튜브형 냉각 방식으로 원형 배터리 발열 해결…상용화 모색 작성일 07-30 11 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">한국에너지공대, 대형화·충전속도·내구성 모두 획기적으로 개선</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="ZcFRncjJjZ"> <p contents-hash="ad1a8bf5fbfa1d62d5ffb820c4da5c9c6e6061d5931724fdee96a96c53a81b39" dmcf-pid="5k3eLkAikX" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>국내 연구진이 원통형 배터리 발열 문제를 냉각채널을 적용한 튜브형 설계로 해결했다. 대형화·충전속도·내구성 등 3가지 성능을 한 번에 향상시키는데도 성공하고 상용화 방법을 모색 중이다.</span></p> <p contents-hash="47b26c05f746d4f1da2b772624de2199771f97169222336c5d62b4b9c9bd4b7e" dmcf-pid="1E0doEcncH" dmcf-ptype="general">송주현 한국에너지공과대학교(KENTECH) 에너지공학부 교수는 전화통화에서 "발열 문제를 개선한 급속충전용 튜브형 배터리를 개발했다"며 "셀 중심부에 냉각 채널을 통합해 충전 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 배출할 수 있도록 설계됐다. 크기도 57㎜까지 늘릴 수 있어 경제적"이라고 설명했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b57df3fba0b6a5fb8bf5734d86aa98ba8f7eaf7276f6513c8fe34e622d70e281" dmcf-pid="tDpJgDkLgG" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="10분 급속충전 조건에서 4680 원통형 셀과 튜브형 셀의 열적 거동 비교표.(그림=한국에너지공대)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/ZDNetKorea/20260730104850682paaj.png" data-org-width="637" dmcf-mid="B1ZPeaoMkf" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/ZDNetKorea/20260730104850682paaj.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 10분 급속충전 조건에서 4680 원통형 셀과 튜브형 셀의 열적 거동 비교표.(그림=한국에너지공대) </figcaption> </figure> <p contents-hash="eb09c45ae393c28eb234c902cad27bcffcac25955645bf2270b318b4da74b080" dmcf-pid="FwUiawEoAY" dmcf-ptype="general">효율적인 부분 등을 감안할 때 제작 비용 증가는 없다는 부연 설명이다.</p> <p contents-hash="4f3d565cba3c6ba552b0e97d467cb808946f47444bf8d31a2e822551754b5bd4" dmcf-pid="3runNrDgkW" dmcf-ptype="general">최근 전기차 배터리는 셀의 대형화 추세다. 대형 셀은 소형대비 효율이 좋다. 에너지 밀도를 높이고 생산 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 특히, 원통형 배터리는 이전의 18650(지름 18㎜, 높이 65㎜) 크기에서 테슬라를 선두로 2170(지름 21㎜, 높이 70㎜), 나아가 4680(지름 46㎜, 높이 80㎜) 크기까지 대형화되고 있다.</p> <p contents-hash="f77d4103b5fbf440c6299ff619eba3590d364ccabdd1d75cf428d7329e526441" dmcf-pid="0m7Ljmwagy" dmcf-ptype="general">그러나 원통형 배터리는 대형화될수록 셀 지름이 커지면서 급속충전 시 발생한 열이 외부로 방출되지 못하고 셀 내부에 누적되는 한계가 있다. 내부 온도가 40~50℃를 넘어서면 소재 열화가 가속화되고 안전성 문제로 이어질 수 있다. 이 때문에 기존 대형 원통형 배터리(4680 이상)는 열 관리 한계로 급속충전 속도를 높이는 데 제약이 따랐으며, 빠른 충전을 위해선 셀 크기를 제한해야 했다.</p> <p contents-hash="8f3f9fd182ce52d88c0b2f49c82ce8e14b8d7232d2bd76a97cc3761c4b68ade1" dmcf-pid="pszoAsrNaT" dmcf-ptype="general">연구팀은 그동안 사용되지 않던 원통형 배터리의 비어있는 중앙 공간에 쿨링채널을 만들어 냉각수가 순환하도록 설계했다. 