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[IT뉴스]전기차 화재·무게 줄이는 '분사형 배터리 냉각 기술'

온카뱅크관리자

2026-07-14 10:47:28

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 <img alt="김진섭 한국기계연구원(기계연) 책임연구원(오른쪽)이 문선영 선임연구원에게 분사형 액침냉각 챔버에 대해 설명하고 있다. 기계연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/14/dongascience/20260714103810527xtax.png" data-org-width="591" dmcf-mid="QdzgfP4qMG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/14/dongascience/20260714103810527xtax.png" width="658">
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 김진섭 한국기계연구원(기계연) 책임연구원(오른쪽)이 문선영 선임연구원에게 분사형 액침냉각 챔버에 대해 설명하고 있다. 기계연 제공
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 적은 양의 비전도성 액체로 리튬이온 배터리팩을 효과적으로 냉각할 수 있는 ‘분사형 액침냉각 기술’이 개발됐다. 적은 양의 액체를 사용하기 때문에 전기차 무게 부담 등을 줄이는 데 활용될 수 있다.  
 한국기계연구원(기계연)은 김진섭 탄소중립기계연구소 히트펌프연구센터 책임연구원 연구팀이 리튬이온 배터리팩의 열폭주와 화재 위험을 줄이기 위해 비전도성 액체를 활용한 분사형 액침냉각 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어플라이드 서멀 엔지니어링’에 게재됐다. 
 연구팀이 개발한 기술은 비전도성 액체가 배터리셀과 직접 접촉해 열을 제거하는 방식이다. 배터리팩 상부에 액체를 직접 분사하고 하부는 액체에 부분적으로 잠기도록 해 액체의 대류 현상에 의한 추가 냉각 효과가 일어나도록 했다. 상부 분사 냉각과 하부 대류 냉각이 결합돼 높은 냉각 성능이 구현된다.  급속 충방전 조건에서 배터리팩 온도를 35℃ 이하로 유지할 수 있다.
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 <img alt="연구팀이 개발한 분사형 액침냉각 챔버. 기계연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/14/dongascience/20260714103811848morb.png" data-org-width="637" dmcf-mid="G6Un942unV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/14/dongascience/20260714103811848morb.png" width="658">
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 연구팀이 개발한 분사형 액침냉각 챔버. 기계연 제공
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 기존 공랭식 및 수냉식 냉각기술은 히트싱크(공기로 식히는 냉각 부품)나 콜드플레이트(액체로 식히는 냉각 부품) 등을 활용한 간접 냉각 방식이다. 날씨가 덥거나 급속 충방전 조건일 때 배터리팩 온도가 상승하는 한계가 있다.
 이를 보완하기 위해 비전도성 액체를 직접 접촉시키는 액침냉각 기술이 주목받고 있지만 배터리팩 전체를 액체에 담그면 액체 사용량이 늘어 비용과 중량이 증가한다는 문제가 있다. 
 연구팀이 개발한 분사형 액침냉각 기술은 기존 액침냉각 액체 사용량의 10~20%만 사용하면서도 냉각 성능은 높아 배터리팩의 열적 안정성과 경량화를 동시에 확보했다.
 연구팀은 개발한 기술을 이용해 급속 충방전 조건에서 배터리셀 최고 온도를 35 ℃ 이하로 유지하는 데 성공했다. 
 이번 기술은 무게와 비용 부담을 줄인 전기차, 대용량 에너지 저장 장치(ESS) 냉각 분야에 활용될 수 있다. 비전도성 액체는 불연성이기 때문에 배터리 화재 발생 시 소화 역할도 수행할 수 있다. 
 연구팀은 향후 인공지능(AI) 기술을 이용해 최적의 냉각 성능을 구현하는 신규 비전도성 액체를 발굴할 계획이다. 
 김 책임연구원은 “분사형 액침냉각 기술은 적은 양의 비전도성 액체만으로도 리튬이온 배터리팩을 효과적으로 냉각해 열폭주와 화재 발생 위험을 낮출 수 있는 기술”이라며 “액체 사용량을 최소화해 무게와 비용 부담을 줄인 만큼 전기차와 ESS 등 다양한 분야로 적용될 것으로 기대된다”고 말했다.
 &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.128873
 [문세영 기자 moon09@donga.com]
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