광산에서 생산 라인까지: 배터리 생산의 AI와 디지털 트윈

From Mine to Line: AI and Digital Twins in Battery Production

Ted Stockburger , Global director of electric vehicles & batteries. June 7, 2025

AI and digital twins cut scrap, boost yield, and streamline battery production from mine to gigafactory for rising EV demand.

 

Improving mine projects with a digital twin

Optimizing yield in the gigafactory

Streamlining end-to-end production

Powering the future of EVs

 

[선진상사는 # ESS 배터리 매입 # 리튬이온 배터리 매입및수거 # 전기차 배터리 매입 # UPS 배터리 철거 # 2차 폐축전지 폐기 # 골프카 배터리 폐기 # 전기자전거 배터리 수거 # 인산철 배터리 폐기합니다.
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[ Smart fixes for breakdowns in the battery supply chain. photoman/iStock / Getty Images Plus ]

 

광산에서 생산 라인까지: 배터리 생산의 AI와 디지털 트윈

Ted Stockburger , 전기 자동차 및 배터리 글로벌 디렉터. June 7, 2025

AI와 디지털 트윈은 폐기물을 줄이고, 수율을 높이며, 광산에서 기가팩토리까지 배터리 생산을 간소화하여 증가하는 전기 자동차 수요에 대응합니다.

 

디지털 트윈을 활용한 광산 프로젝트 개선
기가팩토리의 수율 최적화
엔드투엔드 생산 간소화
EV의 미래를 위한 동력

 

전기 자동차(EV)에 대한 수요는 2021년부터 2030년까지 6배 증가 할 것으로 예상됩니다 . 

배터리 제조업체가 이러한 성장에 발맞추려면 광산에서 생산 라인에 이르기까지 배터리 공급망의 체계적인 취약성을 해결해야 합니다.

원자재 수급은 하나의 과제입니다. 예를 들어, 리튬 수요 급증은 향후 10년 동안 공급 부족을 초래할 수 있으며 , 이는 광산에서 이러한 광물의 회수를 극대화하는 것이 매우 중요하다는 것을 의미합니다. 배터리 생산 과정에서 지속적으로 높은 스크랩률은 생산량을 제한할 뿐만 아니라 수익성에도 영향을 미칩니다.

 

디지털화와 자동화는 배터리 제조업체가 이러한 과제를 극복하고 향후 배터리 생산량을 안정적으로 증대하는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

디지털 트윈을 활용한 광산 프로젝트 개선

 

배터리 공급망은 광산에서 시작됩니다. 광산 운영자는 막대한 비용 부담이나 안전 또는 지속가능성을 저해하지 않으면서도 더 많은 자원을 더 효율적으로 채굴할 수 있어야 합니다. 디지털 도구는 광산이 대규모 자본 투자 없이도 생산성을 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

 

예를 들어, 에뮬레이션 및 시뮬레이션 소프트웨어는 광산 직원들이 자신의 프로세스를 더 잘 이해하고 개선이 필요한 부분을 파악하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 

 

이 소프트웨어는 광산 장비 또는 전체 광산 운영의 디지털 트윈, 즉 가상 복제본을 생성할 수 있습니다. 이 디지털 트윈은 실제 물리 법칙을 활용하여 현재 프로세스를 조사하고 프로세스 개선으로 이어질 수 있는 시나리오를 테스트할 수 있습니다.

 

페루의 한 광산은 이 기술을 사용하여 파쇄 공정을 최적화했습니다. 이 프로젝트는 파쇄기 운영에 사용된 다양한 입력 데이터를 포함한 공정 데이터를 수집하여 파쇄기의 디지털 트윈을 생성하는 것으로 시작되었습니다.

 

이 디지털 트윈을 기반으로 광범위하게 훈련된 AI 모델이 파쇄기를 실시간으로 제어하는 ​​데 사용되었습니다. 이제 이 AI 모델은 광산 최고의 운영자처럼 파쇄기를 운영합니다. 또한, AI 모델은 자가 학습 기능을 갖추고 있어 파쇄기 운영을 지속적으로 개선하고 개선합니다.

 

[ 칠레 이키케 리튬 공장. Daniel Grinspun/iStock / Getty Images Plus. ]

 

디지털 트윈 소프트웨어와 같은 도구가 새로운 광산 프로젝트에서 표준으로 자리 잡고 있습니다. 운영자들이 디지털 트윈을 통해 제공할 수 있는 다양한 가치를 점점 더 잘 이해하고 있기 때문입니다. 디지털 트윈은 프로세스를 최적화할 뿐만 아니라 장비 설계를 개선하고, 시운전 속도를 높이고, 운영자 교육을 개선할 수도 있습니다.

하지만 새로운 혁신 기술을 도입하더라도, 특히 광산 내 모든 시스템을 통합하는 방식에 있어 새로운 광산에서는 여전히 개선의 여지가 있는 경우가 많습니다. 

 

기업은 서로 다른 기술을 도입하고 운영 방식을 분리하여 운영할 위험이 있으며, 이로 인해 광산 직원들은 여러 인터페이스를 익혀야 합니다. 제어, 전력, 정보를 단일 플랫폼에 통합함으로써 광산은 시스템을 원활하게 연결하고 운영 및 유지 관리를 더욱 용이하게 할 수 있습니다.

 

기가팩토리의 수율 최적화

 

제조 측면에서 스크랩은 잠재력을 지속적으로 제한하는 가장 큰 골칫거리입니다. 배터리 생산에서는 10% 이상의 스크랩률이 일반적입니다. 이는 자동차 생산에서 허용되는 수준을 훨씬 초과하는 수치이며, 향후 몇 년 동안 배터리 생산이 전기차 수요에 발맞추려면 스크랩률을 반드시 줄여야 합니다.

제조 실행 시스템(MES)은 불량으로 이어지는 품질 문제를 파악하는 좋은 방법입니다. 배터리 생산 공정 간의 연결 고리를 만들고, 공장 현장과 비즈니스 네트워크 간의 통합을 가능하게 합니다.

MES를 사용하면 배터리 제조업체는 여러 공정에서 데이터를 수집하고 집계하여 생산을 모니터링하고, 이상 징후를 감지하고, 품질 문제가 발생하는 즉시 관리할 수 있습니다.

 

교대 근무, 제품, 심지어 전체 공장을 비교하여 성과가 좋은 부분과 품질 문제가 발생하는 부분을 파악할 수 있습니다. 또한 인라인 테스트 및 시각적 품질 검사와 같은 활동을 MES에 통합하여 품질 관리 프로세스 및 보고를 간소화할 수 있습니다.

 

배터리 제조업체는 MES를 컴퓨터 단층촬영(CT)과 같은 다른 첨단 기술과 결합하여 품질 관리 방식을 더욱 개선할 수 있습니다. 생산 중 배터리 CT 스캔을 통해 배터리 내부의 고해상도 이미지가 생성됩니다. AI 에이전트는 이러한 이미지를 신속하게 분석하여 결함을 식별할 수 있습니다.

 

[ 고품질 LG21700 리튬 이온 셀의 CT 스캔. 루마필드 제공.]

 

이러한 결과는 조사 및 해결을 위해 품질 팀에 전달될 수 있습니다. 하지만 더 효율적인 방법은 결함 데이터를 폐쇄 루프 제어 시스템으로 다시 보내는 것입니다. 이 경우, 이미지를 분석하는 AI 에이전트가 결과를 MES의 다른 AI 에이전트로 전송하면, 해당 에이전트는 상위 단계의 제어 조정을 통해 식별된 품질 문제를 신속하게 해결할 수 있습니다.

 

엔드투엔드 생산 간소화

 

스크랩 감소 외에도 배터리 제조 공정의 모든 단계를 최적화하면 더욱 탄력적인 배터리 공급망을 구축할 수 있습니다. 경우에 따라 배터리 제조업체는 자동차 공급망의 다른 부분에서 얻은 교훈을 활용할 수 있습니다. 

 

예를 들어 타이어 제조에서 AI와 머신러닝은 혼합 공정의 제어를 최적화하여 품질과 처리량을 최적화하는 데 도움이 되었습니다. 이와 동일한 기능이 배터리 제조에서도 혼합을 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 공정 간 단계까지도 최적화하여 품질 공정을 간소화하고 생산성을 극대화할 수 있습니다.

예를 들어, 오늘날 많은 배터리 제조업체는 지능형 컨베이어 시스템을 활용하여 조립 라인을 따라 배터리를 신속하게 운반합니다. 이러한 시스템은 기존 컨베이어 라인에 비해 생산성을 최대 40%까지 향상시킬 수 있습니다. 이 시스템은 기계식 기어 대신 자석을 사용하므로 접촉이나 마모 부품이 없습니다. 따라서 유지 보수가 간편합니다. 또한, 빠른 속도는 다른 공정 장비의 효율을 높여 필요한 공정 스테이션 수를 줄일 수 있습니다.

 

지능형 운반 시스템은 각 배터리와 배터리 위치를 직접 제어하여 고속 검사에 활용할 수 있도록 합니다. 각 검사 후, 시스템은 배터리를 다음 생산 단계로 신속하게 보내거나, 문제가 감지되면 생산 라인에서 제거할 수 있습니다.

 

EV의 미래를 위한 동력

 

EV 생산을 따라잡는 것은 단순히 배터리 생산량을 늘리는 것만이 아닙니다. 공급망의 모든 단계를 최적화해야 합니다. 최신 자동화 및 디지털 도구를 활용하여 배터리 제조업체는 성장하는 EV 산업에 전력을 공급할 수 있는 안정적이고 탄력적인 배터리 공급망을 구축할 수 있습니다.

 

선진상사는
사업장 비배출 시설계 폐기물 관련 허가업체로서
ESS 배터리 매입, ESS 배터리 수거, ESS 배터리 장비를 철거합니다.

​또한 리튬 이온 배터리 (Li-ion battery), 전기차 배터리 및 2차 폐축전지 , 2차 전지, 골프카 배터리, 전동공구 배터리, 전동보드 배터리, 전기자전거 배터리, 인산철 배터리 등 수거 전문처리 업체입니다.

​​대학교, 관공서, 기업, 병원, 호텔, 군부대, 항공사,국내 외 전기차 관련기업, 발전소 등의 ESS 배터리, 리튬 이온 배터리, 전기차(EV) 배터리와 2차 폐축전지, ESS, UPS 배터리 매입, LFP  배터리 수거및 폐기까지 숙련된 기술과 합리적 가격, 정직함으로 진행합니다.

관련하여 상담을 원하시는 분은
ds2puw@hanmail.net
010 3018 0141입니다. 

​* ESS 배터리 ( Energy Storage System , 에너지 저장장치 )
* UPS 배터리 ( Uninterruptible Power Supply , 무정전 전원 공급 장치 )
* LFP 배터리  ( Lithium Iron Phosphate ,  리튬인산철 )
* EV   배터리  ( Electric Vehicle , 전기차 )

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