이차전지 제조공정에서 전극 탭과 전극 리드의 용접 불량은 내부 저항 상승, 국부 발열, 심하면 내부 단락으로 이어질 수 있는 만큼, 검사 정확도와 속도를 동시에 잡는 기술은 늘 새로운 특허의 무대가 된다. 2026년 2월 2일, 주식회사 테크디알의 ‘전극 탭과 전극 리드의 용접 검사장치 및 방법’이 한국에서 특허로 등록됐다(등록번호 KR102920584B1, 공개번호 KR20240167335A). 흥미로운 점은 이 특허의 심사 과정에서 인용된 선행문헌 중 하나가 LG에너지솔루션이 2023년 출원한 ‘인공지능을 이용한 초음파 용접품질 모니터링 시스템 및 방법'(공개번호 KR20230040581A, 현재 심사 계속 중)이라는 것이다. 같은 문제를 X-ray와 초음파라는 서로 다른 물리 신호로 풀어낸 두 특허를, 청구항 단위로 정면 비교해본다.
① 무엇이 화제인가
전극 탭-리드 용접 검사는 그동안 방사선 조사에 의한 전기저항 측정, 육안·비전 검사, 외형 파단 검사, X-ray CT 검사 등 여러 방식이 병행돼 왔다. 그중 X-ray CT는 정밀하지만 파우치형 배터리를 전수 검사하기에는 시간과 비용이 지나치게 많이 든다는 한계가 지적돼 왔다. 테크디알의 신규 등록 특허는 이 지점을 마이크로포커스 X-ray 투과영상과 딥러닝의 조합으로 풀어내려 한 시도이고, 같은 시기 LG에너지솔루션은 아예 다른 물리 신호인 초음파 진동을 활용한 실시간 모니터링 방식으로 출원을 진행해왔다. 두 기업의 접근을 나란히 놓고 보면, 이 분야의 권리 지형이 아직 하나의 표준으로 굳어지지 않았음을 확인할 수 있다.
② 기본 원리
테크디알의 방식은 비유하자면 두 장의 X-ray 사진으로 입체감을 읽어내는 접근이다. 마이크로포커스 X-ray tube로 용접부에 X-ray를 투과시키고, 고해상도 디텍터로 받은 신호를 디지털 영상으로 변환한 뒤, 여기서 얻은 3D 용접 스팟 패턴을 미리 학습된 딥러닝 알고리즘에 넣어 불량 여부를 판정한다. X-ray CT 대신 투과영상 기반으로 검사 속도를 확보하면서도, 3D에 준하는 판별력을 딥러닝으로 보완하려는 접근으로 읽힌다.
LG에너지솔루션의 방식은 비유하자면 용접이 내는 소리의 떨림을 듣는 청진기에 가깝다. 초음파 용접기의 부스터(진동을 전달하는 부품)에 센서를 붙여 용접 시 발생하는 진동을 전기신호로 변환하고, 이 전압신호를 샘플링해 딥러닝신경망(DNN)으로 학습한 패턴과 비교함으로써 용접 품질을 실시간으로 모니터링한다. X-ray처럼 별도의 검사 공정을 거치지 않고, 용접이 진행되는 바로 그 순간 온라인으로 판정한다는 점이 특징이다.
③ 비교 — 두 특허의 핵심 구성 비교
| 구분 | 테크디알 KR102920584B1 | LG에너지솔루션 KR20230040581A |
|---|---|---|
| 검출 물리량 | X-ray 투과 영상(3D 용접 스팟 패턴) | 초음파 진동(전압 RMS 신호) |
| 핵심 하드웨어 | 마이크로포커스 X-ray tube + 고해상도 디텍터 | 초음파 용접기 부스터 부착 진동 센싱부 |
| 판정 알고리즘 | 사전 학습된 딥러닝(영상 기반) | 딥러닝신경망(DNN, 전압신호 패턴 기반) |
| 검사 시점 | 용접 후 별도 검사공정 | 용접 중 실시간(온라인) 모니터링 |
| 권리 상태(2026년 9월 기준) | 등록(Active), 2026-02-02 등록, 만료 예정 2043-05-19 | 출원공개(Pending), 2021-09-16 출원, 심사 중 |
이 표가 말하는 것: 두 특허는 판정 대상 신호와 검사 시점에서 뚜렷이 갈린다 — 경쟁 관계라기보다 공정의 서로 다른 단계에 배치될 수 있는 상호보완적 관계에 가깝다.
④ 특허 관점
테크디알 특허(KR102920584B1)의 청구항 1은 크게 네 가지 구성요소로 이루어진다 — (a) 용접부에 X-ray를 조사하는 마이크로포커스 X-ray tube, (b) 투과광을 디지털 영상 신호로 변환하는 X-ray 검출기, (c) 그 영상에서 용접 스팟 패턴을 추출하는 처리부, (d) 추출된 패턴을 사전 학습된 딥러닝 알고리즘으로 판정하는 용접 판정기다. 종속항(2~7항)은 X-ray 조사각도를 달리해 3D 영상으로 재구성하는 구성, 관심영역(ROI) 설정, 학습 데이터셋 구성 방식 등으로 권리범위를 세분화한다.
