[대구경북에도 이런 기업이 .20] 오성하이텍, 유도전류 활용한 전기차 배터리 내부 결함 진단장비 개발

연성일 오성하이텍 부사장이 전기차 배터리 내부 결함을 전류 분포로 측정하는 '유도전류 배터리 결함 진단장치'의 성능을 시연하고 있다.

전류를 투입해 전기차 배터리 내부 결함을 진단하는 장비를 특허·개발한 기업이 대구에 있다. 대구 혁신도시에 위치한 프리스타기업 <주>오성하이텍은 대구 벤처기업인 <주>정안시스템과 약 1년간의 공동 연구를 통해 파우치형 전기차 배터리 제조 과정에서 발생 가능한 내부균열·단선·용접불량 등을 정밀 측정할 수 있는 2세대 검사장비를 출시했다.

대구 비파괴검사 전문 벤처기업인
정안시스템과 공동 연구로 결실
배터리 생산라인서 실시간 진단
불량품 최소화하고 생산성 향상
와전류 방식의 검사 장치와 달리
센서-배터리 이격에도 측정 가능
공학적 디자인으로 현장적용성↑
연구원 등 지역 5개 기관·기업 협약
전기차배터리 '협업 생태계'도 구축

◆배터리 내부 결함 '유도전류'로 포착

4일 방문한 오성하이텍 기업부설연구소에선 최근 개발에 성공한 '유도전류 배터리 결함 진단장치'의 성능 시연이 한창이었다. 직원이 모니터에서 작업 시작 버튼을 클릭하자, 긴 막대 모양의 파우치형 전기차 배터리가 진단 장치 내부로 이송된 뒤 고정틀에 멈춰 섰다. 잠시 후 배터리 양끝 쪽에 위치한 센서가 파우치팩 좌우로 움직이며 내부 결함 상태를 확인했다.

측정값은 곡선 형태로 모니터에 입력됐고, 잠시 후 'PASS(합격)'를 알리는 녹색불이 켜졌다. 이 장치는 배터리 중심부에 유도 전류를 생성·투입하여 통전된 전류 값을 분석해 배터리 내부 결함을 찾아내는 '비파괴' 검사 장비다.

성능 시연을 진행한 연성일 오성하이텍 부사장은 "배터리 내부 전극의 단선, 균열, 용접 상태를 전류 분포 값을 통해 측정하기 때문에 기존의 배터리 제조 과정에서 쓰이는 CT, X-ray 또는 와전류 검사 장비보다 정밀도가 우수하다"며 "배터리 모양이나 형상과 상관없이 양산 라인에서 실시간 검사가 가능하도록 구성해 불량품 최소화는 물론 생산성 향상에도 상당 부분 기여할 수 있을 것"이라고 설명했다.

오세돈 대표

◆오성하이텍·정안시스템 '협업'

이번에 출시된 유도전류 배터리 결함 진단 장치는 대구 토종 기업인 오성하이텍의 장비 제작 능력과 정안시스템의 비파괴검사시스템 기술력이 더해져 만들어진 합작품이다.

오성하이텍은 고주파 유도 가열기, 의료기기 전원 장치 등을 필두로 제조 기술력을 인정받아 2020년 대구 프리스타기업에 선정된 지역 유망 기업이다.

정안시스템은 자동차 관련 비파괴검사시스템을 주력으로 현재 대기업과 협업 중인 지역 벤처기업이다.

두 기업은 2차전지산업 진출을 목표로 지난해부터 협업해 이 같은 신제품을 만들어냈다.

박정학 정안시스템 대표는 "오성은 진단 장치의 하드웨어를 만들고, 정안은 비파괴에 필요한 시스템을 공유해 기존에 없던 제품을 공동 특허·개발하게 됐다"면서 "2차전지 산업은 미래 먹거리로 주목받지만 진입 장벽이 높고 대기업을 주로 상대해야 하기 때문에 개별 중소기업만으론 요구 조건을 충족하기 어렵다고 판단해 협업을 결심했고 현재 만족스러운 결과를 얻었다"고 말했다.

