[IT 소식] 전기차 배터리 열 폭주 예방 '스마트 단열소재' 개발

게티이미지뱅크 제공

국내 연구진이 배터리 폭발을 예방하는 스마트 단열소재를 개발했다.

고려대는 임상혁 화공생명공학과 교수 연구팀이 우수한 단열성능과 '에너지 하베스팅' 및 열 감지 기능이 융합된 열전소재를 개발해 배터리 열 폭주 현상에 대응하는 새로운 방향성을 제시했다고 8일 발표했다. 에너지 하베스팅은 태양광, 열 등 자연적인 에너지원을 수확해 전기에너지로 변환시켜 활용하는 기술이다.  

최근 증가하는 전력수요와 전기자동차의 보급으로 리튬 이온 배터리 열이 폭주하고 이로 인한 화재의 위험성이 심각한 사회적 문제로 떠오르고 있다. 배터리 열이 폭주하면 막대한 양의 열을 발생시킴으로써 열 폭주가 발생한 배터리 셀뿐 아니라 인접한 배터리 셀까지 열을 전이해 피해를 키운다.  

연구팀은 배터리 열 폭주의 피해를 최소화하는 방안을 고안하기 위해 열전현상 중 하나인 '제백효과'를 이용해 스마트 단열재를 만들었다. 제백효과는 소재에 온도 차가 발생했을 때 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전하가 확산하며 전위차가 생성되는 열-전기 에너지 변환 효과를 일컫는다.

연구진은 능동적으로 에너지를 생산하지 못하는 기존 단열소재에 열전특성을 부여했다. 그러자 낮은 열전도율 덕분에 높은 온도 차가 유지되며 제백효과가 일어났다. 기존에 활용하지 못했던 열에너지의 하베스팅이 일어난 것이다. 이 현상을 이용하면 단열재를 온도 센서로 활용해 열 폭주를 초기에 감지하고 대응할 수 있다. 단열재 덕분에 인접 셀의 온도 상승을 최소화해 열 폭주 발생이 최대한 천천히 일어나기도 한다. 

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

배터리 폭발 예방하는 소재를 개발한 임상혁 고려대 교수(오른쪽)와 윤정섭 고려대 박사과정생이다. 고려대 제공

 

이채린 기자rini113@donga.com

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