“전기차 급속충전 혁신”…인하대 연구팀, 충전시간·안전성 동시 개선→미래 상용화 분석

전기자동차 시장의 본격 보급기 진입에 따라, 배터리 급속충전 시간과 안전성이라는 양대 과제가 첨예하게 부각되고 있는 가운데, 인하대학교 김홍근 기계공학과 교수 연구팀이 새로운 돌파구를 마련했다. 연구팀은 17일 기존 소재 개발 없이도 리튬이온전지의 급속충전 속도와 안전성을 동시에 개선할 수 있는 충전 방식을 개발했다고 밝혔다. 이번 성과는 글로벌 저명 학술지인 '이트랜스포테이션'에 게재되며 기술적 신뢰를 더했다.

연구팀은 전기자동차 배터리의 핵심 이슈인 ‘리튬 석출’—급속충전 과정 중 음극 표면에 금속리튬이 달라붙어 화재 및 폭발 위험을 증가시키는 현상—을 전기화학-열 모델 해석과 진보된 제어 알고리즘으로 억제하는 데 성공했다고 전했다. 배터리 전극과 전해질 내부 반응을 정교하게 분석해, 전압·온도 및 리튬 석출 전위 한계를 실시간으로 반영하는 충전법을 완성한 것이 특징으로 꼽힌다. 특히 바이섹션(bisection) 전략을 채택해 충전 구간을 0~40%, 40~80%로 이원화, 구간별 최적화를 실현했다. 그 결과, 기존 0~80% 단일섹션 충전 대비 충전시간이 최대 11% 단축돼, 10분 29초 만에 0%에서 80%까지 충전이 완성되는 등 미국 자동차 배터리 컨소시엄의 '15분 내 80%' 극한 목표를 상회한 것으로 나타났다.

전기자동차 배터리 시장에서 반복적으로 제기되는 화재·폭발 사고 리스크를 최소화하면서, 별도의 신소재 개발 없이 표준화된 프로토콜 내에서 실질적 성능 향상을 달성했다는 점에서 산업적 파급력은 남다르다. 김홍근 교수는 “급속충전의 속도, 수명은 물론 안전성까지 아우르는 체계적 개선법을 확립했다”며, “향후 실시간 진단 및 적응형 제어 기술로 발전시켜 실제 산업 현장 적용을 앞당길 것”이라고 강조했다. 전문가들은 올해 들어 전기차 배터리 신뢰도와 사용자 만족도가 시장 확대의 최대 변곡점으로 집약되고 있다고 분석하며, 본 연구성과가 전기자동차 활성화의 근본 동력으로 자리 잡을 것임을 예견했다.