2030년 100만톤···세계 1위 꿈꾸는 포스코퓨처엠 양극재 '심장'

세계 최대 규모의 광양 공장 방문···양극재 연 9만톤 생산

스마트 팩토리 구현···무인화 및 통합 관제 시스템 구축

소성로·자동화창고 등 소개···인근엔 NCA 전용공장까지

포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 전경. 사진=포스코퓨처엠 제공

"2030년 양극재를 100만톤 생산해 글로벌 1위로 도약하고 매출은 43조원, 영업이익은 3조4000억원을 달성하겠다"

포스코퓨처엠의 '2030년 비전'에는 광양 공장이 중심에 있다. 2022년 11월 준공된 이곳은 단일 규모로는 세계 최대의 양극재 생산공장으로 NCM(니켈·코발트·망간), NCA(니켈·코발트·알루미늄), NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄) 등이 생산되고 있다. 연간 양극재 생산 규모는 약 9만톤(t)으로 이는 60㎾h 전기차 배터리를 약 100만개 생산할 수 있는 규모다.

지난 22일 찾은 포스코퓨처엠 광양 공장은 스마트 팩토리로 구현된 장점을 한눈에 확인할 수 있었다. 에어샤워를 마치고 들어간 공장 내부에는 자동화 설비가 바쁘게 움직이고 있는 반면 근로자는 찾기 어려웠다. 현장 직원은 문제가 발생한 설비를 정비하는 정도였다.

광양 공장은 내화성 용기(Saggar) 교체부터 무인운반로봇(AGV)이 물류를 운반하고 물류 창고 자동화, 분석 샘플 이동 등 대부분 무인화로 운영되고 있다. 안전 위험도를 줄이고 이송에 따른 위험부담을 최소화하겠다는 취지다.

또 통합 관제 및 제조시스템(MES) 구축으로 조업 정보의 리얼타임 관리 및 통제력을 강화했다. MES를 구축하면서 조업 데이터를 실시간으로 자동 수집하고 고객 주문에 대한 진행현황 정보 관리 체계 등을 구축할 수 있었다. 이어 공장동 양압유지, 제습 에어 공급 등으로 사전에 이물질 유입을 방지하는 고품질 생산체제까지 구축해 놓았다.

포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 김대완 부공장장이 22일 공장 내 소성로에서 양극활물질 제조를 위한 고온 열처리 공정의 중요성과 원리를 설명하고 있다. 사진=포스코퓨처엠 제공

내부에 들어서자 가장 눈길을 끌었던 곳은 55ｍ 길이의 소성로였다. 소성로는 쉽게 말해 가마와 같은 열처리 시설로 양극재의 주요 원료에 열을 가해 섞는 역할을 한다. 투명한 보호창이 감싼 소성로 안에는 니켈, 리튬 등이 섞인 검정색 분말가루 모양의 양극재가 소성용기(도가니)에 담겨 컨베이어 벨트를 지나고 있었다. 소성로를 설명해준 김대완 부공장장은 "고객사가 원하는 입자 사이즈로 (양극재를) 만들어 낼 수 있다"고 말했다.

소성로에 이어 전구체와 리튬 등 양극재 완제품 등이 빼곡히 쌓인 자동화 창고를 찾았다. 약 1600평에 달하는 이곳은 양극재 원료가 20m 높이의 철제 선반에 층층이 쌓여있었다. 원료 한 포대당 무게는 500~750kg에 달하며 종류를 알아보기 위해 흰색과 초록색 등으로 색을 나눠 구분해 놓았다. 이곳에서 수용할 수 있는 용량만 약 1만2000톤에 달한다.

포스코퓨처엠 광양 양극재 공장 김대완 부공장장이 22일 공장 내 양극재 원료·제품을 저장하는 자동화창고에서 스마트팩토리 기술력을 설명하고 있다. 사진=포스코퓨처엠 제공

자동화 창고는 외부 물질에 취약한 양극재 특성상 폐쇄적으로 운영되고 있다. 사람의 발길이 쉽게 닿지는 않으나 품질 유지를 위해 시스템에 의해 습도와 온도가 철저히 관리되고 있다. 모든 원료는 컨베이어벨트가 자동으로 입·출고한다.

생산공장을 나와 이동한 품질분석실도 자동화로 운영되고 있었다. 총 이송라인만 1136m에 달하는 이곳은 3시간 단위로 실시간 품질 모니터링이 가능하다. 양극재 샘플을 초당 5m씩 이동시키는 캡슐 에어슈팅 기기가 설치돼 있기 때문이다. 이곳에선 하루 기준 많게는 500여 개의 샘플을 검사하고 있다.

한편 포스코퓨처엠은 2030 비전 달성을 위해 공장 인근에 하이니켈 NCA 양극재 전용 공장 건설에 나섰다. 이 공장의 생산능력은 연 5만2500톤 규모로 이는 전기차(60kWh) 58만여대 분의 배터리를 만들 수 있는 양이다. 올해 말과 내년 상반기에 포항과 광양에 전용 공장이 각각 준공되면 하이니켈 NCA 양극재만 연간 8만2500톤 생산할 수 있는 체제를 갖추게 된다.