[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 전기자동차와 대규모 에너지저장장치(ESS)의 화재 위험을 막는 데 활용할 수 있는 다기능 열관리 복합 소재를 중앙대 연구진이 개발했다.

3일 중앙대에 따르면 화학공학과·지능형에너지산업융합학과 김주헌 교수 연구팀은 열전달을 억제하는 바이오 기반의 에어로겔과 열을 흡수·저장하는 상변화 소재를 결합한 열관리 복합 소재를 개발했다.

에너지저장장치에 주로 쓰이는 리튬이온 배터리는 충방전이나 내부 단락으로 과도한 열이 발생할 수 있다. 이 열이 인접한 셀로 빠르게 전달되면 연쇄적인 온도 상승과 화재를 동반하는 열폭주로 이어질 수 있다.

이를 막기 위해 고분자 폼, 세라믹 섬유, 에어로겔 등의 단열재가 활용됐지만 기존 소재는 열전달을 늦출 뿐 내부에서 발생한 열을 직접 흡수하기 어렵다는 한계가 있었다. '상변화' 소재는 잠열을 흡수해 온도 상승을 완화할 수는 있으나, 액상화에 따른 누출과 구조 손상 문제가 뒤따랐다.

연구팀은 에어로겔의 단열 기능과 상변화 소재의 잠열 저장 기능을 하나의 복합 소재에 결합했고, 이를 통해 열의 전파를 늦추는 동시에 발생한 열을 흡수하며 상변화 과정에서 필연적으로 발생하는 누액 현상까지 억제할 수 있도록 설계했다.

이러한 기술로 개발된 열관리 복합소재는 ▲단열 ▲열에너지 저장 ▲누출 저항성 ▲구조적 안정성 ▲난연 성능을 동시에 갖췄다.


이번 연구는 '다기능성 열 절연을 위한 산화아연 도입 하이드록시에틸 셀룰로스/리그닌 에어로겔–에폭시/에리트리톨 복합 소재'라는 제목의 논문으로 발표됐다.

중앙대 김상우 석사과정 연구원이 제1 저자로 참여했으며, 화학공학 분야의 국제 학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재됐다.


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