국제에너지기구(IEA)의 전망에 따르면 2020년부터 2025년까지 전세계 전기차(EV)의 예상 생산량 목표를 달성하기 위해서는 EV 배터리 생산량 역시 3배 이상 확대되어야 한다.

현재 운영되고 있는 다수의 EV 배터리 생산공장이 운영되고 있으나 향후 수십 년간 EV에 필요한 수십억 와트의 에너지를 제공하려면 기존의 생산 기술을 대규모로 확장하는 것 이상이 필요하다.

속도, 유연성 및 처리량을 극대화하기 위해 생산 프로세스에 대한 새로운 사고방식이 어느 때보다 중요하며, 배터리 생산공장 구축을 위해 핵심적으로 고려해야 할 사항은 지능형 이송 시스템의 도입과 디지털 스레드 구축이다.

지능형 이송 시스템
증가하는 EV 수요를 충족하는 동시에 EV 배터리 기술의 변화를 수용하려면 유연성을 갖춘 고성능 장비가 필요하다.

기존의 이송 시스템과 같은 장비로는 생산속도를 맞출 수 없다. 이러한 시스템은 회전식 체인, 벨트 및 기어 박스와 같은 수백개의 세부적인 기계부품을 갖춘 모션제어 기술을 사용한다. 

결과적으로 시스템은 생산공장에서 요구되는 빠른 작동속도를 제공하지 못하며 유연성 또한 제한을 받는다.

나은 대안책으론 독립적인 카트 기술을 사용하는 모션제어 시스템의 도입이다. 기존 이송 시스템의 제약이 없는 이 시스템은 프로그래밍 가능한 독립적 무버를 사용해 빠르고 유연한 배터리 생산라인을 구축할 수 있도록 지원한다.

간단한 소프트웨어(SW) 프로파일을 사용해 제품을 변경할 수 있는 전환시간을 대폭 단축할 수 있으며, 이동하는 부품이 적어 다운타임 또한 줄일 수 있다.

장비의 기능은 개별 셀 분류에서 전체 배터리 모듈과 팩 조립에 이르기까지 다양하며 필요에 따라 테스트도 필요하다. 장비에는 고속에서 정확한 방향으로 정밀하게 부하를 배치하는 리니어 서보모터가 내장돼 있어, 운영자의 인터페이스에서 모드 전환을 손쉽게 진행할 수도 있다.

디지털 스레드
통찰력을 행동으로 바꾸고 기존에 고립되어 있던 비즈니스 기능을 연결함으로써 협업할 수 있는 능력을 향상시키는 지속적인 정보의 흐름, 이것이 ‘디지털 스레드’다.

가령, MES 소프트웨어를 사용하면 제어 및 비즈니스 시스템을 통합해 전사적으로 주문을 실행하고 추적할 수 있다. 또한 생산 데이터를 실행 가능한 정보로 전환하기 위해 필요한 추가적인 컨텍스트도 얻을 수 있다.

특정한 제조상의 문제를 해결하는 MES 애플리케이션을 사용해서 작은 규모로 시작할 수도 있다.

불량품 관리의 영역에서는 어떨까? MES 품질 애플리케이션을 사용하여 장비 또는 작업자의 프로세스가 규정 한계를 벗어날 때 추적, 식별 및 경고할 수 있다. 혹은 추적 애플리케이션을 사용하여 제조공정을 통해 배터리의 완전한 추적성을 확보하고 배터리의 안정성을 즉각 확인할 수도 있다.

결국 운영 전반에 걸쳐 하나의 버전을 제공하는 엔터프라이즈 MES 소프트웨어를 통해 애플리케이션을 확장할 수 있다.

다른 혁신을 통해 디지털 스레드 통찰력에 쉽게 액세스할 수 있다, 가령 ‘스마트 객체’는 디지털 스레드 전반에서 데이터의 OT 컨텍스트를 캡처하는 기능을 제어 자동화 계층에 구축한다.

컨텍스트 데이터는 구성 가능한 정보모델로 패키징된 다음, 업스트림 IT 애플리케이션에서 간편하게 사용할 수 있도록 가공되면서 더 높은 가치의 통찰력을 얻을 수 있는 이점이 있다.

글 : 존 마일스(John Miles) / 비즈니스 개발 매니저 / 로크웰오토메이션