메르의 팜
일론 머스크, "수율 못 잡으면 4680 배터리 접겠다!" 최후통첩?
메르
2024.07.22
일론 머스크가 내부 배터리팀에 인내심을 잃어가고 있다는 이야기가 기사화되었다.
https://www.hankyung.com/article/202407196000i
"LG배터리보다 싸게 못 만들면 짐 싸라" 머스크 최후통첩? [백수전의 '테슬람이 간다']
머스크가 사내 배터리팀에게
“연내 LG에너지솔루션보다 생산 비용을 낮추지 못하면 4680 배터리 사업을 접겠다."라는 최후통첩을 했다는 것이 기사의 핵심이다.
테슬라 차량에 탑재되는 원통형 배터리. 1865는 초창기 배터리, 2170은 현재 모델S·X·3·Y에 들어가며 4680은 사이버 트럭에 장착된다. /파나소닉
국내신문사의 자체 기사는 아니고, 자동차 전문매체 오토에볼루션과 로이터에서 나온 기사를 종합해서 쓴듯하다.
오토에볼루션은 “테슬라는 최근 대규모 정리해고까지 단행하며 비용 절감에 사활을 걸었는데 올해 연말까지 원하는 만큼 효과를 내지 못하면 4680 생산을 중단하고 외부 업체에 전적으로 공급을 맡길 수 있다”라고 기사를 냈다.
로이터도 테슬라가 ‘건식 코팅’ 기술을 활용해 4680 배터리 제조 속도를 늘리고자 했으나 여의치 않았다.라는 기사를 낸적이 있다.
로이터에 의하면, "테슬라는 연간 2만4천대 가량의 사이버트럭에 탑재할 배터리셀을 자체 생산하는 것이 목표인데, 수율이 20%대라서 실제 생산량이 목표에 크게 미달하고 있다"라고 한다.
일론 머스크는 자신감을 보이고 있다.
2024년 6월14일, 미국 본사에서 열린 주총에서 한 주주가 '4680 배터리를 소개한지 4년이 지났다. 배터리를 더 저렴하게 만들기 위 테슬라의 계획은 무엇인가'라는질문을 했다.
일론 머스크는 "올해 연말까지 어떤 공급업체보다 훨씬 싼 비용에 배터리를 생산하는 것을 달성할 수 있을 것으로 예상한다"고 답변한 것이다.
https://www.asiae.co.kr/article/2024062617012174580
[보죠, 배터리]머스크의 4680 자신감…"연내 어떤곳보다 저렴하게 생산" - 아시아경제
일론 머스크 테슬라 CEO(최고경영)의 4680(지름46㎜·높이80㎜) 배터리 양산·가격 경쟁력에 자신감을 보였다. 생산원가 비중이 높은 양극재, 리튬 정제 공장까지...
연말까지 얼마 남지 않았으니, 곧 누구의 말이 맞는지 알게될듯하다.
현재 논란의 핵심을 알려면, 건식 전극(Dry Electrode) 공정을 알 필요가 있다.
테슬라는 2019년, 맥스웰테크놀러지를 인수해서 건식 전극(Dry Electrode) 공정 기술을 확보했다.
배터리 제조에는 기본적으로 습식 전극(Wet Electrode) 공정을 쓴다.
건식과 습식은 코팅을 입히는 방식에서 차이를 말한다.
습식 공정은 코팅액을 동박이나 알루미늄박에 바른 후 말리는 것이고, 건식은 가스나 전자빔 등을 쏴서 코팅소재를 입히는 것이다.
습식공정은 양극과 음극에 액체 용매를 투입해서 200도 이상 고온에서 건조하기 때문에 전력과 제조비용이 많이 든다.
반면에 건식 공정은 액체 용매를 사용하지 않아서 생산 비용을 대폭 낮출 수 있다.
건식의 전력 소비량이 습식의 30% 수준이고, 제조비용도 17~30% 낮다.
일론 머스크가 과거 배터리데이 때 반값 배터리를 만들겠다고 발표한 자신감 중의 하나가 건식 공정이었다.
주총에서의 답변도 연말까지 건식공정의 수율을 잡겠다는 말을 한 것이다.
문제는 수율이다.
습식 공정은 표준화된 기술이 어느정도 세팅되어 있다.
반면에 건식 공정은 기술 자체가 어렵고, 처음 도입하는 것이라 수율을 잡는게 쉽지않은 상황이다.
테슬라의 4680 배터리 생산 라인. /테슬라
현재 테슬라는 4680 배터리의 음극에만 건식 전극을 도입하고, 양극은 습식을 사용하고 있다.
완전한 건식 전극을 적용하지 못하고 있는 것이다.
테슬라는 4680 배터리 발표 후 4년이 지났다.
하지만 아직도 수율을 잡지 못하니 일단 조직을 갈아엎었다.
2024년 4월, 배터리 소재사업부 직원 절반을 해고하고, 4680 사업부 직원 20% 이상을 해고해서 800명만 남았다는 기사가 나왔다.
