임상혁 고려대 교수 연구팀, 배터리 열폭주 감지 ‘스마트 단열소재’ 개발

[캠퍼스人+스토리] 배터리 열 폭주 실시간 감지
윤정섭 고려대 박사과정생(제 1저자)와 공동 연구
국제학술지 ‘Journal of Materials Chemistry A’ 출판

윤정섭 고려대 박사과정생(왼쪽), 임상혁 고려대 교수 /고려대

임상혁 고려대학교 화공생명공학과 교수와 윤정섭 고려대 박사과정생 연구팀이 배터리 열 폭주를 실시간 감지하는 스마트 단열소재를 개발했다.

8일 고려대에 따르면 연구팀은 기존 폴리우레탄 폼 수준의 단열성능을 가지면서 전기전도성이 우수한 스마트 단열소재를 개발하기 위해 'PEDOT:PSS'에 Mg 이온염과 알코올 용매를 첨가했고, 열처리를 통해 하이드로겔을 형성한 뒤 수 mbar의 낮은 진공도에서 동결건조를 진행해 다공성 PEDOT:PSS를 제작했다.

Mg 이온염의 첨가로 인한 전도성 고분자의 가교가 낮은 진공도에서의 동결건조에 더해져서 고분자 네트워크의 수축에 의한 기공률 감소가 최소화됐다.

연구진은 0.9517의 높은 기공률과 0.041 W m-1 K-1의 낮은 열전도율의 열전소재를 개발해냈다.

연구팀은 추가로 알코올 용매의 첨가량을 증가시켜 전기가 통하지 않는 PSS-와 전도성 부분인 PEDOT의 상 분리를 유도해 스마트 단열소재의 전기전도도를 증가시켜서 열에너지 하베스팅 성능을 향상할 수 있음을 증명했다. 개발된 스마트 단열소재는 15.16K의 온도 차를 안정적으로 유지하는 상태에서 90.2 nW cm-2의 열에너지 하베스팅 성능을 보였으며 외부 온도변화에 신속하게 반응하는 우수한 온도 감지 성능도 보였다.

임상혁 고려대 교수는 "단열소재와 열전현상을 융합해 에너지 산업의 중대한 사회·환경적 문제를 해결할 새로운 아이디어를 제시했다"고 연구 의의를 설명했다.

연구팀의 논문은 지난 7일 재료·에너지 분야 국제학술지인 'Journal of Materials Chemistry A'에 13호로 정식 출판됐다. 논문제목은 'Porous PEDOT: PSS smart thermal insulators enabling energy harvesting and detection'이다.