배터리 셀 개발 가속화: 빠르고 효율적인 배터리 생산을 위한 전략_7

5. 결론 및 전망

배터리는 지속 가능한 에너지 공급을 통한 전기 모빌리티와 기후 보호의 필수적인 성공 요인이며, 앞으로도 그 중요성이 유지될 것입니다. 업계에서는 배터리 셀 개발의 최적화와 효율성 향상에 대한 높은 수요가 있습니다.

산업 및 연구 기관 간 협력 프로젝트인 "기술 클러스터 배터리 셀(Technology Cluster Battery Cell)"은 이러한 잠재력을 활용하고 새로운 접근 방식을 탐색하는 것을 목표로 삼고 있습니다.

이 프로젝트의 궁극적인 목표는 시장 출시 시간(Time to Market) 단축 및 비용 절감입니다.

이 논문에서는 배터리 셀 개발 과정에서의 문제점과 잠재력을 우선적으로 제시한 후, 이러한 문제를 해결할 수 있는 혁신적인 접근 방식을 소개하였습니다.

본 접근 방식은 주로 구조화된 제품 개발 프로세스를 기반으로 하며, 배터리 제조 공정과 지속적으로 연결되는 형태를 갖추고 있습니다.

또한, 단순한 개발 프로세스의 구조화뿐만 아니라, 엔드투엔드 툴체인(End-to-End Toolchain) 개념을 제안하며, 열 시뮬레이션(Thermal Simulation)에 대한 심층 분석을 진행하였습니다.

이 연구는 배터리 셀 제품 개발 과정에서 디지털 도구(Digital Tools)의 활용 가능성을 입증하고 있습니다.

결론적으로, 시장 출시 기간(Time to Market)과 비용 절감(Cost Reduction)을 위한 네 가지 주요 영향 요소(Key Impacts)를 식별할 수 있었습니다. Figure 14에 이 내용이 요약되어 있습니다.

 

 

표준화된 절차(Standardized Procedures)

현재 업계에서는 각 부서 간 인터페이스(Interface)가 명확하게 정의되지 않은 상태에서 배터리 셀 개발을 위한 다양한 접근 방식이 사용되고 있습니다.

이로 인해, 초기 개발 단계에서의 검증(Validation) 부족으로 인해 양산 개발 모델(Series Development Model)이 적용될 경우, 예기치 않은 프로젝트 지연 및 변경 범위를 예측할 수 없는 문제가 발생합니다.

사전 정의된 제품 개발 프로세스와 구체적인 마일스톤(Milestones)을 설정하면, 제품 개발의 전체적인 복잡성을 줄일 수 있습니다.

또한, 핵심 결과(Key Results)를 구체적으로 명시하면 개별 부서 간 정보 교환이 원활해지고, 개발 과정에서의 지연을 줄이는 데 기여할 수 있습니다.

 

제품과 공정의 조기 연계(Early Coupling of Product and Process)

현재 개발 초기 단계에서 제품 개발과 생산 부문 간의 협업이 제대로 이루어지지 않고 있습니다.

이로 인해 불필요한 지연(Delays)과 동기화 부족(Lack of Synchronization)이 발생합니다.

이를 해결하기 위해, 제품과 생산 공정 요구 사항(Product and Production Process Requirements)을 조기에 조정할 수 있는 연계 시스템을 도입하면, 복잡한 문제 해결을 위한 솔루션 공간(Solution Space)을 초기 단계에서 줄일 수 있습니다.

특히, 여러 가지 시뮬레이션(Simulation) 기법을 조기에 활용하고 연계하는 방식은 이 분야에서 큰 가능성을 제공합니다.

 

조기 시뮬레이션 적용(Early Simulation)

조기 시뮬레이션을 적용하면 실제 프로토타입(Prototype)이 없어도 개발 과정에서 검증(Validation)이 가능합니다.

개념 검증을 위한 조기 시뮬레이션 활용은 프로토타입 제작을 생략하고, 테스트 범위를 줄이며, 제품 개발 과정에서 초기 설계 아이디어를 최적화할 수 있도록 도와줍니다.

또한, 제품 시뮬레이션(Product Simulation)과 공정 시뮬레이션(Process Simulation)을 연계하면 복잡한 솔루션 공간을 줄이고 모든 요구 사항을 충족시키는 데 큰 도움이 됩니다.

 

데이터 및 요구 사항의 일관성 및 투명성(Consistency and Transparency of Data and Requirements)

표준화된 절차를 통해 목표 지향적인 개발(Targeted Development)을 수행하고, 불필요한 반복 작업과 수정(Adjustments)을 방지할 수 있습니다.

그러나 현재 업계에서는 다양한 이해관계자(Stakeholders)가 각기 다른 데이터 소스(Data Sources)를 사용하며, 단일한 데이터의 출처(Single Source of Truth)가 존재하지 않는 경우가 많습니다.

따라서, 제품 개발 초기 단계에서 개념의 투명성을 확보할 수 있는 데이터가 종종 부족한 상황입니다.

 

미래 전망(Outlook)

표준화되고 가속화된 배터리 셀 개발 프로세스를 구축하는 것 외에도, 전기 모빌리티(E-Mobility)의 발전을 위한 또 다른 주요 요소들이 존재합니다.

특히, 제조 및 개발 과정의 디지털화(Digitalization of Processes)에 대한 업계의 관심이 크게 증가하고 있습니다.

이에 따라, 기술 클러스터(Technology Cluster)와 연계하여 엔드투엔드 툴체인(End-to-End Toolchain)의 상세한 시뮬레이션 모델(Simulation Models) 연구 및 배터리 생산에서 품질 향상(Quality Improvement)의 가능성을 조사하는 추가적인 활동이 계획되어 있습니다.

 

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출처: ACCELERATING BATTERY CELL DEVELOPMENT
https://www.pem.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaacksemjl