세계 유일 배터리 안전성 통합 연구소 갖춰
# 안녕하세요. 저는 LG전자의 새로운 스마트폰 'G6'입니다. 아직 제 모습이 생소하신가요? 그럴만도 하죠. 지난 10일에 나온 따끈한 신제품이니까요. 사실 제 생일이 마침 '그날'이어서 '탄핵폰', '탄핵 기념폰'이라는 별명도 있답니다. 꽤 인기를 끌고 있어요. 벌써 10만명이 넘는 친구들이 주인님들을 찾아 갔답니다.하지만 이렇게 세상이 나오기까지 얼마나 험난한 시간을 거친 건 모르실 거예요. 찌르고 누르고 던지는 건 물론이고 물에 넣는데다 불 붙이고 냉동하기도 해요. ㅠ.ㅠ 더군다나 작년에는 옆집에서 사고가 난 이후로 이러한 험난한 테스트의 횟수가 더 늘었어요. 크리에이터분들이 가끔하시는 테스트 보다도 더 혹독하다고 자부합니다. 시험에 사용된 친구들은 다 폐기처분된 답니다. 그래서 저희 끼리는 '고문실'이라고도 불러요.
이러한 고문의 현장은 경기도 평택에 있는 'LG디지털 파크'인대요. 스마트폰을 연구하는 곳과 직접 생산하는 곳이 같이 있는 경우는 세계적으로 드물다고 해요. 저희가 나오기까지를 궁금해 하시는 분들이 많아서요. 이번에 큰 맘 먹고 '오픈 하우스'를 했습니다. 외부에 한 번도 공개하지 않았던 '배터리 평가랩'도 보여드릴게요. LG G6 올림. #
[ 평택= 김하나 기자 ] 경기도 평택시에는 연구개발, 생산, 품질, 교육을 모두 아우르는 LG전자의 핵심 제조복합단지 ‘LG 디지털파크’가 자리잡고 있다. 이 곳에서는 LG전자의 스마트폰(MC사업본부), TV(HE사업본부), 자동차 부품(VC사업본부) 등이 개발되고 생산된다.
지난 26일 방문한 LG 디지털파크에서는 스마트폰이 매일 5만대씩 쏟아져 나오고 있었다. 주문량이나 모델에 따라 생산량이 조절된다. LG G6의 북미 출시 등이 다음달 예정돼 최대 생산량에 가깝게 제품을 생산하고 있었다.
특히 이 곳에는 스마트폰부터 전기차 배터리까지 각종 배터리의 안전성을 검증하는 ‘배터리 평가랩’이 있다. 설계부터 분석, 화재 평가까지하는 세계 유일 배터리 안전성 통합 연구소다. LG전자는 그동안 외부에 한 번도 공개하지 않았던 '배터리 평가랩'의 문을 열었다. '안정성과 신뢰성을 직접 보여주자'며 큰 맘을 먹은 셈이다.
◆ 국제 규격 이상의 험난한 테스트, 10년 전부터 배터리를 시험하다"배터리는 폭탄이나 마찬가집니다." (김성우 PL/안전팀 수석연구원)
배터리를 10여년간 연구했다는 김 수석은 '폭탄' 발언으로 설명을 시작했다. 그만큼 '안전'을 우선으로 한 시험공간이 주를 이룬다. 곳곳에 놓여진 소화시설과 방화복, 약간의 냄새는 주눅이 들 정도였다. 10년 전에 구축된 이 평가랩은 장소를 몇 번 옮기기도 했지만 5년 전부터는 평택에 둥지를 틀었다.
LG전자는 국제 기준보다 훨씬 깐깐하게 배터리 안전성을 검증하고 있다. 심지어 국제 기준에는 없음에도 필수적인 자체 검사들을 추가하기도 했다. 전체 배터리 검사 가운데 안전성 검사만 20여 개에 달한다. LG G6 배터리 열 노출 시험의 경우 국제기준 규격보다 15% 이상 높은 고온에서 테스트를 실시하는 등 검사 기준도 엄격하다.