배터리 데이때 일론 머스크의 좌측에서 4680을 설명하던 바글리노 수석 부사장도 책임을 지고 물러났다.
2020년 테슬라 '배터리 데이' 행사에서 4680 배터리를 발표하고 있는 드루 바글리노 전 수석 부사장(왼쪽)과 일론 머스크 CEO. /테슬라
2024년 7월 4일, LG엔솔의 김제영 CTO는 블룸버그와 인터뷰에서 2024년 4분기에 건식 코팅 공정을 위한 테스트 생산 라인을 완공하고, 2028년 본격적으로 양산하겠다고 했다.
2024년 8월에는 충북 오창공장에서 습식공정으로 만든 4680 배터리를 전량 테슬라에 납품할 예정이기도 하다.
한국 배터리회사가 습식 양산에 돌입하고, 건식도 연내 테스트 라인을 완공한다고 하니 마음이 급해진듯하다.
LG에너지솔루션의 충북 오창 공장 전경. 이 회사는 오는 8월 4680 배터리를 양산할 계획이다. /한경DB
2023년 6월, 이차전지에 대해서 아주 긴 글을 업데이트 한 적이 있다.
https://blog.naver.com/ranto28/223127011547?trackingCode=blog_bloghome_searchlist
이차 전지 이야기는 작년 3월부터 분기 단위로 꾸준하게 업데이트하고 있습니다. 처음 읽는 분들을 위한 기...
72번부터가 공정에 대한 설명인데, 97번 이하를 읽어보면 2023년부터 테슬라 건식 공정의 어려움을 이야기하고 있다.
72. 이차전지를 만드는 공정을 보면 신제품 공정을 세팅하는 것의 어려움을 알 수 있음.
73. 이차전지는 고려청자를 만드는 과정과 비슷하고, 이중 유약을 만들고 이것을 발라서 말리는 과정이 중요함.
74. 이 공정이 코팅 공정임.
75. 코팅은 동박(동으로 만든 필름)이나 알루미늄 박(알루미늄 필름) 위에 양극재나 음극재를 얇게 여러 겹으로 바르는 것을 말함.
76 코팅이 된 동박을 두루마리 화장지같이 감으면 원통형 배터리가 되고, 차곡차곡 쌓으면 각형배터리가 되는식임.
77. 바르는 용액을 제조하고, 이것을 동박에 바른 후, 말리는 과정이 코팅이라 말은 쉬워 보임.
78. 코팅용액은 코팅에 남게 되는 고형분과 코팅이 고르게 잘 되게 하는 역할을 한 후 증발해서 사라지는 용제로 나누어짐.
79. 코팅용액의 고형분 제조가 가장 어렵고, 노하우가 필요한 영역임.
80. 고형분은 들어가는 비중 순으로 고분자,모노머,기능성분,분말,개선제,첨가제,개시제,표면처리제가 들어감.
81. 하나하나 알 필요까지는 없지만, 코팅용액 제조가 어렵다는 것은 이 고형분들을 비빔밥 만들듯이 한꺼번에 섞는 게 아닌 것임.
82. 분말에 액체인 모노머와 표면처리제를 넣어서 믹서로 갈고, 다른 공정에서는 고분자에 액체인 모노머와 기능 성분을 넣어 혼합을 한 뒤, 개선제와 첨가제를 넣은 다음, 개시제 용액을 넣어서 이것을 굳히는 작업으로 돌아감.
83. 순서가 중요하고, 넣는 비중, 넣는 시간, 넣은 순간의 온도, 습도, 분말을 믹서 하는 속도 등 거의 모든 부분에서 변수가 발생함.
84. 똑같은 사람이 똑같은 회사에서 만든 장비를 가지고 가서 설치를 해도 똑같은 결과가 안 나오는 게 코팅 공정임.
85. 코팅용액이 만들어지면, 이것을 동박(또는 알루미늄 박)에 바르는 공정이 진행됨.
86. 코팅용액을 사인펜 같은 장비에 집어넣고, 사인펜에 동박을 롤러로 지나가게 해서 코팅용액을 바르게 됨.
87. 스프레이로 뿌리거나, 코팅용액에 동박을 담그는 방식 등도 있지만, 균질하게 코팅이 잘 되는 사인펜 방식이 주류임.
88. 코팅 공정의 마지막은 코팅된 동박을 단단하게 굳히는 공정임.
89. 코팅용액이 발라진 동박 표면은 고형분 등이 액체 형태로 발라져 있는데, 열이 나 빛(UV)을 가하고, 개시제를 넣게 되면 반응이 시작되며 액체가 겔 형태로 바뀌고, 완전히 굳으면 코팅액과 동박은 하나의 고체가 됨.
90. 공정을 볼 때는 열로 굳히는 방법(열 경화)인지 UV 방식인지 확인할 필요가 있음.
91. 열 경화는 크고 비싼 장비를 써서 자동차용 배터리 등 제대로 성능이 나오는 공정이고, UV(빛)로 굳히는 것은 저 성능에 가격이 싼 완구용 배터리를 만드는 공정임.
