노칭

파이프 노칭가공

노칭(notching)은 다양한 유형의 금속 스톡을 비스듬히 절단하는 공정이다. 튜브 또는 시트 스톡에서 수직 절단을 만들기 위해 노칭이 수행된다. 노칭은 다양한 금속 응용 분야에서 사용된다. 노칭은 재료의 모서리를 v자 형상 비슷하게 따내는 것을 의미한다. 펀칭이나 블랭킹은 커팅면이 폐곡선을 이루는 반면 노칭은 펀치의 일부 날만이 재료를 자르게 된다. 소재, 제품 또는 부품의 가장자리에 여러 모양을 따내기 하여 제품화하는 가공이다.

개요

노칭는 재료의 가장자리에서 안쪽으로 자르고 용도에 따라 계산된 측정 각도로 자른다. 스톡에서 수행되는 수직 절단도 재료의 가장자리에 수직으로 이루어진다. 이 절단은 일반적으로 금속 절단 띠톱 또는 펀칭 또는 전단 프레스 기계로 제작 공정의 정확성을 보장한다. 튜브 스톡에 노칭이 사용되는 가장 일반적인 응용 분야는 용접이다. 노칭은 일반적으로 다른 튜브 스톡 또는 금속 조각의 수직 부착을 허용하기 위해 튜브 스톡에서 절단된다. 이를 통해 두 재료를 최대한 용접할 수 있다. 이러한 경우에 노칭 프로세스는 또한 동일한 재료 대 재료 접촉 목적을 위해 다른 스톡에 수직으로 결합되는 튜브 스톡의 단부에서 수행될 수 있다.

노칭은 일반적으로 굽힘 및 접힘 응용을 위해 평평한 스톡에서 수행된다. 일반적으로 펀치 프레스 또는 금속 전단 프레스를 사용된다. 노치 및 굽힘 공정에 의해 생성된 탭은 종종 스폿 용접기 또는 와이어 피드 용접 공정에 의해 용접된 접점이다. 이러한 응용 분야는 일반적으로 금속 상자 제작 또는 가열 및 냉각 응용 분야에 사용된다. 이 노치는 평평한 스톡 재질의 가장자리에서 안쪽으로 작동하는 수직 앵글 컷으로 생성된다. 보다 최근의 응용에서 이러한 노칭은 금속 절삭 CNC 가공을 사용하여 가공한다.

대부분의 제조 및 제조 환경에서 이러한 재료를 노칭 할 수 있는 속도는 일반적으로 기계를 작동하는 사람이 제어한다. 프레스는 작업자가 결정한 속도로 작동하도록 설정되어 있으며 장비로 공급되는 재료는 작업자가 유지할 수 있는 최고 속도로 수행한다. 결과적으로 노칭 공정의 효율은 공정을 수행하는 기계를 작동시키고 공급하는 사람의 능력에 직접적으로 의존한다.

2차 전지 노칭

2차 전지는 크게 양극, 음극, 분리막으로 나눌 수 있다. 2차 전지는 롤프레싱 공정을 거쳐 얇게 펴진 전극이 나오면 배터리 크기에 맞게 절단하는 작업이 필요하다. 절단 과정은 두 가지로 나누는데 먼저 전극을 세로 방향으로 자르는 슬리팅(Slitting)공정을 거쳐 V홈과 탭을 만드는 노칭 공정으로 이어진다. 슬리팅 공정은 슬리터(Slitter)로 설계된 배터리 규격에 맞춰 전극 폭을 자르는 과정이다. 이때 만들고자 하는 배터리 셀의 크기에 따라 칼날은 변경되며 슬리팅 공정이 끝나면 진공 건조기를 통해 수분을 제거한다. 슬리팅 공정이 끝나면 노칭 공정이 시작된다. 양/음극 활물질이 도포되지 않은 빈 공간인 '무지부'에서 탭(Tab)을 접지하기 위한 부분을 남기고 그 외에 부분을 잘라낸다. 노칭 공정 장비는 칼날을 사용하는지 레이저를 사용하는지에 따라 구분한다. 절단부를 일정하게 만들어주는 기술이 중요해지면서 현재는 레이저 노칭장비를 주로 사용하고 있다. 칼날로 자르는 프레스 장비는 칼날이 마모되면 절단부가 일정하지 않고 절단 시 이물질이 생길 수 있어 품질에 영향을 줄 수 있다. 레이저를 사용하면 이물질과 파단 발생이 적을뿐 아니라 공정 속도도 빠르고 칼날을 교체해야 하는 프레스 장비보다 유지 관리 비용도 낮다. 노칭 공정이 끝나면 전극 공정이 마무리되고 배터리 만들기 두 번째 단계인 양극판과 음극판 그리고 분리막을 합치는 조립 공정으로 이어진다.

관련 뉴스

• 코스닥 상장사 유일에너테크가 2차 전지 조립공정 제조장비 수주에 힘입어 실적 턴어라운드 기대감을 높이고 있다. 2021년 유일에너테크는 코로나19로 인한 고객사들의 투자 지연과 신규 장비에 대한 연구개발 비용이 반영되며 매출이 반토막 나고 3년 만에 적자를 기록한 바 있다. 하지만 유일에너테크는 2022년 2분기에만 지난해 매출액의 90%에 달하는 수주고를 올리면서 이번 분기를 기점으로 실적 급성장을 예고하고 있다. 아울러 신사업으로 추진하는 수소연료전지 핵심 장비에서도 신규 매출이 발생하고 있어 향후 실적은 탄력받을 것으로 전망된다. 유일에너테크는 2차전지 제조를 위한 조립공정 핵심 장비인 노칭(Notching), 스태킹(Stacking) 장비 등을 주력사업으로 영위 중이다. 노칭 장비는 롤 형태의 양극과 음극 등 극판을 금형 프레스를 사용해 탭 부위를 따내어 단판극판 형태를 만들어준다. 스태킹 장비는 컷팅된 양극과 음극 전극을 투입하고 분리막 사이로 적층을 통해 하나의 셀로 만드는 역할을 한다.
• 필옵틱스 계열사 필에너지가 차세대 이차전지 레이저 노칭 장비를 개발한다. 이 장비는 레이저를 이용해 이차전지 핵심 소재를 자르고 다듬는다. 레이저를 쪼여서 열 손실을 줄이는 게 특징이다. 필에너지가 개발 중인 레이저 노칭 장비는 레이저 소스를 피코 세컨드 단위로 조사한다. 피코 세컨드는 1조 분의 1초를 의미한다. 전극 소재를 레이저 광원을 1조 분의 1초 수준으로 쏘여서 자를 수 있다. 이차전지의 양극과 음극 소재를 적절한 크기로 자른다. 기존 프레스 방식 금형 노칭 장비 대비 양·음극 소재를 일정 크기로 정교하게 잘라낸다. 기존 레이저 노칭 대비 절단 속도가 더 빠르고 가공 과정에서 열 손실이 적게 발생한다. 노칭 장비로는 전극 품질을 높이면서 수율이 높기 때문에 기존 장비를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 3사가 이 장비를 적극 도입하고 있다.

참고자료

• "Notching", Wikipedia
• 〈노칭이란?〉, Netinbag

같이 보기

• 금속
• 재료
• 제품
• 2차 전지

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