LG전자 배터리 평가랩은 ▲설계 상의 안전성을 검증하는 ‘배터리 설계 안전성 평가실’ ▲강제 연소를 통한 ‘화재 상정 시험’을 실시하는 ‘배터리 화재 평가실’ ▲엑스레이(X-Ray) 등을 통한 사후 분석을 수행하는 ‘배터리 고장 분석 시험실’을 갖췄다.
‘배터리 설계 안전성 평가실'에서는 충격, 압력, 관통 시험부터 열 노출, 난연성, 연속 충방전 등 다양한 항목의 안전성 시험을 실시한다. 시험을 시연할 때마다 나도 모르게 손으로 귀를 막았다. 물론 아무 반응은 없었다. 샘플로 사용된 G6 배터리는 이러한 과정을 거쳐 안전을 평가 받았기 때문에 문제가 없다고 김 수석은 말했다.
‘관통 시험’은 국제 규격에도 없는 안전성 테스트다. 애완견과 같은 동물이 스마트폰 배터리를 물어뜯어 화재가 발생하는 등 상황에서도 최대한의 안정성을 보장하기 위해 개발됐다. 날카로운 못을 이용해 빠른 속도로 배터리를 관통시킨 후 발화나 폭발 여부를 검사한다.
'충격 시험’의 경우 배터리에 15.8mm 직경의 쇠막대를 올리고, 그 위에 9.1kg 무게의 추를 61cm 높이에서 떨어뜨린다. 발화나 폭발 여부를 검사한다. 국제기준은 배터리의 정중앙에 쇠막대를 위치시키는 것이지만, LG전자는 배터리의 여러 부위에 대한 충격 시험을 실시하고 있다.
밀폐된 방인 '배터리 화재 평가실'에서는 일부러 배터리를 불 속에 넣는 강제연소 시험을 실시한다. 쉽게 말해 일부러 폭발하는 상황을 만드는 것이다. 극단적 상황에서 배터리가 폭발하는 경우에도 파편으로 화재가 확산되는 것을 방지하기 위한 테스트다. 배터리를 폭발시켜 파편이 일정 범위 밖으로 튀지 않아야 합격 판정을 받을 수 있다.
'배터리 고장 분석 시험실'에서는 3D 엑스레이, 현미경 등을 통해 배터리의 손상상태를 분석하고 원인을 규명하는 사후 분석을 진행한다. 배터리의 전해질 누액을 확인하기 위한 휘발성 유기 화합물(TVOC, Total Volatile Organic Compound) 검사, 배터리셀과 팩을 분해해 정밀하게 치수 등을 확인하는 배터리 분해 분석 등을 복합적으로 실시한다.
◆ LG G6, 14개 최다 항목 밀리터리 스펙 획득
LG G6는 V20에 이어 미국 국방부에서 인정하는 군사표준 규격 ‘MIL-STD 810G’를 획득했다. 이 표준은 군 작전을 수행하기에도 충분한 내구성을 갖췄다는 의미다.
수송 낙하테스트만 진행했던 V20와는 달리, LG G6는 낙하테스트는 물론 저온(포장상태/비포장상태), 습도, 고온(포장상태/비포장상태), 진동, 일사량, 저압, 분진, 방수, 열충격, 염수분무, 방우(防雨) 등 총 14개 항목 테스트를 ‘통과(Pass)’했다.
이는 현재 판매되고 있는 스마트폰 가운데 가장 많은 항목에서 밀리터리 스펙을 갖춘 것이다. LG G6는 단순 충격을 견디는 것 뿐만 아니라 극저온부터 고온까지 지속적으로 반복하는 열충격 시험, 소금물을 총 96시간 동안 24시간 간격으로 말렸다 적셨다를 반복해 부식억제력과 방수력을 함께 테스트하는 염수분무 등 복합적인 조건에서도 강한 내구성을 보이며 ‘통과’ 판정을 받았다.
