아나파이트 Joe Stevenson, CEO / 사진. 아나파이트
아나파이트가 건식 코팅, 배터리 비용을 절감하고 전기차 시대를 앞당길 것이라고 밝혔다.
이에 아나파이트 Joe Stevenson, CEO는 “합리적인 가격의 전기차를 만들기 위한 경쟁은 단순한 시장의 과제를 넘어 전 세계적인 필수 과제가 되고 있다. 자동차 업계는 셀 제조 공정 중 가장 에너지 집약적인 단계 중 하나인 전극 생산 공정에서 건식 코팅(Dry coating) 기술을 도입함으로써, 비용 절감, 효율성 증대, 지속 가능성 향상이라는 이점을 실현할 수 있으며, 이는 E-모빌리티 전환을 가속화할 전망이다.”이라고 전했다.
사진. 아나파이트
오늘날 500km(WLTP 기준) 이상의 주행거리를 가진 신차가 시장에 출시되는 것은 흔한 일이고, 전 세계 모든 주요 시장에 초고속 충전 네트워크가 구축돼 주행거리와 충전에 대한 불안감은 과거의 일이 됐다. 하지만 이제 전기차로 전환하지 않은 사람들에게는 구매 가격이 전기차 소유에 대한 더욱 가시적인 장벽이 됐으며, 이는 시장 점유율에 반영돼 있다.
실제로 2024년 유럽 신규 승용차 등록의 13.6%에 불과했고, 전기차는 많은 국가에서 수요가 감소하고 있다. 딜로이트의 글로벌 소비자 조사에 따르면, 독일 소비자 중 단 14%만이 다음 차량으로 배터리 전기차를 원한다고 답했다. 가격은 주행거리 다음으로 중요한 고려 사항으로 꼽혔다. 한국 역시 전기차 시장 점유율이 올해 말까지 20% 수준에 그칠 것으로 예상된다.
그렇다면 전기차를 더 저렴하게 만들고 e-모빌리티로의 전환을 가속화하기 위해서는 비용 등 문제를 해결해야 한다. 이처럼 전기차를 더 저렴하게 만들기 위해서는 배터리 비용 절감이 필수적이다. 배터리 팩은 차량 비용의 약 40%를 차지하며, 특히 셀 제조 과정에서 절감 가능성이 크다. 셀 제조 모든 단계가 면밀히 검토되고 있지만, 전극 생산은 획기적인 비용 절감이 가능한 분야로 손꼽힌다. 특히 집전체 역할을 하는 얇은 금속 호일에 활물질을 도포하는 방식은 기술 혁신의 여지가 충분하다.
현재 업계는 수십 년에 걸쳐 개선되어 온 검증된 방식인 습식 코팅(Wet coating)에 크게 의존하고 있지만, 이 방식은 에너지 소비량과 운영 비용이 상당하다. 습식 코팅에서는 활물질, 전도성 첨가제, 바인더를 용매에 섞어, 슬롯다이 코팅(roll-to-roll) 공정을 통해 금속 호일에 도포한다. 코팅된 호일은 최대 100미터 길이의 대형 오븐에서 140~300°C의 고온으로 건조하는 방식이다. 이 오븐은 최대 5MW의 전력을 소모하며 기가팩토리 설치 공간의 약 15%를 차지한다.
만약 이 오븐을 완전히 없앨 수는 방법은 건식 코팅을 이용하면 된다. 그러나 건식 코팅은 건조 단계를 제거할 수 있는 장점이 있지만, 재료 혼합 과정의 기술적 난제가 상용화를 가로막아 왔다. 복잡한 재료를 혼합하여 균질한 분말을 만드는 것은 기술적으로 매우 어렵다. 양극 활물질(CAM), 바인더, 전도성 탄소 첨가제라는 세 가지 매우 다른 재료를 특성 저하 없이 균일하게 혼합해야 한다. 고에너지 기계적 혼합은 열과 마찰을 발생시켜 재료의 응집 및 불균일한 분포를 유발한다. 혼합이 불량한 분말은 제조 수율 저하, 전극 성능 저하, 수명 및 신뢰성 저하로 이어지며, 이는 OEM이 감수할 수 없는 결과이다.
아나파이트는 다른 접근 방식을 사용한다. 기계적 혼합이 아닌, 화학 반응을 통해 재료를 안정적이고 균질한 복합재로 결합한다. 이 방법은 기존의 건식 혼합 방식보다 에너지를 적게 사용하면서 호일에 직접 코팅할 수 있는 분말을 생성한다. 이를 건식 코팅 전구체 Dry Coating Precursor(DCP®)라고 한다.
DCP®는 건조 단계를 생략하여 건식 코팅의 고유한 에너지 절감 효과를 유지하며, 더 나은 셀 성능과 높은 수율을 제공한다. 이 공정은 화학 물질에 구애 받지 않으므로 모든 셀 구성에 적용할 수 있으며 OEM의 특정한 요구 사항에 따라 맞춤 설정할 수 있다.
양극재와 음극재 제조 모두에 적용하면 총 차량 비용을 최대 2%까지 절감할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 이는 경쟁이 치열한 모빌리티 시장에서 놀라운 절감 효과이다. 또한 기존 기가팩토리를 개조한다면, 1년 이내에 투자 비용을 회수할 수 있다. 신규 시설의 경우, 더 큰 이점을 제공한다. 더 작은 공장 부지와 낮은 건설 비용으로 빠른 시운전이 가능해, 시장 진입속도를 빠르게 앞당길 수 있다. 일반적인 기가팩토리가 가동되는 데 5년이 걸린다는 점을 고려하면 이는 매우 중요한 요소이다.
또한, 에너지 요구량이 낮아져 기존 전력망으로는 메가와트급 전력을 감당할 수 없는 지역에도 공장을 건설할 수 있다. 이러한 유연성은 운영 비용을 절감할 뿐만 아니라 탄소 배출량을 줄여 전 세계적인 지속가능성 목표를 달성하는 데에도 기여한다.
전기 모빌리티 전환은 단순한 비전이나 야망을 넘어선 과제다. 즉각적인 효과를 낼 수 있는 실질적이고 확장 가능한 기술이 요구된다. 건식 코팅은 이러한 목표를 달성할 수 있는 획기적 기술로 평가된다. 아나파이트의 기술 플랫폼은 기존 건식 코팅 상용화를 가로막던 난제를 해결하며, 배터리 생산의 효율성과 친환경성을 동시에 실현할 수 있다. 이를 통해 자동차 제조사들은 더 경쟁력 있는 가격의 전기차를 시장에 신속히 내놓을 수 있을 것으로 기대된다.