오성하이텍 직원이 회사의 주력 제품인 고주파 유도가열기를 선보이고 있다.

◆배터리 제조사 전수검사 '겨냥'

이들이 개발한 유도전류 배터리 결함 진단 장치는 배터리 제조사들의 전수검사 시스템을 겨냥해 제작됐다.

현재 국내 전기차 기업들은 현대 코나일렉트릭과 GM 볼트 전기차의 리콜 사태 등을 통해 막대한 경제적 타격을 받고 있는 상황이다.

실제 최근 제너럴모터스(GM)는 LG전자에 쉐보레 볼트 전기차 리콜 비용으로 19억달러(약 2조2천734억원) 배상을 요구하기도 했다.

배터리 폭발에 대한 정확한 원인은 아직 구체적으로 밝혀지지 않았지만 업계에선 배터리 분리막 결함, 양·음극재 접힘, 크랙 등 크게 3가지 문제로 추정하고 있다. 해당 장치는 이중 양·음극재 접힘과 크랙 등을 진단하는데 용이하도록 설계됐다.

오세돈 오성하이텍 대표는 "유도전류를 통해 배터리 내부 상태를 측정하고 분석하기 때문에 미세한 크랙은 물론 양·음극재의 용접 상태 불량 등도 95% 이상 선별할 수 있다"며 "현재 배터리 제조사에서 운영 중인 CT방식은 육안 식별에 가까워 정확한 기준 마련이 어려운 반면 해당 제품은 분포 값을 분석해 가·불 판단은 물론 정확한 불량 위치까지 표시해주기 때문에 전수검사 과정에 유용하게 쓰일 것"이라고 설명했다.

또한 유도전류 배터리 결함 진단 장치는 기존 와전류 방식과 달리 센서와 측정물 간 상당한 이격 거리에서도 원활한 측정이 가능하도록 제작됐다.

특히 센서는 와전류 검사방식의 단점인 알루미늄 포장재의 미세주름과 절곡 부위의 균열 등도 한 번에 측정할 수 있도록 설계했다.

이외에도 습기, 먼지, 외부 마찰 등 외부환경에 강하게 설계돼 현장 적용성을 높인 것이 특징이다.

◆전기차용 배터리 분야 '협업 생태계' 구축

오성하이텍은 이와 함께 지역 배터리 산업 발전을 위한 교두보를 마련하기도 했다.

오는 10일 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학연구소, 경북자동차임베디드연구원(GIVET), 경북IT융합산업기술원, 씨아이에스<주>, 장안시스템 등 5개 기관 및 기업과 전기자동차용 배터리 분야 업무 교류를 위한 협약을 체결할 예정이다.

협약에 따라 이들 기관 및 기업들은 △차세대용 전기차 배터리 기술 개발 △배터리 제조 공정기술 개발 △배터리 결함 진단기술 개발 △배터리 및 진단장치 관련 소프트웨어 개발 △배터리 및 관련 기술에 대한 시험·평가 등을 상호 협력한다.

오성하이텍은 이번 협약을 바탕으로 지역 배터리 산업을 이끄는 핵심 기업으로 성장하겠다고 포부를 밝혔다.

오세돈 대표는 "지금은 유도 전류 측정값을 통해 배터리 내부 상태를 검사하는 단계에 와 있지만, 향후에는 배터리 불량 부위와 용접상태 등을 3D로 표현할 수 있도록 시스템을 고도화할 방침"이라며 "이번 협약을 계기로 국내 및 지역 배터리 산업이 한 단계 더 상장할 수 있도록 최선을 다하겠다"고 말했다.
글=오주석기자 farbrother@yeongnam.com
사진=손동욱기자 dingdong@yeongnam.com