이러한 혹독한 환경을 시험해 보는 곳이 '제품 인정실'이다. LG전자는 스마트폰 제품별로 약 5000시간 동안 가혹한 조건에서 각종 테스트를 실시한다. 이를 통과하지 못한 제품은 출시되지 못한다. 이 기간 중 총 1000여 항목의 품질 테스트가 진행된다. 품질 기준만 6만여 개에 이른다.
품질 테스트는 크게 하드웨어와 관련된 시험과 소프트웨어 관련 시험으로 나눠진다. 하드웨어 관련 시험은 신뢰성 시험, 무선주파수, 오디오, 화질, 환경, 규격 등에 대한 테스트를 진행한다. 가장 비중이 높은 신뢰성 시험은 낙하, 충격, 구부리기, 비틀기 등 내구성 항목들이다.
방수성능은 1.5m 수심에서 30분간 사용이 가능한 지를 시험한다. 약 1m 높이의 투명한 사각 통에 LG G6를 넣고 끊임없이 회전시키는 ‘연속 낙하 시험’도 끊임없이 이뤄지고 있다. 휴대폰을 자유 낙하시켜 특정부위에 충격이 가해졌을 때 제품의 구조적 결함을 검증하는 '낙하 시험'도 진행중이다. 낙하 시험은 바닥을 철판, 나무, 타일 등으로 교체하면서 수십 회 반복해 진행한다.
◆ 조립에서 포장까지…"먼지 하나 마저도 안심할 수 없다"
조립라인의 출입구에는 반도체 공장에서나 볼 수 있는 에어워시룸(Air Shower)이 있다. 생산라인을 출입하려면 누구나 강력한 바람으로 신체의 이물질을 털어내는 이 공간을 거쳐야 한다.
24시간 클린룸 시스템을 가동하고 있다. 1ft³(평방피트) 당 미세먼지 수가 외부의 수백 만분의 일에 불과한 1만개 이하로 유지된다. 천정에서 나오는 바람으로 미세먼지를 바닥으로 떨어뜨리고, 환기 시스템으로 자동 방출시키는 미세 오염물질 흡진 시스템이 스마트폰에 작은 이물질이라도 들어가는 것을 원천 봉쇄한다.
최종 조립라인의 10여 가지 공정 중 테스트가 차지하는 비중이 50%를 넘어설 만큼 생산현장에서도 철저한 테스트가 이뤄진다. 약 36m 길이의 조립라인 중 24m는 테스트를 위한 각종 장비들이 차지하고 있다. 모듈화된 부품을 조립해 세트를 만들면서 각종 기능검사가 함께 이뤄진다.
조립된 스마트폰은 방수 성능에 대한 테스트 후 마이크, 스피커, GPS, NFC 등 기본적인 부품의 특성을 검사하는 ‘MITS(Multi-function Integrated Test System)’ 공정을 거친다. 각종 센서와 터치 드로잉 등 감성적 판단이 필요 없는 항목을 자동화 설비로 검사하는 ‘추가 기능검사(Additional Function Test)’를 실시한다.
사진, 동영상, LCD 디스플레이 등의 기능은 사용자 관점에서 감성적 판단이 필요하다. 때문에 사람이 직접 검사하는 ‘사용자 기능 테스트(User Function Test)’를 진행한다. 이후 제품은 무선감도 측정, 라벨 부착, 모바일 ID 입력 등의 공정을 거친다. 불량여부를 육안으로 점검하는 최종 검사(Final Inspection)를 마치게 되면 포장라인으로 이동하게 된다.
LG전자 MC글로벌오퍼레이션그룹장 이석종 전무는 “안전함과 튼튼함을 중요하게 생각하는 소비자들이 늘어남에 따라 LG G6는 더욱 엄격한 기준에 따라 품질을 검증하고 있다”며 “고객에게 신뢰받는 제품을 만들기 위해 전 임직원이 설계부터 테스트와 생산에 이르기까지 철저한 품질 최우선주의를 실천하고 있다”고 말했다.
김하나 한경닷컴 기자 hana@hankyung.com
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