일본산업뉴스요약

FDK, 전고체 배터리에서 선수
샘플 출하, 20년에 사업화 / AI로 원가 절감

후지쓰 산하의 전자부품업체인 FDK는 차세대 배터리의 핵심인 ‘전고체 배터리’의 사업화를 서두르고 있다. 손가락 끝에 올릴 수 있는 소형의 칩 모양 배터리를 샘플 출하하기 시작하였다. 2020년 이후의 본격 전개를 위해 전문적인 조직을 발족하였다. 높은 안전성을 살려 웨어러블 단말 등 폭넓은 용도를 전망하고 있다. 생산 라인에 인공지능(AI)을 채용하여 비용 경쟁력을 높인다.

FDK가 개발한 전고체 배터리의 크기는 길이 4mm, 높이와 폭이 2mm다. 전자부품처럼 장치에 내장한다. 이번 샘플과 함께 4월에는 배터리 용량을 늘린 시작(試作) 타입도 공급한다. 무라타제작소나 다이요유덴(太陽誘電) 등 라이벌 기업을 제치고 수주 획득을 선점하기 위해 고객에게 직접 사용해 보도록 하여 성능을 향상시킨다.

20년부터의 사업화를 위해 ‘전고체 배터리 사업추진준비실’을 18년 11월에 발족하였다. 전고체 배터리와 관련된 기획, 개발, 필드엔지니어링 등을 일괄 관리한다. 장기적인 조달이나 출하 등 공급망도 포함한 전략적인 투자 계획을 입안한다.

FDK는 18년부터 각종 배터리, 전자부품의 제조에 후지쓰의 AI ‘진라이(Zinrai)’를 활용하고 있다. 생산성 향상, 성인화(省人化)를 위한 생산 프로세스를 재검토한다. 이르면 연내에 일부 공정에 채용할 계획이다. 기존 라인에 국한하지 않고 전고체 배터리로도 노하우를 확대한다. 사업을 시작할 때 성능과 비용 면에서도 우위에 서기 위한 태세를 정비한다.

예를 들면, 현재 배터리의 외관 검사는 제품 사진에서 결함 등을 감지하여 최종적으로 작업 담당자가 검사한다. 이 결과를 AI에게 교사 데이터로서 학습시킨 후에 검사 정밀도를 높인다. 리드타임을 단축할 수 있고, 생산성 개선과 원가 저감 효과를 전망한다. 설비 오류를 예지하는데 응용할 수 있으며 진동 데이터를 통해 이상을 조기에 발견할 수 있다.

FDK의 전고체 배터리는 재료에 가연물을 사용하지 않아 안전성이 높다. 우선 신체에 장착하는 웨어러블 기기의 배터리, 반도체 제품의 백업 전원으로서의 채용을 전망하고 있다. 전극과 전해질을 겹친 구조를 하고 있다. 전자부품 ‘파워 인덕터’의 적층 기술을 응용하고 있다.

전고체 배터리는 가전용 용도는 물론 ‘IoT(사물인터넷)’기기, 차량탑재 기기, 인프라 등에서 채용이 확대될 것으로 보고 있다. 2차 배터리로서 교환이 필요 없고 고온이나 진공 환경에서도 사용할 수 있다. 전고체 배터리는 높은 기술력이 요구된다. 전자부품업체를 중심으로 개발 경쟁이 격해지고 있다.

-- 반전 공세를 위한 그룹 연대 --
FDK는 ‘전고체 배터리’를 반전 공세를 위한 기폭제로 삼고 있다. FDK는 건전지, 가전 및 산업용 축전지, 전자부품이 주력이다. 사업 규모를 키우지 못해 비용을 흡수할 수 없는 구조였다. 2016년에는 전자부품 사업의 매출이 대폭 감소하였고 재료 비용은 증가하여 31억엔의 최종 적자에 빠졌다.

오하시(大橋) 사장은 “최근 3년은 인내의 시간이었지만 19년에는 개혁을 바탕으로 공세를 펼칠 계획이다”라고 말한다. 17년 6월 이후부터 사내 구조 개혁을 강력하게 추진해 왔다. 비용 삭감은 물론 이익 창출이 부진한 부문을 정리하였다.

“기획이나 개발, 영업과 같은 모든 리소스를 유효하게 활용할 수 있는 조직을 정비하고 있다”(오하시 사장). 전고체 배터리는 배터리, 전자부품사업 각각의 기술과 노하우를 융합시켰다.

모회사인 후지쓰를 포함하여 그룹의 연대도 실용화를 지원하였다. 원래 후지쓰연구소와 전고체 배터리에 사용하는 정극 재료를 공동 개발하기도 했었다. 큰 전력을 축적할 수 있는 정극 재료 ‘피로인산 코발트 리튬(Li2CoP2O7)’을 개발하여 사업화에 대한 전망을 세울 수 있었다.

전고체 배터리는 제조에서도 그룹의 노하우를 유효하게 활용한다. AI의 활용이 그 하나다. 선행 투자가 어려워지는 가운데 생산 개선을 조금이라도 가속시켜 성장 기반의 하나로 삼는다는 생각이다. 규모에만 의존하지 않는 수익 모델로 전환하는 것을 목표한다.

전고체 배터리는 차세대 배터리의 핵심이다. 국내외 업체가 제품∙사업화에 착수하고 있다. FDK은 조기에 샘플을 출하하여 수주 획득에서 타사보다 한 발 앞서게 되었다. 이는 수익 향상의 탄력이 될 것이다. 앞으로 고객의 요구를 반영하면서 완성도를 높일 수 있을지 스피드 승부가 될 것이다.

▶전고체배터리
쉽게 열화되지 않으며 안전하다

주요 부품의 전해질 등 모든 것을 고체 재료로 만든 배터리를 말한다. 대용량화가 가능하고 쉽게 열화되지 않아 급속 충전에 적합하다. 액체를 사용하지 않으며 안전성이 높다. 리튬이온 배터리는 쉽게 연소되는 유기 용매를 사용하기 때문에 충격으로 파손되어 액체가 새거나 인화될 위험이 있었다.

각 사는 우선 제조가 쉬운 소형 전고체 배터리부터 실용화하고 IoT(사물인터넷) 기기, 웨어러블 기기 등에 보급한다. TDK는 이미 소형 전고체 배터리 ‘CeraCharge’를 한 달에 3만개를 생산할 수 있는 체제를 정비하였다.

도요타자동차는 전기자동차(EV)를 주행시킬 수 있는 대형 전고체 배터리를 20년대 전반에 실용화할 계획이다. 용량을 늘림으로써 주행 거리를 늘릴 수 있다. 고온∙저온 환경에서 사용할 수 있어 항공우주에서도 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 전고체 배터리는 고체 재료를 사용하기 때문에 내부 저항이 높고 전기가 통과하기 어렵다는 결점이 있다. 아직은 연구개발 단계로 구조나 성능을 재현하는 것이 어렵다. 각 사는 내부 저항이 낮은 고체 재료의 개발과 양산 기술을 확립하기 위해 주력하고 있다.

 -- 끝 --