고려대, 배터리 열 폭주 실시간 감지 기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구진이 배터리 열 폭주로 인한 화재 위험성을 조기에 감지하는 기술을 개발했다.

왼쪽부터 제1저자인 윤정섭 박사과정생, 교신저자인 임상혁 교수(사진=고려대)

고려대는 임상혁 화공생명공학과 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 8일 밝혔다.

최근 전기차의 보급으로 리튬 이온 배터리의 활용도가 높아지고 있다. 다만 배터리 자체의 열 폭주와 이로 인한 화재 위험성은 단점으로 지적된다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 열전현상 중 하나인 제백효과를 이용해 스마트 단열소재를 개발했다. 제백효과는 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전하가 확산, 전위차가 생성되는 열·전기 에너지 변환 효과를 일컫는다.

연구팀은 이런 원리에 착안해 기존 단열소재에 열전특성을 부여하면 낮은 열전도율 덕분에 유지 가능한 높은 온도 차를 제백효과의 공급원으로 활용할 수 있다는 점을 이용했다.

결함에 의해 열 폭주가 발생하면 해당 배터리 셀뿐만 아니라 인접 셀까지 열 폭주가 전이될 수 있다. 연구팀은 열전특성이 부여된 스마트 단열재를 적용, 열 폭주로 인한 화재 위험성을 감지하는 기술을 개발했다. 스마트 단열재를 열 폭주 감지 센서로 활용하는 방안인 셈이다.

연구팀은 “단열재의 낮은 열전도율로부터 인접 셀의 온도 상승을 최소화해 열 폭주 발생을 최대한 지연시키는 동시에 온도 차에 의해 전위차가 형성되는 제백효과를 통해 단열재를 온도 센서로 활용하면 열 폭주를 초기에 대응할 수 있다”고 밝혔다.

임상혁 교수는 “단열소재와 열전현상을 융합해 에너지 산업의 중대한 사회·환경적 문제를 해결할 새로운 아이디어를 제시한 것”이라고 설명했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구자사업 등의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 저명 국제학술지(Journal of Materials Chemistry A) 4월 7일자에 게재됐다.