMA 양극재의 경우 기존 대입경(다결정)뿐만 아니라 지난해 4월부터는 일부 라인에서 단입경(단결정)을 함께 생산하고 있다. 단결정 양극재는 광물을 하나로 뭉친 소재다. 배터리 충ㆍ방전이 반복되면서 발생하는 입자 간 균열을 줄여 성능을 늘릴 수 있지만 그만큼 공정이 까다롭다.

2공장 소성로에는 3단 4열로 정렬된 도가니가 바쁘게 이동하고 있었다. 도가니에는 전구체와 리튬이 섞인 검은색 가루가 담겨 있다. 900도 이상의 고열로 익히는 소성 공정을 마친 양극재 원료는 분쇄, 해쇄, 코팅, 분급, 탈철 등의 과정을 통해 양극재로 탄생한다. 이 과정 역시 자동화ㆍ무인화로 진행된다.

공장 한편에 마련된 창고에는 10층 선반에 양극재 완제품과 전구체, 리튬 등 4종류의 원자재들이 차곡차곡 쌓여 있었다. 이곳 역시 자동화 시스템을 적용했다. 에어샤워를 마친 원료가 들어오면 무인운송로봇(AGV)이 알맞은 위치에 제품을 적재한다. 해당 창고에는 약 1만2000톤(t)의 원료와 제품을 저장할 수 있다.

▲포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 내 약 1만2000톤(t)의 원료와 제품을 저장할 수 있는 자동화창고 모습 (사진제공=포스코퓨처엠)

이날 포스코퓨처엠은 하이니켈 NCA 양극재 전용 공장 착공식을 개최했다. 공장 건설이 마무리되면 광양 양극재 공장의 생산능력은 연 9만 톤에서 14만2500톤까지 늘어난다.

김준형 포스코퓨처엠 대표이사는 착공식에서 “예측하기 어려운 사업 환경 속에서도 고부가가치 제품인 NCA 양극재 생산 체제를 확대하면서 전기차 시장의 성장에 차질 없이 대응하겠다”고 강조했다.