송호준 에코프로 대표가 "중국은 한국 대비 배터리 관련 인력 배출이 30배 이상으로 융단폭격하듯 결과물을 내고 있다. 여기에 가장 좋은 설루션(해결책)이 인공지능(AI)"이라고 말했다.

송 대표는 11일 산업통상부가 포항 에코프로비엠 캠퍼스에서 개최한 제조업 인공지능전환(M.AX) 현장 언론 공개 행사에서 "이차전지 산업은 몇 명의 천재 엔지니어, 과학자가 이끄는 것이 아닌 우수한 여러 명이 모여서 시간을 투자해 여러 시행착오를 거쳐서 최적의 과정 찾아내는 산업"이라며 이같이 말했다.

송 대표는 "우리나라 한명 과학자 한 달 동안 할 일을 중국은 10명 이상이 며칠 내에 해내는 상황이어서 중국의 추격을 받았고 중국이 앞서게 됐다"며 "AI 통해서 많은 시행착오를 최소화하고 AI가 수십명 하는 일 대신하면 중국과의 경쟁에서 새 전기를 만들 수 있다고 보고 있다"고 설명했다.

2030년까지 양극재 업계 최초 제조 무인화 추진…보이지 않는 공정도 AI로 파악
이날 에코프로는 2030년 다크팩토리(인간 개입 없는 공장)를 구축해 양극재 업계 최초 제조 무인화를 달성하기 위한 노력을 소개했다.

에코프로는 산업부의 '배터리 전극 소재의 품질 예측 및 생산성 향상을 위한 AI 자율 제조 시스템 개발' 사업에 참여 중이다. 이 사업은 배터리 전극 소재 공정 내 AI 기반의 이상 분석·자율제어 시스템을 구축해 불량률을 낮추고 생산성을 높이기 위해 진행 중이다.

이를 위해 에코프로는 핵심 공정인 약 65m의 소성로 내부를 추론하는 AI 모델을 개발했다.

소성로 공정은 양극재 및 음극재 원료를 혼합한 뒤, 고온 열처리를 통해 결정 구조를 형성하는 과정이다. 이 단계는 배터리의 용량·수명·출력 등 주요 성능을 좌우하는 핵심 공정으로, 같은 재료라도 이 공정을 어떻게 하냐에 따라 좋은 배터리냐, 불량 배터리냐가 갈린다.

공정 관리를 위한 AI 개발을 위해서는 65m의 긴 소성로 내부의 구간별로 달라지는 산소 유량, 온도, 압력 등 품질에 영향을 미치는 데이터 확보가 필수적이다. 문제는 소성로 내부가 700~800℃의 고온 환경이기 때문에 데이터를 얻기 위한 대량의 센서 설치가 어렵다는 것이다.

에코프로는 한국전자통신연구원(ETRI)의 도움을 받아, 시뮬레이션과 소수의 센서 데이터, 공정 조건을 바탕으로 소성로 안의 온도·산소 분포를 실시간으로 그릴 수 있는 AI를 만들었다. 소성로 공정 내부를 AI로 비교적 정확하게 들여다볼 수 있게 되며 데이터를 품질 관리에 활용할 수 있게 된 것이다.

AI 전환 업무를 이끄는 송태현 에코프로 팀장은 "소재 산업에서 생산 조건을 정하고 최적화하는 것이 중요한데, 소성로 데이터만 보는 것이 아니라 시뮬레이션을 통해 (최적화 결과 등을) 예측할 수 있다면 좋은 제조 환경을 만들 수 있다"고 말했다.

또 소성로 외에도 핵심 원료인 리튬의 공정 투입 시스템에 대한 실시간 측정을 위한 분광측정기 설치 등 신규 계측 장비를 도입해 데이터의 질을 높였다.

송태현 에코프로 팀장은 "공정 관리뿐 아니라 품질 관리 측면에서도 AI를 도입했다. 품질 검사 중 6시간이 걸리는 것이 있다"며 "(검사 결과가 나온 시점에서는) 제조물이 후공정 단계로 이미 넘어가 있게 되는 리스크가 있었다"고 설명했다.

이어 "이 문제 해결을 위해 3만 개 이상 데이터 세트를 통해 품질 예측 AI를 만들었고 예측 정확도 99.62%를 달성했다"고 설명했다.

AI가 미리 품질을 예측해 주면, 실제 검사 결과를 기다리는 6시간 동안 같은 방식으로 생산된 물량을 무작정 후공정으로 흘려보내지 않아도 된다. 대량 불량이 발생할 경우 손실을 크게 줄일 수 있는 것이다.

에코프로는 여기서 더 나아가 불량이 감지되면 주요 품질 이상 원인을 추려낼 수 있는 AI를 개발 중이다. 이것이 개발되면 품질 분석·관리 시스템에 통합해 창고 원료 관리부터 공정, 검사까지 과정을 예측하거나 대응을 추천할 수 있는 모델을 운용할 수 있게 된다.


설비 점검은 자율주행 로봇이…구석구석 AI 도입해 경쟁력 강화
에코프로는 AI 도입을 통한 생산성 증대뿐 아니라 설비 관리 영역에서도 로봇을 활용해 나가고 있다.

이차전지 소재 공정은 고온 환경에서 니켈·코발트 등 중금속과 각종 유기 용제를 사용하는 경우가 많다. 특히 가공 중 가루 형태로 원료를 분쇄해 다루는 과정이 많아 분진 형태로 작업자에게 유해 물질이 노출될 우려가 있다. 또 이런 분진은 화재의 원인이 되기도 한다.

이를 위해 작업 환경을 상시 모니터링하고, 공정 사이의 원료 이동 과정에서도 설비 밀폐를 유지해 유해 물질이 새어 나오지 않는 것이 중요해 일상적으로 반복적인 점검이 이뤄진다.

송 팀장은 "저희 판단에는 설비 점검의 70%는 로봇이 할 수 있다고 판단하고 음향 센서, 열화상 카메라, 고성능 카메라 등을 넣은 자율주행 로봇(AMR)을 만들었다"며 "이 로봇은 배관 등에서 나는 소리를 듣고 불량이라고 판단하면 카메라로 의심 부분을 찍어 전송하고, 음향 측정이 불가능하면 열화상 카메라 등을 확인한다"고 설명했다.

에코프로는 이처럼 AI 기술을 다방면으로 활용해 나가며 점차 자동화율을 높여 2030년에는 휴머노이드 기반의 완전 자동화를 달성할 계획이다.

송 팀장은 "현재는 산업부 과제를 통해 생산성을 50%로 높이겠다는 목표를 가지고 있지만, 향후 사무 업무 부하를 50%를 줄이고 휴머노이드 도입을 통한 투입·포장 공정에도 자동화를 도입할 것"이라며 "혼자 힘으로는 어렵기 때문에 국가 AI 사업, 외부 전문가 협업을 활용하고, 자체적으로도 1500억 원 이상을 집중적으로 투자할 계획"이라고 밝혔다.

송 대표는 "중국도 AI에서 앞서나가고 있지만 우리가 빨리하겠다는 목표로 도입하고 있다"며 "이런 인공지능 전환에 대해 기업뿐만 아니라 정부에서도 함께 노력해서 국가 전체 이차전지 사업 경쟁력 끌어올리는 게 중요하다고 본다"고 강조했다.

seungjun241@news1.kr