국내 연구진이 전기차 배터리를 손상시키지 않고 전극의 미세한 두께 차이와 내부 결함을 초고속으로 검출하는 비파괴 검사 기술을 개발하는 데 성공했다.
테라헤르츠파와 광주파수빗 계측 방식을 결합한 이번 기술은 단 0.2초 측정만으로 음극 70.1나노미터, 양극 465.5나노미터 수준의 오차를 신속하게 가려낸다.
측정 시간을 25.6초로 늘리면 음극 7.8나노미터, 양극 25.2나노미터까지 한층 정밀하게 추적하며 기존 방식 대비 검사 속도를 최대 100배 이상 끌어올렸다.
보통 50~150마이크로미터 두께로 코팅되는 전극의 두께 편차를 셀 완성 전에 미리 걸러냄으로써 불량 원자재가 후속 공정으로 유입되는 위험을 차단한다.
공정 효율화와 기술 상용화의 과제
테라헤르츠파는 물질 내부를 투과하면서 성질에 따라 신호가 변하고, 광주파수빗은 정밀한 주파수 기준을 제시해 미세한 간섭 신호 변화를 정확하게 읽어낸다.
다만 연구실 성과를 넘어 진동과 먼지가 심하고 이송 속도가 빠르고 가파른 실제 양산 공장 환경에서도 동일한 정확도를 유지하는지 정밀 검증이 필요하다.
해당 기술은 전극 코팅면의 두께 오차와 불균일성에 집중하므로 분리막 손상이나 내부 이물질 삽입, 셀 조립 결함까지 한 번에 포착하기는 어렵다.
고속 이송 공정용 검사 장비 도입 시 발생하는 초기 설비 투자의 부담과 대용량 검사 데이터 처리 시스템 구축 비용 역시 양산 적용의 변수로 꼽힌다.
차세대 전고체 배터리 소재나 새로운 복합 전극 구조에도 응용할 수 있으나 소재별 특성에 맞춘 신호 해석 기준과 표준 데이터 구축이 선행되어야 한다.
초기 생산 라인에서 불량을 사전 차단해 수율을 높이면 배터리 팩 폐기 비용과 완성차의 보증·리콜 부담을 줄여 최종 차량 가격 안정화에 기여한다.
초정밀 검사 데이터가 슬러리 코팅 장비와 실시간 연동되면 생산 중 즉각적인 공정 보정이 가능한 스마트 팩토리 제어 체계 구축이 가능해진다.
제조사마다 다른 전극 화학 조성과 코팅 사양에 대응하여 정상 제품을 불량으로 잘못 판정하는 오검출률을 최소화하는 표준화 작업이 요구된다.
제조 경쟁력 강화와 향후 관전 포인트
완성차 업체 입장에서는 공급받는 배터리 셀의 전극 제조 이력을 세밀하게 추적함으로써 품질 문제 발생 시 원인 규명과 대응 범위를 대폭 줄일 수 있다.
연구 단계의 계측 기술이 양산 라인의 주력 장비로 안착하기 위해서는 속도 향상뿐만 아니라 장기적인 장비 가동 안정성과 유지보수 편의성이 입증되어야 한다.
향후 실제 롤투롤 연속 공정 현장에서 실시되는 반복 시험 결과와 오검출률 데이터가 공개될 때 기술 상용화 시점을 더욱 명확하게 가늠할 수 있다.
초고속 비파괴 검사 기술의 진전은 배터리 제조 수율을 극대화하고 전기차 품질 안정성을 확보하는 핵심 기술적 기반이 될 것으로 기대된다.