LG에너지솔루션 출원(KR20230040581A)의 청구항 1은 (a) 초음파 용접장치, (b) 부스터의 진동을 전기신호로 변환하는 센싱부, (c) 전기신호를 샘플링하는 신호처리부, (d) DNN으로 학습된 패턴을 이용해 품질을 모니터링하는 인공지능부로 구성된다.
| 구성요소 범주 | 테크디알 KR102920584B1 | LG에너지솔루션 KR20230040581A | 권리범위 겹침 가능성 |
|---|---|---|---|
| 검출 물리량 | X-ray 투과 영상 | 초음파 진동(전압 RMS) | 낮음 — 서로 다른 물리 신호 |
| 신호 획득 하드웨어 | X-ray tube+디텍터 | 용접기 부스터 부착 센서 | 낮음 |
| 판정 알고리즘 | 사전학습 딥러닝(영상 입력) | DNN(전압신호 패턴 입력) | 개념 유사하나 입력 데이터 상이 |
| 검사 시점 | 용접 후 별도 공정 | 용접 중 실시간 | 낮음 — 공정 배치 단계 상이 |
| 대상 셀 형태 | 파우치형 중심 서술 | 형태 특정 없음 | 부분 중첩 가능 |
이 매핑에서 보듯, 두 특허는 전극 탭-리드 용접 품질 판정이라는 같은 문제를 다루지만 청구항의 핵심 구성요소(검출 물리량과 하드웨어)가 명확히 다르다. 실제로 테크디알 특허의 심사 과정에서 심사관이 LG에너지솔루션의 출원을 선행문헌으로 인용하고도 특허가 등록됐다는 사실 자체가, 특허청이 두 기술을 구성요소 수준에서 충분히 차별화된 것으로 판단했을 가능성을 보여준다.
회피설계 시나리오(반론): 만약 제3의 기업이 광학 카메라 기반 용접 검사 시스템을 개발하려 한다면, X-ray나 초음파가 아닌 광학 이미지를 검출 물리량으로 채택함으로써 두 특허의 핵심 구성요소를 비껴갈 설계 여지가 있다. 다만 이 경우 별도로 존재하는 광학 비전 기반 용접검사 특허(예: 배터리 전극 라인의 CCTV 통합 AI비전 특허)와의 저촉 여부는 별도로 검토해야 한다. 이러한 판단은 어디까지나 공개된 청구항 문언에 기초한 개념적 비교이며, 실제 FTO(자유실시) 여부는 구체적 실시 형태와 종속항 전체의 세부 한정사항을 함께 검토해야 확정할 수 있는 가능성의 문제라는 점을 밝혀둔다.
⑤ 한계 및 전망
낙관적으로 보면, 같은 문제에 대해 서로 다른 물리적 접근이 각각 특허로 인정받는 것은 이 분야의 기술적 다양성이 아직 포화되지 않았다는 뜻이다. 그러나 반대 시나리오도 있다 — 향후 두 방식(X-ray 사후검사와 초음파 실시간 모니터링)이 하나의 통합 검사 시스템으로 결합되는 방향으로 업계 표준이 좁혀진다면, 개별 방식 특허의 상업적 가치는 결합 특허를 보유한 기업에 종속될 위험이 있다.
전략적 대안으로는, 두 기술을 실제로 결합한 하이브리드 검사 시스템(용접 중 초음파로 1차 스크리닝을 하고, 이상 신호가 감지된 샘플만 X-ray로 정밀 재검사하는 구조)을 특허로 선점하는 방향을 검토해볼 수 있다 — 두 선행 특허 각각의 권리범위를 침해하지 않으면서도 검사 효율을 높일 수 있는 조합이 될 가능성이 있다.
IP 담당자를 위한 액션: 자사가 도입 중이거나 검토 중인 용접검사 장비가 X-ray, 초음파, 광학비전 중 어떤 물리 신호를 사용하는지 확인하고, 해당 방식에 대응하는 청구항이 위 두 특허(또는 관련 종속항)와 구성요소 단위로 겹치는지 별도 검토를 진행할 것을 권한다.
참고: Google Patents KR102920584B1(공개 KR20240167335A), 출원인 주식회사 테크디알, 출원 2023-05-19·등록 2026-02-02 · Google Patents KR20230040581A, 출원인 주식회사 엘지에너지솔루션, 출원 2021-09-16·공개 2023-03-23 · 두 문헌 모두 2026년 9월 patents.google.com 원문 직접 확인.