"전기차 화재징후 23분 전 잡아낸다" … 한양대 소홍윤 교수팀, 세계 최초 배터리 열폭주 조기탐지 기술 주목

한양대학교는 기계공학부 소홍윤 교수 연구팀이 전기자동차 안전성 강화를 위한 혁신 기술로 '2025 대한민국 올해의 10대 기계기술'에 선정됐다고 24일 밝혔다.

선정된 기술은 '스웰링 센서 기반 배터리 모듈 열폭주 조기 탐지 시스템'이다. 리튬이온 배터리 화재의 위험 신호를 획기적으로 빠르게 감지하는 기술이다.

배터리 기반 시스템의 화재 사고로 전기차 안전성 문제는 사회적 이슈다. 리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높지만, 기계적·전기적·열적 스트레스에 취약해 작은 이상 반응도 대형 화재로 이어질 수 있다. 이에 고도화된 조기 진단 기술의 필요성이 제기돼 왔다.

소 교수 연구팀은 '스웰링(swelling)' 현상에 주목했다. 스웰링은 열폭주(thermal runaway) 직전에 배터리 내부에서 가장 먼저 나타나는 초기 신호지만, 기존 기술로는 대용량 배터리 모듈에서 이를 정밀하게 측정하기 어려워 상용화에 제약이 있었다.

연구팀은 고압축성 스펀지 구조를 활용한 고성능 스웰링 센서를 개발했다. 전기차용 배터리 모듈에 적용한 결과, 폭발 발생 1357초(22분 37초) 전에 위험 징후를 감지했다. 이는 기존 온도 센서보다 21배쯤 빠른 탐지 성능이다.

소 교수는 "현재 상용 기술을 뛰어넘는 세계 최고 수준의 조기 진단 성능을 확보했다"며 "전기차는 물론 에너지저장장치(ESS), 드론, 항공기 등 다양한 배터리 기반 시스템의 안전성 향상에 이바지할 것"이라고 말했다. 그는 "궁극적으로 배터리 화재를 근본적으로 차단하는 '제로 파이어(zero-fire)' 플랫폼 구축을 목표로 한다"고 덧붙였다.

이번 연구 성과는 산업통상자원부, 한국연구재단, 현대자동차의 지원을 받아 수행됐다. 국내·외 특허 출원을 통해 기술 우수성과 상용화 가능성을 입증했다.

해당 논문은 전기교통·지속가능 교통기술을 다루는 '이트랜스포테이션(eTransportation·전자 교통)', 재료과학·표면·계면 특성을 다루는 'ACS 어플라이드 머티리얼스 앤 인터페이시스(ACS Applied Materials & Interfaces·미국화학회 응용 재료와 인터페이스)', 인공지능(AI)·로보틱스·지능형 소재분야 '어드밴스트 인텔리전트 시스템스(Advanced Intelligent Systems·첨단 지능형 시스템)', 전자재료·디바이스 관련 'ACS 어플라이드 일렉트로닉 머티리얼즈(ACS Applied Electronic Materials·미 화학회 응용 전자 소재)' 등 국제 저명 학술지에 실렸다. 한양대 방주형 박사과정이 제1저자로 참여했다. 현대차 버추얼이노베이션 리서치랩 한용하 연구위원, 임재영·유영민 책임, 배터리성능시험팀 천병권 연구원, 배터리설계팀 최용환 팀장·강윤혁 연구원 등이 함께 참여했다.