배터리 노칭공정의 진화 / 레이저와 PRESS금형, 무엇이 대세가 될까?

배터리 산업은 전기차 시장의 성장과 함께 기술 혁신이 빠르게 진행되고 있는 분야입니다.

 

그중에서도 배터리 셀 제조 과정의 핵심인 노칭 공정은 소재 절단 기술의 진화와 밀접한 연관이 있습니다.

 

현재까지는 금형(PRESS) 방식이 주류를 이루고 있지만, 레이저 절단 기술이 점차 주목받으며 시장 판도가 서서히 변화하고 있습니다.

 

이번 글에서는 노칭 공정의 두 가지 방식(금형 vs 레이저)을 비교하고, 삼성SDI, LG에너지솔루션, SK온 등 국내 주요 배터리 업체들의 기술 도입 동향과 관련 기업 및 전망에 대해 살펴보겠습니다.

 

 

노칭 공정이란 무엇인가?

배터리 셀의 탭은 전기 에너지를 외부로 전달하는 브릿지와 같은 역할을 합니다.

 

이 탭을 만들기 위해서는 양극재와 음극재 시트를 원하는 모양으로 절단하는 과정이 필요한데, 이 공정을 노칭(Notching)이라고 부릅니다.

 

노칭에는 크게 두 가지 방식이 있습니다.

1. 금형 PRESS 방식
   • 금속 금형을 이용해 정해진 모양대로 눌러 절단
   • 높은 속도와 안정성
   • 초기 금형 제작 비용이 크고, 마모 시 유지보수 필요
2. 레이저 절단 방식
   • 고출력 레이저 빔으로 소재를 비접촉 상태로 정밀 절단
   • 깔끔한 커팅면, 미세 패턴 구현 가능
   • 소재에 따라 화재 또는 열 변형 위험 존재

이처럼 양 방식은 각각 장단점을 갖고 있어 소재 특성과 생산 환경에 따라 선택됩니다.

 

그런데 최근에는 레이저 절단의 효율성과 유연성이 부각되며 점차 시장을 잠식해가는 추세입니다.

 

노칭공정 소개 (출처: LG에너지솔루션)

 

국내 배터리 3사의 절단 방식 도입 현황

삼성SDI: 4세대에 레이저, 5세대에 다시 금형으로

삼성SDI는 이전 4세대(젠4) 원통형 배터리에서 레이저 노칭을 적용한 바 있습니다.

 

하지만 최근 5세대(P5) 배터리에서는 스태킹(Stacking) 방식을 채택하며 금형 PRESS 방식으로 회귀했습니다.

노칭과 스태킹 공정을 인라인 시스템으로 구축해 자동화 효율을 높였고, 이 과정은 필에너지라는 협력사가 맡고 있습니다.

LG에너지솔루션: 음극은 레이저, 양극은 아직 금형

LG에너지솔루션은 음극재 노칭에 레이저 절단 기술을 적용하고 있으며, 이 공정은 디이엔티(DENT)라는 기업이 장비를 공급합니다.

 

반면 양극재는 소재 특성상 레이저 절단 시 화재 위험이 존재해 아직 금형 PRESS 방식을 유지하고 있습니다.

 

그러나 디이엔티가 최근 양극재 레이저 노칭도 가능하게 하는 기술을 확보했다는 소식이 전해지면서, 변화 가능성이 커지고 있습니다.

SK온: 여전히 금형 PRESS 방식 중심

SK온은 현재까지 금형 PRESS 방식을 중심으로 노칭 공정을 운영하고 있습니다.

 

이 공정에 필요한 장비는 주로 우원기술이 공급하고 있으며, 레이저 절단 도입은 아직 검토 단계로 알려져 있습니다.

 

배터리 조립공정 종류 (출처: 삼성SDI)

 

레이저 기술의 확산, 가능성과 한계

레이저 기술은 절단(Cutting)과 접합(Welding) 양쪽 모두에 사용됩니다.

 

예컨대 디스플레이 절단, 반도체 웨이퍼 절단, 배터리 탭 접합(Tap Welding) 등에서도 사용되며, 비접촉 방식이라 소재 손상이 적고 미세 가공이 가능하다는 장점이 있습니다.

 

하지만 레이저 절단이 모든 배터리 소재에 적합한 것은 아닙니다.

 

특히 양극재는 에너지 밀도가 높고, 금속 산화물 특성상 열에 민감하여 레이저 절단 시 발화나 산화 위험이 있습니다.

이러한 점이 현재까지 기술 상용화를 늦추고 있는 요소 중 하나입니다.

 

그럼에도 불구하고 배터리의 고용량화, 고출력화, 다양한 폼팩터 대응 등을 위해 정밀성과 유연성이 높은 레이저 기술의 도입은 불가피해 보입니다.

 

글로벌 및 국내 레이저 기술 선도 업체는?

글로벌 기준으로는 다음 세 곳이 레이저 기술의 선도 기업으로 손꼽힙니다.

• 코히어런트(Coherent, 미국)
• 트럼프(Trumpf, 독일)
• IPG 포토닉스(IPG Photonics, 미국)

이들은 스마트폰 배터리, 웨어러블, 태블릿 등 소형 배터리 중심 시장에서 식각 및 절단 기술을 고도화해오고 있습니다.

 

국내에서는 디이엔티(DNT)와 필에너지가 주요 장비 공급업체로, 이미 삼성SDI와 LG에너지솔루션에 공급 실적을 확보하고 있으며, 기술 진보에 따라 점차 입지를 넓혀갈 것으로 보입니다.

 

향후 전망: 배터리 절단 기술의 미래는?

향후 배터리 제조는 더욱 다층화되고 고집적화될 전망입니다.

 

이에 따라 소재 절단의 정밀도, 유연성, 생산 효율성이 중요해지며, 자연스럽게 레이저 절단 방식이 점차 표준화될 것으로 보입니다.

• 배터리 셀 고용량화 → 탭 수 증가 → 고정밀 절단 수요 증가
• 다양한 셀 구조 → 다품종 소량 생산 → 금형보다 레이저 유리
• 소재 진보 → 레이저로도 양극재 절단 가능해질 가능성

이런 흐름 속에서 디이엔티와 같은 기술 선도형 중소기업, 그리고 레이저 장비 내재화를 고려 중인 대형 배터리 기업들의 전략을 눈여겨볼 필요가 있습니다.

 

결론

2차전지 투자를 고려하는 투자자라면 기술적 트렌드 변화에 주목할 필요가 있습니다.

 

금형 방식은 여전히 안정적이지만, 레이저 절단 기술은 향후 배터리 산업 고도화의 핵심 축이 될 가능성이 높습니다.

 

국내 배터리 3사는 아직 전면적인 레이저 전환에 이르진 않았지만, 디이엔티, 필에너지, 그리고 글로벌 장비 기업들의 기술 진보에 따라 기술 교체 주기가 도래할 것입니다.

 

장기적인 관점에서 이들의 기술 상용화, 고객사 확대, 글로벌 진출 등을 지속적으로 살펴보는 것이 중요하겠습니다.

 

디일렉 기사를 참고해서 작성하였습니다. 하단 링크를 참고하세요!!

 

 

 

 

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