비전도성 액체 사용량 80~90% 줄이고 냉각 성능 높여
 ▲ 한국기계연구원 탄소중립기계연구소 김진섭 히트펌프연구센터 책임연구원 연구팀 |
[FPN 최누리 기자] = 국내 연구진이 적은 양의 비전도성 액체로 리튬이온 배터리팩을 냉각해 화재 위험을 낮추는 기술을 개발했다.
한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연)은 김진섭 탄소중립기계연구소 히트펌프연구센터 책임연구원 연구팀이 ‘분사형 액침냉각 기술’을 개발했다고 밝혔다.
‘분사형 액침냉각 기술’은 비전도성 액체를 배터리팩 상부에 직접 분사하고 하부는 액체에 일부 잠기게 하는 방식이다. 액체가 배터리셀에 직접 닿아 열을 제거하고 하부에선 액체 대류를 통해 추가 냉각 효과를 낼 수 있다.
기존 공랭식과 수냉식 기술은 히트싱크나 콜드플레이트를 이용해 배터리를 간접적으로 식힌다. 하지만 여름철이나 급속 충ㆍ방전 환경에선 배터리팩 온도가 높아질 수 있다는 한계가 있다. 또 배터리 전체를 비전도성 액체에 담그는 기존 액침냉각 방식은 비용과 배터리팩 중량이 늘어나는 문제가 있었다.
‘분사형 액침냉각 기술’은 기존 액침냉각 방식과 비교해 액체 사용량을 10~20% 수준으로 줄이면서 냉각 성능을 높일 수 있다는 게 연구팀 설명이다.
연구팀에 따르면 실제 리튬이온 배터리팩의 급속 충ㆍ방전 환경에서 기술 성능을 검증한 결과 높은 충ㆍ방전율 조건에서도 배터리셀의 최고 온도를 35℃ 이하로 유지했다.
김진섭 책임연구원은 “분사형 액침냉각 기술은 적은 양의 비전도성 액체로 리튬이온 배터리팩을 효과적으로 냉각해 열폭주와 화재 위험을 낮출 수 있다”며 “무게와 비용 부담을 줄인 만큼 전기차와 에너지저장장치 등 다양한 분야에 적용될 것으로 기대한다”고 말했다.
한편 이번 연구는 기후에너지환경부의 에너지수요관리핵심기술개발사업으로 수행됐다. 연구 성과는 열공학 분야 국제학술지 ‘어플라이드 서멀 엔지니어링(Applied Thermal Engineering)’에 게재됐다.
[출처: 소방방재신문]