솔리드 파워, 美 콜로라도 팹서 황화물계 전해질 라인 '모비우스' 가동

'꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리의 핵심 병목이었던 황화물계 고체 전해질의 대량 생산과 단가 절감을 위한 중대한 제조 공정 혁신이 마침내 상용화 궤도에 올랐다.

미국 전고체 배터리 선도 개발 기업 솔리드 파워(Solid Power)가 미국 콜로라도주 쏜턴(Thornton) 소재 'SP2' 생산기지에서 황화물계 고체 전해질 연속 제조 파일럿 라인인 '모비우스(MOBIUS, 구 SP2.5 파일럿 라인)'의 공식 시운전과 커미셔닝(Commissioning)에 착수했다.

11월 2일(현지시각) 배터리 전문매체 오토커넥티드카(Auto Connected Car) 보도에 따르면, 솔리드 파워는 1차 분말 가공 현장 인수 시험(SAT)을 성공적으로 마치고 전체 라인의 상업 검증 단계에 돌입했다.

이번 모비우스 파일럿 라인의 가동을 통해 솔리드 파워는 연간 45톤의 고체 전해질 신규 생산능력을 추가하게 됐다.
이에 따라 기존 가동 중이던 배치(일괄 합성) 방식의 생산 라인(연산 약 30톤)을 합쳐 SP2기지 전체의 연간 고체 전해질 생산 캐파는 총 75톤으로 종전 대비 150%(약 2.5배) 수직 상승 했다.


이번 공정 전환은 전고체 배터리가 학술적 연구 단계(Science Project)를 넘어 실제 자동차 양산 공급망으로 진입하는 결정적인 공학적 분수령으로 평가받는다.

지금까지 고체 전해질 생산은 일정량의 원료를 용기에 넣고 한 번에 반응시키는 '배치 합성' 방식에 의존해 왔다.

배치 공정은 초기 실험실 수준의 시제품 제작에는 적합하지만, 수백만 대의 완성차 셀을 생산해야 하는 단계에서는 생산 회차(배치)마다 화학적 조성과 입자 크기, 이온 전도도의 미세한 편차가 발생해 글로벌 완성차 제조사(OEM)의 엄격한 품질 안전 기준을 충족하기 어렵다는 한계가 있었다.

솔리드 파워가 구축한 '모비우스'는 원료 투입부터 반응, 합성, 분말화까지 전 공정을 끊김 없이 진행하는 연속 제조(Continuous Manufacturing) 방식을 업계 최초로 황화물계 전해질에 구현했다.
이를 통해 배치 간 물성 편차를 원천 차단해 균일한 품질을 확보하는 한편, 가동 효율을 극대화해 전고체 배터리의 최대 난제였던 높은 제조 원가 곡선을 가파르게 끌어내릴 수 있게 됐다.


이번 프로젝트의 기술적 안정성은 미국 연방정부의 전략적 지원을 통해 공인받았다.

미국 에너지부(DOE)는 핵심 배터리 공급망의 자립화를 위해 솔리드 파워의 연속 제조 라인 구축에 최대 5,000만 달러(약 695억 원)의 연방 자금을 투입하며 기술 검증을 전폭 지원했다.

솔리드 파워는 올 4분기(10~12월) 내에 시설 검증과 시운전을 완료하고, 생산된 상용 규격의 황화물계 고체 전해질 분말을 전략적 투자자이자 파트너사인 포드(Ford)와 BMW, 그리고 SK온 등 티어1(Tier 1) 배터리 제조 파트너사들에 대규모로 공급할 계획이다.

글로벌 완성차 및 셀 제조사들은 공급받은 톤 단위의 균일한 전해질 소재를 바탕으로, 실제 주행 환경을 모사한 가혹 수명 사이클, 급속 충전 내구성, 극한 온도 안전성 등 본격적인 상용 차량 탑재 인증 절차(Vehicle Qualification)에 박차를 가할 예정이다.


솔리드 파워는 천문학적인 공장 설비 투자가 수반되는 배터리 완제품 셀 제조 경쟁에 뛰어드는 대신, 전고체 배터리의 핵심 원료인 '황화물계 전해질 소재 판매'와 독자적인 '셀 설계 및 제조 공정 라이선싱'을 양대 축으로 삼는 플랫폼 비즈니스 모델을 구사하고 있다.

글로벌 배터리 산업 전문가들은 "현재 전기차 시장이 내연기관차와의 가격 및 성능 패리티(동등성)를 요구하는 대중화 전환기를 맞이한 가운데, 황화물계 전고체 배터리는 최고의 대안으로 꼽히면서도 제조 단가가 발목을 잡아왔다"며 "솔리드 파워의 연산 75톤 연속 생산 라인 가동은 전고체 배터리의 상업화 시계를 최소 수년 이상 앞당기는 계기가 될 것"이라고 평가했다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com