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국내 연구진이 전고체 전지를 가상공간에 실물과 똑같이 만들어 실험할 수 있는 기술을 개발했음. 이 기술을 이용하면 실험 도중 폭발이나 맹독 가스 위험이 없을 뿐만 아니라 재료 소모없이도 계속해서 반복할 수 있음.

한국연구재단은 대구경북과학기술원(DGIST) 이용민 교수와 한양대 정윤석 교수 공동연구팀이 전고체 전지의 최적설계안을 정확하고 빠르게 찾아낼 수 있는 고신뢰성 디지털 트윈형 모델을 개발했다고 5일 밝힘. 디지털 트윈은 가상공간에 실물과 똑같은 물체를 만들어내는 기술임.

연구진은 디지털 트윈 모델링 기술을 이용해 일반 환경에서 다루기 까다로운 황화물계 전고체 전지를 가상공간에 똑같이 만들어냈음.

실물과 똑같은 전지를 가상으로 모사해 반복적으로, 전지 내에서 일어나는 물리적 현상을 분석하고 다양한 설계에 따른 성능변화를 예측할 수 있도록 한 것임.

이용민 교수는 "이번에 개발된 디지털 트윈형 전지 모델링 기술을 바로 실용화해 전고체 전지뿐 만 아니라 다양한 전지 시스템의 최적 성능 만들어 내기 위한 전극 및 전지 설계 안을 발굴하는데 활용될 수 있다"고 말함.

또한 연구진은 전지 충방전 운영에 따른 전지 내 물질형태의 변형 특성까지도 정교하게 모사할 수 있는 진보된 디지털 트윈형 전지 모델 개발을 진행할 예정임.

한편, 실제 국내 기업 연구진이 리튬이온전지에 버금가는 수명과 에너지 밀도를 가진 파우치형 전고체 전지를 국제학술지에 보고하는 등 상용화를 눈 앞에 두고 있음. 하지만 기존 전고체 전지는 대기 중 수분과 만나면 유독가스인 황화수소를 발생시킬 수 있는 황화물계 고체전해질을 이용한다는 점에서 아쉬움이 있었음. 일반적인 환경에서 사전실험을 무한히 반복해 상용화에 최적인 설계안을 신속히 도출하는 것이 쉽지 않은 셈임.

본 연구 성과는 ‘Advanced Energy Materials’ 지에 게재됨.