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슝크(SCHUNK)의 배터리 셀 검사용 통합 지능형 그리핑 시스템 배터리 셀 제조 공정의 진보 정대상 기자입력 2019-03-19 10:54:45

슝크가 배터리 셀 검사용 통합 지능형 그리핑 시스템을 선보였다(사진. 슝크).

 

슝크(SCHUNK)가 배터리 셀 검사용 통합 지능형 그리핑 시스템을 개발했다. 이 그리핑 시스템은 리튬-이온 배터리 생산에 있어 우수한 효율을 제공한다. 
해당 시스템에 적용되는 스마트 그리퍼는 리튬-이온 셀의 유연한 핸들링, 식별 및 100% 품질 검사 기능을 하나의 콤팩트한 모듈에 결합한 제품이다. 지오메트리, 온도 및 충전 레벨에 관해 기록된 모든 공정 데이터와 특성 곡선이 그리핑 모듈 레벨에서 통합 PC 시스템을 통해 처리되고, 모든 정제된 정보는 이더넷 TCP/IP를 이용해 플랜트 컨트롤러와 상위 데이터베이스 시스템으로 전송된다. 이 같은 기능은 해당 그리핑 시스템이 인더스트리4.0의 지능형 생산 환경 내에서 자율 공정을 구성하는 데 공헌한다.  

 

리튬-이온 배터리는 높은 효율성과 저장 용량 덕분에 e-모빌리티 및 정지형 저장 시스템에서 필수 기술 구성품으로 간주된다. 최근 관련 업계의 집중적인 R&D 활동으로 성능이 빠르게 향상되고 충전 시간이 대폭 단축됐지만, 그와 동시에 단위 수익은 1년에 20%나 줄어들었다. 


지금까지 배터리 팩 생산에 있어서 수동 워크스테이션 부분은 비용 면에서 유리한 대량 생산을 더욱 어렵게 만들었다. 예를 들어, 측정을 위해 셀 생산 공정에서 측정 장비로 보낼 때나 측정장비에서 배터리 팩 조립 공정으로 이송할 때 모두 개별 리튬-이온 셀의 상태를 수동으로 모니터링했다. 이 같은 방식은 시간이 무척 많이 소요되고, 조작 실수로 인해 측정 결과가 잘못되는 일도 종종 발생된다. 


이를 해결하기 위해 슝크는 전략적으로 노출되는 ‘부품에 가장 근접한’ 위치를 능동적으로 파악해 핸들링과 품질 검사에 필요한 모든 절차상 단계를 자율적으로 완료하도록 고도로 통합된 그리핑 시스템을 개발했다. 이 시스템에서 그리퍼는 핸들링 공정 중에 각기둥 모양의 리튬-이온 셀을 부드럽게 픽업하고, 그리퍼 내에 지정된 시험 위치로 옮긴다. 이때 바코드 또는 데이터 행렬코드를 사용해 셀을 자동으로 식별하고 기하 형상을 측정하며, 동시에 셀 표면의 온도 및 곡률과 충전 레벨(SOC)을 결정하기 위한 단선 전압, 절연 저항, 용량 결정을 위해 두 가지 주파수에서 측정한 임피던스와 같은 중요한 전기 파라미터를 결정해 플랜트 컨트롤러뿐만 아니라 ERP 시스템 등 상위 데이터베이스 시스템 양쪽에 실시간으로 정보를 제공한다. 여기서 잘못된 모듈 또는 이탈한 모듈에 대한 평가를 자동으로 문서화할 수 있고, 필요한 경우 공급업체로 직접 보낼 수 있으며, 시각화에서 데이터 곡선을 서로 별개로 표시할 수도 있다. 또한 측정 데이터의 분석으로 제품과 그 개선에 관한 정보를 얻을 수 있다. 통합 품질 검사를 완료한 후 그리퍼는 모듈 생산에서 셀을 적합한 라인으로 삽입하거나 셀 제조업체의 디스패치 트레이에 있는 셀을 삽입하며, NOK 부품은 자동으로 방전된다.

 

배터리 팩 조립에 적용되는 슝크의 그리핑 시스템

 

한편 표준화된 인터페이스로 SCHUNK 배터리 셀 그리퍼를 다양한 로봇 또는 갠트리 시스템과 연결할 수 있다. 디지털 I/O를 통해 작동이 이루어지며, 모듈 개념과 자유롭게 구성 가능한 제어 루프 덕분에 각각의 시험 절차 형식과 범위를 모두 개별적으로 정할 수 있다. 나아가 요청 시 추가적인 측정 및 평가를 통합할 수도 있다. 피크에서는 2초 미만의 사이클 시간이 가능하다.


한편 슝크 관계자는 “슝크의 그리핑 시스템은 생산되는 모든 셀에 대한 측정 보고서에서 얻은 결과를 이용해 더 효율적인 시스템 설계를 보장하고, 제조 공정에서 편차가 발생하는 경우 초기 단계부터 개입해 비용을 줄이는 데 중요한 정보를 제공한다. 특히 배터리 생산에 있어 슝크 배터리 셀 그리퍼와 같은 지능형 올-인원 솔루션은 공정 품질을 극대화한 상태로 효율적인 대량 생산을 촉진하는 핵심이다.”라고 강조했다. 

정대상 기자
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