전기차의 안전성을 높일 수 있는 고효율 열관리 소재가 개발됐다.
한국재료연구원(KIMS·원장 이정환)은 김상우 스마트재료공정연구실 연구팀이 격자구조소재 기술을 활용해 전기차용 배터리 열관리 시제품을 개발했다고 24일 밝혔다.
연구팀은 하이박(대표 박재용), 한국자동차연구원과 단위 셀의 기하학적 형상설계와 이를 이용한 기계·열적 특성을 인위적으로 제어할 수 있는 3차원 금속격자구조소재 양산형 제조기술을 개발하고, 이를 전기자동차용 알루미늄 배터리 열관리 시제품에 적용했다.
격자구조소재는 특정 형상의 단위셀을 규칙적으로 배열해 인위적으로 다공구조를 만들 수 있는 소재다. 단위셀의 소재와 형상, 크기, 배열에 따라 기계적 및 열적 특성을 제어할 수 있다. 경량, 에너지흡수, 열전달 특성이 우수하다.
반면 복잡한 내부 구조 때문에 제조공정 비용이 높아 방위산업 분야를 제외하고 아직까지 민간 산업화는 이뤄지지 않았다.
연구팀은 금속소성가공기술로 단층 3차원 격자구조를 만들고, 하이박은 이를 다층으로 접합해 3차원 금속격자구조 시제품을 제작했다. 전통적 금속가공접합 기술인 소성가공과 진공브레이징을 활용해 별도 설비 도입 없이 기존 제조 인프라만으로 대량 생산이 가능하도록 했다.
김상우 책임연구원은 “차량에 전장부품 탑재가 늘면서 차량 무게도 증가하고 고열 발생 등 각종 부가적인 문제도 나타나고 있다. 이를 해결하기 위해서는 경량화, 방열성능 향상 소재 기술이 필요하다”면서 “금속격자구조소재는 고강성 경량에 에너지 흡수, 열관리 기능 향상을 동시에 구현한 것으로 미래 수송기기를 비롯한 다양한 산업분야에 적용할 수 있다”고 말했다.
연구팀은 금속격자구조소재 제조기술에 관한 국내외 특허 8건을 획득했다. 진공브레이징 기반 열교환기 전문기업 하이박과 기술이전 및 협력사업을 추진해 5년내에 격자구조소재를 적용한 전기자동차용 배터리 열관리 제품을 상용화할 계획이다.
이번 연구는 산업통상자원부 '핵심소재원천기술개발사업' 지원을 받았다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
