배터리 열폭주 막는다…비접촉·비파괴 전극 두께 측정

[앵커]

배터리 열폭주 사고가 빈번해지면서 전극의 코팅을 고르게 만들기 위한 검사 기술이 중요해지고 있는데요.

국내 연구팀이 배터리 전극을 손상시키지 않고 두께를 정밀하게 확인할 수 있는 검사 기술을 개발했습니다.

김은별 기자입니다.

[기자]

배터리 전극의 코팅이 고르지 못하면 특정 부분에 열이 쌓이고 열 폭주로 이어질 수 있습니다.

기존의 전극 두께 측정 기술은 접촉으로 전극 구조에 영향을 미치거나 빛이 배터리의 내부까지 완벽하게 투과하기 어렵다는 한계가 있었습니다.

국내 연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 투과력이 뛰어난 '테라헤르츠파'와 빛의 주파수를 측정하는 '광주파수 빗'의 기능을 결합한 기술을 개발했습니다.

배터리 전극재의 단면 모습입니다.

테라헤르츠파는 이렇게 거친 표면도 투과할 수 있어 전극재의 두께를 측정할 수 있게 되는 겁니다.

배터리에 테라헤르츠파를 쏘면 겉면과 내부를 투과한 아랫면에서 각각 반사파가 발생하는데,

이 두 반사파가 겹치면서 일어나는 규칙적인 간섭 무늬 간격을 빛의 절대 표준인 '광주파수 빗'으로 측정하는 겁니다.

[김 재 윤 / KAIST 기계공학과 연구원 : "파동들이 전극 내부에서 왔다 갔다 하면서 전극의 두께에 따라 달라지는 규칙적인 무늬를 만들어내게 됩니다. 정밀한 자로 길이를 재듯 이 전극재를 광주파수 빗을 이용해 측정하면 나노미터 수준까지 두께를 측정할 수 있게 됩니다."]

배터리의 전극은 100㎛ 정도의 두께이기 때문에 요구되는 측정 정밀도는 나노미터 수준인데,

연구팀은 이번 연구가 머리카락 두께의 1만 분의 1에 해당하는 정도의 정밀도로 배터리 두께를 측정할 수 있었다고 설명했습니다.

[김 영 진 / KAIST 기계공학과 교수 : "이번에 달성한 측정 정밀도는 7.8㎚ 정도로 기존 측정 기술보다는 100배 정도 우수하고 현재 리튬이온 배터리에도 적용이 바로 될 수 있고 향후 전고체 배터리에도 적용될 수 있는 부분입니다."]

이번 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐습니다.

YTN 사이언스 김은별입니다.



YTN 사이언스 김은별 (kimeb0124@ytn.co.kr)