한양대, 전기차 '열폭주 조기탐지' 기술...올해 10대 기계기술 선정

한양대는 소홍윤 기계공학부 교수 연구팀이 전기차 안전성 강화를 위한 혁신 기술을 개발해 ‘2025 대한민국 올해의 10대 기계기술’에 선정됐다고 24일 밝혔다.

이번에 선정된 기술은 ‘스웰링 센서 기반 배터리 모듈 열폭주 조기 탐지 시스템’으로 리튬이온 배터리 화재의 위험 신호를 기존보다 획기적으로 빠르게 감지하는 기술이다.

리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도에 비해 기계적·전기적·열적 스트레스에 취약하다. 작은 이상 반응도 대형 화재로 이어질 수 있어 고도화된 조기 진단 기술이 필요하다.

연구팀은 ‘스웰링(swelling)’ 현상에 주목했다. 스웰링은 열폭주(thermal runaway) 직전에 배터리 내부에서 가장 먼저 나타나는 초기 신호로 기존 기술로는 대용량 배터리 모듈에서 정밀한 측정이 어렵다.

연구팀은 고압축성 스펀지 구조를 활용한 고성능 스웰링 센서를 개발해 전기차용 배터리 모듈에 직접 적용했고, 그 결과 폭발 발생 1357초 전(약 23분 전)에 위험 징후를 감지해 기존 온도 센서 대비 약 21배 빠른 조기 탐지 성능 구현에 성공했다. 

소홍윤 교수는 “현재 상용 기술을 뛰어넘는 세계 최고 수준의 조기 진단 성능을 확보했다”며 “전기차는 물론 ESS, 드론, 항공기 등 다양한 배터리 기반 시스템의 안전성 향상에 기여할 것”이라고 말했다. 이어 “궁극적으로 배터리 화재를 근본적으로 차단하는 ‘제로 파이어(zero-fire)’ 플랫폼 구축을 목표로 하고 있다”고 강조했다.

이번 연구는 산업통상자원부, 한국연구재단, 현대자동차의 지원을 받아 수행됐으며, 해당 논문 'Rapid thermal runaway detection of lithium-ion battery via swelling-based state-of-charge monitoring using piezoresistive sponge sensor'는 국제 저명 학술지 'eTransportation' (IF: 17.0, 분야 상위 0.6%)을 포함해 'ACS Applied Materials & Interfaces', 'Advanced Intelligent Systems', 'ACS Applied Electronic Materials' 등에 게재됐으며, 국내외 특허 출원을 통해 기술 우수성과 상용화 가능성을 입증했다.