“충전은 빠르게, 배터리는 오래”…3차원 디지털트윈으로 규명 작성일 08-24 33 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST, 배터리 급속충전 시 성능·수명 저하 원인 밝혀<br>3차원 디지털 트윈서 전극 두께, 바인더 위치, 빈 공간 등 영향</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="q8dVyD71yj"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ad938d68f7852d4518c3281d6a01b4b62d8fce869871e622997b63416060f6ec" dmcf-pid="B6JfWwztvN" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="3차원 디지털 트윈으로 전기차 배터리 급속충전 시 배터리 수명을 저하시키는 내부 손상 원인을 규명한 연구성과 개념도를 AI로 생성한 이미지. KAIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/dt/20260824112010492witq.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="uIL6Hsb0lk" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/dt/20260824112010492witq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 3차원 디지털 트윈으로 전기차 배터리 급속충전 시 배터리 수명을 저하시키는 내부 손상 원인을 규명한 연구성과 개념도를 AI로 생성한 이미지. KAIST 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="20eb3e187f4e6f9dbb2edb1e1c59f6b72551f81f604632fe5a195dd657e74675" dmcf-pid="bPi4YrqFya" dmcf-ptype="general"><br> 3차원 디지털 트윈 기술을 통해 전기차 배터리의 충전 성능을 파악할 수 있는 길이 열렸다. 여러 종류의 전극을 일일이 만들어 실험하기 전에 가상공간에서 배터리 성능과 수명을 확인할 수 있게 될 전망이다.</p> <p contents-hash="8cdae8ab6bc82dfbe50ad4a9a8c472982ec7ff7c635fc6f87a0180a5b7e781f5" dmcf-pid="KQn8GmB3lg" dmcf-ptype="general">KAIST는 이강택 기계공학과 교수팀이 조은애 신소재공학과 교수팀과 공동으로 상용 리튬이온배터리에 사용되는 흑연 음극의 내구 구조를 3차원 디지털 트윈으로 구현해 급속충전 과정에서 배터리 성능이 떨어지는 원인을 규명했다고 24일 밝혔다.</p> <p contents-hash="9773257734bca359240b784d2887cb69e58509ddfdef3fb5d9cdcc817a0615eb" dmcf-pid="9xL6Hsb0Co" dmcf-ptype="general">배터리를 급속 충전하면 일부 리튬이온이 음극의 흑연 입자 안으로 이동해 들어가지 못해 표면에 쌓이는 ‘리튬 도금’ 현상이 생긴다. 이런 현상이 계속되면 배터리 성능과 수명을 떨어 뜨린다.</p> <p contents-hash="d2d0d85be453f0e0c4a523a2238d64ac1d7aa11844f54ff39b0249dce0911da7" dmcf-pid="2ECAK1iPlL" dmcf-ptype="general">또 흑연 표면에 배터리를 보호하는 얇은 막인 ‘고체전해질 계면층(SEI)’도 만들어지는데, 너무 두껍거나 고르지 않으면 배터리 성능이 저하될 수 있다.</p> <p contents-hash="d1de11d27d27748e9082d4e2c782d54163ba286d3163d77809d4c6bf56a902d7" dmcf-pid="VDhc9tnQln" dmcf-ptype="general">이런 현상들은 매우 작은 배터리 내부에서 동시에 일어나 기존 컴퓨터 모델로 정확히 확인하기 어렵다.</p> <p contents-hash="bb62653f0e6d50725ce4987d74963dfae5d7ed1b140add0464793b2889fa3d0b" dmcf-pid="fwlk2FLxSi" dmcf-ptype="general">연구팀은 리튬을 저장하는 흑연, 이를 붙여주는 접착제 역할을 하는 바인더, 리튬이온이 이동하는 빈공간인 기공을 3차원 구현해 실제 상용 흑연 음극 구조와 동일한 가상의 배터리 전극을 만들었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9c62c95bea38c076b23955b23b9a63fe922fcf0d8618b6645311b65f092c8750" dmcf-pid="4rSEV3oMvJ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구결과가 실린 국제 학술지 후면 표지. KAIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/dt/20260824112011816wofu.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="7Xe2TEu5hc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/dt/20260824112011816wofu.