전기차 배터리 임피던스 측정을 통한 상태 진단 및 사고 방지 흐름도. (KAIST 제공)/뉴스1
KAIST 전기및전자공학부 권경하 교수. /뉴스1
국내 연구진이 소량의 전류로 전기차 배터리를 정밀 진단할 수 있는 기술을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 권경하·이상국 교수 연구팀이 전기차 대용량 배터리의 안정성과 성능 향상에 활용할 수 있는 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
EIS 기술은 배터리의 임피던스 크기와 변화를 측정해 배터리 효율과 손실을 평가할 수 있는 강력한 도구로, 배터리의 충전 상태 및 건강 상태를 평가하는 중요한 도구로 여겨진다. 또 배터리의 열적 특성과 화학적·물리적 변화, 수명 예측, 고장의 원인을 식별하는 데 활용 가능하다.
그러나 기존 EIS 장비는 비용 및 복잡성이 높아 설치, 운영 및 유지 보수가 쉽지 않다. 또 감도 및 정밀도 제약으로 수 암페어(A)의 전류 교란을 배터리에 인가하는 과정에서 배터리에 큰 전기적 스트레스가 가해지기 때문에 배터리의 고장이나 화재 위험을 증가시킬 수 있어 활용이 어려웠다.
이에 연구팀은 고용량 전기차 배터리의 상태 진단 및 건강 모니터링을 위한 소전류 EIS 시스템을 개발하고 입증했다. 이 EIS 시스템은 낮은(10mA) 전류 교란으로, 배터리의 임피던스를 정밀하게 측정할 수 있으며 측정 시 발생하는 열적 영향 및 안전 문제를 최소화한다.
또 부피가 크고 비용이 많이 드는 구성요소를 최소화해 차량 내 탑재가 용이하게 설계됐다.
이 시스템은 전기차 배터리의 여러 운영 조건(다양한 온도 및 배터리 잔존용량)을 나타내는 SOC 레벨에서 배터리의 전기화학적 특성을 효과적으로 파악할 수 있음이 입증됐다.
권경하 교수(교신저자)는 “이 시스템은 전기차용 배터리 관리 시스템 (BMS)에 쉽게 통합 가능하다”며 “기존의 고전류 EIS 방식 대비 비용과 복잡성을 현저히 낮추면서도 높은 측정 정밀도를 입증해 전기차 뿐만 아니라 에너지저장시스템(ESS)의 배터리 진단 및 성능 향상에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘산업용 전자제품에 대한 IEEE 트랜잭션’에 지난달 5일 게재됐다.
(대전=뉴스1)
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