전기연, ‘리튬이차전지 발열 특성 분석 기술’ 국제 학술지 게재

하윤철 박사·이용민 대구경북과학기술원 교수 공동 연구 참여

한국전기연구원(KERI, 이하 전기연)은 전기차 등에 쓰이는 리튬이차전지에 대한 ‘수명 및 발열 특성 분석 기술’이 전기·전자공학 분야 국제 저명 학술지인 ‘저널 오브 파워소스'(Journal of Power Sources) 5월호에 게재됐다고 9일 밝혔다.

이 연구에는 하윤철 차세대전지연구센터 박사와 이용민 대구경북과학기술원 교수가 공동으로 참여했다.

리튬이차전지는 스마트폰을 비롯해 전기차, 전력저장장치(ESS) 등 4차 산업혁명을 대표하는 다양한 산업에 쓰인다.

그러나 리튬이차전지 사용 증가에 비례해 화재·폭발 위험성도 높아져 국내·외 다수 전문가가 사고 예방을 위해 큰 노력을 기울이는 실정이다.

연구팀은 리튬이차전지의 안전한 사용을 위해서는 ‘열 관리’가 중요하다고 보고, 리튬이차전지의 장기 충·방전 과정이 수명과 발열에 미치는 영향에 주목했다.

이에 연구팀은 리튬이차전지 중 가장 많이 생산되는 원통형 전지(2.85Ah)를 대상으로 다양한 충·방전 조건에서 1천회 이상 실험해 얻은 170만여 건의 시계열 데이터를 분석했다.

그 결과 장기 충·방전이 수명을 떨어트리고 발열을 높일 수 있다는 등의 경험적 추측을 통계적으로 확인할 수 있었다.

충·방전 속도가 배터리 수명과 발열 특성에 미치는 영향을 통계학적으로 정확하게 분석한 것은 기존 연구와 다른 점이라고 전기연은 설명했다.

연구팀은 더 나아가 이런 데이터를 시각화하고 통계 처리할 수 있는 ‘파이선'(python) 프로그램을 자체 개발해 배터리의 장기 성능을 분석하는 데도 성공했다.

상용 소프트웨어 프로그램과 연계해 시뮬레이션까지 할 수 있는 기반도 마련해 배터리 사고 예측 데이터도 도출해낼 수 있다.

전기연은 이를 통해 스마트폰은 물론이고 수백∼수천개의 전지를 밀집해 사용하는 전기차와 ESS까지 안전성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대한다.

하윤철 박사는 “경험적 추측에서 벗어나 통계 분석 및 전산 해석 기법을 통해 문제의 원인을 과학적으로 밝혀냈다는 데 의의가 있다”며 “꾸준한 연구를 통해 다양한 형태의 전지를 안정적으로 운용하는 데 도움을 줄 수 있는 기술 개발에 매진하겠다”고 말했다.

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