배터리 폭발 공포, 이제 안녕? 한국과 중국, 안전 기술 경쟁으로 미래를 밝히다

리튬 배터리의 숨겨진 위험, 열폭주 현상을 아시나요?

스마트폰, 전기차, 의료기기 등 우리 생활 깊숙이 자리 잡은 리튬 배터리. 가볍고 충전이 빠르며 수명도 길어 전력 공급원으로는 최적이지만, 아직 완전히 해결하지 못한 한계가 있습니다. 바로 충격이나 열에 노출되면 배터리가 과열되거나 폭발하는 ‘열폭주’ 현상입니다. 이러한 위험성을 줄이기 위해 국내외에서 혁신적인 기술 개발 경쟁이 치열하게 펼쳐지고 있습니다.

 

 

 

 

불을 삼키는 소재, 배터리 속 소화기…열폭주를 막아라!

중국과학원 연구진은 고온에서도 리튬 금속 배터리의 불을 억제하는 난연성 소재를 개발했습니다. 이 소재는 배터리 전극에 적용되어, 고온 환경에서 산소 방출을 억제하고 불꽃을 막아 가연성 가스 생성을 원천 차단합니다. 마치 배터리 안에 ‘마이크로 소화기’를 내장한 듯한 효과를 냅니다. 테스트 결과, 기존 배터리 대비 자가 발열 속도가 1만 분의 1 수준으로 감소했으며, 220도에서도 불이 붙지 않는 놀라운 결과를 보였습니다. 이 기술은 리튬 금속 배터리뿐 아니라 리튬 이온 및 리튬-황 배터리에도 적용 가능하여, 전기차, 전자기기 등 다양한 분야에서 안전성을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

 

 

 

한국, 배터리 화재 진압 기술 개발…안전의 새로운 기준을 제시하다

국내에서도 리튬 배터리 안전을 위한 기술 개발이 활발하게 진행되고 있습니다. 현대모비스는 배터리 과열 방지 기술에 이어, 전기차 배터리 화재를 자동으로 진압하는 ‘배터리 셀 자동 소화 시스템’을 공개했습니다. 이 기술은 배터리 온도, 전압, 압력 등을 분석하여 이상 징후를 감지하고, 해당 부위에만 소화 약제를 집중 분사합니다. 이를 통해 주변 셀로의 열 전이를 막아 열폭주 현상을 사전에 차단하는 혁신적인 기술입니다. 기존 배터리 구조를 유지하면서도 적용할 수 있어, 다양한 전기차 배터리 시스템에 쉽게 활용될 수 있다는 장점이 있습니다.

 

 

 

 

전고체 배터리의 안전성, 외부 센서로 감시한다

울산과학기술원(UNIST) 연구진은 전고체 배터리의 고질적인 문제로 지적되어 온 ‘단락’을 조기에 감지할 수 있는 센서 기술을 개발했습니다. 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하여 안전성을 높였지만, 충전 과정에서 리튬 수지상 결정이 생겨 단락을 유발할 수 있다는 위험이 존재합니다. 연구진은 배터리 외부에 압력 및 변위 센서를 부착하여, 리튬 수지상 결정의 초기 징후를 실시간으로 감지하는 기술을 개발했습니다. 이 기술은 전고체 배터리의 안정성을 높이고 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대됩니다.

 

 

 

 

미래를 위한 투자, 배터리 안전 기술의 중요성

최근 유럽, 중국, 인도 등 주요 국가들은 배터리 화재 시 열폭주를 일정 시간 이상 늦추거나, 주변 셀로 열이 옮겨가지 않도록 막는 것을 법으로 의무화하고 있습니다. 이러한 규제 강화는 배터리 안전 기술의 중요성을 더욱 부각시키고 있으며, 관련 기술 개발 경쟁을 가속화하고 있습니다. 한국과 중국을 비롯한 각국의 노력을 통해, 우리는 더 안전하고 지속 가능한 에너지 시대를 향해 나아갈 수 있을 것입니다.

 

 

 

 

핵심만 짚어보는 배터리 안전 기술, 무엇이 달라졌을까?

배터리 폭발의 위험을 줄이기 위한 혁신적인 기술들이 쏟아져 나오고 있습니다. 중국은 난연성 소재를 개발하여 배터리 자체의 안전성을 높였고, 한국은 화재 진압 시스템을 통해 사고 발생 시 피해를 최소화하려 노력합니다. 또한, 전고체 배터리의 단락 위험을 감지하는 센서 기술까지 개발되면서, 배터리 기술의 안전성은 한층 더 강화될 전망입니다.

 

 

 

 

궁금증 해결! 배터리 안전 기술 관련 Q&A

Q.난연성 소재는 모든 종류의 배터리에 적용될 수 있나요?

A.연구진은 난연성 고분자 소재를 리튬 금속 배터리뿐 아니라 리튬 이온이나 리튬-황 배터리에도 적용할 수 있다고 밝혔습니다. 즉, 전기차, 전자기기 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다.

 

Q.배터리 셀 자동 소화 시스템은 어떤 방식으로 작동하나요?

A.배터리 셀 자동 소화 시스템은 배터리의 온도, 전압, 압력 등을 분석하여 이상 징후를 감지하고, 해당 부위에만 소화 약제를 집중 분사하여 화재를 진압합니다.

 

Q.전고체 배터리 센서 기술은 상용화에 얼마나 걸릴까요?

A.이현욱 교수는 전고체배터리 내부의 위험 신호를 외부 센서로 조기에 감지할 수 있다는 점에서 의미가 크다며, 전고체배터리의 안정성과 상용화를 뒷받침할 핵심 기술이 될 것이라고 밝혔습니다. 하지만 구체적인 상용화 시점은 아직 발표되지 않았습니다.