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구결과가 실린 국제 학술지 후면 표지. KAIST 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="e990b7e2d27b5e41f9acdafed0b00607192778258cbec4a0eaa844738330aba6" dmcf-pid="8mvDf0gRSd" dmcf-ptype="general"><br> 이 가상 전극에서 빠르게 충전했을 때 리튬이온 이동과 표면에 쌓이는 리튬 위치, 보호막 형성 등을 종합적으로 살펴봤다.</p> <p contents-hash="afc9ea67f9582f5635e702e2021b149d19611a27d0b0c6d4ef6dc36eec39ff43" dmcf-pid="6sTw4paeSe" dmcf-ptype="general">그 결과, 전체 충전용량이 비슷해도 전극 내부 바인더와 빈 공간이 어떻게 배치돼 있느냐에 따라 배터리 손상 정도가 달라질 수 있음을 확인했다.</p> <p contents-hash="7527308d63e1ade08e8967cd2d44c18e8bd876b995b63b7573c4ba61806b30af" dmcf-pid="POyr8UNdlR" dmcf-ptype="general">전극 내부에서 리튬 저장 위치와 배터리 성능을 떨어 뜨리는 반응이 일어나는 위치도 뚜렷하게 달랐다.</p> <p contents-hash="c8e482ede2c81595562d2605779075b17aef76f549500e43ca80eba491021604" dmcf-pid="QIWm6ujJvM" dmcf-ptype="general">특히 바인더가 전극의 한쪽에 몰리면 리튬이온이 지나갈 수 있는 빈 공간이 줄어 쌓이는 리튬도금 양이 바인더가 고르게분포한 전극보다 10% 이상 증가했다. 이런 차이는 전극이 두꺼워질수록 더욱 커졌다.</p> <p contents-hash="295d67de55f4b5234b3a5c475be02fb8ae434934063ce98b67e1340b4fa95b6a" dmcf-pid="xCYsP7Aihx" dmcf-ptype="general">전극을 두껍게 만들어 더 많은 에너지를 저장하기 위해선 재료의 양뿐 아니라 내부에 어떻게 배치할 것인지를 세밀하게 설계해야 한다는 의미라고 연구팀은 설명했다.</p> <p contents-hash="d333945888fb18d263fac9f94ba46ce8cbd040bcc377198fc30617913085e6ea" dmcf-pid="yfR9vkUZhQ" dmcf-ptype="general">빈 공간 위치는 전극이 받는 힘에도 영향을 미쳐 빈 공간이 부족하면 흑연 입자가 팽창할 여유가 없어 특정 부분에 힘이 집중됐다.</p> <p contents-hash="04842f212539a79c7aca07394b405312d3852c5eefd874bee33882d6ae60d2ee" dmcf-pid="W4e2TEu5yP" dmcf-ptype="general">이강택 교수는 “전극 안의 바인더와 빈 공간을 적절하게 배치하면 많은 에너지를 저장하면서 빠르게 충전하고 오래 사용할 수 있는 배터리를 설계할 수 있음을 제시한 연구”라며 “앞으로 최적의 전극 구조를 찾는 데 활용돼 전기차 배터리 충전시간은 줄이고, 배터리 수명은 늘리는 기술 개발에 기여할 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="89e892648b04f47e35c63d719cd31d9a9b4e1e7e06a441ebb7bea0918359de6d" dmcf-pid="Y8dVyD71l6" dmcf-ptype="general">연구결과는 국제 학술지 ‘인포맷’ 지난달 7일 후면 표지 논문으로 게재됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="19c61f3375204a87b08762ca99f08956ef76d5489716f3cbf75aaf59ecfbeeff" dmcf-pid="G6JfWwztl8" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이강택(오른쪽 아래부터 시계방향으로) 기계공학과 교수, 조은애 신소재 공학과 교수, 강애진 기계공학과 박사과정. KAIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/dt/20260824112013136cpjw.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="zlHIxqkLWA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/24/dt/20260824112013136cpjw.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이강택(오른쪽 아래부터 시계방향으로) 기계공학과 교수, 조은애 신소재 공학과 교수, 강애진 기계공학과 박사과정. KAIST 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="6ad693fe637d7350c620e7c95746a6502aa160199d7ad15368f978b431ab8c5e" dmcf-pid="HPi4YrqFv4" 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 웨스트팩, 차세대 ‘IGEL OS 12’ 국내 공급 및 마이그레이션 지원 본격화 08-24 다음 삼성SDS, 서울대 ‘차세대 네트워크’ 수주 08-24 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
