전기차 배터리 화재 줄어들까…80℃ 도달 전 ‘색변화’로 경고 작성일 09-24 59 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">GIST-KAIST, 나노광학 온도 시각화 센서 개발<br>80도 이하 배터리 온도를 1초 이내 감지해 알려</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="yooQP9KGSx"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="918554eb54298bcb9fae74d24d82c303e1763291b8ea58912990ca5a55812cc3" dmcf-pid="WggxQ29HTQ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 개발한 나노광학 온도 시각화 센서. GIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/24/dt/20250924105348966ohjr.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="YscgoRMUCT" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/24/dt/20250924105348966ohjr.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구팀이 개발한 나노광학 온도 시각화 센서. GIST 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="6f0c2ef5ade3784f1532c9e592d79fe25212ba1d6c6fb45a3e93740fab276638" dmcf-pid="YaaMxV2XlP" dmcf-ptype="general"><br> 전기차 배터리 내부 이상 징후를 조기에 포착해 화재나 폭발 등의 중대사고를 예방할 수 있는 센서 기술이 나왔다.<br><br> 광주과학기술원(GIST)은 정현호 전기전자컴퓨터공학과 교수와 송영민 KAIST 전기 및 전자공학부 교수 연구팀이 공동으로 내부 온도가 위험 수준에 도달하기 전인 80도 이하에서 열폭주 위험을 실시간으로 감지해 사용자에게 시각적으로 알려주는 ‘나노광학 온도센서’를 개발했다고 24일 밝혔다.<br><br> 최근 배터리 내부 온도 상승에 따른 열폭주로 화재, 폭발 사고가 잇따르며 안전 문제가 불거지고 있다. 배터리 내부 온도가 80도를 넘으면 전해질, 분리막 등 내부 주요 구성 요소가 손상되기 시작하고, 1분 이내에 500도 이상으로 급격히 온도가 치솟을 수 있다. 이 때문에 배터리 온도를 조기에 감지하고 위험을 사전에 경고할 수 있는 기술 개발이 시급하다.<br><br> 기존 온도 센서는 접촉한 부분만 측정할 수 있어 전체 온도 분포를 파악하기 어렵고, 적외선 카메라는 표면 재질에 따라 측정 정확도가 떨어지는 한계가 있다. 열변색 물질을 활용한 기존 기술은 반응 속도가 느려 실시간 감지에는 적합하지 않다.<br><br> 연구팀은 단원소 물질인 ‘텔루륨’의 특이한 광변조 특성에 주목해 10나노미터 두께의 텔루륨 초박막을 활용해 열변색 나노광소자를 개발했다.<br><br> 텔루륨은 상온에서 80도로 온도가 상승할 때 고체 상태에서 준액체(고체와 액체 중간 상태) 상태로 부분적으로 녹는다. 또한 가시광 영역에서 굴절률이 0.7 이상 변화하는 우수한 광변조 특성을 지녀 1억분의 1초 단위로 초고속 온도 감지가 가능하다.<br><br> </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ce2ba07383914fecce1f8cc42329b6c3b3291cfdbe452c4ed0d8ffb53f4861fa" dmcf-pid="GNNRMfVZh6" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 제작한 나노광소자의 온도 감지 성능. GIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/24/dt/20250924105350208exii.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="BGAde841yj" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/24/dt/20250924105350208exii.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구팀이 제작한 나노광소자의 온도 감지 성능. GIST 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="1086a90f68d0bc970a309cf806efb329db82289993612b0d6395f65aa7bd419f" dmcf-pid="HjjeR4f5T8" dmcf-ptype="general"><br> 연구팀은 알루미늄 기반 배터리 표면 위에 10나노미터 두께의 매우 얇은 텔루륨층을 증착하고, 그 위에 수십 나노미터 두께의 유리(SiO2) 보호층을 적층해 온도에 따라 반사색이 변하는 가이레스-토어노이스 공진기를 제작했다.<br><br> 이 공진기는 80도 이하의 비교적 낮은 온도에서도 텔루륨의 고체-준액체 상변화에 의한 광특성 변화를 극대화하며, 유리 보호층을 통해 외부 환경으로부터 텔루륨의 손상을 방지할 수 있다.<br><br> 복잡한 회로나 별도의 외부 전원 없이 작동하고, 특정 온도에 도달하면 색이 변했다가 다시 상온으로 냉각되면 원래 색으로 되돌아가는 가역적 특성도 갖고 있다.<br><br> 연구팀이 제작한 나노광소자는 25∼80도까지 온도 변화를 색깔로 정밀하게 구분할 수 있으며, 17밀리초(㎳) 단위의 빠른 동영상 프레임 간격으로 배터리 표면의 온도 분포와 열 확산 과정을 실시간으로 시각화한다.<br><br> 내구성도 갖춰 수십 번의 가열-냉각 사이클과 주변 습도 변화에도 안정적으로 온도를 감지하며, 9개월 이후에도 열변색 특성이 유지된다고 연구팀은 설명했다.<br><br> 연구팀은 나노광소자를 상용 18650 배터리와 스마트폰에 적용해 충전 및 방전 시 발생하는 발열을 실시간으로 모니터링하는 데 성공해 활용 가능성을 입증했다.<br><br> 정현호 GIST 교수는 “텔루륨의 광변조 특성을 나노포토닉스 기술과 결합해 배터리 폭발 위험을 조기에 경고할 수 있는 원천기술을 확보했다”며 “향후 전기차, 항공, 우주, 소방, 웨어러블 기기 등 다양한 분야에서 활용될 것”이라고 말했다.<br><br> 송영민 KAIST 교수는 “최근 국내외에서 배터리 화재 사고가 잇따르면서 안전성 확보가 중요해졌다”며 “이번 기술이 차세대 배터리 안전을 위한 새로운 패러다임을 제시하고 사회 문제 해결에 기여할 것으로 기대한다”고 평가했다.<br><br> 이 연구결과는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 지난 7월 23일 온라인에 실렸다.<br><br> </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0c704d987fa7093d58cbb065bd9d7fc1c4d5479727b04c1dd137e246d20f6d94" dmcf-pid="XAAde841y4" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="송영민(앞줄 왼쪽) KAIST 교수, 정현호(앞줄 오른쪽) GIST 교수 공동연구팀. GIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/24/dt/20250924105351522pavm.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="xmgxQ29HyM" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/24/dt/20250924105351522pavm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 송영민(앞줄 왼쪽) KAIST 교수, 정현호(앞줄 오른쪽) GIST 교수 공동연구팀. GIST 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="69d6fc02b9eb9061eca184cc7eca7c17e7f916710e297f250ef53ba2eb702cb1" dmcf-pid="ZccJd68tSf" dmcf-ptype="general"><br> 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 디지털타임스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 god 손호영, 한강 플로깅 영상 공개…일상 속 작은 실천으로 환경 보호 동참 09-24 다음 한국스포츠과학원, 유네스코와 함께 국제무예세미나 개최 09-24 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
