미래를 이끄는 힘: 배터리 생산에서의 첨단 프레싱 기술

전기차, 에너지 저장 시스템, 전자 제품의 급격한 보급 확대는 배터리 산업을 미래 핵심 성장 분야로 이끌고 있다. 이에 따라 생산  설비 확충이 가속화되고 있으며, 견고하고 신뢰할 수 있으며 에 너지 효율적인 제조 공정이 필수로 요구된다. 특히 최근 시장은  투자와 가동 사이의 간격이 짧아지면서 빠른 의사결정과 민첩한  대응 능력이 강조되고 있다.

훼스토는 이러한 변화 속에서 토털 자동화 솔루션 제공자로서 제조업체의  파트너  역할을  수행하고  있다.  고객사의  특정  애플리케이션 과제를 해결하는 데 집중하는 접근 방식은 엔지니어링 및  생산  소요  시간을  단축시키고,  수요  변동에도  기민하게  대응할  수 있는 경쟁력을 제공한다. 

프레싱 공정의 핵심 가치
 

배터리 생산 과정에는 최종 제품의 성능과 수명을 결정짓는 여러 중요한 단계가 포함된다. 그 중 프레싱(Pressing) 은 전극의 밀도와 구조적 무결성을 확보하는 데 필수적인 공정이다. 전극을 두 개 의 롤 사이로 통과시켜 균일하게 압연하는 이 과정은 전극 표면과  활물질의 결합력을 강화해 배터리의 일관된 성능과 장수명을 보 장한다. 정확한 프레싱 시스템은 결함을 방지하고 셀의 균일성을 높여 에너지 용량을 극대화하며, 안정적인 작동을 가능하게 한다.

훼스토는  폭넓은  산업  노하우를  기반으로  다양한  프레싱  솔루션을  제공한다.  공압  프레싱(Pneumatic  pressing)은  단순성과  견고함이  특징이며,  최소한의  유지보수만이  요구되어  비용  효율적인  애플리케이션에  적합하며,  서보  공압  프레싱(Servopneumatic pressing)은 공압력과 위치 제어의 가능성을 결합하여 유연성을 제공하지만, 속도와 정확성 면에서는 제한이 있다.  전기 프레싱(Electric pressing)은 서보 모터와 기계식 액추에이터를 활용하여 가장 높은 정밀도와 반복성을 제공하며, 일관성이  높고 힘과 위치의 정확한 제어가 필요한 애플리케이션에 적합하다. 또한 전기 프레싱은 모든 프레싱 기술 중 가장 에너지 효율적 이며, 친환경적인 생산 공정에 기여한다. 하지만 제어가 가장 복잡한 기술이기도 하다. 

YJKP 서보 프레스 시스템
 

훼스토의 YJKP 서보 프레스 시스템은 이러한 까다롭고 역동적인  산업의 요구를 충족시키기 위해 설계된 선도적인 솔루션으로 떠오르고 있다. 이 시스템은 고급 제어 기술뿐만 아니라, 초기 엔지 니어링 단계부터 가동 및 품질 관리에 이르기까지 기계 생산 공정의 모든 단계를 간소화하여 신뢰할 수 있는 프레싱 애플리케이션을 빠른 시간 내에 구현할 수 있는 중요한 이점을 제공한다. 

초기 엔지니어링 단계
 

생산 기계 개발의 초기 단계에서는 프레싱 시스템의 신속하고 정확한 선정이 중요하다. YJKP 시스템은 간단한 주문 프로세스를  통해 신속성과 편의성을 제공한다. 온라인 구성 도구를 사용하여  고객은 몇 분 만에 요구 사항을 입력하고 시스템을 설계할 수 있 다. 이 간소화된 접근 방식은 구성이 완료되면 고유 식별자(C 코 드)가 즉시 생성되어 전 세계 훼스토에서 원활하게 주문할 수 있 도록 한다.

