한양대, 전기차 열폭주 예측 원천기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 한양대 연구진이 리튬이온 배터리의 열폭주를 예측하는 인공지능 기술을 개발했다.

왼쪽부터 오기용 교수, 정진호 석박통합과정, 곽은지 박사과정, 김준형 박사과정(사진=한양대 제공)

한양대는 오기용 미래자동차공학과 교수팀이 이러한 연구 성과를 얻었다고 26일 밝혔다. 이번 연구는 미공군·소방청·한국연구재단의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 에너지 분야 저명 국제학술지(eTransportation) 9월 1일자에 게재될 예정이다.

최근 전기차·에너지저장장치에 쓰이는 리튬이온 배터리 수요가 급증하고 있다. 리튬이온 배터리는 에너지 효율이 높아 보편적으로 쓰이고 있지만, 열폭주로 인한 폭발·화재 위험성이 단점으로 지적된다. 오 교수팀은 열폭주를 실시간으로 정확하게 예측하는 ‘다물리 기반 인공지능 기술’을 개발했다.

기존에는 배터리의 열폭주를 추론하기 위해 ‘물리 기반 수치해석 모델’을 사용했지만 이 모델은 해석에 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 최근에는 ‘데이터 기반 인공지능 모델’을 이용한 열폭주 예측 연구도 진행 중이지만, 이는 열폭주 현상을 정확히 예측하는 데에 한계가 있는 것으로 알려졌다.

오 교수팀은 이런 한계를 극복하기 위해 학습 데이터가 부족한 상황에서도 열폭주를 정확하게 예측하는 인공지능 기술을 개발했다. 특히 열폭주를 지배하는 다양한 물리 방정식을 인공지능에 융합한 융합 인공신경망(Physics-Informed Neural Network)을 만들었다는 점도 성과다.

헤당 기술은 배터리 내부 온도 분포 등을 예측해 기존 기술보다 최대 1만배 빠르게 열폭주 현상을 추론할 수 있다. 또한 융합 인공신경망을 활용하면 제한된 데이터 상황에서도 ‘데이터 기반 인공지능 모델’보다 약 8% 향상된 정확도를 보이는 것으로 나타났다.

이번 연구에는 한양대 정진호 석박통합과정생이 제 1저자로, 곽은지·김준형 박사과정이 공동저자로, 오기용 교수가 교신저자로 참여했다. 오 교수는 “이번 연구 결과가 차세대 전기자동차 배터리 열관리 및 상태감시에 활용되면 전기자동차의 안정성 확보에 기여할 수 있을 것”이라고 했다.