국내 연구진, ‘소화기 품은 배터리’ 개발…“전기차 열 폭주 억제”

충남대 연구팀 등 발표
전해액에 불소 성분 넣어

기존 전해액을 쓴 배터리(왼쪽 그림)와 충남대 연구진 등이 개발한 새로운 전해액을 넣은 배터리 내부 개념도. 새로운 전해액을 쓴 배터리 내부에서는 수소 성분이 없어져 화재 가능성은 줄어들고, 양극과 음극의 내구성은 높아져 수명이 늘어난다. 충남대 연구진 제공

국내 연구진이 전기차 화재를 원천 차단하는 기술을 개발했다. 배터리 안에 불을 끄는 소화제 성분을 넣어 ‘열 폭주’를 억제하는 방식이다. 상용화한다면 전기차 안전성과 관련한 소비자 불안을 줄일 방안이 될 것으로 보인다.

한국연구재단은 송승완 충남대 교수팀과 도칠훈 한국전기연구원 책임연구원, 이영주 한국기초과학지원연구원 에너지소재연구그룹장팀이 구성한 공동 연구진이 리튬이온 배터리 화재를 막는 난연 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 연구 결과는 지난달 27일 국제 학술지 ‘머티리얼즈 사이언스 & 엔지니어링 R-리포츠’에 실렸다.

현재 배터리는 전기차 등에 널리 쓰이는데, 화재가 일단 시작되면 진화하기가 매우 어려운 것이 특징이다. 과열로 인해 발생하는 열 폭주 때문이다. 화재 우려는 전기차 캐즘(일시적 수요 정체)의 한 원인으로 지목되기도 한다.

연구진은 기술 개발의 초점을 배터리 화재를 빨리 진화하는 것이 아니라 아예 화재가 일어나지 않도록 하는 데에 맞췄다. 이렇게 해서 고안된 연구진 기술의 핵심은 양극과 음극을 연결해 전기가 흐르도록 돕는 배터리 내부 액체 ‘전해액’ 성분을 바꾸는 것이다.

현재 전해액은 발화 위험이 큰 ‘카보네이트계 유기용매’로 만든다. 연구진은 전해액에 불소 성분을 넣어 배터리 내부 온도가 상승할 때 발생하는 수소 성분을 포획하도록 했다.

수소는 배터리에 불이 강하게 붙도록 만들고 폭발까지 유발하는데, 불소를 투입해 본래 기능을 못하도록 막은 것이다. 불소가 배터리 안에서 소화기 역할을 하는 셈이다.

연구진 기술은 배터리 수명도 늘리는 것으로 나타났다. 배터리 화재를 저지한 기술이 양극과 음극의 내구성을 높이는 효과를 보였기 때문이다. 난연화 기술은 배터리 수명을 줄일 수 있다는 자동차 업계의 우려를 불식시킬 방안까지 찾은 것이다.

송 교수는 “이번 기술은 리튬이온 배터리가 필요한 모든 분야에 적용할 수 있다”며 “전기차 캐즘 극복에도 기여하길 바란다”고 말했다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com