[테크홀릭] 공업제품에서 수율(Yield)이란 말은 투입 수에 대한 완성된 양품(良品)의 비율이다. 배터리나 반도체 제품은 섬세한 설계와 미세공정 회로로 이루어져 있어 생산 환경이나 공정상의 한계로 발생하는 불량품(不良品)은 항상 있는 법이다.

반도체 웨이퍼 한 장에 반도체 100개를 그렸는데, 생산 후에 품질관리(QC)를 해 보니 80개만 양품이라면 수율은 80%가 된다. 따라서 관련 업계는 수율을 높이는데 사활을 건다.

LG에너지솔루션이 배터리 업계에선 최초로 생산 한 달만에 수율 90%를 달성하는 기적(?)같은 업적을 달성해 냈다. 수율 90%는 업계의 수익성을 나타내는 지표다.

생산이 안정적으로 돌아가면 수율이 높아져 수익성이 증대하기 때문에 공장마다 수율을 높이는데 목숨을 건다.

LG에너지솔루션은 최근 미국 테네시주 주도인 내슈빌과 가까운 스프링힐에 위치한 얼티엄셀즈 제 2공장에서 가동 한 달만에 90%를 넘는 쾌조의 실적을 거둔 것으로 알려졌다.

LG에너지솔루션이 2018년에 완공한 폴란드 공장에서 목표 수율을 맞추는데 1년 넘게 걸린 것을 감안하면 이번 쾌거는 그야말로 기적에 가까운 놀라운 성적이다.

회사는 30년 이상 쌓은 경험을 바탕으로 역대 최단 기간에 90%가 넘는 수율에 도달했다. 이는 업계에선 처음 있는 일이다.

LG에너지솔루션과 미국 GM이 합작해 올 3월에 완공한 얼티엄셀즈 제 2공장은 축구장 35배 크기인 24만7000㎡ 규모인 공장에서 전기차 배터리 셀을 생산하는 북미 시장 진출의 리트머스 시험지 같은 전진기지이다. 전공정 자동화와 생산라인의 업무 시뮬레이터로 LG배터리 생산의 혁신을 이루어냈다. 이로써 북미 배터리 시장 공략에 청신호가 켜진 셈이다.

이곳에 갖춰진 16대의 시뮬레이터는 비숙련 근무자를 숙련된 근무자로 바꾸는데 큰 도움을 준다. 예를 들어 공군이나 항공사 조종사들도 비행 시뮬레이터를 통해 자신의 비행기를 직접 조종하며 업무에 익숙해지고 어려운 조건이나 상황을 만나게 프로그램함으로써 숙련된 조종사로 성장하게 만든다.

이 공장의 시뮬레이터 덕분에 처음 생산 현장에 투입되는 직원들이 복잡한 배터리 업무를 이해하고 체험케 함으로써 기술 수준과 업부 장벽을 넘어 생산 효율성을 높이는데 큰 역할을 하고 있다.

최고급 캐딜락에 얹은 LG배터리... 기술로 입증해 낸 수주실력

어떤 업체의 배터리가 가장 뛰어난가를 볼 때 어려 차종을 다 살펴볼 필요가 없다. 세계의 명차 대열에 올라 있는 차량의 배터리가 어떤 회사의 어떤 배터리인가만 살피면 된다.

얼티엄셀즈 제 2공장에서 생산하는 배터리 셀은 캐딜락의 고급 전기차인 리릭과 쉐보레 에퀴녹스 등 GM의 3세대 신규 전기차에 들어간다.

리릭은 GM이 LG에너지솔루션과 함께 만든 차세대 전기차 전용 플랫폼 ‘얼티엄’(ULTIUM)을 적용한 최초의 전기차다. 니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA) 배터리 셀을 12개 모듈에 적용한 102kWh 대용량 배터리 팩을 탑재해, 1회 충전 시 주행가능거리를 465킬로미터(㎞)까지 끌어올렸다.

기술적 안정성과 퍼포먼스가 세계 탑티어급인 이 전기 자동차의 핵심은 배터리이다. 이 배터리에 LG에너지솔루션 제품이 들어갔다는 것만으로도 그 기술 수준과 실력이 입증되는 셈이다.

캐딜락 리릭은 전장 4995㎜, 전폭 1980㎜, 전고 1640㎜의 준대형 SUVfh 발표 전부터 전세계 자동차 고객들로부터 큰 기대를 모아 왔다. 특히 넓고 긴 차체에 캐딜락 특유의 직선형 캐릭터 라인을 더했고 천장부터 완만하게 이어지는 후면 유리창과 ‘플로우 스루 루프 스포일러(Flow-through Roof Spoiler)’가 독보적인 아름다움을 자랑한다.

제 2공장의 GM 측 최고책임자 크리스 드소텔스 공장장은 이번에 LG에너지솔루션의 리릭 참여에 대해 LG에너지솔루션이 가진 오랜 양산 경험과 기술 리더십을 갖춘 실력이 큰 도움이 되고 있다면서 “업계 최고급 차량인 리릭의 성공적 출시는 양사의 오랜 파트너십의 이정표가 될 것”이라고 확신하고 있다.

얼티엄셀즈는 미국 오하이오주에 위치한 제 1공장 가동을 2022년 11월에 시작해 안정적인 수율과 생산에 나서고 있으며 미시간주 3공장 건설도 서두르고 있다. 3공장 가동은 내년이 목표다.

