접착제나 열전도 재료의 2액형(2C) 도포는 특히 고성능 전기차 배터리 제조에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 온도에 민감한 셀은 열을 가해 경화시키는 공정에 노출될 수 없기 때문에 대부분의 조립 공정에서 2C 재료가 사용됩니다. 한편 배터리 설계는 빠른 속도로 변화하고 있어 재료와 공정 역시 끊임없이 진화하고 있습니다. 이러한 2C 애플리케이션을 설계하고 구현하는 과정에서 직면하는 주요 과제와 성공 요인은 무엇일까요?
다양한 프로세스 - 다양한 과제
2C 애플리케이션에서는 재료가 혼합, 도포되는 순간 화학 반응을 통해 경화가 이루어집니다. 즉, 두 가지 다른 성분의 재료를 정확하게 이동, 정량 토출, 혼합 및 도포해야 하며, 이는 재료의 팟라이프와 품질을 충족하기 위해 필수적입니다. 점도, 혼합 비율 및 도포 유량은 애플리케이션에 따라 크게 달라집니다. 배터리 셀 접착과 같이 특정 비율로 믹싱 후 소량 도포가 필요한 경우도 있고, 갭필러나 방화 재료 도포와 같이 대량 도포가 필요한 경우도 있습니다. 여기에 마모성 또는 부식성이 강한 소재는 재료 펌프부터 노즐까지 장비 전체에 높은 부담을 주기 때문에 더욱 견고하고 신뢰성 있는 시스템이 필요합니다.
배터리 어셈블리에서의 일반적인 2C 공정
- 셀 본딩
- 쿨링 리본 본딩
- 배터리 모듈 본딩
- 열 전도성 재료 도포
- 방화 재료 코팅
- 배터리 커버 실링
디스펜싱 장비 구성 - 핵심은 '유연성'
디스펜싱 시스템에는 정해진 표준이 없습니다. 각 공정의 특성에 맞는 최적의 구성을 선택해야 하며, 이를 가능하게 하는 유연성은 무엇보다 중요합니다. 장비를 선택할 때는 다음 사항들을 유심히 살펴보아야 합니다.
- 애플리케이터(도포기) 기술: 혼합 비율은 재료에 따라 1:1에서 최대 100:1까지 다양합니다. 다양한 인젝션 방식 중 선택할 수 있어야 합니다. 예를 들어 비슷한 혼합 비율에는 병렬 인젝션, 불균일한 혼합 비율에는 중앙 인젝션 방식과 같이 서로 다른 믹싱 밸브가 필요할 수 있습니다.
- 미터링 장비: 소량 도포부터 대량 도포까지 모두 대응할 수 있도록 넓은 유량 범위를 지원하는 고정밀 정량 토출 장치가 필요합니다. 특히 두 개의 미터링 유닛으로 재료의 유량을 각각 조절할 수 있어야 점도가 다르더라도 정확한 재료 공급과 안정적인 혼합 품질을 보장할 수 있습니다.
- 재료 공급: 다양한 배럴 크기 및 재료 특성(연마성, 부식성, 필러 등)을 위한 광범위한 펌프 포트폴리오는 2C 재료의 안정적인 공급을 보장하기 위해 중요합니다.
믹서 교체 - 잠재적인 리스크 요인
두 재료가 믹싱 밸브에서 접촉하는 순간 화학 반응이 시작됩니다. 이때 사용되는 스태틱 믹서는 소모품이며, 재료가 내부에서 경화되므로 정기적으로 교체해야 합니다. 그러나 믹서를 교체하는 과정은 생산을 중단시킬 뿐만 아니라 품질 저하와 같은 오류가 발생할 수 있는 중요한 지점입니다. 믹서에는 공차가 있으며 올바르게 장착되지 않으면 애플리케이션 품질에도 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 별도의 툴 없이 간편하게 믹서를 교체할 수 있고, 공차를 자동으로 보정할 수 있는 장비는 생산 효율과 품질은 물론 작업자 편의성까지 모두 향상시킵니다.
소프트웨어 - 공정 및 품질 관리
정밀한 고성능 하드웨어만으로는 충분하지 않습니다. 애플리케이션 품질을 좌우하는 진짜 핵심은 경화(curing) 프로세스의 제어입니다.이를 위해서는 고도화된 전용 2C 소프트웨어 기능이 반드시 필요하며, 품질 보장과 원활한 생산 공정을 가능하게 합니다. 예를 들어, 다음과 같은 기능을 통해 품질과 효율성을 확보할 수 있습니다:
- 소프트웨어는 생산 중단 시 장비 내부의 잔여 재료를 자동으로 퍼지하도록 제어합니다. 이를 통해 시스템 내부에서 재료가 원치 않게 경화되는 것을 방지할 수 있습니다.
- 접착제를 도포할 때 재료마다 점도가 다르더라도 정확한 혼합 비율을 유지할 수 있도록 소프트웨어로 개별 프리프레셔(예압)를 설정 및 조정할 수 있습니다. 프리프레셔가 올바르게 설정되지 않으면 비드 시작 부분에서 연화 구간(경화 지연 또는 미경화) 또는 경화 구간(과도한 경화)이 발생하여 품질에 악영향을 줄 수 있습니다.
- 소프트웨어는 프로세스 모니터링을 지원합니다. 가장 작은 공정 편차도 즉시 감지하여 품질을 확보하고, 재료 낭비와 불량을 줄일 수 있습니다. 또한 미터링 유닛 및 애플리케이터의 밸브 모니터링과 같은 기능은 안정적인 생산을 지원하는 강력한 도구입니다.
우리의 역량 - 최고를 위한 파트너십
2C 애플리케이션은 접합 및 디스펜싱 기술 분야에서 가장 높은 수준의 요구사항을 가진 공정 중하나입니다. 따라서 풍부한 전문성과 경험이 필수적입니다. 아트라스콥코의 글로벌 이노베이션 센터에서는 당사의 접합 기술 전문가들이 자동차, 배터리 제조사 및 재료 공급업체들과 함께 협력합니다. 실제 자동차 또는 배터리 부품을 기반으로 실제 생산 조건에서 혼합 비율과 도포 패턴을 테스트하며 최적의 접합 프로세스를 설계합니다. 이를 통해 고객이 새로운 제품 생산을 시작할 때 원활한 런칭이 가능합니다. 이렇게 아트라스콥코는 새로운 공정을 철저히 검증하고, 혁신을 가속화하며, 고객과 파트터가 경쟁 우위를 확보할 수 있도록 지원합니다.