표준  0.8~17kN부터  맞춤형  최대  60kN까지  다양한  사양을  제공하며,  앱솔루트  엔코더  모터와  주요  PLC  네트워크(Profinet,  Ethernet IP, Modbus TCP 등) 와의 호환성을 통해 안정성과 유 연성을 보장한다.

특정  프레싱  루틴의  가능성을  확인해야  하는  고객을  위해  훼스 토는  훼스토의  제품과  솔루션을  직접  체험할  수  있는  쇼룸인  ‘FEC(Festo Experience Center)’에 YJKP 테스트 데모 네트워크를 구축해 두었다. 이를 통해 고객은 성공적인 결과를 확인한 후 안심하고  주문할  수  있다.  작업물과  지그를  준비한다면  간단한  타당성 테스트를 진행할 수 있다.

조립 및 설치
 

조립 단계로 넘어가면 YJKP 시스템의 장점이 더욱 두드러진다.  사전 조립된 상태로 주문하면 시스템은 완전히 기계적으로 테스트되어 배송 받는 즉시 바로 설치할 수 있다. 이 사전 조립 방식은  서보 모터와 드라이브가 주문 단계에서 제공된 사양에 맞게 파라 미터가 설정되어, 설치 시간과 잠재적 오류를 크게 줄여준다.

새  시스템을  가동하는  데는  상당한  시간과  노력이  필요하지만,  YJKP 시스템은 웹 브라우저를 사용하는 모든 장치에서 액세스할  수  있는  사용자  친화적인  웹  인터페이스를  통해  이러한  문제를  완화한다. 직관적인 웹 인터페이스는 프로그래밍 기술이 필요 없 으며, 몇 가지 간단한 단계로 최대 99개의 프레싱 레시피를 생성 할 수 있다. 여러 단계(최대 100단계)가 있는 프레싱 루틴 작성도  빠르게 처리할 수 있다.

운영 및 품질 모니터링
 

시스템 가동 후에는 생산 품질과 효율성을 유지하기 위해 지속적인 모니터링이 필수적이다. YJKP 시스템은 이를 위해 윈도잉, 임계값, 엔벨로프 설정 등 고급 제어 기능을 제공하며, 모든 설정은 웹 인터페이스로 간단히 구성할 수 있다. 이를 통해 품질과 공차를 사전에 정의하고, 기준을 벗어나면 자동 알람을 발생시켜 문제를 신속히 파악하고 다운타임을 최소화한다. 또한 포괄적 데이터 로깅을 지원해 모든 프레싱 커브 리포트를 저장·전송할 수 있 으며,  이는  품질  관리와  규정  준수를  위한  추적성(traceability)  확보에 기여한다.

YJKP는 표준 포스 모드(FM) 와 고급 포스 모드(AFM) 를 지원한다. 포스 모드(FM)는 여러 프레싱 애플리케이션에 적합하지만, 경우에 따라 허용되지 않을 수 있는 힘, 오버슈트와 같은 한계가 있다. 고급 포스 모드(AFM)는 포스 스타트 브레이킹 파라미터를 정의하여 더 큰 유연성으로 목표 힘에 매우 정확하게 도달할 수 있다.

실제 적용과 전망
 

2024년까지  훼스토는  다양한  산업과  애플리케이션을  위해  전  세계에  수천  개에  달하는  YJKP  시스템  솔루션을  판매한  바  있다. 전극 스태킹(electrode stacking), 셀 실링(cell sealing), 디게싱(degassing),  라미네이션(lamination),  테스팅,  믹싱  등  여러 공정에서 YJKP 시스템은 최소한의 노력으로 원활하게 통합된 다. 배터리 생산 시스템 기술 분야는 앞으로도 빠른 속도로 수많 은 혁신이 예상된다. YJKP 시스템의 뛰어난 성능과 적응성 덕분 에 고객은 변화하는 요구에 효과적으로 대응할 수 있으며, 기계 의 수명 주기 전반에 걸쳐 최대의 효율성과 최소의 오류로 작업을 수행할 수 있을 것으로 본다. 

자료제공: 한국훼스토(www.festo.com/kr/ko)