얼티엄셀즈 공장은 앞서 언급한 최신 시뮬레이터 외에도 첨단 자동화 정보화 기능이 탑재된 스마트팩토리 시스템을 적용하고 있어 각 생산단계마다 최적의 품직관리는 물론이고 제품 오류와 검증 기술을 적용해 수율 향상에 적극 나서고 있다. 기아 EV3에도 채용, 실적 향상 주도할 전망

한편 이 회사의 배터리는 기아 EV3에도 공급된 것으로 알려지면서 실적 상승에 대한 기대감이 커지고 있다. EV3는 기아가 전기차 대중화를 위해 출시한 모델로 공개 직후 동급 차량 대비 긴 주행거리와 저렴한 가격으로 경쟁력을 갖췄다는 평가를 받고 있다.

기아 EV3는 58.3kWh 용량의 NCM 배터리를 탑재한 스탠다드 모델과 81.4kWh 용량의 NCM 배터리를 탑재한 롱레인지 모델로 출시됐다. 이 중 롱레인지 모델의 1회 충전시 최대 주행거리는 501km로 기존의 동급 전기차에 비해 긴 주행거리를 갖췄다. 또 350kW급 충전기로 급속 충전시 10%에서 80%까지 충전하는데 약 31분이 걸린다.

기아 EV3는 전기차 전용 E-GMP 플랫폼이 적용된 EV6와 EV9에 이은 세번 째 전용 전기차이다. 배터리 용량은 58.3kWh와 81.4kWh이며 환경부 인증거리는 501km에 달한다.

기술적 축적과 인적 네트워크 겨냥한 베터리 챌린지

한편 LG에너지솔루션은 4일 배터리 분야 차별적인 기술력과 사업 모델을 보유하고 있는 스타트업을 발굴하는 오픈 이노베이션 프로그램 '배터리 챌린지'(Battery Challenge 2024)를 개최한다고 밝혔다.

'배터리 챌린지'는 배터리 분야 스타트업이면 국가 제한 없이 어디든 참여 가능하며 오는 30일까지 접수 받는다. 이 회사는 글로벌 스타트업과 헙업을 통해 ▲배터리 소재 ▲BMS(Battery Management System) ▲ 배터리 공정 및 제어 ▲품질관리 ▲재활용·재사용 ▲스마트팩토리 ▲메탈소싱(Metal Sourcing) ▲New to LG 등 8개 분야에서 접수를 받고 미래 먹거리 개발에 적극 나서는 한편 인적 네트워크와 기술 수준을 지속적으로 확보할 방침이다.

한편 새로 신설한 ▲메탈소싱 ▲New to LG 분야는 급변하는 세계 환경에 따른 배터리 원재료 확보의 중요성과 배터리 외 에너지 관련 신사업 등 미래 사업 창출에 초점을 두고 있다.

공모 상금은 최대 3만달러로, LG에너지솔루션과 기술 협력, 투자 검토를 받을 기회도 얻게 되는데 LG에너지솔루션은 적극적인 오픈 이노베이션 활동을 통해 배터리 미래 기술 준비를 위한 투자 대상 확보와 기술 트렌드 분석에 집중할 방침이다.

또 이를 통해 배터리 산업에서의 주도권을 확보하고 차세대 미래 먹거리 발굴에 적극 나서 고객가치를 극대화한다는 계획이다.

한편 LG에너지솔루션이 세계적인 반도체 기업 'ADI(Analog Devices, Inc., 아나로그디바이스)'와 BMTS(배터리 관리 토탈 솔루션) 경쟁력 강화를 위한 협력에 나서 눈길을 모은다.

LG에너지솔루션은 5일 미국 메사추세츠 보스턴에 위치한 ADI 본사에서 이달훈 LG에너지솔루션 BMS 개발 센터장(상무) 및 로저 킨(Roger Keen) ADI BMS 사업부 총괄 등이 참석한 가운데 전기차 배터리 셀 내부 온도 측정 기술 공동 개발을 위한 MOU(양해각서)를 체결했다고 밝혔다.

이 두 회사는 이번 MOU를 통해 2년간 '고성능 배터리 관리칩 (BMIC, Battery Management Integrated Circuit)' 공급과 정밀한 배터리 온도 측정 알고리즘 구축을 통한 향상된 고속 충전 기술 개발에 협력하기로 했다.

ADI는 지속가능한 에너지 솔루션 개발에 초점을 맞춘 기술 선도기업으로 광범위한 BMIC 포트폴리오를 구축하고 있는 회사다.

LG에너지솔루션은 축적된 배터리 제조 및 BMS 역량과 ADI의 높은 임피던스 측정 기술을 결합해 더욱 고도화 된 BMTS를 구축, 차별화된 고객가치를 제공해 나간다는 계획이다.

한편 투자자들은 LG에너지솔루션이 24년 4월 기준 전세계 EV용 배터리 시장점유율 13.6%라는 높은 점유율을 유지하고 있는 등 높은 시장점유율과 지속적으로 성장하는 시장성 때문에 투자 가치는 여전히 높다면서 올 하반기에 리릭과 기아 EV3의 판매를 중심으로 국내외 전기차 시장의 반등이 예상된다고 전망하고 있다.

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