서울대 공대 항공우주공학과 여재익 교수 연구팀, 미국 공군연구소와 협력해 배터리 열폭주 제어 연구 시작

서울대학교 공과대학은 항공우주공학과 여재익 교수 연구팀이 미국 공군연구소(Air Force Research Lab, AFRL)의 지정연구실로 선정됐다고 밝혔다. 한국연소학회 회장을 맡고 있는 여재익 교수는 미공군연구소와 협력해 초고용량 리튬이온 배터리의 열폭주 제어에 관한 연구를 진행하게 된다.

미공군연구소 지정연구실은 다년간 연구비를 지급받게 되며, 특히 연구능력 검증 시 실적보고 및 중간평가 등의 절차가 대폭 간소화되는 효율적인 평가지원 체제 하에서 연구자가 원천기술 연구에 집중할 수 있는 환경을 누리게 된다.

최근 배터리로 인한 전기차 화재 및 폭발 사고가 잇따르면서, 연소공학의 한 분야인 열폭주(thermal runway) 현상이 문제의 핵심 원인으로 주목받고 있다. 열폭주는 배터리 내부의 인화성 구성물질이 화학 반응을 일으켜 온도가 급격히 상승하면서 폭발 단계까지 이르는 현상이다. 관련 연구에 매진해 온 여재익 교수는 차세대 2차 전지의 핵심 기술로 주목받는 전고체 배터리 역시 일반 리튬이온 배터리와 마찬가지로 열폭주 현상으로부터 자유롭지 않다는 연구 결과를 작년 12월 연소공학 분야 최고 저널인 Combustion and Flame에 발표한 바 있다.

이번에 미공군연구소 지정연구실로 선정된 여재익 교수 연구팀은 실험과 모델링 접근 방식을 활용해 다양한 리튬이온 배터리에서 발생하는 열폭주의 원리를 명확하게 규명하고, 열폭주 방지 기술을 개발하는 데 연구의 중점을 둘 예정이다. 해당 연구는 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 추진 항공기 등 여러 전기 모빌리티 분야에서 배터리 안정성의 대폭적 향상에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 아울러 연구진이 개발한 기술은 향후 에너지 산업 전반에 걸쳐 필수적인 기술로 자리 잡을 가능성이 크다.

여재익 교수는 “이번 선정은 전기 주도 연소 시스템의 원천적인 반응 메커니즘을 규명하고, 나아가 의도적으로 열폭주를 가능케 하는 차세대 무기체계 및 위성 추진 시스템에서의 적용 가능성도 확인하는 기초 연구의 든든한 토대를 구축했다는 점에서 그 의미가 크다”고 전하며 “앞으로 이 연구 결과는 자동차 전동화 분야는 물론이고 2차 전지가 활용되는 모든 산업 영역에서 응용될 것으로 예상된다”고 밝혔다.

그간 2차 전지 관련 국내 기업 및 연구재단의 기초연구 지원을 받아 배터리 열폭주 연구를 진행해 온 여재익 교수는 연소공학 분야에서 SCI급 학술지 교신저자 논문 180여 편의 연구 실적을 보유하고 있다. 미공군연구소 지정연구실 선정을 통해 여재익 교수가 수행한 연구의 독창성과 기술 확장성이 인정받았다는 평가다. 해당 연구에서 개발될 기술은 미래 모빌리티의 전 분야에서 안전성 제고 및 성능 극대화에 중추적인 기술로 자리매김할 전망이다.

웹사이트: https://eng.snu.ac.kr/