92. UV 장비를 가져다 놓고, 자동차용 배터리를 만들겠다면 의심을 가져야 하는 포인트로, 컨콜 등에서 이 점을 물어볼 필요가 있음.
93. 코팅 폭과 속도도 중요함.
94. 8.5cm 폭에 분당에 40미터를 가는 공정부터, 50cm폭에 분당 150미터를 가는 공정까지 범위가 넓음.
95. 폭이 넓고 속도가 빠르면 그만큼 동일한 공정에서 많은 제품이 나오며, 가격 경쟁력을 가져갈 수 있음.
96.물론, 폭이 넓고 속도가 빠를수록 장비 가격이 높아지고, 정교한 기술이 필요함.
97. 코팅을 입히는 방식은 코팅액을 동박이나 알루미늄박에 바른 후 말리는 습식공정 방식과 코팅 소재에 가스나 전자빔 등을 쏴서 입히는 건식 공정으로 나누어짐.
98. 대부분 습식공정이지만, 테슬라가 건식 공정을 자체 공장에서 시도 중인데, 아직은 수율을 못 잡고 고생하고 있음.
99. LG엔솔도 EU에 이차전지 공장을 지으면서 수율 잡는데 고생을 함.
100. 똑같은 장비를 넣어도 수율이 안 잡혀 한국에서 수율 잡는 장인들이 대거 출장을 가서 몇 개월씩 고생을 하기도 함.
101. 공정에 들어가는 물부터, 습한 날씨까지 모든게 변수라, 장비를 설치하고, 매뉴얼대로 만들어도 같은 결과가 안 나오는 게 코팅 공정임.
102. 코팅 공정을 포함해서, 용액을 섞어서 코팅하고 말려서 굳히는 전체 공정을 전극 공정이라고 함.
103. 전극 공정 다음은 조립공정임.
104. 코팅된 필름을 돌돌 말거나, 차곡차곡 쌓은 다음 탭이라는 꼭지를 붙이고, 원통이나 사각, 봉지형 캔에 필름을 넣은 뒤, 전해질을 주입하고 캔 뚜껑을 닫는 공정임.
105. 조립이 끝나면, 충방전을 하고, 품질검사를 해서 출고를 하는 활성화 공정이 마지막 단계가 됨.
106. 과정이 복잡하다 보니, 시제품 몇 개를 연구실에서 만들 수는 있을지 몰라도, 배터리의 수율 잡고 양산을 하는 것은 다른 차원임.
109. 전문가 한두 명에 직원 몇 명 고용해서 결과를 내기 힘들다는 말이기도 함.
110. 일본 파나소닉은 18650을 21700으로 바꾸는 과정에서 수율을 잡지 못해 회사가 망할 뻔하기도 함.
111. 파나소닉이 21700 배터리를 개발해서 수율을 80% 이상까지 높이는데 2년 이상이 걸렸고, 수조원의 비용이 들어갔었음.
112. 수율이 16%라는 것은 84%가 불량품이라는 말임.
113. 불량품은 재활용업체에 넘겨서 원료를 일부 회수할 수 있지만, 매도 가격이 낮아서 실질적으로 거의 손실이라고 보면 됨.
114. 수율이 낮으면 낮을수록 불량품이 매출원가에 포함되어 수익이 나기 힘든 상태가 되는 것임.
115. 테슬라가 자체 공장을 만드는 부분에 의문을 가지는 것도, 수율을 잡는 게 성공할까 하는 점에 핵심이 있는 것임.
116. 테슬라 자체 공장은 아직 4680 수율을 잡지 못하고 있음.
117. 건식 공정으로 코팅을 하는 공정뿐만 아니라, 탭 리스의 용접 이슈도 해결을 못하고 있는 상황임.
118. LG엔솔과 삼성SDI 등에서 기술자들을 스카우트해갔지만, 전체 공정을 다 커버할 수 있는 장인을 확보하지 못해, 군데군데 빈틈이 있는 것으로 알려지고 있음.
119. 2021년 말에 이미 테슬라가 수율 80%에 올랐다는 이런 과장된 기사들을 조심해야 하는 이유임.
https://www.theguru.co.kr/news/article.html?no=24957
[여의옥] 테슬라, 4680 배터리셀 수율 80% 달성…대량 양산 임박
한줄 코멘트. 혁신적인 제품을 개발하는 것과 이것을 높은 수율로 돈이 되게 양산하는 것은 다른 이야기임. 일론 머스크는 건식공정 수율을 잡아보겠다지만, 4년째 실패하고 있어서, 성공여부를 지켜봐야 함. 테슬라는 배터리회사가 아님. 적정한 가격에 배터리 공급이 가능하다면 직영을 고집할 이유가 없다고 봄. 한국 배터리 3사의 눈에 보이지 않는 경쟁력이 장인급 기술자들을 보유한 것 일지도 모름.