열 전달 거리를 기존의 절반 수준으로 줄여, 셀 내부와 외부 양방향에서 열을 효과적으로 배출시킬 수 있게 했다.</p> <p contents-hash="e2e09c924f795969765ea960f314013dd0419afff417620ef813773c3d900085" dmcf-pid="UOqgcOmjov" dmcf-ptype="general">연구 결과, 46㎜ 구경 셀 기준 6C(10분) 급속충전 시 기존 원통형 배터리는 최고 온도가 58.1℃까지 상승한 반면, 튜브형 배터리는 44.5℃로 13.6℃, 23.4% 낮추는 획기적인 냉각 효과가 나타났다. 또한 5%에서 95%까지 충전하는 데 걸리는 시간도 기존 12.4분에서 9.6분으로 줄였다.</p> <p contents-hash="51937194644079020e572c245a54293f1ce1917898fd8d46d272829efbc26be1" dmcf-pid="uIBakIsAcS" dmcf-ptype="general">수명과 내구성 면에서도 성능 개선이 확인됐다. 급속충전 조건에서 내부 열화 반응이 억제되면서, 500사이클 장기 수명 평가 시 용량 유지율이 기존 원통형 배터리 76%보다 15.5%p 높은 91.5%를 기록했다.</p> <figure class="s_img figure_frm origin_fig" contents-hash="5cc86abb77dbbcca3520adc0012b53b9cd82a7358619b138a42c11f074997c6c" dmcf-pid="7CbNECOcNl" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="숭주현 한국에너지공대 에너지공학부 교수.(교신저자)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/ZDNetKorea/20260730104851928icqx.jpg" data-org-width="200" dmcf-mid="XvpJgDkLN5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/ZDNetKorea/20260730104851928icqx.jpg" width="200"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 숭주현 한국에너지공대 에너지공학부 교수.(교신저자) </figcaption> </figure> <p contents-hash="0804859af616abaacf0ba45bce711daffb51c789f2795932bcb95e7c593a894b" dmcf-pid="zwUiawEooh" dmcf-ptype="general">송주현 교수는 "10분 급속충전 조건 기준 kWh당 약 2.9달러의 생산 원가 절감 효과를 거둘 수 있다"고 덧붙였다.</p> <p contents-hash="f6f6db541717caad2dfabc597339c9786a3cd8fb5de480c688d13523c7de284c" dmcf-pid="qrunNrDggC" dmcf-ptype="general">송 교수는 “지난 30년간 변하지 않았던 배터리 폼팩터를 새롭게 제안함으로써, 대형 원통형 배터리가 가진 물리적 발열 한계를 근본적으로 극복해 낸 사례”라며 “원통형 배터리가 대형 셀 시대로 진화하는 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="a94096c9f7cc48f36b15d44e1e07f18659316df2141ed704df58f22443386deb" dmcf-pid="Bm7LjmwaaI" dmcf-ptype="general">연구결과는 셀 프레스가 발행하는 국제 학술지 ‘디바이스(IF 8.7)에 게재됐다. 제1저자는 정유림 에너지공학부 석사과정 연구생이다.</p> <p contents-hash="c9e7aece082000a28c88af41127e0fff4795e644bddac096fbbbd1b094dd0d9d" dmcf-pid="bszoAsrNoO" dmcf-ptype="general">연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단(NRF), 산업기술평가관리원(KEIT) 지원을 받았다.</p> <p contents-hash="01e17dde4b08013cb0dd50ea1bd892a07eaf9ddd06cf02d089fa988114b7f0fc" dmcf-pid="KOqgcOmjgs" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 2분기 ‘AI 광고 효과’ 증명한 메타…AI 사업 수익 지속 가능성은 ‘미완’ 07-30 다음 소자 하나로 뉴로모픽 반도체 누설전류·집적도 문제 동시 해결 07-30 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
