카이스트(KAIST) 연구진이 전기차 배터리 화재를 예방하고 안전성을 높일 수 있는 초정밀 검사기술을 개발했다.
카이스트는 김영진 기계공학과 교수 연구팀이 열폭주 원인이 될 수 있는 배터리 전극의 미세한 두께 불균일을 머리카락 굵기의 약 1만분의 1 수준까지 측정할 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
전기차에 많이 쓰이는 리튬이온배터리 전극은 전기가 흐르는 핵심 부품으로, 두께가 조금만 달라도 충·방전 과정에서 전류가 특정 부분에 집중돼 열이 발생할 수 있다. 또 열이 계속 쌓이면 배터리 내부 온도가 급격히 상승해 화재나 폭발로 이어지는 열폭주 현상이 일어난다.
열폭주를 막기 위해서는 배터리 제조 과정에서 전극 두께를 균일하게 관리하는 것이 중요한데, 기존 검사 기술은 생산현장에서 활용하기 어려운 한계가 있었다. 예컨대 X선 컴퓨터단층촬영(CT)은 내부를 자세히 확인할 수 있지만 검사 시간이 오래 걸리고 레이저 변위센서는 빠른 측정이 가능하지만 전극 내부까지 정밀하게 분석하기가 어렵다.
연구팀은 빛과 전파의 중간 영역에 있는 전자기파인 ‘테라헤르츠파’로 전극 내부 정보를 얻고, 빛의 주파수를 자의 눈금처럼 일정하게 나눠 측정 기준으로 활용하는 ‘광주파수빗’을 활용해 기존 검사기술 한계를 극복했다. 테라헤르츠파를 배터리 전극에 쏴서 내부에서 여러 차례 반사돼 생기는 신호를 얻고, 광주파수빗을 기준으로 신호를 초정밀 분석해 전극의 두께를 계산하는 방식이다.
이 기술을 활용하면 보정 없이도 전극 두께는 물론 빛의 통과·흡수율을 나타내는 ‘복소 굴절률’까지 한 번에 측정할 수 있다. 연구팀은 실제 머리카락과 비슷한 50~150㎛ 두께의 배터리 전극을 대상으로 기술 검증을 진행해 머리카락 굵기의 1만분의 1 수준인 7.8나노미터(㎚) 정도 두께 차이도 측정할 수 있음을 확인했다. 이 기술을 생산라인에 적용하면 전극 전체의 두께를 3차원으로 확인하고, 생산 과정에서 두께가 조금씩 변하는 모습도 실시간 추적할 수 있다.
김 교수는 “배터리를 분해하거나 손상시키지 않고도 생산 과정에서 눈에 보이지 않는 미세한 불량을 찾아낼 수 있는 새로운 검사기술을 제시했다는 점에서 이번 연구가 갖는 의미가 크다”며 “향후 차세대 리튬이온배터리뿐 아니라 전고체 배터리 생산라인의 실시간 품질관리를 위한 핵심 기술로 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.
카이스트 기계공학과 강구선 박사가 제1저자로 참여하고, 김 교수가 교신저자로 참여한 해당 연구 성과는 지난달 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 실렸다.
전국 최대 전복 산지인 전남광주 완도에서 전복 산지가격이 4년 만에 절반으로 떨어졌다. 생산량은 계속 늘고 있지만 경기 침체로 소비가 부진한 탓이다. 정부와 전남광주, 완도군은 전복 가두리 5만칸을 줄이고 과잉 생산된 전복 5000t의 소비를 촉진하는 대책을 추진하기로 했다.
완도군은 지난 23일 해양수산부와 전남광주, 한국전복산업연합회 등이 참석한 가운데 ‘전복산업 관련 예산사업 협의회’를 열었다고 24일 밝혔다. 협의회는 박지원 국회의원실이 주선하고 김신 완도군수가 주재했다.
완도는 전국 전복 생산량의 74%를 차지하는 최대 주산지다. 양식 기술이 발달하면서 완도 전복 생산량은 2024년 2만3317t에서 지난해 2만7177t으로 늘었다. 올해는 3만t을 넘어설 것으로 전망된다.
반면 전복 1㎏당 산지가격은 20마리를 기준으로 2022년 2만6000원에서 올해 7월 1만3000원으로 절반까지 떨어졌다. 생산량 증가와 소비 부진이 겹치면서 전복 양식어가의 경영난도 커지고 있다.
특히 관계기관은 공급량을 줄이기 위해 내년부터 전복 가두리 감축 사업을 확대하기로 했다. 전남광주와 완도군은 지난해부터 시범적으로 해마다 5000칸을 감축하고 있다. 내년부터 국비를 반영해 총사업비 100억원 규모로 사업을 확대하고 가두리 5만칸을 줄이는 것이 목표다. 이를 위해 기획예산처에 예산 반영을 건의할 계획이다.
과잉 생산된 전복 5000t의 소비 촉진에도 나선다. 해양수산부는 대형 유통업체를 통한 판촉과 가격 차액 지원을 검토한다. 전남광주와 완도군, 전복산업연합회도 판촉 활동에 참여하기로 했다.
전남광주 차원의 전복 수매 방안도 논의됐다. 해양수산부에는 연간 10억원인 전복 자조금을 30억원으로 확대해 달라고 건의했다.
완도군은 활전복 중심의 유통구조를 바꾸기 위해 200억원 규모의 산지 가공시설 건립도 추진한다. 전복 가공식품을 개발해 내수 판로를 넓히고 수출을 확대한다는 계획이다. 또 신규 전복 가두리에 대한 보조사업 지원을 제한하고 가두리 설치 신고제를 도입하는 방안도 해양수산부에 건의했다.
김신 군수는 “위기를 해결하고 지속 가능한 전복산업을 위한 항구적인 대책을 마련하는 데 집중하겠다”고 말했다.

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